Ricevimento su appuntamento
Ludovico Silvestri ha conseguito la Laurea Specialistica in Scienze Fisiche presso l’Università di Pisa nel 2008, sotto la guida del Prof. Leone Fronzoni, discutendo una tesi sperimentale sulla rottura del teorema di fluttuazione e dissipazione nei sistemi in turbolenza debole. Ha poi frequentato il Dottorato Internazionale in Spettroscopia Atomica e Molecolare presso l’Università di Firenze, sotto la supervisione del Prof. Francesco Pavone. Durante il dottorato, ha lavorato sull’imaging ad alta risoluzione di cervelli murini intatti tramite microscopia a foglio di luce. In particolare, ha ideato e sviluppato una nuova versione di questa tecnica (microscopia a foglio di luce confocale) che permette di aumentare il contrasto del 100%. Dal 2012 al 2014 è stato assegnista di ricerca nel gruppo di biofotonica del Laboratorio Europeo di Spettroscopie Non Lineari, dove ha sviluppato una piattaforma hardware/software per la gestione e l’analisi automatica dei dataset prodotti dalla microscopia a foglio di luce (più di un TeraByte a campione). Dal 2015 al 2019, è stato ricercatore presso l’Istituto Nazionale di Ottica del CNR. Dal 2019, è ricercatore a tempo determinato presso l'Università di Firenze. Attualmente si occupa di sistemi di feedback per la correzione del defocus e di altre aberrazioni introdotte da campioni biologici, e della ricostruzione di mappe di attività neuronale sull’intero encefalo con risoluzione della singola cellula. Dal 2009, ha pubblicato più di 50 articoli su riviste internazionali, collezionando oltre 1700 citazioni. Ha un h-index di 23 (fonte: Scopus). Ha presentato 19 invited talks in scuole e conferenze internazionali. E' co-fondatore dello spin-off accademico Clepio Biotech (www.clepiobiotech.com)
Bio:
Ho ottenuto la Laurea Specialistica in Scienze Fisiche all'Università di Pisa nel 2008, e il Dottorato in Spettroscopia Atomica e Molecolare presso l'Università di Firenze nel 2012. Dopo un periodo come post-doc presso il Laboratorio Europeo di Spettroscopie Non-lineari (LENS), nel gruppo di Francesco Pavone, nel 2015 sono diventato Ricercatore presso l'Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche. Dal 2019 al 2022 sono stato RTD-A presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Firenze, e dal 2022 sono RTD-B presso lo stesso dipartimento. Lavoro allo sviluppo di nuove tecnologie per lo studio della formazione della memoria su scala dell'intero cervello, e sulla caratterizzazione della citoarchitettura 3D nei tumori.
Posizioni:
2007-2008 Tesista nel laboratorio del Prof. Leone Fronzoni presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Pisa.
2009-2012 Dottorando nel Laboratorio di Biofisica del LENS, Università di Firenze.
2012-2014 Post-doc presso il Laboratorio di Biofisica del LENS.
2015-2019 Ricercatore presso l'Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche.
2019-2022 RTD-A, Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Firenze
2022-oggi RTD-B, Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Firenze
Invited talks:
Principali contributi scientifici
Durante la mia tesi di Laurea Specialistica ho lavorato nel laboratorio del Prof. Leone Fronzonipresso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Pisa. Qui, ho studiato sperimentalmente la relazione tra il rumore e le proprietà di rilassamento in un sistema debolmente turbolento (cristalli liquidi in regime di elettroconvezione). Nel dettaglio, ho trovato deviazioni significative dal teorema di fluttuazione e dissipazione, e ho verificato l'accordo dei dati sperimentali con una teoria generalizzata della risposta lineare. Le principali pubblicazioni su questo tema sono:
Nel Laboratorio di Biofisica del LENS ho sviluppato una nuova linea di ricerca sulla microscopia a foglio di luce in campioni schiariti. Nel dettaglio, ho introdotto la rivelazione confocale a linea nella microscopia a foglio di luce, un metodo ora ampiamente usato dalla comunità, che consente un aumento del contrasto del 100% in campioni schiariti. Successivamente, ho sviluppato un nuovo sistema di autofocus in tempo reale per mantenere le immagini ben definite in tutto il campione, consentendo un'analisi quantitativa dello stesso. Ho applicato la microscopia confocale a foglio di luce alla ricostruzione di interi cervelli di topo con risoluzione micrometrica. Le principali pubblicazioni su questo tema sono:
Oltre al puro sviluppo ottico, ho anche lavorato sulla preparazione del campoine e l'analisi dati, cercando di mettere a punto una pipeline completa per l'analisi quantitativa di campioni macroscopici con risoluzione subcellulare. In dettaglio, ho contribuito allo sviluppo di un nuovo metodo di clearing versatile basato sul tiodietanolo, e allo sviluppo di nuovi algoritmi per la localizzazione delle cellule e la loro segmentazione basati su deep learning. Questi avanzamenti sono fondamentali per liberare tutto il potenziale delle tecniche ottiche, consentendo finalmente di ottenere ricostruzioni quantitative in 3D di campioni macroscopici.Le principali pubblicazioni su questo tema sono:
Come Principal Investigator, mi sono concentrato sullo sviluppo di tecnologie ottiche per studiare la formazione e il consolidamento della memoria su scala dell'intero cervello. Applicando la microscopia a foglio di luce alla mappatura dei geni immediati precoci, siamo riusciti a scoprire un forte dimorfismo sessuale nei circuiti neuronali coinvolti nelle diverse fasi della memoria. Un simile dimorfismo non era apparente nel comportamento animale. Le principali pubblicazioni su questo tema sono:
Lista completa di tutte le pubblicazioni: https://scholar.google.com/citations?hl=it&user=dX0xew8AAAAJ
Partecipazione a progetti scientifici
2012-2014 Direttore Tecnico per l’unità di ricerca dell’Università di Firenze nel progetto “Sviluppo e realizzazione di sistemi di imaging multimodale per l’analisi di geni reporter in modelli animali in vivo ed ex vivo” (SMAG), finanziato dalla Regione Toscana.
2016-2018 Product Leader nel Co-design Project “Whole Mouse Brain Model and Atlas”, all’interno della Flagship Human Brain Project (HBP), finanziata dalla Commissione Europea.
2018-2020 Task leader nel Sub-project “Mouse Brain Organization and Interspecies Comparisons”, all’interno della Flagship Human Brain Project (HBP), finanziata dalla Commissione Europea.
2018-2020 Principal investigator nel progetto “ISOLIGHT”, finanziato dall’Ente Cassa di Risparmio di Firenze.
2018-2023 Co-PI nel progetto “Imaging and analysis techniques to construct a cell census atlas of the human brain”, finanziato dal National Institute of Health degli Stati Uniti d’America all’interno della BRAIN Initiative.
2020-2023 Responsabile di unità locale nel progetto “Advanced Morphological Reconstruction of Human Brain Tissue by Multimodal Fusion of Multiscale Optical Imaging Technologies” (SMART BRAIN), finanziato dal Ministero dell’Istruzione, Università e Ricerca all’interno del Joint Transnational Call FLAG-ERA 2019.
2020-2023 Responsabile di unità locale nel progetto “Hypothalamic histaminergic modulation of brain regions involved in fear memory” (HA-CTion), finanziato dal Ministero dell’Istruzione, Università e Ricerca all’interno del Joint Transnational Call FLAG-ERA 2019.
2021-2023 Responsabile di unità locale nel progetto “Unveiling the role of Transient Receptor Potential Ankyrin 1 (TRPA1) channels on memory flexibility” (TRAPPOLA), finanziato dall’Università degli Studi di Firenze all’interno del Bando per Progetti Competitivi RTD di Ateneo 2021.
2022-2023 Responsabile di unità locale nel progetto “Ripristino strutturale e funzionale della connettività sinaptica corticale in un modello animale di autismo sindromico mediante trattamento con farmaci sinaptogeni” (RICONSIN), finanziato dal Fondo di Beneficienza Intesa San Paolo.
2023-oggi Principal investigator nel progetto “Optical Imaging of Deep Brain Activity” (DEEPBRAIN), finanziato dal Ministero degli Affari Esteri e della Cooperazione Internazionale all’interno del Programma Esecutivo di collaborazione scientifica tra Italia e Stati Uniti.
2023-oggi Principal investigator nel progetto “Deciphering the whole-brain circuit mediating traumatic memory attenuation” (TRAP-TRAUMA), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca all’interno del bando PRIN 2022.
2024-oggi Responsabile di unità locale nel progetto “3Dhist: Evolution of colorectal cancer metastases using multimodal 2D and 3D imaging”, finanziato dallaSwiss National Science Foundation.
- Microscopia a foglio di luce
- Istologia in 3D
- Mappatura dell'attività neuronale
- Sviluppo di nuovi metodi di analisi per immagini tridimensionali
Sito web personale: https://www.systemsbiophotonics.org
Legenda
Ludovico Silvestri obtained a Master Degree in Physics in 2008 at the University of Pisa, with Prof. Leone Fronzoni as advisor. In his experimental master thesis, he studied the breakdown of the fluctuation-dissipation theorem in weak turbulence. From 2009 to 2012 he attended the International PhD in Atomic and Molecular Spectroscopy at the University of Florence, with Prof. Francesco Pavone as advisor. During the PhD, he worked on high-resolution imaging of intact murine brains with light sheet microscopy. In particular, he devised a new implementation of this technique (confocal light sheet microscopy) which allows incrementing image contrast by 100%. From 2012 to 2014 he has been a Post-doc in the biophotonics group of the European Laboratory for Non-linear Spectroscopy, where he developed a hardware/software platform to manage and analyse the large datasets produced by light sheet microscopy (more than one TeraByte per sample). From 2015 to 2019, he was research fellow at the National Institute of Optics. Since 2019, he is Assistant Professor at the University of Florence. Currently, he works on feedback systems for real-time correction of defocus and other aberrations introduced by biological specimens. Another research activity concerns the reconstruction of whole-brain neuronal activation maps with cellular resolution. Since 2009, he published over 50 papers on international journals, collecting more than 1700 citations. His h-index is 23 (reference: Scopus). He presented 19 invited talks in international schools and conferences. He is co-founder of the academic spin-off Clepio Biotech (www.clepiobiotech.com)
Biosketch:
I received a Master degree in Physics in 2008 at the University of Pisa, with specialization in Physics of Matter. Then I moved to the University of Florence, where in 2012 I obtained the Ph.D. in Atomic and Molecular Spectroscopy. After being a post-doctoral fellow at the European Laboratory for Non-linear Spectroscopy (LENS), in the group of Francesco S. Pavone, in 2015 I became Research Scientist at the National Institute of Optics (INO) of the Italian National Research Council (CNR). Since 2019 I am Assistant Professor at the Department of Physics and Astronomy of the University of Florence. I am working to develop new technologies for studying memory formation at brain-wide level, and on the 3D characterization of cytoarchitecture in cancer.
Positions:
2007-2008 Undergraduate student in the lab of Prof. Leone Fronzoni at the Department of Physics of the University of Pisa.
2009-2012 Graduate student in the Biophysical Lab at LENS, University of Florence.
2012-2014 Post-doc at the Biophysical Lab at LENS.
2015-2019 Research Scientist at the National Institute of Optics of the Italian National Research Council (INO-CNR), University of Florence
2019-present Assistant Professor, Department of Physics and Astronomy, University of Florence.
Main scientific contributions
During my Master I worked in the lab of Prof. Leone Fronzoni at the Department of Physics of the University of Pisa. Here I studied experimentally the relation between noise and relaxation properties in a weakly turbulent system (liquid crystal in electroconvection regime). In detail, I found significant deviations from the standard fluctuation-dissipation theorem, and verified agreement of experimental data to a more generalized theory of linear response. The main publications related to this topic:
In the Biophysical Lab of LENS I set up a novel research line on light-sheet microscopy of cleared specimens. In detail, I devised confocal line detection in light-sheet microscopy, a method now widely used in the community, enabling a contrast enhancement of 100% in cleared samples. In recent years, I also developed a novel, real-time autofocus system to keep images sharp across large specimens, enabling extraction of quantitative information. I applied confocal light-sheet microscopy to the reconstruction of entire mouse brains with micrometric resolution. Main publications on this topic:
Besides pure optical development, I also worked on sample preparation and data analysis, trying to setting up a complete pipeline for the quantitative analysis of large samples with subcellular resolution. In detail, I contributed to the development of a novel versatile clearing method based on thiodiethanol, and to the setup of novel algorithms for cell detection and segmentation based on deep learning. These advances are fundamental steps to unlock the full potential of optical technologies, finally obtaining a quantitative 3D reconstruction of macroscopic specimens. Main publications on this topic:
As Principal Investigator, I am focusing on the development of optical technologies to investigate memory formation and consolidation at a brain-wide level. By applying light-sheet fluorescence microscopy to immediate early gene mapping, we were able to uncover a strong sexual dimorphism in the neuronal circuits involved in the different phases of memory. A similar dimorphism was not found in animal behavior.
Full list of publication can be found in: https://scholar.google.com/citations?hl=it&user=dX0xew8AAAAJ
Participation to scientific projects
2012-2014 Technical Director of the University of Florence unit in the project “Development and realization of multimodal imaging systems for in vivo and ex vivo reporter gene analysis in animal models (SMAG)”, funded by Regione Toscana.
2016-2018 Product Leader in the Co-design Project “Whole Mouse Brain Model and Atlas” within the Flagship Human Brain Project (HBP), funded by the European Commission
2018-2020 Task leader in the Sub-project “Mouse Brain Organization and Interspecies Comparisons” within the Flagship Human Brain Project (HBP), funded by the European Commission
2018-2020 Principal investigator of project “ISOLIGHT” funded by Ente Cassa di Risparmio di Firenze (private foundation).
2018-2023 Co-PI of the project “Imaging and analysis techniques to construct a cell census atlas of the human brain”, funded by the National Institutes of Health within the BRAIN initiative.
2020-2023 Local unit PI in the project “Advanced Morphological Reconstruction of Human Brain Tissue by Multimodal Fusion of Multiscale Optical Imaging Technologies” (SMART BRAIN), funded by the Italian Ministry for Education within the Joint Transnational Call FLAG-ERA 2019.
2020-2023 Local unit PI in the project “Hypothalamic histaminergic modulation of brain regions involved in fear memory” (HA-CTion), funded by the Italian Ministry for Education within the Joint Transnational Call FLAG-ERA 2019.
2021-2023 Local unit PI in the project “Unveiling the role of Transient Receptor Potential Ankyrin 1 (TRPA1) channels on memory flexibility” (TRAPPOLA), funded by the University of Florence within the call for competitive Assistant Professor projects.
2022-2023 Local unit PI in the project “Structural and functional restoration of cortical synaptic connectivity in an animal model of syndromic autism through treatment with synaptogenic drugs” (RINCONSIN), funded by Fondo di Beneficienza Intesa San Paolo (private foundation).
2023-present Principal investigator in the project “Optical Imaging of Deep Brain Activity” (DEEPBRAIN), funded by the Italian Ministry for Foreign Affairs within the Executive Program of US-Italy Scientific Collaboration.
2023-present Principal investigator in the project “Deciphering the whole-brain circuit mediating traumatic memory attenuation” (TRAP-TRAUMA), funded by the Italian Ministry of University and Research within the PRIN 2022 program
2024-present Local unit PI in the project “3Dhist: Evolution of colorectal cancer metastases using multimodal 2D and 3D imaging”, funded by the Swiss National Science Foundation
- Light-sheet fluorescence microscopy
- 3D histology
- Neuronal activation mapping
- Development of new analysis methods for 3D imaging datasets
Personal website: https://www.systemsbiophotonics.org
