Le ricercatrici Marianna Semprini, Florencia Garro ed Indya Ceroni di IIT, Spoke 2, hanno partecipato alla International Conference on NeuroRehabilitation (ICNR) a La Granja, in Spagna, dove hanno presentato i loro avanzamenti in neuroriabilitazione.
In tale ambito, il monitoraggio accurato dei movimenti degli arti, dei comandi motori e dell’attività neurale è fondamentale per comprendere e monitorare il recupero senso-motorio.
L’uso combinato della cinematica e dell’analisi dell’attività cerebrale e muscolare fornisce ai medici e ai ricercatori misurazioni precise e oggettive delle capacità di un paziente.
Queste misurazioni non solo consentono il monitoraggio oggettivo dei progressi, ma facilitano anche la valutazione degli effetti del trattamento e la personalizzazione degli interventi in base alle esigenze individuali del paziente.
Sfide e direzioni future di una valutazione affidabile, nell’ambito della neuroriabilitazione | Autori: Marianna Semprini, Florencia Garro ed Indya Ceroni (IIT, Spoke 2) | Crediti: IIT e RAISE
I principali prossimi passi di questa ricerca all’interno di RAISE saranno: 1. Creazione di un gruppo di lavoro
– Identificare i partecipanti interessati (clinici, ricercatori, ingegneri, pazienti) per avviare una collaborazione attiva ed organizzare un incontro iniziale per definire obiettivi e priorità condivisi;
– Sviluppare un piano per affrontare le sfide identificate durante il workshop, come:
Creazione di strumenti user-friendly per l’integrazione dei dati nella pratica clinica;
Progettazione di protocolli standardizzati per il benchmarking multi-sito;
Potenziamento dell’uso di biomarcatori continui. 2. Analisi dei formati e strumenti esistenti
– Valutare e adattare formati esistenti, come Eurobench e BIDS (Brain Imaging Data Structure), per supportare la standardizzazione dei dati;
– Identificare gap e opportunità per migliorare la condivisione e il riutilizzo dei dati tra diversi stakeholder. 3. Sviluppo di linee guida e protocolli
– Collaborare con esperti per creare linee guida pratiche sull’uso di biomarcatori, cinematiche e EMG (elettromiografia) nei contesti clinici.
“È stato un incontro molto dinamico e stimolante che ha riunito ricercatori, clinici e ingegneri, tutti concentrati sul miglioramento della precisione e dell’usabilità degli strumenti di valutazione nella neuroriabilitazione”, hanno commentato le ricercatrici dopo l’evento.
Immagine Copertina Marianna Semprini (IIT, Spoke 2) a ICNR 2024 Autore: Florencia Garro (IIT) Crediti: IIT e RAISE
Il 2 novembre, al RAISE Village, è stata ospitata una conferenza di grande rilevanza per il futuro della biodiversità, con il coinvolgimento del National Biodiversity Future Center (NBFC), centro finanziato dal PNRR – NextGeneration EU e dedicato alla ricerca interdisciplinare e alla sostenibilità ambientale.
Il National Biodiversity Future Center (NBFC) vede numerose punti di contatto con RAISE grazie a un’interazione reciproca tra biodiversità e tecnologia avanzata. La biodiversità non solo ispira il progresso in settori come la biorobotica e la biomimetica, ma la tecnologia stessa – dai robot ai sensori e all’intelligenza artificiale – offre strumenti fondamentali per i quattro pilastri del NBFC: conservare, monitorare, restaurare e valorizzare la biodiversità.
L’evento ha visto la partecipazione di esperti di livello internazionale, riuniti per discutere l’ambizioso progetto dell’Unione Europea e delle Nazioni Unite volto alla preservazione e al ripristino della biodiversità terrestre e marina.
La nuova Nature Restoration Law, approvata di recente, stabilisce obiettivi fondamentali per il 2030 e il 2050: proteggere il 30% delle aree terrestri e marine dell’UE, con un 10% sotto severa protezione, e ripristinare almeno il 20% delle aree degradate entro il 2030, con un ulteriore sforzo per il ripristino completo degli ecosistemi necessari entro il 2050. Il NBFC supporta tali obiettivi con progetti innovativi che integrano monitoraggio, conservazione, ripristino e valorizzazione della biodiversità italiana, confermandosi un pilastro della ricerca e sviluppo nazionale.
Tra i relatori della conferenza moderata da Maria Chiara Chiantore, professore di Ecologia all’Università di Genova:
– Massimo Labra, Professore Ordinario di Botanica all’Università di Milano-Bicocca, responsabile scientifico del NBFC e leader dello Spoke 1, dedicato alla transizione ecologica. Con competenze in tecniche biomolecolari per l’analisi della variabilità genetica nelle piante, Labra contribuisce a sviluppare metodologie all’avanguardia per la biodiversità.
– Silvia Bianchelli, Professore Associato presso l’Università Politecnica delle Marche, con un background in biologia ed ecologia marina e una vasta esperienza in progetti di ricerca internazionali come H2020 MERCES e EU-EASME AFRIMED. È co-coordinatrice dello Spoke 2, che si occupa del ripristino degli ecosistemi marini nell’ambito del NBFC.
– Francesco Frati, Professore Ordinario di Zoologia all’Università di Siena, con una carriera che include il ruolo di Rettore e direttore del Dipartimento di Biologia Evoluzionistica. Le sue ricerche spaziano dalla filogenesi degli insetti all’evoluzione genomica e mitocondriale, un contributo prezioso per la filogeografia e la sistematica degli organismi.
– Lorena Rebecchi, Professoressa Ordinaria di Zoologia presso l’Università di Modena e Reggio Emilia e direttrice del Dipartimento di Scienze della Vita, guida lo Spoke 3, dedicato alla biodiversità terrestre. La sua ricerca sulla biodiversità degli animali di ambienti estremi è stata ampiamente pubblicata e riconosciuta a livello internazionale.
La conferenza ha offerto un’importante piattaforma per lo scambio di conoscenze e competenze tra scienziati e ricercatori, promuovendo un approccio collaborativo e multidisciplinare per affrontare la crisi della biodiversità e rispondere alle sfide ambientali globali. Il National Biodiversity Future Center si conferma un punto di riferimento per la ricerca e la conservazione della biodiversità, contribuendo attivamente alla costruzione di un futuro sostenibile.
“Il valore principale di questi grandi ecosistemi di centri nazionali è la loro capacità di aggregare. Questi centri mettono insieme tantissimi ricercatori, ognuno con le proprie ricerche, sia nuovi progetti sia studi passati che vengono “tirati fuori dai cassetti”. Quando i dati e le conoscenze si combinano, l’effetto è sorprendente: è come se “uno più uno più uno” non facesse dieci, ma mille. L’aggregazione di competenze e risorse genera un potenziale enorme. Un altro aspetto fondamentale è la creazione di una conoscenza diffusa tra i vari laboratori. Le tecnologie e le scoperte di un gruppo di ricerca possono essere condivise con altri gruppi, facilitando un apprendimento rapido e un miglioramento continuo. È un processo che accelera notevolmente lo sviluppo di nuove conoscenze e tecnologie. In questo contesto, anche i giovani ricercatori trovano grandi opportunità. Possono infatti svolgere parti del loro dottorato in diversi centri, lavorando con colleghi differenti e imparando competenze diversificate. Questo permette loro di confrontarsi con varie metodologie e ambiti di ricerca, arricchendo la loro formazione in modo unico. Uno degli obiettivi principali del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) è proprio quello di ridurre le disparità di genere, generazionali e territoriali. Questi grandi ecosistemi, distribuiti su tutto il territorio, danno a molti l’opportunità di accedere a risorse e competenze, creando un sistema più inclusivo e accessibile” ha commentato Massimo Labra alla fine della conferenza.
“Partecipare a una realtà vasta come quella di un centro nazionale rappresenta per un ricercatore un’opportunità straordinaria. Si tratta di una delle prime esperienze in Italia che riesce a unire competenze e risorse, offrendo un’esperienza unica anche al di fuori dei confini nazionali. Questo tipo di collaborazione consente un reale scambio di esperienze e la creazione di una rete solida, che può essere utilizzata anche per progetti futuri, sia a livello europeo che in altre iniziative internazionali. Inoltre, offre la possibilità di rappresentare una realtà che ha il potenziale per dialogare con coloro che, a livello istituzionale, sono punti di riferimento nella gestione e nella tutela della biodiversità. Diventiamo così interlocutori rappresentativi della comunità scientifica italiana che si occupa di ricerca sulla biodiversità. Questo ci rende figure necessarie e riconosciute da chi governa, e ci dà la forza per valorizzare e promuovere l’importanza della scienza nelle decisioni istituzionali riguardanti l’ambiente e la biodiversità” ha aggiunto Maria Chiara Chiantore.
Il 31 ottobre, sul palco del RAISE Village, Federico Descalzo direttore commerciale di Netalia ha presentato il talk “MERMAID-AI: la piattaforma di teleassistenza per il primo soccorso in mare”, illustrando la piattaforma Mermaid-AI sviluppata nell’ambito di Spoke 2.
Il progetto Mermaid-AI mira a sviluppare e portare sul mercato una piattaforma di assistenza sanitaria in mare, capace di offrire prestazioni avanzate rispetto alle soluzioni attuali. Mermaid-AI rappresenta sia una soluzione tecnologica innovativa sia un nuovo standard di processo, consentendo un’assistenza medica remota più efficace ed efficiente, con l’obiettivo di migliorare la sicurezza delle persone e la qualità dei servizi a bordo.
La piattaforma di teleassistenza si avvale di sistemi di e-triage e self-care abilitati da algoritmi di intelligenza artificiale, sensori biometrici installati a bordo e modalità innovative di fruizione, come l’uso di visori di realtà aumentata. Le soluzioni sviluppate da Mermaid-AI riducono la necessità di attivare servizi di soccorso esterni o di rientrare in porto, promuovendo, quando possibile, l’autogestione della cura in sicurezza. Inoltre, abilita il teleconsulto satellitare specialistico, da effettuarsi tramite strutture sanitarie convenzionate.
Lo sviluppo di Mermaid-AI richiede competenze trasversali in ambito sanitario, marittimo e digitale: dalla gestione dell’infrastruttura cloud alla connettività, fino allo sviluppo di applicazioni basate su intelligenza artificiale generativa, in particolare LLM e RAG. Particolare attenzione è rivolta alla protezione dei dati personali.
Tutti i partner di progetto, con Netalia come capofila, apportano competenze specialistiche altamente sinergiche. Mermaid-AI è resa possibile grazie alla collaborazione tra Innonation, Netalia, Posdata, Porto Antico di Genova e Teseo.
Mermaid-AI è stata selezionata nell’ambito del bando per progetti di Ricerca Industriale e Sviluppo Sperimentale nei campi dell’intelligenza artificiale e della robotica, promosso dall’IIT all’interno del progetto RAISE.
“Per noi, progetti come RAISE rappresentano un’opportunità fondamentale perché ci permettono di aggregare realtà con competenze complementari attorno a una progettualità con ambizioni di mercato, ovvero di sviluppare un prodotto che possa essere lanciato sul mercato. Questo tipo di iniziativa fornisce non solo un supporto finanziario, ma anche un ecosistema che facilita la verifica dell’efficacia del progetto, accelerando i tempi e riducendo i costi” ha commentato Federico Descalzo al termine della conferenza.
Il 31 ottobre, sul palco del RAISE Village, Jacopo Zenzeri CEO di ReWing ha presentato un talk dal titolo “Quantificare lo stato di salute dei pazienti per una nuova riabilitazione di precisione nella medicina riabilitativa moderna”, durante il quale ha illustrato la piattaforma AGLAIA sviluppata nell’ambito di Spoke 2.
Nella medicina riabilitativa moderna, la personalizzazione del trattamento gioca un ruolo sempre più centrale, rendendo necessari strumenti avanzati per ottenere valutazioni cliniche precise dello stato di salute dei pazienti. Le valutazioni tradizionali, infatti, non risultano abbastanza accurate per ottimizzare la personalizzazione dei trattamenti.
Diventa quindi cruciale disporre di misurazioni oggettive e riproducibili, in grado di monitorare le capacità dei pazienti e migliorare l’efficacia dei percorsi riabilitativi.
In questo contesto, la piattaforma AGLAIA (Piattaforma per l’Assessment GLobale e la riabilitazione personalizzata basata su roboticA e Intelligenza Artificiale), frutto della collaborazione tra i partner tecnologici ReWing, ETA Bioengineering e Pragma Engineering, mira a innovare il modo di valutare lo stato di salute dei pazienti grazie all’integrazione di tecnologie avanzate.
La piattaforma combina strumenti robotici, sensori indossabili e intelligenza artificiale per fornire una valutazione quantitativa e precisa delle capacità sensoriali, motorie e cognitive di ogni paziente.
Oltre a garantire una valutazione accurata, AGLAIA è progettata per generare suggerimenti personalizzati per il piano riabilitativo, adattando la terapia alle esigenze specifiche di ciascun paziente. L’integrazione di queste tecnologie innovative consente di monitorare i progressi nel tempo e di modificare dinamicamente il trattamento, aumentando così le probabilità di successo clinico e promuovendo un approccio riabilitativo che mette al centro la persona.
“Partecipare all’ecosistema RAISE è per noi di fondamentale importanza. Abbiamo avuto l’opportunità di vincere uno dei bandi a cascata offerti da RAISE, ma ciò che riteniamo davvero prezioso è l’inserimento in un contesto ricco di stakeholder, sia scientifici che clinici, con i quali possiamo dialogare e collaborare per migliorare e crescere come azienda. Inoltre, avere il supporto per il nostro progetto, che introduce innovazione anche all’interno della nostra impresa, rappresenta un grande valore aggiunto.” Ha commentato Jacopo Zenzeri al termine della sua presentazione.
Il 27 0ttobre l’area talk del RAISE Village ha ospitato sul palco Ludovico Pedullà e Erica Grange della Fondazione Italiana Sclerosi Multipla, Alexey Petrushin e Alessio del Bue di Rehab Technologies, Istituto Italiano di Tecnologia, Annalisa Calcagno dell’Istituto Gaslini e Alberto Pilotto dell’ E.O. Ospedali Galliera.
Le ricercatrici e i ricercatori hanno presentato gli avanzamenti dei progetti in cui collaborano nell’ambito di Spoke 2 in una conferenza intitolata “Ambienti smart per un telemonitoraggio intelligente”.
L’applicazione dell’intelligenza artificiale in campo sanitario sta mostrando la sua adattabilità in vari contesti; una possibilità esplorata dalla collaborazione tra l’Istituto Italiano di Tecnologia, gli ospedali Gaslini e Galliera e il centro FISM/AISM è l’utilizzo dell’AI a servizio di soggetti fragili.
Durante le presentazioni è stato discusso e mostrato come, utilizzando dati raccolti da ambienti sensorizzati e sfruttando algoritmi intelligenti, sia possibile monitorare le interazioni tra bambini e caregiver, rilevare indicatori di fragilità multidimensionale e valutare l’andamento di patologie degenerative.
Inoltre sono state affrontate le sfide etiche e sono state descritte le tecnologiche legate alla creazione di ambienti intelligenti a supporto dei clinici, aprendo la strada a un futuro in cui la tecnologia sostiene la salute della persona.
“All’interno della collaborazione tra IIT e fai partner clinici come l’ospedale Galliera, ospedale Gaslini e fondazione Sclerosi multipla sono stati sviluppati e tre prototipi che mostrano i possibili utilizzi della tecnologia e i loro benefici nell’ambito medico. Questo dimostratore è adesso nella fase del test. Come risultato di questo test ci aspettiamo di vedere un effettivo contributo tecnologico per risolvere il problema dell’ambito clinico” commenta Alexey Petrushin dell’Istituto Italiano di tecnologia.
“La collaborazione all’interno di RAISE ci ha dato molto come Fondazione Italiana Sclerosi Multipla perché ci ha permesso di capire quali sono le tecnologie al momento disponibili in una maniera molto trasparente. È stato bello sedersi a tavolino con i tecnici di IIT e dell’università di Genova che ci hanno presentato i loro risultati. C’è stata lasciata molta libertà di selezionare quello che ci sembrava utile e abbiamo poi collaborato per costruire il setup. Nelle prossimi settimane l’acquisizione dei dati ci dimostrerà, speriamo, l’utilità di questa tecnologia per il monitoraggio al trattamento delle persone con sclerosi multipla” aggiunge Ludovico Pedullà di FISM al termine della conferenza
Le ricercatrici e i ricercatori intervenuti vogliono ringraziare i loro collaboratori: Andrea Tacchino, Jessica Podda, Giampaolo Brichetto (FISM) Matteo Laffranchi, Giulia Bodo (IIT).
Il progetto AI-MOKa, dello Spoke 2 di RAISE, è stato così sintetizzato da uno dei ricercatori coinvolti, Ludovico Pedullà (Fondazione Italiana Sclerosi Multipla):
“La sclerosi multipla (SM) è una patologia cronica, neuro-degenerativa, che può dare esito ad un ampio spettro di sintomi. È importante il monitoraggio delle persone con SM durante le attività di vita quotidiana. All’interno del progetto RAISE, abbiamo messo in piedi un set-up sperimentale in cui viene richiesto di eseguire un compito (task) culturalmente importante, come quello di fare un caffè, mentre si indossa della tecnologia. Abbiamo scelto questa attività perché richiede sia funzioni motorie che cognitive”.
Estratto del compito di attività quotidiana svolto dal soggetto e monitorato tramite sensori indossabili, in particolare è stata scelta un’attività culturalmente rilevante in Italia: la preparazione del caffè | Autore: Emilio Suraci (CNR)
Tale progetto è entrato in una nuova fase di sviluppo. I ricercatori e tecnici di RAISE hanno introdotto degli importanti elementi di novità: 1) integrazione di diversi dispositivi; oltre agli occhiali per il tracciamento dello sguardo, sono state utilizzate anche solette che permettono di misurare parametri di equilibrio e cammino durante il compito; 2)segmentazione automatica dell’azione, utilizzando QR code posti su oggetti e ambienti; 3) prime elaborazioni dei dati e generazione di un report di facile lettura che consenta a pazienti e clinici di visualizzare i risultati della prestazione.
Solette sensorizzate per lo studio della pressione esercitata sulla superficie plantare durante l’attività motoria del soggetto | Autore: Emilio Suraci (CNR)
Presso la sede della Fondazione Italiana Sclerosi Multipla (FISM) di Genova, proseguono quindi dei test preliminari per valutare l’attività di preparazione del caffè, utilizzando sensori indossabili e algoritmi di Intelligenza Artificiale (IA).
Procedura di auto-calibrazione degli occhiali sensorizzati | Autore: Emilio Suraci (CNR)
Nel più recente test, una parte del gruppo di ricerca di AI-MOKa, Erica Grande (FISM), con Giulia Bodo (IIT) insieme a Giulio Sciortino (IIT) hanno così commentato le attività attualmente in corso e i relativi risultati.
Giulia Bodo (IIT)
“Con il nostro gruppo, ci occupiamo di andare ad integrare i dati provenienti da diversi sensori, per ricostruire quella che è l’attività motorio-cognitiva del soggetto con SM. In particolare, usiamo delle solette sensorizzate, per analizzare la qualità del cammino e la capacità di auto-bilanciarsi del paziente in varie fasi dell’esecuzione del task; quindi, dove l’attenzione richiesta per il task motorio è più o meno elevata”.
La ricercatrice ha poi specificato che questi dati ricavati dalle solette vengono combinati con l’analisi della pupillometria ottenuta dagli occhiali sensorizzati, da cui si ricava il carico cognitivo. Inoltre, il team realizza delle interfacce grafiche, da dare al terapista alla fine della seduta, in modo che ci sia un report dei dati raccolti nella sessione di test.
Report grafico della sessione di test: alla fine delle acquisizioni viene generato un report da consegnare al personale medico. Il report contiene informazioni utili ottenute dall’analisi dei segnali acquisiti dai diversi sensori indossabili durante l’esecuzione dei task proposti al soggetto | Autore: Giulia Bodo (IIT)
Giulio Sciortino (IIT)
“L’unità di cui faccio parte si occupa di computer vision, ovvero una branca della IA, dedicata alla estrazione di informazioni dalle immagini, che possono essere foto e video. In particolare, nel contesto del progetto RAISE, noi utilizziamo degli occhiali sensorizzati, ovvero occhiali dotati di microtelecamere, che puntano sia agli occhi del paziente che al mondo esterno. Grazie a questi sensori, e grazie agli algoritmi di IA che stiamo utilizzando, riusciamo a ricostruire la direzione dello sguardo, la posizione dello sguardo sugli oggetti e riusciamo a riconoscere gli oggetti e le azioni compiute, in modo tale da estrarre informazioni importanti da comunicare al personale sanitario, che riuscirà così a monitorare la progressione della malattia”.
Erica Grange (FISM)
“Il carattere innovativo di questo user case è l’uso combinato di sensori indossabili e algoritmi di IA durante lo svolgimento di una attività di vita quotidiana. Questo permette di andare a monitorare in maniera precisa e puntuale quelle che sono funzioni cognitive e motorie durante lo svolgimento di attività di vita quotidiana, quindi all’interno di un contesto ecologico e reale. A differenza dei classici test di laboratorio, che consentono di monitorare queste funzioni in maniera isolata o attraverso paradigmi che si allontanano dall’attività quotidiana”.
Il progetto AI-MOKa coinvolge diverse persone del Rehab Technologies Lab (RTECH) e dell’unità Pattern Analysis and Computer Vision (PAVIS) dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) e di Fondazione Italiana Sclerosi Multipla (FISM): Matteo Laffranchi, Alessio Del Bue, Giulia Bodo, Alexey Petrushin, Carlos Beltran, Gianluca Bailo, Giulio Sciortino, Giampaolo Brichetto, Ludovico Pedullà, Erica Grange, Andrea Tacchino, Jessica Podda, Alice Bollini.
AI-MOKa è un progetto innovativo di Spoke 2, coordinato da Lorenzo De Michieli (IIT), che mette la tecnologia, come sensori e IA, al servizio delle persone con sclerosi multipla e del personale sanitario, impegnato a studiare la malattia e migliorare la qualità della vita dei loro pazienti.
Immagini: Credits: FISM, IIT e RAISE
Immagine Copertina: Elaborazione dei video catturati dagli occhiali sensorizzati tramite algoritmi di IA per il riconoscimento della direzione dello sguardo, degli oggetti presenti nella scena, con cui il soggetto interagisce, e del QR code identificativo della zona della stanza in cui il soggetto si trova. Autore: Gian Luca Bailo (IIT PAVIS)
Nell’ambito dello Spoke 2 di RAISE, CNR-IMATI ed Esaote S.p.A. hanno collaborato allo sviluppo di un innovativo sistema di imaging che co-registra immagini 3D di risonanza magnetica, o TAC, ed immagini ad ultrasuoni in tempo reale senza l’utilizzo di marker posizionati sul paziente.
L’articolo scientifico che descrive il sistema di imaging è stato accettato per la pubblicazione sul Journal of Imaging Informatics in Medicine.
L’esigenza di questo sistema di co-registrazione nasce dalla necessità di migliorare la qualità e la velocità degli attuali sistemi di co-registrazione, eliminare l’utilizzo di marker esterni posizionati sul paziente che richiedono specifiche procedure per la calibrazione del sistema di co-registrazione ed il mantenimento di un ambiente sterile e sicuro per il paziente.
Questo sistema semplifica il processo di elaborazione delle immagini eliminando la necessità di marcatori fisici esterni e riducendo i tempi di formazione di operatori specializzati, rendendolo quindi accessibile a medici con diversi livelli di esperienza e per diverse applicazioni (es, ablazioni di tumori al fegato o al seno).
Il nuovo sistema di imaging combina diverse componenti: fotocamera 3D portatile, sistema di tracciamento elettromagnetico e ultrasuoni. Inoltre, il sistema è stato implementato con un algoritmo avanzato che comprende due parti principali: segmentazione cutanea e co-registrazione rigida. Questi processi sono integrati nella macchina ad ultrasuoni di ESAOTE S.p.a per un’esperienza più user-friendly.
Il trasferimento di conoscenza e tecnologico tra Esaote S.p.A. e CNR-IMATI sui temi dell’acquisizione di immagini ad ultrasuoni, della Computer Graphics e delle applicazioni in ambito clinico rappresentano i principali aspetti della proficua collaborazione tra i due enti coinvolti in RAISE.
Martina Paccini, ricercatrice CNR-IMATI e prima autrice della pubblicazione: “Questo innovativo sistema rappresenta un progresso significativo nella tecnologia di imaging medico che mira a migliorare l’accuratezza diagnostica e gli esiti dei pazienti in vari campi medici rendendo la fusione di immagini complesse più accessibile ed efficiente. La facilità d’uso del sistema inoltre ne consente un’adozione più ampia in contesti clinici, migliorando la qualità dell’assistenza ai pazienti.”
Michela Chiappalone (UniGe) è una ricercatrice di Spoke 2 che ha recentemente pubblicato un importante avanzamento della sua ricerca, svolta all’interno dell’ecosistema RAISE, sulla rivista Nature Communications.
Le abbiamo chiesto di raccontarci cos’è e che prospettive ci darà Bioemus, un Digital Twin innovativo in grado di migliorare le interazioni biologico-artificiali nella ricerca neurologica.
Da dove parte l’idea per Bioemus?
L’idea che ci ha portato a sviluppare Bioemus è quella di poter aver nel futuro un chip, un digital Twin neuromorfo, costituito da neuroni artificiali hardware in grado di comportarsi come neuroni biologici reali.
Questo device dovrebbe poter sopperire alle conseguenze del danneggiamento di una porzione di cervello quando colpita da un’ischemia, ripristinando correttamente gli input che il cervello si aspetta.
A che punto si trova lo sviluppo di questo sistema al momento?
Abbiamo di fatto iniziato la realizzazione di questo dispositivo Digital Twin sviluppato sulla rete in vivo. I nostri collaboratori francesi hanno sviluppato tutta l’infrastruttura per poter modificare e settare i parametri di questo sistema neuromorfo.
Quello che abbiamo fatto noi è stato, innanzi tutto, fornire i dati del sistema in vivo e, conseguentemente, adattare i parametri della rete artificiale, cioè del Digital Twin, a quelli che sono i i segnali della nostra rete biologica. Si può dire che abbiamo fatto una ottimizzazione di parametri in modo tale che la rete Digital Twin artificiale si comportasse come si comporta il nostro cervello in vivo.
Quindi il primo risultato è stato quello di riuscire a mimare il comportamento di una rete biologica in digitale?
Il secondo obiettivo al quale stiamo già lavorando, sarà utilizzare il Digital Twin, ottimizzato sulla base dei parametri delle nostre reti biologiche, per stimolare la rete biologica stessa, cioè per garantire questa interazione dall’artificiale al biologico.
E se tutto va bene, anche dal biologico all’artificiale.
Che cosa serve perché questo sistema, che è funzionale e funzionante in condizioni sperimentali, possa essere usato sui pazienti?
Siamo ancora a livello di realizzazione in laboratorio, per cui, al di là di quelle che sono le le opportunità che offre il sistema, la realizzazione vera e propria sui pazienti non è ancora pronta ma non la vedo lontanissima.
In questa pubblicazione dimostriamo che un sistema hardware è in grado di emulare il comportamento di una rete in vivo.
L’utilizzo del sistema per la stimolazione personalizzata è uno degli obiettivi che ci siamo posti all’interno del progetto RAISE.
In particolare, nello Spoke 2, World Package 2 il progetto ’Digital Twin for the personalization of therapy’, ha come obiettivo quello di utilizzare un Digital Twin come Bioemus per la terapia personalizzata e di fare questa dimostrazione a livello preclinico.
Ci stiamo lavorando.
Quello che ci poniamo come obiettivo finale all’interno di RAISE è, appunto, dimostrare questa fattibilità.
E’ importante sottolineare la natura interdisciplinare di questa attività e l’apporto fondamentale dei nostri collaboratori francesi che hanno permesso la realizzazione di Bioemus. Questa collaborazione è stata inoltre supportata dal bando ‘Galileo’, un progetto di scambio dell’Università Italo-Francese ‘Galileo’ che ha finanziato i viaggi Italia-Francia dei ricercatori coinvolti nel corso degli ultimi anni.
L’immagine tratta dalla pubblicazione è condivisa con licenza Creative Commons Attribution 4.0 International License e creata dagli autori della pubblicazione: Romain Beaubois, Jérémy Cheslet, Tomoya Duenki, Giuseppe De Venuto, Marta Carè, Farad Khoyratee, Michela Chiappalone, Pascal Branchereau, Yoshiho Ikeuchi & Timothée Levi.
Lo scorso 6 giugno Giulia Pinto, progettista di sequenze di risonanza magnetica in Esaote, ha partecipato alla “International Ph.D. Summer School – Mathematics and Machine Learning for Image Analysis” dell’Università di Bologna con un seminario dal titolo “Magnetic Resonance Imaging: how to speed up image acquisition”.
Il seminario ha compreso una panoramica sull’imaging a risonanza magnetica, per poi arrivare ad illustrare una tecnica innovativa di ricostruzione per acquisizioni sottocampionate che sfrutta l’intelligenza artificiale, sviluppata all’interno dello Spoke 2 di RAISE a cui Esaote è affiliata.
Giulia Pinto (Esaote) commenta così la sua partecipazione alla Summer School: “Confrontarsi con i giovani ricercatori è sempre molto stimolante, alla PhD Summer School di Bologna ho trovato un ambiente entusiasta e curioso. Questo seminario è stato un’occasione per raccontare il mondo della risonanza magnetica, comprese le recenti ricerche che Esaote porta avanti nel progetto RAISE, ad un pubblico molto interessato all’aspetto applicativo dell’analisi di immagini. Complimenti all’Università di Bologna per l’ottimo programma della scuola e gli interessanti spunti.”
Hunova® è un dispositivo robotico per la riabilitazione e la valutazione senso motoria degli arti inferiori e tronco. Un recente lavoro portato avanti da FISM, Movendo Technology e IIT nell’ambito dello Spoke 2 di RAISE aveva come obiettivo la valutazione posturale svolta durante compiti dinamici per capire se la prestazione di Hunova® fosse paragonabile allo standard di riferimento (EquiTest®).
Questo avanzamento della ricerca nel campo della posturografia e dell’equilibrio dinamico è stato pubblicato lo scorso 23 maggio sulla rivista scientifica Sensors.
I disturbi dell’equilibrio sono tra i sintomi più frequenti e maggiormente invalidanti della sclerosi multipla (SM). Una valutazione precisa e oggettiva della capacità di equilibrio consente inoltre di monitorare l’evoluzione della malattia e sviluppare programmi di riabilitazione ad hoc.
I ricercatori hanno usato EquiTest®, una piattaforma computerizzata che può essere utilizzata da operatori sanitari e ricercatori clinici per testare in modo sicuro il controllo posturale di un individuo, come standard per la valutazione dell’equilibrio in popolazioni neurologiche e non, e Hunova®, la nuova piattaforma robotica realizzata da Movendo Technology, in un campione di persone con SM, seguite presso il Servizio di Riabilitazione AISM Liguria.
È noto che i dispositivi robotici sono in grado di fornire parametri cruciali per la valutazione della funzione motoria nella SM come, per esempio, l’equilibrio dinamico.
Lo scopo di questo studio era quello di confrontare la valutazione posturale di cinquanta persone con SM durante compiti dinamici.
I risultati dello studio suggeriscono che Hunova® potrebbe consentire una valutazione più sensibile dell’equilibrio dinamico nel tempo, con il progredire della malattia, e quindi una migliore valutazione dell’efficacia di trattamento su misura per tutti, migliorando così la pratica clinica basata sull’evidenza SM.
Inoltre, i risultati hanno indicato l’importanza di una valutazione dettagliata dell’equilibrio dinamico attraverso dispositivi robotici in grado di simulare alcune attività complesse in cui siamo impegnati nella vita di tutti i giorni, in quanto richiedono di integrare le diverse informazioni visive, vestibolari e propriocettive.
Questi risultati evidenziano l’importanza dell’adozione della tecnologia robotica nella pratica clinica. Infatti, l’utilizzo di dispositivi robotici dotati di AI in combinazione con metodi tradizionali può consentire ai medici di fornire diagnosi e terapie sempre più precise ed efficaci per le persone con SM.
Jessica Podda, ricercatrice AISM: “I disturbi dell’equilibrio impattano negativamente sullo svolgimento di attività quotidiane, limitano l’autonomia e peggiorano quindi la qualità di vita delle persone con SM. Per questo, la validazione di nuovi strumenti è certamente una priorità della ricerca sulla SM. Hunova® può rappresentare una valida alternativa tecnologica in grado di identificare con maggiore precisione problemi di equilibrio statico e dinamico, consentendo inoltre di misurare cambiamenti nell’equilibrio nel corso del tempo e valutare gli effetti di un trattamento riabilitativo proposto.”
