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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • HUMAN NECESSITIES
    • MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
      • ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY (measurement of bio-electric currents A61B; electrosurgical apparatus or circuits therefor A61B17/36; physical therapy arrangements in general A61H; anaesthetic apparatus in general A61M; incandescent lamps H01K; infra-red radiators for heating H05B)
      • PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY (methods or devices enabling invalids to operate an apparatus or a device not forming part of the body A61F4/00; electrotherapy, magnetotherapy, radiation therapy, ultrasound therapy A61N) [C9604]
  • PHYSICS
    • EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
      • EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS (devices for psychotechnics or for testing reaction times A61B5/16; games, sports, amusements A63; projectors, projector screens G03B)
Classificazione geografica
Bibliografia
MOTOR LEARNIG AND CONTROL

Bernstein NA (1967) The coordination and regulation of movement. Pergamon Press, New York

Conditt MA, Gandolfo F, Mussa-Ivaldi FA. The motor system does not learn the dynamics of the arm by rote memorization of past experience, J Neurophysiol, 78, 554, 1997

Descartes R (1969) Il mondo. L’uomo. Trad. di M. Garin, Laterza, Bari

Flash T. The control of hand equilibrium trajectories in multi-joint arm movements. Bio .Cybern,
57, 257, 1987

Gibson JJ (1966) The senses considered as perceptual systems. Houghton Mifflin, Boston

Grillner S (1981) Control of locomotion in bipeds, tetrapods, and fish. In: Handbook of physiology: the nervous system. Vol. 2. Motor Control. (Brooks VB editor), Williams & Wilkins, Baltimore, 1179-236

Jackson JH (1873) On the anatomical and physiological localization of movements in the brain. The Lancet, ristampato in Selected writings of John Hughlings Jackson (1958) J. Taylor editor, Staple Press, London

Keele S (1968) Movement control in skilled motor performance. Psychol Bull, 70, 387,403

Morasso P (1981) Spatial control of arm movements. Exper Brain Res, 42, 223-227
Shadmehr R, Mussa-Ivaldi FA. Adaptive representation of dynamics during learning of a motor task. J Neurosci, 14, 3208-24, 1994

Sherrington CS (1906) The Integrative Action of the Nervous System. Cambridge University Press, Cambridge
Wilson DM (1961) The central nervous control of flight in a locust. J Exp Biol, 38, 471-490

VISUOMOTOR TRANFORMATIONS

Knill D, Reaching for visual cues to depth: the brain combines depth cues differently for motor control and perception. J Vision,5,103-115, 2005

Laquaniti F. Frames of reference in sensorimotor coordination. In Boller, F. and Grafman J. (eds.), Handbook of Neuropsychology, Vol. 11 Elsevier, Amsterdam, 27-64, 1997

Marotta JJ, Behrmann M and Goodale MA. The removal of binocular cues disrupts the calibration of grasping in patients with visual form of agnosia. Exp. Brain Res,116,113-121, 1997


Sekiyama K, Miyauchi S, Imaruoka T, Egusa H, Tashiro T. Body image as a visuomotor transformation device revealed in adaptation to reversed vision. Nature, 407, 374-377, 2000

Servos P, Goodale MA, Jakobson LS. The role of binocular vision in prehension: a kinematic analysis. Vis. Research,32,1513-21, 1992

Sugita Y. Global plasticity in adult visual cortex following reversal of visual input. Nature,380, 523-526, 1996

VIRTUAL REALITY: COMPUTER GRAPHICS & COMPUTER HAPTICS

Basdogan C, Srinivasan MA. In Haptic Interfaces. Handbook of Virtual Environments (K. Stanney editor), Chapter 5,6, 93-134. London, Lawrence Earlbaum, 2002

Casadio M, Sanguineti V, Morasso P, Arrichiello V (2005) Braccio di ferro: a new haptic workstation for neurological rehabilition. Technol Health Care, submitted

Ghahramani Z, Wolpert DM. Modular decomposition in visuomotor learning. Nature,386,392-395, 1997

Grange S, Conti F, Helmer P, Rouiller P, Baur C. The Delta Haptic Device as a nanomanipulator. In SPIE Microrobotics and Microassembly III, Boston, MA, 2001

Krebs H, Hogan N, Aisen M, Volpe B. Robot-aided neurorehabilitation, IEEE Trans Rehabil Eng, 6, 75-87, 1998

Kühnapfel U, Cakmak HKC, Maas H. Endoscopic surgery training using virtual reality and deformable tissue simulation. Computer & Graphics, 24, 671-82, 2000

Rosen J, Hannaford B, MacFarlane P, Sinanan MN. Force controlled and teleoperated endoscopic grasper for minimally invasive surgery - experimental performance evaluation. IEEE Trans Biomed Eng, 46, 1212-1221, 1999

Scott SH. Apparatus for measuring and perturbing shoulder and elbow joint positions and torques during reaching. J Neurosci Methods, 89, 119-127, 1999

Tracey MR, Lathan CE- The interaction of spatial ability and motor learning in the transfer of training from a simulator to a real task. Stud Health Technol Inform, 81,521-527, 2001

NEURAL CORRELATES OF SENSORIMOTOR LEARNING

Abbruzzese G, Trompetto C. Clinical and research methods for evaluating cortical excitability.
J Clin Neurophysiol, 19, 307-21,2002

Bliss TV, Lomo T. Long-lasting potentiation of synaptic transmission in the dentate area of the
anaesthetized rabbit following stimulation of the perforant path. J Physiol,1973,232,331-56,1973

Bonato P, D'Alessio T, Knaflitz M. A statistical method for the measurement of muscle activation intervals from surface myoelectric signal during gait. IEEE Trans Biomed Eng,45,287-99,1998

Carson RG, Riek S. Changes in muscle recruitment patterns during skill acquisition. Experimental Brain Research,138,71-87,2001

Cohen LG, Ziemann U, Chen R, Classen J, Hallett M, Gerloff C, Butefisch C. Studies of neuroplasticity with transcranial magnetic stimulation. J Clin Neurophysiol,15,305-24,1998

Conforto S, D'Alessio T. Real time monitoring of muscular fatigue from dynamic surface myoelectric signals using a complex covariance approach. Med Eng Phys,21,225-34,1999

D'Alessio T, Conforto S. Extraction of the envelope from surface EMG signals. IEEE Eng Med Biol Mag,20,55-61,2001

Della-Maggiore V, Malfait N, Ostry DJ, Paus T. Stimulation of the posterior parietal cortex interferes with arm trajectory adjustments during the learning of new dynamics. J Neurosci,24,9971-6,2004

Donoghue JP. Plasticity of adult sensorimotor representations. Curr Opin Neurobiol,5,749-54,1995

Eklund G, Hagbarth KE. Normal variability of tonic vibration reflexes in man. Exp Neurol,16,80-92,1966

Inghilleri M, Conte A, Frasca V, Curra' A, Gilio F, Manfredi M, Berardelli A. Antiepileptic drugs and cortical excitability: a study with repetitive transcranial stimulation. Exp Brain Res,154,488-493,2004

Kleissen RF. Effects of electromyographic processing methods on computer-averaged surface electromyographic profiles for the gluteus medius muscle. Phys Ther,70,716-22,1990

Kobayashi M and Pascual-Leone A. Transcranial magnetic stimulation in neurology. Lancet Neurol,2,145-156,2003

Lee KS, Schottler F, Oliver M, Lynch G. Brief bursts of high-frequency stimulation produce two types of structural change in rat hippocampus. J Neurophysiol,44,247-58,1980

Marr D. A theory of cerebellar cortex. J Physiol,202,437-70,1969

Marsden CD, Meadows JC, Hodgson HJ. Observations on the reflex response to muscle vibration in man and its voluntary control. Brain,92,829-46,1969

Pascual-Leone A, Nguyet D, Cohen LG, Brasil-Neto JP, Cammarota A, Hallett M. Modulation of muscle responses evoked by transcranial magnetic stimulation during the acquisition of new fine motor skills. J Neurophysiol,74,1037-45,1995

Popovic MB, Popovic DB, Sinkjaer T, Stefanovic A, Schwirtlich L. Restitution of reaching and grasping promoted by functional electrical therapy. Artif Organs,26,271-5,2002

Ramirez JJ. The role of axonal sprouting in functional reorganization after CNS injury: lessons from the hippocampal formation. Restor Neurol Neurosci,19,237-62,2001

Romeo S, Gilio F, Pedace F, Ozkaynak S, Inghilleri M, Manfredi M, Berardelli A. Changes in the cortical silent period after repetitive magnetic stimulation of cortical motor areas. Exp Brain Res,135,504-510,2000

Schouenborg J. Learning in sensorimotor circuits. Curr Opin Neurobiol,14,693-7,2004

Slifkin AB, Newell KM. Noise, information transmission, and force variability. J Exp Psychol Hum Percept Perform,25,837-51,1999

Traversa R, Cicinelli P, Bassi A, Rossini PM, Bernardi G. Mapping of motor cortical reorganization after stroke. A brain stimulation study with focal magnetic pulses. Stroke,28,110-117,1997

Trompetto C, Assini A, Buccolieri A, Marchese R, Abbruzzese G. Motor recovery following stroke: a transcranial magnetic stimulation study. Clin Neurophysiol,111,1860-7,2000

Tunik E, Frey SH, Grafton ST. Virtual lesions of the anterior intraparietal area disrupt goal-dependent on-line adjustments of grasp. Nat Neurosci,8,505-11, 2005

Woody CD, Gruen E, Birt D. Changes in membrane currents during Pavlovian conditioning of single cortical neurons. Brain Res,539,76-84,1991
Parole Chiave
APPRENDIMENTO MOTORIO; MODELLI COMPUTAZIONALI; REALTÀ VIRTUALE; INTERFACCE APTICHE; STIMOLAZIONE MAGNETICA TRANSCRANICA; VIBRAZIONI MUSCOLARI; ATTIVITÀ ELETTRICA MUSCOLARE; NEURORIABILITAZIONE

Meccanismi computazionali e neurali di apprendimento e controllo sensorimotorio

Università degli Studi di Genova
Abstract
Poiché il cervello è fondamentalmente un sistema che apprende, comprenderne l'archiettura computazionale durante l'acquisizione di abilità motorie è un problema fondamentaole sia dal punto neurofisiologico che da quello neuroriabilitativo. Un approccio promettente che è emerso negli ultimi anni è basato sull'utilizzazione degli ambienti virtuali (VE), intesi come strumenti sperimentali per progettare e monitorare le interazioni sensorimotorie sottostanti al processo di addestramento. Sono stati definiti due tipi principali di ambienti virtuali, rispettivamente nel campo della computer graphics e della computer haptics. Per esempio, mediante la realtà virtuale immersiva si possono indurre distorsioni del feedback visivo o dei conflitti visivo-propriocettivi che devono essere compensati addestrando un modello interno della traformazione visuo-motoria aliena. Un altro esempio si può ottenre programmando l'impedenza meccanica di un dispositivo aptico robotizzato in modo da indurre distorsioni delle traiettorie che dipendono dalla dinamica dei movimenti. Di nuovo, la capacità di soddisfare il task, dopo un adeguato protocollo di apprendimento, richiede che il soggetto elabori un modello interno della dinamica delle interazioni ambientali da integrarsi nel processo di controllo motorio. Tuttavia, è un fatto che i due tipi di approcci alla realtà virtuale (basati, rispettivamente, su ambienti virtuali visivi - VVE - o ambienti virtuali aptici - VHE) si siano sviluppati in larga >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Pietro Giovanni MORASSO Università degli Studi di GENOVA
Obiettivo del Programma di Ricerca
Sistemi di realtà virtuale, basati su recenti sviluppi nel campo della computer graphics e computer haptics, sono in uso da almeno un decade. Applicazioni biomediche di queste novità tecnologiche sono state varate immediatamente, considerando tali dispositivi come nuove opportunità di implementare il vecchio concetto di biofeedback. Tuttavia, riteniamo che quest'atteggiamento di versare senza molta riflessione il nuovo "vino" tecnologico nelle vecchie "botti" ideologiche sia piuttosto miope e presenti almeno due difetti: i) non sfrutta il potenziale epistemologico della nuova tecnologia e 2) rischia di essere inefficace come strumento clinico se usato in modo puramente empirico. Il nostro scopo è di indirizzare queste nuove tecnologie verso lo studio multi-disciplinare e multi-tecnologico dei meccanismi fondamentali di apprendimento e controllo sensorimotorio. Il termine "sensorimotorio" è usato di proposito perché riteniamo che si debba sottolineare il fatto che i due aspetti di plasticità del comportamento umano, plasticità nelle trasformazioni visuo-motorie e plasticità nei meccanismi dinamici neuromotori, sono così intimamente fusi nel nostro cervello che non riveste un particolare significato isolarli in due capitoli diversi della nostra conoscenza neurofisiologica delle abilità motori, a meno che questo non sia soltanto un gradino intermedio nella procedura esplicativa della plasticità sensorimotoria.

Nel periodo limitato di vita del progetto proposto >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
APPRENDIMENTO e CONTROLLO MOTORIO
La crescente conoscenza delle strutture e dell'organizazione del sistema nervoso ha ispirato nel corso degli anni sempre nuove teorie, intese come strumenti concettuali per costruire un coerente schema di riferimento per l'analisi delle osservazioni empiriche. Consideriamo, come esempio, la lista seguente:

Teorie riflessologiche, basate sulla nozione di arco riflesso, nome tradizionalmente attribuito a Descartes (1662): sono legate all'ipotesi di Sherrington (1906) che gli archi riflessi svolgano una funzione integrativa.

Teorie gerarchiche, connesse a concetti evoluzionistici e basate sull'osservazione di Jackson (1873) che il sistema nervoso sia organizzato in modo gerarchico. Si ipotizzava che nel corso dell'evoluzione il sistema nervoso fosse passato da uno stato iniziale "semplice", in cui prevalevano i centri nervosi di basso livello, ad uno stato più complesso, in cui centri di più alto livello divennero predominanti, in modo tale da determinare movimenti volontari invece che azioni automatiche.

Teorie basate sul concetto di programma motorio, ispirate dalla scoperta (Wilson 1961, Grillner 1981) che movimenti ciclici sono controllati da central pattern generators (CPG). Successivamente, la nozione di CPG è evoluta nel concetto più generale di programma motorio (Keele 1968).

Teorie cibernetiche (Bernstein 1967), ispirate dall'avvento della teoria dei controlli >>>