16/06/2025
È stato recentemente pubblicato da Springer il volume "Simulating the Brain: A Four-Step Method Using Ordinary Differential Equations and Python", scritto da Daniele Caligiore, ricercatore presso l’Istituto di scienze e tecnologie della cognizione del Cnr (Cnr-Istc) e da Samuele Carli, già allievo e oggi docente presso la Advanced School in Artificial Intelligence (AS-AI).
Il libro propone una metodologia innovativa per progettare modelli computazionali del cervello a livello di sistema, utilizzando sistemi di equazioni differenziali ordinarie (ODE) e semplici script Python. Le simulazioni così ottenute permettono di esplorare funzioni cerebrali sane e patologiche, ipotizzare nuovi circuiti neurali coinvolti in disfunzioni e simulare l’effetto di terapie su componenti cerebrali difficilmente accessibili con metodi sperimentali tradizionali.
La metodologia si articola in quattro fasi: 1) progettare l’architettura del modello, che descrive le interazioni tra aree cerebrali; 2) scrivere il sistema di equazioni differenziali corrispondente; 3) implementare uno script Python per risolvere le equazioni; 4) ottimizzare i parametri del modello, ad esempio con algoritmi genetici, per riprodurre i comportamenti osservati.
Il testo è accessibile a lettori con background diversi, e fornisce sia le basi matematiche e informatiche essenziali, sia numerosi esempi pratici passo-passo. Pur senza formalismi matematici approfonditi, introduce in modo chiaro i concetti fondamentali per comprendere, applicare e valutare criticamente i modelli proposti.
Il libro include tutti gli strumenti necessari per imparare da zero: dalla teoria di base alla progettazione, simulazione, visualizzazione e interpretazione dei modelli. Oltre all’ambito neurocomputazionale, vengono esplorate anche applicazioni a sistemi dinamici complessi in ambito sociale e fisico.
Un elemento distintivo è l’approccio interdisciplinare, che riflette lo spirito del Cnr-Istc e di AS-AI: favorire il dialogo tra discipline e promuovere nuove forme di collaborazione scientifica.
Per informazioni:
Daniele Caligiore
CNR - Istituto di scienze e tecnologie della cognizione
Via Gian Domenico Romagnosi 18/A, 00196 Roma
daniele.caligiore@istc.cnr.it
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