Acquisire le conoscenze specifiche di teorie, metodi e tecnologie per la comprensione e l'analisi delle funzionalità del sistema nervoso umano. In particolare, il corso fornisce esempi applicativi nell’ambito del recupero e assistenza in disabilità, come le interfacce cervello-computer (brain computer interface, bci) e le neuroprotesi.
scheda docente materiale didattico
- neuroingegneria: definizioni, campi applicativi, principali tecnologie esistenti
- focus del corso: registrazione di dati dal sistema nervoso, stimolazione del sistema nervoso, estrazione di caratteristiche, definizione di modelli.
Parte 1 - funzionamento e modelli del neurone
- elementi di base di anatomia e funzione del sistema nervoso, struttura e funzione del neurone, potenziale di riposo, generazione e propagazione del potenziale d’azione.
- modelli passivi del neurone
- modelli attivi del neurone: if, h-h, fh-n.
Parte 2 - interfacciarsi con il sistema nervoso
- interfacciarsi con il sistema nervoso: bioelettrodi come soluzione tecnologica per trasformare correnti ioniche in correnti elettroniche.
- registrazione dell’attività neurale: microelettrodi
- biopotenziali: modello dell'attivita' neurale.
Parte 3 – estrarre informazioni dal sistema nervoso
- spike detection
- spike sorting
- attività 1: spike detection e sorting da attività neurale
- attività 2: modelli di coordinazione: controllo modulare del movimento umano – sinergie muscolari
He, B. (Ed.). (2007). Neural engineering. Springer Science & Business Media.
Programma
Introduzione alla neuroingegneria- neuroingegneria: definizioni, campi applicativi, principali tecnologie esistenti
- focus del corso: registrazione di dati dal sistema nervoso, stimolazione del sistema nervoso, estrazione di caratteristiche, definizione di modelli.
Parte 1 - funzionamento e modelli del neurone
- elementi di base di anatomia e funzione del sistema nervoso, struttura e funzione del neurone, potenziale di riposo, generazione e propagazione del potenziale d’azione.
- modelli passivi del neurone
- modelli attivi del neurone: if, h-h, fh-n.
Parte 2 - interfacciarsi con il sistema nervoso
- interfacciarsi con il sistema nervoso: bioelettrodi come soluzione tecnologica per trasformare correnti ioniche in correnti elettroniche.
- registrazione dell’attività neurale: microelettrodi
- biopotenziali: modello dell'attivita' neurale.
Parte 3 – estrarre informazioni dal sistema nervoso
- spike detection
- spike sorting
- attività 1: spike detection e sorting da attività neurale
- attività 2: modelli di coordinazione: controllo modulare del movimento umano – sinergie muscolari
Testi Adottati
Horch, K. W., & Dhillon, G. S. (Eds.). (2004). Neuroprosthetics: theory and practice (Vol. 2). World Scientific.He, B. (Ed.). (2007). Neural engineering. Springer Science & Business Media.
Modalità Valutazione
La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova scritta/pratica in aula della durata di 3.5 ore ed una prova orale. La prova in aula contiene una parte scritta, che prevede la risoluzione di esercizi numerici, ed una parte pratica al calcolatore, che consiste nell'elaborazione di segnali neurali in ambiente Matlab. La prova orale prevede la discussione della prova scritta/pratica e un colloquio riguardante i contenuti del corso.