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Verso un metodo ingegneristico per includere i tre pilastri della sostenibilità e della circolarità nella progettazione di prodotti meccatronici
No full textThe escalating awareness of environmental and social responsibility, coupled with an increasing consumer demand for sustainable products, presents a profound shift in the dynamics of product design. Concurrently, movements like Zero Waste Europe, or Right to Repair have empowered consumers to advocate for a circular economy, urging the removal of barriers that inhibit product repair and promote longer product lifespans.
The confluence of heightened consumer expectations and evolving European political priorities has prompted an urgent need to address sustainability and circularity in the design of mechatronic products. A holistic approach that considers the environmental, economic, and social dimensions across the whole lifecycle of a product is essential.
This research work endeavours to develop an eco-design methodology that incorporates sustainability – encompassing its three pillars – and circularity principles into the design of mechatronic products, culminating in a comprehensive sustainability index for each analysed product. This methodology integrates environmental, economic, social, and circular indicators to guide the sustainable design of mechatronic goods. The methodology is divided into five primary phases, ranging from product classification to life cycle engineering, sustainability index assessment, implementation of eco-design methodologies, and final report production. Each phase is meticulously designed to provide designers with actionable insights for enhancing sustainability.
The applicability of this methodology is substantiated through two compelling case studies within the mechatronic product family (i.e., household appliances). In the case of an electric oven, the methodology revealed that the social dimension presented the greatest challenge, with the methodology’s stringent evaluation standards posing a hurdle. Furthermore, the environmental and economic indicators fell below acceptable thresholds. The application of the methodology resulted in a remarkable 32% enhancement in the overall sustainability of the oven. Specifically, the social aspect was ameliorated by ensuring workers’ rights and freedoms were upheld throughout the supply chain. The environmental and economic indicators also saw substantial improvements.
In the case of the cooker hood, the focus was put in the environmental aspect, followed by the economic one. Through the methodology, those dimensions were addressed, and eco-design actions were focused on improving the product’s efficiency during its use. By replacing the motor and optimizing manufacturing and other eco-design actions, the cooker hood’s sustainability index increased by a remarkable 39%. This clearly demonstrates the substantial impact that eco-design measures can have on the sustainability of mechatronic products.
Additionally, this research work proposes developing a sustainability label that would empower customers by giving them clear, understandable information about the effects of a product at every stage of its lifecycle. With the help of this label, which rates products from A to G, consumers can make well-informed choices based on social, economic, environmental, and circular factors.
The research further identifies areas for future work, including the integration of detailed data from Digital Product Passport (DPP) to enhance data reliability, the potential application of Machine Learning to streamline Life Cycle Inventory (LCI) phase, exploring the methodology’s extension to various product categories, and developing a software program to automate the methodology.
In conclusion, this research work addresses the comprehensive dimensions of sustainability and circularity, promoting the application of eco-design methodologies and contributing to the ongoing paradigm shift towards more environmentally responsible and sustainable product design
Geometry and learning for efficient 3D perception
No full textBuilding a 3D representation of the world is a longstanding challenge in computer vision and machine learning, with applications in virtual and augmented reality, autonomous driving, industrial site scanning, cultural heritage preservation, and more. The main goal of this thesis is to develop efficient algorithms for processing 3D data, by combining classical geometry-based methods with modern deep learning approaches. Efficiency is a crucial aspect of 3D perception, since data are typically acquired by low-cost noisy sensors and must be processed on mobile platforms with limited computational budget. Furthermore, the exponential growth of 3D data sources calls for scalable and efficient processing pipelines. Our first contribution is a novel framework for multi-view 3D reconstruction in urban scenarios. We significantly improve a state-of-the-art classical approach for dense reconstruction, by designing a local-to-global optimization strategy that leads to geometrically consistent surfaces. Moreover, we show how to scale it up to arbitrarily large scenes with a divide and conquer procedure that combines view clustering and view selection, thus allowing for a massive parallelization of the 3D reconstruction process. Secondly, we present two algorithmic advances in efficient training of neural representation for novel view synthesis. We propose to speed up the learning process by focusing on informative rays, which are defined in the 2D image space by high-entropy pixels and in the 3D object space by a sparse set of cameras that ensures scene coverage, while keeping optimal relative baseline. Additionally, we leverage multi-view geometry as pseudo-ground truth to guide the neural implicit field towards high-fidelity 3D models. We also tackle the point cloud upsampling task, with the aim of refining noisy and low-resolution data from cheap range sensors into dense and uniform point clouds. To this end, we formulate the first learning-based approach that allows 3D upsampling with arbitrary scaling factors, including non-integer values, with a single trained model. The main idea is to convert the input to a probabilistic representation and to train a Transformer network to map between samples from such domain and points on the underlying object surface. This flexibility is crucial in real-world applications with computational and bandwidth constraints. Finally, we propose two novel methods for neural network compression. We first show that feature-based knowledge distillation can be improved by complementing the direct feature matching baseline with a teacher features-driven regularization loss, thus enabling the student model to learn more robust latent representations. Then, we introduce a neural compression approach that combines network pruning with self-distillation and significantly improves the sparsity-accuracy tradeoff for several perception tasks. This allows to deploy neural architectures on constrained hardware for fast inference with unprecedented performances
Ruolo della corteccia prefrontale e premotoria ventrale e dei gangli della base nello sfruttamento delle informazioni sociali e non sociali per l'organizzazione dell'azione
No full textOltre a essere coinvolta in funzioni cognitive di alto ordine, come le funzioni esecutive e la memoria di lavoro, la corteccia prefrontale laterale (LPFC) è una regione funzionalmente eterogenea che svolge un ruolo fondamentale nel consentire ai primati umani e non umani di utilizzare gli indizi contestuali per interagire con l'ambiente sociale (ad esempio, selezionando risposte appropriate e sopprimendo quelle inappropriate). In particolare, studi recenti hanno suggerito che questa capacità potrebbe basarsi sull'interazione tra la parte ventrale della LPFC (VLPF) e altre regioni corticali e sottocorticali, in quanto è stato recentemente dimostrato che le regioni parieto-frontali contenenti neuroni specchio, come l'area premotoria ventrale F5, sono connesse sia a specifiche aree della VLPFC, in particolare le aree 46v e 12r, sia a specifici settori del putamen (Gerbella et al., 2016). Inoltre, è stato dimostrato che le aree 12r e 46v contengono neuroni che rispondono ad azioni osservate e neuroni specchio (Simone et al., 2015, 2017).
Nel presente studio, il nostro obiettivo è stato quello di indagare il potenziale coinvolgimento delle aree prefrontali 46v e 12r, dell'area premotoria ventrale F5 e dei settori dei gangli della base connessi a queste aree, nell'organizzazione dell'azione basata su informazioni sociali e non sociali.
Per colmare questa lacuna, abbiamo impiegato diverse analisi di popolazione, come la Demixed Principal Component (dPCA) e le analisi di decodifica, per studiare l'attività neurale registrata simultaneamente da questi settori corticali e sottocorticali durante un compito in cui una scimmia doveva pianificare ed eseguire due diverse azioni istruite dallo stimolo presentato, e analizzarlo con. In particolare, gli array multielettrodi impiantati nella corteccia prefrontale coinvolgono un settore piuttosto ampio del VLPF, con uno più caudale (cPF) che coinvolge soprattutto le parti caudali dell'area intermedia 46vr e uno rostrale (rPF) che coinvolge le parti rostrali delle aree intermedie 46vr e 12r. Per i gangli della base, in linea con Gerbella e colleghi (2016), abbiamo impiantato tre array situati a diversi livelli di AP, calcolati rispetto alla commissura anteriore, e definiti come BGa (AC+2), BGm (AC0) e BGp (AC-3).
I nostri risultati suggeriscono che i due settori prefrontali sono influenzati principalmente dalle regole del compito piuttosto che da stimoli o azioni specifiche, indicando il loro ruolo nell'organizzazione delle azioni in base agli stimoli contestuali e nella codifica delle informazioni contestuali relative agli obiettivi comportamentali. Le unità registrate nel settore F5 sono state modulate soprattutto durante l'esecuzione dell'azione, il che potrebbe integrare il feedback dei settori prefrontali per eseguire risposte appropriate basate sulle regole del compito, indipendentemente dalle caratteristiche dello stimolo visivo. Le matrici dei gangli basali, in particolare BGm, che si trova in un settore del putamen e riceve connessioni sia da F5 che da VLPF, hanno mostrato un comportamento neurale per lo più simile a quello osservato nel settore premotorio, il che implica un coinvolgimento congiunto nella guida dell'azione.
Sono necessarie analisi future per valutare come i singoli neuroni e le popolazioni neurali codificano le varie condizioni (imitazione vs. osservazione), gli obiettivi comportamentali (afferrare vs. toccare) e i tipi di stimoli (biologici vs. non biologici) in diversi periodi di tempo. Ciò contribuirà a risolvere i limiti del nostro studio preliminare, condotto su una singola scimmia. Inoltre, per comprendere il ruolo delle aree prefrontali, premotorie e dei gangli della base nella cognizione sociale sarà necessario studiare i cambiamenti dell'attività neurale durante l'apprendimento e la generalizzazione delle regole del compito.Beyond being involved in high-order cognitive functions, such as executive functions and working memory, the lateral prefrontal cortex (LPFC) is a functionally heterogeneous region that plays a fundamental role in enabling human and non-human primates to use contextual cues in order to interact with the social environment (for instance, by selecting appropriate responses and suppressing inappropriate ones). In particular, recent studies have suggested that this ability could be based on the interaction between the ventral part of the LPFC (VLPF) and other cortical and subcortical regions, as it was recently demonstrated that parieto-frontal regions containing mirror neurons, such as ventral premotor area F5, are connected both to specific areas of the VLPFC, particularly areas 46v and 12r, and to specific sectors of the putamen (Gerbella et al., 2016). Additionally, areas 12r and 46v have been shown to contain neurons responding to observed actions and mirror neurons (Simone et al., 2015, 2017).
In the current study, our aim was to investigate the potential involvement of prefrontal areas 46v and 12r, ventral premotor area F5 and basal ganglia sectors connected to these areas, in the organization of the action based on social and non-social information.
To address this gap, we employed different population analyses such as the Demixed Principal Component (dPCA) and decoding analyses, to investigate neural activity simultaneously recorded from these cortical and subcortical sectors during a task in which a monkey was required to plan and execute two different actions instructed by the presented stimulus, and analyzing it with. Specifically, the multielectrode arrays implanted in the prefrontal cortex involve a quite large sector of the VLPF, with a more caudal one (cPF) mostly involving caudal parts of intermediate area 46vr and a rostral one (rPF) involving the rostral parts of intermediate areas 46vr and 12r. For the basal ganglia, in line with Gerbella and coworkers (2016), we implanted three arrays located at different AP levels, calculated with respect to the anterior commissure, and defined as BGa (AC+2), BGm (AC0) and BGp (AC-3).
Our results suggests that the two prefrontal sectors are primarily influenced by the task rule rather than specific stimuli or actions, indicating their role in organizing actions based on contextual stimuli and encoding contextual information related to behavioral goals. Units recorded in the F5 sector was mostly modulated during action execution, may integrate feedback from prefrontal sectors to execute appropriate responses based on task rules, regardless of visual stimulus features. Basal ganglia arrays, particularly BGm, which was located in a putaminal sector receiving connections from both F5 and VLPF, exhibited neural behavior which was mostly similar to that observed in the premotor sector, implying joint involvement in action guidance.
Future analyses are needed to assess how individual neurons and neural populations encode various conditions (Imitation vs. Observation), behavioral goals (Grasp vs. Touch), and stimuli types (Biological vs. Non-biological) across different time periods. This will help address the limitations our preliminar study, which was conducted on a single monkey. Furthermore, understanding the roles of prefrontal, premotor, and basal ganglia areas in social cognition will also require to investigate changes in neural activity during learning and task rule generalization
Assessment of the cellular phenotype of tissue lymphocyte subpopulations of the endometrium in ovariohysterectomized female dogs: relationship with circulating lymphocytes in the peripheral blood pre and post surgery
No full textIl presente studio ha valutato le modificazioni percentuali delle sottopopolazioni linfocitarie nel sangue periferico di cagne sottoposte a intervento di ovarioisterectomia elettivo o in corso di patologia (in questi casi piometra) e la presenza e localizzazione delle stesse sottopopolazioni cellulari in ambito uterino attraverso l’esame immunoistochimico.
Inizialmente viene descritto il quadro generale di sviluppo e maturazione delle sottopopolazioni linfocitarie considerate, seguito da una analisi della letteratura riguardante le modificazioni percentuali delle stesse sottopopolazioni sia in medicina veterinaria che in medicina umana. Successivamente, viene descritta in breve l’anatomia dell’apparato riproduttore della cagna e il ciclo estrale. Inoltre, vengono anche esposti i principi di citometria a flusso.
È stato indagato il profilo ematico di 25 cagne di diverse razze, taglia ed età. Le sottopopolazioni linfocitarie prese in esame sono i linfociti B con il marcatore CD20 e il CD21, i linfociti T con i marcatori CD3, CD4, CD8, TCRγδ e linfociti T regolatori (Tregs). Le stesse popolazioni cellulari sono state prese in considerazione sugli uteri asportati tramite immunoistochimica.
Le analisi citofluorimetiche sono state eseguite in tre fasi: nella prima fase sono stati considerati tutti i soggetti senza distinzione, nella seconda i soggetti sono stati divisi in sani e con patologia (rispettivamente 19 e 6 soggetti), mentre in terza battuta sono stati suddivisi in base all’età (5 soggetti giovani, 15 adulti e 5 anziani). Nella prima analisi sono stati ottenuti valori statisticamente significativi a carico della %linfociti/PBMC, CD3+, CD8+ e CD21+; nella seconda fase di analisi sono stati ottenuti valori statisticamente significativi a carico di %linfociti/PBMC e CD4+; nella terza fase invece i valori statisticamente significativi riguardavano la % linfociti/PBMC, CD8+ e CD21+.
Per quanto riguarda l’esame immunoistochimico sono stati messi a confronto uteri sani con uteri patologici (in corso di piometra in questi casi), ottenendo valori statisticamente significativi a carico delle popolazioni CD3+, CD8+ e CD20+.
I dati ottenuti sono stati sottoposti ad analisi statistica e successivamente confrontati con i risultati ottenuti da altri autori.The present study evaluated the percentage changes of lymphocyte subpopulations in the peripheral blood of bitches undergoing elective or during pthology ovariohysterectomy surgery (pyometra in these cases) and the presence and localization of the same cellular subpopulations in the uterine environment by immunohistochemical examination.
Initially, the general framework of development and maturation of the lymphocyte subpopulations considered is described, followed by a review of the literature regarding the percentage changes of the same subpopulations in both veterinary and human medicine. Next, the anatomy of the reproductive system of the bitch and the estrous cycle are briefly described. In addition, the principles of flow cytometry are also exposed.
The blood profile of 25 bitches of different breeds, sizes and ages was investigated. The lymphocyte subpopulations examined were B lymphocytes with marker CD20 and CD21, T lymphocytes with markers CD3, CD4, CD8, TCRγδ, and regulatory T lymphocytes (Tregs). The same cell populations were considered on the excised uteri by immunohistochemistry.
Cytofluorometric analyses were performed in three stages: in the first stage, all subjects were considered without distinction; in the second stage, subjects were divided into healthy and with pathology (19 and 6 subjects, respectively); and in the third stage, subjects were divided according to age (5 young, 15 adult, and 5 elderly subjects). In the first analysis, statistically significant values were obtained at %lymphocyte/PBMC, CD3+, CD8+, and CD21+; in the second stage of analysis, statistically significant values were obtained at %lymphocyte/PBMC and CD4+; in the third stage, statistically significant values were at %lymphocyte/PBMC, CD8+, and CD21+.
For what concerns immunohistochemical examination, healthy uteri were compared with pathological uteri (undergoing pyometra in these cases), obtaining statistically significant values at the CD3+, CD8+ and CD20+ populations.
Data obtained were subjected to statistical analysis and then compared with the results obtained by other authors
Ciel illuminé / Cielo non illuminato
No full textCiel illuminé / Cielo non illuminato consiste nella riproduzione fedele del cianometro di Horace-Bénédict de Saussure sulle pareti interne del tunnel del Monte Bianco.
Il progetto di Brognon Rollin nasce con l’idea di far idealmente scomparire la montagna e al tempo stesso dare un riferimento ai guidatori che attraversano il tunnel, indicando l’avvicinarsi dell’uscita: il lavoro ha origine infatti dalla profonda claustrofobia di cui soffre Stéphanie Rollin ad ogni traversata, e dalle discussioni affrontate insieme a David Brognon per rendere più sopportabile l’esperienza. Ciel illuminé / Cielo non illuminato è la traduzione precisa di un dato storico, filtrata da un’esperienza personale che la trasforma in un gesto poetico
Depressione e caratteristiche cliniche nei pazienti con Sclerosi Laterale Amiotrofica con mutazione SOD1
No full textALS is a neurodegenerative and progressive multisystem disorder which affects upper and lower motor neurons, characterised by muscle weakness that gradually leads to the loss of motility altogether, including even respiratory activity. Often associated with Frontotemporal Dementia (FTD), ALS has not only motor symptoms but also affective, cognitive and behavioural symptoms. There are several genes underlying ALS such as C9orf72, the most frequent genetic variant in Western European countries. The different genetic variants may produce specific phenotypes which vary in disease onset and course and absence/presence of neuropsychological effects. Most cases are idiopathic while about 5-10% are familial among which the SOD1 gene mutation accounts for 1-2% and 20% of cases, respectively. A large part of literature claims that the SOD1 gene mutation has no neuropsychological outcomes, whereas some studies, even recent ones, assert the exact opposite. The aim of this study is to demonstrate the peculiar cognitive, behavioural and affective patterns of this mutation carriers, especially depression.La SLA è una patologia neurodegenerativa rara, che colpisce primo e secondo motoneurone, caratterizzata da debolezza e perdita graduale del movimento. Spesso associata a Demenza Frontotemporale, la SLA non presenta solo sintomi motori ma anche cognitivi, comportamentali e affettivi. Esistono diversi geni sottostanti la SLA come il C9orf72, nonché variante genetica più frequente nei paesi dell’Europa occidentale. Le diversi varianti genetiche sono associate a fenotipi specifici, che variano in: inizio della patologia, decorso e presenza o assenza di outcomes neuropsicologici. La maggior parte dei casi sono idiopatici e solo il 5-10% è rappresentato da casi familiari, tra questi la mutazione del gene SOD1 rappresenta rispettivamente l’1-2% e il 20% dei casi. Gran parte della letteratura afferma che i pazienti SLA affetti da mutazione del gene SOD1 mantengano le funzioni cognitive intatte, mentre altri studi, anche molto recenti, affermano il contrario. Lo scopo di questo studio è dimostrare i tipici fenotipi cognitivi, affettivi e comportamentali dei portatori della mutazione SOD1, con particolare attenzione alla depressione
Lo stato funzionale nei pazienti Post COVID-19: dalla valutazione a riposo e all’esercizio all’approccio terapeutico
No full textIntroduction
During the first 3 years of the pandemic coronavirus disease 2019 (COVID-19), survivors experienced different clinical recovery and long-term impact on lung, related to residual respiratory symptoms with functional impairment, since in its initial common presentation the disease summarized features of interstitial viral pneumonia.
Clinicians were primarily focused on post-acute lung function assessment to better describe the pathological mechanisms of lung sequelae and to manage appropriately post COVID-19 condition. The first part of the research project is aimed to evaluate the lung clinical and functional impact of pulmonary disease.
After describing the common gas exchanges alterations and ventilation inhomogeneity as related to higher lung damage on acute phase, rather than restrictive dysfunctional defects, for which pulmonary function tests appeared insufficient to clearly explain prolonged breathlessness after COVID-19, our research interest has been directed to unexplained long-lasting dyspnoea and fatigue on exertion in Long-COVID (LC) syndrome. In this context, cardiopulmonary exercising test (CPET) could comprehensively and objectively assess the disorders of breathing pattern in dyspnoeic LC population with normal pulmonary function by means of TI/TTOT (fractional inspiratory time of the duty cycle) and VT/TI (mean inspiratory flow) at rest and during maximal exercise compared to healthy subjects.
Finally, in terms of ventilatory abnormalities of CPET deconditioning with higher diaphragm intolerance and lower efficiency, our research aimed to pulmonary rehabilitation (PR) as a means to improve uncomfortable dyspnoea and fatigue due to a higher diaphragm intolerance and lower efficiency by means of Active Cycle of Breathing Techniques (ACBT) combined with a moderate daily physical activity (PA). Moreover, in our research we evaluated if respiratory impairments could be related to small airways dysfunction and could be improved after rehabilitation protocol.
Materials and Methods
Firstly, we analysed the clinical parameters of post COVID-19 outpatient participants from University Hospital of Parma (Italy) that significantly correlated with radiological (HRCT) score in the acute phase, clustering the population study into two significant different groups according to normal/abnormal lung function at follow-up. Subsequently, we identified the independent variable that best significantly discriminated subjects with radiological residual features at follow-up. Finally, we elaborated a predictive score (COSeSco- COVID-19 Sequelae Score) to identify individuals at higher risk of pulmonary sequelae at HRCT at follow-up.
During the second part of our research, by means of CPET, we analysed the pattern of breathing by recording TI/TTOT and VT/TI at baseline and on exercise in a LC population complained of unexplained dyspnoea lasting at least 3 months after SARS-CoV-2 infection, from outpatient clinic of University Hospital of Parma (Italy) and the Hospital of Piacenza, Italy. As control group, we recruited routine outpatient clinic healthy, age, sex and BMI-matched subjects (HS).
Lastly, in the third part of 3-year research project, we assessed the benefits of a 6-week independent home respiratory rehabilitation programme, consisted of an ACBT 10-min session twice a day and at least 6000 steps per day in LC patients from University Hospital of Parma (Italy), who complained of dyspnoea, asthenia and cough at least 24 weeks after acute viral infection. The VAS scale, the mMRC dyspnoea and the Leicester Cough Questionnaire (LCQ), were all administered to the patients at baseline and at follow-up, as well as participants performed spirometry, oscillometry (IOS) and multiple-breath nitrogen washout before and after the rehabilitation.
Results
In the first part of our research, we confirmed that most of 121 post COVID-19 patients showed radiological and lung function changes expressed as diffusing capacity of the lung for carbon monoxide (DLCO) and total lung capacity (TLC) approximately 4 months after acute phase. Moreover, by clustering the study population according to the normal/abnormal values of DLCO they showed specific features. Finally, we elaborated the COSeSco score, which was able to significantly discriminate COVID-19 survivors at higher risk of residual HRCT score >10% in the follow-up.
From the second research study, we found that 42 LC patients were characterised by significantly greater values of TI/TTOT at rest and at the peak of exercise, and lower values in VT/TI at peak, compared to 41 HS. Most LC participants with TI/TTOT > 0.38, as cut-off value, showed lower values in oxygen uptake and in maximal workload, associate with ventilatory inefficiency.
Regarding the third part of research project, in which we analysed data from 33 LC patients, it should be noted that the most statistically findings after the PR concerned dyspnoea by mMRC, health status by VAS scale (0-100) and cough by LCQ (p= 0.0032, p= 0.0416, p=0.0001, respectively). Considering peripheral airway function, R5-R20 (measure of distal airway resistance) (0.074 +/- 0.097 vs 0.053 +/- 0.071 KPa s l-1), AX index (reactance) (0.62 +/- 0.88 vs. 0.53 +/- 0.59 KPa s l-1), and LCI (8.51 +/- 2 vs. 8.39 +/- 1.77), all improved after the rehabilitation course, although not statistically (p= 0,1737, p=0,4243, p=0.9056, respectively). At baseline, about one third of study population is characterised by small airway dysfunction (R5-R20 ≥ 0.07 KPa s l -1) and the average baseline score of R5-R20 at baseline was above normal limits and improved after rehabilitation. Contrasting data are obtained in terms of FEF25-75 e FEF75 (forced expiratory flow at 25% and 75% of the pulmonary volume and at 25%, respectively) showing a functional worsening, while expiratory dynamic lung volumes (FVC and FEV3) improved at follow-up.
Among different functional parameters (questionnaires, spirometry, IOS or MBNW) mMRC only correlates with R5-R20 (r= 0.4084, p= 0.0183) and AX (r = 0.3953, p = 0.0228).
Conclusion
We confirmed that resting and exertional lung functional consequences after 3 months are related to the lung acute involvement during COVID-19 and patients with higher lung damage during the acute phase had worse lung diffusing capacity on the follow-up as abnormal gases exchange and ventilation heterogeneity.
An impaired breathing pattern at rest and on exercise may explain long-lasting breathlessness related to deconditioning in LC syndrome with normal spirometry, due to a higher diaphragm intolerance and lower efficiency than the reference controls.
Finally, rehabilitation programme including breathing control exercises and a moderate physical activity can improve dyspnoea, healthy status and cough. While the efficacy of non-pharmacologic options is still being investigated, it is likely that LC individuals will be best served by an integrative multidisciplinary approach.Introduzione
Durante i primi 3 anni della malattia pandemica da Coronavirus-19 (COVID-19), i sopravvissuti hanno sperimentato un diverso recupero clinico e un impatto a lungo termine sui polmoni, legato a sintomi respiratori residui con compromissione funzionale, poiché nella sua presentazione iniziale più comune, la malattia ricapitolava i tratti della polmonite virale interstiziale.
I clinici si sono concentrati inizialmente sulla funzione polmonare post-acuta per descrivere meglio i meccanismi patologici delle sequele polmonari e per gestire in modo appropriato la condizione Post-COVID-19. La prima parte del progetto di ricerca mira a valutare l'impatto clinico e funzionale della malattia polmonare.
Dopo aver descritto le più comuni alterazioni in termini di compromissione degli scambi gassosi e di disomogeneità ventilatoria legate al danno polmonare più esteso in fase acuta, piuttosto che ai difetti disfunzionali di tipo restrittivo, per i quali i test di funzionalità polmonare sono risultati insufficienti a spiegare chiaramente la dispnea prolungata dopo COVID-19, il nostro interesse della ricerca si è rivolto alla frequente dispnea di lunga durata e all'affaticamento da sforzo nella sindrome di Long-COVID (LC). In questo contesto, il test cardiopolmonare da sforzo (CPET) può valutare in modo completo e oggettivo i disturbi del pattern respiratorio in una popolazione di LC dispnoica con una funzione polmonare normale, mediante TI/TTOT (frazione del tempo inspiratorio del duty cycle) e VT/TI (flusso inspiratorio medio) a riposo e durante l'esercizio massimale, rispetto ai soggetti sani.
Infine, in termini di anomalie di ventilazione del decondizionamento rilevate al CPET con maggiore intolleranza diaframmatica e minore efficienza, la nostra ricerca si è rivolta alla riabilitazione polmonare (PR) come mezzo per migliorare la dispnea e l'affaticamento dovuti a una maggiore intolleranza del diaframma e a una minore efficienza mediante tecniche di respirazione attiva (ACBT) combinate con una moderata attività fisica quotidiana (PA). Inoltre, nella nostra ricerca abbiamo valutato se i disturbi respiratori potessero essere correlati alla disfunzione delle piccole vie aeree e potessero migliorare dopo il protocollo di riabilitazione.
Materiali e metodi
In primo luogo, abbiamo analizzato i parametri clinici dei partecipanti ambulatoriali post COVID-19 dell'Azienda Ospedaliero-Universitaria di Parma (Italia) che correlavano significativamente con il punteggio radiologico (HRCT) nella fase acuta, raggruppando la popolazione dello studio in due gruppi significativi diversi in base alla funzione polmonare normale/anormale al follow-up. Successivamente, abbiamo identificato la variabile indipendente che meglio discriminava in modo significativo i soggetti con caratteristiche radiologiche residue al follow-up. Infine, abbiamo elaborato un punteggio predittivo (COSeSco- COVID-19 Sequelae Score) per identificare i soggetti a maggior rischio di sequele polmonari alla HRCT al follow-up. Nella seconda parte della ricerca, attraverso il CPET abbiamo analizzato il pattern respiratorio registrando TI/TTOT e VT/TI al basale e all'esercizio in una popolazione di LC che lamentava dispnea inspiegabile da almeno 3 mesi dopo l'infezione da SARS-CoV-2, proveniente dagli ambulatori dell'Azienda Ospedaliero-Universitaria di Parma (Italia) e dell'Ospedale di Piacenza (Italia). Come gruppo di controllo, sono stati reclutati soggetti sani, di età, sesso e BMI sovrapponibili, provenienti da ambulatori di routine.
Infine, nella terza parte del progetto di ricerca triennale, abbiamo valutato i benefici di un programma di riabilitazione respiratoria domiciliare autogestito della durata di 6 settimane, consistente in una sessione di 10 minuti di ACBT due volte al giorno e in almeno 6000 passi al giorno in pazienti affetti da LC dell'Azienda Ospedaliera Universitaria di Parma (Italia), che lamentavano dispnea, astenia e tosse almeno 24 settimane dopo un'infezione virale acuta. La scala VAS, la dispnea mMRC e il Leicester Cough Questionnaire (LCQ) sono stati somministrati ai pazienti al basale e al follow-up, così come i partecipanti hanno eseguito la spirometria, l'oscillometria (IOS) e il washout dell’azoto prima e dopo la riabilitazione.
Risultati
Nella prima parte della nostra ricerca, abbiamo confermato che la maggior parte dei 121 pazienti post-COVID-19 ha mostrato cambiamenti radiologici e della funzione polmonare espressi come capacità di diffusione polmonare (DLCO) e capacità polmonare totale (TLC) circa 4 mesi dopo la fase acuta. Inoltre, raggruppando la popolazione dello studio in base ai valori normali/anormali di DLCO, si sono evidenziate caratteristiche specifiche. Infine, abbiamo elaborato il punteggio COSeSco, che è stato in grado di discriminare in modo significativo i sopravvissuti al COVID-19 a maggior rischio di score HRCT residuo >10% nel follow-up.
Dalla seconda ricerca, abbiamo riscontrato che 42 pazienti con LC erano caratterizzati da valori significativamente maggiori di TI/TTOT a riposo e al picco dell'esercizio, e da valori inferiori di VT/TI al picco, rispetto a 41 soggetti sani. La maggior parte dei partecipanti al LC con TI/TTOT > 0,38, come valore di cut-off, ha mostrato valori più bassi nel consumo di ossigeno e nel carico di lavoro massimali, associati all'inefficienza ventilatoria.
Per quanto riguarda la terza parte del progetto di ricerca, in cui sono stati analizzati i dati di 33 pazienti con LC, va notato che i risultati significativi nel controllo dei sintomi dopo la RP riguardano la dispnea secondo la scala mMRC, lo stato di salute secondo la scala VAS (0-100) e la tosse secondo la LCQ (p= 0,0032, p= 0,0416, p=0,0001, rispettivamente). Considerando la funzione delle vie aeree periferiche, R5-R20 (misura della resistenza delle vie aeree distali) (0.074 +/- 0.097 vs 0.053 +/- 0.071 KPa s l-1), indice AX (reattanza) (0,62 +/- 0,88 vs. 0,53 +/- 0,59 KPa s l-1) e LCI (8,51 +/- 2 vs. 8,39 +/-1,77), sono tutti migliorati dopo il corso di riabilitazione, anche se non statisticamente. Al basale, circa un terzo della popolazione in studio è caratterizzato da disfunzione delle piccole vie aeree (R5-R20 ≥ 0,07 KPa s l-1) e il valore medio di R5-R20 al baseline è risultato oltre i limiti superiori di normalità, migliorata dopo la riabilitazione. Dati contrastanti si ottengono in termini di FEF25-75 e FEF75 (flusso espiratorio forzato al 25% e 75% del volume polmonare e al 25%, rispettivamente) che mostrano un peggioramento funzionale, mentre i volumi polmonari dinamici espiratori (FVC e FEV3) sono migliorati al follow-up.
Tra i diversi parametri funzionali (questionari, spirometria, IOS o MBNW) mMRC correla solo con R5-R20 (r= 0,4084, p= 0,0183) e AX (r= 0,3953, p= 0,0228).
Conclusioni
Abbiamo confermato che le conseguenze funzionali polmonari a riposo e da sforzo dopo 3 mesi sono correlate al coinvolgimento polmonare acuto durante la COVID-19 e che i pazienti con un danno polmonare maggiore durante la fase acuta presentavano una peggiore capacità di diffusione polmonare al follow-up, oltre a scambi gassosi anomali ed eterogeneità della ventilazione.
Un modello di respirazione alterato a riposo e durante l'esercizio può spiegare la dispnea di lunga durata legata al decondizionamento nella sindrome di LC con spirometria normale, a causa di una maggiore intolleranza del diaframma e di una minore efficienza rispetto ai controlli di riferimento.
Infine, un programma di riabilitazione che includa esercizi di controllo della respirazione e un'attività fisica moderata può migliorare la dispnea, lo stato di salute e la tosse. Sebbene l'efficacia delle opzioni non farmacologiche sia ancora in fase di studio, è probabile che i soggetti affetti da LC siano meglio serviti da un approccio multidisciplinare integrativo
The plasticity of the peripersonal social space : individual characteristics and schizophrenia
No full textL'elaborato si propone di indagare la plasticità dello spazio peripersonale in seguito allo svolgimento di un compito sociale cooperativo in relazione a caratteristiche individuali come l'ansia di tratto e a condizioni psicopatologiche come la schizofrenia.This work aims to investigate the plasticity of the peripersonal space following the performance of a cooperative social task in relation to individual characteristics such as sudden anxiety and psychopathological conditions such as schizophrenia
Inibizione dell'enzima FAAH come strategia farmacologica per promuovere la resilienza allo stress: prove sperimentali da studi su roditori
No full textOur view of the endocannabinoid system has evolved, encompassing not only its classical components like
anandamide but also a plethora of related non-cannabinoid mediators and alternative signaling routes. A noteworthy illustration of this versatility is exemplified by Fatty Acid Amide Hydrolase (FAAH), a key enzyme
responsible for the degradation of the endocannabinoid anandamide and its bioactive congeners within the
fatty acid ethanolamide (FAE) family, including the "anti-inflammatory" N-palmitoylethanolamide and the
"satiety factor" N-oleylethanolamide. Pharmacological inhibition of FAAH activity has exhibited promise in
enhancing stress resilience, ameliorating or preventing symptoms associated with a variety of stress-related
disorders, such as depression and post-traumatic stress disorder. This thesis investigates putative “non conventional” pathways (both central and peripheral) by which increased FAE tone promotes stress resilience, such as the gut microbiota and lipidome or inflammatory processes. Significantly, all these diverse pathways have been extensively implicated in stress-related psychopathologies, yet the impact of FAAH inhibitors on them is often overlooked. In the first study, male rats were subjected to chronic social stress and administered with a systemic FAAH inhibitor (URB694) to evaluate its effects on the gut microbial and lipidic profiles. Notably, this research reveals that systemic FAAH inhibition not only normalized stress induced behavioral and neuroendocrine changes but also stabilized gut microbiota and lipidome. In the second investigation, a peripherally restricted FAAH inhibitor (URB937) was administered in male rats to assess its effects on behavioral responses and pro-inflammatory cytokines levels following acute social stress. The results demonstrate the potential of peripheral FAAH inhibition in mitigating stress-related consequences, including the normalization of behavior and pro-inflammatory cytokine response. These studies challenge the traditional brain-centric view of psychopathologies by highlighting the intricate bidirectional communication between the brain and periphery. The multifaceted impact of FAAH inhibition, particularly on non-cannabinoid FAEs, like palmitoylethanolamide and oleoylethanolamide, underscores the complexity of the endocannabinoid system and its interconnected pathways.La nostra visione del sistema endocannabinoide si è recentemente evoluta, includendo non solo i suoi canonici componenti, come l’anandamide, ma anche una varietà di mediatori non cannabinoidi ad esso collegati, e pathways di segnalazione alternativi. Un esempio rappresentativo di tale complessità deriva dall’enzima Fatty Acid Amide Hydrolase (FAAH), responsabile sia della degradazione dell’endocannabinoide anandamide che dei suoi congeneri bioattivi appartenenti alla famiglia delle etanolamidi degli acidi grassi (FAEs), che include composti come la palmitoiletanolamide (PEA), con note proprietà antiinfiammatorie, ed il cosiddetto “fattore della sazietà” oleiletanolamide (OEA). L’inibizione farmacologica di FAAH si è dimostrata una strategia promettente per l’aumento della resilienza allo stress, migliorando e prevenendo vari sintomi associati a diverse patologie stress-correlate, come depressione e disturbo post-traumatico da stress. Questa tesi ha lo scopo di esplorare potenziali pathways (sia periferici che centrali), come il microbiota e il lipidoma intestinale o i processi infiammatori, che risentano degli aumentati livelli di FAEs, attraverso i quali possono promuovere la resilienza allo stress a livello preclinico. Nel primo studio, ratti di sesso maschile sono stati sottoposti a stress sociale cronico e trattati con un inibitore sistemico dell’enzima FAAH (URB694) per valutare i suoi effetti sui profili microbici e lipidici intestinali. Il trattamento con URB694 è stato sia in grado di normalizzare i cambiamenti comportamentali e neuroendocrini indotti dallo stress che promuovere la stabilità dei profili microbici e lipidici intestinali dei ratti esposti a stress sociale ripetuto. Nel secondo studio, è stato utilizzato un inibitore periferico dell’enzima FAAH (URB937) per valutare i suoi effetti sulle risposte comportamentali e pro-infiammatorie in ratti maschi esposti ad un singolo episodio di stress sociale. I risultati di questa ricerca dimostrano il potenziale dell’inibizione periferica di FAAH nella mitigazione delle conseguenze legate all’esposizione allo stress, sia da un punto di vista comportamentale che nella risposta delle citochine pro-infiammatorie. Il focus di questa tesi è rappresentato dai processi che, partendo dalla periferia, possono contribuire alle conseguenze negative derivanti dall’esposizione allo stress, che sono in grado di influenzare sia il comportamento che altri processi centrali complessi. Gli studi qui riportati possono essere considerati un tentativo di ampliamento della tradizionale visione, la quale considera il cervello come un’entità isolata che governa il funzionamento del resto dell’organismo, evidenziando invece la comunicazione bidirezionale esistente tra sistema nervoso centrale e periferia. Infine, i numerosi effetti dell’inibizione FAAH, con particolare attenzione alle FAEs non-cannabinoidi, come palmitoiletanolamide e oleiletanolamide, sottolineano la complessità del sistema endocannabinoide e i pathways ad esso interconnessi
Top-down and bottom-up cognitive control in eating disorders and severe obesity
No full textRazionale: Il controllo cognitivo (CC) è la capacità di risolvere conflitti tra impulsi immediati e obiettivi a lungo termine. Una maggior efficienza in quest’area potrebbe associarsi alla capacità di fare restrizione alimentare nei pazienti con anoressia restrittiva, mentre un deficit nella stessa, potrebbe associarsi a difficoltà nella regolazione dell’apporto di cibo nei pazienti affetti da disturbi alimentari con sintomatologia bingeing/purging e obesità grave. Obiettivi: Analizzare la relazione esistente tra il CC e i disturbi alimentari, confrontando CC top-down e bottom-up in soggetti affetti da anoressia nervosa restrittiva (AN-R), soggetti affetti da disturbi alimentari con sintomatologia bingeing/purging (B/P), soggetti affetti da obesità grave richiedenti chirurgia bariatrica, non ancora sottoposti ad intervento (baseline obese – BO), soggetti che hanno risposto positivamente all’intervento (good responders – GR: perdita di peso > del 30% del peso corporeo iniziale), soggetti che hanno risposto parzialmente all’intervento (poor responders – PR: perdita di peso < del 30% del peso corporeo iniziale) e soggetti di controllo normopeso (HC), per comprendere se le differenze nel CC siano associate alla sintomatologia di tali disturbi. Inoltre, lo studio indaga come le capacità di CC correlino con eventuali aspetti di psicopatologia alimentare. Materiali e metodi: Il campione comprende 298 partecipanti: 52 AN-R, 52 B/P, 46 BO, 18 BS-GRs, 24 BS-PRs e 106 HC. Tutti i partecipanti hanno svolto il Classic Color Stroop Task (per il CC top-down) e il Food-Shape Modified Stroop Task (per il CC bottom-up relativo a stimoli riguardanti il cibo e l’immagine corporea). I soggetti hanno inoltre compilato questionari autosomministrati per valutare le attitudini circa il proprio corpo e i comportamenti alimentari. Risultati: Nel Classic Colour Stroop Task sono emerse differenze significative tra BO e BS-PRs rispetto agli HC, indice di un diverso CC top-down. I BO e i BS-PRs mostravano una diversa capacità di CC bottom-up rispetto agli stimoli Food, come indicato da una differenza significativa nei tempi di reazione tra stimoli neutri e salienti al Food Modified Stroop Task. Inoltre, i BO presentavano una differenza significativa rispetto a AN-R e HC per stimoli shape. Infine, si è riscontrata una correlazione tra difficoltà interpersonali e maggiori difficoltà a risolvere conflitti in presenza di stimoli Food nelle AN-R. Nei BS-GRs, invece, quest’ultima correlava con maggiore preoccupazione per l’immagine corporea. Conclusioni: Contrariamente alle aspettative, non è stata riscontrata né una differenza significativa nel CC top-down tra i gruppi AN-R e B/P, né un’interferenza bottom-up in risposta a stimoli salienti. È emersa una relazione tra problemi interpersonali, sensibilità al rifiuto e sintomatologia del disturbo, indice di un’influenza di questi fattori sulla patologia. Al contrario, in soggetti affetti da obesità grave, gli stimoli correlati al cibo attraggono risorse attentive; tale effetto sembra attenuarsi in seguito ad un’efficace perdita di peso dopo l’intervento di chirurgia bariatrica. La maggiore salienza degli stimoli Food si riflette, nei BS-GRs, in un’aumentata polarizzazione su forma corporea e condotte alimentari, mostrando caratteristiche adattive, mentre ciò non accade nei BS-PRs.