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Ambiti e metodologie di ricerca

L’Unità di Ricerca si propone di investigare i processi neurofisiologici alla base delle interazioni complesse tra sistema nervoso umano e artefatti tecnologici. Oggi, sempre più spesso, l'uomo è parte integrante di complessi misti artificiale/biologico, ad esempio nell’interazione con computer, TV e device portatili, con dispositivi automatici (robot e sensori indossabili), in senso lato con strumenti meccanici e strumenti musicali. Ciò è ancora più evidente nella bionica, nell'interazione del paziente con gli ausili per le disabilità (es. uomo - protesi di mano) e nell’interazione del soggetto sano con dispositivi per “l’augmentation” delle sue normali capacità.

In ambito neuroscientifico, ciò può stravolgere concetti ben noti come feedback sensoriale, controllo motorio, abilità cognitiva, biomeccanica, apprendimento, recupero funzionale. L’Unità di Ricerca ha quindi come suo oggetto di studio non più l’uomo di per sè ma l’uomo odierno nell’era della confluenza con la tecnologia, sia nelle sue manifestazioni fisiologiche che in quelle patologiche. Inoltre, si propone di investigare temi classici della neurofisiologia dei sistemi (ad esempio il controllo motorio o la costituzione della rappresentazione del corpo) utilizzando strumenti tipici dell’approccio neuroingegneristico come la modellazione, l’oggettivazione e l’automazione.

L’Unità è composta da medici, ingegneri, biologi, psicologi e filosofi. La sua costituzione multidisciplinare le permette di arrivare fino all’applicazione pratica sul soggetto sano e sul paziente.

Principali linee di ricerca

  • Neurofisiologia del sistema uomo/arto robotico
    - Plasticita’ nell’amputato di base e in seguito all’uso di protesi. Embodiment della protesi, costruzione della body ownership e della rappresentazione del corpo tramite processi di integrazione sensorimotoria. Studio degli stessi processi in soggetti sani che controllano arti robotici sovranumerari.
    - Elettrofisiologia del controllo della protesi e del feedback sensoriale. Studio dei correlati neurofisiologici del dolore da arto fantasma e delle possibili terapie basate sulla modulazione della plasticità cerebrale aberrante. Studio della risposta da corpo estraneo verso elettrodi impiantabili intraneurali e della sua inibizione.
  • Modellazione del Controllo Motorio
    - Studio e modellazione delle strategie di controllo motorio nel bambino, nell’ adulto sano e nel paziente con malattie del sistema nervoso. Modellazione dei processi di plasticità cerebrale e di interazione interemisferica. Modellazione computazionale del recupero post ictus. Modellazione dei sintomi motori del paziente con malattia di Parkinson.
  • Sviluppo di piattaforme automatizzate
    - TMS Robot-assistita: identificazione e mantenimento automatizzato del sito da stimolare.
    - PD Meter: valutazione automatica di tremore, rigidità e bradicinesia anche da remoto.
    - Piattaforme per la valutazione e l’induzione dell’embodiment della protesi, delle performance e dei loro correlati neurofisiologici.
  • Analisi dei Segnali Neurofisiologici
    - Analisi classica di ECG, EEG, EMG, MR, DTI, fMRI.
    - Algoritmi innovativi per l’analisi dei segnali biomedici (sparse signal processing, connettivita’, teoria dei grafi, …).
    -BCI e analisi del segnale per l’augmentation.
  • Applicazioni e sistemi di Computer Vision
    - Piattaforme di Computer Vision per la valutazione delle performance di soggetti sani e pazienti in ambienti strutturati e non strutturati.
    - Sistemi di Computer Vision per la progettazione e sviluppo di interfacce Uomo-Macchina (HMI).
  • Sistemi immersivi di Realta’ Virtuale e Aumentata
    - Sistemi di Realtà Virtuale e Aumentata per la progettazione e sviluppo di applicazioni varie con particolare attenzione a interfacce innovative Uomo-Macchina e BCI.
    - Generazione di sistemi di interazione Realtà Virtuale e di scene dinamiche con motori grafici.

Progetti in corso

Progetti completati

Collaborazioni con altri Centri di Ricerca

  • Scuola Superiore Sant'Anna, Pisa, Italy
  • Università degli Studi di Milano-Bicocca, Milano Italy
  • Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland
  • University College of London, UK
  • University of Oxford, U.K.
  • University of Tübingen, Germany
  • Harvard Medical School, Boston, USA
  • University College of London, UK
  • Imperial College of London, UK
  • University College of London, UK
  • Nanyang Technological University, Singapore
  • Massachusetts Institute of Technology, USA
  • McGill University, Montreal, Canada.
  • Centro Protesi Italian Workers’ Compensation Authority (INAIL) Vigorso di Budrio, Italy

Laboratorio

NeXT LAB
Policlinico Universitario, 1° piano, via Alvaro del Portillo 200, 00128 Roma (Tel. 06-225418885)

Principali tecniche e strumenti utilizzati: EEG, TMS, RMN, EMG, wireless EMG,Sensori magnetoinerziali, robot/interfacce aptiche, Sistemi di Virtual/Augmented Reality, Sistemi di Computer Vision.