PROGETTAZIONE E PROTOTIPAZIONE DI UNO STRUMENTO MECCATRONICO PER LA CORREZIONE AUTOMATICA DEI MOVIMENTI INVOLONTARI IN MICROCHIRURGIA

Italiano: Questa tesi si è proposta di progettare, integrare e costruire il prototipo di un bisturi meccatronico, uno strumento attivo per la cancellazione del tremore fisiologico del chirurgo impegnato in operazioni oftalmiche, che presenta il vantaggio di mantenere una forma di chirurgia diretta, rilevando il movimento imposto dalla mano del medico e compensandone attivamente le componenti indesiderate. E' stata, inoltre, definita la sensoristica da alloggiare all'interno dello strumento meccatronico e si è provveduto a caratterizzare, tramite l'utilizzo di due banchi prova appositamente progettati e costruiti, il segnale di due giroscopi e di un accelerometro triassiale scelti per la rilevazione del movimento. Il bisturi riesce a soddisfare le specifiche fisiologiche individuate, anche grazie a un nuovo sistema ibrido di attuazione interna, in cui un'amplificazione meccanica e una di tipo idraulico sono abbinate ad attuatori piezoelettrici. In particolare test preliminari hanno mostrato che lo strumento è in grado di compensare componenti di moto di ampiezza pari a oltre 500 \u3bcm e contenuto in frequenza fino a 60 Hz. Il lavoro svolto costituisce la base per una serie di prossimi esperimenti atti a validare l'efficacia di questo strumento. English: The aim of this thesis was to design, integrate and fabricate a handheld microsurgical mechatronic instrument. The device is intended to be exploited for active suppression of physiological tremor, which limits the accuracy during ophthalmic and neurological microsurgery. The working principle is to detect the surgeon's hand movement and to compensate involuntary components. A dedicated setup has been developed for characterisation of the 2 microelectromechanical gyroscopes and of the triaxial accelerometer which are adopted for motion detection. The tool meets the requirements given by the medical applications, thanks mainly to a new hybrid concept for internal actuation, where mechanical and hydraulic amplifications are coupled with piezoelectric actuators. In particular preliminary tests proved that the device is able to compensate motion components whose maximum amplitude is greater than 500 \u3bcm and frequency content is up to 60 Hz. This work is the basis for future experiments aimed at assessing the effectiveness of the tool

I nuovi padroni della terra: mercati, diritti e politiche alimentari

Il presente lavoro ha l’obiettivo di realizzare una ricognizione sul recente fenomeno delle acquisizioni su larga scala di terra. A partire dalla crisi alimentare del 2007-2008, conseguenza di un aumento della volatilità e del livello dei prezzi delle più importanti commodity agricole sui mercati internazionali, investitori tradizionali del agribusiness e nuovi attori del settore finanziario ed energetico hanno cominciato ad acquisire il controllo su singificative porzioni di terra nei paesi in via di sviluppo, con l’obiettivo prevalente di realizzare coltivazioni agricole. Il rinnovato interesse verso la produzione agricola è il risultato di importanti cambiamenti avvenuti nei mercati negli ultimi anni. Ci riferiamo, in particolare, alla crescente domanda di prodotti agricoli per realizzare biocombustibili, guidata dalle politiche energetiche e ambientali di importanti paesi come gli Stati Uniti e quelli europei, e al ruolo sempre più importante svolto dalla finanza internazionale alla ricerca di nuovi asset su cui investire e attirata dalle previsioni al rialzo sui prezzi agricoli nei prossimi anni. La domanda a cui si è cercato di rispondere è se questi nuovi investimenti esteri in agricoltura rappresentino o meno un’opportunità per lo sviluppo dei Paesi poveri. A tal fine si è analizzata la complessa e contraddittoria relazione esistente tra la produzione di commodity e lo sviluppo nei Paesi poveri a partire dal secondo dopo guerra. Questa prospettiva storica ci ha permesso di comprendere le cause profonde della crisi alimentare del 2007-2008 e, soprattutto, gli elementi di novità e di cogliere alcune tracce di possibili scenari futuri nelle dinamiche dei sistemi agricoli e alimentari. Coerentemente con questa impostazione abbiamo deciso di analizzare il fenomeno della nuova corsa alla terra sia nelle conseguenze che produce nel breve periodo, ricorrendo alla letteratura che ne analizza gli impatti di sviluppo, che nelle sue implicazioni di medio e lungo periodo, analizzando il dibattito teorico che si è sviluppato sul tema. Ne emerso un quadro molto articolato, che ha evidenziato sia i limiti della ricerca svolta negli ultimi anni, a livello teorico nei casi studio specifici, ma anche i significativi risultati raggiunti, in particolare nel numero di evidenze raccolte che hanno mostrato gli impatti negativi di questo tipo di investimenti non a caso definiti come “land grabbing”. L’analisi della nuova corsa alla terra ha fatto emergere in modo evidente i limiti di carattere qualitativo, legati agli impatti negativi che producono (land grabbing), e quantitativo, rappresentando in realtà una quota ridotta del totale degli investimenti in agricoltura, di questo tipo di investimenti, nonché le sfide che pone la loro governance. Inizialmente accolti positivamente dalla Comunità internazionale in quanto forieri di un’inversione del trend storico decrescente registrato negli ultimi decenni nei paesi in via di sviluppo, quest investimenti non rappresentano una risposta efficace a gli enormi problemi di sicurezza alimentare che vive una quota singificativa della popolazione mondiale. In conclusione del presente lavoro possiamo affermare che per rispondere alla sfida di sfamare il mondo non servono più investimenti di land grabbing ma è necessario ripensare il ruolo dei mercati, gli obiettivi delle politiche pubbliche e ridare centralità ai diritti, ripartendo dalla piccola agricoltura contadina, la spina dorsale della produzione alimentare globale

Development and distribution of the non-indigenous Pacific oyster (Crassostrea gigas) in the Dutch Wadden Sea

Pacific oysters (Crassostrea gigas) were first observed in the Dutch Wadden Sea near Texel in 1983. The population increased slowly in the beginning but grew exponentially from the mid-1990s onwards, although now some stabilisation seems to be occurring. They occur on a variety of substrates such as mussel beds (Mytilus edulis), shell banks, dikes and poles. After initial settlement spat may fall on older individuals and congregate to dense clumps and subsequently form reefs. Individual Pacific oysters grow 3–4 cm long in their first year and 2–3 cm in their second year. Many mussel beds (Mytilus edulis) are slowly taken over by Pacific oysters, but there are also several reports of mussel spat settling on Pacific oyster reefs. This might in the end result in combined reefs. Successful Pacific oyster spat fall seems to be related to high summer temperatures, but also after mild summers much spat can be found on old (Pacific oyster) shells. Predation is of limited importance. Mortality factors are unknown, but every now and then unexplained mass mortality occurs. The gradual spread of the Pacific oyster in the Dutch Wadden Sea is documented in the first instance based on historical and anecdotal information. At the start of the more in-depth investigation in 2002, Pacific oysters of all size classes were already present near Texel. Near Ameland the development could be followed from the first observed settlement. On dense reefs each square metre may contain more than 500 adult Pacific oysters, weighing more than 100 kg per m² fresh weigh

Effects of non-pharmacological or pharmacological interventions on cognition and brain plasticity of aging individuals.

Brain aging and aging-related neurodegenerative disorders are major health challenges faced by modern societies. Brain aging is associated with cognitive and functional decline and represents the favourable background for the onset and development of dementia. Brain aging is associated with early and subtle anatomo-functional physiological changes that often precede the appearance of clinical signs of cognitive decline. Neuroimaging approaches unveiled the functional correlates of these alterations and helped in the identification of therapeutic targets that can be potentially useful in counteracting age-dependent cognitive decline. A growing body of evidence supports the notion that cognitive stimulation and aerobic training can preserve and enhance operational skills in elderly individuals as well as reduce the incidence of dementia. This review aims at providing an extensive and critical overview of the most recent data that support the efficacy of non-pharmacological and pharmacological interventions aimed at enhancing cognition and brain plasticity in healthy elderly individuals as well as delaying the cognitive decline associated with dementia

Modafinil-Induced changes in functional connectivity in the cortex and cerebellum of healthy elderly subjects

In the past few years, cognitive enhancing drugs (CEDs) have gained growing interest and the focus of investigations aimed at exploring their use to potentiate the cognitive performances of healthy individuals. Most of this exploratory CED-related research has been performed on young adults. However, CEDs may also help to maintain optimal brain functioning or compensate for subtle and or subclinical deficits associated with brain aging or early-stage dementia. In this study, we assessed effects on resting state brain activity in a group of healthy elderly subjects undergoing acute administration of modafinil, a wakefulness-promoting agent. To that aim, participants (n = 24) were investigated with resting state functional Magnetic Resonance Imaging (rs-fMRI) before and after the administration of a single dose (100 mg) of modafinil. Effects were compared to age and size-matched placebo group. Rs-fMRI effects were assessed, employing a graph-based approach and Eigenvector Centrality (EC) analysis, by taking in account topological changes occurring in functional brain networks. The main finding of the study is that modafinil promotes enhanced centrality, a measure of the importance of nodes within functional networks, of the bilateral primary visual (V1) cortex. EC analysis also revealed that modafinil-treated subjects show increased functional connectivity between the V1 and specific cerebellar (Crus I, Crus II, VIIIa lobule) and frontal (right inferior frontal sulcus and left middle frontal gyrus) regions. Present findings provide functional data supporting the hypothesis that modafinil can modulate the cortico-cerebellar connectivity of the aging brai

Delayed loss of stability of periodic travelling waves: insights from the analysis of essential spectra

Periodic travelling waves (PTW) are a common solution type of partial differential equations. Such models exhibit multistability of PTWs, typically visualised through the Busse balloon, and parameter changes typically lead to a cascade of wavelength changes through the Busse balloon. In the past, the stability boundaries of the Busse balloon have been used to predict such wavelength changes. Here, motivated by anecdotal evidence from previous work, we provide compelling evidence that the Busse balloon provides insufficient information to predict wavelength changes due to a delayed loss of stability phenomenon. Using two different reaction-advection-diffusion systems, we relate the delay that occurs between the crossing of a stability boundary in the Busse balloon and the occurrence of a wavelength change to features of the essential spectrum of the destabilised PTW. This leads to a predictive framework that can estimate the order of magnitude of such a time delay, which provides a novel ``early warning sign'' for pattern destabilization. We illustrate the implementation of the predictive framework to predict under what conditions a wavelength change of a PTW occurs.Comment: 25 pages, 12 figure