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Neuroscienze Cognitive e Cliniche

Data inizio : 2018

Data fine : 2021

Breve descrizione

Presso la Scuola IUSS si persegue un approccio integrato alle neuroscienze cognitive spaziando dalla ricerca di base alle applicazioni in ambito clinico. Ciò è possibile grazie alla collaborazione con due solide realtà di ricerca del territorio pavese afferenti alla Rete degli Istituti di Ricovero e Cura a Carattere Scientifico (IRCCS): gli Istituti Clinico-Scientifici Maugeri e la Fondazione Neurologica Mondino, a cui afferiscono rispettivamente il Laboratorio di Neuroscienze Cognitive IUSS-Maugeri e l’Unità di Ricerca Clinica sulle patologie cognitive e le demenze IUSS-Mondino. I due laboratori presentano una sinergica collaborazione, mantenendo tuttavia peculiari specificità tematiche che ne giustificano la differente collocazione nelle rispettive sedi.

 

Descrizione

Laboratorio di Neuroscienze Cognitive IUSS-Maugeri

Il Laboratorio di Neuroscienze Cognitive studia, in ottica multidisciplinare, le basi neurali del comportamento umano sano o patologico con varie tecniche di ricerca applicate a popolazioni differenti. La ricerca basata su metodiche di neuroimmagine con risonanza magnetica a 3 Tesla è condotta in collaborazione con il Servizio di Diagnostica per immagini di ICS Maugeri. Il laboratorio è dotato di una cabina silente schermata con gabbia di Faraday, nella quale sono collocati strumenti per stimolazione magnetica transcranica (TMS) ed elettrica ad alta definizione (HD-tES), EEG ad alta densità con predisposizione per TMS-EEG, elettromiografia, eye-tracking, conduttanza galvanica, rilevazione del movimento (LeapMotion).
La ricerca sui correlati neurali del funzionamento cognitivo, sano e patologico, si svolge in relazione a 3 progetti principali.

a) Neuroscienze delle decisioni
Prendere decisioni, e sulla base di queste direzionare i propri comportamenti, richiede un complesso bilanciamento tra spinte motivazionali e processi inibitori di controllo cognitivo. Tale bilanciamento può risultare compromesso in numerose patologie neurologiche o psichiatriche, nelle quali la spinta motivazionale è carente o, al contrario, eccessiva e non controbilanciata da meccanismi inibitori efficaci. Studiare le basi neuro-cognitive della presa di decisioni e del funzionamento esecutivo offre quindi un modello per comprendere diverse patologie caratterizzate da deficit emotivi, motivazionali e nel controllo degli impulsi. Questa linea di ricerca mira a indagare le basi cerebrali del decision-making mediante diverse tecniche di ricerca che spaziano dalle neuroimmagini (risonanza magnetica ed elettroencefalogramma) alla neurostimolazione (stimolazione transcranica elettrica e magnetica), con studi che coinvolgono partecipanti sani e popolazioni cliniche (es. pazienti con disturbi del sonno). Un ulteriore obiettivo è utilizzare le conoscenze così ottenute per sviluppare forme di trattamento basate su tecniche di neuro-stimolazione.

b) Neuroscienze sociali e affettive
La natura sociale dell’essere umano è strettamente connessa alle capacità di comprendere gli stati affettivi (empatia) e cognitivi (mentalizzazione) altrui, e di tenerli in considerazione durante la presa di decisioni (cognizione morale). Questi processi, noti come “cognizione sociale”, sono controllati da un complesso sistema di aree cerebrali corticali e sottocorticali, e la loro compromissione caratterizza differenti tipi di patologie neurologiche e psichiatriche. Questa linea di ricerca mira a indagare le basi cerebrali dei processi di cognizione sociale mediante diverse tecniche di ricerca che spaziano dalle neuroimmagini (risonanza magnetica ed elettroencefalogramma) alla neuro-stimolazione (stimolazione transcranica elettrica e magnetica) con studi che coinvolgono partecipanti sani e popolazioni cliniche (es. pazienti con dolore cronico).  Le conoscenze ottenute possono fornire indicazioni utili per sviluppare nuovi trattamenti incentrati sulle abilità di cognizione sociale, anche combinati con metodiche di neurostimolazione.

c) Cognizione motoria e rappresentazione dell’azione
 La nostra esperienza quotidiana si fonda sulla capacità di muovere in maniera coordinata le parti del corpo per produrre azioni complesse che ci consentono di interagire con l’ambiente. Allo stesso modo, l’interazione sociale dipende dalla capacità di analizzare e interpretare il significato delle azioni altrui, siano esse osservate o mediate dal linguaggio, e di rispondere ad esse con comportamenti appropriati. Queste capacità possono essere alterate nel caso di patologie che compromettono il controllo dei movimenti.  Questa linea di ricerca mira a indagare le basi neurofisiologiche della cognizione motoria e della rappresentazione dell’azione mediante l’utilizzo di tecniche di neuroimmagini (risonanza magnetica ed elettroencefalogramma ad alta densità), neurostimolazione (stimolazione magnetica) e analisi del movimento (cinematica). Le conoscenze così ottenute possono fornire indicazioni utili allo sviluppo di nuovi trattamenti di riabilitazione neuro-motoria e di bio-marcatori dell’efficacia di queste terapie (ad es. nella malattia di Parkinson o in seguito a danno cerebrale).
 

Personale coinvolto nelle attività del Laboratorio di Neuroscienze Cognitive IUSS-Maugeri:

Nicola Canessa (Professore Associato IUSS; Neuroscienze Cognitive M-PSI/02; Responsabile del Laboratorio)
Gianpaolo Basso (professore associato presso Università Milano-Bicocca)
Giulia Mattavelli (Ricercatore Senior IUSS; Neuroscienze Cognitive M-PSI/02)
Claudia Gianelli (assegnista di ricerca IUSS)
Sara Lo Presti (dottoranda IUSS)
Neuroradiologi ICS Maugeri per studi con risonanza magnetica.

 

Unità di Ricerca Clinica sui disturbi cognitivi e le demenze IUSS-Mondino

Il progetto di collaborazione scientifica tra l’IRCCS Fondazione Neurologica C. Mondino e lo IUSS si articola su due progetti principali.

a) Prevenzione e Trattamento dei disturbi della memoria e delle altre funzioni cognitive
L’importanza della prevenzione per il mantenimento della salute cerebrale è ormai ampiamente riconosciuta come tema centrale della Medicina dello Stile di Vita, ed è supportata da importanti evidenze scientifiche. Un piano di intervento personalizzato si basa su una valutazione multidisciplinare completa, che consente di individuare i percorsi di prevenzione con maggiori possibilità di successo. Alla prevenzione si affianca una diagnosi il più possibile precoce dei disturbi cognitivi, che richiede l’applicazione di metodiche in stato di continuo avanzamento scientifico e tecnologico (neuropsicologia, neuroimmagini, neurofisiologia, indagini di laboratorio). Sulla base dei risultati di queste indagini (biomarcatori di patologia) è possibile formulare piani di trattamento “di precisione” per le fasi precoci di malattia e “individualizzati” per le diverse necessità del paziente nelle varie fasi di malattia. La ricerca in questo settore si sviluppa in rete con partner nazionali e internazionali mediante progetti per lo sviluppo di sistemi innovativi per l’analisi dati multimodali basati su tecniche di machine-learning e di strumenti per la valutazione e il monitoraggio del funzionamento cognitivo mediante app per smartphone/iPhone e piattaforme di telemedicina user-friendly, nonché progetti interventistici sui correlati neurobiologici dell’esercizio fisico e delle modifiche nutrizionali.

b) Ricerca clinica nel campo delle demenze “rare”
La ricerca in questo ambito si basa sulla costituzione di un centro specializzato per le patologie neurodegenerative cosiddette “rare”, che solitamente presentano delle specifiche basi genetiche: demenze giovanili (es. malattia di Alzheimer a esordio precoce), demenze atipiche (in particolare afasie primaria progressiva e degenerazione fronto-temporale). In questo caso, la ricerca si basa sulla identificazione di markers cognitivi-comportamentali di patologia nell’ottica di una più precisa caratterizzazione del fenotipo cognitivo al fine di indirizzare meglio la ricerca del sottostante correlato genetico. I rapporti esistenti riguardano i principali centri di riferimento a livello nazionale e internazionale.
Presso l’IRCCS Fondazione Mondino sono disponibili tutte le risorse tecnologiche necessarie alle attività di ricerca, dal livello di base (genetica, farmacologia, neurochimica), alla neurofisiologia (EEG ad alta densità, stimolazione transcranica magnetica ed elettrica), alle neuroimmagini (risonanza magnetica ad alto campo). È in corso di sviluppo una piattaforma informatica dedicata alla raccolta dei dati e all’analisi statistica avanzata.
 

Personale coinvolto nelle attività dell’Unità di Ricerca Clinica sui disturbi cognitivi e le demenze IUSS-Mondino:

Stefano Cappa (Professore Ordinario in Neurologia IUSS)
Eleonora Catricalà (Professore Associato in Psicobiologia e Psicologia fisiologica IUSS)
Chiara Cerami (Ricercatore Senior in Neurologia IUSS)
Francesca Conca (dottoranda IUSS)
Valentina Esposito (borsista IRCCS Mondino)
Assegnisti (Università di Pavia)
Neurologi, neuropsicologi, neuroradiologi, neurofisiologi e biostatistici (IRCCS Mondino e Università di Pavia)

 

Persone coinvolte