Analisi del movimento umano e delle funzioni cognitive

Il gruppo di ricerca svolge la propria attività presso il laboratorio BioLab ed il Centro Interdipartimentale PolitoBIOMedLab. L’attività del gruppo è principalmente focalizzata sull’acquisizione ed elaborazione di segnali multimodali per l’analisi e il miglioramento della funzione umana sia per quanto riguarda gli aspetti motori che cognitivi/comportamentali attraverso la registrazione, analisi e modellazione matematica di segnali biologici e l’adozione e sviluppo di tecnologie innovative.
Nello specifico, le principali linee di ricerca includono:
i. Sviluppo di metodi e sistemi per l’analisi multi-fattoriale del movimento umano in termini di cinematica, dinamica ed attività elettrica muscolare per la valutazione della capacità motoria (in ambienti di laboratorio) e della prestazione motoria (in ambienti di vita reale). In questo ambito le tecniche strumentali utilizzate spaziano dall’utilizzo dei sistemi optoelettronici ad alta risoluzione integrati a misure di forza, all’utilizzo di sensoristica indossabile miniaturizzata e sistemi elettromiografici portatili.
ii. Progettazione di approcci e strumenti analitici per la valutazione di aspetti cognitivi, emotivi e comportamentali basati sul monitoraggio multimodale di segnali fisiologici. In questo contesto, le procedure di misurazione comprendono segnali cerebrali (elettroencefalogramma e risposta emodinamica), tracciamento oculare, attività elettrodermica, variabilità cardiaca, e variazione del volume sanguigno nei tessuti.
iii. Sviluppo e validazione di modelli matematici e tecniche di elaborazione dei segnali fra cui algoritmi per la caratterizzazione del controllo neuromuscolare, la rivelazione di intervalli di attività muscolare, l’ottimizzazione del posizionamento di microelettrodi per la neurostimolazione, la soluzione di problemi inversi per la separazione di sorgenti e la stima di parametri interni da misure non invasive, filtri di sensor fusion.
iv. Progettazione e implementazione di strumenti a supporto di interventi riabilitativi e abilitativi finalizzati al recupero delle funzioni motorie e cognitive in contesti clinici e domiciliari. In questo ambito le tecniche strumentali comprendono la neuromodulazione (stimolazione magnetica transcranica, stimolazione cerebrale profonda), l’utilizzo di interfacce cervello-computer (BCI) e neurofeedback, la neurostimolazione ad anello chiuso nonché lo sviluppo di soluzioni di exer-gaming e ambienti virtuali interattivi.
Le competenze presenti nel gruppo di ricerca consentono di offrire risposte mirate e servizi avanzati in diversi ambiti applicativi, fra cui: Valutazione funzionale, monitoraggio delle prestazioni motorie e rischio di caduta in pazienti con patologie ortopediche, neurologiche e neurodegenerative; Studi di ergonomia, valutazione dello stress da lavoro-correlato, e della riduzione delle prestazioni cognitive associata a sovraccarico emotivo; Ottimizzazione della performance sportiva, prevenzione e gestione degli infortuni; Sviluppo di interventi innovativi per l’abilitazione e la (tele)riabilitazione.