- LR-BIO09.1
- LR-BIO09.2
- LR-MEDF01.1
TR-5.1: Neuroscienze del movimento e della postura
LR- BIO09.1
Controllo e apprendimento motorio
La linea di ricerca ha come obiettivo l’acquisizione di nuove conoscenze sull’organizzazione funzionale e sulle basi neurali del controllo del movimento e dell’apprendimento di nuove capacità motorie e l’applicazione di tali conoscenze per lo sviluppo di nuovi protocolli di riabilitazione neuromotoria. Una questione centrale nell’ambito delle neuroscienze è la comprensione di come il sistema nervoso centrale sia in grado di acquisire ed eseguire con apparente semplicità abilità motorie complesse che richiedono la coordinazione di un elevato numero di articolazioni e muscoli. Figure chiave della moderna neurofisiologia quali Charles Sherrington e Nikolai Bernstein hanno ipotizzato che il sistema nervoso semplifichi il controllo motorio tramite l’organizzazione di elementi modulari. Negli ultimi venti anni si è affermato un nuovo approccio allo studio della modularità nel sistema motorio basato sulla nozione di sinergia muscolare e su un modello di generazione dei comandi motori tramite combinazione di sinergie muscolari. Lo sviluppo di nuovi metodi computazionali per l’identificazione delle sinergie muscolari tramite decomposizione dell’attività elettromiografica registrata simultaneamente da molti muscoli ha permesso di caratterizzare in modo compatto le strategie di coordinazione motoria impiegate per lo svolgimento di differenti compiti motori. L’utilizzo del controllo mioelettrico in un ambiente virtuale ha permesso inoltre di verificare la predizione che l’organizzazione neurale di sinergie muscolari determina la difficoltà di apprendimento di nuove capacità motorie. Infine, la caratterizzazione delle alterazioni delle sinergie muscolari a seguito di una lesione neurologica consente una valutazione quantitativa, obiettiva ed individualizzata della compromissione funzionale ed una definizione di nuovi approcci riabilitativi.
Pubblicazioni
[1] Berger, D.J., Masciullo, M., Molinari, M., Lacquaniti, F., and d’Avella, A., “Does the cerebellum shape the spatiotemporal organization of muscle patterns? Insights from subjects with cerebellar ataxias.” 2020. J Neurophysiol, 123, 1691–1710.
[2] Borzelli D., Burdet E., Pastorelli S., d'Avella A., Gastaldi L., “Identification of the best strategy to command variable stiffness using electromyographic signals.” 2020, J Neural Eng, 17, 016058.
[3] Borzelli D., Cesqui B., Berger D.J., Burdet E., d’Avella A., “Muscle patterns underlying voluntary modulation of co-contraction”, 2018, PLoS ONE, 19;13(10):e0205911.
Referente: Prof. Andrea d’Avella (adavella@unime.it)
Collaborazioni con Centri di Ricerca o altri Istituti di Ricerca
IRCCS Fondazione Santa Lucia, Roma – Laboratorio di Fisiologia Neuromotoria (diretto da Francesco Lacquaniti).
Imperial College London, Regno Unito – Human Robotics Group (diretto da Etienne Burdet).
Politecnico di Torino – Laboratorio di Ingegneria del Sistema Neuromuscolare (LISiN, diretto da Marco Gazzoni), Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni; Dipartimento di Scienze Matematiche (Laura Gastaldi).
Progetti finanziati correlati alla linea di ricerca
PRIN 2015HFWRYY (“Probing the modular organization of the neuromuscular control of limb movements: an inter-disciplinary approach”, 2/2017 – 1/2020) coordinato dall’Università di Messina.
PEPATO (“PErformance indicators of spatiotemporal PATterns of the spinal muscle coordination Output during walking with an exoskeleton”) sottoprogetto di un progetto finanziato dalla Commissione Europea (EUROBENCH H2020 No 779963, 4/2019 – 12/2020).