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Descrizione:

Il gruppo di Bioingegneria Elettronica e Informatica opera dal 2018 presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Università di Palermo, promuovendo attività di ricerca e didattica nei settori dell’elaborazione dei segnali biomedici, della modellistica dei sistemi fisiologici, delle neuroscienze computazionali, e dei sensori e dispositivi biomedici. In particolare, il gruppo si occupa dell’utilizzo e integrazione di sistemi multi-sensore per il monitoraggio dei segnali vitali (ritmi cerebrali, attività cardiaca, pressione arteriosa, respirazione, attività muscolare, ecc.) e l’estrazione di informazione fisio-patologica. Le attività di ricerca sono incentrate sullo sviluppo di metodi avanzati per l’elaborazione dei segnali biomedici e l’analisi multivariata di serie temporali fisiologiche nel dominio del tempo, della frequenza e tramite teoria dell’informazione, finalizzati alla descrizione dell’attività dinamica dei sistemi fisiologici complessi e delle loro interazioni. I principali contesti applicativi sono la connettività cerebrale in neurofisiologia, la regolazione cardiovascolare e l’autoregolazione cerebrale nelle neuroscienze; le interazioni cuore-cervello e cervello-organismo nella fisiologia computazionale. L’ obbiettivo delle analisi condotte è la caratterizzazione quantitativa dei meccanismi neurali che determinano diversi stati fisiologici (stati di riposo, stati di stress, sonno, invecchiamento, ecc.) e condizioni patologiche (disfunzioni autonomiche, malattie cardiovascolari e neurali, ecc.), finalizzata al supporto di tecnologie per gli ambienti di vita assistiti o dell’inquadramento clinico dei pazienti.

Le linee di ricerca attive ricomprendono i seguenti argomenti:

• Sviluppo di metodi di analisi multivariata, non-lineare, e multi-scala di serie temporali per la quantificazione di interazione tra sistemi dinamici complessi
• Analisi di segnali biomedici basata su approcci di teoria dell’informazione
• Integrazione di elettrocardiografia e fotopletismografia per la determinazione di parametri cardiaci e cardiovascolari
• Quantificazione dello stress fisiologico e lavoro-correlato tramite l’utilizzo di sensori indossabili e lo sviluppo di algoritmi di elaborazione dei biosegnali
• Studio del controllo cardiovascolare, cardiorespiratorio e cerebro-vascolare e della sua evoluzione in stati fisiologici (sonno, invecchiamento) o patologici (ipotensione, infarto)
• Network Physiology: studio delle interazioni cerebrali e cuore-cervello per l’identificazione di marker descrittivi di stati cognitivi/emozionali, e di sindromi patologiche (epilessia, sincope)

Progetti in corso:

• SAMOTHRACE - Sicilian MicronanoTech Research And Innovation Center – Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR), Ecosistema dell’Innovazione, duration: 36 months (October 2022-October 2025)
• DARE - Digital Life-Long Prevention, Piano Nazionale per gli investimenti Complementari al PNRR, code PNC0000002, duration: 48 months (2022-2026)
• HONEST - High-Order Dynamical Networks in Computational Neuroscience and Physiology: an Information-Theoretic Approach, PRIN Progetti di Rilevante Interesse Nazionale 2022, duration: 24 months (October 2023-September 2025)

Progetti terminati:

• COPS - Novel computational tools for patient stratification in cardiovascular diseases and brain disorders, project funded by University of Palermo within EUROSTART 2022 call, duration: 18 months (June 2022-November 2023).
• InTheNet - Information-Theoretic Characterization of the Dynamics of Biological and Engineered Networks, Projects of the Department of Engineering of the University of Palermo, funded in December 2021
• 4FRAILTY - Sensoristica intelligente, infrastrutture e modelli gestionali per la sicurezza di soggetti fragili, Piano Operativo Nazionale 2015-2020, duration: 42 months (June 2020-November 2023)
• "Stochastic forecasting in complex systems -SFCS", PRIN Progetti di Rilevante Interesse Nazionale 2017, project code 2017WZFTZP, duration: 42 months

Principali collaborazioni nazionali:

Dip. Tecnologie per la Salute, Università di Milano; Dip. Neurologia, Ospedale Sacro Cuore, Negrar (VR); Centro E. Piaggio, Università di Pisa; Dip. Fisica, Università di Bari; Dip. Ingegneria Industriale, Università di Trento; CNR - Istituto di Tecnologie Biomediche (ITB).

Principali collaborazioni internazionali:

Dept. of Data Analysis, University of Ghent, Belgium; Dept. of Physiology, Comenius University, Martin, Slovakia; Dept. of Physics, Boston University, USA; Institute of Innovative Research, Tokyo Institute of Technology, Tokyo, Japan; Dept. of Mathematics, University of Porto, Portugal; Dept. of Electronic Engineering, Kyiv Polytechnic institute, Kyiv, Ukraine; Department of Physics, University of Malaga, Spain; Department of Power, Electronics and Telecommunications, University of Novi Sad, Serbia; School of Life Science and Technology, University of Electronic Science and Technology of China

Parole chiave: elaborazione di biosegnali, sistemi biomedicali, fisiologia computazionale, neuroscienze cognitive, analisi di serie temporali, teoria dell’informazione.