Laura Astolfi | Fondazione Santa Lucia
Attività di Ricerca 

L'attività di ricerca della Dott.ssa Laura Astolfi è rivolta allo sviluppo e all'applicazione di metodi non invasivi per lo studio dell'attività cerebrale e delle reti funzionali che coinvolgono aree diverse del cervello ("connettività cerebrale") durante lo svolgimento di attività motorie o cognitive. Le tecniche da lei impiegate per localizzare le aree cerebrali coinvolte e ricostruirne l'attività nel tempo, comprendono elettroencefalografia ad alta risoluzione spaziale, modelli realistici delle strutture anatomiche della testa e l’integrazione di dati elettroencefalografici con dati ricavati da risonanza magnetica funzionale.

Da oltre dieci anni la Dott.ssa Astolfi si occupa anche dello sviluppo di metodi matematici per la stima della connettività cerebrale, basati sulla teoria della causalità in senso statistico (detta di Wiener-Granger) e i relativi modelli funzionali del cervello, considerato come insieme di aree anatomicamente distinte e funzionalmente connesse.

È stata la prima persona al mondo ad impiegare la teoria dei grafi (un approccio matematico per lo studio delle reti) nella caratterizzazione e quantificazione delle proprietà delle reti cerebrali e per definire dei marcatori cerebrali di specifiche funzioni (motorie o cognitive) o allo stato di riposo. Questi marcatori possono essere impiegati per caratterizzare specifici stati patologici e la loro evoluzione nel tempo. Sono infatti utili a descrivere le variazioni dell'organizzazione delle reti cerebrali nel tempo e permettono l'osservazione dei fenomeni di plasticità legati sia all'apprendimento che a patologie del sistema nervoso centrale. Il loro studio ha ricadute positive importanti nell'attività clinica di neuroriabilitazione e nella valutazione della sua efficacia.

Le tecniche di stima dell'attività e della connettività cerebrale sono già state applicate dal gruppo di ricerca a cui appartiene la Dott.ssa Astolfi a patologie quali i disordini della coscienza e l'ictus. Tra gli sviluppi più innovativi dell'attività di ricerca della Dott.ssa Astolfi è compreso l'impiego di registrazioni simultanee su diversi soggetti (hyperscanning) per lo studio delle basi cerebrali dell'interazione umana sia dal punto di vista della coordinazione motoria (azioni condivise) che delle interazioni sociali (collaborazione, competizione).

Biografia 

dal 2012Ricercatore, Dipartimento di Ingegneria Informatica, Automatica e Gestionale, Università degli Studi di Roma Sapienza in convenzione con Fondazione Santa Lucia Irccs.

dal 2007Research Scientist, Laboratorio di Immagini Neuroelettriche e BCI, Fondazione Santa Lucia Irccs.

2011Trainee Travel Award conferito da The Human Brain Mapping Society, Quebec City (Canada).

2011Associate Editor, International Journal of Bioelectromagnetism.

2009 – 2011Assegno di Ricerca in Bioingegneria, Dipartimento di Informatica e Sistemistica, Università degli Studi di Roma Sapienza.

2009Guest Editor delle riviste scientifiche Brain Topography Computational Intelligence and Neuroscience.

2008Guest Editor delle riviste scientifiche Journal of Physiology Paris International Journal of Bioelectromagnetism.

2007Research Fellow, Christchurch Neurotechnology Research Programme, New Zealand Brain Research Institute, Christchurch (Nuova Zelanda).

2006 – 2008Assegno di Ricerca in Fisiologia Umana, Dipartimento di Fisiologia Umana e Farmacologia, Università degli Studi di Roma Sapienza.

2006Travel Grant for Young Investigators, 5th International Workshop on Brain Connectivity, Sendai (Giappone).

2005Student/Young Investigator Fellowship, Beijing Satellite Symposium of IEEE Annual Conference.

2004 – 2007Dottorato di Ricerca in Bioingegneria, Università degli Studi di Bologna Alma Mater Studiorum.

2003Diploma di Laurea in Ingegneria Elettronica, indirizzo Bioingegneria, Università degli Studi di Roma Sapienza.

Incarichi Istituzionali 

2014Vice-Chair, Technical Committee of Biomedical Signal Processing, IEEE Engineering in Medicine and Biology Society.

2012 – 2013Theme Chair, IEEE Engineering in Medicine and Biology Conference, Theme: Biomedical Imaging and Image Processing.

2010Associate Editor, IEEE Engineering in Medicine and Biology Conference, Track: Neural Systems and Rehabilitation Engineering.

Riconoscimenti 
2010Premio Sapeinza in Ricerca Under-40 dell'Università degli Studi di Roma Sapienza per la macroarea Ingegneria e Architettura.
2009Premio Young Investigator Competition 2009, International Society for Brain Electromagnetic Topography (ISBET), Kyoto (Giappone).
2008Premio Paolo Durst per la miglior Tesi di Dottorato in Bioingegneria, Gruppo Nazionale di Bioingegneria, Bressanone.
2005Travel Award for the Best Abstracts presso la Conferenza NFSI 2005, Minneapolis (Usa).
2004Premio Letteratura Horizon 2020, IV Conferenza Gruppo Nazionale di Bioingegneria, Pavia.
2003Premio di Laurea Gruppo Nazionale di Bioingegneria per tesi innovativa e originale in Bioingegneria, Bressanone.


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L. Astolfi, J. Toppi, F.D.V. Fallani, G. Vecchiato, F. Cincotti, C.T. Wilke, H. Yuan, D. Mattia, S. Salinari, B. He, F. Babiloni, Imaging the Social Brain by Simultaneous Hyperscanning during Subject Interaction, in IEEE Intelligent Systems (2011) 38-45.

L. Astolfi, J. Toppi, F. De Vico Fallani, G. Vecchiato, S. Salinari, D. Mattia, F. Cincotti, F. Babiloni, Neuroelectrical hyperscanning measures simultaneous brain activity in humans, in Brain Topography (2010) Sep. 23 (3) 243-256, doi: 10.1007/s10548-010-0147-9, Epub 2010 May 18.

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L. Astolfi, F. Cincotti, D. Mattia, F. De Vico Fallani, A. Tocci, A. Colosimo, S. Salinari, M.G. Marciani, W. Hesse, H. Witte, M. Ursino, M. Zavaglia, F. Babiloni, Tracking the time-varying cortical connectivity patterns by adaptive multivariate estimators, in IEEE Transactions on Biomedical Engineering (2008) Mar. 55 (3), 902-913, doi: 10.1109/TBME.2007.905419.

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L. Astolfi, F. de Vico Fallani, F. Cincotti, D. Mattia, M.G. Marciani, S. Bufalari, S. Salinari, A. Colosimo, L. Ding, J.C. Edgar, W. Heller, G.A. Miller, B. He, F. Babiloni, Imaging functional brain connectivity patterns from high-resolution EEG and fMRI via graph theory, in Psychophysiology (2007) Nov. 44 (6), 880-893, Epub 2007 Jul 7.

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L. Astolfi, F. Cincotti, D. Mattia, C. Babiloni, F. Carducci, A. Basilisco, P.M. Rossini, S. Salinari, L. Ding, Y. Ni, B. He, F. Babiloni, Assessing cortical functional connectivity by linear inverse estimation and directed transfer function: simulations and application to real data, in Clinical Neurophysiology (2005) Apr. 116 (4), 920-932, Epub 2004 Dec 28.

L. Astolfi, F. Cincotti, C. Babiloni, F. Carducci, A. Basilisco, P.M. Rossini, S. Salinari, D. Mattia, S. Cerutti, D.B. Dayan, L. Ding, Y. Ni, B. He, F. Babiloni, Estimation of the cortical connectivity by high-resolution EEG and structural equation modeling: simulations and application to finger tapping data, in IEEE Transactions on Biomedical Engineering (2005) May. 52 (5), 757-768.

Neuroscienze Industriali, Sapienza – Università di Roma.