La matematica del cuore

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I Heart Math. Credit: Travisdoesmath.

Vincere un ERC Advanced Grant non è facile, vincerne due in pochissimi anni è davvero notevole. Soprattutto se nel mezzo ci sono anche due ERC Proof of Concept Grants.

È la storia di Alfio Quarteroni, matematico italiano di fama mondiale per i suoi numerosi studi sulle innovative applicazioni della matematica, che attualmente lavora presso l'Ecole Polytechnique Fédérale di Losanna, e che tornerà in Italia alla fine del 2017, proprio per lavorare al suo nuovo progetto da quasi 2,5 milioni di euro al Politecnico di Milano, che è peraltro una delle realtà italiane che si è aggiudicata più ERC Grants negli ultimi anni.

Questa volta Quarteroni punta al cuore, letteralmente. iHEART, an integrated heart model for the simulation of the cardiac function, rappresenta infatti il primo tentativo al mondo di creare un modello completo del cuore umano, che comprende tutte le dinamiche fisiche che messe insieme chiamiamo vita: la componente elettrica, meccanica, fluidodinamica e via dicendo. Sebbene diversi gruppi nel mondo stiano lavorando da vent'anni per costruire modelli matematici delle varie funzioni cardiache, questa è la prima volta in cui si studierà un modello integrato.

L'idea è quella di costruire un modello virtuale del nostro cuore che sia in grado non solo di descrivere minuziosamente le interazioni che avvengono al suo interno, ma anche predirne le dinamiche, nella prospettiva di costruire uno strumento in grado di aiutare i clinici nello studio della genesi e nella cura delle malattie cardiovascolari. In molti casi si è costretti infatti a proporre trattamenti sulla base di statistiche, che però non sempre si accordano con le condizioni dello specifico paziente che si ritrova senza saperlo un cuore malandato e bisognoso di cure tempestive ed efficaci. Possedere un modello integrato dei processi cardiovascolari potrebbe migliorare la prevenzione, la clinica e la cardiochirurgia, in particoalre in ambito neonatale.

“Quello che ci interessa al momento è portare la matematica a un livello più avanzato – spiega Ottavio Crivaro, amministratore di Moxoff, spinoff del Politecnico di cui Quarteroni è presidente – ora che possediamo strumenti di calcolo molto potenti. L'idea è quella di una ricerca di base che volga lo sguardo sempre più alle possibilità di trasferimento tecnologico, anche al di fuori dell'ambito originario da cui lo studio ha preso il via – proseguono Crivaro e Quarteroni – come è avvenuto per la piattaforma aXurge, una piattaforma per supportare i chirurghi vascolari nel trattamento dell'aneurisma aortico addominale.” Anche aXurge - ora in fase di test in alcuni ospedali - nasce infatti dai risulati ottenuti grazie a un ERC Advanced Grant, vinto da Quarteroni nel 2008.

È ancora troppo presto per parlare nel dettaglio delle tecnologie che verranno messe in campo nel progetto iHEART - continuano Crivario e Quarteroni. - Ma è significativo quello che siamo riusciti a fare nel caso di aXurge, dove il medico avrà uno strumento che elabora una grande quantità di dati del paziente per decidere se procedere con una data terapia o intervenire chirurgicamente. E in tal caso aXurge supporta il medico nella configurazione ottimale del kit per l'intervento, attraverso protesi endovascolari.”

Non è un caso dunque che lo stesso Quarteroni, che è uno scienziato eclettico, parli del suo progetto come un “microscopio virtuale” dove le malattie cardiovascolari e la loro evoluzione vengono viste come dei fenomeni da descrivere attraverso equazioni complesse che sta a noi provare a risolvere. “La matematica - spiega Quarteroni - acquisisce dati, crea un modello del paziente in grado di descrivere i processi fisiologici e patologici con equazioni. Ed è risolvendo queste equazioni che si può descrivere il suo stato cardiovascolare e la sua evoluzione.”

@CristinaDaRold

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Richiami d'allarme, se gli uccelli evitano di diffondere fake news

Uno studio recentemente pubblicato su Nature mostra come il Sitta canadensis, o picchio muratore pettofulvo, sia in grado di discriminare la fonte da cui proviene l'informazione riguardo la possibile presenza di un predatore. Se è diretta, ossia gli uccelli avvertono proprio il richiamo del predatore, mettono in atto decise risposte di mobbing. Ma se invece è un "sentito dire", ossia se l'allarme proviene da un'altra specie di uccelli, la risposta è solo una via di mezzo: insomma, fanno attenzione, ma evitano di diffondere un allarme che potrebbe essere ingiustificato.
Crediti immagine: pbonenfant/Wikimedia Commons. Licenza: CC BY 2.0

E se gli uccelli evitassero le fake news meglio di noi? Mentre i social network inventati dalla nostra specie fanno da cassa di risonanza per le notizie più improbabili, il "Twitter naturale" - in altre parole, il cinguettio di alcuni uccelli - dimostra di essere perfettamente in grado di discriminare i segnali di allarme a seconda della fonte da cui provengono. E reagire di conseguenza, senza sovra- o sottostimare una potenziale minaccia, come dimostra uno studio recentemente pubblicato su Nature.