Analisi tridimensionale della morfologia del network neuronale in organoidi umani tramite software basato sull’intelligenza artificiale

Cerebral organoids have recenlty emerged as a three-dimensional in vitro system capable of expressing fully functioning neurons and glial cells. They can mimic specific areas of the human brain, providing a highly significant system under a physiological an pathological perspective, derived from patients' cells. This thesis project is intende to compare the morphology of the dopaminergic neuronal network within midbrain organoids derived from healthy individuals and Parkinson's disease patients, carriers of genetic mutations which confer an increased risk of developping the disorder. By merging lightsheet fluorescence imaging with AI-based image analysis, this thesis work aims to address key questions regarding the organization of neuronal connectivity, with respect to functional data previously acquired by the laboratory.

Gli organoidi cerebrali sono recentemente emersi come un sistema tridimensionale in vitro in grado di esprimere neuroni e cellule gliali completamente funzionali. Essi possono mimare specifiche regioni del cervello umano, fornendo un sistema altamente rilevante dal punto di vista fisiologico e patologico, derivato dalle cellule di paziente. Questo progetto di tesi ha l’obiettivo di confrontare la morfologia del network neuronale dopaminergico in organoidi del mesencefalo derivati da soggetti sani e da pazienti affetti da malattia di Parkinson, portatori di mutazioni genetiche che conferiscono un rischio aumentato di sviluppare la patologia. Combinando imaging di fluorescenza a foglietto di luce (lightsheet) in organoidi chiarificati con analisi d’immagine basata su intelligenza artificiale, il lavoro di tesi mira a rispondere a domande chiave relative all’organizzazione della connettività neuronale in relazione ai dati funzionali già acquisiti dal laboratorio.