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XLI Ciclo di dottorato

Descrizione del progetto

Il progetto formativo del Corso di Dottorato in Neuroscienze e Imaging mira all’acquisizione di competenze necessarie alla pratica e allo sviluppo dell’imaging biomedico per le neuroscienze di base e cliniche. La formazione interdisciplinare verte sui principi fisici delle tecniche di imaging, sullo sviluppo di strumentazione innovativa, sui metodi di acquisizione e analisi dati, sulla progettazione e conduzione di uno studio di base o clinico, sulla pubblicazione dei risultati e la loro collocazione nel panorama attuale della ricerca e sulla preparazione di un progetto di ricerca per la partecipazione a bandi competitivi.
Gli argomenti di studio teorico e di tirocinio sperimentale comprendono i metodi e modelli per l’analisi di immagini biomediche, i modelli computazionali applicati alle neuroscienze, i principi fisici e la tecnologia per lo sviluppo di strumentazione innovativa per l’imaging biomedico, lo studio della genomica in condizioni normali e patologiche e integrazione con imaging funzionale, lo studio delle funzioni sensoriali, cognitive e comportamentali mediante l’integrazione dei metodi della psicologia sperimentale e del neuroimaging, l’integrazione delle discipline neurologiche, psichiatriche e dell'imaging diagnostico per lo studio delle patologie del Sistema Nervoso e tirocini pratici sulle più diffuse e avanzate tecniche di neuroimaging a livello macroscopico.
Il dottorato è ampiamente interdisciplinare e comprende quote intorno al 30% di docenti afferenti rispettivamente alle aree 02, 06 e 11. Inoltre, il dottorato coinvolge principalmente docenti del Dipartimento di Neuroscienze, Imaging e Scienze Cliniche, risultato vincitore della selezione per i dipartimenti di eccellenza per la seconda volta consecutiva (2018-2022 e 2023-2027).

Obiettivi del corso

Il corso si pone l’obiettivo di fornire una formazione interdisciplinare di terzo livello di alta qualità a ricercatori nell’ambito delle neuroscienze, in particolare del neuroimaging funzionale, strutturale, microstrutturale, fisiologico, delle neuroscienze cliniche, della psichiatria, della neuropsicologia, delle neuroscienze computazionali, dell’intelligenza artificiale e delle sue applicazioni, della strumentazione per l’imaging a partire dai sensori ai metodi di integrazione e analisi dei segnali.
Inoltre, il corso di dottorato mira a formare figure professionali di alto profilo nell’ambito della diagnostica per immagini e della ricerca e sviluppo di strumentazione innovativa per la diagnostica per immagini nonché operatori di alta qualificazione nell’ambito del sistema sanitario nazionale, della sanità privata, dell’industria sanitaria.
Altri obiettivi formativi sono lo sviluppo di capacità legate alla ricerca scientifica, in particolare l’abilità di pensare e trovare soluzioni ai problemi in modo critico, creativo e allo stesso tempo scientificamente rigoroso, la capacità di concepire e attuare un programma di ricerca a breve, medio e lungo termine, la capacità di progettare e redigere una domanda di fondi, di comunicare con la comunità scientifica e di presentare in modo efficace i risultati del proprio lavoro di ricerca.

Collegio dei Docenti

  
Sestieri Carlo (PA)   PSIC-01/B - Neuropsicologia e neuroscienze cognitive
Alparone Francesca Romana (PO)   PSIC-03/A - Psicologia sociale
Brunetti Marcella (PA)   PSIC-01/A - Psicologia generale
Capotosto Paolo (PA)   IBIO-01/A - Bioingegneria
Catani Marco (PO)   MEDS-20/B - Neuropsichiatria infantile
Caulo Massimo (PO)   MEDS-22/A - Diagnostica per immagini e radioterapia
Chiarelli Antonio Maria (PA)   PHYS-06/A - Fisica per le scienze della vita, l'ambiente e i beni culturali
Comani Silvia (PO)   PHYS-06/A - Fisica per le scienze della vita, l'ambiente e i beni culturali
Committeri Giorgia (PO)   PSIC-01/B - Neuropsicologia e neuroscienze cognitive
Costantini Marcello (PA)   PSIC-01/B - Neuropsicologia e neuroscienze cognitive
Della Penna Stefania (PO)   PHYS-06/A - Fisica per le scienze della vita, l'ambiente e i beni culturali
Ebisch Sjoerd Johannes Hendrikus (PA)   PSIC-01/C - Psicometria
Ferretti Antonio (PO)   IBIO-01/A - Bioingegneria
Martinotti Giovanni (PO)   MEDS-11/A - Psichiatria
Perrucci Mauro Gianni (PA)   PHYS-06/A - Fisica per le scienze della vita, l'ambiente e i beni culturali
Pizzella Vittorio (PO)   PHYS-06/A - Fisica per le scienze della vita, l'ambiente e i beni culturali
Saggino Aristide (PO)   PSIC-01/C - Psicometria
Sensi Stefano (PO)   MEDS-12/A - Neurologia
Stuppia Liborio (PO)   MEDS-01/A - Genetica medica
Tomassini Valentina (PO)   MEDS-12/A - Neurologia
Trevisi Gianluca (PA)  MEDS-15/A - Neurochirurgia
Wise Richard Geoffrey (PO)   PHYS-06/A - Fisica per le scienze della vita, l'ambiente e i beni culturali
Zappasodi Filippo (PA)   PHYS-06/A - Fisica per le scienze della vita, l'ambiente e i beni culturali

Attività di ricerca in corso

Area dei metodi di analisi, della modellizzazione e dello sviluppo di strumentazione

• Advanced MRI of human brain function, physiology, and metabolism in health and disease (R. Wise)
• Magnetoencephalography using commercial Optically Pumped Magnetometers: preliminary studies using commercial devices (S. Della Penna)
• Methods for neuroimaging with Magnetoencephalography (V. Pizzella)
• Methods for real-time signal processing (V. Pizzella)
• Methods for the analysis of MEG connectivity dynamics in a multilayer framework (S. Della Penna)
• Methods for the analysis of spatiotemporal connectivity patterns across conditions (S. Della Penna)
• Microstates in EEG (F. Zappasodi)
• Nonlinear dynamical analysis of EEG and MEG (F. Zappasodi)
• Optimization of a very low field MRI system for the quantitative analysis of biological tissues (S. Della Penna, C. Del Gratta)

Area delle Neuroscienze e della Psicologia

• Affective and cognitive mediators/moderators of the moral rebels evaluation (whistleblowing) (F.R. Alparone)
• Anatomo-functional correlates of neuropsychological disorders (G. Committeri, A. Baldassarre)
• Behavioural and neurofunctional correlates of intertemporal decisions in healthy and pathological populations (G. Committeri, C. Sestieri, A. Tosoni, R. Di Matteo)
• Behavioural and neural correlates of attentional and perceptive processes (M. Brunetti, R. Di Matteo)
• Brain-heart interactions and their relevance for cognition and behavior (M. Costantini)
• Characterization of the functional development of the neonatal brain via electroencephalographic data analysis (S. Comani)
• Effectiveness of psychotherapy (controlled and randomized clinical trials, meta-analyses) (A. Saggino)
• Effects of psychotherapy on the central nervous system (A. Saggino)
• Environmental affordances and locomotion (A. Tosoni, G. Committeri, R. Di Matteo)
• Feeling the body: neural underpinnings of the sense of bodily self (M. Costantini)
• Generative models for MEG/EEG (S. Della Penna)
• Heartbeats modulate behavioral and cortical inhibition (M. Costantini)
• Individual and group moderators of the psychophysiological response to  direct and vicarious ostracism events (F.R. Alparone)
• Individual differences in personality and cognitive abilities (A. Saggino)
• Large-scale networks and inter-individual variability in learning (G. Committeri, A. Baldassarre)
• Matching between the individual affective/cognitive orientation and  affective/ cognitive content of the persuasive message (F.R. Alparone)
• Matching between the individual affective/cognitive orientation and the warmth/competence evaluation in social perception (F.R. Alparone)
• Mental time travel in episodic and autobiographical memory (C. Sestieri)
• Multimodal study of the neuro-psycho-physiological correlates of human movement during interactive motor tasks (S. Comani)
• Neural oscillations and temporal sensitivity (M. Costantini)
• Neuroscience and human intelligence (A. Saggino)
• Psycho-physiological correlates of attitudes and attitude changes (F.R. Alparone)
• Psychometric measurements of individual differences (empathy, psychosis-relevant experiences) and the perception of self and others (S. Ebisch);
• Temporal sensitivity and phenomenal contents (M. Costantini)
• The link between altered self-experience and self-other relationship (S. Ebisch);
• The multidimensional self: intrinsic and extrinsic self-processing in the healthy and pathological brain (S. Ebisch).
• The neural bases of memory for complex events (C. Sestieri)
• The sense of touch in social interaction (S. Ebisch);
• The relationship between real and mental navigation (C. Sestieri)

Area della Biologia cellulare e molecolare e della Genetica

• Epigenetics and risk of non communicable diseases (L. Stuppia)
• Genetics and behavior (L. Stuppia)
• Genetics and hereditary Cancers (L. Stuppia)
• Stem Cells and Regenerative Medicine (L. Stuppia)

Area della Neurologia clinica e della Psichiatria

• Clinical applications of fMRI (M. Caulo)
• Development of effective paradigms for presurgical mapping (C. Sestieri)
• Investigating brain function, structure and plasticity in the healthy brain and in neuroinflammation using advanced neuroimaging methods (V. Tomassini)
• Multimodal imaging of brain tumors (M. Caulo)
• Ionic and molecular determinants of neurodegeneration (S. Sensi)
• fMRI-based functional signatures of conversion to dementia (S. Sensi, Delli Pizzi)
• MRI-bases structural and functional investigations of subcortical relay stations (thalamus and cerebellum) in the modulation of behavioral and non-behavioral Parkinson’s disease symptoms and related dementias (S. Sensi, R. Franciotti, S. Delli Pizzi)
• Mitochondrial dysfunction in neurodegenerative diseases (S. Sensi, A. Granzotto)
• Machine learning-based approaches for the diagnosis of neurodegenerative processes (S. Sensi, R. Franciotti)
• Neural and Behavioral Effects of Psychedelics (S. Delli Pizzi, M. Pettorruso, G. Martinotti, S. Sensi)
• fMRI-based functional correlates of psychedelic compounds (S. Sensi, G. Martinotti)
• Brain stimulation interventions in treatment-resistant depression and addiction (M. Pettorruso, G. Martinotti)
• Epidemiology and psychopathology of behavioral addictions and novel psychoactive substances (G. Martinotti, M. Pettorruso)
• Glutamatergic and psychedelic treatments for major depressive disorder (G. Martinotti, M. Pettorruso)
• Presurgical mapping of cognitive functions (M. Caulo, C. Sestieri)
• Virtual-Reality based methods in neurorehabilitation (S. Sensi)
• Amyloid-independent therapeutic approaches in dementia (S. Sensi)
• Integration of advanced MR and PET imaging techniques to identify pathological substrates of functional brain network reorganization in patients with Mild Cognitive impairment and Alzheimer’s Disease (S. Sensi, S. Delli Pizzi)
• Magnetic resonance spectroscopy for assessing neurochemical correlates of morphofunctional alterations and clinical symptoms in age-related neurodegenerative disease (S. Sensi, S. Delli Pizzi)
• Psychopathological effects of Novel Psychoactive Substances (G. Martinotti, M. Pettorruso)

Dottorato di Ricerca in Neuroscienze e Imaging – insegnamenti

Insegnamenti

 
SISTEMA NERVOSO
 
Neuroanatomia – Struttura                                            M. Catani
Neuroanatomia funzionale                                            G. Committeri
Neuroscienze Cognitive - dal cervello alla mente    G. Committeri
 
TECNICHE di IMAGING
 
MRI strutturale - Principi e metodologia      E. Biondetti
MRI funzionale - Principi e metodologia      A. Ferretti
Paradigmi di ricerca in fMRI                            C. Sestieri
MRI metabolica - Principi e metodologia    R. Wise
HD-EEG - Segnali e tecnica                             F. Zappasodi
MEG - Segnali e tecnica                                    V. Pizzella
Analisi spettrale in EEG e MEG                        S. Della Penna
Connettività funzionale                                     L. Marzetti
EEG-fMRI                                                               M.G. Perrucci
TMS e EEG-TMS                                                    P. Capotosto
NIRS                                                                        A. Chiarelli
Machine Learning per il neuroimaging        R. Guidotti
Statistica applicata all'imaging                       S. Ebisch
Modelli neuro-comportamentali nelle analisi di neuroimmagini    S. Di Plinio
 
APPLICAZIONI
 
Neuroimaging nelle neuroscienze cognitive                 A. Baldassarre
Neuroimaging nello sviluppo e nell'invecchiamento  M. Caulo
Neuroimaging in neuropsicologia                                    A. Baldassarre
Neuroimaging in neurochirurgia                                      G. Trevisi
Neuroimaging in neurologia                                              V. Tomassini
Neuroimaging in psichiatria                                               G. Martinotti
 
LABORATORI
 
Neuroanatomia in VR               C. Sestieri
Statistica - JASP hands-on      S. Ebisch
EEG                                                P. Croce
MEG                                               D. De Iure
MRI Funzionale – FSL                M.G. Tullo
MRI Tractography – TrackVis   M. Catani
English scientific writing         M. Catani

Relevant ERC Panels

• PE1_14 Statistics
• PE1_17 Numerical analysis
• PE1_18 Scientific computing and data processing
• PE1_20 Application of mathematics in sciences
• PE2_6 Electromagnetism
• PE3_16 Physics of biological systems
• PE6_10 Web and information systems, database systems, information retrieval and digital libraries, data fusion
• PE6_11 Machine learning, statistical data processing and applications using signal processing
• PE6_12 Scientific computing, simulation and modelling tools
• PE7_7 Signal processing
• PE7_8 Networks (communication networks, sensor networks, networks of robots, etc.)
• LS2_1 Molecular genetics, reverse genetics, forward genetics, genome editing
• LS2_5 Epigenetics and gene regulation
• LS2_6 Genomics (e.g. comparative genomics, functional genomics)
• LS2_8 Transcriptomics
• LS4_6 Fundamental mechanisms underlying cancer
• LS5_2 Systems neuroscience and computational neuroscience (e.g. neural networks, neural modelling)
• LS5_4 Sensation and perception (e.g. sensory systems, sensory processing, pain)
• LS5_5 Neural bases of cognitive processes (e.g. memory, learning, attention)
• LS5_6 Neural bases of behaviour (e.g. sleep, consciousness, addiction)
• LS5_7 Neurological disorders (e.g. neurodegenerative diseases, seizures)
• LS5_8 Psychiatric disorders (e.g. affective and anxiety disorders, autism, psychotic disorders)
• LS6_4 Immunological mechanisms in disease (e.g. autoimmunity, allergy, transplantation immunology, tumour immunology)
• LS7_1 Imaging for medical diagnosis
• LS7_2 Genetic tools for medical diagnosis
• LS7_3 Other medical technologies for diagnosis and monitoring of diseases
• LS7_6 Radiation therapy
• SH4_1 Cognitive basis of human development and education, developmental disorders; comparative cognition
• SH4_2 Personality and social cognition; emotion
• SH4_3 Clinical and health psychology
• SH4_4 Neuropsychology
• SH4_5 Attention, perception, action, consciousness
• SH4_6 Learning, memory; cognition in ageing
• SH4_7 Reasoning, decision-making; intelligence

Per la visione della Domanda si rimanda al sito della Scuola Superiore