Pàtron: Gruppo naz. bioingegn. Congressi e semin.

Il sistema nervoso (centrale e periferico) raccoglie informazioni dall'ambiente, le elabora e governa le azioni conseguenti. Interagire con esso ha un enorme impatto per la comprensione, prevenzione, diagnosi e terapia delle patologie neurologiche. Per interagire, sono fondamentali le neurotecnologie. Occorre progettare dispositivi (microtrasduttori) per leggere i segnali originati dal sistema nervoso e stimolare i neuroni (o piccole reti di neuroni) opportunamente. Non si può poi fare a meno di modelli semplificati di reti di neuroni ingegnerizzate in vitro a differenti livelli di complessità (es. colture di neuroni, organoidi). Senza considerare poi modelli matematici in silico come strumento ulteriore di reverese engineering; così come il supporto dell'intelligenza artificiale grazie a nuovi algoritmi bioispirati basati sulle neuroscienze. Quanto sopra porta a sviluppare soluzioni tecnologiche per ripristinare le funzioni neurali compromesse, sia a livello centrale (neuromodulazione come la deep brain stimulation) sia a livello periferico (neuroprotesi impiantate) per interfacciare protesi e per facilitare il riapprendimento e la neuroriabilitazione. Il presente volume contiene i contributi di esperti italiani e internazionali afferenti non solo alla bioingegneria ma anche a discipline affini, partecipanti alla XLIII Scuola Annuale di Bioingegneria. Ne emerge un quadro altamente interdisciplinare e sinergico, con una forte attenzione alle tematiche etiche interconnesse, necessarie per affrontare le sfide della complessità del sistema nervoso.

L'Ingegneria Biomedica è nota per il suo supporto al personale sanitario, ai produttori di tecnologie mediche, alla politica sanitaria, ed ai pazienti. In un mondo in rapida evoluzione, che deve affrontare sfide nuove, globali e più complesse, l'ingegneria biomedica è chiamata ad acquisire una dimensione più olistica con nuovi rischi e nuove opportunità. La pandemia di COVID-19 con la conseguente riduzione delle risorse disponibili ha dimostrato che anche i paesi più ricchi possono fallire nel salvaguardare i propri cittadini e i propri sistemi sanitari, e che nessun Paese può isolarsi o agire da solo. Questo volume è stato realizzato per mettere in evidenza il ruolo degli Ingegneri Biomedici nell'affrontare problemi tecnici, sociali, economici ed anche ambientali, su scala globale e locale, seguendo l'indirizzo fornito dagli Obiettivi per lo Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite, che ci spingono a "non lasciare nessuno dietro". Il libro, che accompagna la XLI scuola del Gruppo Nazionale di Bioingegneria, offre una visione globale alle applicazioni dell'Ingegneria Biomedica in contesti a basse risorse, basata su un approccio frugale e responsabile alla risoluzione dei problemi, che tenga conto delle specificità del contesto, per aumentare l'accesso ad una sanità di qualità e senza confini.

La XXXIX Scuola di Bioingegneria ha l'obiettivo di presentare i fondamenti, lo stato dell'arte e le prospettive dell'Intelligenza Artificiale (IA) in sanità. Il libro costituisce un tentativo di raccordo fra i diversi livelli di sistemi che possono essere prodotti con le attuali tecnologie. Esso spazia infatti dai sistemi di supporto alla decisione, dove il decisore finale è sempre la persona, ai sistemi robotici autonomi, basati sullo studio delle neuroscienze e dell'intelligenza naturale, e mostra come in ogni caso sia fondamentale considerare un sistema di valori su cui basare la decisione stessa. In questo settore il ruolo della bioingegneria, che studia le metodologie e le tecnologie dell'IA fin dagli anni '80 del secolo scorso, è fondamentale anche per mitigare alcune aspettative eccessive create dalla grande enfasi che i media stanno ponendo sull'IA in questi ultimi anni. In questo senso la scuola ha chiarito quali sono le reali potenzialità e i limiti delle attuali soluzioni. La natura multidisciplinare della bioingegneria, più che mai importante in questo settore, si riflette nel libro con i contributi di autori di estrazione non solo tecnologica, ma anche filosofica, economica, e giuridica, in modo da fornire al lettore un quadro completo delle problematiche anche etiche e medico-legali che intervengono nelle applicazioni dell'IA in un campo così delicato e critico come la medicina.

Le immagini biomediche: quali sono gli attuali progressi? L'opera coglie aspetti e tendenze sui principali sviluppi e caratteristiche interdisciplinari esplorando le soluzioni portate da fisici, ingegneri, matematici, scienziati dell'informazione alla richiesta di immagini sempre più sofisticate e avanzate. L'utilizzo dell'ICT ha fornito potenze di calcolo e trattamento dei dati, come elementi di crescita fondamentali in sistemi ad alta intensità quali quelli per immagini biomediche. Affascinante è la constatazione di quanto quest'area sia progredita 'sul campo' grazie ad un continuo miglioramento della qualità e dello sfruttamento di nuove caratteristiche di contrasto dei segnali acquisiti.

L'evoluzione della bioingegneria sta attraversando un periodo ricco di opportunità. Oggi l'informatica e la scienza dei materiali consentono di stampare oggetti tridimensionali e questi potrebbero essere costituiti anche da cellule. I materiali vengono realizzati con strutture sempre più piccole, nanometriche, la fisica della materia ci consente di studiare anche la biologia. I robot non sono più la fantascienza del 20° secolo, ma gli aiutanti del 21° e, grazie alle nuove funzioni cognitive, rendono disponibili soluzioni per il trattamento delle malattie. La medicina propone di affrontare le cause delle malattie e non solo gli effetti. La medicina personalizzata guarda al genoma, la diagnosi preventiva non è più organica. Le malattie non trasmissibili quali il cancro, il diabete, le patologie neurodegenerative, l'obesità sono la sfida per una popolazione che invecchia. Questo volume affronta tutti questi temi ponendo questioni ancora aperte che certamente individuano nella bioingegneria un attore centrale per generare nuova conoscenza sulla fisiopatologia umana e studiare soluzioni tecnologicamente innovative per problemi nuovi.