Course Syllabus
Area di apprendimento
Modelli e tecniche di valutazione del funzionamento psicologico.
Obiettivi formativi
Conoscenza e comprensione
- Basi strumentali, anatomiche e funzionali dell’inferenza neuroscientifica con tecniche di neurostimolazione e neuroimmagine.
- Tecniche di neuroimmagine morfologiche e funzionali (CT, MRI PET, fMRI, EEG).
- Basi neurofisiologiche dei metodi e delle tecniche di stimolazione invasiva e non invasiva (DES, DBS, TMS), e neuromodulazione (rTMS, tES).
- Principali applicazioni delle tecniche sopracitate in neuropsicologia, neuroscienze cognitive e psicologia clinica.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
- Promuovere la capacità di acquisire ed analizzare i dati di neuroimmagine in ambito neuropsicologico e psicologico clinico.
- Promuovere la capacità di applicare e integrare in disegni di ricerca o di intervento le tecniche di stimolazione e neuromodulazione in ambito neuropsicologico e psicologico clinico.
- Promuovere la capacità di un utilizzo integrato delle NIBS e delle tecniche di neuroimmagine in ambito neuropsicologico e psicologico clinico.
Contenuti sintetici
Metodi di neuroimaging: CT, MRI, PET, EEG.
Metodi di neurostimolazione e neuromodulazione invasiva e non invasiva: TMS, tES.
Applicazioni in neuroscienze cognitive, neuropsicologia e psicologia clinica.
Programma esteso
Cenni storici e metodologici sulle tecniche di neuroimaging
• Tomografia Assiale Computerizzata (CT)
• Principi fisici delle misurazioni MRI
• MRI strutturale: morfometria e analisi delle lesioni cerebrali
• Connettività strutturale con dati MRI: imaging del tensore di diffusione
• Principi fisici e fisiologici delle misurazioni di MRI funzionale (fMRI)
• Processamento dei dati fMRI e analisi statistica univariata e multivariata
• Connettività funzionale con dati fMRI
• Principi fisici delle misurazioni PET e aspetti applicativi
• Principi fisici delle misurazioni EEG e aspetti applicativi
• Cenni storici sulle tecniche di stimolazione invasiva e non invasiva (NIBS)
• Fondamenti metodologici delle NIBS
• Stimolazione elettrica diretta
• Stimolazione elettrica profonda
• Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS): spTMS (a singolo impulso), ppTMS (a impulsi appaiati), rTMS (ripetitiva), stimolazioni a pattern
• Stimolazione Elettrica Transcranica (tES): tDCS (Stimolazione Transcranica a Corrente Diretta), tACS (Stimolazione Transcranica a Corrente Alternata), tRNS (Stimolazione Transcranica con Random Noise)
• Plasticità cerebrale e NIBS
• NIBS nelle neuroscienze cognitive
• NIBS nella riabilitazione motoria e neuropsicologica
• NIBS nel trattamento dei deficit psichiatrici
L’uso delle tecniche neuro-funzionali verrà presentato nel contesto clinico-sperimentale. Gli studenti impareranno a disegnare dei semplici esperimenti e a valutare criticamente la letteratura nel campo del neuroimaging e della neurostimolazione.
Prerequisiti
Sono utili per la fruizione del corso nozioni di biologia, neurofisiologia e psicologia fisiologica.
Metodi didattici
Il corso consisterà principalmente in lezioni frontali in lingua italiana e in materiale audio-visivo che potrà essere in parte in italiano e in parte in inglese.
Sebbene il corso sia tenuto in italiano, gli studenti Erasmus o stranieri possono contattare i docenti per concordare la possibilità di studiare su una bibliografia in lingua inglese e/o la possibilità di sostenere l'esame in inglese, se lo desiderano.
Modalità di verifica dell'apprendimento
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La valutazione del corso sarà basata su un esame scritto volto a verificare la comprensione degli argomenti trattati nel corso, che includerà domande a scelta multipla e due domande aperte sugli argomenti del corso.
a) 30 domande a scelta multipla a 4 alternative, delle quali una sola è corretta (15 domande riguarderanno la parte di neurostimolazione e 15 la parte di neuroimmagine). Verrà assegnato un punto per ogni risposta corretta, senza penalizzazioni. Il punteggio minimo per il superamento della prova sarà di 18 risposte corrette su 30 domande. Esempio: “Una stimolazione cerebrale è invasiva se: 1: non introduce nel cervello corpi estranei; 2: causa diminuzione della frequenza cardiaca; 3: introduce nel cervello corpi estranei (risposta corretta); 4: aumenta la temperatura corporea.
b) Due domande aperte cui rispondere in modo esauriente e sintetico. Esempio: (1) “Riassumere brevemente le caratteristiche fisiologiche essenziali della stimolazione rTMS a 1 Hz”. (2) “Descriva i metodi di correlazione anatomo-comportamentale per lesioni macroscopiche acquisite in gruppi di pazienti con deficit neuropsicologici”.
Sulla base della valutazione fatta del docente, il punteggio assegnato a ciascuna domanda aperta varierà da -3 a +3 punti, da sommarsi al punteggio ottenuto nelle domande a scelta multipla. -
Prova Orale (facoltativa, su richiesta o dello studente o del docente). La valutazione della prova orale potrà determinare variazioni di segno positivo o negativo, ovvero nessuna modificazione del voto finale.
L’apprendimento da parte degli studenti delle tematiche del corso sarà valutato anche mediante una prove scritta (come al punto 1) in itinere, svolta al termine dell’intero corso.
Testi di riferimento
Le dispense delle lezioni e altri materiali didattici utili saranno resi disponibili online sulla pagina e-Learning del corso. I testi di riferimento del corso sono:
- Bolognini N., & Vallar G. (a cura di) [2015], Stimolare il cervello. Bologna, Il Mulino.
- Sacco K. (a cura di) [2020], Neuroimaging. Per lo studio del cervello umano. Napoli, Idelson Gnocchi.
- Poldrack R.A., Mumford J.A. & Nichols T. E. (a cura di) [2011], Handbook of Functional MRI Data Analysis. Cambridge University Press. (facoltativo)
Sustainable Development Goals
Learning area
Psychological functioning: models and methods for assessment.
Learning objectives
Knowledge and understanding
- Methodological and neurobiological foundations of neuroscientific inference with neurostimulation and neuroimaging techniques.
- Structural and functional neuroimaging techniques (CT, MRI, PET, fMRI, EEG).
- Neurophysiological basis of invasive and non-invasive brain stimulation (NIBS) techniques (DES, DBS, TMS) and neuromodulation approaches (rTMS, tES).
- Main applications in neuropsychology, cognitive neuroscience, and clinical psychology of the aforementioned techniques
Applying knowledge and understanding
- To promote the ability to acquire and process data from neuroimaging techniques in neuropsychological and psychological clinical settings.
- To promote the ability to apply NIBS in neuropsychological and psychological clinical settings.
- To promote the ability for an integrated use of NIBS and neuroimaging techniques in neuropsychological and psychological clinical settings.
Contents
Neuroimaging methods: CT, MRI, PET, EEG.
Methods of invasive and non-invasive neurostimulation and neuromodulation: TMS, tES.
Applications in cognitive neuroscience, neuropsychology and clinical psychology.
Detailed program
Historical and methodological introduction on neuroimaging techniques
• Computerized Axial Tomography (CT)
• Physics of MRI measurements
• Structural MRI: brain morphometry and brain lesion analysis
• Structural connectivity with MRI: Diffusion Tensor Imaging
• Physics and physiology of functional MRI (fMRI) measurements
• fMRI data processing, and univariate and multivariate statistical analysis
• Functional connectivity with fMRI data
• Physics of PET measurements and clinical applications
• Physics of EEG measurements and clinical applications
• Historical introduction of invasive and non-invasive stimulation techniques (NIBS)
• Methodological foundations of NiBS
• Direct Electrical Stimulation, DES
• Deep Brain Stimulation, DBS
• Transcranial Magnetic Stimulation (TMS): spTMS (single pulse), ppTMS (paired pulses), rTMS (repetitive), pattern stimulation
• Transcranial Electric Stimulation (tES): tDCS (transcranial Direct Current Stimulation), tACS (transcranial Alternate Current Stimulation), tRNS (transcranial Random Noise Stimulation)
• NIBS and brain plasticity
• NIBS in cognitive neuroscience
• NIBS in motor and neuropsychological rehabilitation
• NIBS in the treatment of psychiatric deficits
The use of neuro-functional techniques will be presented in a clinical-experimental context. Students will learn to design simple experiments and to critically evaluate the literature in the field of neuroimaging and neurostimulation.
Prerequisites
Notions of biology, neurophysiology and physiological psychology are useful for the fruition of the course.
Teaching methods
The course will mainly consist of frontal room lessons in Italian and of audio-visual materials in either Italian or English.
Although this course is held in Italian, Erasmus or foreign students can contact the teachers to agree on the possibility of studying on course materials in English, and/or on the possibility of taking the exam in English, if they wish to do so.
Assessment methods
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The evaluation of the course will be based on a written exam aimed at verifying the understanding of the topics covered in the course, including multiple choice-questions, and two open questions on the topics of the course.
a) 30 multiple choice questions with 4 alternatives and 1 correct choice (15 questions about neurostimulation and 15 about neuroimaging). One point will be assigned for each correct answer, with no penalty. The minimum score for a successful assessment is 18 correct answers out of 30. Example: “A brain stimulation is invasive: 1: if no incision of the skull and insertion of objects in the brain are made; 2: if it decreases heart rate; 3: if incision of the skull and insertion of objects in the brain are made (correct choice); 4: if it increases body temperature.
b) Two open questions to which a complete and concise response is to be provided. Example: (1) “Briefly summarize the main physiological features of 1 Hz rTMS”. (2) “Describe the anatomo-behavioural correlation methods for acquired lesions in populations of patients with neuropsychological deficits”. The score assigned to each open question ranges from -3 to +3 points, to be added to the score obtained by the student in the multiple-choice questions. -
Oral assessment (optional upon the student’s or teachers’ request). The evaluation of the oral assessment may result in a modification of the final score of the exam with a positive or negative sign, or in no change.
The students’ knowledge of the course topics will also be evaluated through a written (see above #1) in itinere assessment at the end of the entire course.
Textbooks and Reading Materials
The lecture handouts and other relevant teaching materials will be made available online on the e-Learning website of the course. The textbooks for the course are:
- Bolognini N., & Vallar G. (a cura di) [2015], Stimolare il cervello. Bologna, Il Mulino.
- Sacco K. (a cura di) [2020], Neuroimaging. Per lo studio del cervello umano. Napoli, Idelson Gnocchi.
- Poldrack R.A., Mumford J.A. & Nichols T. E. (a cura di) [2011], Handbook of Functional MRI Data Analysis. Cambridge University Press. (optional)
Sustainable Development Goals
Staff
-
Alberto Pisoni
-
Marco Dante Plinio Tettamanti
