Premiato lo studio di una dottoranda dell’Università di Pisa sul movimento umano

Matilde Tomasi, dottoranda al Dipartimento di Ingegneria civile e industriale a Pisa, si è aggiudicata il Best Student Paper Award alla conferenza internazionale ASME MSNDC (Multibody Systems, Nonlinear Dynamics, and Control) tenutasi il mese scorso a St. Louis negli USA. Matilde, 29 anni e originaria di Firenze, si è formata a Pisa come ingegnere biomedico, per poi iniziare un dottorato in ingegneria industriale (con curriculum in meccanica) al Dipartimento di Ingegneria civile e industriale. Il premio è stato attribuito dall’associazione americana degli ingegneri meccanici (ASME) per l’innovatività e importanza dello studio, che propone una nuova metodologia per l’indagine e la previsione degli schemi di controllo del movimento adottati dal sistema nervoso centrale durante la camminata.

“Capire secondo quali principi il cervello attiva i muscoli durante la locomozione – spiega Matilde Tomasi – è di estrema importanza per ottenere stime non invasive e accurate di dati biomeccanici quali, ad esempio, le forze muscolari e i carichi trasmessi attraverso le articolazioni. La conoscenza di questi principi di base non è ancora soddisfacente, e lo prova il fatto che le stime basate su modelli si discostano ancora sensibilmente dalle evidenze sperimentali. Il mio studio parte da questo problema e ha ricadute importanti in vari ambiti, dalla medicina riabilitativa e dello sport alla progettazione e design di esoscheletri e protesi impiantabili. Ad esempio, la stima accurata dei carichi trasmessi dalle articolazioni è fondamentale per la progettazione di protesi articolari”.

La ricerca premiata è stata svolta sotto la supervisione di Alessio Artoni, docente di meccanica applicata al DICI. A partire da un modello muscoloscheletrico sono state implementate tecniche di controllo ottimo multiobiettivo per identificare i principi di controllo neuromotorio che regolano il cammino. “Si tratta di un problema complesso – prosegue Matilde – con decine di migliaia di variabili. Il nostro modello computerizzato è in grado di suggerire, inseriti dei parametri di base della persona (come peso, lunghezze ossee e muscolari, ecc.), quali funzioni essenziali del movimento, come la fatica muscolare, l’energia metabolica e così via, danno contributo alla locomozione, attribuendo un peso a ciascuna di esse. Siamo così in grado di ottenere risultati predittivi del cammino di validità generale che si discostano molto poco dall’evidenza sperimentale. Tale modello può anche essere “ritagliato” sulle caratteristiche specifiche delle singole persone.”

Le ricadute sono potenzialmente rilevanti per la progettazione di protesi articolari, il design e il controllo di esoscheletri, il planning chirurgico, la medicina riabilitativa e l’ottimizzazione della performance atletica. Queste ultime applicazioni potranno essere portate avanti all’interno del Centro Sport and Anatomy dell’Università di Pisa, con cui collabora il gruppo di biomeccanica del DICI, diretto da Francesca di Puccio e Lorenza Mattei, rispettivamente docente e ricercatrice al DICI di Meccanica applicata alle macchine.

Come evitare l’uso del glifosate, l’erbicida più utilizzato al mondo

PISA, 13 settembre - Andare verso un’agricoltura più “verde”, che non utilizzi fertilizzanti di sintesi ed erbicidi - come il glifosate, il più diffuso al mondo - senza compromettere le rese delle colture, appare una strada percorribile. La conferma arriva da uno studio triennale coordinato dal Centro di ricerca in Scienze delle Piante della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica internazionale “Agronomy for Sustainable Development”, che rientra nella top 2% delle riviste di Agronomia. A conclusione di una ricerca triennale condotta in campo, il team della Scuola Superiore Sant'Anna e dell’Università di Pisa ha valutato gli effetti della semina su terreno sodo (non lavorato) del girasole, in presenza dei residui di una coltura di copertura di veccia, pianta erbacea comune nei prati, coltivata come foraggio, dai fiori viola.

La copertura di veccia ha protetto il suolo, ha ridotto la presenza di malerbe e ha fornito azoto al girasole, contribuendo alla sua crescita sana e rigogliosa. Nel caso della veccia devitalizzata in piena fioritura utilizzando il solo “roller crimper” (si tratta di un attrezzo che comprime ma non taglia alla base le piante, facendole appassire mentre sono ancorate al suolo) e senza fare uso di glifosate, le piante infestanti del girasole sono state controllate del tutto e la coltura ha dato risultati produttivi ed economici paragonabili, se non superiori, rispetto alla tradizionale tecnica che combina l’uso del “roller crimper” con quello del glifosate.

Gli agricoltori tendevano a considerare il glifosate indispensabile per controllare la flora infestante, soprattutto in agricoltura conservativa, che prevede la semina delle colture direttamente sulle stoppie della coltura precedente. Nei tre anni della loro ricerca, il team ha costruito un “sistema” per potenziare al massimo i servizi forniti spontaneamente dalla natura, introducendo alcune innovazioni. Ad esempio, alla coltura di copertura della veccia sono state affiancate diverse modalità di devitalizzazione con il “roller crimper”, sono state testate date diverse per la semina del girasole, così da modulare sia la sensibilità della veccia a essere devitalizzata dal “roller crimper”, sia la quantità di biomassa prodotta. La conseguenza di questa procedura è stata l’arrivo all’ottimale controllo della flora infestante. Ma, per confermare la possibilità di fare a meno del glifosate, il team ha messo a confronto rese e remuneratività economica dei diversi sistemi di coltura, dimostrando come, in questo caso, si potesse fare a meno di questo erbicida.

“Dal 1996, anno da cui in gran parte del mondo (Europa esclusa) sono coltivate varietà di soia, mais, cotone, colza, barbabietola ed erba medica geneticamente modificate in grado di tollerarlo – commenta Paolo Bàrberi, docente di Agronomia e coltivazioni erbacee della Scuola Superiore Sant'Anna - le quantità di glifosate utilizzate a livello globale sono aumentate di 15 volte. Numerose evidenze scientifiche indicano che il glifosate e i suoi prodotti di degradazione non sono così innocui come sembravano. Residui di queste sostanze vengono costantemente ritrovati nel suolo, nelle acque, nei sedimenti e nella catena trofica. Negli USA e in Europa fino all’80 per cento delle persone e degli animali allevati hanno residui di glifosate nelle urine, e l’erbicida è stato inserito dall’Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro (IARC) come sostanza sospettata di causare tumori”.

“Alla fine del 2022 l’Unione Europea – prosegue Paolo Bàrberi - dovrà decidere sul rinnovo dell’autorizzazione all’uso del glifosate, ma è già evidente che si andrà verso una sua progressiva restrizione; alcune regioni, Toscana inclusa, si sono già espresse in questo senso. Pertanto, c’è urgente richiesta di soluzioni valide, dal punto di vista tecnico ed economico, che permettano di svincolarsi dall’uso di questo erbicida. La nostra ricerca – conclude Paolo Bàrberi - si inserisce in questo contesto e aveva l’obiettivo di dimostrare che è possibile sviluppare sistemi colturali efficienti a basso o nullo impiego di glifosate attraverso un uso razionale della biodiversità coltivata”.

“I risultati del nostro studio - sottolinea Daniele Antichi, docente di Agronomia e coltivazioni erbacee dell’Università di Pisa - possono essere di grande impatto anche per l’agricoltura biologica, un sistema agricolo fortemente supportato a livello europeo e che fa della rinuncia all’impiego di agrofarmaci di sintesi uno degli elementi portanti. Questo mette ancor più in evidenza la crucialità delle tecniche agroecologiche, nel panorama attuale del settore, tecniche sulle quali da più di un decennio i nostri team collaborano proficuamente a livello di ricerca e sviluppo insieme agli agricoltori del territorio”.