So chi sei, so quel che vuoi. Neuroscienze per il mondo che verrà CNR-SPIN

Transcript

1 So chi sei, so quel che vuoi Neuroscienze per il mondo che verrà Alberto Sorrentino Dipartimento di Matematica CNR-SPIN

2 Gruppo MIDA (methods for image and data analysis) Staf Michele Piana Annamaria Massone Cristina Campi Franco Caviglia Alberto Sorrentino PhD students Mara Scussolini Sabrina Guastavino Sara Sommariva Post-doc Federico Benvenuto Cecilia Devecchi Miguel Duval-Poo Vittorio Latorre Gianvittorio Luria Federica Sciacchitano

3 Gruppo MIDA applicazioni Imaging astronomico Flarecast: previsione di flares solari Collaborazione NASA

4 Gruppo MIDA applicazioni Imaging biomedico Riconoscimento/classificazio ne di immagini Metabolismo del glucosio Collaborazione San Martino

5 IERI, oggi, domani

6 Risonanza magnetica strutturale Difusione: ogni ospedale ne ha almeno una Costo: 150kEuro (usata) -3MEuro Cosa misura: Densita protonica Cosa ci si fa: Di tutto, e come il maiale

7 Risonanza magnetica strutturale Immagini da alta risoluzione Ricostruzione delle fibre

8 Risonanza magnetica strutturale

9 Una realta locale Paramed Srl Produzione di macchinari di risonanza magnetica SME Risonanze aperte MROpen

10 Risonanza magnetica funzionale Difusione: ogni ospedale ne ha almeno una Costo: 150kEuro (usata) -3MEuro Cosa misura: Flusso di sangue ossigenato Cosa ci si fa: Tutto, e come il maiale

11 Risonanza magnetica funzionale

12 Hardware Elettroencefalografia (EEG) Difusione: ogni ospedale ne ha almeno una Costo: 100k euro Cosa misura: Potenziale elettrico generato del cervello Perche si usa: Risoluzione temporale elevatissima (millisecondi)

13 Hardware Magnetoencefalografia (MEG) Difusione: 7 in tutta Italia Costo: 1-2 MEuro Cosa misura: Campo magnetico generato dal cervello Perche si usa: Se lo chiedono tutti, ma qualcuno e stato bravo a venderle Dati complementari a EEG

14 EEG/MEG

15 Dove stiamo noi Segnale misurato Immagine ricostruita

16 ieri, OGGI, domani

17 Dall accademia alla clinica Alzheimer E la piu difusa forma di demenza degenerativa Esordio sopra i 65 anni Diagnosi (problematica) con test cognitivi Nel 2015, 46 milioni di persone nel mondo Costo mondiale annuo 820 Milioni $ In crescita

18 Dall accademia alla clinica Alzheimer Clinica: 2 fasi principali: - mild cognitive impairment (MCI, leggero disturbo cognitivo), che puo degenerare in - Alzheimer Imaging: - formazione di placche - atrofia corticale progressiva Terapia: - non esiste - difficile testare i farmaci

19 Dall accademia alla clinica Alzheimer Approcci combinati con tecniche diverse (immagini strutturali, funzionali, ecc) Identificazione di biomarkers Big data

20 Dall accademia alla clinica Alzheimer

21 Dall accademia alla clinica Epilessia Disturbo elettrico locale (zona epilettogena) Colpisce 1% popolazione Colpisce spesso in eta giovane Farmaco-resistente nel 25% dei casi Potenziale soluzione chirurgica Necessita di individuare la zona epilettogena

22 Dall accademia alla clinica Epilessia

23 Dall accademia alla clinica Epilessia Metodi per localizzazione di correnti neurali da dati EEG (Vivaldi and Sorrentino, 2016)

24 Dall accademia alla clinica epilessia Problema: negli ospedali manca il personale per utilizzare queste tecniche. Problemi di (1) tempo e (2) competenze Epilog: startup belga che fornisce consulenza per l analisi di tracciati EEG specificamente per epilessia

25 (ieri, oggi,) DOMANI

26 Leggere il cervello Esperimento: Messo il soggetto in fmri, mostrato 8h di film Computer impara mappa film attivazione cerebrale Viene mostrato un nuovo film, e guardando la attivazione cerebrale si ricostruisce cosa sta guardando la persona

27 Leggere il cervello

28 So quel che vuoi Neuromarketing Cosa e : applicazione delle tecniche di neuroimaging al marketing Obiettivi: quantificare, spiegare, sfruttare il livello inconscio Anche nota come: consumer neuroscience A fine 2015, cca 200 aziende nel mondo

29 Neuromarketing 1 (musica in fmri) Gregory S. Berns, Sara E. Moore A neural predictor of cultural popularity Journal of Consumer Psychology soggetti 20 brani nuovi, autori sconosciuti Rating dopo l ascolto Successo misurato in vendite/download/biglietti concerti (3y) Correlazione successo / rating NON significativa Correlazione successo / cervello (nucleus accumbens) SIGNIFICATIVA

30 Neuromarketing 2 (EEG) Maarten A.S. Boksem and Ale Smidts Brain Responses to Movie Trailers Predict Individual Preferences for Movies and Their Population-Wide Commercial Success Journal of Marketing Research soggetti 18 movie trailers Rating Successo misurato al box office Risultati: Correlazione coinvolgimento / successo >> rating / successo

31 So chi sei Fingerprint neurale S. Finn et al. Functional connectome fingerprinting: identifying individuals using patterns of brain connectivity Nature Neuroscience 2015 Prospettiva ribaltata 126 soggetti dallo Human Connectome Project Per ciascuno 6 sessioni diverse (2 a riposo, 4 con task) Attivita neurale trasformata in matrice di connessioni Matrici confrontate tra sessioni diverse Rate successo ~93%

32 Brain-Computer Interface Imaging in tempo reale + dispositivo di controllo BAM!

33 Brain-Computer Interface In realta...

34 Hardware a basso costo? Neurosky MindWave 2 canali, elettrodi a secco, 100$ + 500$ per l accesso ai dati raw Emotiv Epoc+: 14 canali, 799$ OpenEEG Project Semplici passi per costruirsi una EEG in casa