Hard Probes 2012: fisici teorici e sperimentali riuniti a congresso a Cagliari.

All'indomani della conclusione della conferenza internazionale Hard Probes 2012, svoltasi a Cagliari dal 27 maggio al primo giugno 2012, ho chiesto di tracciare un breve bilancio dell'evento a Gianluca Usai (INFN, Dipartimento Fisica Università di Cagliari). Nel primo video Usai spiega cosa rappresenta questo incontro scientifico per la comunità dei fisici delle alte energie: "Un bilancio estremamente positivo, una settimana di intensi incontri. Dal punto di vista organizzativo lo sforzo è stato considerevole e ha coinvolto INFN della sezione di Cagliari e dipartimento di Fisica dell'Università di Cagliari."
Ho notato che gli organizzatori hanno prestato attenzione al coinvolgimento degli studenti: è utile partecipare a un evento come questo perché può essere estremamente formativo. Anche questo fatto conferma lo spessore scientifico della scuola di Fisica di Cagliari.

Nel secondo video Usai ringrazia l'assessorato alla Programmazione della Regione Autonoma della Sardegna per il contributo fornito all'organizzazione di Hard Probes 2012. Contributo ritenuto determinante dal comitato organizzatore nella scelta della sede. Usai sottolinea anche l'importanza dello streaming video, fornito da Tiscali, grazie al molti ricercatori hanno potuto seguire i lavori senza spostarsi dalla loro sede.

Andrea Mameli www.linguaggiomacchina.it 2 giugno 2012

Il codice QR può aiutare a salvare vite? Un esperimento (e una start-up) in California.

Da bambino seguivo le corse automobilistiche e una cosa che mi incuriosiva era leggere il gruppo sanguigno dei piloti (e dei navigatori nel caso del rally) sulla fiancata delle auto. Oggi a quel dato se ne potrebbero aggiungere molti altri con un metodo che semplica ogni cosa, rispetto all'esposizione e al traporto di informazioni: il codice QR, ovvero il codice a barre bidimensionale, impiegato per memorizzare informazioni pronte a esser lette da un telefono cellulare. In un crittogramma sono contenuti 7.089 caratteri numerici oppure 4.296 alfanumerici.
Il codice QR viene usato nella contea di Marin County (San Francisco Bay Area) in California per rendere disponibili informazioni vitali in caso di emergenza. L'idea è venuta a Lifesquare, una start-up della Silicon Valley, ha chiesto di ottenere i dati sanitari dei residenti e si è accordata con due compagnie di vigili del fuoco: San Rafael Fire Department e Marin County Fire Department. Ai cittadini sono stati forniti talloncini adesivi con stampato un apposito codice QR da attaccare su oggetti di uso comune come il portachiavi e il cellulare.
Gli equipaggi delle ambulanze e dei mezzi dei vigili del fuoco sono messi così in condizione di reperire i dati personali relativi alla salute usando il proprio cellulare come scanner portatile. Dati come nome, età, gruppo sanguigno, persone da contattare in caso di emergenza e condizioni di salute da conoscere in questi casi.
Un video di Network World spiega come funziona:

On formation of clouds: un progetto di ricerca di Alessandro Carboni

Tutti sanno che le nuvole fanno parte del ciclo dell'acqua, insieme al sole, alla pioggia, ai fiumi, ai mari e agli oceani. Ma questa conoscenza, che spesso si ferma a un livello elementare, non toglie nulla al fascino che queste distese d'acqua sospese sopra di noi esercitano su chi le osserva dal basso. On formation of clouds è il nuovo progetto di Alessandro Carboni, realizzato in collaborazione con Riccardo Mantelli, che mostra il ciclo dell'acqua nei suoi vari stati di trasformazione. La prima parte del progetto si sviluppa nel corso di una residenza creativa in Val D'Aosta. Successivamente grazie all'esplorazione interdisciplinare delle Alpi italiane si arriverà a descrivere i luoghi, i ghiacciai, i fiumi, con l'obiettivo di creare un archivio dei dati raccolti e di presentarlo nel corso di una performance visiva, fatta di suono e movimento.
Produzione: Formati Sensibili 2012
Attività:
22-30 maggio - l'esplorazione del paesaggio interdisciplinare intorno Alpi
27 maggio - sulla formazione delle nuvole - performance, dalle 22h in streaming @ http://water-wheel.net
29 maggio - Anti mappa - laboratorio @ TradeSchool, Milano

On formation of clouds is a new project by Alessandro Carboni. It focuses on water cycle in its various states of transformation. The first part of the project is developed during a creative residence in Aosta. An interdisciplinary exploration of Italian Alps would describe the geography territories, glaciers, rivers etc. The project aim to create a “progressive archive” of data collection remodulated in a visual, sound and movement performance. The project is made in collaboration with in collaboration with Riccardo Mantelli. It
Production: Formati Sensibili 2012
Activities:
22nd to 30th May – interdisciplinary landscape exploration around Alps
27th May – on formation of clouds – performance, from 22h in streaming @ http://water-wheel.net
29th May - Anti map – workshop @ TradeSchool, Milano

Un modello di rete complessa basato sulle proprietà geografiche e le caratteristiche delle comunità. Studio pubblicato su PLoSone il 29 maggio 2012.

Il costo di creazione e di mantenimento delle reti presenti nello spazio reale è generalmente associato alla lunghezza dei collegamenti. Le reti elettriche, le reti di distribuzione e di raccolta di acque potabili e sporche, le linee dei trasporti, le reti informatiche. In tutti questi casi, come in altri legati alla biologia e alle neuroscienze, ogni nodo è descritto dalle sue coordinate, ma ha in generale altre caratteristiche. Nel caso degli individui, si possono sceglieri svariati indicatori culturali, geografici, linguistici o socio-economici. Per le reti reti elettriche il parametro può essere la tensione.
Nel caso delle comunità ci si avvale degli studi sulle reti complesse. Se nel mondo reale la comunità può essere definita come un gruppo di elementi di rete dotati dello stesso valore di ad esempio di età o di ubicazione geografica o di lingua, nei social networks può essere il dominio Internet. A livello più quantitativo una comunità può essere pensata come un insieme di nodi più densamente collegati tra loro che con il resto della rete.
Il caso esaminato in questo lavoro riguada la probabilità di ottenere un collegamento, la quale dipende sia dalle caratteristiche che dalle dimensioni spaziali. L'elemento significativo della discussione è dunque la correlazione tra spazio e caratteristiche: il modo in effettuerà il rilevamento della comunità fornirà le regole per disciplinare la natura e l'esistenza di queste correlazioni.
Il lavoro di Federica Cerina, Vincenzo De Leo, Marc Barthelemy, Alessandro Chessa consiste nel costruire un modello di rete artificiale in grado di indagare l'effetto di queste correlazioni. Il modello scelto genera dei grafici che mescolano le proprietà geografiche e le caratteristiche. In letteratura molti altri modelli reticolari spaziali sono stati introdotti per cui i nodi sono collegati tra loro tramite una certa regola spaziale.

Andrea Mameli www.linguaggiomacchina.it 29 maggio 2012

Spatial Correlations in Attribute Communities, in: PLoS ONE 7(5): e37507. doi:10.1371/journal.pone.0037507
Authors Federica Cerina^1,2 Vincenzo De Leo^2,3 Marc Barthelemy⁴ Alessandro Chessa^1,2,5
Affiliations 1) Department of Physics, University of Cagliari; 2) Linkalab, Complex Systems Computational Laboratory, Cagliari; 3) CRS4 Bioinformatica, Pula (Cagliari); 4) Institut de Physique Théorique (IPhT), CEA, CNRS-URA, France; 5) Institute for Complex Systems, CNR UOS Department of Physics, University of Rome Sapienza, Roma.
Abstract Community detection is an important tool for exploring and classifying the properties of large complex networks and should be of great help for spatial networks. Indeed, in addition to their location, nodes in spatial networks can have attributes such as the language for individuals, or any other socio-economical feature that we would like to identify in communities. We discuss in this paper a crucial aspect which was not considered in previous studies which is the possible existence of correlations between space and attributes. Introducing a simple toy model in which both space and node attributes are considered, we discuss the effect of space-attribute correlations on the results of various community detection methods proposed for spatial networks in this paper and in previous studies. When space is irrelevant, our model is equivalent to the stochastic block model which has been shown to display a detectability-non detectability transition. In the regime where space dominates the link formation process, most methods can fail to recover the communities, an effect which is particularly marked when space-attributes correlations are strong. In this latter case, community detection methods which remove the spatial component of the network can miss a large part of the community structure and can lead to incorrect results.

Malaria: un nuovo test sviluppato nei laboratori IOM-CNR di Trieste, descritto in un articolo su Biomedical optics express.

Individuato un nuovo test per diagnosticare in modo tempestivo e preciso la malaria grazie a un microscopio portatile. La tecnica, sviluppata da un gruppo di ricerca internazionale, guidato dell’Istituto per l’officina dei materiali (Iom) del Cnr, è descritta in un articolo pubblicato su Biomedical optics express.
Sono 243 milioni ogni anno i nuovi casi di malaria e un milione i morti. Sintomi non specifici, come la febbre, e la mancanza di strumenti diagnostici efficienti e rapidi, portano spesso i sanitari a preferire trattamenti antimalarici presuntivi, aumentando il rischio di mortalità. Questi i motivi che hanno portato l’Istituto per l’officina dei materiali del Consiglio nazionale delle ricerche (Iom-Cnr) di Trieste, insieme a un team di ricercatori italiani, spagnoli e israeliani, a mettere a punto un nuovo approccio diagnostico più veloce, portatile e a basso costo. I risultati preliminari di questa ricerca sono stati pubblicati su Biomedical optics express (Optical society of America).
«Il nuovo sistema - spiega Dan Cojoc, ricercatore dell’Iom-Cnr - discrimina le cellule infette da quelle sane, usando la tecnica speckle sensing microscopy, basata sull’osservazione del diverso comportamento delle membrane dei globuli rossi malati, più rigide, rispetto a quelli sani, al passaggio di un raggio laser inclinato. In soli 30 minuti il test consente una diagnosi tempestiva della malaria e contemporaneamente una drastica riduzione delle prescrizioni terapeutiche errate. Questa tecnica è più sicura per l’operatore che non entra in contatto con il sangue del paziente e per la sua semplicità è accessibile anche a personale non qualificato».
Il progetto è stato proposto nell’ambito del VII Programma quadro (FP7-Health Program) della Comunità europea (attualmente in fase di valutazione).
«Al momento nei centri medici africani sono necessarie da 8 a 10 ore prima di sapere se il parassita si è insediato nell’organismo e ha infettato i globuli rossi del paziente. La tecnica tradizionale è quella della microscopia ottica ‘Giemsa’ con la quale si analizza un campioncino di sangue in vetrino, con ingenti costi sia per le attrezzature sia per la formazione del personale».
La malaria è una malattia infettiva dovuta a un microrganismo parassita del genere Plasmodium che si trasmette all’uomo attraverso la puntura di zanzara Anopheles. Nella maggior parte dei casi si presenta con febbre accompagnata da brividi, mal di testa, mal di schiena, dolori muscolari, sudorazione profusa, nausea, vomito, diarrea e tosse. Se le infezioni da Plasmodium, e in particolare del genere falciparum (responsabile della forma più grave, definita anche terzana maligna), non vengono curate in tempo, possono complicarsi con insufficienza renale, edema polmonare e coma, fino al decesso.
Di qui l’importanza di uno strumento diagnostico rapido, preciso, trasportabile e semplice da utilizzare dove la patologia è endemica: in Africa, sub-continente indiano, sud-asiatico, America Latina e in America Centrale.

Andrea Mameli 28 maggio 2012 www.linguaggiomacchina.it

Toward fast malaria detection by secondary speckle sensing microscopy
Biomedical Optics Express, Vol. 3, Issue 5, pp. 991-1005 (2012)
Authors: Dan Cojoc, Sara Finaurini, Pavel Livshits, Eran Gur, Alon Shapira, Vicente Mico, and Zeev Zalevsky.
Abstract. Diagnosis of malaria must be rapid, accurate, simple to use, portable and low cost, as suggested by the World Health Organization (WHO). Despite recent efforts, the gold standard remains the light microscopy of a stained blood film. This method can detect low parasitemia and identify different species of Plasmodium. However, it is time consuming, it requires well trained microscopist and good instrumentation to minimize misinterpretation, thus the costs are considerable. Moreover, the equipment cannot be easily transported and installed. In this paper we propose a new technique named “secondary speckle sensing microscopy” (S3M) based upon extraction of correlation based statistics of speckle patterns generated while illuminating red blood cells with a laser and inspecting them under a microscope. Then, using fuzzy logic ruling and principle component analysis, good quality of separation between healthy and infected red blood cells was demonstrated in preliminary experiments. The proposed technique can be used for automated high rate detection of malaria infected red blood cells.

Detecting Malaria Early to Save Lives: New optical technique promises rapid and accurate diagnosis
WASHINGTON, April 18 - Correctly and quickly diagnosing malaria is essential for effective and life-saving treatment. But rapid detection, particularly in remote areas, is not always possible because current methods are time-consuming and require precise instrumentation and highly skilled microscopic analysis. Now, a promising new optical imaging system, described in a paper published today in the Optical Society’s (OSA) open-access journal Biomedical Optics Express, may make the diagnosis of this deadly disease much easier, faster, and more accurate.
The new system, developed by an international team of researchers, uses “speckle imaging” an optical sensing technique that measures the differences in how laser light bounces off the membranes of healthy and infected red blood cells. By comparing the apparently random scattering (speckling) of light as it builds up from multiple images, a clear statistical pattern emerges that identifies cells that harbor the parasite responsible for malaria. The team presents its preliminary results involving 25 cell samples (12 healthy, 13 infected) in the Biomedical Optics Express paper.
"A new diagnostic tool is urgently needed," notes Dan Cojoc, Ph.D., lead author of the study and a researcher at the Materials Technology Institute, National Research Council in Trieste, Italy. “With a fast, portable, low-cost, and accurate diagnostic tool, physicians can confidently and quickly administer the correct therapy.”
According to the researchers, this timely diagnosis maximizes the likelihood of successful, life-saving treatment. It also minimizes the chances that inappropriate therapy will be given, which would help combat the growing problem of drug resistant malaria

Un passo avanti nella lotta al melanoma (L'Unione Sarda, 27 maggio 2012)

Un passo avanti nella lotta al melanoma. Lo ha compiuto l’Istituto di chimica biomolecolare del CNR di Sassari, in collaborazione con l’Azienda ospedaliero universitaria di Sassari, l'Università di Firenze, l'Azienda ospedaliero universitaria di Siena e altre istituzioni scientifiche italiane. La scoperta, pubblicata nel Journal of Clinical Oncology, mette in discussione l'origine clonale, secondo la quale la neoplasia prende origine da un’unica cellula, e fornisce ulteriori conferme all'ipotesi di separazione tra caratteristiche molecolari, comportamento biologico e clinico tra melanomi primitivi (i tumori che insorgono sulla pelle) e lesioni a distanza: le metastasi. «Abbiamo analizzato i geni Braf e Nras che appaiono frequentemente mutati in casi di melanoma» spiega Giuseppe Palmieri dell'Icb-Cnr di Sassar: «Nel caso del melanoma la proteina prodotta dal gene Braf mutato è recentemente diventata bersaglio di una terapia biologica mirata molto efficace. Per questo è fondamentale sapere se in un paziente è presentetale mutazione. I geni Braf e Nras si presentano come tanti interruttori che si accendono e spengono sulla base degli impulsi ricevuti, inducendo o meno la proliferazione cellulare. La presenza di mutazioni nei due geni determina un’attivazione permanente, come se gli interruttori fossero sempre accesi, rendendoli insensibili ai meccanismi di controllo». 

È il primo studio internazionale su pazienti affetti da melanoma che mette a confronto tumore primario e metastasi? 

«Esatto. E consiste nella corretta classificazione del paziente. Oggi per il melanoma metastatico avanzato esiste una terapia antitumorale, ma il principale farmaco risulta efficace solo nei pazienti portatori di mutazioni nel gene Braf. Quando la terapia si concentra sui bersagli molecolari diviene essenziale accertare se un paziente è Braf-mutato o Braf-normale e se presenti lo stesso assetto mutazionale nelle metastasi a distanza». 

Cosa comporta il fatto che oggi il test mutazionale riconosciuto è solo quello effettuato sul tumore primitivo? 

«Attualmente, nel melanoma come negli altri tipi di tumore maligno, come colon-retto e polmone, le linee guida per la caratterizzazione della neoplasia prevedono solo analisi da condurre a livello del tumore iniziale e non di metastasi. Con il nostro lavoro abbiamo cercato di capire se vi sono differenze tra l’assetto molecolare del melanoma primitivo e quello delle metastasi». 

Che risvolti potrà avere la vostra ricerca? 

«Aver identificato un sottogruppo di pazienti con assetto molecolare della metastasi inaspettatamente diverso da quello del tumore primitivo mette ulteriormente in discussione l’origine clonale dei tumori». 

Voi proponete di estendere l’analisi mutazionale anche nelle lesioni a distanza? 

«I risultati di questo studio potrebbero portare a un ampliamento delle linee guida includendo l'indicazione di effettuare biopsie multiple anche delle metastasi, con possibilità di estendere tale approccio anche in altre patologie tumorali».

Andrea Mameli
(articolo pubblicato nella pagina della Cultura del quotidiano L'Unione Sarda, il 27 maggio 2012)