Laboratorio di Brain Connectivity

Responsabile: Vecchio Fabrizio
Staff: Miraglia Francesca, Pappalettera Chiara, Nucci Lorenzo, Cacciotti Alessia, De Caro Antonella, Pierantoni Luca

Si occupa della valutazione dei network cerebrali per lo studio della complessità cerebrale e della connettività funzionale, strutturale ed effettiva. L’attività del Laboratorio è specificatamente rivolta alla valutazione delle modulazioni dei network cerebrali, studiate attraverso connettività e complessità, dovuti a patologie neurodegenerative e non (come ad esempio in pazienti affetti da Alzheimer, epilessia, sclerosi, Parkinson, Stroke, …) come anche al trattamento terapeutico e di riabilitazione motoria o cognitiva (ad esempio in Alzheimer, Stroke, …). Le metodiche di acquisizione utilizzate sono: dati elettroencefalografici (EEG), dati di risonanza magnetica (MRI), registrazioni simultanee di dati elettroencefalografici e stimolazione elettrica e magnetica (EEG-TMS, EEG-tDCS, EEG-tACS).

Le maggiori innovazioni apportate dalle nostre ricerche sono prima di tutto nell’approccio multimodale alla patologia e nella integrazione tra dati di origini diverse, come quelli già elencati, ma anche come dati provenienti da test neuropsicologici e clinici che permettono una correlazione con le valutazioni neurofisiologiche per seguire il paziente durante la progressione della malattia o il recupero funzionale e cognitivo attraverso nuovi approcci di riabilitazione come quelli legati a compiti cognitivi e stimolazioni magnetiche ed elettriche mirati allo specifico recupero cognitivo di determinate aree cerebrali.

Interessi di Ricerca

  • Metodiche neurofisiologiche di previsione/programmazione del recupero funzionale
  • Metodi di analisi (inclusa l’intelligenza Artificiale) del segnale elettroencefalografico
  • Nuovi impieghi di metodiche di stimolazione cerebrale non-invasiva per la riabilitazione neuromotoria e cognitiva
  • Valutazione delle modulazioni dei network cerebrali dovuti a patologie neurodegenerative e non (come ad esempio in pazienti affetti da Alzheimer, epilessia, sclerosi, Parkinson, Stroke, …) come anche al trattamento terapeutico e di riabilitazione motoria o cognitiva (ad esempio in Alzheimer, Stroke, …) e all’invecchiamento fisiologico.

Pubblicazioni

  1. Vecchio F, Miraglia F, Alù F, Judica E, Cotelli M, Pellicciari MC, Rossini PM. Human brain networks in physiological and pathological aging: reproducibility of EEG graph theoretical analysis in cortical connectivity. Brain Connect. 2022 Feb;12(1):41-51. doi: 10.1089/brain.2020.0824. Epub 2021 Dec 24. PMID: 33797981.
 
  1. Costa C, Vecchio F, Romoli M, Miraglia F, Nardi Cesarini E, Alù F, Calabresi P, Rossini PM. Cognitive Decline Risk Stratification in People with Late-Onset Epilepsy of Unknown Etiology: An Electroencephalographic Connectivity and Graph Theory Pilot Study. J Alzheimers Dis. 2022;88(3):893-901. doi: 10.3233/JAD-210350. PMID: 34842184.
 
  1. Vecchio F, Quaranta D, Miraglia F, Pappalettera C, Di Iorio R, L’Abbate F, Cotelli M, Marra C, Rossini PM. Neuronavigated Magnetic Stimulation combined with cognitive training for Alzheimer’s patients: an EEG graph study. Geroscience. 2022 Feb;44(1):159-172. doi: 10.1007/s11357-021-00508-w. Epub 2021 Dec 31. PMID: 34970718; PMCID: PMC8811083.
 
  1. Miraglia F, Vecchio F, Pellicciari MC, Cespon J, Rossini PM. Brain Networks Modulation in Young and Old Subjects During Transcranial Direct Current Stimulation Applied on Prefrontal and Parietal Cortex. Int J Neural Syst. 2022 Jan;32(1):2150056. doi: 10.1142/S0129065721500568. Epub 2021 Oct 15. PMID: 34651550.
 
  1. Rossini PM, Miraglia F, Vecchio F, Di Iorio R, Iodice F, Cotelli M. General principles of brain electromagnetic rhythmic oscillations and implications for neuroplasticity. Handb Clin Neurol. 2022;184:221-237. doi: 10.1016/B978-0-12-819410-2.00012-6. PMID: 35034737. Book Chapter
 
  1. Rossini PM, Miraglia F, Judica E, Cotelli M, Alù F, Vecchio F. Methods Used in Brain Connectivity: Focus on Electrophysiological Measures, Editor(s): Sergio Della Sala, Encyclopedia of Behavioral Neuroscience, 2nd edition (Second Edition), Elsevier, 2022, 1-3:155-162, ISBN 9780128216361, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819641-0.00160-2. Book Chapter
 
  1. Rossini PM, Miraglia F, Orlando B, Iodice F, Ferreri F, Cotelli M, Judica E, Vecchio F. Chapter 8 – Noninvasive electrical and magnetic brain stimulation (with insights on the effects of cellular phones emissions): basic principles and procedures for clinical application, Editor(s): Alexander M. Tishin, In Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials, Magnetic Materials and Technologies for Medical Applications, Woodhead Publishing, 2022, 227-262, ISBN 9780128225325, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-822532-5.00021-2. Book Chapter
 
  1. Longo V, Barbati SA, Re A, Paciello F, Bolla M, Rinaudo M, Miraglia F, Alù F, Di Donna MG, Vecchio F, Rossini PM, Podda MV, Grassi C. Transcranial Direct Current Stimulation Enhances Neuroplasticity and Accelerates Motor Recovery in a Stroke Mouse Model. Stroke. 2022 May;53(5):1746-1758. doi: 10.1161/STROKEAHA.121.034200. Epub 2022 Mar 16. PMID: 35291824
 
  1. Miraglia F, Vecchio F, Pappalettera C, Nucci L, Cotelli M, Judica E, Ferreri F, Rossini PM. Brain Connectivity and Graph Theory Analysis in Alzheimer’s and Parkinson’s Disease: The Contribution of Electrophysiological Techniques. Brain Sci. 2022 Mar 18;12(3):402. doi: 10.3390/brainsci12030402. PMID: 35326358.
 
  1. Pappalettera C, Miraglia F, Cotelli M, Rossini PM, Vecchio F. Analysis of complexity in the EEG activity of Parkinson’s disease patients by means of approximate entropy. Geroscience. 2022 Jun;44(3):1599-1607. doi: 10.1007/s11357-022-00552-0. Epub 2022 Mar 28. PMID: 35344121; PMCID: PMC9213590.
 
  1. Gourdeau D, Potvin O, Archambault P, Chartrand-Lefebvre C, Dieumegarde L, Forghani R, Gagné C, Hains A, Hornstein D, Le H, Lemieux S, Lévesque MH, Martin D, Rosenbloom L, Tang A, Vecchio F, Yang I, Duchesne N, Duchesne S. Tracking and predicting COVID-19 radiological trajectory on chest X-rays using deep learning. Sci Rep. 2022 Apr 4;12(1):5616. doi: 10.1038/s41598-022-09356-w. PMID: 35379856.
 
  1. Rossini PM, Miraglia F, Vecchio F. Early dementia diagnosis, MCI-to-dementia risk prediction, and the role of machine learning methods for feature extraction from integrated biomarkers, in particular for EEG signal analysis. Alzheimers Dement. 2022 Dec;18(12):2699-2706. doi: 10.1002/alz.12645. Epub 2022 Apr 7. PMID: 35388959.
 
  1. Vecchio F, Alù F, Orticoni A, Miraglia F, Judica E, Cotelli M, Rossini PM. Performance prediction in a visuo-motor task: the contribution of EEG analysis. Cogn Neurodyn. 2022 Apr;16(2):297-308. doi: 10.1007/s11571-021-09713-x. Epub 2021 Sep 11. PMID: 35401869; PMCID: PMC8934791.
 
  1. Porcaro C, Vecchio F, Miraglia F, Zito G, Rossini PM. Dynamics of the “Cognitive” Brain Wave P3b at Rest for Alzheimer Dementia Prediction in Mild Cognitive Impairment. Int J Neural Syst. 2022 May;32(5):2250022. doi: 10.1142/S0129065722500228. Epub 2022 Apr 18. PMID: 35435134.
 
  1. Vecchio F. Cognitive training and neuromodulation for Alzheimer treatment. Aging (Albany NY). 2022 Apr 27;14(9):3722-3723. doi: 10.18632/aging.204044. Epub 2022 Apr 27. PMID: 35478169; PMCID: PMC9134967.
 
  1. Ferreri F, Miraglia F, Vecchio F, Manzo N, Cotelli M, Judica E, Rossini PM. Electroencephalographic hallmarks of Alzheimer’s disease. Int J Psychophysiol. 2022 Nov;181:85-94. doi: 10.1016/j.ijpsycho.2022.08.005. Epub 2022 Aug 31. PMID: 36055410.
 
  1. Vecchio F, Nucci L, Pappalettera C, Miraglia F, Iacoviello D, Rossini PM. Time-frequency analysis of brain activity in response to directional and non-directional visual stimuli: an event related spectral perturbations (ERSP) study. J Neural Eng. 2022 Nov 9;19(6). doi: 10.1088/1741-2552/ac9c96. PMID: 36270505.
  2. Vecchio F, Pappalettera C, Miraglia F, Deinite G, Manenti R, Judica E, Caliandro P, Rossini PM. Prognostic Role of Hemispherical Functional Connectivity in Stroke: A Study via Graph Theory Versus Coherence of Electroencephalography Rhythms. Stroke. 2023 Feb;54(2):499-508. doi: 10.1161/STROKEAHA.122.040747. Epub 2022 Nov 23. PMID: 36416129.
 
  1. Pappalettera C, Cacciotti A, Nucci L, Miraglia F, Rossini PM, Vecchio F. Approximate entropy analysis across electroencephalographic rhythmic frequency bands during physiological aging of human brain. Geroscience. 2023 Apr;45(2):1131-1145. doi: 10.1007/s11357-022-00710-4. Epub 2022 Dec 20. PMID: 36538178; PMCID: PMC9886767.
 
  1. Rossini PM, Miraglia F, Vecchio F. Commentary on Comparison of Machine Learning-based Approaches to Predict the Conversion to Alzheimer’s Disease from Mild Cognitive Impairment. Neuroscience. 2023 Mar 15;514:141-142. doi: 10.1016/j.neuroscience.2022.12.018. Epub 2022 Dec 30. PMID: 36592944.
 
  1. Miraglia F, Pappalettera C, Guglielmi V, Cacciotti A, Manenti R, Judica E, Vecchio F, Rossini PM. The combination of hyperventilation test and graph theory parameters to characterize EEG changes in mild cognitive impairment (MCI) condition. Geroscience. 2023 Jan 24. doi: 10.1007/s11357-023-00733-5. Epub ahead of print. PMID: 36692591.
 
  1. Miraglia F, Pappalettera C, Di Ienno S, Nucci L, Cacciotti A, Manenti R, Judica E, Rossini PM, Vecchio F. The Effects of Directional and Non-Directional Stimuli during a Visuomotor Task and Their Correlation with Reaction Time: An ERP Study. Sensors (Basel). 2023 Mar 15;23(6):3143. doi: 10.3390/s23063143. PMID: 36991853; PMCID: PMC10058543.
 
  1. Nucci L, Miraglia F, Alù F, Pappalettera, C, Judica E, Manenti R, Rossini PM, Vecchio F. Reaction time and cognitive strategies: The role of education in task performance. Learning and Motivation. 2023; 82, 101884. doi:10.1016/j.lmot.2023.101884
 
  1. Cacciotti A, Pappalettera C, Miraglia F, Valeriani L, Judica E, Rossini PM, Vecchio F. Complexity Analysis from EEG data in Congestive Heart Failure: a study via Approximate Entropy. Acta Physiol (Oxf). 2023 Jun;238(2):e13979. doi: 10.1111/apha.13979. Epub 2023 Apr 30. PMID: 37070962.

Le strutture