Come funziona la dinamica neurale: Gaetano Valenza vince il bando FIS 2 del Fondo Italiano Per La Scienza

11 Dicembre 2025
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Il finanziamento di un milione e mezzo di euro per il progetto EPSILON, che si occuperà di studiare il "rumore fisiologico" in sistemi neurofisiologici, come quelli cerebrale e cardiovascolare

Gaetano Valenza, docente in bioingegneria al DII, è nel ristretto gruppo di vincitori del bando FIS 2 del Fondo Italiano per la Scienza. Si tratta dei bandi italiani per la ricerca più competitivi in assoluto, volti a sostenere lo sviluppo delle attività di ricerca di base, sul modello degli europei ERC. Valenza si è aggiudicato un Consolidator Grant, riservato a ricercatori in carriera, che frutterà alla sua ricerca un finanziamento di 1.503.890,00 euro per tre anni.

Il progetto finanziato si chiama EPSILON - (Endogenous Pseudo-Stochastic IntelLigence: unveiling the pivotal role of non-deterministic Oscillations in complex biological Networks), e si occuperà di mettere a punto nuovi strumenti matematici per caratterizzare le fluttuazioni casuali (chiamate “rumore”) associate alle dinamiche neurali e cardiovascolari, e la loro rilevanza per lo studio di condizioni patologiche.

“Fino a poco tempo fa - spiega Valenza -le fluttuazioni casuali, derivanti dalla misurazione di un segnale, per esempio l’elettrocardiogramma, venivano scartate. Anche grazie al lavoro del gruppo di bioingegneria dell’Università di Pisa è stato invece dimostrato che anche questo “rumore” contiene delle informazioni, e che in sistemi come quello sensoriale, nervoso e cardiovascolare può assumere un ruolo centrale nel guidare la dinamica del sistema. Tuttavia, la caratterizzazione formale del rumore biologico rimane un territorio in gran parte inesplorato, e questo lascia irrisolte domande rilevanti come, ad esempio, in che misura la dinamica del rumore biologico contribuisce agli stati patologici, o quanto significativamente il rumore influisce sulle misurazioni utilizzate per la valutazione delle funzioni cerebrali e cardiache. Il progetto EPSILON si propone di sviluppare un quadro metodologico innovativo per caratterizzare e quantificare formalmente il rumore, in particolare nei sistemi neurali e cardiovascolari, investigando come si modula in presenza di fattori come invecchiamento, fasi del sonno, stati emotivi e dell'umore e patologie cardiovascolari e neurologiche”.

Gaetano Valenza è attualmente Professore Associato di Bioingegneria presso l'Università di Pisa, e responsabile del Laboratorio di Intelligenza Neuro-Cardiovascolare. Nel 2009 ha iniziato a lavorare presso il Centro di Ricerca di Bioingegneria e Robotica "E. Piaggio" di Pisa e, nel 2011, è entrato a far parte del Laboratorio di Ricerca Statistica per le Neuroscienze del Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, USA. Nel 2013 ha conseguito il Dottorato di Ricerca in Automazione, Robotica e Bioingegneria presso l'Università di Pisa e, nello stesso anno, è stato nominato Research Fellow presso la Harvard Medical School/Massachusetts General Hospital, Boston, USA. I suoi interessi di ricerca includono l'elaborazione statistica e nonlineare di segnali e immagini biomediche, la modellazione cardiovascolare e neurale, i sistemi di intelligenza artificiale interpretabili fisiologicamente e i sistemi indossabili per il monitoraggio fisiologico. Le applicazioni della sua ricerca includono la valutazione dell'attività del sistema nervoso autonomo sul controllo cardiovascolare, le interazioni cervello-cuore, l'affective computing, la valutazione dell'umore e dei disturbi mentali/neurologici. Ha contribuito allo sviluppo di nuove metriche per la valutazione del controllo autonomo cardiaco dall'ECG, in particolare gli indici di attività simpatica e parasimpatica. È autore di oltre 300 contributi scientifici internazionali in questi campi pubblicati su riviste internazionali peer-reviewed, atti di convegni, libri e capitoli di libri, ed è revisore ufficiale di oltre sessanta riviste scientifiche internazionali e agenzie di finanziamento della ricerca. Ha partecipato a numerosi progetti di ricerca internazionali, tra cui il progetto europeo H2020 FET-Proactive EXPERIENCE. Valenza è Senior Member dell'IEEE, membro del Comitato Tecnico IEEE sui Sistemi Cardiopolmonari e membro del Comitato Tecnico IEEE sull'Elaborazione dei Segnali Biomedici.