Scopo del corso è l'acquisizione di metodologie di studio e interpretazione del sistema neuromuscolare. In particolare, lo studente imparerà metodi di acquisizione del segnale EMG e di elaborazione avanzati (in Matlab). Tali metodi vengono applicati nell'ambito di un progetto, che prevede lo studio della letteratura, la scelta/implementazione di un protocollo sperimentale, l'elaborazione dei dati raccolti e la loro interpretazione/discussione.

Il sistema neuromuscolare può essere investigato acquisendo ed elaborando diversi segnali (soprattutto bioelettrici, ma anche meccanici, ecografici,…) da cervello, muscoli e nervi, durante la loro attività, volontaria o stimolata. Lo studente acquisirà varie conoscenze relative ai diversi metodi per la misura, l’elaborazione e la simulazione di segnali che sono stati proposti nella letteratura scientifica. Un ampio spettro di applicazioni sarà anche illustrato. Inoltre, lo studente apprenderà importanti competenze per la pianificazione e implementazione di un protocollo sperimentale, l’elaborazione dei dati acquisiti e l’interpretazione dei risultati.

Per una proficua frequentazione del corso, si consiglia di aver acquisito le nozioni principali di corsi di base di Analisi Matematica, Fisica e Analisi dei Segnali.

1. Richiami di concetti di fisica, elettrotecnica, elettronica 2. Richiami di concetti di fisiologia neuromuscolare e di controllo motorio 3. Contrazione muscolare volontaria e stimolata 4. Il segnale elettromiografico (EMG): generazione, simulazione ed elaborazione 5. Valutazione della conduzione dei nervi motori: tecnica del collision block e stima del blocco di conduzione in nervi motori 6. Crosstalk: tecniche per la sua valutazione e riduzione 7. Riflessi muscolari 8. Applicazioni in ergonomia, sindrome del tunnel carpale, stima delle manifestazioni mioelettriche di fatica, controllo della postura, ostetricia, masticazione, studio dei crampi e controllo di protesi 9. Principal Component Analysis (PCA) e Independent Component Analysis (ICA): applicazione alla decomposizione del segnale EMG in contributi di singola unità motoria 10. Introduzione alla trasformata wavelet. Applicazione di tecniche per lo studio di segnali non stazionari e di metodi di classificazione. 11. Metodi avanzati di elaborazione del segnale multicanale: stima delle regioni attive e applicazione di tecniche di flusso ottico per la valutazione dell’anatomia muscolare. 12. Brain Computer Interface basata sul Motor Related Cortical Potential Ai punti precedenti sarà dedicato un tempo indicativamente paritario, coprendo complessivamente circa l’80% del corso. Il tempo rimanente sarà dedicato al supporto alla preparazione di una tesina relativa a temi attinenti il corso che ogni studente sceglierà. Verrà illustrato come si svolge una ricerca bibliografica e come si prepara un rapporto scientifico. Inoltre, verrà fornito supporto per l’implementazione di algoritmi e l’elaborazione di segnali.

Sustainable development goals: 3 - ensure health and well-being for all and for all ages

Oltre alle lezioni in aula, ci saranno alcune esercitazioni in cui gli studenti (divisi in gruppi di lavoro) svolgeranno attività inerenti un progetto di loro scelta: ricerca bibliografica sul tema selezionato, progetto di un protocollo sperimentale, raccolta ed elaborazione di dati.

Verranno fornite le presentazioni su cui si basano le lezioni e alcuni articoli scientifici per approfondire. Il libro di testo del corso è il seguente: L. Mesin, Neuromuscular System Engineering, 2019, ISBN: 9788892361881 Un testo aggiuntivo che copre buona parte dei temi discussi a lezione è il seguente: Merletti R, Parker PA (editors). Electromyography: Physiology, engineering and non invasive applications, IEEE Press / J Wiley, USA, 2004.

Slides; Libro di testo; Esercizi risolti; Esercitazioni di laboratorio; Video lezioni tratte da anni precedenti; Strumenti di simulazione; Strumenti di collaborazione tra studenti;

E' possibile sostenere l’esame in anticipo rispetto all’acquisizione della frequenza

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato progettuale in gruppo;

Exam: Compulsory oral exam; Group project;

... L'esame consiste di una prova orale, con domande sui temi del corso (con la possibilità di consultare il libro di testo) e di una presentazione orale di un progetto di gruppo, che prevede una ricerca bibliografica di un tema di interesse nella letteratura scientifica, il progetto di un protocollo sperimentale, la raccolta e l'elaborazione di dati. In particolare, l'esame accerterà le conoscenze acquisite dallo studente relative ai diversi metodi per la misura, l’elaborazione e la simulazione dei diversi segnali che sono descritti durante il corso. Inoltre, sarà valutata la conoscenza delle varie applicazioni discusse a lezione. Sarà anche valutata la capacità di pianificare un protocollo sperimentale, elaborare i dati acquisiti e interpretare i risultati, con particolare riferimento al progetto di gruppo, che permetterà anche di testare la capacità dello studente di fare un aggiornamento continuo, tramite la consultazione di articoli scientifici recenti. Il voto finale è definito come somma della valutazione del progetto (massimo 20 punti) e dell'orale (massimo 10 punti + eventuale lode).

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.