DESIGN FOR VISUALIZATION OF SCIENCE

Carla Langella Valentina La Tilla Valentina Perricone

DESIGN FOR VISUALIZATION OF SCIENCE

Carla Langella Valentina La Tilla Valentina Perricone

Digicult Editions

PUBLISHER Digicult - Digital Art, Design & Culture Largo Murani 4, Milano Editorial Press registered at Milan Court, number N°240 of 10/04/06 LICENSES Creative Commons, Attribution-NonCommercial NoDerivs Creative Commons 2.5 Italy (CC BY-NC-ND 2.5) PRINTED AND DISTRIBUTED BY Digicult Editions ISBN: 978-1-291-38203-7

ADVISORY BOARD Claudia Hart Kurt Hentschlager Michael John Gorman Danielle Sambieda Bruce Sterling Questo llibro è stato pubblicato con il supporto dell’Università degli Studi della Campania “Luigi Vanvitelli” come pubblicazione di Ateneo Progetto grafico a cura di: Valentina La Tilla

Index

Design for visual science, methods and perspectives Design for science visualization Visualize Science From design to science and back again

6 50 58

Tissue Engineering Skin engineering BBB-Gut Microneedle patch Particle flow Build up order tissue

72 100 130 156 178

Marine Biology The sensory perception in chepalopods The cellular process of the starfish and sea urchin egg’s fertilization A magic instant: the starfish egg’s fertilization Octopus and allies

204 226 262 294

Psychology Release app

326

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“The visual aspects of science have become increasingly part of daily experience. Our environment has been transformed by science but the scope of this basic shift finds many people unprepared. The development of a better understanding of the changed world image has been hindered greatly by an unlimited application of technology and the one-sided commercialization of all values, especially in mass communication” “To convey meaning, to facilitate understanding of reality and thereby help further progress, is a wonderful and challenging task for design” Will Burtin

Carla Langella Architect, Assistant Professor of Industrial Design at Università degli Studi di Napoli Luigi Vanvitelli, where she lectures “Design for visualization of the Science” and “Bio-Innovation Design” in the Master Course “Design for Innovation” at Department of Architecture and Industrial Design (DADI). She lecture also“Product design and Communication Design” at University Iuav of Venezia. Since 2006 she has founded and coordinates the Hybrid Design Lab, a research and educational lab aimed to investigate the mutual intersections between Design and Science, with particular interest to BioSciences like biology, bio-mechanics, bio-materials, neuroscience, synthetic biology. In 2009 she was awarded, with Mario de Stefano and Antonia Auletta, with an Honorable Mention Award in the international Science & Engineering Visualization Challenge proposed by the journal Science and the National Science Foundation (NSF) in the category illustration., for the image “back to the future”.

8 Il design per la visualizzazione della scienza

Nel panorama del design internazionale contemporaneo emerge un nuovo scenario fondato sulla contaminazione tra design e scienza (Ito, 2016; Oxman, 2016). L’evoluzione della ricerca scientifica e degli strumenti di analisi per immagini del mondo fisico, tra cui microscopi digitali, scanner avanzati e tomografia, procede con una velocità esponenziale, in particolare nelle bio-scienze. Con questo termine vengono identificate le scienze correlate alla biologia, e dunque alla vita, come: biologia molecolare, biologia sintetica, neuroscienze, bio-robotica, bio-fotonica, bio-chimica, bio-ingegneria e bio-meccanica (Corcoran, 2008).

Molte delle conquiste ottenute in questi ambiti costituiscono delle rivoluzioni che impattano profondamente sul modo di vivere delle persone, sulle loro opinioni e scelte. Ma la connessione tra scienza e società non è sempre diretta. Molti importanti avanzamenti scientifici non vengono divulgati al di fuori del contesto circoscritto della ricerca. Dall’esigenza di connettere scienza e società emerge un nuovo possibile ruolo, ed anche una nuova responsabilità, per il design che ha la possibilità di dare forma ai cambiamenti indotti dalla scienza per trasmetterli, mediante immagini, oggetti, dispositivi comunicativi, espressioni critiche e interpretazioni che possono consentire alle persone di metabolizzare e implementare le nuove conoscenze scientifiche nelle loro vite (Holme, A. & Sheena, C., 2015; Langella, 2011). Se negli ultimi decenni la relazione tra design e scienza è stata prevalentemente indotta dai designer con l’obiettivo di trarre nuove ispirazioni e, in alcuni casi, anche una legittimazione e un fondamento per dimostrare l’originalità dei loro progetti, oggi anche gli scienziati stanno iniziando a manifestare interesse verso alcune forme di collaborazione con il design.

Tra queste forme quella che attrae maggiormente gli scienziati è il design per la visualizzazione scientifica, perché consente di aumentare l’impatto comunicativo e l’attitudine alla diffusione dei risultati della loro ricerca. L’aspetto visivo è sempre

stato importante nella comunicazione scientifica, sia che sia rivolta a contesti specialistici, sia che si proponga come forma di disseminazione alla società (Andrade, 2015; Maynard, 2016). In passato, tuttavia, il compito di rappresentare visivamente la scienza era prevalentemente svolto dagli stessi ricercatori che, utilizzando strumenti analogici, producevano grafici, schemi e immagini per le loro pubblicazioni.

Talvolta, quando la qualità delle immagini scientifiche veniva considerata particolarmente importante perché assumeva un particolare valore culturale commerciale o mediatico, venivano coinvolti fotografi e artisti (Fatemi, 2016).

Oggi, con la diffusione di strumenti di disegno, modellazione e animazione digitale e lo sviluppo di teorie e tecniche avanzate di infografica, il ruolo del design nella visualizzazione scientifica diviene importante e strategico, così importante da sollecitare la ricerca di design a elaborare approcci e strumenti metodologici specifici e codificati.

L’intensificarsi delle esperienze di collaborazione tra designer e scienziati e la crescente consapevolezza del contributo che il design può offrire alle scienze hanno portato alla nascita di nuove figure professionali, come il grafico scientifico o il designer di exhibit divulgativi, che interpretano la ricerca con gli strumenti del progetto.

Gli scienziati sono, dunque, sempre più interessati alle capacità di rappresentazione e di comunicazione visiva del design. I centri di ricerca scientifica stanno iniziando ad assumere designer, inizialmente, per curare la realizzazione delle loro immagini, dei poster, dei graphical abstract e delle presentazioni per poi spingersi nella realizzazione di dispositivi comunicativi più complessi come video e infografiche. L’effetto della presenza di un designer in un gruppo di ricerca scientifica è evidente: aumentano l’efficacia della comunicazione interna tra ricercatori, ed esterna, in maniera esponenziale il numero di cover page accettate, la capacità di attrarre fondi pubblici e da aziende, l’attenzione dei media, e persino le citazioni, dunque l’h-impact.

9 Le origini del design per la visualizzazione della scienza

Tra i primi designer impegnati nella definizione di strumenti metodologici di progettazione, specificamente studiati per la comunicazione visiva della scienza, emerge Will Burtin. Nato a Colonia nel 1908 e stabilitosi negli Stati Uniti nel 1938, Will Burtin è considerato uno dei più importanti designer dell’informazione del XX secolo, noto soprattutto per aver fornito un contributo fondamentale e fondativo all’ambito della visualizzazione scientifica.

Burtin fu teorico del design, docente, progettista, organizzatore di conferenze, art director e grafico in diversi contesti editoriali, da quello farmaceutico a quello militare.

Il suo lavoro è stato originale e prezioso per la capacità di prefigurare scenari professionali che, successivamente, si sarebbero ampiamente sviluppati come la grafica per la visualizzazione della scienza e delle informazioni, il design di exhibit scientifici e il design multimediale che Burtin definiva “Integration”.

Le opere di Burtin hanno ispirato le generazioni successive di designer e artisti e sono ancora un preziosissimo riferimento metodologico e progettuale utile a tradurre principi scientifici, fenomeni e conoscenze attraverso gli strumenti del design, allo scopo di renderli fruibili ad un pubblico più ampio possibile. Opere non solo grafiche ma anche concrete, come i modelli tridimensionali con cui Burtin si distinse per originalità e innovazione, che hanno anticipato la nascita degli ambienti virtuali digitali e influenzato il design di exhibit scientifici per la didattica e per i musei della scienza.

Nel testo Design and science: the life and work of Will Burtin Roger Remington e Robert Fripp (2007) hanno illustrato, con ricchezza di dettagli, fonti e immagini, le attività professionali e di insegnamento, svolte da Burtin prima in Germania e poi negli Stati Uniti, nei settori della grafica pubblicitaria, della corporate identity (flex O prop, Upjohn), nell’editoria (Fortune, Scope, Story of Mathematics for young people, manuali militari per la U.S. Air Force e per la Army Air Force), nelle esposizioni (Integration,

The New Discipline in Design), nell’organizzazione di conferenze specialistiche (Vision) fino ad arrivare alla fase più interessante del design di exhibit tridimensionali scientifici (Cell, Brain, Atomic Energy in Action, Metabolism, Genes in Action, Defense of Life). Il libro è particolarmente utile a inquadrare il contesto culturale, politico, economico e scientifico in cui è nata l’esigenza di rappresentare in modo professionale, con un punto di vista guidato dal progetto, le nuove scoperte della scienza. Vengono messe in luce le relazioni che legavano le visioni di Burtin agli eventi, alle persone, ai progetti e ai luoghi che hanno caratterizzato la sua attività. Ogni lavoro descritto contribuisce ad assemblare il profilo di un professionista eclettico, visionario e audace che scelse di sperimentare il suo personale approccio al design in campi inusuali e complessi. La narrazione è arricchita da citazioni originali di Burtin, che propongono una sorta di manifesto metodologico della visualizzazione della scienza, e da testimonianze di critici e professionisti che hanno lavorato con lui e che rivelano diverse sfumature del suo approccio.

Le immagini dei lavori di Burtin, disponibili online nell’archivio digitale The Will Burtin Archive Project, del Rochester Institute of Technology, finanziato nel 2005 dalla Getty Foundation Grant, costituiscono un vasto repertorio di riferimenti storici e di ispirazioni per il design scientifico. Nonostante i designer di oggi possano fare riferimento a conoscenze scientifiche, strumenti di indagine e rappresentazione, materiali e tecnologie molto più avanzati di quelli che aveva a disposizione Burtin, le sue opere non appaiono ingenue né tantomeno superate. Era dotato di una stupefacente intuizione e di un’incredibile capacità di prefigurare dettagli che la scienza avrebbe spiegato soltanto molti anni dopo.

Pur non avendo una formazione scientifica discuteva moltissimo con gli scienziati di tematiche complesse per pervenire a una coerenza di obiettivi comunicativi, a una sorta di alleanza che riusciva ad abbattere le frontiere disciplinari e di

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linguaggio per generare visioni comuni e condivise.

I molteplici premi e riconoscimenti che costellarono la sua carriera dimostrano quanto qualità come: curiosità, caparbietà, capacità di prefigurazione, intuizione, attitudine ad osservare con meticolosità i dettagli della natura e una buona dose di umiltà, siano necessarie ad un designer per collaborare efficacemente con gli scienziati riuscendo ad offrire un utile contributo alla scienza. Burtin, dunque, è un modello di riferimento per i designer che intendono affrontare con profondità e consapevolezza il difficile compito di interpretare la scienza. Oggi, più che mai, lo studio dei progetti e delle sue teorie è utile a emancipare i progettisti da un approccio semplicistico e superficiale, che purtroppo accomuna molti giovani designer contemporanei che si ispirano alla scienza in modo sommario, fondandosi su interpretazioni personali, non validate, che rischiano di produrre fraintendimenti piuttosto che spiegare e valorizzare i risultati della ricerca scientifica.

L’insegnamento di Burtin, inoltre, induce anche a proporre codici espressivi innovativi e superare le convenzioni grafiche che tendono ad omologare le rappresentazioni degli scienziati.

La storia personale di Burtin e gli eventi storici che la caratterizzarono hanno influito sul suo orientamento professionale e sulle sue attitudini. Con l’avvento della Prima Guerra Mondiale fu costretto a interrompere gli studi primari. Non conseguì mai l’equivalente del diploma superiore, ma all’età di quattordici anni frequentò un percorso di apprendistato in tipografia di quattro anni per poi proseguire con gli studi in Arte e Architettura. Nonostante il livello professionale raggiunto e i riconoscimenti ottenuti, ebbe sempre la sensazione di avere una lacuna formativa e questa sensazione influì in modo particolare sulla sua carriera, non come una carenza, ma come un’attitudine a voler apprendere il più possibile in ogni occasione con curiosità e desiderio di approfondire. Desiderio che gli ha consentito di dialogare e collaborare con

alcuni dei principali protagonisti della scienza del Novecento come Albert Einstein; il neuroscienziato Wilder Penfield e Garrard Macleod della Upjohn Pharmaceutical.

«Burtin sviluppò una straordinaria abilità nell’imparare intuitivamente – sul campo, durante il lavoro, nei laboratori dei clienti – ovunque, ogni volta, ogni cosa che aveva bisogno di imparare. Dedicò molta della sua vita professionale a tradurre le più recenti ricerche di farmacologia, microbiologia, biochimica e fisica nucleare in pubblicazioni, grafica, esposizioni e film per il pubblico medico e scientifico e per quello non specializzato» (Remington & Fripp 2007, p. 14).

Illustrò, nei suoi lavori, risultati di ricerche che, a quel tempo, erano di frontiera in settori come la microbiologia, la genetica, le neuroscienze o la metabolica, traducendo dati e conoscenze recenti, ancora non del tutto consolidati. Questioni aperte, oggetto di dibattito scientifico, rispetto alle quali scelse di proporre interpretazioni chiare, ma non definitive, volte a spingere l’opinione pubblica a riflettere e a interrogarsi sulle implicazioni dei più recenti risultati della ricerca portandole nella vita quotidiana delle persone. La copertina del numero 1 della rivista Scope del 1941, che rappresentava gli avanzamenti della procreazione assistita ad esempio, ha anticipato l’espressione test tube baby (bambino in provetta) usata ancoa oggi.

L’obiettivo di coinvolgere le persone nella questione scientifica attraverso un’esperienza emotiva che caratterizzò le opere di visualizzazione della scienza di Burtin lo condusse a elaborare strategie di rappresentazione innovative fondate sulle scienze cognitive. La scelta dei colori, delle forme, dei materiali, delle tecnologie e dei linguaggi era influenzata da principi di psicologia cognitiva al fine di pervenire a prodotti inclusivi ed emozionali.

La scienza per Burtin era, dunque, sia oggetto della rappresentazione che strumento per rendere tale

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rappresentazione più efficace, un approccio che ancora oggi costituisce un riferimento metodologico valido e stimolante alla luce dei progressi compiuti dalle neuroscienze.

Sul tema the reality of science Burtin scrisse: «La realtà extra-sensoriale della scienza fornisce all’uomo nuove dimensioni. Gli consente di vedere i funzionamenti della natura, rende trasparente la solidità e dà sostanza all’invisibile....

Il designer si colloca al centro di queste due dimensioni, grazie alla sua attitudine di comunicatore, connettore, interprete e ispiratore... Attraverso la continua comparazione e interrelazione di fattori, riesce a comprendere e a conoscere, emotivamente oltre che razionalmente, la loro natura e il loro valore, e a rappresentare anche ciò che era invisibile. Da tutto ciò il designer crea» (Remington & Fripp 2007, p. 59).

Tra i molti progetti eseguiti da Burtin per l’azienda Upjohn sono particolarmente noti Cell, Brain e Chromosome, exhibit definiti walk-in perché l’intera struttura veniva realizzata in una scala abbastanza grande da consentire allo spettatore di entrarci, in modo da poter avere una visione dall’interno attraverso la quale comprendere meglio tutte le relazioni tra le diverse parti.

Cell, completata nel 1958, è stata sviluppata per illustrare, a diversi target di pubblico ed in modo immersivo, le nuove conoscenze guadagnate dalla biologia molecolare sulla struttura organica della cellula umana. Per Burtin Cell doveva rispondere a quelle che, dal suo punto di vista, erano le domande della società in relazione alle nuove scoperte della biologia. Nel 1958 la biologia molecolare aveva già individuato gran parte degli elementi e delle funzioni della cellula che oggi conosciamo, ma era un ambito nuovo e in divenire che prometteva di disvelare alcuni dei segreti più importanti della vita.

Watson, Crick, Wilkins e Franklin avevano scoperto la doppia elica del DNA soltanto 5 anni prima.

Il microscopio elettronico restituiva immagini di

strutture cellulari che la scienza non aveva ancora completamente spiegato e interpretato. Le domande che scienziati e società si ponevano erano tantissime e Cell rispondeva ad alcune di esse con una visione concretizzata attraverso un approccio design driven, mediata dalla collaborazione con gli scienziati, con i tecnologi e con le aziende.

Burtin scelse di interpretare i nuovi principi scientifici con linguaggi, materiali e tecnologie altrettanto nuovi. Sperimentò, in particolare, le nuove plastiche, facilmente lavorabili e plasmabili, anche in morfologie molto complesse, in grado di offrire una vasta varietà di effetti tattili e visivi, dunque, di opportunità espressive.

Anche l’uso delle tecnologie fu strategico e innovativo: l’impiego di reostati e di complessi impianti elettrici consentiva di ottenere effetti di retroilluminazione e di illuminazione dinamici che prefiguravano le attuali tecnologie LED. L’integrazione con scienziati, medici e imprenditori fu uno degli aspetti prioritari del lavoro di Burtin che consentiva ai protagonisti della scienza di visualizzare e testare le teorie e i risultati delle loro ricerche, facilitando le collaborazioni e la soluzione di problemi.

Riferendosi alla sua opera Cell Burtin scriveva: «Il valore primario di questi modelli, come del graphic design, (per la scienza), si fondava sul fatto che erano in grado di ridurre il tempo necessario per studiare e comprendere un problema scientifico...Un medico dopo aver vagato all’interno della struttura della cellula ha dichiarato “riduce sei mesi di studi approfonditi a cinque minuti di esercizio visivo e fisico”. Questo ha stimolato in lui e nei suoi allievi ulteriore curiosità di approfondire lo studio della cellula originale al microscopio, ma questa volta sulla base di una comprensione più dinamica rispetto all’immagine totale, generalizzata» (Remington & Fripp 2007, p. 77).

L’opera di Burtin, quindi, aveva un impatto sia sulla scienza che sulla società. La rappresentazione visiva

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di concetti e processi coadiuvava gli scienziati nel loro lavoro poiché offriva un supporto per il confronto, lo studio e lo scambio di idee più efficace rispetto alla forma astratta. Allo stesso tempo era un ottimo strumento per divulgare le nuove conoscenze conquistate dalle scienze biologiche che in quegli anni erano in forte accelerazione. Uno strumento che rendeva i contenuti più facili da memorizzare, ma anche più coinvolgenti e densi sia da un punto di vista cognitivo che emozionale.

In queste dimensioni ibride, generate dall’integrazione (usando l’espressione preferita da Burtin) tra espressione creativa e scienza, si posizioneranno molti dei più interessanti episodi di arte e design dei prossimi anni. Una dimensione in cui, già nella metà del secolo scorso Burtin impiegava, con competenza e capacità critica, strumenti che oggi sembrano innovativi come metodi multidisciplinari, linguaggi trasversali e contaminazione tra design e scienza.

Per questo motivo è importante che testi come Design and Science entrino nel patrimonio culturale dei futuri designer e che figure come Burtin vengano affrontate nei loro percorsi formativi.

13 Il design per la visualizzazione della scienza contemporanea

In seguito al forte impulso dato da Burtin alla disciplina del design per la visualizzazione scientifica i musei e le riviste di divulgazione hanno coinvolto sempre più designer ed artisti nell’elaborazione dei loro prodotti visivi. Per diversi decenni è rimasta, invece, una sorta di resistenza da parte degli scienziati che per le loro pubblicazioni scientifiche e comunicazioni a convegni, ad eccezione di contesti di ricerca di eccellenza come Harvard o MIT, hanno preferito gestire la componente di rappresentazione autonomamente, senza ricorrere ai designer. Soltanto negli ultimi anni si sono manifestati alcuni fenomeni che, congiuntamente, hanno portato a far nascere nelle istituzioni scientifiche un nuovo interesse per la possibilità di avvalersi della collaborazione di progettisti specializzati. L’attenzione sempre più marcata delle riviste scientifiche alla qualità visiva delle immagini; la crescente esigenza di visibilità mediatica delle istituzioni di ricerca; il diffondersi delle competizioni di visual science o di fotografia scientifica (Leeming, 2017); il successo sul mercato di prodotti commerciali science driven e l’aumento delle spinoff accademiche, sono solo alcuni di questi fenomeni.

Dalle analisi statistiche emerge che gli articoli che hanno conquistato la cover page su prestigiose riviste scientifiche come Nature, Science e Cell ottengono molte più citazioni rispetto a quelli pubblicati sulle stesse riviste che non sono rappresentate in copertina. Inoltre, il numero di immagini utilizzate da riviste di elevato impatto scientifico è molto più alto di quello usato dalle altre riviste. Questo dato indica sia l’emergere di una nuova estetica delle pubblicazioni scientifiche di prestigio, sia che questa estetica è rilevante per l’impatto delle riviste (Wang, et al., 2017).

L’attenzione verso il modo di agire del design, inteso come attitudine progettuale alla soluzione di problemi complessi e all’innovazione, manifestata dagli economisti e tradotta nel design thinking sta iniziando, quindi, a emergere anche negli ambienti scientifici.

Sul web, da alcuni anni, si stanno diffondendo piattaforme tematiche sulla visualizzazione scientifica come Mind the Graph, XVIVO, Nature graphics, Visual Science, che dimostrano l’esigenza degli scienziati di

migliorare la qualità grafica e comunicativa delle loro pubblicazioni e presentazioni.

La visualizzazione di principi scientifici può rivelarsi, anche, un’efficace strumento di marketing per rappresentare il contenuto di ricerca di prodotti come farmaci, biomedicali, cosmetici o accessori tecnici sportivi.

La relazione tra designer e scienziati, come afferma Paola Antonelli nella prefazione del catalogo della mostra Design and Elastic Mind, deve essere biunivoca, cioè deve fondarsi su scambi e dialoghi attivi in entrambe le direzioni che apportino vantaggi a tutti gli autori coinvolti (Antonelli, 2008).

Il design può fornire alla scienza un supporto nella comunicazione ma anche indicazioni su come occupare nuovi spazi di azione, proporre nuove tematiche che rispondano alle esigenze della società e del mercato, o stimolare la “capacità creativa” della scienza con punti di vista e approcci disruptive di matrice progettuale.

La comunicazione visiva può essere, inoltre, utilizzata dai media per informare l’opinione pubblica su specifici orientamenti della scienza, su problematiche emergenti e su politiche di sviluppo. In questi casi le ricadute etico-sociali del coinvolgimento del design sono particolarmente rilevanti (Allen, 2018).

Migliori immagini scientifiche possono aiutare a contrastare la mancanza di interesse del pubblico per alcune tematiche e possono aiutare i media che le presentano a trovare sponsor.

La rappresentazione scientifica svolge un ruolo importante nella cultura contemporanea perché può influenzare la politica, la legislazione e gli investimenti di capitale sulla ricerca (Gigante, 2018). La scienza ormai richiede fondi molto consistenti per arruolare ricercatori, acquistare potenti strumentazioni e attrezzare laboratori avanzati, e la comunicazione scientifica può incoraggiare il sostegno economico alla ricerca di potenziali finanziatori che, mediante l’intermediazione rappresentativa, possono comprendere più facilmente il potenziale di innovazione del lavoro scientifico illustrato.

Nell’introduzione del testo Science Communication in Theory and Practice (Stocklmayer & Gore, 2001), gli autori analizzano l’impatto della comunicazione scientifica sui cittadini e la partecipazione dei

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ricercatori alla vita pubblica identificando cinque valori a cui fare riferimento per misurarli: valore economico, valore utilitario, valore democratico, valore culturale e sociale. Designer e artisti, per la loro attitudine a comunicare concetti e principi mediante forme ad alto potenziale espressivo, sono in grado di illustrare i caratteri della scienza a target di utenti sia ampi e generalisti sia specifici.

L’impatto della componente visiva della comunicazione scientifica sulla società è stato oggetto di una ricerca coordinata da Miguel Alcíbar della Universidad de Sevilla che ha dimostrato come le immagini scientifiche pubblicate su alcuni giornali spagnoli abbiano avuto un ruolo particolarmente importante nella divulgazione delle informazioni tecnico-biomediche relative all’ultima epidemia di Ebola, proponendo una sorta di narrazione parallela a quella scritta e parlata, spesso più immediata ed efficace (Alcíbar, 2017).

Gli editori sono sempre più interessati alla qualità visiva degli articoli che pubblicano, e al loro impatto sui lettori, soprattutto nelle loro edizioni online. La scelta di leggere, o acquistare, un singolo articolo piuttosto che un altro può essere condizionata dall’efficacia delle immagini o della copertina. Di conseguenza anche la possibilità che un articolo venga citato, aspetto di grande importanza per gli scienziati, è favorita da una componente visiva attraente.

A queste nuove esigenze si associa anche la tendenza degli scienziati a proporsi a pubblici alternativi a quello specializzato. Ai veicoli comunicativi più tradizionali come il sito web, si sono aggiunte occasioni di visibilità, potenzialmente molto ampie, i social network, le conferenze online TED conference, i video sui canali come youtube e vimeo, la presenza su quotidiani o riviste generaliste, che possono aumentare sensibilmente la visibilità di un’istituzione.

Nel design la relazione con le scienze apre nuove ed inedite prospettive di intervento in grado di generare inconsueti profili professionali legati alla visualizzazione della scienza ai quali viene richiesto di produrre dispositivi comunicativi come: graphical abstract, cover page di riviste scientifiche specializzate, video multimediali e animazioni digitali

che rappresentano processi e concetti scientifici, presentazioni, illustrazioni, infografiche, app e exhibit orientati a rendere più comprensibili i risultati della scienza ad un pubblico più ampio.

Il graphical abstract è un’immagine che viene esplicitamente richiesta da alcune riviste per descrivere sinteticamente, come una sorta di mappa concettuale, i contenuti e il contributo di innovazione scientifica proposto dagli autori in forma visiva, in modo da completare l’illustrazione dell’abstract tradizionale. In genere il graphical abstract viene richiesto di dimensioni ridotte, poiché deve essere inserito nella colonna del testo dell’articolo ed è specificamente rivolto alla comunità scientifica a cui la rivista si propone.

Un altro tipo di dispositivo su cui l’intervento del designer è particolarmente utile per gli scienziati è la cover page, un’immagine in genere priva di testi, di grande impatto visivo, ma anche abbastanza esplicativa da fare intuire il soggetto dell’articolo a cui fa riferimento. Le cover page possono essere destinate sia a riviste scientifiche di settore che a giornali e riviste di divulgazione. Spesso gli scienziati inviano alla rivista alla quale sottomettono un paper delle immagini allegate. Se la rivista ritiene che una delle immagini sia particolarmente interessante e attrattiva per i lettori richiede che venga proposta in versione cover page.

Le infografiche scientifiche, sono, invece immagini composite che includono testi, dati, grafici, illustrazioni, schemi di flussi e di processi temporali o spaziali. Vengono utilizzate per rappresentare, concetti e fenomeni complessi e possono essere destinate a presentazioni per convegni, a poster scientifici o divulgativi o a pitch usate nell’attività di trasferimento tecnologico delle conoscenze scientifiche, nello svilupo di startup rivolti a finanziatori e stackeholders.

Un campo in cui la scienza difficilmente può prescindere dal designer è quello della realizzazione di modelli 3D e animazioni digitali, che richiedono competenze specifiche di modellazione e dimestichezza nell’uso di software grafici specifici.

Questa crescente attenzione all’immagine come supporto ai contenuti della ricerca ha condotto

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gli scienziati a percepire una nuova esigenza di migliorare la qualità visiva delle loro pubblicazioni e presentazioni e alla consapevolezza di non avere gli strumenti idonei a soddisfarla pienamente. Almeno non in tempi rapidi e spesso non con risultati adeguati al valore del lavoro scientifico in termini di qualità grafica ed efficacia comunicativa. Per questo motivo stanno nascendo piattaforme online come Mind the graph, fondata da Fabricio Pamplona per aiutare gli scienziati a progettare graphical abstracts, immagini per pubblicazioni, presentazioni e altre forme di comunicazione della scienza, mediante l’impiego di format, icone e modelli pre-definiti da “adattare” agli specifici contenuti.

Il limite di siti ed applicazioni come questo, consiste, però, proprio in questo carattere pre-costituito che riduce fortemente il contributo della cultura progettuale, affidando il design ad automatismi di template e immagini già formattate. Naturalmente la qualità dei dispositivi comunicativi prodotti con questi strumenti è decisamente ridotta rispetto al risultato che può essere ottenuto con il contributo del design.

Tra i blog e siti di visual science più interessanti e ricchi di riferimenti progettuali emerge Nature graphics, che raccoglie visualizzazioni tratte dalle pagine di Nature, una delle riviste scientifiche di maggiore prestigio del mondo, che pubblica le migliori ricerche in tutti i settori della scienza e della tecnologia. Il blog illustra diverse tipologie di dispositivi di visualizzazione scientifica come cover page, graphical abstract e infografiche. È indipendente dal Nature Publishing Group ma è curato dal team di grafici e artisti che collaborano con la rivista. Ogni immagine è analizzata nel dettaglio, secondo un format comune, che prevede l’approfondimento di quattro aspetti del progetto: Background; Design challange, Ideas and sketches e Development. Nel Background vengono illustrate la tematica scientifica affrontata dall’articolo, gli elementi di innovazione e avanzamento indotti dal progetto in relazione allo stato dell’arte e le fonti di ispirazione artistica o grafica. Le Design challenge, raccontano gli obiettivi comunicativi e le sfide che il designer e gli scienziati hanno concordato nell’affrontare la visualizzazione. In Ideas and sketches sono descritte le strategie utilizzate per raggiungere

gli obiettivi predisposti, quindi le gerarchie visive adottate o le specifiche scelte grafiche come stile, tratti e colori. In questa parte viene anche ricostruita l’evoluzione del progetto attraverso i diversi step e sketches e le immagini di riferimento fornite dagli scienziati. Infine in Development, viene spiegato lo sviluppo finale e approfonditi i dettagli tecnici relativi alla realizzazione, come software e strumenti utilizzati.

Il blog è molto interessante perché propone la storia di ogni immagine, illustrando le specifiche scelte, le visioni che hanno guidato il progetto e i dialoghi con gli scienziati. Informazioni preziose per i designer che si accingono ad affrontare questo ambito del progetto visivo così complesso, in cui i riferimenti procedurali e metodologici sono ancora rari.

Un’ importante area di visualizzazione delle bioscienze, molto efficace nell’avvicinare la ricerca scientifica più avanzata alla società, anche attraverso strumenti come la rete e i social media, è quella dell’animazione digitale. Nel 2006, la Harvard University ha costruito una partnership con XVIVO, società specializzata in grafica digitale, per sviluppare un’animazione con l’obiettivo di consentire ai suoi studenti di biologia cellulare di effettuare una sorta di viaggio virtuale all’interno del microscopico mondo della cellula. È nato così un video “cult” per la visualizzazione della scienza: The Inner Life of the Cell, che segue il movimento di un globulo bianco all’interno dell’endotelio mostrando le sue risposte agli stimoli esterni. Da allora XVIVO ha prodotto altre bellissime animazioni che sono raccolte nella serie Harvard’s BioVisions. Tra queste Powering the Cell: Mitochondria, che illustra i meccanismi della produzione dell’ATP all’interno della membrana dei mitocondri e The Inner Life of the Cell: Protein Packing, che presenta l’intricato ambiente all’interno di una cellula con particolare attenzione ai processi che caratterizzano le proteine. Queste animazioni possono essere visualizzate visitando il sito di BioVisions, struttura dedicata allo sviluppo di video scientifici, fondata da Robert A. Lue e supportata dalla Harvard University e dallo Howard Hughes Medical Institute.

Un’altra azienda specializzata in visualizzazione della scienza è Visual Science che propone i suoi servizi a centri di ricerca, università e aziende a cui

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propone soluzioni per la comunicazione scientifica, per il marketing e per la didattica in diversi settori legati alla scienza. Oltre alle competenze scientifiche coinvolge esperti di design, illustrazione, produzione cinematografica, game design e marketing per offrire soluzioni di comunicazione visiva che illustrino, in modo innovativo ed efficace, progetti, prodotti e servizi, sia ad un pubblico specializzato che eterogeneo. Oltre al team interno l’azienda si avvale della collaborazione di più di 70 consulenti scienziati di diversi settori, provenienti da università e centri di ricerca internazionali, per assicurare un’adeguata trattazione dei contenuti specialistici.

I principali ambiti di intervento di Visual Science sono la modellazione scientificamente accurata di prodotti, processi e tecnologie in 3D; l’animazione digitale; l’illustrazione; la realtà aumentata e la realtà virtuale. Il sito dell’azienda propone una galleria molto estesa di progetti che testimonia come codici espressivi, strategie comunicative e linguaggi visivi devono variare in funzione dell’ambito di applicazione (scienza, tecnologia, medicina, ecc.) e della declinazione comunicativa (graphical abstract, animazione, infografica scientifica o divulgativa, poster, modello 3D, cover di rivista scientifica, ecc.). I progetti sono catalogati per categorie di committente: Medicine, Pharmaceutics, Science, Biotechnology, Engineering, Education, Museums, Chemistry, Microelectronics, Oil & Gas, Entertainment, Technology. Le categorie elencate dimostrano l’ampiezza del panorama di opportunità professionali che si propongono ad un designer che si specializzi in visualizzazione della scienza.

Tra le modalità di rappresentazione rientra l’ illustrazione di processi e logiche scientifici mediante applicazioni e software che simulano i fenomeni studiati. In questa categoria rientrano gli organismi digitali, “cloni” di organismi reali studiati dalla biologia, che possono essere impiegati per divulgare dati e informazioni relativi a specifici siti naturali o artificiali.

Syntfarm, è un collettivo nato dalla collaborazione tra Andreas Schlegel e Vladimir Todorovic nel 2007, con sedi in Germania e Singapore. Esplora e preserva le espressioni e le strutture degli ecosistemi dinamici

naturali di alcuni contesti ambientali reali, traducendoli in ecosistemi digitali che si comportano come estensioni delle entità biologiche da cui traggono ispirazione, dotatI delle stesse regole e degli stessi principi. Syntfarm lavora su quattro fronti legati ai diversi tipi di risorse naturali studiati: atmosfera, biosfera, litosfera e idrosfera. L’approccio impiegato si fonda sullo sperimentare, esporre, e comprendere la vita biologica, i suoi principi e le sue dinamiche, attraverso una sorta di enciclopedia on-line della natura rappresentata come una natura “digitalmente viva”, in continua evoluzione. Il progetto si suddivide in tre fasi caratterizzate da attività differenti.

NOAnetwork of actions è un sistema ciclico di raccolta dati che mette in relazione diversi siti e ecosistemi con lo scopo di creare connessioni e sinergie tra luoghi distanti. I dati vengono raccolti in un luogo per poi venire restituiti e esposti in un sito diverso. Nello stesso posto in cui avviene l’esposizione parte un nuovo set di raccolta dati, in modo che il ciclo possa continuare all’infinito. NODAAautonomous data objects include, invece, oggetti fisici che archiviano nel tempo eventi e fatti già avvenuti nel luogo in cui si trovano, allo scopo di mantenere le tracce dei fenomeni che hanno caratterizzato un sito nel tempo.

I dati archiviati sono dati scientifici e oggettivi legati alla vita dei luoghi, come ad esempio la qualità dell’aria, la temperatura, l’umidità, la pressione. Nella sezione SEsynthetic ecosystem tutti i set di dati acquisiti dai NOA e NODAA sono conservati in forma di organismi e ambienti digitali, in moduli definiti farm, come se si trattasse di organismi in coltura in un laboratorio digitale. Tutte le farm, imitando i processi e i sistemi che sono stati osservati in uno spazio fisico e che hanno un comportamento dinamico nel loro ambiente dedicato, evolvendo simulano potenziali comportamenti di ecosistemi futuri.

Anche in Italia centri di ricerca più attenti all’impatto dei propri risultati come l’Istituto Italiano di Tecnologia, alcune Università e alcuni istituti del CNR hanno dimostrato interesse verso la possibilità di ricevere un supporto dai designer nell’illustrare i risultati delle loro ricerche scientifiche aprendo nuovi varchi di possibilità in quella frontiera che in passato aveva separato le dimensioni della scienza

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e del design. Frontiera che, progressivamente, si sta dissolvendo per dare spazio a sempre più frequenti forme di collaborazione in diversi ambiti della ricerca.

Questa crescita di interesse verso la visualizzazione della scienza è testimoniata anche da esposizioni come The Beauty of Imaging. Bracco, 90 years of future nel 2017 dalla Triennale di Milano e nel 2018 dalla Città della Scienza di Napoli, dedicata, dedicata al racconto dell’evoluzione degli strumenti di imaging per la diagnostica. Un’esposizione che evidenzia sia l’aspetto della relazione tra opportunità tecnologiche e sviluppo della medicina che quello dell’impatto visivo e rappresentativo delle immagini elaborate da strumenti dempre più complessi.

Secondo Luc Pauwels in Visual Cultures of Science (Pauwels, 2006) il ruolo del design è più propositivo e ampio rispetto ad una semplice restituzione grafica dei risultati della ricerca, poiché l’intervento del design nel visualizzare i dati e i concetti scientifici da punti di vista differenti stimola gli scienziati a reinterpretare, in maniera diversa, le loro stesse conoscenze, consentendogli di individuare opportunità rappresentative innovative e inconsuete.

I designer, dunque, possono contribuire alla conoscenza scientifica costruendo percorsi narrativi fondati sull’elaborazione delle informazioni e delle immagini fornite dagli scienziati che, attraverso questi percorsi, vengono coadiuvati nel catalogare, analizzare, interpretare, condividere e rinnovare i dati delle loro ricerche. Ma il contributo del design alla scienza può anche non fermarsi alla sfera della rappresentazione visiva o multisensoriale, poiché la possibilità di osservare il proprio lavoro attraverso filtri differenti può aiutare gli scienziati a mettere in luce aspetti della ricerca che possono anche favorire nuove scoperte e intuizioni.

Nell’articolo Making Visible the Invisible pubblicato sulla rivista Eye, Stuart McKee (2005) si chiede: “Possono designer e scienziati imparare gli uni dagli altri come esprimere nuovi concetti attraverso testi e immagini?”. Nel rispondere al quesito McKee mette in evidenza quella che definisce “impalpabilità” della scienza contemporanea, legata alla tendenza a studiare fenomeni immateriali o che avvengono a scale dimensionali molto piccole, e descrive diverse tipologie di intersezione tra scienziati e designer o tra

scienziati e artisti.

Gli scienziati utilizzano da secoli le immagini come strumenti per l’analisi e la scoperta del mondo fisico, ma gli obiettivi della scienza contemporanea riguardano soprattutto aspetti che senza strumentazioni tecnologiche non possono essere percepiti dall’uomo. Molto di quello che ancora resta da scoprire sul mondo fisico è difficilmente osservabile, è prevalentemente speculativo, elusivo, liminale o invisibile. Mediante sistemi di simulazione e potenti software di calcolo vengono generati ed elaborati modelli che consentono di ricavare dati occulti da indagini effettuate con scanner tridimensionali precisissimi, microscopi elettronici, sistemi di indagine a risonanza magnetica, ecografie, sensori, spettroscopi e altre innumerevoli tecnologie di imaging. Strumenti avanzati come questi oggi consentono ai ricercatori di ottenere informazioni molto precise su ciò che avviene negli abissi dell’oceano o all’interno di un corpo umano, ma richiedono anche capacità di interpretazione e immaginazione senza precedenti. McKee riporta un’affermazione provocatoria di Douglas Smith, curatore di esposizioni del Museum of Science di Boston, che esprime molto efficacemente questo concetto: “Tutte le immagini provengono dal mondo della luce e sono illusioni, cospirazioni distorte tra uomo e strumento. Il visitatore deve fare attenzione”.

Tra le figure “ibride” richiamate da McKee compare Felice Frankel fotografa, designer e ricercatrice presso la School of Science del Massachusetts Institute of Technology (MIT), secondo la quale i designer possono insegnare molto agli scienziati su come “pensare visivamente”. Attraverso il suo lavoro di fotografia scientifica la Frankel intende proporre nuovi modi per amplificare i valori visivi di ciò che i suoi colleghi scienziati vedono nel corso della loro ricerca. Per quanto il punto di partenza sia costituito quasi sempre dalle immagini strumentali elaborate dai ricercatori, nelle sue fotografie vengono indagati ed evocati anche altri fattori che rimandano ai mondi più nascosti della ricerca (Frankel, 2004).

Nel 2001, gli scienziati del MIT Todd Reynolds e Gerald Fink le chiesero di fotografare una colonia di lievito di panificazione (saccharomyces cerevisiae) per documentare la loro ricerca da pubblicare su

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Science. La Frankel scelse di ritrarre il lievito nella versione, complessa e insolita di biofilm per mettere in luce l’obiettivo di ricerca di Reynolds e Fink, che studiavano il lievito per comprendere il modo in cui altri microrganismi, come funghi e batteri, anch’essi strutturati in biofilm, possono aderire alle superfici plastiche di dispositivi protesici provocando infezioni.

Il contributo della Frankel all’articolo è stato significativo, ha mostrato dettagli della ricerca che gli scienziati non avevano ancora esplicitato. La sua immagine, che metteva in risalto i motivi floreali tipici dei lieviti, fu scelta come copertina della rivista offrendo a Reynolds e Fink un’amplificazione di attenzione sui loro studi da parte della comunità scientifica. La stessa immagine è stata, però, anche molto criticata poiché, per renderla esteticamente più “pulita”, la Frankel aveva cancellato il disco di Petri, il contenitore trasparente usato dai biologi per le colture. In questo modo veniva eluso il supporto tecnico che forniva anche il senso di scala del campione, un elemento importante per la comprensibilità e riproducibilità dell’esperimento, aspetti fondamentali nelle pubblicazioni scientifiche.

Questo episodio mette in evidenza una questione di rilievo nella visualizzazione della scienza: la responsabilità dei designer di approcciare ai dati e ai protocolli scientifici in modo rigoroso, senza compromettere con le loro interpretazioni il valore scientifico delle informazioni trasferite, e rispettando i vincoli e le convenzioni che per la comunità scientifica di riferimento sono irrinunciabili. Queste esigenze, provenienti dai contesti scientifici, rischiano di contrastare con l’intento dei designer di affrontare la visualizzazione della scienza apportando contributi innovativi, sviluppando linguaggi e modelli espressivi alternativi e inconsueti attraverso punti di vista differenti da quelli prettamente scientifici.

Una affermazione della Frankel riportata da McKee esprime la distanza che si crea, in alcuni casi, tra designer e scienziati: «Le riviste scientifiche perpetuano le loro tradizioni visive»…«Gli scienziati credono che se una fotografia o un’illustrazione di ricerca è troppo raffinata, o troppo attraente, allora non sarà presa sul serio e

saboterà i loro sforzi per pubblicare il loro lavoro.

Non è mai facile arrivare ad un compromesso, ma i dati scientifici possono essere sia informativi che eleganti» (McKee, 2005, p45).

D’altra parte, compito del designer è anche evidenziare i caratteri della scienza che la scienza stessa non ha la consuetudine di trasmettere, ma che aiutano a comprenderla più a fondo. Nella rappresentazione visiva è importante, ad esempio, mettere in luce il tema dell’incertezza che deve essere considerato parte integrante della ricerca scientifica.

Bisogna distinguere ciò che è noto alla scienza da ciò che non lo e che quindi è ancora oggetto di indagine. Entrambi gli aspetti devono essere esposti al pubblico.

Il tema dell’incertezza dovrebbe essere affrontato più approfonditamente anche nella formazione scolastica per fornire ai giovani un’idea più realistica del processo di ricerca scientifica poiché nella scienza, contrariamente all’idea comune di rigore e posizioni assolute, coesistono molteplici sfumature, punti di vista e tantissime domande (Frankel & Whitesides, 2009).

Come ha osservato Riccardo Falcinelli: «Ovviamente i dati della scienza vanno sempre confrontati con la cultura e con la storia, guardati criticamente, consapevoli che i fatti vengono al mondo con le loro interpretazioni. Questo della scienza non è il mondo del certo ma dell’infinitamente probabile, per dirla con Marc Bloch». (Falcinelli, 2011, p. 307) Nella comunicazione della scienza entrano in gioco, quindi, anche caratteri come casualità, anormalità o astrattezza. Molti scienziati considerano l’ambiguità come aspetto negativo che denuncia un’incompletezza della ricerca. Ma, mettere in luce l’incertezza attraverso il design o l’arte, può incoraggiare la ricerca ad indagare questioni ancora aperte e destare una maggiore curiosità nell’opinione pubblica.

Le rappresentazioni visive che vengono proposte oggi hanno il potenziale di anticipare visioni che potranno essere confermate e consolidate da futuri scienziati

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e designer. Il carattere predittio dell’intervento del design è dato anche dalla sua capacità di osservare contemporaneamente diversi settori e, quindi, di intuire potenziali trasferimenti e traslazioni da un ambito all’altro.

Le elaborazioni grafiche di immagini scientifiche richiedono, oltre che una capacità di approfondimento concettuale, anche una conoscenza approfondita di software e tecniche specialistiche, legate non solo alla grafica ma anche alle strumentazioni scientifiche.

Alfred Pasieka illustratore, animatore e fotografo scientifico, membro del Berufsverband Freie Fotografen und Filmgestalter (BFF), ad esempio, realizza e processa delle microfotografie di sostanze chimiche come i cristalli di vitamina C, di adenina, di testosterone e di melatonina, trasformandole in immagini sofisticate e suggestive che rivelano una profonda sensibilità estetica.

Nell’articolo On-Screen Storytelling in the Visualization of Biotechnology (2008) Heather Corcoran sottolinea che uno dei principali problemi della collaborazione tra design e scienza sta nel fatto che le conoscenze scientifiche rimangono prevalentemente patrimonio dello scienziato, che difficilmente è disposto a condividerle con il designer che avrebbe il compito di rappresentarle e comunicarle, soprattutto perché significa dedicare ulteriore impegno nel rendergliele comprensibili.

Questa resistenza minaccia il potenziale comunicativo del designer. È importante, dunque, che da entrambi i lati ci sia un reale interesse a collaborare, che ci siano stima e fiducia reciproche e che siano chiari gli obiettivi del progetto di visualizzazione.

Le ricerche teoriche e gli esempi di visualizzazione scientifica illustrati, molto differenti tra loro ma accomunati dall’impiego delle tecnologie digitali, rivelano linguaggi e codici espressivi, media e strumenti differenti che, nel panorama internazionale, contribuiscono a definire il variegato e multiforme universo del design per la visualizzazione della scienza. Uno scenario in cui si prefigurano nuovi sbocchi professionali per artisti e designer ibridi, curiosi, rispettosi del rigore della scienza ma coraggiosi e flessibili, motivati dall’obbiettivo di contribuire, con il loro lavoro, all’evoluzione della cultura progettuale e scientifica.

20 Design per la visualizzazione scientifica e neuroscienze

Il design per la visualizzazione della scienza dovrebbe avvalersi della collaborazione delle neuroscienze che possono fornire preziosi strumenti per analizzare e condizionare gli effetti percettivi, cognitivi ed emotivi indotti dalla fruizione dei dispositivi comunicativi.

Conoscere i processi neuronali con cui l’uomo discrimina, percepisce (Prinz, 2017) e memorizza (Weiss, Greenlee & Volberg, 2018) colori, forme, sequenze, font (Bock, 2018) e gerarchie (Xu & Wu, 2018) è molto utile a progettare in modo “più consapevole e scientifico”, immagini, filmati ed exhibit. Molti dei dispositivi elaborati dal design per valorizzare la capacità comunicativa della scienza non si limitano ad un impatto visivo ma coinvolgono anche altri canali percettivi dunque devono essere trattati come esperienze multisensoriali, più che come semplici visualizzazioni (Méndez-Balbuenaet al., 2015). Come ha dimostrato Burtin, il design si dimostra più efficace se interpreta e rappresenta la scienza facendo riferimento alla scienza stessa, cioè alle più recenti conoscenze neuro-cognitive e percettive.

Ma il progetto di design che trae indicazioni dai principi delle neuroscienze non dovrebbe ricercare delle “norme universalmente valide” attestate dalla scienza a cui attenersi, piuttosto dovrebbe essere in grado di intersecare le conoscenze scientifiche con fattori culturali, storici, sentimentali e relazionali.

Secondo Riccardo Falcinelli: «Se davvero vogliamo dei principi, questi vanno cercati nei modi con cui il cervello conosce. Nel dialogo senza sosta tra fisiologia e cultura. Non si tratta quindi di formule o regolette, ma piuttosto di nodi problematici, di domande da porsi. Per chi ha a che fare con le immagini, per artisti, scrittori, designer, fotografi, registi, disegnatori, gli unici principi possibili sono domande. Una di queste è: come funziona il cervello? Come conosce?

Ma, senza troppa sorpresa, nelle biblioteche di artisti e designer abbondano i formulari e scarseggiano le scienze moderne». (Falcinelli, 2011, p. 309) I designer, dunque, dovrebbero studiare in modo più approfondito le scienze contemporanee ed

essere perennemente aggiornati sulle scoperte e conoscenze più recenti.

Le neuroscienze, a loro volta, utilizzano un approccio multidisciplinare per analizzare i processi neurobiologici che sono alla base delle attività cognitive e percettive intersecando fisiologia, psicofisica, elettrofisiologia e neuroimaging funzionale (Peak, 2017).

L’aspetto cognitivo legato alla fruizione di un’immagine scientifica è condizionato da fattori percettivi ed emotivi. In Neuroscienze della bellezza il neurobiologo Jean-Pierre Changeux, in riferimento alla fruizione delle opere d’arte, propone il suo punto di vista, che può essere traslato al progetto di design per la visualizzazione scientifica: «Avanzerò dunque l’ipotesi che l’esperienza estetica corrisponda a una particolare sintesi globale in seno allo spazio di lavoro neuronale cosciente, costituito a partire dai seguenti elementi: le forme, i colori e le figure percepite, nonché i ricordi e le emozioni evocate. Ne risulta una “risonanza globale inattesa” tra l’opera d’arte e l’organizzazione interna del cervello. Di conseguenza, nello spazio cosciente si svilupperebbe una sorta di ignizione singolare e potente che indicherebbe l’”efficacia estetica” dell’opera d’arte». (Changeux, 2016, p. 215) Il tema dell’interpretazione del lavoro del designer attraverso il filtro delle neuroscienze cognitive ha avuto, negli ultimi anni, interessanti sviluppi anche grazie all’evoluzione delle strumentazioni di analisi neurologiche per immagini (Xu & Wu, 2018). In un futuro non troppo lontano la collaborazione tra designer e neuroscienziati potrà portare ad impiegare i metodi di neuroimaging e le conoscenze scientifiche guadagnate in questo campo nel progetto di nuovi artefatti comunicativi e collaborativi che saranno in grado di analizzare, modellare e coadiuvare la comunicazione interna durante i processi di ricerca scientifica e progettuale, favorendo i meccanismi di intuizione e scoperta (Mollon, 2017).

Susan Greenfield, scienziata e scrittrice britannica, specializzata in fisiologia del cervello, sostiene che gli scienziati debbano affidarsi alla creatività per poter

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interpretare i bisogni della società e per lavorare nella direzione più propensa alla loro soddisfazione.

Nello stesso tempo grafici e artisti devono essere consapevoli delle nuove conquiste delle scienze neurofisiologiche, che descrivono i processi su cui la stessa creatività si fonda, per gestire in modo più consapevole e proficuo il loro lavoro. Nel testo ID:The Quest for identity in the 21st century la Greenfield affronta la tematica della plasticità del cervello, organo particolarmente dinamico nelle sue funzionalità, soggetto a costanti cambiamenti strutturali e fisiologici correlati al mutamento degli stili di vita, degli strumenti di lavoro e dei contesti di azione, che influiscono sul modo di percepire e comprendere le informazioni (Greenfield, 2008).

Il libro è molto utile a designer ed artisti poiché descrive il processo creativo in termini di fenomeni e connessioni neuronali che viene schematizzato in tre fasi: decostruzione, costruzione di nuove associazioni e attribuzione di nuovi significati alle nuove associazioni mediante connessioni.

Studi che affrontano questi argomenti possono risultare particolarmente illuminanti per i creativi che si approcciano alla visualizzazione della scienza, poiché consentono di comprendere i fenomeni psicologici e neurologici che sono alla base dell’assimilazione e della traduzione di concetti complessi in dispositivi comunicativi.

Il design, dunque, coadiuva la scienza e, allo stesso tempo, la scienza aiuta il design ad acquisire consapevolezza delle logiche su cui si fonda il suo stesso lavoro per poterlo migliorare e per modellare la visualizzazione come esperienza densa, sia in termini cognitivi e culturali, sia in relazione a fattori più profondi, emozionali, onirici o evocativi. La relazione con la scienza può, dunque, essere coadiuvata proprio dalla scienza stessa.

Oltre che come strumento strategico e progettuale le neuroscienze risultano di grande interese anche come oggetto della rappresentazione. Costituiscono, infatti, uno degli ambiti scientifici per cui i designer che si sono occupati di visualizzazione della scienza hanno dimostrato maggiore attenzione.

Lo scienziato spagnolo del XIX secolo Santiago Ramón y Cajal, uno dei fondatori della neuroscienza moderna, vincitore del Premio Nobel per la Medicina

nel 1906, fu tra i primi a svelare i misteri delle strutture neurali e a rappresentarli graficamente con straordinari disegni per descrivere e spiegare le sue scoperte. Disegni che sono stati pubblicati di recente nel libro The Beautiful Brain, the drawings of Santiago Ramón y Cajal (Swanson et al., 2017). Oggi, attraverso le più avanzate strumentazioni di neuro-imaging, gli scienziati possono conoscere le aree cerebrali che si attivano in seguito a specifici stimoli sensoriali. Con questi dati strumentali vengono elaborate mappe cerebrali sempre più dettagliate che rappresentano le connessioni neurali del cervello come linee di flusso che, dal punto di vista visivo oltre che concettuale, risultano incredibilmente affascinanti e offrono un sorprendente campo di sperimentazione anche per il design. Lo studio di queste geografie cerebrali, che include connessioni neurali e sinapsi, è definito connectomic, mentre le mappe della connettività neurale, che possono riguardare una parte dell’organismo o l’intero organismo, sono chiamate connectome, termine proposto per la prima volta nel 2005 da Sporns (Sporns et al., 2005). Nel 2010 è nato il progetto Human Connectome (HCP), patrocinato dal National Institute of Health statunitense, con l’obiettivo di costruire una mappa completa delle connessioni neurali strutturali e funzionali in vivo (Avena-Koenigsberger et al., 2017) nei singoli individui e tra individui.

In rete sono disponibili diversi archivi di dati e immagini di connettomica in versione open access a cui scienziati e designer possono attingere. Uno dei più importanti è l’Open Connectome Project (Bock et al., 2011), una piattaforma online sviluppata per condividere liberamente ricerche, dati, metodi e idee sugli avanzamenti compiuti da ricercatori di tutto il mondo in modo da accelerare i processi di conoscenza e innovazione. L’OCP può essere utile anche ai designer, che vi possono fare riferimento per proporre nuove forme di visualizzazione attraverso elaborazioni e interpretazioni filtrate con gli strumenti del progetto. Molte delle mappature elaborate dai neuroscienziati impiegano una tecnica di modellazione bidimensionale, definita trattografia, impiegata per rappresentare visivamente i tratti neurali, usando dati ricavati dagli strumenti di imaging, da tecniche di risonanza magnetica e da elaborazioni digitali dell’ itensore di diffusione (DTI).

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Sempre più designer e artisti sono attratti dalla possibilità di contribuire a questo scenario in via di definizione. Il progetto The Neuro Bureau, ad esempio, intende favorire l’incontro tra neuroscienze, arte e design nella direzione dell’open neuroscience, che prevede la condivisione di strumenti analitici, risorse computazionali, dati e conoscenza allo scopo di sperimentare le straordinarie e imprevedibili opportunità di innovazione della rappresentazione, interessanti sia per i progettisti che per gli scienziati.

The Neuro Bureau è un forum collaborativo che propone un blog, alcuni eventi e un concorso dal titolo Brain-Art Competition nata nel 2011 con l’obiettivo di favorire diverse forme di interpretazione visiva dedicate al neuroimaging. Le categorie della competizione forniscono un’idea delle possibili aree di intervento: Best Representation of the Human Connectome; Best Abstract Brain Illustration; Best Humorous Brain Illustration; Special Topic; Best Video Illustration of the Brain. La galleria di progetti selezionati propone un ricco repertorio di casi studio, di approcci e opportunità di intervento come, ad esempio, la possibilità di integrare le immagini strumentali con il disegno a mano o con tecniche pittoriche oppure la scelta di de-codificare e ricodificare i dati elaborando immagini alternative a quelle prodotte in automatico dagli strumenti. Questo ultimo approccio è stato impiegato nella produzione nell’immagine prodotta da Andreas Horn della Charité University of Medicine dal titolo The Wires that Make You, selezionata nel 2018 nella categoria Best Representation of the Human Connectome, che raffigura proiezioni, associazioni e tratti del cervello, del tronco cerebrale, di fasci cerebellari e nervi cranici in cui le fibre sono renderizzate utilizzando uno specifico codice e colorate in ordine alfabetico su una mappa di colori appositamente elaborati. L’immagine è stata prodota sulla base di dati ricavati dall’atlante di trattografia Macroscale HCP842 pubblicato da Yeh nel 2018 in NeuroImage ma non condiviso in versione open. Il progetto propone, probabilmente in forma di provocazione, un modo per rendere open attraverso il design e l’arte dei dati che non lo erano.

Decisamente più artistiche sono le immagini della categoria Best Abstract Brain Illustration, in cui

generalmente viene evidenziato l’aspetto estetico delle rappresentazioni grafiche del cervello, come Blossoming Brain in Pink, premiata nel 2018 elaborata da Holly Warren della University of Hertfordshire School of Creative Arts, in cui è ritratto un mazzo di fiori assimilato, per morfologie e aggregazioni, ad una trattografia o l’immagine selezionata nella stessa categoria dal titolo Colorful pathways of the white matter; prodotta da Francois Rheault della Sherbrooke University, che differenzia cromaticamente i diversi percorsi connettivi tra le aree del cervello noti ai neuroanatomisti.

Il graphic novel Neurocomic pubblicato dal neuroscienziato, illustratore e fumettista Matteo Farinella e dalla neuroscienziata Hana Ros, nel 2013 conduce il lettore in una sorta di viaggio onirico nel cervello umano, tra foreste di neuroni e grotte della memoria, accompagnato dai protagonisti della storia delle scienze neurologiche come Santiago Ramón y Cajal.

23 Un metodo didattico dedicato al design per la visualizzazione scientifica

Questo libro nasce dall’obiettivo di fornire un riferimento teorico, metodologico e operativo ai designer interessati all’affascinante ambito della visualizzazione di risultati e concetti scientifici. Di seguito a questa prima parte teorica e metodologica, verranno illustrati i risultati delle sperimentazioni progettuali di alcuni degli allievi del corso di “Design per la visualizzazione scientifica”, svolto nell’ambito del Corso di Laurea in “Design per l’Innovazione” dell’Università degli Studi della Campania “Luigi Vanvitelli”, con la collaborazione della biologa Valentina Perricone e della designer scientifica Valentina La Tilla. Le attività del corso confluiscono nell’Hybrid Design Lab, laboratorio di ricerca, didattica e progetto dedicato alle complesse relazioni mutuali tra Design e Scienze. Nel laboratorio è stato messo a punto un metodo di progetto specifico per la visualizzazione scientifica allo scopo di fornire uno strumento flessibile ed adattivo a disposizione dei designer che intendono confrontarsi con questo ambito di intervento nuovo e potenzialmente molto promettente in termini di estenzione delle opportunità di impiego.

Il principale obiettivo del corso di “Design per la visualizzazione scientifica” è fare sperimentare agli alievi il progetto di sistemi di comunicazione visiva e di esperienze innovative che traducano, attraverso i filtri interpretativi e rappresentativi del design, dati, conoscenze e informazioni scientifiche in diversi settori delle bio-scienze come biologia molecolare, biologia sintetica, neuroscienze, biomeccanica, biomateriali, biofisica, farmacologia, scienze naturali, biologia marina e psicologia.

Nell’ambito delle attività didattiche gli allievi hanno la possibilità di condurre un’esperienza progettuale che simula un lavoro professionale di visualizzazione della scienza. Il corso è strutturato in modo da trasferire agli studenti, in un semestre accademico, gli strumenti metodologici, comunicativi, procedurali e relazionali per interfacciarsi con specifici gruppi di ricercatori con cui vengono messi in connessione per sviluppare i loro progetti.

L’approccio metodologico proposto si basa su un framework di riferimento, generato dallo studio critico di esperienze di design per la visualizzazione scientifica condotte in diversi campi.

Durante il corso vengono, infatti, presentati numerosi esempi di rappresentazione in ambiti scientifici avanzati e caratterizzati da informazioni complesse.

Su questi esempi gli allievi sono invitati a effettuare valutazioni critiche evidenziando il contesto di riferimento, la forma di collaborazione tra design e scienza, l’anno e il luogo di sviluppo e i punti di forza e debolezza della visualizzazione in termini di efficacia e qualità progettuale.

Nella fase successiva del corso, invece, gli studenti incontrano personalmente scienziati e designer professionisti che operano nel campo della visualizzazione della scienza che illustrano approcci, esperienze e strategie del loro lavoro. Ad ogni studente del corso viene, poi, offerta l’opportunità di scegliere una tematica scientifica nell’ambito delle bio-scienze e una specifica tipologia di dispositivo di visualizzazione da affrontare nel progetto.

Ogni anno vengono coinvolti centri e gruppi di ricerca campani, selezionati tra le eccellenze che hanno un elevato impatto internazionale e in funzione del carattere innovativo e di “frontiera” delle loro ricerche, con particolare predilezione per le tematiche su cui l’Italia si è distinta nel panorama globale con scoperte, primati e innovazioni. La scelta di trattare argomenti “emergenti” è motivata dalla volontà di proporre agli studenti la possibilità di illustrare, oltre ai principi e ai risultati scientifici, anche il dibattito in corso, le questioni ancora aperte e di favorire in loro lo sviluppo di un senso critico partecipativo oltre che di una consapevolezza dell’evoluzione delle conoscenze, che gli consentano di rappresentare la tematica di ricerca nella sua piena complessità.

In questo modo la formazione di design si relaziona con lo sviluppo scientifico, utilizzando i risultati delle più recenti ricerche, e interagendo direttamente con centri di ricerca, infrastrutture, università e musei della scienza come Città della Scienza di Napoli e Corporea con cui il corso collabora. Attraverso quest’esperienza gli studenti imparano a consultare la letteratura scientifica di riferimento, a utilizzare le terminologie specifiche, a effettuare ricerche sul web e nei database per parole chiave, a comprendere e decodificare informazioni complesse in forme visive ed esperenziali.

Tra i possibili dispositivi di visualizzazione scientifica

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proposti dagli allievi sono inclusi: graphical abstract; cover page; infografiche scientifiche; modellazioni tridimensionali; animazioni 3D; illustrazioni divulgative; elaborazioni grafiche di immagini strumentali e app.

Per ogni specifica esigenza comunicativa vengono, quindi, scelti i dispositivi e gli approcci strategici e progettuali più adatti.

Il metodo costituisce una linea guida per aiutare designer e scienziati a cooperare e a comprendersi più facilmente al fine di pervenire a risultati congiunti e condivisi in tempi brevi. Il carattere innovativo è legato anche alla capacità di stimolare la collaborazione attraverso una sorta di protocollo procedurale comune e mediante specifiche strategie di facilitazione come l’uso di strumenti di dialogo visivi fondati su sketches, immagini, filmati, modelli 3D, diagrammi, mappe e format narrativi definiti “su misura” per favorire la condivisioni di idee e la collaborazione tra scienziati e designer.

Il metodo applicato nel corso prevede che gli allievi, in collaborazione con gli scienziati, affrontino i seguenti aspetti: Scenario scientifico di riferimento In questa prima fase designer e scienziati si incontrano per definire insieme l’ambito scientifico di riferimento, la tematica di ricerca da visualizzare e i soggetti coinvolti (designer, scienziati, aziende, istituzioni).

Gli scienziati illustrano ai designer in modo sintetico lo stato dell’arte della ricerca e il contributo di innovazione apportato dai loro studi, specificando gli elementi di originalità e innovazione da mettere in luce nel progetto di visualizzazione.

Tipologia di dispositivo Gli scienziati esprimono le loro esigenze in relazione alle forme di visualizzazione di cui necessitano e ai relativi ambiti di applicazione.

Target utenti Scienziati e designer, in modo collaborativo, stabiliscono l’utenza a cui è rivolta la comunicazione esplicitando, in particolare, se si tratta di un target

specialistico o generalista, in funzione del tipo e del contesto di applicazione.

Obiettivi comunicativi Gli scienziati illustrano ai designer i contenuti che intendono visualizzare e i relativi obbiettivi comunicativi, cioè cosa vogliono comunicare e perché.

Ad esempio, i ricercatori possono avere l’esigenza di comunicare visivamente i risultati da un particolare punto di vista per evidenziare l’apporto originale fornito dai loro studi allo stato dell’arte o di dimostrare una tesi particolarmente innovativa per scardinare una posizione che ritengono superata. Nell’illustrazione dei contenuti vengono analizzate, congiuntamente da scienziati e designer, le pubblicazioni scientifiche affini di riferimento, mediante specifiche metodologie collaborative, i principi e i concetti su cui si fondano i risultati scientifici da visualizzare.Talvolta il dialogo tra scienziato e designer si avvale dell’esecuzione di sketch o di altre forme di modellazione bidimensionali o tridimensionali, utili ad astrarre logiche complesse.

Gerarchia comunicativa In questa fase gli scienziati forniscono informazioni ai designer sulla struttura gerarchica con cui proporre le informazioni e i dati scientifici, individuando due o tre livelli gerarchici. I criteri di costruzione della struttura gerarchica sono fortemente vincolati al target, agli obbiettivi comunicativi e all’utilità dei dati oggetto della visualizzazione nel dimostrare l’avanzamento compiuto rispetto allo stato dell’arte. Se il target è costituito, ad esempio da potenziali finanziatori, verrà messo in evidenza l’impatto del trasferimento tecnologico sul mercato, diversamente, se il target sono associazioni di pazienti o stakeholders verrà evidenziato l’impatto sociale dei risultati della ricerca rappresentata. È importante che i designer riescano ad ottenere dagli scienziati una struttura gerarchica ben delineata.

Descrivere graficamente e sinteticamente i processi della ricerca per gli scienziati è molto difficile sia perché non sono abituati ad usare software grafici, sia perché, conoscendo in modo approfondito tutti i dettagli e le implicazioni delle loro ricerche, tendono a realizzare immagini ridondanti e caotiche in cui i

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diversi livelli logici rischiano di confondersi, a causa del loro timore di eliminare informazioni importanti.

I designer, invece, sono più propensi a condensare le informazioni e a strutturare gerarchie di concetti mediante strumenti espressivi e strategie percettivocognitive consolidati.

Alcune delle modalità possibili per implementare graficamente una gerarchia, che metta in evidenza i contenuti più importanti, lasciando sullo sfondo quelli meno importanti, allo scopo di creare chiarezza e immediatezza comunicativa sono: l’uso di gradienti di tonalità, saturazione e luminosità del colore; l’orientamento dei segni; l’uso di stili grafici differenti per gli elementi che hanno peso gerarchico differente. Ad esempio gli elementi da porre in rilievo possono essere rappresentati in modo più realistico, vivido o tridimensionale e quelli secondari in modo più astratto, delicato e piatto.

Immagini di letteratura scientifica di riferimento inerenti al tema Gli scienziati propongono ai designer immagini tratte dalla letteratura scientifica a cui usano fare riferimento e visualizzazioni prodotte da loro come schizzi, presentazioni, schemi. Questi materiali sono utili come base di partenza, non visiva ma concettuale, da decodificare e ricodificare per apportare innovazioni in termini di efficacia comunicativa e qualità visiva, anche rivoluzionando l’approccio rappresentativo.

Successivamente i designer approfondiscono le indagini e affrontano una ricerca di immagini scientifiche tematiche integrando il materiale fornitogli. Tra tutte le immagini ne vengono selezionate alcune ritenute più significative che vengono analizzate per stabilire congiuntamente e in modo critico, dai rispettivi punti di vista, i limiti e i valori in termini comunicativi.

Vincoli comunicativi In base allo studio delle immagini di riferimento vengono individuati i vincoli rappresentativi da rispettare costituiti dalle norme editoriali imposte dalle riviste o dal contesto di riferimento e dalle convenzioni rappresentative riconosciute e condivise dalla comunità scientifica internazionale, come l’uso di determinati colori, per specifici elementi,

di particolari tratti o segni grafici o di proporzioni dimensionali.

Sfide rappresentative In questa fase i designer, consapevoli degli obbiettivi, delle gerarchie e dei vincoli stabiliscono, con la collaborazione degli scienziati, gli aspetti della visualizzazione da innovare attraverso cambiamenti di approccio e di punti di vista allo scopo di migliorarne l’efficacia percettiva e cognitiva.

Strategie rappresentative I designer stabiliscono le modalità e le scelte progettuali con cui perseguire gli obiettivi comunicativi e le sfide rappresentative individuati con gli scienziati.

Ad esempio, una strategia rappresentativa potrebbe consistere nell’accentuare mediante colori, ombre e luci la profondità tridimensionale di un’immagine strumentale, come quelle elaborate al microscopio elettronico SEM (Scanning Electron Microscope) in cui la prospettiva è appiattita dall’assenza di colore e dall’elaborazione dello strumento, per mettere in rilievo i dettagli ed evidenziare i caratteri morfologici.

Anche le scelte strategiche devono essere condivise e stabilite in collaborazione con gli scienziati, per verificarne la validità in termini scientifici.

Linguaggio espressivo Sulla base delle sfide e delle strategie rappresentative i designer individuano un repertorio di esempi di visualizzazioni e di esperienze, prevalentemente in ambiti non scientifici, dell’arte e dell’espressione creativa in generale, da utilizzare come spunti di ispirazione per perseguire gli obiettivi, le sfide e le strategie comunicative stabiliti. In alcuni casi i riferimenti possono essere tratti da settori anche molto distanti come il cinema, i videogiochi o l’arte antica.

Concept e progetto In questa fase, viene elaborato il progetto del dispositivo o dei dispositivi comunicativi attraverso diversi gradi di mokeup e studi di dettaglio. Il progetto, in tutte le sue fasi, viene sviluppato e verificato con l’aiuto degli scienziati.

Ogni studente, attraverso questo percorso, impara ad

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utilizzare diversi strumenti critici, espressivi e tecnici per rispondere a specifiche esigenze di realizzabilità, qualità, originalità e efficacia comunicativa legate ai contenuti visivi, spesso molto complessi.

In alcuni casi, come avviene generalmente nelle infografiche scientifiche, il dispositivo comunicativo viene configurato con caratteri di modularità per poter consentire di reimpiegare frammenti e singole parti in altri contesti come presentazioni o graphical abstract.

In tutti i lavori in cui questo potrebbe avvenire, quindi, è importante predisporre le visualizzazioni per aderire al brief progettuale prescelto, ma anche per poterne utilizzare delle parti in altri contesti. Questo aspetto della modularità sembra in contraddizione con l’approccio specifico e puntuale della comunicazione visiva che, generalmente, viene codificata in funzione dello specifico canale comunicativo. La ragione per cui la modularità funziona nel campo specifico della visualizzazione della scienza è che questa ha come oggetto la rappresentazione di processi, conoscenze e fenomeni oggettivi che, seppur declinati in diverse forme al variare dei supporti e dei contesti, permangono e condizionano fortemente le rappresentazioni in tutte le possibili declinazioni .

L’apporto del designer alla visualizzazione della scienza riguarda anche aspetti come la coerenza e il coordinamento tra i diversi dispositivi o tra le immagini di uno stesso articolo che devono seguire delle scelte visive integrate (cromatiche, grafiche, tipologiche, di stile) la scienza tende a sottovalutare.

Spesso le visualizzazioni realizzate dagli scienziati senza l’aiuto di designer non sono coerenti nella modalità di rappresentazione di elementi analoghi.

Per rappresentare diverse fasi dello sviluppo di un embrione, ad esempio, gli scienziati possono affiancare rappresentazioni bidimensionali per alcune fasi ad altre tridimensionali, in funzione dei contenuti iconografici e strumentali a loro disposizione.

Questo tipo di approccio rende le rappresentazioni dei diversi step difficilmente confrontabili perché non risultano visivamente omogenee. Nel design la differenziazione dei codici visivi e della modalità di restituzione grafica non può essere casuale, ma deve essere sempre motivata, poiché serve ad evidenziare differenze concettuali, di piano narrativo o gerarchie. I

contenuti analoghi che richiedono confronti vengono, invece, accomunati da caratteri grafici comuni per favorirne la comparabilità.

Tra le sfide più complesse emerge quella di rappresentare elementi e informazioni non visibili con nessuna strumentazione o molto piccoli (nanometrici). Tutto ciò che non è direttamente percepibile oppure che non è mai stato rappresentato o lo è stato, ma in maniera non corretta, deve essere decodificato e proposto in forma visibile mediante rimandi, evocazioni, astrazioni, analogie che siano in grado di restituire un’ipotesi comunicativa innovativa, autonoma, coerente e aderente al grado di innovazione, ai processi e ai contenuti della ricerca.

27 Conclusioni

Lo studio della letteratura scientifica, i casi studio descritti e il diffondersi di soggetti e iniziative come Mind the Graph, Visual Science e XVIVO testimoniano il configurarsi di un’esigenza, che per essere soddisfatta dalla disciplina Design richiede nuovi strumenti concettuali, interpretativi e professionali. Soltanto i designer capaci di assumere un atteggiamento progettuale ibrido, propenso alla collaborazione, potranno cogliere questa nuova sfida nella sua piena potenzialità. Una sfida che richiede capacità di ascolto e attitudini intuitive e deduttive, che consentano di cogliere i concetti salienti e prioritari da comunicare, pur non avendo gli strumenti disciplinari per dominare pienamente le conoscenze scientifiche coinvolte.

I designer, inoltre, devono adeguarsi alla velocità della ricerca scientifica, assecondare l’esigenza degli scienziati di pubblicare i risultati dei loro studi rapidamente, prima che altri riescano a pervenire a risultati analoghi. Per gli scienziati la pressione a pubblicare, espressa dall’efficace slogan publish or perish, è sempre più assillante e le immagini per loro sono solo una parte limitata dell’immenso lavoro che c’è dietro una pubblicazione. Dunque devono essere davvero motivati dalla volontà di migliorare l’efficacia della componente visiva della loro ricerca per impegnarsi nella collaborazione con i designer che possono dimostrare di essere in grado di conquistare rapidamente la loro fiducia prefigurando risultati originali e efficaci. È, infatti, nella capacità di modulare, attraverso il progetto comunicativo, i contenuti da rappresentare per fare emergere l’originalità e il contributo significativo apportato dal lavoro scientifico al settore di riferimento, che risiede il valore del design per la visualizzazione della scienza.

Una visualizzazione innovativa ed efficace può anche contribuire all’avanzamento della ricerca scientifica, facilitando la nascita di nuove intuizioni e deduzioni.

La capacità del design di osservare e registrare i dati scientifici in modo inconsueto, fondandosi su strumenti rappresentativi come tridimensionalità e dinamismo, che gli scienziati hanno difficoltà a restituire visivamente, costituisce un’importante opportunità di evoluzione scientifico e culturale.

Infine, come è stato affermato, le immagini scientifiche

appaiono in una vasta gamma di media, non più soltanto nei journal scientifici e nei libri di testo, ma anche nelle riviste di divulgazione, nei quotidiani, nei programmi televisivi e nelle mostre scientifiche.

Ognuno di questi media, e di conseguenza le relative rappresentazioni, ha un impatto diverso sulla società, sulla cultura, sull’opinione pubblica ed anche sull’economia di cui il designer deve tenere conto nel suo lavoro.

28 Design for science visualization

In the international perspective of contemporary design a new scenario based on the contamination between design and science is emerging (Ito, 2016, Oxman, 2016). The evolution of scientific knowledge and imaging analysis devices for physical world including digital microscopes, advanced scanners and tomography, is proceeding at an exponential speed, especially in bio-sciences. This term identifies sciences related to biology, and therefore to life, such as: molecular biology, synthetic biology, neuroscience, bio-robotics, bio-photonics, bio-chemistry, bioengineering and bio-mechanics (Corcoran, 2008).

Many of the achievements obtained in these areas constitute revolutions that have a profound impact on people’s lifestyle, opinions and choices. Anyway the connection between science and society is not always direct. Many important scientific achievements are not disclosed outside the limited context of research. From the need to connect science and society emerges a new possible role, and also a new responsibility for design, which has the ability to give shape to the changes induced by science transmitting them, through images, objects, communication devices, critical expressions and interpretations that make people enable to metabolize and implement new scientific knowledge in their lives (Holme, A. & Sheena, C., 2015; Langella, 2011).

In recent decades the relationship between design and science has been mainly induced by designers with the aim of drawing new inspiration and, in some cases, also a legitimation and a foundation to demonstrate the originality of their projects.

Moreover, today even scientists are starting to show interest in some forms of collaboration with design.

Among these forms the most attractive for scientists is Design for scientific visualization, because it allows them to increase the communicative impact and the dissemination attitude of their research results.

The visual aspect has always been important in scientific communication, whether it is aimed at specialist contexts, or as a form of dissemination to society (Andrade, 2015; Maynard, 2016). In the past, however, their task of visually representing science was mainly carried out by researchers themselves, using analogical tools, produced graphs, diagrams

and images for their publications. Sometimes, when the quality of scientific images was considered particularly important because it assumed a high commercial or media value, photographers and artists were also involved (Fatemi, 2016).

Today, with the diffusion of digital drawing, modelling and animation tools and the development of advanced info-graphic theories and techniques, the role of design in scientific visualization becomes important and strategic, so important as to urge research to elaborate specific and codified methodological approaches and tools.

The intensification of collaborative experiences between designers and scientists and the growing awareness on the contribution that design can offer to science have led to the emergence of new professional figures, such as the scientific graphic designer or the designer of scientific exhibits, who interpret research with the tools of the project.

Scientists are therefore increasingly interested in the visual representation and communication skills of design. The scientific research centers are starting to hire designers, initially, to deal with scientific images, posters, graphical abstracts and presentations and then go on to create more complex communication devices such as videos and infographics. The effect of the designer presence in a scientific research group is evident: the number of accepted cover pages, the ability to attract public and company funds, the media attention, the effectiveness of internal communication between researchers, and even the citations then the h-impact, increase.

29 The evolution of design for scientific visualization

Among the first designers involved in the development of methodological design tools, specifically designed for visual science communication, Will Burtin emerges. Born in Cologne in 1908 and established in the United States in 1938, Will Burtin is considered one of the most important information designers of the 20th century, known above all for having provided a fundamental and foundational contribution to the field of scientific visualization. Burtin was a theorist, lecturer, conference organizer, art director and information designer operating in various publishing contexts, from pharmaceutical to military.

His work was original and valuable for the ability to foreshadow professional scenarios, that would later be widely developed, known as visualization of science, information design, scientific exhibits design and multimedia design (that Burtin called “Integration”).

Burtin’s work have inspired the successive generations of designers and artists and are still a precious methodological and design reference useful to translate scientific principles, phenomena and knowledge through the tools of design, in order to make them accessible to a wider audience. Works not only graphic but also material, such as the threedimensional models in which Burtin distinguished itself for originality and innovation, anticipating the birth of digital virtual environments and influencing scientific exhibits for education and science museums.

In the text Design and science: in the life and work of Will Burtin Roger Remington and Robert Fripp (2007) illustrated the professional and teaching activities in accurate details, sources and images, first in Germany and then in the United States, in the advertising graphics and corporate identity (flex O prop, Upjohn), publishing (Fortune, Scope, Story of Mathematics for young people, military manuals for the US Air Force and the Army Air Force), in the exhibitions (Integration, The New Disciplines in Design), in the organization of specialist conferences (Vision) to the most interesting phase of threedimensional scientific exhibits (Cell, Brain, Atomic Energy in Action, Metabolism, Genes in Action, Defense of Life). The book is particularly useful for framing the cultural, political, economic and

scientific context in which the need to represent in a professional way, with a point of view guided by the project, the new discoveries of science arose. The authors highlight relationships that linked Burtin’s visions to events, people, projects and places that characterized his activity. Each described work contributes to assemble the profile of an eclectic, visionary and audacious professional who chose to experiment his personal approach to design in unusual and complex fields. In the book the narration is enriched by original quotations from Burtin, which propose a sort of methodological manifesto of Design and Science, and by testimonies of critics and professionals who have worked with him and who reveal different nuances of his approach.

The images of Burtin’s works, available online in the The Will Burtin Archive Project developed in the Rochester Institute of Technology and funded in 2005 by the Getty Foundation Grant, constitute a vast repertoire of historical references and inspirations for scientific design. Despite today’s designers can rely on scientific knowledge, tools of investigation and representation, materials and technologies much more advanced and sophisticated than those who could use Burtin, his works do not appear naive nor outdated. He had an amazing intuition and an incredible ability to foreshadow details that science could explain only years later.

Although he did not have a scientific background, he was able to discuss very complex issues with scientists in order to achieve coherent communication objectives, with a cooperative approach that could break down disciplinary and language boundaries to generate common and shared visions. The numerous awards and prizes he received during his career show how qualities such as: curiosity, stubbornness, intuition, ability to prefigure future, attitude to observe meticulously nature details and a good dose of humility are necessary for a designer to collaborate with scientists succeeding in offering an effective contribution to science. Burtin, therefore, is an example for designers who want to deal with depth and awareness the difficult task of interpreting science. Today, more than ever, the study of Burtin’s projects and theories is useful to emancipate the

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designers from a simplistic and superficial approach, which unfortunately unites many young contemporary designers who are inspired by science in a hurried way, based on personal interpretations, not validated, risking to produce misunderstandings rather than explaining and enhancing the results of scientific research. Furthermore, Burtin’s teaching also leads to overcoming the graphic conventions that tend to homologate scientists’ representations proposing innovative expressive codes.

Burtin’s personal history and life events influenced his professional orientation and attitudes. With the advent of the First World War he was forced to interrupt his primary studies. He never achieved the equivalent of the high school diploma, but at the age of 14 he attended a typography apprenticeship course of 4 years and then continued his studies in Art and Architecture. Despite the professional level achieved and the awards obtained, he always had the feeling of having a formative gap and this feeling influenced in particular his career, not as a shortage, but as a willpower to learn as much as possible in every occasion with curiosity and desire to deepen. Desire that allowed him to dialogue and collaborate with some of the main protagonists of the 20th century science like Albert Einstein; the neuroscientist Wilder Penfield and Garrard Macleod of Upjohn Pharmaceutical.

«Burtin developed an extraordinary ability to learn intuitively – on the spot, on the job, in a client’s laboratory everywhere, whenever, wherever, wheneve, whatever he needed to learn. He devoted much of his professional life to translating the latest research in pharmacology, microbiology, biochemistry and nuclear physics into publications, graphics, exhibitions and films for medical and scientific audiences and the public » (Remington & Fripp 2007, p.14).

Burtin illustrated, in his works, research results that, at that time, were frontier in sectors such as microbiology, genetics, neuroscience or metabolic, translating recent data and knowledge, not yet fully consolidated. Open questions, subject to scientific

debate, on which he chose to propose clear, but not definitive interpretations, aimed at encouraging public opinion to reflect and question the implications of the most recent scientific results bringing them into daily life. The cover of the number 1 of the Scope magazine of 1941, for example, which represented the advances of assisted procreation, anticipated the test tube baby expression still used today.

The aim of involving users in the scientific question through an emotional experience that characterized Burtin’s works led him to elaborate innovative representation strategies based on cognitive sciences. The choice of colors, shapes, materials, technologies and languages was influenced by principles of cognitive psychology in order to obtain inclusive and emotional products.

Science for Burtin was, therefore, both the object of representation and a tool to make this representation more effective, an approach that still today constitutes a valid and stimulating methodological reference in relation to neurosciences evolution.

On the subject of the reality of science Burtin wrote: «The extra-sensory reality of science provides man with new dimensions. It allows him to see the workings of nature, makes transparent the solid and gives substance to the invisible....

The designer stands between these concepts, at the centre, because of his unique role as communicator, link, interpreter and inspirer ....Through unceasing comparison and interrelation of factors, he gains an understanding and exciting insight into their nature and value, enabling him to depict even that which had been invisible. Thus he creates» (Remington & Fripp 2007, p.59).

Among the many projects carried out by Burtin for the Upjohn company are Cell, Brain and Chromosome, exhibits defined walk-in because the entire structure was built on a scale large enough to allow the viewer to enter it in order to offer a point of view from within, which would have made it possible to better understand all the relationships between the different parts.

Cell, completed in 1958, was developed to illustrate

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the new knowledge earned by molecular biology about the organic structure of human cell, to different audiences in an immersive way. According to Burtin, Cell had to respond to those that, from his point of view, were the questions of society in relation to the new biologic discoveries. In 1958 molecular biology had already identified most of the elements and functions of the cell we know today, but it was a new and developing field that promised to unveil some of the most important secrets of life. Watson, Crick, Wilkins, and Franklin had discovered the DNA double helix only 5 years before. The electron microscope returned images of cellular structures that science had not yet fully explained and interpreted. The questions that scientists and society were asked were many and Cell responded to some of them with a vision realized through a design driven approvace, mediated by collaboration with scientists, technologists and companies.

Burtin chose to interpret new scientific principles with new languages, materials and technologies.

He experimented, in particular, new plastics, easily workable and mouldable, even in very complex morphologies, able to offer a wide variety of tactile and visual effects as well as expressive opportunities.

The choice of technologies was also strategic and innovative: the use of rheostats and complex electrical systems allowed to obtain backlighting and dynamic lighting effects that foreshadowed the current LED technologies.

Integration with scientists, physicians and entrepreneurs was one of the priority aspects of Burtin’s work that made scientists and engineers able to visualize and test the theories and results of their research, facilitating collaborations and problem solving.

Referring to his work Cell Burtin wrote: «The primary value of such models, as well as graphic design work proceedings and following them, was they reduce the time necessary for the study and understanding of a science problem ... One physician after wandering through the structure of a basic cell, stated that “it reduces six months of detailed study to six minutes of visual and physical exercise». It made him and his students again curious to re-study the

original cell under a microscope, but this time on the basis of a more dynamic understanding of the total, generalized, image” (Remington & Fripp 2007, p.77).

So Burtin’s work had an impact on design science and society. The visual representation of concepts and processes assisted scientists in their work because it offered a support for the comparison, study and exchange of ideas better than the abstract form. At the same time it was an excellent tool to disseminate the new knowledge gained by biological sciences that were accelerating in those years. An instrument that made the contents easier to memorize, but also more involving and dense both from a cognitive and emotional points of view.

In these hybrid dimensions generated by integration (using Burtin’s preferred expression), between creative expression and science will position many of the most interesting episodes of art and design in the coming years. A dimension in which, already in the middle of the last century, Burtin employed, with competence and critical capacity, tools that today seem innovative such as multidisciplinary methods, transversal languages and contamination between design and science. For this reason it is important that books such as Design and Science enter the cultural heritage of future designers and that figures like Burtin are addressed in their training courses.

32 Design for contemporary science visualization

Following the strong impulse given by Burtin to the discipline of design for scientific visualization, science museums and journals have involved more and more designers and artists in the development of their visual products. For several decades, however, a sort of resistance on the part of scientists has remained. For their scientific publications and conference communications, with the exception of excellent research contexts such as Harvard or MIT, scientists have preferred to manage the representation component autonomously, without designers helps. Only in recent years the occurrence of some phenomena, jointly, have led to the creation of new interest in scientific institutions for the possibility of collaborating with specialized designers. An increasingly strong focus of scientific journals on visual quality of images; a growing research institutions need for media visibility; the spread of competitions in visual science or scientific photography (Leeming, 2017); the success on the market of commercial science driven products and the increase of academic spinoffs are just some of these phenomena.

From statistical analysis it emerges that the papers that have gained the cover pages on prestigious scientific journals such as Nature, Science and Cell get much more citations in the academic literature than those published in the same journals that are not represented on the cover. Moreover, the number of images used by high-prestige journals is much higher than that used by other journals. This fact indicates both the emergence of a new aesthetic of prestigious scientific publications, and that this aesthetic is relevant to the impact of the journals (Wang, et al., 2017).

The attention to the design way of acting, perceived as attitude to solve complex problems and innovate, manifested by economists and translated into design thinking approach, is therefore beginning to appear also in scientific circles.

For some years now, on the web, thematic web platforms have been appearing on scientific visualization such as Mind the Graph, XVIVO, Nature graphics and Visual Science, which demonstrate scientists need of improving the graphic and

communicative quality of their publications and presentations.

The visualization of scientific principles can also be an effective marketing tool to represent the research content of products such as pharmaceuticals, biomedical products, cosmetics or sports technical accessories.

The relationship between designers and scientists, as Paola Antonelli states in the preface of the Design and Elastic Mind exhibition catalog, must be unambiguous, based on active exchanges and dialogues in both directions bringing benefits to all (Antonelli, 2008).

Design can provide science with a support in communication but also indications on how to occupy new spaces of action, propose new themes responding to society and market needs, or stimulating the science “creative capacity” with design points of view and approaches. Visual communication can also be used by media to inform the public on specific science orientations, on emerging issues and on development policies.

In these cases the consequences and ethical-social implications of design involvement are particularly relevant (Allen, 2018).

Better scientific images can help counter the lack of public interest in some scientific issues and can help media presenting them to find sponsors.

Scientific representation plays an important role in contemporary culture because it can influence policy, legislation and capital investment on research (Gigante, 2018).

Contemporary science requires very substantial funds to recruit researchers, acquire powerful instruments and equip advanced laboratories and scientific communication can encourage financial support for potential financiers who, through representative intermediation, can more easily understand the potential for innovation in scientific work illustrated.

In the introduction of the book Science Communication in Theory and Practice (Stocklmayer & Gore, 2001), the authors analyse the scientific communication impact on citizens and the scientists participation in public life by identifying five values to measure them: economic value, utilitarian value,

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democratic value, cultural and social value. Designers and artists, for their ability to communicate concepts and principles through forms with high expressive potential, are able to illustrate science characteristics to both a generalist and specific user target.

The visual component impact of scientific communication on society has been the object of a research coordinated by Miguel Alcíbar of the Universidad de Sevilla which has shown how scientific images published in some Spanish newspapers have played a particularly important role in the dissemination of technical-biomedical information related to the last Ebola epidemic, proposing a sort of parallel narration to the written and spoken one, often more immediate and effective (Alcíbar, 2017).

Publishers are increasingly interested in the visual quality of the articles they publish, and in their impact on readers, especially in their online editions.

The choice to read, or buy, a single article rather than another one, can be conditioned by images or the cover page effectiveness. As a result, even the possibility that an article will be cited, an aspect of great importance to scientists, is favoured by an attractive visual component.

These new requirements are also associated with scientists tendency to propose their research to alternative audiences. To the more traditional communication instruments such as websites, new visibility opportunities have been added, potentially very wide: social networks, online conferences such as TED conferences, videos on channels such as youtube and vimeo, newspapers or generalist magazines, which can significantly increase the visibility of an institution.

In design, the relationship with the sciences opens new and unprecedented perspectives of intervention capable of generating unusual professional profiles linked to the visualization of science to produce communication devices such as: graphical abstract, cover page of specialized scientific journals; multimedia videos and digital animations representing scientific processes and concepts; presentations, illustrations, infographics, apps and exhibits aimed at making the results of science more comprehensible to a specialist public or, more generally, to society.

The graphical abstract is an image that is explicitly

requested by some journals to briefly describe, as a kind of conceptual map, the contents and scientific innovative contribution in visual form, in order to complete the illustration of the traditional abstract.

Generally the graphical abstract is quite small in size, as it must be inserted in the column of the paper text and is specifically addressed to the specialized scientific community to which the journals proposes.

Another type of device on which the intervention of the designer is particularly useful for scientists is the cover page, an image generally free of texts, of great visual impact, but also clear enough to display the papers subject. Cover pages can be used both for scientific journals and for newspapers and magazines. Scientists often send to the journal to which they submit a paper some attached images of the journal believes that one of them is particularly interesting and attractive to the readers asks it in the cover page version.

Scientific infographics, on the other hand, are complex images that include texts, figures, graphs, illustrations, flow patterns and temporal or spatial processes schemes. They are used to represent complex concepts and phenomena and can be used for conferences presentations, scientific or popular posters or presentations aimed at the technological transfer of scientific knowledge, such as pitches for startups aimed at lenders and stackeholders.

A field in which science can hardly ignore the designer is the creation of 3D models and digital animations, which require specific modelling skills and familiarity in the use of specific graphic software.

This growing attention to image as a support for scientific content has led scientists to perceive a new need to improve the visual quality of their publications and presentations and to the awareness of having insufficient tools to fully satisfy it. At least not quickly and adequate, in terms of graphic quality and communicative effectiveness, to the value of their scientific work. For this reason, online platforms such as Mind the graph, founded by the scientist Fabricio Pamplona in collaboration with a graphic studio, are emerging to help scientists to design graphical abstracts, images for publications, presentations and other forms of science communication, through use of pre-defined formats, icons and templates to

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“adapt” to specific contents.

The limit of web sites and applications like these, consists precisely in their pre-constituted character that greatly reduces the contribution of design culture, entrusting the design to automatisms of templates and already formatted images. Naturally, the quality of the communication devices produced with these tools is definitely reduced compared to the result that can be obtained with the design contribution.

Among the blogs and visual science website most interesting and rich in design references, Nature graphics emerges, which collects views taken from the pages of Nature, one of the world’s most prestigious scientific journals, that publishes the best research in all science and technology areas. The blog illustrates different types of scientific visualization devices such as cover pages, graphical abstracts and infographics.

It is independent of the Nature Publishing Group but is edited by the team of graphic designers and artists who collaborate with the journal. Each image is analyzed in detail, according to a common format, which involves the deepening of four aspects of the project: Background; Design challange, Ideas and sketches and Development. The Background illustrates the scientific theme addressed by the article, the elements of innovation and advancement induced by the project in relation to the state of the art and the sources of artistic or graphic inspiration chosen. The Design Challenges describe the communication goals and challenges that the designer and the scientists have agreed on in dealing with the visualization. Ideas and sketches describe the strategies used to achieve the objectives set, then the visual hierarchies adopted or the specific graphic choices such as style, lines and colors. This part also reconstructs the evolution of the project through the different steps and sketches and the reference images provided by the scientists. In conclusion in Development, the final development is explained and the technical details related to the realization, such as software and tools used, are analyzed in depth.

The blog is very interesting because it offers the story of each image, illustrating the specific choices, the visions that have guided the project, and

the dialogues with scientists. These are precious information for designers who are about to tackle a sector in which the procedural and methodological references are still rare.

An important area of bio-sciences visualization, very effective in approaching the most advanced scientific research to society, also through tools such as internet and social media, is digital animation. In 2006, Harvard University built a partnership with XVIVO, a company specialized in digital graphics, to develop an animation with the aim of enabling its cell biology students to experience a sort of virtual journey within the microscopic world of cell. Thus a “cult” video for the visualization of science was born: The Inner Life of the Cell, which follows the movement of a white blood cell inside the endothelium, showing its responses to external stimuli. Since then, XVIVO has produced other beautiful animations that are collected in the Harvard’s BioVisions series. These include Powering the Cell: Mitochondria, which illustrates the mechanisms of ATP production within the mitochondria membrane and The Inner Life of the Cell: Protein Packing, which presents the intricate environment within a cell. These animations can be viewed by visiting the site of BioVisions, a website dedicated to the development of scientific videos, founded by Robert A. Lue and supported by Harvard University and the Howard Hughes Medical Institute.

Another company specialized in visualization of science is Visual Science, which offers its services to research centers, universities and companies providing solutions for scientific communication, marketing and teaching in various sectors related to science. In addition to scientific skills, it involves design, imaging, film production, game design and marketing experts to offer solutions that illustrate, in an innovative and effective way, projects, products and services, both to a specialized and heterogeneous public. In addition to the internal team, the company also makes use of the collaboration of more than 70 scientific consultants from different sectors, coming from universities and international research centers, to ensure an adequate treatment of specialist contents.

The main areas of intervention of Visual Science are

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the scientifically accurate modelling of products, processes and technologies in 3D; digital animation; illustrations; augmented reality and virtual reality.

The company website offers a very extensive gallery of projects that proves how expressive codes, communication strategies and visual languages must vary according to the scope of application (science, technology, medicine, etc.) and communication declination (graphical abstract, animation, scientific or informative infographics, poster, 3D model, cover of scientific journal, etc.). Projects are cataloged by client categories: Medicine, Pharmaceutics, Science, Biotechnology, Engineering, Education, Museums, Chemistry, Microelectronics, Oil & Gas, Entertainment, Technology. The categories listed demonstrate the breadth of the panorama of professional opportunities that are proposed to a designer who specializes in visualization of science.

Among the methods of science visualization the representation of scientific processes and logics through applications and software simulating the studied phenomena emerge. This category of visual science includes digital organisms, that are “clones” of real organisms studied by biology, which can be used to disseminate data and information related to specific natural or artificial sites.

Syntfarm, is a collective born from the collaboration between Andreas Schlegel and Vladimir Todorovic in 2007, with offices in Germany and Singapore, which explores and preserves the expressions and structures of natural dynamic ecosystems related to some real environmental contexts, translating them into digital ecosystems that behave as extensions of the biological entities from which they draw inspiration, endowed with the same rules and principles. Syntfarm works on four fronts related to the different types of natural resources studied: atmosphere, biosphere, lithosphere and hydrosphere.

The approach used is based on experimenting, exposing, and understanding biological life, its logic and dynamics, through a sort of on-line encyclopedia of nature represented through a “digitally alive” nature, in continuous evolution. The project is divided into three phases characterized by different activities. NOAnetwork of actions is a cyclical system of data collection that connects different sites and

ecosystems with the aim of creating connections and synergies between distant places. The data is collected in one place and then returned and displayed in a different site. In the same place where the exposure takes place a new set of data collection starts, so that the cycle can continue indefinitely.

NODAAautonomous data objects includes, instead, physical objects that store over time events that have already occurred in a specific place, in order to keep track of the phenomena that have characterized that site over time. The stored data are scientific and objective data related to the life of the places, such as air quality, temperature, humidity, and pressure. In the SEsynthetic ecosystem section all the data sets acquired by NOA and NODAA are stored in the form of digital organisms and environments, in modules defined as farms, as if they were organisms in culture in a digital laboratory. All farms, imitating the processes and systems that have been observed in a physical space, have a dynamic evolving behaviour in their dedicated environment and simulate potential future ecosystems behaviours.

Even in Italy research centers more attentive to the impact of their results such as the Italian Institute of Technology, some universities and CNR institutes, have shown a growing interest in the possibility of receiving support from designers in illustrating the results of their scientific research, opening new paths of possibilities in that frontier that in the past had separated science and design dimensions. Frontier that, progressively, is dissolving to give space to more and more frequent forms of collaboration in different areas of science.

This growth of interest in the visualization of science is also evidenced by exhibitions like The Beauty of Imaging. Bracco, 90 years of future dedicated to the evolution of diagnostic imaging tools, hosted in 2017 by the Triennale di Milano, and in 2018 by the Citta della Scienza of Naples.

According to Luc Pauwels in Visual Cultures of Science (Pauwels, 2006) the role of design is more proactive and broad compared to a simple graphic rendering of research results, since the intervention of design in visualizing scientific data and concepts from different points of view stimulates scientists to reinterpret their own knowledge in a different way,

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allowing them to identify innovative and unusual representative opportunities.

Therefore, designers can contribute to scientific knowledge by constructing narrative paths based on the elaboration of information and images provided by scientists who, through these paths, are assisted in cataloging, analyzing, interpreting, sharing and renewing the data of their research.

But the contribution of design to science can also not stop at the sphere of visual representation or multisensory, since the ability to observe their work through different filters can help scientists to highlight aspects of research that can also foster new discoveries and insights.

In the article Making Visible the Invisible published in the magazine Eye, Stuart McKee (2005) asks: “Can designers and scientists teach each other how to express new concepts in text and image?”. In answering the question, McKee highlights what he calls “impalpability” of contemporary science and describes different types of intersections between scientists and designers or between scientists and artists.

Scientists have used images as instruments to analyze and discovery the physical world for centuries, but the goals of contemporary science mainly concern aspects that can not be seen or even perceived. Nowadays much of what remains to be revealed in physical world is unlikely observable, it is predominantly speculative, unidentifiable, hidden or invisible. Science and technology are able to generate and process, through simulation systems and powerful calculation software, models that allow to obtain invisible data from analysis carried out with very precise three-dimensional scanners, electron microscopes, magnetic resonance investigation systems, ultrasounds, spectroscopes and other countless imaging technologies. Advanced tools like these make researchers able to obtain very precise information about what happens in the abyss of the ocean or inside a human body, but they also require unprecedented skills of interpretation and visualization.

McKee reports a provocative statement by Douglas Smith, curator of exhibitions at the Museum of

Science in Boston, who very effectively expresses this concept: «All images derived from data beyond the spectrum of visible light are technological illusions, tweaked conspiracies between human and instrument. Viewer beware.»

Among the “hybrid” figures evocated by McKee appears Felice Frankel, a photographer, designer and researcher at the Massachusetts Institute of Technology (MIT) School of Science, according to which designers can teach scientists much about how to “think visually”. Through her work of scientific photography, Frankel intends to propose new ways to amplify the visual values of what scientists see in the course of their research. Although the starting point is almost always constituted by the instrumental images elaborated by researchers, the most hidden research worlds are also investigated and evoked in her photographs (Frankel, 2004).

In 2001, MIT scientists Todd Reynolds and Gerald Fink asked her to photograph a baking yeast colony to illustrate their research for the Science journal.

Frankel chose to portray the yeast in the complex and unusual version of biofilm to highlight the research goal of Reynolds and Fink who were studying yeast to understand the way in which other microorganisms, such as fungi and bacteria, also structured in biofilm, can adhere to the plastic surfaces of prosthetic devices causing infections.

Frankel’s contribution to the paper was very important, as she was able to highlight details in the research that scientists had not yet explained.

Her image, which showed the floral motifs typical of yeasts, was chosen as the cover page of the journal, offering Reynolds and Fink an amplification of attention on their research by the scientific community. The same image was, however, also very controversial because, to make it more aesthetically “clean”, Frankel had erased the Petri dish, the transparent container used by biologists. In this way the technical support that also provided the sense of scale of the sample was evaded, deleting an important element for the comprehensibility and reproducibility of the experiment, fundamental aspects in scientific publications. This episode highlights a major issue in science visualization: the

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designer responsibility to approach scientific data and protocols rigorously without compromising the scientific value of the information transferred with their interpretations, and respecting the constraints and conventions that are essential. For the scientific community these needs, coming from scientific contexts, risk to contrast with the designers intent to face the visualization of science by making innovative contributions, developing alternative and unusual languages and expressive models, through new points of view, different from purely scientific ones.

A statement by Frankel reported by McKee expresses the distance that is created, in some cases, between designers and scientists: «The scientific journals perpetuate their own visual traditions,’ she explains. ‘Scientists believe that if a research photograph or illustration is too refined, or too attractive, then it will not be taken seriously, and will sabotage their efforts to publish their work.

It is never an easy sell, but scientific data can be informative and elegant» (McKee, 2005, p.45).

Moreover, the designer’s task is also to highlight the characteristics of science that science itself does not have the habit of transmitting, but which helps to understand research more deeply. For example, in visual representation it is important to highlight the issue of uncertainty that must be considered an integral part of scientific research. It is necessary to distinguish what is known to science from what is not yet known and, therefore, is the object of investigation. Both aspects must be exposed to the public.

The issue of uncertainty should be dealt with more extensively also in school education to provide young people with a more realistic idea of the process of scientific research. Because in science, contrary to the common idea of rigor and absolute positions, multiple nuances, points of view. and many questions coexist (Frankel & Whitesides, 2009).

As Riccardo Falcinelli observed: «Obviously, scientific data must always be compared with culture and history, viewed critically, aware that the facts come to the world with their interpretations.

This science is not the world of the sure but of the infinitely probable, to say it with Marc Bloch.»

(Falcinelli, 2011, p.307) In the communication of science, therefore, characters such as randomness, abnormality or abstraction come into play. Many scientists consider ambiguity as a negative aspect that denounces an incompleteness of research. But highlighting uncertainty through design or art can encourage research to investigate issues that are still open and arouse greater curiosity in public opinion.

The visual representations that are proposed today have the potential to anticipate visions that can be confirmed and consolidated by future scientists and designers. The designer has the opportunity to simultaneously observe different sectors and, therefore, to sense potential transfers and translations from an area to another.

The graphic elaborations of scientific images require not only a capacity for in-depth conceptual analysis but also a profound knowledge of software and specialized techniques, linked not only to graphics but also to scientific instruments.

Alfred Pasieka illustrator, animator and scientific photographer, member of the BFF: Berufsverband Freie Fotografen und Filmgestalter, for example, realizes and processes photomicrographs of chemicals such as crystals of vitamin C, adenine, testosterone and melatonin, transforming them into sophisticated and suggestive images that reveal a profound aesthetic sensibility.

In the article On-Screen Storytelling in the Visualization of Biotechnology (2008) Heather Corcoran stresses that one of the main problems of collaboration between design and science is that scientific knowledge remains predominantly patrimony of scientist, who is hardly willing to share it with a designer who would have the task of representing and communicating them, above all because it means devoting further effort to make them understandable. This resistance threatens the designer’s communicative potential. It is important, therefore, that on both sides there is a real interest in collaborating, that there are mutual esteem and trust and that the objectives of the visualization project are clear.

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The theoretical research and described case studies, that are very different from each other, reveal different languages and expressive codes, media and tools that, in the international scene, contribute to define the variegated and multifaceted universe of design for science visualization. A scenario in which new professional opportunities for hybrid and curious artists and designers are expected, respectful of the rigour of science, but courageous and flexible, motivated by the objective of contributing, with their work, to the evolution of design and scientific culture.

39 Design for scientific visualization and neuroscience

The design for science visualization should make use neurosciences collaboration that can provide valuable tools to analyze and modulate perptive cognitive and emotional effects in communication devices. The knowledge of neuronal processes used to discriminate, perceive (Prinz, 2017) and memorize(Weiss, Greenlee & Volberg, 2018) colors, shapes, sequences, fonts (Bock, 2018) and hierarchies (Xu & Wu, 2018) could be very useful to design images, films and exhibits in a more conscious and scientific way. Many of the scientific devices elaborated by designers to enhance the communicative capacity of science are not limited to a visual impact but also involve other perceptual channels, therefore they must be treated as multi-sensorial experiences rather than simple visualisations (Méndez-Balbuenaet al., 2015).

As Burtin has shown, therefore, design proves to be more effective if it interprets and represents science by referring to science itself, that is, to the most recent neuro-cognitive and perceptive knowledge.

But the design project that refers to the principles of neuroscience should not seek “universally valid standards” attested by science, rather it should be able to intersect scientific knowledge with cultural, historical, sentimental and relational factors.

According to Riccardo Falcinelli: «If we really want principles, these are to be looked for in the way the brain knows. In the endless dialogue between physiology and culture. So it is not a matter of formulas or rules, but rather of problematic issues, of questions to ask. For those who deal with images, for artists, writers, designers, photographers, at directors the only possible principles are questions.

One of these is: how does the brain work? How does it know?

But, without too much surprise, in the libraries of artists and designers abound the manuals and the modern sciences are scarce.» (Falcinelli, 2011, p.309) Therefore, designers should study the contemporary sciences in greater detail and be constantly updated on the latest discoveries and knowledge.

Neurosciences, in turn, use a multidisciplinary approach to analyze the neurobiological

processes that underlie cognitive and perceptive activities intersecting physiology, psychophysics, electrophysiology and functional neuroimaging (Peak, 2017).

The cognitive aspect linked to the fruition of a scientific image is conditioned by perceptual and emotional factors. In Neuroscience of Beauty, the neurobiologist Jean-Pierre Changeux, with reference to the use of works of art, proposes his point of view, which can be translated to the design project for scientific visualization: «I will therefore advance the hypothesis that the aesthetic experience corresponds to a particular global synthesis within the conscious neuronal work space, consisting of the following elements: the perceived shapes, colors and figures, as well as the memories and emotions evoked. The result is an “unexpected global resonance” between the artwork and the internal organization of the brain.

As a consequence, in the conscious space a kind of singular and powerful ignition would develop which would indicate the “aesthetic effectiveness” of the art work.» (Changeux, 2016, p. 2015) The theme of designer’s work interpretation through the filter of cognitive neuroscience has had, in recent years, interesting developments thanks to the evolution of neurological instrumentation of image analysis (Xu & Wu, 2018). In a not too far future the collaboration between designers and neuroscientists will lead to the use of neuroimaging methods and the scientific knowledge gained in this field in the project of new communication and collaborative artifacts that will be able to analyze, model and support internal communication during the processes of scientific and design research, favoring the mechanisms of intuition and discovery (Mollon, 2017).

Susan Greenfield, a British scientist and writer, specialized in brain physiology, claims that scientists should rely on creativity to be able to interpret the needs of society and to work in the direction of satisfying these needs. At the same time, graphic designers and artists must be aware of the new achievements of neurophysiological sciences, which describe the processes on which creativity itself is

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based, to manage their work more consciously and profitably. In the text ID: The Quest for identity in the 21st century, Greenfield deals with the issue of brain plasticity, a particularly dynamic functional quality that makes brain able to subject to constant structural and physiological changes related to changes in lifestyles, work tools and contexts of action, which influence the way we perceive and understand information (Greenfield, 2008). The book is very useful to designers and artists because it describes the creative process in terms of phenomena and neuronal connections that is schematized in three phases: deconstruction, construction of new associations, attribution of new meanings to new associations through connections.

Studies that deal with these topics can be particularly illuminating for the creatives who approach the science visualization to understand the psychological and neurological phenomena that underlie the assimilation and translation of complex concepts into communicative devices.

Design, therefore, assists science and, at the same time, science helps design to become aware of the logic on which its own work is based in order to improve it, to model the visualization in the form of dense experience in cognitive and cultural terms, as well as in relation to more profound, emotional, oneiric or evocative factors. The relationship with science can, therefore, be assisted by science itself.

Besides being a strategic and planning tool, neurosciences are also very interesting as an object of representation. In fact, they constitute one of the scientific fields for which designers who have dealt with visualization of science have shown greater attention.

The 19th century Spanish scientist Santiago Ramón y Cajal, one of the founders of modern neuroscience, winner of the Nobel Prize in Medicine in 1906, was among the first to unveil the mysteries of neural structures and graphically represent them with extraordinary drawings to describe and explain his discoveries. These drawings have recently published in the book The Beautiful Brain, the drawings of Santiago Ramón y Cajal (Swanson et al., 2017).

Today, through the most advanced neuro-imaging

instruments, scientists can know the brain areas that are activated following specific sensory stimuli. With these instrumental data, more and more detailed brain maps have been elaborated representing the brain’s neural connections as flow lines that, from a visual as well as a conceptual point of view, are incredibly fascinating and offer a surprising field of experimentation for design too. The study of these brain geographies, which includes neural connections and synapses, is called connectomic, while the neural connectivity maps, which may concern a part of the organism or the whole organism, are called connectome, a term proposed for the first time in 2005 by Sporns (Sporns et al., 2005). In 2010 the Human Connectome (HCP) project was born, sponsored by the US National Institute of Health, with the aim of building a complete map of in vivo structural and functional neural connections (AvenaKoenigsberger, et al., 2017) in the single individuals and between individuals.

There are several data archives and images of connectomics online, in open access version, to which scientists and designers can draw. One of the most important of these databases is the Open Connectome Project (Bock et al., 2011), an online platform developed to freely share research, data, methods and ideas on the progress made by researchers all over the world in order to accelerate the processes of knowledge and innovation. The OCP can also be useful for designers, who can refer to them to propose new forms of visualization through elaborations and interpretations filtered with the tools of the project.

Many of the mappings developed by neuroscientists employ a two-dimensional modelling technique, called tractography, used to visually represent neural traits, using data obtained from imaging tools, magnetic resonance techniques and digital diffusion tensor (DTI) processing.

More and more designers and artists are attracted to the possibility of contributing to this scenario. The Neuro Bureau project, for example, aims to promote the intersection between neuroscience, art and design in the direction of open neuroscience, which involves the sharing of analytical tools, computational

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resources, data and knowledge in order to experiment the extraordinary and unpredictable opportunities of innovation of visual neuroscience, interesting for both designers and scientists. The Neuro Bureau project is a collaborative forum that offers a blog, some events and a competition entitled BrainArt Competition founded in 2011 with the aim of encouraging different forms of visual interpretation dedicated to neuroimaging. The categories of the competition provide an idea of the possible areas of intervention: Best Representation of the Human Connectome; Best Abstract Brain Illustration; Best Humorous Brain Illustration; Special Topic; Best Video Illustration of the Brain. The gallery of selected projects offers a rich repertoire of case studies, approaches and opportunities for intervention such as the possibility to integrate instrumental images with hand drawing or painting techniques or the choice of de-coding and re-coding instrumental data to process images alternative to the scientists graphics . This last approach was used in the image produced by Andreas Horn of the Charité University of Medicine entitled The Wires that Make You, selected in 2018 in the category Best Representation of the Human Connectome, which depicts projections, associations and brain traits, brain stem, cerebellar bundles and cranial nerves in which fibers are rendered using a code and alphabetically colored on a specially developed color map. The image has been elaborated on the basis of data obtained from the Atlas of tractography Macroscale HCP842 published

by Yeh in 2018 in NeuroImage but not shared in the open version. The project proposes, probably in the form of provocation, a way to make open data that were not.

Definitely more artistic are the images of the Best Abstract Brain Illustration category, in which the aesthetic aspect of the graphic representations of the brain is generally highlighted, such as Blossoming Brain in Pink, awarded in 2018 by Holly Warren from the University of Hertfordshire School of Creative Arts, in which is depicted a bouquet of flowers assimilated, for morphologies and aggregations, to a tractography, or the image, selected in the same category, entitled Colorful pathways of the white matter, produced by Francois Rheault

from Sherbrooke University that differentiates chromatically the different connective pathways between brain areas known to neuroanatomists.

The beautiful graphic novel Neurocomic, published by the neuroscientist, illustrator and cartoonist Matteo Farinella in collaboration whit the neuroscientist Hana Ros, in 2013 leads the reader into a kind of dreamlike journey through the human brain, between forests of neurons and caves of memory, accompanied by the protagonists of the history of neurological sciences such as Santiago Ramón y Cajal.

42 An education method dedicated to design for science visualisation

This book stems from the objective of providing a theoretical, methodological and operational reference to designers interested in the fascinating field of visualization of scientific results and concepts.

Following this first theoretical and methodological part, the design experiments carried out in the course “Design for scientific visualization” within the Degree Course in “Design for Innovation” of the University of Campania “Luigi Vanvitelli” is illustrated. The course was led with the collaboration of the biologist Valentina Perricone and the scientific designer Valentina La Tilla.

The activities of this course merge into the Hybrid Design Lab, a research, teaching and project laboratory dedicated to the complex relationships between Design and Science.

A specific design method for scientific visualization was developed in the laboratory in order to provide a flexible and adaptive tool available to designers who want to deal with this new and potentially very promising field of intervention.

The objective of the course “Design for scientific visualization” was the design experimentation of visual communication systems and innovative experiences that translate, through the interpretative and representative filters of design, data, knowledge and scientific information in various bio-sciencientific fields such as molecular biology, synthetic biology, neuroscience, biomechanics, biomaterials, biophysics, pharmacology, natural sciences, marine biology, and psychology.

As part of teaching activities, students have the opportunity to experiment a design experience that simulates a professional job of science visualizing.

The course is structured to transfer to students, within an academic semester, the methodological, communicative, procedural and relational tools to interface with specific groups of researchers with whom they are connected for the project development.

The proposed methodological approach is based on a framework, generated by the critical study of design experiences for scientific visualization conducted in different fields of science. During the course, in fact, numerous examples of representation

developed in advanced scientific areas characterized by complex information are presented. On these examples, students are invited to make critical evaluations highlighting the context of reference, the form of collaboration between design and science, the year and place of development, the strengths and weaknesses of visualization in terms of effectiveness and design quality.

In the successive phase of the course, however, the students personally meet professional scientists and designers involved in the field of science visualization that share with them approaches, experiences and strategies of their work.

Each student is then offered the opportunity to choose a scientific topic in the field of bio-sciences and a specific type of display device to be addressed in the project.

Every year Campania research centers and scientific groups are involved, selected among the local excellence of research and in relation to the innovative character of their research with particular preference for the issues on which Italy has distinguished itself in the international panorama. with discoveries, primates and innovations. The decision to deal with “emerging” issues is motivated by the desire to offer students the opportunity to illustrate, in addition to scientific principles and results, the ongoing debate, the issues still open. Students are also encouraged to develop a critical and participatory sense and an awareness of the knowledge evolution, which allow them to represent the research topic in its full complexity.

In this way, design training is related to scientific development, using the results of the most recent scientific research, and interacting directly with research centers, infrastructures, universities and science museums such as the Città della Scienza and Corporeal, partners of the cours in Naples.

Through this experience students learn to consult the relevant scientific literature, to use specific terminologies, to search by keyword, to understand and decode complex information in visual and experiential forms.

Among the possible scientific visualization devices are included: graphical abstract; cover page;

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scientific infographics; three-dimensional modelling; 3D animations; illustrations; graphic elaborated of instrumental images.

For each specific communication requirement, therefore, the most suitable devices and strategic design approaches are chosen.

The method is a guideline to help designers and scientists to cooperate and understand each other more easily, in order to achieve joint and shared results in a short time. The innovative character is also linked to the ability to stimulate collaboration through a sort of common procedural protocol using specific facilitation tools such as the use of visual dialogue tools based on sketches, images, videos, 3D models, diagrams, maps and customized formats narratives to promote the sharing of ideas and collaboration between scientists and designers.

The method applied in the course guided students, in collaboration with scientists, to face the following aspects: Reference scientific scenario In this first phase, designers and scientists meet to define together the scientific field of reference, the research theme to visualize and the subjects involved (designers, scientists, companies, institutions).

Scientists illustrate to designers the research state of art and the innovative contribution brought by their studies, specifying the elements of originality and innovation to be highlighted in the visualization project.

Type of device Scientists express their visualization needs and their research areas of application.

Target users.

Scientists and designers, in a collaborative way, establish the communication target, making explicit, in particular, whether it is specialist or generalist, depending on the type and context of application.

Communication objectives Scientists explain to designers the contents they intend to visualize and the relative communicative objectives, that is, what they want to communicate and why. For example, it could be possible to visually

communicate the results from a particular point of view to demonstrate the original contribution provided to the state of the art or to demonstrate a particularly innovative thesis to undermine a position that is considered outdated. In the illustration of the contents scientific publications are analyzed, jointly by scientists and designers. Then, they discuss the principles and concepts to visualize, through specific collaborative methodologies based on sketches or on other forms of two-dimensional or three-dimensional abstraction modelling.

Communicative hierarchy In this phase, scientists provide information to designers on the hierarchical structure to propose scientific information and data, identifying two or more hierarchical levels. The construction criteria of the hierarchical structure are strongly bound to the target, to the communicative objectives and to the importance of the contents in demonstrating the progress made referred to the state of the art.

If the target is made up, for example by potential lenders, the impact of technological transfer on the market will be highlighted, otherwise, if the target are associations of patients or stakeholders, the social impact of the research results will be stressed.

It is important for designers to obtain a well-defined hierarchical structure from scientists, which could not be deduced in other ways than dialogue.

Describing graphically and concisely the research processes for scientists is very difficult both because they are not used to apply graphic software, and because, knowing deeply all the details and the implications of their research, they tend to create redundant and chaotic images in which the different logical levels are likely to get confused, for concern of eliminating important information.

Designers, on the other hand, are more likely to condense information and to structure hierarchies of concepts through expressive tools and consolidated perceptive-cognitive strategies.

Some of the possible ways to graphically implement a hierarchy, which highlights the most important content, leaving behind the less important ones, in order to create clarity and communicative immediacy are: the use of color tonality, gradients, saturation

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and brightness, the orientation of the signs and the use of different graphic styles. For example, the elements to be emphasized can be represented in a more realistic, vivid or three-dimensional way and the secondary ones in a more abstract, delicate and flat way.

Reference scientific literature images related to the topic Scientists propose to designers images taken from scientific literature to which they refer and also some their own visualizations as sketches, presentations and schemes. These graphical materials are useful as a starting point, not visual but conceptual, to be decoded and recoded to bring innovations in terms of communicative effectiveness and visual quality, even revolutionizing the representative approach.

Subsequently, the designers deepen the investigations and face a research of thematic scientific images by integrating the provided material. Among all the images, some of them are considered to be the most significant, which are analyzed to establish the limits and the values in terms of communication jointly and critically from their respective points of view.

Communication constraints On the basis of the study of the reference images, the representative constraints to be observed are identified, which are constituted by the editorial norms imposed by journals and scientific context and by the communicative conventions, such as the use of specifically coded colors, particular symbols, graphic signs or proportions, recognized and shared by the international scientific community.

Representative challenges In this phase designers, aware of the objectives, hierarchies, and limits establish, with the collaboration of scientists, the aspects of visualization to be innovated through changes of approach and points of view, in order to improve their perceptive and cognitive effectiveness.

Representative strategies The designers establish the methods and the design

choices to pursue the communicative objectives and the representative challenges identified. For example, a representative strategy could be to accentuate the three-dimensional depth using colors, shadows and light, of an instrumental image, as an electron microscope (SEM) image in which the perspective is flattened by the absence of color and by instrument parameters, to highlight the hierarchically most important elements or the morphological aspects (challenge).

Expressive language Based on the challenges and representative strategies, designers identify a repertoire of visualizations and perceptive experience examples, mainly in non-scientific area, such as art and creative expressions. These references are mockups used as inspiration for pursuing goals, challenges and established communication strategies. In some cases the references can be taken in sectors very distant such as cinema, videogames or ancient art.

Concept and project In this phase, the communicative device project is processed through different degrees of mokeups and detailed studies. The project, in all its phases, is developed and verified with the help of scientists.

Through this path, each student learns to use different critical, expressive and technical tools to respond to specific needs of feasibility, quality, originality and communicative effectiveness linked to visual content, often very complex.

In some cases, in particular in the case of scientific infographics, the communicative device is configured with modular characters to allow the reuse of fragments and single parts in other contexts such as presentations or graphical abstracts. In all the works in which this could happen, therefore, it is important to arrange the visualizations to adhere to the chosen project brief, but also to use the parts in other contexts. This aspect of modularity seems to contradict the specific and precise approach of visual communication, which is generally packaged according to the specific communication channel.

The reason why modularity works in the specific

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field of science visualization is that it represents processes, knowledge and objective phenomena which, although declined in different forms media and context, remain and determine the contents of research adapted in all possible variations.

The designer contribution to science visualization also concerns aspects such as coherence and coordination between the different devices or between the images of the same article that must follow visual choices (chromatic, graphic, typological, style), aspects that generally are neglected by scientists.

Often the visualizations realized by scientists without the help of designers are not coherent. For example, to represent different phases of the development of an embryo, scientists can combine two-dimensional representations, for some phases, with other threedimensional ones, depending on the iconographic and instrumental contents at their disposal. This type of approach makes the representations of the different steps difficult to compare because they are not visually homogeneous. In design, the differentiation of visual codes and the mode of graphic restitution can not be random, but must always be motivated because they serve to highlight conceptual differences, narrative plan or hierarchies.

Similar contents that require to be compared are, instead, united by common graphic characters to promote comparability.

Among the most complex challenges emerges the visualization of elements and information that are not visible or very small (nanometric). Anything that is not directly perceptible or that has never been represented or has been, but incorrectly, must be de-codified and proposed in a visible form through references, evocations, abstractions, analogies useful to return a innovative, autonomous, coherent communicative hypothesis able to adhere to the research innovation level and to the relative contents and processes.

46 Conclusions

The study of scientific literature, the case studies described and the spread of subjects and initiatives such as Mind the Graph, Visual Science and XVIVO testifies the emergence of a need that requires new conceptual, interpretative and professional tools.

Only designers capable of assuming a hybrid design attitude, inclined towards collaboration, will be able to seize this new challenge in its full potential.

A challenge that requires listening skills, as well as intuitive and deductive attitudes, which allow them to grasp the salient and priority concepts to be communicated, despite not having the disciplinary tools to fully dominate the scientific knowledge involved.

In addition, designers have to adapt to the speed of scientific research, to support scientists’ need to publish the results of their studies quickly, before others can achieve similar results. For them, the pressure to publish, expressed by the effective slogan “publish or perish”, is increasingly harassing and we have to consider that images for them are only a limited part of the immense work behind a publication. So they must be really motivated by the desire to improve the effectiveness of their work visual component to engage in collaboration with designers that must be able to quickly gain their confidence foreshadowing original and effective results.

In fact, it is in the ability to modulate, through the project, the contents to be represented to bring out the originality and the significant contribution of scientific work to the reference sector, that resides the designer’s effectiveness for the visualization of science.

An innovative and smart visualization can also contribute to science evolution facilitating the birth of new insights and deductions. The designer ability to observe and record scientific data in an unusual way, based on representative tools such as threedimensionality and dynamism, which scientists have difficulty in giving back visually, is also an important opportunity for scientific and cultural advancement.

Finally, scientific images appear in a wide range of media, not only in research journals and books, but also in popular scientific journals, newspapers,

television programs and scientific exhibitions.

Each of these media, and consequently the related representations, has a different impact on society, culture, public opinion and also on the economy, and the design discipline has to consider it.

47 Bibliography

Alcíbar, M. (2017). Information visualisation as a resource for popularising the technical-biomedical aspects of the last Ebola virus epidemic: The case of the Spanish reference press. Public Understanding of Science, 0963662517702047.

Allen, W. L. (2018). Visual brokerage: Communicating data and research through visualisation.

Public Understanding of Science.

Antonelli P. (2008). Design and the elastic mind. The Museum of Modern Art. Avena-Koenigsberger, A., Mišic, B., Hawkins, R. X., Griffa, A., Hagmann, P., Goñi, J., & Sporns, O. (2017). Path ensembles and a tradeoff between communication efficiency and resilience in the human connectome. Brain Structure and Function, 222(1), 603-618.

Bock, D. D., Lee, W. C. A., Kerlin, A. M., Andermann, M. L., Hood, G., Wetzel, A. W., ... & Reid, R. C. (2011).

Network anatomy and in vivo physiology of visual cortical neurons. Nature, 471(7337), 177.

Bock, J. R. (2018). A Deep Learning Model of Perception in Color-Letter Synesthesia. Big Data and Cognitive Computing,2(1), 8.

Burgel, U., Amunts, K., Hoemke, L., Mohlberg, H., Gilsbach, J. M. & Zilles, K. (2006) White matter fiber tracts of the human brain: three-dimensional mapping at microscopic resolution, topography and intersubject variability. Neuroimage, 29, 1092-105.

Cantor, A., Farinella, M., Roš H., (2014). Neurocomic, Nobrow Press.

Changeux, J. (2016). La beauté dans la cerveau, tr. It. Neuroscienze della bellezza, Carocci. 2016.

Chiang, M. C., Barysheva, M., Shattuck, D. W., Lee, A. D., Madsen, S. K., Avedissian, C., ... & Wright, M. J. (2009). Genetics of brain fiber architecture and intellectual performance. Journal of Neuroscience, 29(7), 2212-2224.

Corcoran H. (2008), On-Screen Storytelling in the Visualization of Biotechnology, Design Principles and Practices.

Ding Y., Guo, F., Hu, M., & Cao, Y. (2017). Using event related potentials to investigate visual aesthetic perception of product appearance. Human Factors and Ergonomics in Manufacturing & Service Industries, 27(5), 223-232.

Falcinelli, R. (2011), Guardare, pensare, progettare.

Neuroscienze per il design.

Stampa alternative Frankel, F. (2004). Envisioning science: The design and craft of the science image. Mit Press.

Frankel, F., & Whitesides, G. M. (2009). No small matter. Harvard University Press.

Gigante, M. E. (2018). Introducing Science through Images: Cases of Visual Popularization. Univ of South Carolina Press.

Greenfield, S. (2008) The Quest for Identity in the 21st Century, UK: Sceptre.

Hagmann, P., Kurant, M., Gigandet, X., Thiran, P., Wedeen, V. J., Meuli, R. & Thiran, J.-P. (2007) Mapping Human Whole-Brain Structural Networks with Diffusion MRI. PLoS ONE, 2, e597.

Holme, A., Calvert S., Science, imagination and the illustration of knowledge: The Fourth International Illustration Symposium, Oxford, UK, 7-8 November 2013.” Journal of Illustration 12.1 (2015): 127-159.

Leeming, J. (2017). Photography: Science on camera.

Nature,545(7652), 123-125.

Mathews, A., Jacobs, M., & Lillie, R. (2018). visualizing the cell.Visions of Cell Biology: Reflections Inspired

by Cowdry’s” General Cytology”, 134.

McKee S., (2005), Making Visible the Invisible, Eye. Méndez-Balbuena, I., Huidobro, N., Silva, M., Flores, A., Trenado, C., Quintanar, L., ... & Manjarrez, E. (2015).

Effect of mechanical tactile noise on amplitude of visual evoked potentials: multisensory stochastic resonance. Journal of neurophysiology, 114(4), 21322143.

Mollon J. D., Bosten J. M., Peterzell, D. H., Webster, M. A. (2017). Individual differences in visual science: What can be learned and what is good experimental practice?. Vision research, 141, 4-15.

Pauwels, L. (2006), Visual cultures of science, Rethinking Representational Practices in Knowledge Building and Science Communication. Hanover/NH. Peak, D., Prybutok, V., Mai, B., & Parsons, T. (2017).

Bridging Aesthetics and Positivism in IS Visual Systems Design with Neuroscience: A Pluralistic Research Framework and Typology. In Information Systems and Neuroscience. Springer, Cham.

Pérez-Gallego J., (2016), Sciencestore: An Art Space Designed for Science.” Leonardo 49.5 : 412-420.

Prinz, J. (2017). Unconscious Perception and the

48

Function of Consciousness. Before Consciousness: In Search of the Fundamentals of Mind.

Remington R. R. (2005), Will Burtin’s Brain exhibit for Upjohn, Information Design Journal & Document Design 13.3.

Remington, R. R., Fripp R. SP, (2007), Design and science: the life and work of Will Burtin. Lund Humphries Pub Limited.

Sporns, O., Tononi, G. Kotter, R. (2005) The human connectome: A structural description of the human brain. PLoS Comput Biol, 1, e42.

Sporns, O., Tononi, G., & Kötter, R. (2005). The human connectome: a structural description of the human brain. PLoS computational biology, 1(4), e42.

Stocklmayer, S.M., Gore, M. M. (2001), Science Communication in Theory and Practice, Springer.

Swanson, L. W., Newman, E., Araque, A., & Dubinsky, J. M. (2017). The beautiful brain: the drawings of Santiago Ramón y Cajal. Abrams.

Wainer, H. (2009), Visual Revelations: A Centenary Celebration for Will Burtin: A Pioneer of Scientific Visualization, Chance 22.1: 51-55.

Wainer, H. ( 2013), Medical illuminations: Using evidence, visualization and statistical thinking to improve healthcare. Oxford University Press.

Wang, G., Gregory, J., Cheng, X., & Yao, Y. (2017).

Cover stories: An emerging aesthetic of prestige science. Public Understanding of Science, 26(8), 925936.

Wedeen, V. J., Tseng, P. H., Reese ,T. G., Weisskoff, R. M. (2005) Mapping complex tissue architecture with diffusion spectrum magnetic resonance imaging.

Mag. Res. Med., 54, 1377-86.

Wedeen, V. J., Wang, R. P., Schmahmann, J. D., Benner, T., Tseng, W. Y., Dai, G., Pandya, D. N., Hagmann, P., D’arceuil, H. & De Crespigny, A. J. (2008) Diffusion spectrum magnetic resonance imaging (DSI) tractography of crossing fibers. Neuroimage, 41, 1267-77.

Weiss, F., Greenlee, M. W., & Volberg, G. (2018). Gray Bananas and a Red Letter A—From Synesthetic Sensation to Memory Colors. i-Perception, 9(3), 2041669518777515.

Xu, C., & Wu, Y. (2018). Neurocognitive Science and Design: Influence of Cognitive Theory on the Design

Process of Featured Towns’ Cultural and Creative Product. NeuroQuantology, 16(5).

Yeh, F. C., Panesar, S., Fernandes, D., Meola, A., Yoshino, M., Fernandez-Miranda, J. C., ... & Verstynen, T. (2018).

Population-averaged atlas of the macroscale human structural connectome and its network topology.

NeuroImage, 178, 57-68.

49 Sitography

http://naturegraphics.tumblr.com/ http://www.alfred-pasieka.de http://www.humanconnectomeproject.org/ http://www.neurobureau.org http://www.visual-science.com/projects https://library.rit.edu/depts/archives/willburtin/index.html https://www.sensoimmersive.com/explore/now/stati-visivi/

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“Everything must be made as simple as possible. But not simpler.”

Albert Einstein

Valentina La Tilla Designer, in 2012 she received the Master degree in Design for Innovation at the Department of Architecture of the University “Luigi Vanvitelli”. She has collaborated with Andrea Branzi, a master of Made in Italy. She works with the scientist every day because she is an active part of the research activities of the CRIB, the Interdisciplinary Research Center on Biomaterials of University of Naples “Federico II” and the IIT@CRIB of the Italian Institute of Technology. She is a valid supporter to the scientific activities through infographics, illustrations, cover art works for the publication in scientific journals and conference presentations. She is also the cofounder of Makemood, a graphic design studio.

52 Visualizzare la scienza

Nel contesto scientifico le immagini ricoprono un ruolo fondamentale, esse sono presenti sia nell’analisi di un esperimento, partendo dalla trasposizione di dati numerici in immagini grafiche per la comprensione dei risultati, sia nelle presentazioni di un progetto, dove la comprensione è fondamentale per una chiara divulgazione. Uno degli ostacoli maggiori che si incontra in questo ambito è chiaramente la difficoltà di rappresentare graficamente oggetti o entità “Invisibili” ad occhio nudo e renderli “visibili” e di facile comprensione. Il focus principale del gruppo SciVis , ad esempio (http://www.scivis.it) è proprio questo, visualizzare il DNA, i lipidi, le proteine, eccetera, attraverso l’interazione di due metodologie, una scientifica come le tecniche di caratterizzazione della struttura molecolare in biologia, tra cui il microscopio confocale, il microscopio a scansione e forza atomica e la cristallografia a raggi X, anche i programmi di simulazione molecolare e altri, e una di computer graphics in parte derivata dai sistemi di effetti speciali sviluppati per il cinema. Grazie a questa interazione tra due mondi il gruppo SciVis mostra nuove prospettive nell’ambito della biologia cellulare, ma soprattutto riesce a rappresentare concetti complessi rendendoli comprensibili ed immediati. Nel settembre 2012 ho avuto l’opportunità di collaborare con due centri di ricerca, quali: il Centro di Ricerca Interdipartimentale sui Biomateriali (CRIB) dell’Università Federico II di Napoli e l’Istituto Italiano di tecnologia di Napoli (IIT@CRIB). Il mio compito è stato quello di mettere gli strumenti del design a servizio della comunicazione scientifica a diversi livelli, dalla divulgazione generalista fino alle riviste ad elevato impatto scientifico, realizzare processi comunicativi in grado di valorizzare lavori scientifici, attraverso, Graphical abstract, l’interaction design, le infografiche e cover page. La traduzione di concetti in oggetti grafici o fisici ha permesso un avanzamento della comprensione, sia nel contesto dell’intelligenza della natura che nel dialogo multidisciplinare.

Durante questi anni dal 2012 nella posizione di graphic

designer ho potuto assistere allo straordinario lavoro dei ricercatori nel settore biomedicale che affrontavano ricerche sullo sviluppo di materiali e tecnologie per progettare piattaforme e sistemi di ispirazione bio-logica e come quest’ultimi riescano a catturare dati scientifici attraverso immagini acquisite tramite sofisticati microscopi, ma ho anche notato come i ricercatori abbiano difficoltà nel tradurre la loro ricerca in dati quantitativi come istogrammi multidimensionali o dati multi parametrici. Questa difficoltà è intrinseca nello scienziato per una formazione culturale e professionale che lo ha portato a specializzarsi; trascurando l’aspetto della trasposizione del dato in contesti che non siano di “nicchia” del suo settore scientifico di appartenenza.

Il colore Il colore per un designer è fondamentale per un progetto, esistono colori dello spettro; ovvero le radiazioni semplici monocromatiche, cioè con un’unica lunghezza d’onda tipo le tinte che vediamo nell’arcobaleno; ma oltre a queste esistono tinte anche non spettrali, cioè colori generati da più lunghezze d’onda come il bianco e tutta la gamma dei porpora-magenta2. Per la stragrande maggioranza dei ricercatori di discipline scientifiche la scelta tra gli infiniti colori dello spettro cromatico si limita solo a tre colori il rosso, il verde e il blu. Il motivo di tale limite è dato dal tipo di strumentazione che utilizzano per la ricerca, ad esempio, quando si cerca di catturare un particolare di una cellula attraverso il Microscopio a fluorescenza, il nucleo viene colorato di blu mentre per il corpo esterno (citoscheletro) si utilizza il rosso.

La scala dimensionale Lo scienziato nel campo dei biomateriali e della biologia sintetica e il designer operano in 2 scale dimensionali molto differenti, lo scienziato osserva oggetti di dimensioni talmente piccole (micron µm

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o nanometri nm) da essere molto spesso visibili solo attraverso il microscopio, mentre il designer osserva e progetta oggetti (millimetri mm, centimetri cm e metri m) che il più delle volte può toccare.

Questa visione dimensionale differente molte volte si presenta come uno ostacolo nella progettazione e trasposizione di concetti scientifici in immagini scientifiche, poiché il designer deve avere la capacità di trasformare in visibile quello che è “invisibile”.

Rappresentazione del dato quantitativo La difficoltà di rappresentare la scienza non si limita solo a quelle che sono le misure del sistema internazionale. Lo scienziato è vincolato a contestualizzare un dato nelle tre dimensioni (lunghezza, larghezza e profondità), ovvero le dimensioni che può rappresentare con facilità su carta. Lo scopo del designer è quello di riuscire a rappresentare concetti più complessi, come dati parametrico o multi parametrici (quadridimensionale, pentadimensionale, esadimensionale, etc) attraverso l’utilizzo dei suoi strumenti, questo nuovo approccio di rappresentazione dimensionale può aiutare lo scienziato a discutere e rappresentare meglio il dato stesso perché visibile chiaramente e di diretta interpretazione.

La letteratura La divulgazione scientifica ha delle regole che non vanno sottovalutate, una di queste regole è data dalla letteratura scientifica. Lo scienziato è legato a modelli interpretativi presenti in letteratura, modelli che hanno permesso lo sviluppo di nuove teorie o l’origine di nuove ricerche. Il compito del designer è di comprendere questi modelli e renderli comprensibili in termini di accesso all’informazione e di struttura del visualizzarlo senza svalutarli o modificarli, ma al contrario enfatizzandoli.

Chi è l’utente finale?

Una delle domande che bisogna porsi quando si divulgano dati scientifici è “chi è l’utente finale a cui vogliamo comunicare il messaggio?”. La visualizzazione del dato scientifico potrebbe essere esposto in 5 categorie di interlocutori finali e in ogni categoria la rappresentazione e la visualizzazione della ricerca deve mutare.

Altamente specializzata: La ricerca scientifica viene presentata attraverso dati, diagrammi e protocolli circoscritti alla materia, in questo caso l’utente finale è una comunità scientifica di settore e cultore della materia.

Valutativa: Le riviste scientifiche (Nature, Small, Science, etc) oltre a valutare l’innovazione della ricerca, pongono particolare interesse nella chiarezza e nell’impegno delle immagini, delle figure, dei diagrammi e dei graphical abstract. Molto spesso questa cura dell’immagine viene premiata dalle riviste scientifiche con la richiesta al ricercatore di partecipare alla creazione di una cover page.

Interdisciplinare: La presentazione orale accompagnata da una presentazione video in un contesto come quella di una commissione di concorso rappresenta molto spesso un ambito interdisciplinare.

La presentazione grafica delle slide deve essere ben strutturata poiché dovrà accompagnare l’orazione.

Eterogenea: Durante i congressi scientifici i ricercatori che non espongono oralmente la loro ricerca sono molto spesso invitati a presentare il loro lavoro scientifico attraverso un poster che verrà esposto in spazi appositi. L’utente che si interfaccia al poster e chiaramente eterogeneo quindi il poster deve essere progettato per attirare l’utente.

Divulgativa: : La divulgazione scientifica è l’attività che permette di rendere accessibile al grande pubblico la cultura scientifica. I contesti di divulgazione possono

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essere svariati, come ad esempio i caffè scientifici, eventi di beneficenza, o competizioni tra startup, è fondamentale l’intellegibilità del messaggio, in termini di chiarezza ed efficacia per l’audience. Oggi la divulgazione scientifica è accompagnata da nuove tecnologie e linguaggi ICT, come per esempio la realtà aumentata, virtual reality o l’interaction design.

La diffusione crescente di queste tecniche ha fornito allo scientific designer nuovi strumenti per progettare in modo immediato complessi contenuti scientifici.

La consapevolezza della bellezza delle immagini scientifiche Nella collaborazione tra designer e scienziati il design può avere anche un ruolo di sensibilizzazione alla qualità visiva come veicolo di comunicazione.

Gli scienziati tendono a considerare le immagini interessanti quando mostrano elementi di innovazione e scoperta. Nel corso dei loro esperimenti raccolgono moltissime immagini e ne selezionano pochissime per illustrare le loro pubblicazioni o presentazioni. Molte immagini acquisite dai ricercatori, attraverso specifici strumenti, Microscopi a fluorescenza; AFM; crio-TEM; SEM; scanner microCT; microscopi confocali STED e multifotoni, vengono scartate e quindi non sono utilizzate.

La nascita di competizioni come Science & Engineering Visualization Challenge proposed promossa da Science e dal National Science Foundation (NSF) o Science Art of Science Image Contest promossa da The Biophysical Society ha portato gli scienziati ad iniziare a guardare le loro immagini con occhi diversi, valutando la valenza scientifica ma anche la qualità visiva. Questo li ha portati a curare maggiormente questi aspetti non solo nella fase finale di elaborazione delle immagini ma già nella fase di acquisizione strumentale. Quando è possibile scegliere inquadrature, colori, risoluzione, saturazione, messa a fuoco selettiva gli scienziati sensibili a questi aspetti riescono a modularli, con un

risultato finale di innalzamento della qualità di tutte le immagini.

Nel corso della mia esperienza di designer scientifica ho avuto la possibilità di partecipare a questo processo, Nel novembre del 2012 abbiamo proposto ai ricercatori del Centro di Ricerca Interdipartimentale sui Biomateriali dell’IIT di Napoli di partecipare ad una competizione che abbiamo chiamato art contest volta a valutare le loro immagini scientifiche, sia dal punto di vista scientifico sia di impatto visivo.

I ricercatori hanno iniziato a fare attenzione alla qualità delle loro immagini, a curarle maggiormente, a rafforzare il contenuto scientifico mediante l’aspetto visivo. Questo ha facilitato il mio lavoro di grafica perché per ogni lavoro ho avuto la possibilità di partire da immagini di maggiore qualità estetica e tecnica. Di anno in anno i ricercatori hanno partecipato con sempre maggiore entusiasmo alla competizione ed hanno elaborato immagini sempre più belle, riducendo anche il numero di “scarti” e dunque il tempo necessario a pervenire ad immagini adatte ad essere pubblicate. Inoltre si sono resi conto che esistono “pubblici” diversi da quelli a cui sono rivolti i journal su cui pubblicano, che sono altrettanto interessati al loro lavoro ed alle immagini che lo rappresentano, e che dunque è utile ampliare la divulgazione e dedicare spazi di comunicazione anche alla società diffusa.

Lo scopo del designer nel contesto scientifico è quello di aiutare i ricercatori ad uscire dalle convenzioni classiche e rendere il loro dato fruibile anche su più livelli, non mistificandolo o banalizzandolo, ma espandendolo. Con l’affermarsi dello sharing, della visibilità delle pubblicazioni scientifiche in rete, dei ranking la qualità visiva delle immagini diviene sempre più importante. La presentazione del dato diventa importante quanto il dato stesso, un dato in quanto tale se viene letto da un utente del settore è di facile comprensione, ma se viene letto da un utente che non è del settore può essere male interpretato, è questo il contesto in cui la figura del designer emerge

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poiché ha la capacità di accelerare la frontiera della conoscenza perché può attrarre e mettere a sistema competenze differenti, presentando la ricerca o il dato scientifico in maniera differente. Il design, inoltre, è in grado di prefigurare gli impatti delle immagini su diversi target, può veicolare le immagini in funzione degli obiettivi comunicativi degli scienziati, può proporre modalità visive e dispositivi alternativi che gli scienziati non conoscono.

L’inclusione del design in tutte le fasi del processo di ricerca scientifica è, dunque, un occasione per valorizzare il lavoro degli scienziati e per espandere i risultati a vantaggio della cultura scientifica e della consapevolezza dlele persone.

56 Visualize Science

In September 2012 I had the opportunity to start a collaboration with two research centers: The Interdepartmental Research Center on Biomaterials (CRIB) of the University of Naples Federico II and the Italian Institute of Technology of Naples (IIT@CRIB).

As main task, I made the design tools available to scientific communication at different levels, from dissemination to high scientific impact journals, in order to realize communication processes able to enhance scientific work by means of graphical abstracts, interaction design, infographics and cover pages for scientific journals. The translation of concepts into graphical or physical objects has allowed an advancement of understanding, both in the context of the Intelligence of Nature and in the multidisciplinary dialogue. As a graphic designer, since 2012, I have participated in the extraordinary work of researchers in the biomedical area. These researchers were interested in the development of materials and technologies able to build platforms and systems of bio-logical inspiration and, at the same time, they had to manage how to capture scientific data through images acquired from sophisticated microscopes. Due to this experience, I have also noticed how the researchers have difficulty in translating their research into quantitative data such as multidimensional histograms or multi parametric data. This difficulty is intrinsic in the scientist for a cultural and professional formation that led him to specialize, neglecting the aspect of the transposition of data out of the scientific context niche.

Color The color is fundamental issue for a designer in all the projects. There are colors of the spectrum, i.e. the simple monochromatic radiations, with a single wavelength like the colors we see in the rainbow; but there are also non-spectral colors, generated by multiple wavelengths such as the white and the whole range of purpura-magenta2. For most of researchers

in scientific disciplines, the choice between the infinite colors of the color spectrum is limited to only three colors: red, green and blue. The reason for this limitation is given by the type of tool they use for research. For example, when trying to capture a cell detail through the fluorescence microscope, the nucleus is blue colored while for the external body (cytoskeleton) the red is used.

The dimensional scale Scientists in biomaterials or in synthetic Biology and the designers work in two different scales. Scientists look at very small objects (microns µm or nanometers nm), only visible through microscope. The designer looks at the objects and creates touchable objects (millimeters mm, centimeters cm and meters m). The different scale can be sometimes an obstacle in the design and in the translation of scientific concepts in scientific images. The designer has to make visible the invisible.

The quantitative data representation Science representation is a hard task and it is not limited to the international system of units. The scientist is linked to represent data just in three dimensions (length, width and thickness), the dimensions that are easy to draw on paper. The designer must represent more complex concepts like as parametric or multi parametric data (fourdimensional, penta-dimensional, hexa-dimensional, etc.) thanks to the graphic tools. This new representation approach can help the scientist to discuss and to better show the data that become clearer and easier to be interpreted.

Literature The dissemination of scientific knowledge has

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precise roles that should not be underestimated. One role is driven by the scientific literature. The scientist is bound to interpretative scientific models. These models have led to new theories and new researches.

The designer has to understand these models and make them clearer for what concerns the access to information and the visualization structures. At the same time, the designer should not diminish or modify those models but he has to emphasize them.

Who is the end user?

One of the questions that must be asked when disclosing scientific data is “who is the end user we want to communicate the message?”. The visualization of the scientific data could be exposed in 5 categories of final interlocutors and in each category the representation and the visualization of the research should be adapted.

Highly specialized: Scientific research is presented through data, diagrams and protocols circumscribed to the specific topic, in this case the end users are a scientific community and experts in a given sector.

Evaluative: Scientific journals (Nature, Small, Science etc.), besides evaluating research innovation, place interest in the clarity and commitment of images, figures, diagrams and graphical abstracts. Very often this image care is rewarded by scientific journals with the request to the researcher to participate in the creation of a cover page of the issue.

Interdisciplinary: The oral communication along with a video presentation, especially in a context of a competition board, often represents an interdisciplinary area. The graphic presentation must be well structured and able to follow the oral speech to enhance the comprehension.

Heterogeneous: During the scientific conferences,

researchers who do not present their research through oral presentations are very often invited to present their scientific work through a poster that will be exhibited in specific spaces. The user who interfaces to the poster is heterogeneous therefore the poster must be carefully designed to attract the user.

Disclosure: Scientific dissemination is the activity that makes scientific culture accessible to the general public. The dissemination contexts can be varied, such as scientific cafés, charity events, or startup competitions, the intelligibility of the message is a fundamental issue, in terms of clarity and effectiveness to the audience. Today, scientific dissemination is accompanied by new technologies and ICT languages, such as augmented reality, virtual reality or interaction design. The growing diffusion of these techniques has provided the scientific designer with new tools to immediately design complex scientific content.

The awareness of scientific image beauty TIn the cooperation between designers and scientists, the designers can sensitize the scientist to the importance of visual graphics quality as a communication vehicle. The scientists consider interesting only the images showing innovation and discovery. During their experiments, they collect a huge number of images but just a little amount is selected for their publications or presentations. They acquire many images through specific instruments, fluorescence microscopes, AFM, cryo-TEM, SEM, microCT scanner, STED and multiphoton confocal microscopes but most of these images were discarde.

The birth of competitions such as the Science & Engineering Visualization Challenge promoted by Science and the National Science Foundation (NSF) Science of the Science Image Contest promoted by The Biophysical Society has led scientists to change

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their attitude to look at the images, evaluating not only the scientific contribution of their image but also the visual quality. This graphical sensibility has led them to take a greater care of these aspects not only in the final stage of the image processing but also during the acquisition phase. The scientists that are sensitive to the graphical aspects can choose a frame, a given color, the resolution, the saturation or a selective focus during the image acquisition and modulate these features to increase the overall quality of the images. During my experience as scientific designer, I have had the possibility to take part to this process. In November 2012, we invited the researchers of the Interdepartmental Research Center on Biomaterials of the IIT in Naples to participate to a competition that we have called the art contest. This competition evaluated the images not only for the scientific aspects but also for their visual impact. Afterwards, the researchers have begun to pay attention the figure quality, enhancing the scientific contribution through the visual aspect improvement. This process has made my work easier because I could work on higher quality and beautiful images for graphical artwork elaboration. Year after year, the researchers have participated to the competition with increasing enthusiasm. They have created beautiful images, also reducing the number of “waste images” and as, a consequence, decrease the time they need to produce images suitable for publication. Moreover, they realize that there are also other communities, different from the scientific journal readers, which are equally interested in their work and images. Thus, it is useful to expand the scientific divulgation and dedicate communication spaces even to the widespread society. The designer in the scientific contest has to help the researcher to exit from the classical conventions and make his data usable on several levels, not mystifying it or trivializing it, but expanding it. The sharing and the increase of scientific publications in the internet along with the ranking of scientific journals have made essential the

high quality of scientific images.

The data presentation becomes as important as the data itself. A data could be easy to be understood by an expert user, conversely, it could be unreadable or misinterpreted for a general user. In this context, the designer must act; the designer can accelerate the frontier of knowledge, due to the capability to put together several expertise to show the research and the scientific data in a different way.

Moreover, the design is able to prefigure the impact of images on different targets. The design can transmit the images depending on the scientists’ communication goals, it can propose visual modes and alternative devices that scientists do not know.

Design inclusion at all stages in scientific research is so an opportunity to enhance the work of the scientists and to expand the results to the benefit of scientific culture and of people’s awareness.

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Bibliography

Zoppè, M. (2014). Comunicare l’invisibile. La rappresentazione visiva di concetti biofisici.

Struttura e immagini nel dominio della scienza.

Progetto grafico.

Falcinelli, R. (2012). Vedere e nominare il colore Guardare Pensare Progettare. Neuroscienze per il designer.

Progetto grafico. n°25, (2014), “ Scrittura e immagini del dominio della scienza

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61

“Study hard what interests you the most in the most undisciplined, irreverent and original manner possible.”

Richard Feynman

Valentina Perricone Naturalist and marine biologist, she achieved a bachelor degree in “Natural Science” at the Federico II, University of Naples, and a master degree in “Marine Biology” at the Alma Mater Studiorum, University of Bologna. She currently works at the Zoological Station Anton Dohrn of Naples, in the department of Biology and Evolution of Marine Organisms (BEOM).

She is an “Environment, Design and Innovation” PhD student and member of Hybrid Design Lab at University of Campania “Luigi Vanvitelli”, Aversa (CE) where she also collaborates with Professor Carla Langella for “Bio-innovation design” and “Design for visualization of science” in the master course of “Design for Innovation”; together they directly experiment the biomimetic approach to create new innovative bio-inspired products and promote the importance of the relationship between design and science.

62 La relazione tra design e scienza: il multipotenziale dell’interdisciplinarietà

Relazioni ibride tra diverse aree del sapere, scambi di metodologie e di strumenti, nuovi percorsi sistemici interconnessi, soluzioni altamente innovative: questo e tanto altro ancora è ciò che scaturisce dalle innumerevoli tipologie di legame che si possono istaurare tra design e scienza (Ito, 2016).

Connettore interdisciplinare, il design individua sempre più nuovi legami all’interno delle differenti aree della scienza e i confini stabili tra le diverse discipline divengono sempre più sfocati (Ito, 2016; Salter & Hearn,1997).

La componente scientifica si è figurata come un importante motore di accelerazione dei processi innovativi del design, il quale ha così potuto ampliare i confini della propria ricerca avvalendosi dei vantaggi di un approccio multidisciplinare (Oxman, 2016); vantaggi fortuitamente non unidirezionali, per cui anche le scienze coinvolte riescono a recepire i benefici del design inserendo in ricerca nuovi strumenti e diverse ottiche interpretative progettuali orientate verso l’innovazione (Langella, 2011).

Dalla volontà di vagliare le possibili combinazioni tra design e scienza, sperimentando così il multipotenziale dell’approccio interdisciplinare, è nato il corso di “Design per la visualizzazione scientifica” della Università della Campania “Luigi Vanvitelli”, Aversa (CE). Tramite la promozione e l’applicazione diretta di attività altamente ibride, il corso mira a valorizzare e sperimentare entrambe le direzioni di interrelazioni: dal design alla scienza e vice versa, Il risultato? Significativo: entrambe le strade concorrono al progresso.

Dal design alla scienza Design e scienza, cosa rappresentano? Il design, nella sua accezione di comunicazione visiva, è un processo creativo che combina le arti visive e la tecnologia per comunicare informazioni in modo utile e funzionale (Munari, 2006); la scienza è invece definibile come lo studio del mondo visibile e invisibile che ci circonda

attraverso l’applicazione di adeguate metodologie sperimentali (Crombie, 1952).

Scienza, in realtà racchiude in sé più significati, come scrisse Richard Feynman (1998) nel libro “Il senso delle cose”: “«Scienza» a volte significa un metodo speciale di scoprire le cose; a volte significa l’insieme delle conoscenze che si originano dalle cose scoperte, ma può anche significare tutte le cose nuove che si possono fare usando la conoscenza acquisita, o il fare effettivamente queste cose.”. Quindi? Il centro di tutti gli aspetti della scienza risiede nella conoscenza.

Biologia, chimica, fisica, astronomia, geologia e molte altre scienze sono mirate alla scoperta, ad acquisire nuove conoscenze tramite metodi speciali ed elaborazioni continue di ipotesi e verifiche. Affinché si abbia progresso, però, le conoscenze acquisite devono essere custodite e condivise. Le scoperte, i dati e soprattutto gli errori devono essere registrati e condivisi con la comunità, scientifica e non, per essere così utilizzati e ulteriormente sviluppati (Maynard & Scheufele, 2016).

Esistono molti modi per conservare e condividere informazioni, il design grafico è uno di questi ed è accorso in supporto alla scienza, strutturando un percorso congiunto che ha avuto origine già alcuni secoli fa. Dall’inizio del XVI secolo, l’illustrazione scientifica è stata estremamente importante per lo sviluppo e la diffusione delle conoscenze soprattutto nel campo delle scienze naturali (Charmantier, 2011).

Data la totale assenza della stampa e della fotografia, le illustrazioni, estremamente originali e dettagliate, erano l’unico modo di catturare le immagini degli organismi e divulgarle nel mondo scientifico.

Oggi, sebbene la scienza nell’acquisizione delle immagini possa usufruire di un’ampia scelta di tecnologie avanzate (e,g. microscopia elettronica e tomografia computerizzata), il linguaggio illustrativo possiede ancora un ruolo di primo ordine consentendo di diffondere e descrivere le conoscenze scientifiche in modo molto più efficace ed incisivo (Pauwels, 2006). Anche nel campo

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dell’illustrazione infatti sono stati ottenuti importanti avanzamenti tecnologici, per cui il design grafico si è evoluto in maniera funzionale usufruendo di tecniche digitali per raggiungere differenti scopi comunicativi (Andrade et al., 2015). La capacità del designer risiede di fatto nella sua abilità di utilizzare diverse tipologie di comunicazione per rappresentare e/o sottolineare strutture, dettagli e processi scientifici che altrimenti andrebbero persi all’attenzione e alla comprensione della comunità ricevente (Remington & Fripp, 2007).

Così, ad esempio, le immagini in bianco e in nero della microscopia elettronica, si trasformano in esplosioni di colori volti ad incrementare l’enfasi e la sensibilità visiva ai singoli dettagli e ai processi scoperti (vedi pag. 226).

Controllando semplicemente le forme, i colori, le tipologie, i simboli, gli schemi e le immagini, il design grafico gestisce le informazioni scientifiche creando nuove vie comunicative al fine di informare, educare, persuadere e intrattenere un’ampia gamma di lettori e uditori: dallo scienziato allo studente, dall’adulto al bambino (Stocklmayer et al., 2001; Wiedemann & Rendgen, 2012).

Dalla scienza al design Esistono molti modi per conservare e diffondere informazioni e conoscenze. In natura è possibile individuare sistemi di comunicazione altamente sofisticati e, a seconda degli organi sensoriali coinvolti nella recezione degli stimoli, possono essere distinti in uditivi, chimici, visivi e tattili.

Nella comunicazione visiva del mondo animale, gli organismi comunicano tra loro usando colori, forme, comportamento e strutture per inviarsi informazioni intra- e interspecifiche (Alcock, 1998; Denny & Mcfadzean, 2011). Dall’aposematica rana gialla al criptico insetto foglia: colori, forme e comportamento inviano specifiche riguardanti il grado di tossicità o la necessità di evitare di inviare segnali per evadere dalla predazione. Si tratta di pura segnaletica visiva

ed è uno dei modi più efficaci per comprendere, conservare e condividere informazioni che la natura ha scrupolosamente selezionato nel corso di milioni di anni di evoluzione (Alcock, 1998). Perché non prendere spunto?

Il cambio di direzione è possibile: dalla scienza al design, studiare come gli animali e le piante scambiano informazioni può di fatto portare a nuovi modi ed intuizioni che il designer può utilizzare allo scopo di implementare il linguaggio grafico e raggiungere nuove soluzioni innovative, semplicemente lasciandosi trasportare dalla bioispirazione.

Applicazione biunivoca di scienza e design IIn tale scenario, il corso di “Design per la visualizzazione scientifica” è stato istituito allo scopo di diffondere e valorizzare l’utilità del design comunicativo al servizio della scienza, sperimentando al contempo l’influsso delle nuove conoscenze sul mondo biologico e sui sistemi di comunicazione presenti in natura per incentivare la creatività bioispirata anche nel design grafico.

Il corso del 2017 è stato così integrato di seminari biologici e workshop che hanno offerto agli studenti di design diverse conoscenze riguardanti le strutture e i sistemi di comunicazioni presenti in natura. In particolare, nel workshop Nature details, i designer hanno avuto la possibilità di conoscere più da vicino come gli organismi viventi costruiscono i loro edifici e scambiano informazioni, nonché hanno potuto comprendere i significati e gli scopi ivi sottesi (quali evitare la predazione, cercare cibo o partner) (Alcock, 1998). Grazie all’uso di ingrandimenti proiettati su schermo, alcuni esempi di strutture biologiche sono state analizzate in dettaglio microscopico: endoscheletri di ricci di mare, conchiglie di bivalvi, ossa di vertebrati, spicole di spugne, favi di api e di vespe, e tanto altro ancora. Così, gli studenti hanno preso coscienza del modo in cui la natura semplifica, ottimizza, combina e adatta per ottenere

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nuove soluzioni di leggerezza, risparmio di materiali, resistenza, flessibilità e tanti altri principi volti ad aumentare la performance e la fitness dell’individuo e della specie.

Dal lato applicativo progettuale, gli studenti del corso hanno confermato l’importanza del design di visualizzazione della scienza in numerosi campi.

Tra le varie attività, i designer hanno lavorato in stretta collaborazione con i ricercatori della Stazione Zoologica Anton Dohrn di Napoli.

Tutte le tecniche di design di illustrazione, modellizzazione, prefigurazione e interpretazione sono state usate nel campo della biologia marina realizzando grafiche altamente esplicative per libri educativi e dettagliate illustrazioni informative per articoli scientifici e conferenze internazionali.

La possibilità di lavorare insieme, scambiando informazioni, scopi, scelte e strategie tra biologi e designer ha portato alla realizzazione di illustrazioni caratterizzate da un alto livello di significato e utilità per il mondo scientifico e non.

Un’altra importante sfida lanciata è stata quella di sperimentare il multipotenziale del design in campi scientifici anche molto lontani tra loro. Così, è stato condotto un lavoro ibrido tra design e psicologia, usando le tecniche grafiche, i segnali visivi e l’intuizione creativa del designer al supporto di tale scienza.

Diversa importanza del designer grafico è stata qui rilevata e implementata. Nel mondo della psicologia, il designer ha sperimentato un modo utile di usare la tecnologia odierna lavorando in stretto contatto con un esperto psicologo della ASL Napoli 1. Il risultato?

Una nuova applicazione mobile è stata sviluppata come supporto emotivo e come mezzo facile per raggiungere una vasta gamma di persone. Molte applicazioni mobili basate su terapie psicologiche sono oggi disponibili, ma spesso sono realizzate senza alcun supporto professionale e senza alcuna validazione tecnica degli impatti funzionali. Le

terapie incontrollate nel migliore dei casi portano a risultati inefficaci, ma nel peggiore di essi, potrebbero addirittura influire negativamente sulla salute mentale della persona. Eppure se ben controllata, la tecnologia mobile associata ad un trattamento tradizionale, è in grado di supportare emotivamente la persona e persino determinare un esito migliore della psicoterapia (Juarascio et al., 2015; Menon et al., 2017; Watanabe et al., 2015). Grazie ad un rigoroso approccio collaborativo, il designer e lo psicologo hanno lavorato insieme per realizzare un nuovo tipo di applicazione basata su conoscenze scientifiche approvate volte al rilassamento emotivo della persona, tra cui il supporto visivo di immagini della Natura (Ulrich, 1981;1983). Nata come idea utile per alleviare possibili stati ansiosi che sfociano in rifiuto o attacco del cibo nel caso dei disturbi alimentari, l’applicazione è stata infine strutturata come elemento di supporto generico per abbassare stati ansiosi che vadano anche al di là di limitate categorie patologiche.

In conclusione, grazie agli sforzi e al lavoro degli studenti del corso, all’approccio multidisciplinare e al percorso bioispirato, il significato del design comunicativo nella scienza è stato riconosciuto e confermato da ricercatori ed esperti in differenti campi scientifici. L’interscambio biunivoco delle informazioni, degli intenti, delle scelte analitiche, interpretative, strategiche e progettuali ha acquisito un elevato significato per le ricerche condotte e ha consentito il perseguimento di importanti avanzamenti in tutti i settori di riferimento coinvolti. Progetti innovativi e idee nuove sono stati sviluppati e promossi anche dopo la fine del corso, testimoniando l’interesse e l’efficacia della nuova tipologia collaborazione. Il prossimo futuro si prospetta dunque ricco di nuove soluzioni ibride tra design e scienza.

65 Il rapporto tra biologia e design: l’esempio di alta efficienza bidirezionale dell’ibridazione disciplinare

“Guarda con profondità la natura, capirai meglio ogni cosa”, così Albert Enstein, appassionatamente curioso del mondo, ha più volte affermato come la natura sia invenzione e fonte di ispirazione per l’immaginazione creativa. Nulla di più vero, niente di più concreto.

La natura genera soluzioni ai più svariati problemi, testa scrupolosamente ogni sistema cosicché solo gli elementi più efficaci e funzionali permangono tanto a lungo da essere rigenerati. Esiste un processo complesso e si tratta dell’evoluzione: 3,8 miliardi di anni di prove, tentativi ed errori, che hanno portato a sistemi ottimizzati e altamente performanti (Darwin, 1859; Dawkins, 1986). Leggerezza, resistenza, flessibilità, risparmio di materiali, auto-organizzazione sono solo alcuni degli principi che si possono cogliere studiando i sistemi naturali ed è ciò che ha portato alla nascita di un nuovo approccio, quello biospirato (Benyus, 1997). Guardare la natura come modello da imitare per la risoluzione di problemi tecnologici ha portato architetti, designer, ingegneri e scienziati delle più disparate discipline ad avvicinarsi sempre più al mondo della Biomimetica (ISO 18458:2015-05, 2015).

Numerosi sono oggi i progetti implementati a carattere biomimetico e innumerevoli sono ormai le nuove alternative e le idee nate dall’ispirazione alle soluzioni progettuali della natura. La biomimetica insegna come sia possibile prendere spunto dai modi semplici ed eleganti messi a punto dai sistemi e dalle specie viventi per la risoluzione delle più disparate e insidiose problematiche della vita. Gli esempi sono tanti: dalla realizzazione di interi edifici come il “Gherkin” di Londra ispirato alla spugna silicea del genere Euplectella; allo Shinkansen bullet train giapponese ispirato al becco del Martin pescatore; alle pale altamente efficienti di ventilatori e turbine ottimizzate a partire dalla pinna a tubercoli della megattera; fino alle vernici autoriparanti realizzate con poliuretano misto al chitosano proprio del carapace dei crostacei (cerca questi e tanti altri esempi nel

sito: https://asknature.org). Inoltre è assodato che non solo un prodotto, ma anche un intero processo possa ispirarsi ai sistemi naturali; ed è proprio ciò che conferma l’intera Blue economy, teorizzata da Gunter Pauli, con le sue innumerevoli applicazioni incentrate sull’imitazione degli ecosistemi e la circolarità dei flussi (una teoria che ha inspirato negli ultimi anni migliaia di imprenditori in tutto il mondo, implementando progetti e generando milioni di posti di lavoro) (Pauli, 2010).

Uno dei segreti che si cela dietro l’alta efficacia della biomimetica è da attribuirsi proprio al suo carattere interdisciplinare.

L’interdisciplinarietà, intesa come collaborazione sinergica e ibridazione tra differenti discipline accademiche impiegate in medesime attività progettuali, consente di raggiungere nuove soluzioni altamente innovative, andando fuori dai consuetudinari limiti metodologici intradisciplinari. Soluzioni innovative e risolutive nascono proprio dall’uso combinato di diverse conoscenze, metodologie e prospettive che solo una ricerca multi o interdisciplinare può offrire (Langella, 2011; Oxman, 2016). La collaborazione sinergica determina il raggiungimento di risultati in grado di apportare avanzamenti in tutti campi del sapere coinvolti. Ragion per cui, in analogia con i concetti propriamente biologici, si potrebbe descrivere la multidisciplinarità come una particolare tipologia di “interazione mutualistica” tra diverse discipline, il cui vantaggio risiede proprio nel progresso reciproco.

La biomimetica mostra come la biologia riesca perfettamente a istaurare legami “multualistici” con discipline altamente diverse, eppure particolare sembra la sua interazione con il design: la creatività umana si fonde qui all’inventiva della natura e le idee sembrano non avere fine. Il design è promozione creativa mista ad utilità, funzionalità e bellezza, caratteri di cui la natura vanta estrema esperienza (Bhushan, 2009). Così, quando biologia e design, si uniscono in ricerca, il rapporto biunivoco si mostra

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nella sua più alta forma di efficacia.

Si è parlato a lungo di come la biologia offre supporto alla risoluzione delle più disparate problematiche della vita, ma nel processo biomimetico vi è però un’altra grande potenzialità, ancora non pienamente sfruttata, che risiede nella capacità di usufruire del diretto contributo dell’industrial design nella ricerca biologica. Il disegno industriale è in grado di offrire un alto e valido contributo di avanzamento delle conoscenze delle strutture biologiche, considerando l’organismo come un vero e proprio oggetto di design engineering e analizzandolo come tale. Il design mediante il suo tipico approccio metodologico e strumentale è in grado di assistere l’analisi biologica nell’individuazione delle caratteristiche e delle motivazioni sottese alle morfologie, alle strutture e la composizione degli organismi, fin nei più minuti dettagli strutturali; ciò è reso possibile dalla messa in atto del designer delle sue capacità di prefigurazione e interpretazione strutturale ampiamente supportate dall’uso di modelli CAD 3D e tecniche digitali. La capacità del designer risiede nella sua abilità di vedere strutture, motivazioni e principi lì dove ancora non vi è conoscenza e di combinare logiche, gerarchie e funzioni in modelli che permettono di visualizzare e riprodurre la struttura, distinguendone le parti potenzialmente funzionali (Langella, 2011).

Una volta individuati i principi funzionali sottesi alle specifiche forme, assetti e composizioni delle biostrutture, ciò che il designer propone è quello di sperimentare e validare le conoscenze acquisite ricreandole all’interno dei prodotti industriali. All’analisi segue dunque una particolare sperimentazione applicativa progettuale dei risultati acquisiti, alla stregua del principio che lo stesso Feynman fece proprio nel suo modo di fare ricerca: “Quello che non riesco a creare, non lo saprò mai capire.” Così ricreare i principi fisici e strutturali degli organismi studiati nei prodotti, permette anche di comprenderne a fondo il vero significato.

La biomimetica spinge a comprendere e a studiare

sempre più a fondo il mondo che ci circonda e invoglia soprattutto a riflettere. Ci si incomincia ad interrogare e a rispondere alle necessità fondamentali dell’uomo con ciò che è a disposizione, cercando di non pretendere di più dalla natura, ma facendo di più con ciò che la natura offre (Pauli, 2010). La biomimetica insegna a trarre soluzioni conformi ai sistemi naturali e ad apprezzare più a fondo l’importanza della biodiversità incoraggiandone la sua tutela. Essere capaci di vivere al meglio entro i limiti naturali è una delle grandi sfide del secolo odierno e la biomimetica può aiutarci a superarla, rappresentando un punto di appoggio ideale per risollevare le sorti del pianeta.

“Datemi un punto di appoggio e vi solleverò il mondo” Archimede

67 From design to science and back again: the multi-potential role of an interdisciplinary approach

New relationships between different types of knowledge, active exchanges of methodologies and tools, advanced interconnected paths, highly innovative solutions: these and much more is what results from Design and Science interconnections (Ito, 2016).

As a linkage between new relation and disciplines, design and science have become tightly woven together during recent years; Through the experimentation of all possible combinations between different sciences with communicative and product design, new disciplines and advanced methodological strategies have emerged (Ito, 2016; Salter & Hearn,1997). The scientific component represents an important acceleration element for innovative processes in the different design sectors; which have broadened the boundaries of their research benefiting of the interdisciplinary approach advantage (Oxman, 2016). These advantages are luckily bidirectional, so the sciences involved can also benefit of the design influence by incorporating new tools and different interpretive optics, which conduct to very innovative results (Langella, 2011).

From the desire to apply and test all the possible combinations between design and science and the multi-potential power of the interdisciplinary approach, the University of Campania “Luigi Vanvitelli”, Aversa (CE) prompted the realization of a new course called “Design for the scientific visualization”. Through promotion and application of other bidirectional activities, this course aims to enhance the below defined hybridization directions.

The result…significant: from design to science and back again.

From design to science Science and design, what do they represent? Design, in the specific setting of visual communication, is a creative process and method that combine visual arts and technology to communicate information

(Munari, 2006); Science may be defined as a remarkable method to discover the world around us and beyond it (Crombie, 1952).

Science contains more meaning, as Richard Feynman (1998). wrote in the book “The Meaning of It All “: Science sometimes means a special method of discovering things; sometimes it means the set of knowledge that comes from things discovered, but it can also mean all the new elements that can be made using the acquired knowledge, or effectively do all these things.

Therefore, the centre of all aspects of science lies in knowledge. Biology, chemistry, physics, astronomy, geology and many other sciences are directed to acquire new knowledge, but it is undisputed that these discoveries make sense only if they can be recorded and shared. In this regard, design supports science in conserving and sharing knowledge for a very long time (Maynard & Scheufele, 2016).

Considering the absolute absence of press and photography from the beginning of the XVI century, scientific illustration was extremely important for research development and knowledge disclosure in natural sciences (Charmantier, 2011). As original and detailed artwork, these illustrations were the only way to capture the images of organisms and divulge scientific world knowledge.

Presently, although science can use a high range of advanced technologies, like electron microscopy or computerized tomography, the illustrative language continues to play an important role in science for disclosing and describing organisms and biological processes in a very useful way (Pauwels, 2006).

Thanks to new digital techniques, graphic designer illustrations provide the possibility to use visual communication to figure out and evidence all natural science structures, details and processes that otherwise would be lost to public attention and understanding (Andrade et al., 2015). Images in science become a useful way to discover and communicate immediately important information

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(Remington & Fripp, 2007). A black and white image obtained from electron microscopy can be transformed into a colorful image giving higher emphasis and sensibility to important details and processes (see pg. 226).

By controlling colour, type, movement, symbols, and images, the visual communication designer creates and manages the production of visuals designed for science to inform, educate, persuade, and entertain audiences, from being specifically scientific to a broader context (Stocklmayer et al., 2001; Wiedemann & Rendgen, 2012).

From science to design There are many ways to conserve and share new information, some are more worthwhile than others.

In nature, organisms use colours, forms and structures to communicate and send intra- and inter-specific information (Alcock, 1998; Denny & Mcfadzean, 2011).

From an aposematic yellow frog to a completely mimetic leaf insect, colours and forms provide many information like the degree of poison and the necessity to avoid predation. This is a pure visual communication and, according to nature, it could be a better way to understand, conserve and share information (Alcock, 1998). Why not be inspired?

It is fascinating how the study of natural science can bring to the designer new ideas about the most efficient ways to communicate using colours, forms, symbols, gestures, images and many others modes. Discovering how animals and plants can exchange information with each other can lead to a new way of studying visual communication design with an efficient bioispirated approach. Visual communications inspired by biological evolution and selection, occurred over millions of years, can lead to new bioinspired design with innovative and integrated solutions.

The bidirectional application of science and design In this context, the “Design for visualization of science” course of University of Campania “Luigi Vanvitelli”, Aversa (CE), is established to promote the importance and the utility of visual communication to the service of science and to offer specific knowledge about biological details and communication systems to realize a new bioispirated approach for visual communication design.

In particular, the 2017 course was integrated by several biological seminars that gave design students a deep insight of biological construction and communication systems. The designers had the possibility to assimilate how living beings erect their building and exchange information; moreover, they discovered the different meanings beyond them (like avoiding predation, finding food and partners) (Alcock, 1998). By using a microscope, they also had the opportunity to visualize all the details about natural constructions: like sea urchin tests, bivalve shells, bones, sponge spicules, honeycomb and many others. Furthermore, they realized the fascinating way of natural optimization, combination and adaptation to obtain innovative solutions of lightness, material saving, resistance, feasibility, stress-breakers systems, strength and all new elements to increasing performance and fitness.

On the other hand, the course confirmed the importance of visualization design in science to point out, express and clarify scientific researches carried out by the collaboration between the Zoological Station Anton Dohrn of Naples and the designer students of the University of Campania “Luigi Vanvitelli”. All technical design instruments for illustration, modelling, prefiguration and interpretation were used in marine biology realizing high explicative graphics for educational books and detailed illustrations for scientific papers and international conferences. The possibility to work together, interchanging information, aims, choices

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and strategies between biologists and designers, led to graphical illustrations characterized by high level significance and utility for science.

Another important challenge was also the discovery of different applications of the multi-potential role of design in different fields of science. The challenge was obtained and confirmed using graphical techniques, visual signals and creative intuitive design applications in the field of psychological science.

A different use and importance was discovered in psychology for the graphical designer. In this context, the designer is able to show new useful ways to use digital technology in the field of mental health working together with ASL Napoli 1 expert psychologists. The result? A new mobile application was developed providing a perfect way to give emotional support and to easily reach a wider audience. Many applications are now available based on psychological therapies, but they are often carried out without any professional support and valuation on their functional impacts. The uncontrolled therapies may lead to an unsuccessful support, at worst, even serious problems for mental health (Juarascio et al., 2015; Menon et al., 2017; Watanabe et al., 2015). Using a vigorous approach, designer and psychologists together realized a new type of application totally based on approved scientific knowledge that can lead to an emotional release, such as the psychophysiological positive effects of Nature (Ulrich, 1981;1983). A new idea of emotional support was generated and a new type of instrument was provided in order to address the needs to reduce all the anxiety and jittery states.

In conclusion, thanks to the effort of passionate design students, the role of multidisciplinary approach, bioinspiration and the meaning of visualization design in science was recognized and approved by researchers and experts in different scientific contexts. Innovative projects are also developed at the end of the course, assessing the interest of these types of collaboration.

In a near future surely many others ideas and projects will arise.

70 Biology and design: an example of bidirectional efficiency of disciplinary hybridization

“Look at nature deeply, you will better understand everything”, through these words Albert Einstein, with his inquisitive mind, declared how nature is invention and enlightenment for creative imagination.

Nothing more true, nothing more concrete. Nature provides solutions for several issues, it meticulously tests every system so that only the most efficient and functioning elements persist long enough to be regenerated (Darwin, 1859; Dawkins, 1986). A complex process exists, and it is called evolution: 3,8 billion years of attempts, tests and errors have led to highly performing and optimised systems.

Lightness, resistance, flexibility, material saving and self-organisation are only some principles that can be grasped studying natural schemes and this is what conducted to a new approach known as bioinspired (Benyus, 1997).

Observing nature as a role model to solve technological issues inspired architects, designers, engineers and scientists to Biomimetics approach (ISO 18458:2015-05, 2015).

Presently, biomimetical projects are innumerable as the countless new alternatives and ideas in nature.

Biomemetic reveals the possibility of inspiration due to simple and direct refined methods developed by living species and systems in resolving disparate and insidious life problems. There are many examples: the creation of buildings like the “Gherkin” in London inspired by the silica sponge of the genus Eluplectella; the japanese Shinkansen bullet train inspired by the beak of the kingfisher; to the highly efficient blades optimised thanks to the tubercle fin of the whale; the auto-repairing varnishes produced with polyurethane and chitosan of crustaceans’ carapace (https://asknature.org). Furthermore, it is ascertained that not only a product, but also an entire process could be inspired by natural systems; this is what Gunter Pauli confirms with Blue economy, through its countless implementations focused on the imitation of ecosystems and flow circulation (based on this theory thousands entrepreneurs have been inspired

worldwide, carrying out projects and generating millions of jobs) (Pauli, 2010).

The biomimetical high efficiency is also attributed to its interdisciplinary disposition. The synergic collaboration between different academic disciplines, employed in the same projects, allows gaining highly innovative solutions, resulting in going beyond the usual intra-disciplinary methodological limits.

Innovative solutions emerge from the combined use of several knowledges, methodologies and prospects that only a multidisciplinary research can offer (Langella, 2011; Oxman, 2016). The synergic collaboration determines the results achieved that are able to provide developments in all disciplines involved. For this reason, similar to biological concepts, multidisciplinary can be explained as a particular kind of “mutualistic interaction”; its advantages lying in reciprocal progress.

Biomemetic demonstrates how biology can institute “mutualistic” bonds between different disciplines, although, its interaction with design seems to be atypical: human creativity combines with natural inventiveness and ideas appear to be endless (Bhushan, 2009). Design is a creative promotion combined to usefulness, functionality and beauty.

When biology and design combine in research, biunivocal relationship is revealed in its highest shape of efficiency. Extensively discussed, biology offers solutions to life problems, but in the biomimetic process, another great potentiality, no yet fully exploited, resides in the use of industrial design in biological research. Industrial design can offer a high and efficient knowledge of biological structures, considering and analysing organisms as the object of an engineering design. Through its methodological and instrumental approach, design is able to assist biological analysis in the individualization of features and motivations related to organismal morphology, structures and composition. This is made possible through the designer’s application of prefiguration

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and interpretation of the structures with the support of CAD 3D models and digital techniques. He must have the ability to see structures, motivations and principles where presently there is no knowledge, and to combine logics, hierarchies and functions in models that allow to visualise and reproduce the structures, recognising potential functional parts (Langella, 2011).

Once the functional principles are identified, the designer experiments and validates obtained knowledges, recreating them in industrial products.

Therefore, the analysis is followed by a project practical experimentation, in the same manner as the principle that Feynman himself acquired in his research method: “What I cannot create, I do not understand”. Therefore, recreating physical and structural principles of the studied organisms, allows a deep understanding of true meaning.

Biomimetic encourages to comprehend and more intensely study the surrounding world inducing us above all to reflect. We can begin by asking and answering the essential needs of humanity with what is available, without demanding more from nature, but doing more with what nature offers (Pauli, 2010).

Biomimentics teaches to find solutions in compliance with natural systems and to deeply appreciate the importance of biodiversity promoting its protection.

Being able to live better within natural limits is one of the biggest challenges of this century; biomimetics can help to address this challenge representing a supporting point to change the fate of our planet.

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Bibliography

Alcock, J. (1998). Animal behavior: an evolutionary approach. 6th ed. Sunderland, Mass.

Andrade, A. D., Urquhart, C., and Arthanari, T. S. (2015). Seeing for understanding: Unlocking the potential of visual research in information systems.

Journal of the Association for Information Systems, 16(8), 646.

Benyus, J. (1997). Biomimicry: Innovation Inspired by Nature. New York, USA: William Morrow & Company.

ISBN 978-0-688-16099-9.

Bhushan, B. (2009). Biomimetics: lessons from nature-an overview. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 367 (1893): 1445–1486. doi:10.1098/rsta.2009.0011.

Biomimetics—Terminology, Concepts and Methodology ISO 18458:2015-05 2015 (Berlin: Beuth) Charmantier, I. (2011). Carl Linnaeus and the visual representation of nature. HIST STUD NAT SCI, 41(4), 365-404.

Crombie, A.C. (1952) Augustine to Galileo. The history of science. London. 400-1650, Darwin, C. (1859). On the origin of species by means of natural selection, or preservation of favoured races in the struggle for life. London: John Murray.

Dawkins, R. (1986). The blind watchmaker: why the evidence of evolution reveals a world without design.

New York: Norton.

Denny, M., and Mcfadzean, A. (2011) Engineering Animals: How Life Works. Belknap Pr Sinauer Associates.

Feynman, R.P. (1998). The meaning of it all: thoughts of a citizen scientist. Reading, Mass.:Perseus Books.

Ito, J. (2016). Design and science. Journal of Design and Science.

Juarascio, A.S. Goldstein, S.P., Manasse, S.M., Forman, E.M., Butryn, M.L. (2015).Perceptions of the feasibility and acceptability of a smartphone application for the treatment of binge eating disorders: Qualitative feedback from a user population and clinicians. Int J Med Inform. 84(10): 808-16.

Langella C. (2011). Il design ispirato alla scienza, in Tonino Paris, Vincenzo Cristallo, Sabrina Lucibello (eds.), 2000-2011 Antologia. Il design Italiano, Editore: Rdesignpress.

Maynard, A. and Scheufele, D. A. (2016). What does research say about how to effectively communicate about science? The Conversation. 70244.

Menon, V., Rajan, T. M., & Sarkar, S. (2017).

Psychotherapeutic applications of mobile phonebased technologies: A systematic review of current research and trends. Indian journal of psychological medicine, 39(1), 4.

Munari, B. (2006) Design and visual communication.

Chronicle Books.

Oxman, N. (2016). Age of entanglement. Journal of Design and Science.

Pauli, G. A. (2010). The blue economy: 10 years, 100 innovations, 100 million jobs. Paradigm publications.

Pauwels, L. (2006).Visual cultures of science: Rethinking Representational Practices in Knowledge Building and Science Communication. New England, Conn:University Press of New England Remington, R.R., and Fripp, R.S.P. (2007). Design and science: the life and work of Will Burtin. Lund Humphries Pub Limited,.

Salter, L., & Hearn, A. (1997). Outside the lines: Issues in interdisciplinary research. McGill-Queen’s PressMQUP. Stocklmayer, S.M., Gore, Rajeev, Bryant, C.R. (2001) Science Communication in Theory and Practice.

Springer Ulrich, R. S. (1981). Natural versus urban scenes: Some psychophysiological effects. Environment and behavior, 13(5), 523-556.

Ulrich, R. S. (1983). Aesthetic and affective response to natural environment. In Behavior and the natural environment (pp. 85-125). Springer, Boston, MA. Watanabe, N., Horikoshi, M., Yamada, M., Shimodera, S., Akechi, T., Miki, K., and Ogawa, Y. (2015). Adding smartphone-based cognitive-behavior therapy to pharmacotherapy for major depression (FLATT project): study protocol for a randomized controlled trial. Trials, 16(1), 293.

Wiedemann, J. and Rendgen, S. (2012) Information Graphics. Taschen. Multilingual edition.

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TISSUE ENGINEERING

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“We have pictures and icons that are more powerful than words sometimes. The same scientific knowledge is often one with the visualization that serves to communicate it”.

Ciro Bossa He graduated in Design and Communication in 2015 at the Second University of Naples. Discussing a thesis on the design of multisensory spaces with the help of Immersive VR. In the same year he participated in Futuro Remoto with the Laboratory of Cognitive Science & Immersive VR and undergoes a training at CAM Museum in Casoria. In 2016 he collaborated with the Noema Associati architecture studio. In 2017, he designed several exhibition booths, collaborating with Aversano Allestimenti Grafici.

He has always shown an interest in animation and three-dimensional graphics that combines 2D graphic elements in many of his communication design jobs.

Currently studying Visual Communication at the University of Campania L. Vanvitelli.

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“Although the images do not serve to “do” the search in their own, their function is crucial to communicate it”.

Giorgia Imparato She received her Masters Science in Materials Engineering from the University of Naples “Federico II” in Jenuary 2003, discussing an experimental thesis on optimization of process conditions to engineer cartilage tissue equivalent in vitro. In February 2009 she received her PhD in Materials and Structures Engineering from the University of Naples “Federico II”. From May 2009 to May 2011 she worked at the Interdisciplinary Research Centre of Biomaterials (CRIB) of Naples for the realization, processing and characterization of tissue enquivalent in vitro, in particular connective equivalent tissues. At the present, she is a senior post-doc researcher at the Center for Advanced Biomaterials for health Care (CABHC) - Istituto Italiano di Tecnologia of Naples and her research deals with the realization of complex 3D tissue equivalent in vitro.

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“To foster the relationship between scientists and citizens, needed for public understanding of research results, scientific work must go out of the head of the researchers and be displayed”.

Francesco Urciulo He received his PhD in Materials and Structures Engineering (University of Naples “Federico II) in February 2006. He is involved in Tissue Engineering teaching activities at University of Naples “Federico II. At the present, he is a Research Technologist at the Center for Advanced Biomaterials for health Care (Istituto Italiano di Tecnologia of Naples, Italy).

Research activity: realization of complex tissue equivalent in vitro for Tissue On a Chip applications.

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SKIN ENGINEERING

Il progetto affronta l’ambito dell’Ingegneria dei Tessuti. La ricerca oggetto del lavoro di design della comunicazione scientifica è stata interpretata attraverso un’animazione digitale 3D. Il processo rappresentato è definito “bottom up” perché l’approccio seguito mira ad assemblare precursori di tessuto micrometrici (μTPs) per generare bioibridi tessutali 3D in una forma predefinita.

I precursori di tessuto micrometrici sono rappresentati da microsfere di gelatina porose (scaffold) seminate in spinner flask con fibroblasti del derma umano, che sotto determinate condizioni di coltura aderiscono, proliferano e sintetizzano le componenti fondamentali della matrice extracellulare (ECM).

The project deals with the field of Tissue Engineering.

The subject of the research project in communication design has been interpreted by means of a 3D digital animation. The process represented is defined “bottom up” because the tissue engineering approach followed aims at assembling microtissue precursors (μTPs) to generate 3D macrotissue biohybrids in a predefined form.

The precursors of micrometric tissue are represented by gelatin porous microspheres (scaffolds) inside a spinner flask together with human dermal fibroblasts, which under certain culture conditions adhere, proliferate and synthesize the essential components of the extracellular matrix (ECM).

fast dissolution of the matrix after first minute

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Scenario scientifico di riferimento

Scientific scenario of reference

Il contesto scientifico di riferimento del progetto è l’Ingegneria dei Tessuti che riguarda lo sviluppo in vitro di sostituti funzionali di tessuti ed organi viventi, utilizzabili laddove un tessuto o un organo risultando danneggiato non è più in grado di adempiere alle sue funzioni.

La richiesta crescente di organi artificiali e supporti protesici (dovuta soprattutto all’aumento dell’età media degli individui ed alla loro maggiore disponibilità economica) insieme con i progressi raggiunti sia nelle metodologie di colture cellulari che nella ricerca di nuovi biomateriali, hanno alimentato l’interesse del settore, in questi ultimi anni, alla possibilità di riparare i tessuti danneggiati favorendo la ricrescita delle stesse cellule, in modo da ripristinare il tessuto originale.

The scientific reference context of the project is Tissue Engineering that concerns the in vitro development of functional substitutes for living tissues and organs, usable where a damaged tissue or organ is no longer able to perform its functions.

The growing demand for artificial organs and prosthetic supports (in particular to an increase in the average age of individuals and their increased economic availability) along with the advances in both cell culture methods and in the search for new biomaterials, Interest in the sector, in recent years, to the repair of damaged fabrics favoring the regrowth of the same cells, in order to restore the tissue.

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Target

Target

L’animazione digitale 3D realizzata è rivolta alla comunità scientifica, alla divulgazione anche per i non addetti i lavori e per competizioni in ambito start up.

The 3D digital animation created is aimed at the scientific community, to the dissemination also for non-work enthusiasts and for start-up competitions.

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Obiettivi comunicativi

Communicative aims

Rendere visibile, attraverso un’animazione tridimensionale, le varie fasi della produzione in vitro di costrutti tessutali 3D. Il video di tale processo si pone l’obiettivo, attraverso una sapiente composizione grafica, di espletare in modo chiaro e gradevole le differenti fasi dell’operazione.

Il processo per la produzione in vitro di costrutti tessutali 3D si divide in tre stadi: • La semina dinamica di fibroblasti su microsfere di gelatina per la produzione di precursori micrometrici di tessuto (μTPs).

• L’assemblaggio dei precursori micrometrici di tessuto in un costrutto 3D di forma Predefinita.

• La semina di cellule epiteliali sul costrutto 3D per lo sviluppo delle invaginazioni e la comparsa dei follicoli piliferi.

Make visible, through a three-dimensional animation, the various phases of in vitro production of 3D tissue constructs. The video of this process aims, through a wise graphic composition, to carry out the different phases of the operation in a clear and pleasing manner.

The process for in vitro production of 3D tissue constructs is divided into three stages: • Dynamic seeding of fibroblasts on gelatin microspheres for the production of micrometric tissue precursors (μTPs).

• The assembly of micrometric tissue precursors in a 3D shape construct Default.

• Sowing of epithelial cells on the 3D construct for the development of invaginations and the appearance of hair follicles.

Dynamic fibroblast seeding on gelatin microspheres

87

Gerarchia comunicativa/Communicative hierarchy I concetti scientifici da rappresentare sono stati strutturati secondo la seguente gerarchia decrescente in ordine di importanza: The scientific criteria were structured according to the following descending hierarchy in order of importance:

11

2 2

Rappresentare il carattere innovativo del processo innovativo che consente di produrre tessuti 3D strutturali To represent the innovative character of the process that production structural 3D textures

Integrare fasi e strumenti differenti in un unico processo Integration of different phases and tools into one process

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Vincoli comunicativi Per la realizzazione del video del processo “bottom up” è stato necessario rispettare morfologie e cromatismi definiti dalle immagini di letteratura scientifica e suggeriti, mediante degli schizzi, dagli scienziati con cui si è collaborato.

Sfide rappresentative Rendere immediato e di facile comprensione, anche ai non addetti ai lavori, il processo di produzione in vitro di costrutti tessutali 3D attraverso un’animazione tridimensionale semplice ma allo stesso tempo dettagliata che si avvicini il più possibile alla realtà.

Integrare elementi grafici di carattere spesso molto differente come il dispositivo bioreattore, le immagini SEM dei tessuti e materiali utilizzati in un filmato fluido e coerente dal punto di vista grafico, cromatico e di linguaggio.

89

Communicative limits To realize the video of the “bottom up” process, it was necessary to respect morphologies and chromaticities defined by the scientific and suggestive images of the scientists with which they collaborated, through sketches.

Rapresentative challenge Making the process of in vitro production of 3D tissue constructs immediate and easy to understand, even for non-professionals, through a simple yet detailed three-dimensional animation that is as close as possible to reality.

Integrate graphic elements of often very different character, such as the bioreactor device, SEM images of fabrics and materials used in a fluid and coherent film from a graphic, chromatic and language point of view.

90

Linguaggio espressivo

Expressive language

Il processo scientifico è stato rappresentato attraverso un’animazione tridimensionale che non si allontana troppo dalla realtà rispettando forme e colori degli elementi che lo contraddistinguono.

Tale rappresentazione facilita la comprensione del fenomeno ed evidenzia alcuni passaggi non visibili ad occhio nudo.

The scientific process has been represented through a three-dimensional animation that does not depart too much from reality, respecting the shapes and colors of the elements that distinguish it. This representation facilitates the understanding of the phenomenon and highlights some passages not visible to the naked eye.

Biohybrid at 2weeks of culture

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Spinner flask bioreactor

Bioreactor

Biohybrid at 2 weeks of culture

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Dynamic cell seeding on macroporous gelatin microbeads

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Seeding of epithelial cells on the 3D construct

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Follicle-like structure and cyst-like inclusion

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Bibliography/Sitography Casale, C., Imparato, G., Urciuolo, F., & Netti, P. A. (2016). Endogenous human skin equivalent promotes in vitro morphogenesis of follicle-like structures. Biomaterials, 101, 86-95.

Imparato, G., Urciuolo, F., Casale, C., & Netti, P. A. (2013). The role of microscaffold properties in controlling the collagen assembly in 3D dermis equivalent using modular tissue engineering.

Biomaterials, 34(32), 7851-7861.

Urciuolo, F., Imparato, G., Palmiero, C., Trilli, A., & Netti, P. A. (2010). Effect of process conditions on the growth of three-dimensional dermal-equivalent tissue obtained by microtissue precursor assembly.

Tissue Engineering Part C: Methods, 17(2), 155-164.

99

Image references All unnumbered images belong to the reference project.

102

103

“ Una volta che sei diventato maestro in una cosa, diventa subito allievo in un’altra.”

Gerhart Hauptmann

Angelica Cerullo She graduated in Design for Fashion in 2016 at thethe College of Architecture of the Second University of Naples with a thesis titled “Missoni dresses the house: furniture design as a fashion design”. After collaborating with a jewelery lab, at the time she studied Visual Communication, at Campus University of Arts Luigi Vanvitelli.

She is particularly interested in the world of 3D modeling, editorial graphics and photography.

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“ La Natura compone alcune delle sue poesie più belle davanti al microscopio e al telescopio.”.

Theodore Roszak

Vincenza De Gregorio Post doc at the Italian Institute of Technology, Center for Advanced Biomaterials for Healthcare (IIT@CRIB). Smart materials area- in vitro engineered biological tissues. Project: Development of microfluidic devices to test the functionality of 3D tissue equivalents obtained by exploiting the bottom-up tissue engineering strategy.

106

BBB-GUT

Il progetto si colloca nell’ambito della biologia sintetica e consiste nello sviluppo di un dispositivo microfluidico che simula i processi di interazione tra intestino e cervello nel corpo umano per testare la funzionalità dei tessuti equivalenti 3D ottenuti sfruttando la strategia bottom-up, con lo scopo di poter realizzare test in vitro per verificare gli effetti degli alimenti sui processi celebrali dell’uomo e per analizzare tolleranze e allergie.

The project is part of synthetic biology and consists of development of a device microfluidic that simulate the interaction processes between gut e and brain in human body to test the functionality of equivalent 3D tissue, obtained by exploiting the bottom-up strategy, with the aim of realizing test in vitro to verify the effects of food on the human brain processes, in order to analyse the beneficial effect or the harmful effect.

Villi and microvill

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Scenario scientifico di riferimento

Scientific scenario of reference

Il progetto consiste nella realizzazione di un graphical

The project consists in the realization of a graphical abstract for a scientific article in the scope of tissue engineering, in which engineer and biology principles are used for the creation of biological substitute to re-establish, to maintain or improve damaged tissues or organs.

The link between brain-equivalent and gutequivalent is due to one chip with two separated chambers, that contain the engineered tissues.

These equivalent-tissues interconnected into the biochip allow us to study their interaction and the response from different stimuli and the induced input, such as compounds administration.

abstract per un articolo scientifico nell’ambito della tissue engineering, ovvero un campo dove vengono applicati i principi dell’ingegneria e delle scienze della vita alla creazione di sostituti biologici per ristabilire, mantenere o migliorare tessuti o organi danneggiati.

L’argomento dell’articolo è il collegamento esistente tra cervello e intestino, dimostrato attraverso la costruzione di due chip, che contengono i tessuti ingegnerizzati 3D, che mutuano I tessuti degli organi ed hanno lo scopo di studiare le reazioni consequenziali della loro interazione, partendo da vari stimoli ed input indotti, come la somministrazione di sostanze.

1

109

2

Target

Target

Il graphical abstract è indirizzato alla comunità scientifica specializzata di riferimento, quindi medici e biologi esperti del campo. Esso è nello specifico, rivolto ad una rivista del settore tissue engineering.

Il lavoro, quindi, presuppone una conoscenza di base dell’argomento per poter essere compreso a pieno.

The graphical abstract is addressed to the scientific referenced community, like expert doctors and biologist. In particular, it’s dedicated to an engineering tissue magazine. The project wants technical knowledge to be understood.

110

Obiettivi comunicativi

Communicative aims

Il primo obiettivo comunicativo è quello di poter mettere in mostra il tema principale dell’articolo, ovvero la connessione tra cervello ed intestino, attraverso la rappresentazione dei due dispositivi.

Inoltre il graphical abstract mostra le caratteristiche specifiche dei due chip che contengono tessuti strutturati 3D, equivalenti a quellli del cervello e dell’intestino. Lo scopo del lavoro, quindi, è di rappresentare il processo, che ha un tempo ed uno spazio, mettendo in evidenza la connesione tra i due chip. L’esigenza di modellare in 3D tutti I componenti dell’immagine ha portato a cotruire un modello digitale che decodifica l’intero processo e che può essere utilizzato per produrre altri dispositivi comunicativi. Dall’obiettivo specifico del graphical abrstract si è scelto quindi di progettare un sistema di dispositivi comunicativi modulari, flessibili e scalabili in diverse dimensioni che consentono, in funzione delle esigenze dei ricercatori di dedurre materiali per presentazioni, poster, cover di rivista ecc.

The first communicative goal is to show the principle theme of the article, that is the gut-brain connection through the device representation.

Moreover, the graphical abstract shows the specific features of the two 3D tissues, same as the one of the brain and of the gut. So, the project goal shows the process in a specific time and place, underlining the two 3D organ connection. Starting from the specific goal of the graphical abstract, we choose to project a communicative modular, flexible and scalar device system. This system can face the needs of the researcher and can create materials for presentations, posters, magazine covers, etc…

Astrocytes

111

Gerarchia comunicativa/ Communicative hierarchy I concetti scientifici da rappresentare sono stati strutturati secondo la seguente gerarchia decrescente in ordine di importanza: The scientific criteria were structured according to the following descending hierarchy in order of importance:

11 2 2

Evidenziare la connessione mutualmente indipendente tra gli organi Underling the connection mutually independent between the organs

Rappresentare la fattibilità dei dispositivi e la loro congiunzione strutturale per mostrare in modo efficace il loro funzionamento Represent how can the devices can be done and their structural connection to show how they work

112

Vincoli comunicativi Il primo vincolo comunicativo è sicuramente rappresentato dalle dimensioni molto ridotte del graphical abstract (8x4 cm) che non consentono di avere una rappresentazione molto dettagliata, negando così la possibilità di mostrare più aspetti del’articolo di riferimento.

Un ulteriore vincolo è rappresentato dalle dimensioni e forme e del dispositivo e delle cellule.

113

Communicative limits The first communication constraint is certainly represented by the very small dimensions of the graphical abstract (8x4 cm) which do not allow to have a very detailed representation, thus denying the possibility of showing more aspects of the reference article.

A further constraint is represented by the dimensions and shapes of the device and of the cells.

114

Sfide rappresentative

Representative challenges

Dopo un attento studio di immagini e graphical abstract, sono emersi alcuni elementi che possono essere migliorati per rendere la comprensione dei concetti più semplice. Il progetto, dunque, si pone alcune sfide rappresentative per poter risolvere queste problematiche. Innanzitutto, partendo da un’immagine tridimensionale, il graphical abstract, presenta una prospettiva dei due dispositivi, e non una sezione come di solito è rappresentata; inoltre l’intenzione è quella di creare differenziazione tra la materia sintetica, utilizzata per i dispositivi, e quella biologica delle cellule, così da riuscire a rendere la tridimensionalità più naturale e meno materica, per poter anche lavorare con spessori, linee e colori diversi da quelli convenzionali. Un’altra caratteristica è quella di creare correlazione visiva tra gli organi interessati e i dispositivi così da poter rendere immediata l’associazione. Quindi, il graphical abstract, ha lo scopo di poter rappresentare il processo che avviene nei due organi con una grafica diversa.

After a study on the imagines and graphical abstract, some elements have been shown, that can be improved to make the concepts comprehension easier.

The project has some representative challenges to solve this problems.

First of all, starting from a 3D image, the graphical abstract show a perspective of the two chambers of the device and not just a section, like usually.

Moreover, the aim is to create differentiation between the synthetic substance used for the devices is the one biological for the cells. In this way, we can make the 3D more natural to work also with thickness, lines and colours that are different from the conventional.

Another feature is to create a visual link between the involved organs and the device. In this way, we can make clearer the association.

So, the aim of graphical abstract is to represent the process that occur in the two organs with a different graphic.

Bacteria, villi and microvilli

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Bifidobacterium longum

Bifidobacterium rhamnosus

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Villi and microvilli

Fibroblast

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Gut cells

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Dendritic cell

Lymphocyte

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Biohybrid vells

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Endothelial cells

Astrocyte

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Brain cells

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Bibliography/Sitography Braniste, V., Maha Al-Asmakh, M., Kowa, C. and Anuar, F. (2014). The gut microbiota influences blood-brain barrier permeability in mice. 1st ed.

Daneman, R. and Rescigno, M. (2009). The Gut Immune Barrier and the Blood-Brain Barrier: Are They So Different?. 1st ed.

Sofroniew, M. and Neunlist, M. (2007). Starring roles for astroglia in barrier pathologies of gut and brain.

1st ed.

Lazzeri, L.. L’asse microbioma-intestino-cervello. 1st ed.

129

Image references .

All unnumbered images belong to the reference project.

130

131

“As in the advertising there is information, so in scientific images there are stylistic features (and then rhetorical) which make them recognizable according to realistic, quality or prestigious codes”.

Riccardo Falcinelli

Davide Esposito Graduated in Industrial Drawing at the faculty of Architecture of the Second University of the Studies of Naples with a thesis about the design of commercial spaces and in particular about the format of a natural commercial centre for the city of Pompeii. He has collaborated with different design studies operating about the retraining of internal and commercial spaces, he has treated the identity of different companies and he has designed packaging for electronic products.

Currently he studies at the University of the studies of Campania “Luigi Vanvitelli” in order to graduate in Desidn for the innovation in visual communication.

In his works he realizes a synthesis of life experiences and passions in the branch of grafic project through an only one vision of the world which will come.

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133

“The process of a scientific discovery is a continuous conflict of wonders”.

Albert Einstein

Raffaele Vecchione PhD Technologist - Center for Advanced Biomaterials for Health Care @CRIB Itallian Institute of Technology.

Main activities: - Coordinate the micro-nanofabrication facility of the IIT Center in Naples supporting all the research lines in terms of micro and nanofabricated devices such as microfluidic devices and micropatterned platforms for cells.

- He designs and develops novel oil based nanocarriers for food supplements, drug delivery and cosmetics as well as novel biodegradable polymer microneedles for cutaneous administrations in the field of cosmetics, pharmaceutics and vaccines.

134

MICRONEEDLE PATCH

Il progetto consiste nella realizzazione di un’infografica che rappresenti il processo della tecnologia dei microaghi e il correlato impiego per la realizzazione di cerotti trasdermici che trovano utilizzo in diversi ambiti.

The project consists on the realization of an infographic which represents the process of the technology of microneedles and the related use for the realization fabrication of transdermal patches which can be applied in different fields.

fast dissolution of the matrix after first minute

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136

1

Scenario scientifico di riferimento

Scientific scenario of reference

Lo scenario scientifico di riferimento si prroietta nel settore della micro ingegneria e in particolare nei sistemi miniaturizzati per la chimica e le scienze della vita.

La nuova tecnologia dei microaghi consiste in formazioni rigide o semirigide, solide o cave, in grado di perforare gli strati superficiali cutanei creando vie di penetrazione supplementari per il rilascio di farmaci. Possono essere unità singole o serie di microaghi applicabili a sistemi transdermici tradizionali.

I microaghi hanno una lunghezza da 300 a 800 µm; una forma conica composta da matrice e da microparticelle di materiale.

Scientific scenario of reference is based on the sector of micro engineering and in particular on the miniaturization of systems for life science. This new technology of microneedles consists on rigid microcones able to drill the superficial skin layers and allow an effective penetration release of drugs.

They can be single units or series of microneedles applicable to the traditional transdermal systems.

Microneedles have a length from 300 to 800 μm; a conical form composed by a polymer matrix and by polymer microparticles.

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2

Target

Target

L’infografica progettata è rivolta a scienziati del settore, finanziatori e giurie per competizione in ambito start up, aziende farmaceutiche e cosmetiche e specialisti (medici e infermieri).

The projected infographic is addressed to the scientists of the sector, lenders and juries for start up competitions, pharmaceutical and cosmeticsal companies and specialists (doctors and nurses).

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Obiettivi comunicativi

Communicative aims

Presentare una scoperta scientifica complessa attraverso un’immagine che consenti la ricezione delle informazioni in modo interessante da leggere e bella da vedere.

Dare un’armonia grafica che valorizzi e spieghi a colpo d’occhio le informazioni articolate , facendole sembrare subito comprensibili.

Realizzare immagini che possono essere declinate a diversi scopi comunicativi.

Present a complex scientific discovery through an image which allow receiving information in an interesting way to read and beautiful at sight.

Give a graphic harmony that values and explains the articulated informations making them immediately understandable.

Realize images that could have very different communicative goals.

microparticles inside the skin layers

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Gerarchia comunicativa/Communicative hierarchy I concetti scientifici da rappresentare sono stati strutturati secondo la seguente gerarchia decrescente in ordine di importanza: The scientific criteria were structured according to the following descending hierarchy in order of importance:

11 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6

Raffiguarare gli strati di pelle in cui avviene il rilascio del composto Display the skin layers where the compound is released

Rappresentare la struttura di un microago nelle sue componenti Represent the structure of a microneedle in all its components

Riprodurre la modalità di applicazione e di rimozione Reproduce the mode of appllication and removal

Ritrarre la matrice che rilascia le sue molecole.

Portraying the matrix which releases its molecules

Rappresentare le microparticelle che rilasciano il proprio contenuto degradandosi Represent the microparticles which release their own content through the degradation

Illustrare l’applicazione nei diversi ambiti Illustrate the application in different fields

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Vincoli comunicativi Nel rappresentare visivamente la tecnologia dei microaghi alcuni elementi strutturali sono fortemente vincolanti, come la morfologia della struttura di un microago e gli strati di pelle interessati.

La visualizzazione dell’infografica scientifica progettata rispetta tali morfologie rendendole facilmente comprensibili con un linguaggio grafico fotorealistico.

Linguaggio espressivo Nel rappresentare graficamente la tecnologia dei microaghi, si è cercato di prendere a modello il linguaggio espressivo di alcuni dei maggiori information designers in particolare Anna Vital.

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Communicative limits To visually represent the technology of microneedles some structural elements are strongly bound, such as the morphology of the structure of a microneedle and the skin layers interested.

The view of scientific projected infographic observe the morphologies making them understandable with a photorealistic graphic language.

Expressive language To represent graphically the technology of microneedles it has been a model the expressive language of some of the best information designers, in particular Anna Vital.

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Sfide rappresentative

Representative challenges

Con la visualizzazione grafica dei diversi passaggi si è potuto evitare di esplicitare in modo testuale delle fasi complesse del processo, grazie ad un tipo di grafica tridimensionale che aiuta a comprendere più pienamente il paesaggio scientifico che si delinea in una scala invisibile all’occhio umano.

Inoltre durante la fase progettuale si è scelto di suddividere l’infografica in due tipologie di linguaggi grafici: la parte scientifica visualizzata attraverso una grafica fotorealistica 3d mentre la parte che esplicità i campi di applicazione della nuova tecnologia attraverso delle iconografie vettoriali 2D.

With the graphic view of the different passages it was not needed textually explain the complex phases of the process, thanks to a type of three-dimensional graphic that helps to understand completely the scientific landscape which is outlined in a scale invisible to the human eyes. In addition, during the design phase the infographic has been divided in two types of graphic languages: scientific part seen through a photorealistic three-dimensional graphic and the part which explains the application fields of the new technology through two-dimensional vector iconography.

Microparticles degrade after some days

The infographic project

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The icons depiciting the different uses

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The icons depiciting the different uses

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The microneedle componentsand structure

The microneedles before and during the entrance into the skin

151 The patch was represented at the time it was removed The microneedle componentsand structure

The microneedles before and during the entrance into the skin

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Bibliography/Sitography De Alteriis, R., Vecchione, R., Attanasio, C., De Gregorio, M., Porzio, M., Battista, E., & Netti, P. A. (2015). A method to tune the shape of protein-encapsulated polymeric microspheres.Scientific reports, 5, 12634.

Esposito, E., Ruggiero, F., Vecchione, R., & Netti, P. (2016). Room Temperature Consolidation of a Porous Poly (lactic-co-glycolic acid) Matrix by the Addition of Maltose to the Water-in-Oil Emulsion.

Materials, 9(6), 420.

Ruggiero, F., Vecchione, R., Bhowmick, S., Coppola, G., Coppola, S., Esposito, E., ... & Netti, P. A. (2018). Electro-drawn polymer microneedle arrays with controlled shape and dimension. Sensors and Actuators B: Chemical, 255, 1553-1560. www.ncbi.nlm.nih.gov www.sciencedirect.com www.news.gatech.edu

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Immage references All unnumbered images belong to the reference project.

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“Science is nothing but the explanation of a miracle we can never explain and art is an interpretation of that miracle.”

Ray Bradbury

Carmela Chiara Picone She graduated in fashion design in 2015 at the second university of Naples studies. The thesis argued for the construction of fashion accessories by taking handmade shapes and subsequently reproducing them in innovative materials with 3D prints.

She shows interest in graphical, graphical abstract and infographic illustrations.

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“The process of a scientific discovery is a continual conflict of wonders.”

Albert Einstein

Filippo Causa He is associate professor in Industrial Bioengineering.

Currently he is part of “Department of Chemical, Materials Engineering and Industrial Production”.

He is also member of the “Interdisciplinary Research Centre on Biomaterials” of the University of Naples Federico II.

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PARTICLE FLOW

Il lavoro è partito dalla necessità di spiegare un processo complesso che avviene grazie all’analisi delle particelle di sangue e particelle alimentari e renderlo chiaro.

Dopo essermi interfacciata con lo scienziato che si occupa di tutto questo sono andata a studiarmi come funzionava il dispositivo e come si relazionava con le particelle all’interno.

Il lavoro finale è stato quello di realizzare una cover page molto artistica, la quale può essere inserita come prima o seconda di copertina all’interno di una rivista scientifica.

Work started from the need to explain a complex process concerning the analysis of blood particles and food particles.

At the beginning of my project, I asked the researcher, who deals with these studies, how the device works and how the particles interact with the device itself.

The project goal is to create an artistic cover page, which can be inserted as a first or second cover in a scientific journal.

Fast dissolution of the matrix after first minute

159

160

Scenario scientifico di riferimento

Scientific scenario of reference

Il contesto scientifico di riferimento riguarda una particolare branca della medicina definita “medicina personalizzata”, terminologia nata per indicare la possibilità di personalizzare la strategia terapeutica e l’utilizzo dei farmaci per il paziente attraverso l’analisi farmacologica.

Un aspetto innovativo della Medicina personalizzata riguarda l’approccio di prevenzione pro-attiva, attraverso il quale è possibile cercare di ridurre tutti i fattori di rischio non genetici e diminuire quindi le possibilità che la malattia si sviluppi. Questo può essere realizzato attraverso modifiche nello stile di vita, nella dieta, ma anche attraverso l’introduzione di specifiche integrazioni alimentari, di farmaci, di fitocomplessi e di altre strategie validate secondo i criteri dell’evidence-based medicine, anche provenienti da culture mediche olistiche non occidentali. Grazie a queste strategie è possibile ridurre il rischio di ammalarsi delle patologie per le quali si sia individuata una maggiore suscettibilità individuale e di mantenere un corretto equilibrio per il proprio stato di benessere. Il servizio di Medicina personalizzata ti offre un percorso di prevenzione e monitoraggio creato su misura per te, sulla base della valutazione dei tuoi fattori di rischio genetici alle malattie, individuabili attraverso dei semplici test multigenici. Nei casi in cui la malattia sia in fase clinica, la Medicina personalizzata permette di pianificare strategie terapeutiche personalizzate per il singolo paziente, basate sulla risposta individuale ai farmaci: il farmaco giusto alla dose giusta per la persona giusta. E’ possibile infatti conoscere attraverso l’analisi genomica quale sia la risposta a un farmaco da parte del paziente, condizione che varia in maniera rilevante da una persona all’altra.

La determinazione del tipo e della dose corretta del farmaco da somministrare al paziente, permette di ottenere la migliore efficacia nel trattamento e di limitarne gli effetti indesiderati e le reazioni avverse.

The scientific context of reference concerns a particular branch of medicine defined as “personalized medicine”, a terminology created to indicate the possibility of customizing the therapeutic strategy and the use of drugs for the patient through pharmacological analysis. An innovative aspect of personalized medicine concerns the pro-active prevention approach, through which it is possible to try to reduce all non-genetic risk factors and thus reduce the chances that the disease will develop. This can be achieved through changes in lifestyle, diet, but also through the introduction of specific food supplements, drugs, phytocomplexes and other strategies validated according to the criteria of evidence-based medicine, even from medical cultures holistic non-western. Thanks to these strategies it is possible to reduce the risk of getting sick of diseases for which greater individual susceptibility has been identified and to maintain a correct balance for one’s wellbeing. The personalized medicine service offers you a prevention and monitoring path tailored to you, based on the evaluation of your genetic risk factors for diseases, which can be identified through simple multigenic tests. In cases where the disease is in the clinical phase, personalized medicine allows to plan personalized therapeutic strategies for the individual patient, based on the individual response to drugs: the right drug at the right dose for the right person.

It is possible to know through genomic analysis what the patient’s response to a drug is, a condition that varies significantly from one person to another. The determination of the type and the correct dose of the drug to be administered to the patient, allows to obtain the best efficacy in the treatment and to limit the undesired effects and the adverse reactions.

161

Target

Target

Il pubblico di riferimento può essere vario.

La progettazione della cover page sarà comprensibile sia ad un pubblico scientifico ma anche letta da un pubblico di start up, in quanto l’avanzare della tecnologia ha permesso a questa categoria di svilupparsi sempre più. Quindi saranno utilizzate grafiche semplici, le quali spiegheranno il processo complesso del dispositivo, ma anche terminologie specifiche per il pubblico interessato.

The relevant public can be varied. The design of the cover page will be understandable both to a scientific audience but also read by a start-up public, as the advance of technology has allowed this category to develop more and more. Then simple graphics will be used, which will explain the complex process of the device, but also specific terminologies for the interested public.

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Obiettivi comunicativi

Communicative aims

L’obiettivo da raggiungere è quello di rappresentare graficamente il processo dell’analisi delle particelle sia di sangue che di un alimento in forma liquida (latte, succhi) in modo semplice e chiaro. Il processo consiste nel far analizzare le particelle all’interno di un dispositivo; in esso sono inseriti dei laser, i quali, con l’aiuto di alcuni microgel, riescono a far emergere le anomalie presenti all’interno della particella. Una volta analizzate le particelle il dispositivo emette delle matrici che permettono al ricercatore di individuare quante anomalie ci sono e definire il loro avanzamento. Nel caso delle particelle del sangue vengono individuate tre tipi di anomalie che sformano la matrice, mentre per quanto riguarda le particelle alimentari ne viene identificata solamente una.

La rappresentazione del processo è realizzata attraverso un flusso di due colori, uno bordeaux che riprende il processo del sangue mentre uno verde che riprende il flusso delle particelle alimentari. All’interno di questi due flussi vengono inseriti i dispositivi con i relativi laser utilizzati e la matrice che producono. Il fine della rappresentazione è quello di far capire il processo complesso delle particelle e la loro differente reazione.

The goal to be achieved is to graphically illustrate the process of analyzing both blood and liquid particles (milk, juices) in a simple and clear way.

The process involves the analysis of the particles inside the device.Two lasers togetherwithmicrogel materials are able to detect the anomalies within the particles. Once the particles are analyzed, the device emits matrices that allow the investigator to identify how many anomalies are detected and define their variation. Blood particles behave differently from foodstuffs. The representation of the process is realized through a two-color flow, the bordeaux that resumes the blood process while the green that resumes the flow of food particles. Within these two streams, the devices are inserted with the respective lasers used and the matrix they produce.

The end of the representation is to understand the complex process of the particles and their different reaction.

Detail of the matrix and the device

5

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10

10

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Singleplex

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Gerarchia comunicativa/ Communicative hierarchy I concetti scientifici da rappresentare sono stati strutturati secondo la seguente gerarchia decrescente in ordine di importanza: The scientific criteria were structured according to the following descending hierarchy in order of importance:

11 2 2 3 3

Evidenziare l’uso del laser all’interno del dispositivo Highlight the use of the laser inside the device

Istantaneità e continuità Instantly and continuously

Rappresentare gli elementi materiali e immateriali del processo Representing the material and immaterial elements of the process

164

Vincoli Comunicativi Nella cover page rappresentata il primo limite è quello riguardante il codice colore del laser all’interno dei due dispositivi, in quanto devono essere rispettare i colori rosso, verde e il blu.

Un altro limite è quello di riprodurre un dispositivo concreto di cui i ricercatori hanno stabilito funzioni e componenti ma non il design del dispositivo.

Linguaggio espressivo Per rappresentare al meglio il senso di fluidità delle particelle si è scelto di studiare rappresentazioni grafiche, attreverso immagini scientifiche, dei flussi con differenti densità.

165

Communicative limits In the cover page represented the first limit is the one concerning the laser color code inside the two devices, as the colors red, green and blue must be respected.

Another limitation is to reproduce a concrete device of which the researchers have established functions and components but not the design of the device.

Expressive language To better represent the sense of fluidity of the particles we chose to study graphic representations, through scientific images, of flows with different densities.

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Sfide rappresentative

Representative challenges

La sfida rappresentativa è quella di rappresentare un processo complesso, che è quello dell’analisi delle particelle, in modo non convenzionale ma bensì più artistico ma nello stesso tempo leggibile.

Il progetto ha definito anche il design del dispositivo dimostrando come la figura del designer può rivoluzionare processi e funzioni ma anche oggetti e dispositivi che non esistono ancora.

Si è scelto di utilizzare una grafica molto evocativa e immateriale per il processo e una grafica più tridimensionale e materica per il dispositivo.

Inoltre sono stati adottati dei metodi di rappresentazione diversi per quanto riguarda la parte matematica del processo, infatti tutta la matrice è stata rappresentata sottoforma di zero appunto per richiamare la matematica presente all’interno.

The representative challenge is to represent a complex process, which is that of particle analysis, in an unconventional way but rather more artistic and at the same time legible.

The project also defined the design of the device demonstrating how the designer can revolutionize processes and functions but also objects and devices that do not exist yet.

It has been chosen to use a very evocative and immaterial graphics for the process and a more tridimensional and material graphics for the device.

In addition, different representation methods have been adopted with respect to the mathematical part of the process, in fact, the entire matrix was represented in the form of zero precisely to recall the mathematics present inside.

Detail of a particle of blood

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Triplex

The cover page project

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0

0

5

1

0

0

0

1

1

Detail of the matrix that emits the device

Triplex

5

0

171 0

10

1

1

1

1

1

0 10 1

0 1

1

Detail of a particle of a liquid

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Bibliography/Sitography Causa, F., Aliberti, A., Cusano, A. M., Battista, E., & Netti, P. A. (2015, June). Microgels for multiplex and direct fluorescence detection. In Optical Methods for Inspection, Characterization, and Imaging of Biomaterials II (Vol. 9529, p. 952919). International Society for Optics and Photonics.

Causa, F., Aliberti, A., Cusano, A. M., Battista, E., & Netti, P. A. (2015). Supramolecular spectrally encoded microgels with double strand probes for absolute and direct miRNA fluorescence detection at high sensitivity. Journal of the American Chemical Society, 137(5), 1758-1761.

Aliberti, A., Cusano, A. M., Battista, E., Causa, F., & Netti, P. A. (2016). High sensitive and direct fluorescence detection of single viral DNA sequences by integration of double strand probes onto microgels particles. Analyst, 141(4), 1250-1256. www.rsc.org/analyst wileyonlinelibrary.com www.elsevier.com/locate/colsurfb pubs.arcs.org/JACS www.rsc.org/MaterialsB http://dx.doi.org/10.1063/1.4967489 www.pinterest.com www.elsevier.com

173

Immage references 1.

image by Valentina La Tilla

2. image by Valentina La Tilla 3. image by Valentina La Tilla 4. graphic by IIT

All unnumbered images belong to the reference project.

174

175

“The greatest pleasure in life is to do what people say you can’t do.”

Walter Bagehot

Alessandro Sparano He graduated in Design and Communication at the Faculty of Architecture of the Second University of Naples with a thesis in Functional Adjustment of Space Built on the silk of San Leucio, after having obtained training in a workshop located in San Marco “Silk & Beyond “.

Currently studying at the University of Campania, to pursue a Master’s Degree in Design for Visual Communication Innovation.

As a designer, he always seeks to improve his designs, with particular attention to graphic skills.

176

177

“Growth is the only testimony to life.”

John Henry Newman

Maurizio Ventre Assistant Professor of Materials Science and Engineering at the Department of Chemical, Materials and Industrial Production Engineering of the University of Naples Federico II. His research interests encompass cell-material interaction, mechanotransduction and morphogenesis.

178

BUILD UP ORDER TISSUE

Il progetto consiste nella realizazzione di un graphical abstract per un articolo scientifico.

L’articolo descrive una nuova tecnica nell’ambito dall’ingegneria dei tessuti, ovvero la crescita di un tessuto su un substrato nanopatternato senza utilizzare impalcature tridimensionali.

The project consists in the realization of a graphical abstract for a scientific article. The article describes a new technique in the field of tissue engineering, that is, the growth of a fabric on a nanopatternated substrate without using three-dimensional scaffolds.

Lay off the multilayer structure tissue

179

180

1

Scenario scientifico di riferimento

Scientific scenario of reference

Lo scenario scientifico di riferimento per la progettazione di un graphical abstract, è l’ingegneria tissutale. L’articolo descrive l’esperimento sul processo di crescita di un tessuto ordinato su un nanopattern. Le cellule utilizzate per la generazione del tessuto sono le MC3T3-E1 preosteoblaste, mentre il nanopattern si presenta con delle scanalature utili ad orientare le cellule. L’obiettivo dell’esperimento è di dimostrare che le cellule, trovandosi su una superficie con delle scanalature parallele e verticali, si dispongono in modo ordinato seguendone l’andamento ed il tessuto prodotto ricalca l’ordine imposto dal nanopattern.

he scientific reference scenario for the design of a graphical abstract is tissue engineering. The article describes the experiment on the growth process of an ordered tissue on a nanopattern. Cells used for tissue generation are the MC3T3-E1 preosteoblasts, while the nanopattern is provided with grooves useful to orient the cells. The aim of the experiment is to demonstrate that the cells, being on a surface with parallel and vertical grooves, are arranged neatly following the pattern and the fabric fabric follows the order imposed by the nanopattern.

181

2

Target

Target

L’articolo è stato inviato alla rivista scientifica “Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine”, quindi il target utenti preso in considerazione sono in maggioranza bioingegneri, ingegneri dei materiali, biologi e biotecnologi.

The article was sent to the journal Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine, so the target target users are mostly bio engineers, material engineers, biologists and biotechnology.

182

Obiettivi comunicativi

Communicative aims

Per definire gli obiettivi comunicativi è stato necessario studiare tesi scritte da studenti universitari, sulla crescita di un tessuto su superfici nanopatternate. Un ulteriore elemento per l’identificazione degli obbiettivi comunicativi è stato il confronto con il docente, nonchè ricercatore, che ha seguito le tesi di laurea. Successivamente è stata fatta una ricerca di fotografie al SEM che riportassero i vari elementi che compongono il graphicl abstract. Dopo quest’analisi si sono definiti gli obiettivi comunicativi: devono essere ben visibili le scanalature parallele e verticali del nanopattern; le cellule devono mostrare un orientamento preferenziale rendendo chiara la percezione del segnale nanotopografico; il collagene deve seguire l’orientamento delle cellule ed infine si deve distinguere la struttura sandwich, che le cellule insieme al collagene formano creando il tessuto.

Per la conformazione dei singoli elementi è stato stabilito che il nanopattern scanalato sia di materiale plastico come nella realtà, le cellule devono avere il nucleo visibile, mentre il citoplasma deve essere trasparente, il collagene, che ricopre in abbondante quantità ogni strato di cellule, deve avere una matericità più opaca.

To define the communicative objectives it was necessary to study theses written by university students on the growth of a tissue on nanopatternated surfaces. A further element for the identification of communication objectives was the comparison with the teacher, as well as researcher, who followed the thesis. Subsequently, a search of SEM photographs was carried out showing the various elements that make up the graphicl abstract.

After this analysis the communicative objectives have been defined: the parallel and vertical grooves of the nanopattern must be clearly visible; the cells must show a preferential orientation by making clear the perception of the nanotopographic signal; the collagen must follow the orientation of the cells and finally we must distinguish the sandwich structure, that the cells together with the collagen form creating the tissue. For the conformation of the single elements it has been established that the grooved nanopattern is of plastic material as in reality, the cells must have the visible nucleus, while the cytoplasm must be transparent, collagen, which covers in abundance every layer of cells, must have a more opaque materiality.

Multilayer Strcuture Tissue

183

Gerarchia comunicativa/Communicative hierarchy I concetti scientifici da rappresentare sono stati strutturati secondo la seguente gerarchia decrescente in ordine di importanza: The scientific criteria were structured according to the following descending hierarchy in order of importance:

11 2 2 3 3 4 4

Rappresentazione delle cellule allineate lungo il pattern Represent the cells aligned on the nanopattern

Rappresentazione del collagene allineato alle cellule Represent the collagen aligned to the cells

Rappresentazione della struttura multilivello formatasi dal collagene e cellule Represent the multilayer structure formed by cells and collagen

Rappresentazione del nanopattern con solchi e creste Represent the nanopattern with ridges and grooves

184

Vincoli comunicativi I vincoli comunicativi sono molteplici, le cellule dovevano occupare tutta la superficie del nanopattern ed essere allungate con una forma organica molto simile alla realtà. Anche il collagene dove essere organico, come si presenta nel materiale fotografico al SEM e ricoprire tutte le cellule quasi a formare una coperta fibrosa sulle cellule.

Linguaggio espressivo Rappresentando graficamente la produzione di un tessuto ordinato, si è tentato di modellare il linguaggio espressivo attraverso il Visaul Science design.

185

Communicative limits The communication constraints are multiple, occupy the whole surface of the nanopattern and is elongated with an organic form very similar to reality. Also the collagen where to be organic, as it appears in the SEM photographic material and cover all the cells almost a fibrous formation on the cells.

Expressive language Graphically representing the production of an ordered fabric, we tried to model the expressive language through the Visaul Science design.

186

Sfide rappresentative/ Representative challenges La sfida rappresentativa del graphical abstarct è stata quella di rappresentare la temporalità, ovvero le fasi del processo di generazione del tessuto, che poi andavano a formare la struttura a strati caratterizzante il tessuto e le diverse scale di lunghezza, dalla nanometrica del pattern alla micrometrica delle cellule, coinvolte nel processo.

The representative challenge of the graphical abstarct was that of representing the temporality, that is the phases of the tissue generation process, which then went to form the layered structure characterizing the fabric and the different length scales, from the nanometric of the pattern to the micrometry of the cells, involved in the process.

Top of the Tissue

188

189 Graphical Abstract

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Detail of cells and collagen

Cell details on nanopattern 191

192

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Tissue growth phases

194

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Tissue growth phases

196

Bibliography/Sitography Coppola, V., Ventre, M., Natale, C. F., Rescigno, F., & Netti, P. A. (2018). On the influence of surface patterning on tissue self-assembly and mechanics.

Journal of tissue engineering and regenerative medicine, 12(7), 1621-1633.

Iannone, M., Ventre, M., Formisano, L., Casalino, L., Patriarca, E. J., & Netti, P. A. (2015). Nanoengineered surfaces for focal adhesion guidance trigger mesenchymal stem cell self-organization and tenogenesis. Nano letters, 15(3), 1517-1525.

Natale, C. F., Ventre, M., & Netti, P. A. (2014). Tuning the material-cytoskeleton crosstalk via nanoconfinement of focal adhesions. Biomaterials, 35(9), 2743-2751.

Ventre, M., & Netti, P. (2016). Controlling cell functions and fate with surfaces and hydrogels: the role of material features in cell adhesion and signal transduction. Gels, 2(1), 12.

197

Immage references All unnumbered images belong to the reference project.

MARINE BIOLOGY

200

201

“Quando avevo sei anni c’è stato un disegno che mi ha colpito al punto da decidere che nella vita mi sarei dedicato solo a questo: le immagini. Molti adulti, la chiamano vocazione o sindrome di Stendhal; io preferisco pensare che le attività del pensiero, provocano sempre e su tutti una marcatura nel corpo ed è questo il meccanismo generale con cui la mente conosce e ricorda”.

Riccardo Falcinelli

Caterina Caccavale Graduated in Fashion Design at the Faculty of Architecture of the Second University of Naples with the thesis: “The design of Egyptian sandal: from iconographic sources to three-dimensional modeling to the design of a contemporary prototype.” Currently attending the first year of Design for Communication, at the same University.

She has collaborated with a sublimatic study to realize texture and pattern for ready-to-wear fabrics.

Among her interests there are the passion for digital illustration In which she interprets her way of looking at reality and her imagination, photography and reading.

In the approach to the project, she tends to emphasize her style by capturing innovative stimuli from the observing the world around her.

202

203

“Eadem Mutata Resurgo”.

Jakob Bernoulli

Valentina Perricone Naturalist and marine biologist, she achieved a bachelor degree in “Natural Science” at the Federico II, University of Naples, and a master degree in “Marine Biology” at the Alma Mater Studiorum, University of Bologna. She currently works at the Zoological Station Anton Dohrn of Naples, in the department of Biology and Evolution of Marine Organisms (BEOM).

She is an “Environment, Design and Innovation” PhD student and member of Hybrid Design Lab at University of Campania “Luigi Vanvitelli”, Aversa (CE) where she also collaborates with Professor Carla Langella for “Bio-innovation design” and “Design for visualization of science” in the master course of “Design for Innovation”; together they directly experiment the biomimetic approach to create new innovative bio-inspired products and promote the importance of the relationship between design and science.

204

THE SENSORY PERCEPTION IN CHEPALOPODS l progetto è stato volto all’interpretazione e alla raffigurazione grafica dei contenuti scientifici esposti nell’ articolo “The Sensory Perception in Cephalopods” scritto dalla biologa marina Valentina Perricone. La sfida è stata quella di tradurre graficamente le anatomie e le funzioni degli organi di senso dei molluschi cefalopodi, descritte in dettaglio nel testo, evidenziando analogie e/o differenze interspecifiche.

The project focuses on the graphical interpretation and representation of the scientific contents discussed in the article “The Sensory Perception in Cephalopods” written by the marine biologist Valentina Perricone. The design challenge was the graphical translation of anatomies and functions of cephalopod sense organs, described in detail in the article, highlighting the interspecific analogies and/ or differences.

Human and Cephalopods eyes

205

206

1

Scenario scientifico di riferimento

Scientific scenario of reference

Il progetto riguarda l’elaborazione grafica della fisiologia, anatomia e funzione degli organi di senso dei cefalopodi e si inquadra nell’ambito scientifico della biologia marina.

I cefalopodi (polpo, seppia e calamaro) sono predatori marini comparsi nel Cambriano Superiore (505 milioni di anni fa) e durante la loro evoluzione hanno acquisito numerose competenze, che variano da una grande efficienza della loro struttura fisiologica e anatomica a sofisticate capacità motorie, sensoriali e cognitive. Il lavoro consiste nel realizzare delle illustrazioni scientifiche da inserire all’interno dell’articolo “The Sensory Perception In Cephalopods”, scritto dalla biologa marina Valentina Perricone. L’articolo in questione è un Paper-Review, ovvero una riconsiderazione delle conoscenze, risultati e dimostrazioni di studi passati che descrivono gli organi sensoriali di varie specie di cefalopodi alla luce delle nuove evidenze scientifiche. Date le numerose scoperte ottenute recentemente sul sistema sensoriale di questi organismi, si è visto utilitario estendere un resoconto dettagliato del nuovo stato di conoscenze attuali, accompagnato oltretutto da una rivisitazione grafica delle vecchie illustrazioni anatomiche di ciascun organo trattato.

The design project consists in a physiological, anatomical and functional graphic elaboration of the cephalopods sense organs and it is therefore part of marine biology scientific contest. Cephalopods (octopus, cuttlefish and squid) are active marine predators appeared in the Upper Cambrian (505 million years ago) and during their evolution acquired numerous skills, varying from a great efficiency of their physiological and anatomical structure to sophisticated motor, sensory, and cognitive capabilities. The work has brought to detailed scientific illustrations that will be included in the article “The Sensory Perception In Cephalopods”, written by the marine biologist Valentina Perricone. The article is a Paper Review: a reconsideration of the knowledge, results and demonstrations of past studies that describe the sensory organs of various species of cephalopods in the light of new scientific evidence. Considering the numerous scientific discoveries obtained on the sensory organ systems of these organisms, it has been useful to extend a detailed account of the state of the current knowledge, moreover, accompanied with a graphical revision of the old anatomical illustrations of each treated organ.

207

2

Target

Target

Il lavoro si rivolge alla comunità scientifica di riferimento. L’articolo sarà infatti sottomesso a una rivista scientifica, coerente alla tematica trattata, assieme alle illustrazioni elaborate che potranno poi essere ulteriormente utilizzate anche per presentazioni e cover pages.

The work is addressed to the scientific community of reference. The article will be submitted to a scientific journal with the elaborate illustrations that could then be further used for presentations and cover pages.

208

Obiettivi comunicativi

Communicative aims

Lo scopo principale è quello di creare illustrazioni che descrivano efficacemente il sistema sensoriale dei cefalopodi, in particolare: occhi e visione, cellule ciliate epidermiche, equilibrio e sistema di chemorecezione.

The main aim is to create illustrations that describe the sensory system of cephalopods, in particular: eyes and vision, epidermal hair cells, equilibrium and chemoreceptor system.

Polarized Light Diagram

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Gerarchia comunicativa /Communicative hierarchy I concetti scientifici da rappresentare sono stati strutturati secondo la seguente gerarchia decrescente in ordine di importanza: The scientific criteria were structured according to the following descending hierarchy in order of importance:

11 2 2

Mettere in evidenza similitudini e differenze tra i diversi organi all’interno di una stessa specie e tra specie differenti di cefalopodi Identify similarities and differences between the different organs within the same species and between different species of cephalopods

Interpretare visivamente le immagini per proporre una gerarchia visiva degli elementi più importanti nella trattazione scientifica da mettere in rilievo Visually interpret the images to propose a visual hierarchy of the most important elements in the scientific discussion to highlight

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Vincoli comunicativi Per la realizzazione delle immagini dell’articolo è stato necessario rispettare i vincoli dimensionali imposti dalle norme editoriali della rivista scientifica di destinazione. I colori e le forme delle diverse componenti anatomiche illustrate sono stati invece vincolati alle immagini reali di riferimento.

Linguaggio espressivo Nella realizzazione delle illustrazioni è stato importante stabilire un linguaggio espressivo chiaro e immediato. A tale proposito infatti si è fatto riferimento alle illustrazioni create dal Visual Science Studio e ad alcuni poster realizzati per visualizzare l’anatomia di specifici esseri viventi.

Fondamentali in questa ricerca sono stati la visualizzazione e la messa a confronto di immagini reali e al SEM che hanno portato alla definizione di una gerarchia comunicativa ben strutturata in cui è stato determinante l’uso dei colori saturi e quelli desaturizzati per evidenziare analogie e differenze e caratterizzare ogni organo di senso dei cefalopodi.

211

Communicative limits For the realization of the article images, it was necessary to respect the dimensional constraints imposed by the editorial norms of the scientific journal of destination. Colours and shapes of the anatomical components illustrated have been bound to the real images of reference.

Expressive language In the realization of illustrations, it was important to establish clear and immediate expressive language.

In fact, reference was made to the illustrations created by the Visual Sciece Studio that show the anatomy of specific living beings. Fundamentals in this research were the comparison of real images and SEM image that led to define a communicative hierarchy in which the use of saturated and desaturated colors was crucial to highlight analogies and differences and characterize every sense organs.

212

Sfide rappresentative

Representative challenges

Nella realizzazione delle illustrazioni si è cercato di superare alcune convenzioni. Una di esse è l’ampiamento dello spettro dei colori che per lo scienziato è solitamente ristretto ai colori fondamentali. Ciò è stato possibile attraverso la realizzazione di una gerarchia comunicativa con l’utilizzo di colori saturi, per mettere in evidenza dettagli importanti negli organi di senso trattati, e colori desaturizzati, per i caratteri invece marginali.

Si è cercato inoltre di superare la piattezza e la bidimensionalità delle immagini cercando di creare delle illustrazioni che facciano percepire anche la terza dimensione. Infine si è scelto di eliminare frecce ed etichette, sempre presenti all’interno degli elaborati scientifici, utilizzando una legenda più originale.

In these illustrations, some conventions have been overcome. One of them is the expansion of the spectrum of colours used that for scientists is limited to basic colours. This was possible through the creation of a communicative hierarchy with the use of saturated colours, to highlight the important details in each organ, and de-saturated colours, for marginal features. Another one is the overcome of the typical flatness of two-dimensionality images creating illustrations with a perceptible third dimension. Lastly, the conventional arrows and labels, always present in the scientific papers, were removed using a new original legend.

Statocyst in Nautilus, Cuttlefish and Squid, Octopus

Lateral Line of fish for a comparison with the analogue sensory system of Cephalopods

Octopus Olfactory organ, position and step of maturation

216

Bibliography/Sitography Budelmann, B. U. (1996). Active marine predators: the sensory world of cephalopods. Marine & Freshwater Behaviour & Phy,27(2-3), 59-75.

Budelmann, B. U. (2010). Cephalopoda. The UFAW handbook on the care and management of laboratory and other research animals, (Ed. 8), 787-817.

Sasaki, T. , Shigeno, S., Tanabe, K. ., Shigeta, Y., & Hirano, H. (2010). Anatomy of living Nautilus: reevaluation of primitiveness and comparison with Coleoidea. Cephalopods: present and past, 35-66.

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Immage references All unnumbered images belong to the reference project.

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“Quando avevo sei anni c’è stato un disegno che mi ha colpito al punto da decidere che nella vita mi sarei dedicato solo a questo: le immagini. Molti adulti, la chiamano vocazione o sindrome di Stendhal; io preferisco pensare che le attività del pensiero, provocano sempre e su tutti una marcatura nel corpo ed è questo il meccanismo generale con cui la mente conosce e ricorda”.

Riccardo Falcinelli

Caterina Caccavale Graduated in Fashion Design at the Faculty of Architecture of the Second University of Naples with the thesis: “The design of Egyptian sandal: from iconographic sources to three-dimensional modeling to the design of a contemporary prototype.” Currently attending the first year of Design for Communication, at the same University.

She has collaborated with a sublimatic study to realize texture and pattern for ready-to-wear fabrics.

Among her interests there are the passion for digital illustration In which she interprets her way of looking at reality and her imagination, photography and reading.

In the approach to the project, she tends to emphasize her style by capturing innovative stimuli from the observing the world around her.

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“Equipaggiato dei suoi cinque sensi, l’uomo esplora l’universo attorno a lui e chiama l’avventura Scienza.”

Edwin Hubble

Luigia Santella She is research manager of the Biology Laboratory of Reproduction of the Anton Dohrn Zoological Station in Naples, focused her attention on the the molecular mechanisms of signal transduction linked to the physiological changes in oocytes and eggs during meiotic maturation and fertilization, and in early embryos as well. Over the past 20 years, her research has placed special emphasis on the intracellular Ca2+ swings during these processes.

Her work with starfish and sea urchin model systems has established that the Ca2+ wave in fertilized eggs can be recapitulated by combined effects of second messengers such as NAADP and InsP3 that play distinct roles in initiating and propagating the sperm-induced Ca2+ wave, while the other Ca2+linked second messenger cADPr might instead have a modulatory role.

222

THE CELLULAR PROCESS OF THE STRAFISH AND SEA URCHIN EGG’S FERTILIZATION Il progetto si inserisce nell’ambito della biologia marina, riguardando l’elaborazione di immagini strumentali al SEM in bianco e nero della fecondazione degli ovociti nella Stella di Mare e nel Riccio di Mare in immagini a colori suggestive. Le immagini ottenute dai ricercatori hanno notevole importanza dal punto di vista scientifico dato che stravolgono alcuni concetti basilari relativi alla fecondazione animale mettendo in evidenza una conoscenza che potrebbe risultare erronea in letteratura. Ciò conferisce a tale studio un notevole impatto scientifico e un importante avanzamento della conoscenza che è stato possibile ottenere grazie all’elevata competenza dei ricercatori e alla notevole risoluzione delle strumentazioni utilizzate.

The project is part of marine biology, and involves the processing of instrumental images in black and white SEM fertilization of oocytes in the Star of Sea and the Sea Riccio in suggestive color images.

The images obtained by researchers are of great scientific significance as they overturn some basic concepts of animal fertilization by highlighting knowledge that might be erroneous in the literature.

This gives this study a remarkable scientific impact and a significant advance in the knowledge gained thanks to the high expertise of the researchers and the remarkable resolution of the instruments used.

Fecundation of Sea Urchin Oocytes

223

224

1

Scenario scientifico di riferimento

Scientific scenario of reference

Il contesto di specifico di riferimento riguarda la biologia marina, scienza che studia gli organismi marini e l’ambiente in cui vivono e interagiscono.

Il lavoro consiste nel trasformare immagini della fecondazione di ovociti nella Stella del Mare e nel Riccio di Mare ottenuto in bianco e nero al SEM in immagini a colori, al fine di evidenziare notevolmente i risultati della ricerca della dottoressa Luigia Santella e dei sui collaboratori.

The specific reference context concerns the marine biology, science that studies marine organisms and the environment in which they live and interact.

The work consists in transforming the images of the fertilization of oocytes in the Sea Star and the Sea Riccio obtained in black and white at SEM in color images, in order to highlight considerably the findings of the research by Dr. Luigia Santella and her collaborators.

225

2

Target

Target

Il lavoro si rivolge alla comunità scientifica di riferimento, in particolare alla categoria dei biologi marini. L’articolo sarà infatti sottomesso a una rivista scientifica coerente alla tematica trattata assieme alle illustrazioni elaborate che potranno poi essere ulteriormente Inoltre le illustrazioni potranno essere utilizzate anche all’interno per presentazioni e cover page.

The work is directed at the scientific community of reference, in particular to the category of marine biologists, because the article will be submitted to more relevant impact factor magazines of this field.

Images can also be used in presentations and as cover pages.s.

226

Obiettivi comunicativi

Communicative aims

L’obiettivo principale della ricerca è riuscire a mettere in evidenza una conoscenza che potrebbe essere erronea in letteratura. Ciò comporta un importante avanzamento delle conoscenze relative alle tematiche di fecondazione animale che sono state possibili ottenere a grazie alle competenze dei ricercatori e alle strumentazioni di microscopia ad alta risoluzione che sono state utilizzate, SEM e TEM.

The main objective of the research is to highlight a knowledge that might be misleading in the literature. This implies an important advancement in knowledge on animal fertility issues that has been achieved thanks to the skills of researchers and high resolution microscopy instruments that have been used, SEM and TEM.

Spermatozoa on Starfish Oocyte with the acrosomal filaments in the membrane channels

227

Gerarchia comunicativa/Communicative hierarchy I concetti scientifici da rappresentare sono stati strutturati secondo la seguente gerarchia decrescente in ordine di importanza: The scientific criteria were structured according to the following descending hierarchy in order of importance:

11 2 2 3 3

Sottolineare gli elementi più importanti nel processo di fertilizzazione (Ovociti e Spermatozoi) To emphasize the most important elements in the fertilization process (Oocytes and Spermatozoa)

Evidenziare la scoperta dei ricercatori sulla presenza di fori sulla superficie degli oociti in cui i processi acrosomiali degli spermatozoi sono probabili adattarsi all’interno, facilitando la fecondazione delle cellule uovo.

Highlight the discovery of researchers about the presence of holes on the surface of the oocytes where the acrosomial processes of the spermatozoa are likely to fit inside, facilitating the egg cell fertilization

Sottolineare con diversi colori le diverse strutture e componenti delle cellule uovo quali microvilli superficiali, granuli corticali e le loro esocitosi Emphasize with different colors the different egg cell structures and components such as superficial microvilli, cortical granules and their exocytosis

228

Vincoli comunicativi Per la realizzazione delle immagini è stato importante rispettare determinati vincoli dimensionali e.g. i limiti imposti dalle norme editoriali delle riviste scientifiche.

Colori e forme sono stati scelti in base alle immagini reali di riferimento.

229

Communicative limits For the realization of the images, it was important to respect definite dimensional constraints e.g. restrictions imposed by the editorial norms of scientific journals. Colours and shapes have been chosen based on to the real images of reference.

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Linguaggio espressivo Per la rielaborazione delle immagini tecniche è stato importante stabilire un linguaggio espressivo chiaro e immediato. A tal proposito, le immagini SEM sono state ricolorate usando diversi gradienti di saturazione per evidenziare al fine di evidenziare i differenti elementi sulla base della loro importanza nella gerarchia comunicativa.

1

2

231

Expressive language For the reworking of the technical images, it was important to establish a clear and immediate expressive language. In this regard, SEM images were treated with saturated and unsaturated colours to highlight the different elements on the basis of their importance in the communicative hierarchy.

3

4

232

Sfide rappresentative

Representative challenges

Nella realizzazione delle illustrazioni si è cercato di superare alcune convenzioni. Una di esse è l’ampiamento dello spettro dei colori che per lo scienziato è ristretto a tre colori fondamentali, rosso, verde e blu attraverso l’aggiunta di colori saturi e desaturizzati che emergono dalla gerarchia comunicativa.

In the realization of images, some conventions have been tried. The most important of them is the expansion of the color spectrum that in science is limited to three basic color, red, green and blue colors: It is been possibile adding saturated and desaturated colors.

Incoroporation of Spermatozoa in Starfish Oocyte

Starfish Oocyte and Spermatozoa

Follicular cells in contact with the plasma membrane

Spermatozoa on Starfish Oocyte with the acrosomal filaments in the membrane channels

Spermatozoa on Starfish Oocyte with the acrosomal filaments in the membrane channels

Incoroporation of Spermatozoa in Starfish Oocyte

240

Detail of incoroporation of Spermatozoa in Starfish Oocyte

241

Fracture of mature Starfish Oocyte

Fracture of mature Starfish Oocyte

Spermatozoa on Sea Urchin Oocyte

Spermatozoa on Sea Urchin Oocyte

Spermatozoa in the Sea Urchin’s Oocyte membrane

Incoroporation of Spermatozoa in Sea Urchin Oocyte

Incoroporation of Spermatozoa in Sea Urchin Oocyte and the membrane fragmentation

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Detail of the incoroporation of Spermatozoa in Sea Urchin Oocyte

251

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Bibliography/Sitography Chun, J. T., Limatola, N., Vasilev, F., & Santella, L. (2014). Early events of fertilization in sea urchin eggs are sensitive to actin-binding organic molecules. Biochemical and biophysical research communications, 450(3), 1166-1174.

Dale, B., & Santella, L. (1985). Sperm-oocyte interaction in the sea-urchin. Journal of cell science,74(1), 153-167.

Santella, L., Vasilev, F., & Chun, J. T. (2012).

Fertilization in echinoderms. Biochemical and biophysical research communications, 425(3), 588594.

Santella, L., Limatola, N., Vasilev, F., & Chun, J. T. (2018). Maturation and fertilization of echinoderm eggs: Role of actin cytoskeleton dynamics. Biochemical and biophysical research communications, 506(2), 361-371. http://www.nikonsmallworld.com/galleries/ entry/2015-small-world-in-motion-competition/13 http://atlasofscience.org/the-fertilization-processa-new-way-to-look-at-an-old-phenomenon/

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Immage references 1. image made by Caterina Caccavale 2. image made by Caterina Caccavale 3. image made by Caterina Caccavale 4. image made by Caterina Caccavale 5. image made by Caterina Caccavale All unnumbered images belong to the reference project.

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“C’è tanta gente infelice che tuttavia non prende l’iniziativa di cambiare la propria situazione perché è condizionata dalla sicurezza, dal conformismo, dal tradizionalismo, tutte cose che sembrano assicurare la pace dello spirito, ma in realtà per l’animo avventuroso di un uomo non esiste nulla di più devastante di un futuro certo. Il vero nucleo dello spirito vitale di una persona è la passione per l’avventura. La gioia di vivere deriva dall’incontro con nuove esperienze, e quindi non esiste gioia più grande dell’avere un orizzonte in costante cambiamento, del trovarsi ogni giorno sotto un sole nuovo e diverso” Christopher Mccandless

Fiamma Puca Graduated in Design and Communication at the Faculty of Architecture of the Second University of Naples with the thesis: “SynColor, the color code for blind people”. She is currently attending the first year of Design for Communication, at the same University.

She collaborated with Studio Dalisi on a new jewellery design line. Passionate about design, she is able to express her style and creativity at her best, also through video editing. She can find a source of daily inspiration in reading and in photography.

In the approach to the project, she manages to capture the particular by emphasizing it in an innovative way, experimenting with new artistic realities in order to best achieve her goal.

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“Dotato dei suoi cinque sensi, l’uomo esplora l’universo intorno a lui e chiama questa Scienza di avventura.”

Edwin Hubble

Luigia Santella She is research manager of the Biology Laboratory of Reproduction of the Anton Dohrn Zoological Station in Naples, focused her attention on the the molecular mechanisms of signal transduction linked to the physiological changes in oocytes and eggs during meiotic maturation and fertilization, and in early embryos as well. Over the past 20 years, her research has placed special emphasis on the intracellular Ca2+ swings during these processes. Her work with starfish and sea urchin model systems has established that the Ca2+ wave in fertilized eggs can be recapitulated by combined effects of second messengers such as NAADP and InsP3 that play distinct roles in initiating and propagating the sperm-induced Ca2+ wave, while the other Ca2+-linked second messenger cADPr might instead have a modulatory role.

258

A MAGIC INSTANT: THE STARFISH EGG’S FERTILIZATION E’ un progetto di biologia marina che ha portato allo sviluppo del video che mostra la fecondazione dell’uovo di stella di mare grazie alla visualizzazione in bianco e nero del processo attraverso suggestive ed esclusive immagini ottenute con una CCD camera montata su un microscopio a fluorescenza.

Il video ha un grande significato scientifico perché rivisita alcuni concetti di base della fecondazione animale, discutendo in modo anche critico le conoscenze che potrebbero aver bisogno di revisioni. Ciò conferisce a questo studio un significativo impatto scientifico per l’avanzamento della conoscenza grazie all’elevata competenza dei ricercatori coinvolti, ed alla sofisticata tecnologia usata.

This is a project of marine biology and includes the development of a video showing the fertilization of a starfish egg, made possible by the black and white visualization of the process through suggestive and exclusive images obtained by a CCD camera mounted on a fluore-scence microscope.

The video obtained by the researchers has a significant value because it revisites some basic concepts of animal fertilization, suggesting that the current view of the process may require revision. This confers to this study a significant impact, and fosters the progress in the knowledge in the areas thanks to the high competence of researchers and the sophisticated technology used.

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Fusion of a starfish sperm with the cytoplasm of the egg

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1

Scenario scientifico di riferimento

Scientific scenario of reference

Il contesto di riferimento specifico riguarda la biologia marina, la scienza che studia gli organismi marini e l’ambiente in cui essi interagiscono e vivono.

Il progetto prevede la trasformazione del video della fecondazione degli ovociti nella stella marina ottenuta in bianco e nero grazie alla CCD Camera monatata su un microscopio a fluorescenza in un video a colori, con testo didascalico per evidenziare in modo significativo i risultati della ricerca della dott.ssa Luigia Santella e dei suoi collaboratori.

The specific reference context concerns marine biology, the science that studies marine organisms and the environment in which they interact and live.

The project involves the transformation of the video of oocyte fertilization into the starfish obtained in black and white thanks to the CCD Camera mounted on a fluorescence microscope in a color video, with didactic text to highlight significantly the results of the research of dr. ssa Luigia Santella and her collaborators.

261

The specific reference context concerns marine biology, the science that studies marine organisms and the environment in which they interact and live.

The project involves the transformation of the video of oocyte fertilization into the starfish obtained in black and white thanks to the CCD Camera mounted on a fluorescence microscope in a color video, with didactic text to highlight significantly the results of the research of dr. ssa Luigia Santella and her collaborators.

2

Target

Target

Il lavoro è diretto alla comunità scientifica di riferimento, in particolare alla categoria dei biologi marini, e ad un utenza di un polo museali infromato ed interessato all’argomento trattato.

The work is directed to the scientific community of reference, in particular to the category of marine biologists, and to an infromate museum user interested in the subject matter.

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Obiettivi comunicativi

Communicative aims

L’obiettivo principale della ricerca è stato quello di discutere conoscenze acquisite che potrebbero in realtà dover essere riviste grazie al progresso nelle conoscenze dei problemi di fertilità animale reso possibile dalla capacità dei ricercatori e dalla tecnologia d’avanguardia utilizzata.

The main objective of the research was to discuss an established knowledge that could nevertheless require revision. This was made possible thanks to the advance in knowledge on animal fertility problems achieved thanks to the competence of researchers and of cutting edge technology used.

Incorporation of multiple sperm into an immature starfish oocyte (polyspermal fertilization)

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Gerarchia comunicativa/Communicative Hierarchy I concetti scientifici da rappresentare sono stati strutturati secondo la seguente gerarchia decrescente in ordine di importanza: The scientific criteria were structured according to the following descending hierarchy in order of importance:

11

2 2

3 3

Enfatizzare gli elementi più importanti ed il movimento della cellula che avviene durante il processo di fecondazione, attraverso l’utilizo di colori Emphasize the most important elements and the movement of the cell that occurs during the fertilization process, through the use of colors

Evidenziare la scoperta dei ricercatori sulla presenza di fori sulla superficie degli ovociti in cui è probabile che i processi acrosomiali degli spermatozoi si adattino all’interno, facilitando la fecondazione della cellula uovo Highlight the discovery of researchers about the presence of holes on the surface of the oocytes where the acrosomial processes of the spermatozoa are likely to fit inside, facilitating the egg cell fertilization

Enfatizzare con colori diversi (processati con diversi gradi di saturazione, luminostità e brillantezza) le diverse strutture e componenti della cellula uovo, come il filamento acrosomale e lo spermatozoo fertilizzante Emphasize with different colors (processed with different degrees of saturation, luminosity and brightness) the different structures and components of the egg cells, such as the acrosomal filament and the fertilizing spermatozoon

264

Vincoli comunicativi

Communicative limits

Per la rielaborazione del video, si è scelto di rispettare fedelmente il movimento reale dell’uovo e dello spermatozoo. I colori e le forme delle componenti cellulari coinvolte sono stati selezionati dai ricercatori e si riferiscono ad immagini reali acquisite..

In the video reprocessing, it was faithfully respected the real movement of the egg and the spermatozoon. Colours and shapes of the cell components have been selected by the researchers and they refer to real images acquired.

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3

4

5

6

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Linguaggio espressivo

Expressive language

Per la rielaborazione del video, si è scelto di rispettare fedelmente il movimento reale dell’uovo e dello spermatozoo. I colori e le forme delle componenti cellulari coinvolte sono stati selezionati dai ricercatori e si riferiscono ad immagini reali acquisite.

In the video reprocessing, it was faithfully respected the real movement of the egg and the spermatozoon. Colours and shapes of the cell components have been selected by the researchers and they refer to real images acquired.

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Sfide rappresentative

Representative challenges

Nella realizzazione dei singoli frames al rosso verde e blu sono stati aggiunti ed utilizzati colori saturi, desaturati e luminosi che hanno conferito maggiore enfasi e naturalezza al video elaborato.

La comunicazione è stata infine rafforzata dall’inserimento di immagini infografiche e testi di riferimento

In the realization of the red, green and blue frames, colors have been added saturated, desaturated and luminous colors that have conferred greater emphasis to the elaborate video. The communication was finally enhanced by the insertion of infographics images and texts.

Detail of the spermatozoon of a starfish on the surface of the egg

Cover image representing the process of fertilization

DETAILS text

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Spermatozoan of a starfish on the surface of the egg

Acrosomal reaction of fertilizing sperm on the surface of a starfish egg

PROJECT

Start of raising the fertilization membrane of a starfish egg

Spermatozoon in an egg fertilized by starfish

280

281

Detail of starfish egg sucked by plasma membrane

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Bibliografia/Sitografia Chun JT, Limatola N, Vasilev F, Santella L. (2014).

Early events of fertilization in sea urchin eggs are sensitive to actin-binding organic molecules.

Biochem Biophys Res Commun.,450: 1166-1174 Chun JT, Puppo A, Vasilev F, Gragnaniello G, Garante E, Santella L. (2010). The biphasic increase of PIP2 in the fertilized eggs of starfish: new roles in actin polymerization and Ca2+ signaling. PLoS One,. 5: e14100 Kyozuka K, Chun JT, Puppo A, Gragnaniello G, Garante E, Santella L. (2008). Actin cytoskeleton modulates calcium signaling during maturation of starfish oocytes. Dev Biol., 320: 426-35 Kyozuka K, Chun JT, Puppo A, Gragnaniello G, Garante E, Santella L. (2009) Guanine nucleotides in the meiotic maturation of starfish oocytes: regulation of the actin cytoskeleton and of Ca(2+) signaling. PLoS One., 4:e 6296.

Moccia F, Nusco GA, Lim D, Kyozuka K, Santella L. (2006). NAADP and InsP3 play distinct roles at fertilization in starfish oocytes. Dev Biol., 294: 24-38 Puppo A, Chun JT, Gragnaniello G, Garante E, Santella L. (2008). Alteration of the cortical actin cytoskeleton deregulates Ca2+ signaling, monospermic fertilization, and sperm entry. PLoS One., 3: e3588 Ruocco N, Costantini M & Santella L (2016). New insights into negative effects of lithium on sea urchin Paracentrotus lividus embryos. Scientific Reports, 6, 32157; doi: 10.1038/srep32157.

Ruocco N., Costantini M., Santella L., New insights into negative effects of lithium on sea urchin Paracentrotus lividus embryos, Scientific reports 6,

32157 Santella L, Lim D, Moccia F. (2004) Calcium and fertilization: the beginning of life. Trends Biochem Sci., 29: 400-8 Santella L, Chun JT. (2011) Actin, more than just a housekeeping protein at the scene of fertilization.

Sci China Life Sci., 54: 733-43 Santella L., Vasilev F., Chun JT. (2012), Fertilization in echinoderms, Biochemical and biophysical research communications 425 (3), 588-594 Santella L, Limatola N, Chun JT. (2015). Calcium and actin in the saga of awakening oocytes. Biochem Biophys Res Commun., 460: 104-113 Santella L, Limatola L, Chun J, (2015), Calcium and actin in the saga of awakening oocytes, Biochem Biophys Res Commun. 460 (1), 104-113 Vasilev F, Chun JT, Gragnaniello G, Garante E, Santella L. (2012). Effects of ionomycin on egg activation and early development in starfish. PLoS One,. 7: e39231 Vasilev F., Chun JT., Gragnaniello G., Garante E., Santella L. (2012) Effects of ionomycin on egg activation and early development in starfish. PLoS One 7 (6), e39231

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Immage references 1.

image made by Dr. Luigia Santella

2. image made by Dr. Luigia Santella 3. image made by Dr. Luigia Santella 4. image made by Dr. Luigia Santella 5. image made by Dr. Luigia Santella 6. image made by Dr. Luigia Santella 7. image made by Dr. Luigia Santella 8. image made by Fiamma Puca 9. image made by Fiamma Puca 10. image made by Fiamma Puca 11. image made by Fiamma Puca 12. image made by Fiamma Puca All unnumbered images belong to the reference project.

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“Ogni volta che impariamo qualcosa di nuovo, noi stessi diventiamo qualcosa di nuovo”.

Leo Buscaglia

Martina Pommella Graduated in Fashion Design at the Faculty of Architecture of the Second University of Naples with a thesis in Science and Materials Technology entitled “Design for sport. The evolution of skiing in time: Form, materials and technologies “. Currently she is studying at the University of Campania Luigi Vanvitelli, to pursue a Master’s Degree in Design for Visual Communication Innovation.

In the project she tries to reach the goals she sets herself. She is interested by graphic design, in particular to illustrations.

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“Consider your origin; you were not born to live like brutes, but to follow virtue and knowledge.”

Dante Alighieri

Valentina Perricone Naturalist and marine biologist, she achieved a bachelor degree in “Natural Science” at the Federico II, University of Naples, and a master degree in “Marine Biology” at the Alma Mater Studiorum, University of Bologna. She currently works at the Zoological Station Anton Dohrn of Naples, in the department of Biology and Evolution of Marine Organisms (BEOM).

She is an “Environment, Design and Innovation” PhD student and member of Hybrid Design Lab at University of Campania “Luigi Vanvitelli”, Aversa (CE) where she also collaborates with Professor Carla Langella for “Bio-innovation design” and “Design for visualization of science” in the master course of “Design for Innovation”; together they directly experiment the biomimetic approach to create new innovative bio-inspired products and promote the importance of the relationship between design and science.

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“Tutto il genere umano, non solo questo o quell’individuo, è tenuto a dedicarsi alla scienza.”

Tommaso Campanella

Graziano Fiorito First researcher and department head of the BEOM section of the Anton Dohrn zoological station of Naples where he conducts behavioral research on the species of Octpus vulgaris through multidisciplinary approaches related to neurophysiology, neuroanatomy, immunohistochemistry, in situ hybridization and molecular biology.

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“I never teach my pupils, I only attempt to provide the conditions in which they can learn”.

Albert Einstein

Rosanna Rosapepe Graduated in Biological Sciences at the University of Naples Federico II, she is a professional biologist and a biology teacher. He taught at the Liceo Classico - Scientifico Don Carlo La Mura in Angri (SA) and is now a teacher at the Liceo Artistico Sabatini Menna in Salerno.

With his work he tries to combine science and culture in different ways, involving his students in many highly educational activities.

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OCTOPUS AND ALLIES

Il progetto consiste nell’impaginare ed illustrare un libro sui cefalopodi intitolato “Octopus and Allies” scritto dagli studenti del Liceo Scientifico Statale “Don Carlo La Mura” con la Prof.ssa Rossana Rosapepe. Il libro si colloca nell’ambito della divulgazione scientifica di tematiche riguardanti la biologia marina.

The project consists in paging and illustrating a book on cephalopods entitled “Octopus and Allies” written by the students of the State Scientific High School “Don Carlo La Mura”. The book is part of the scientific divulgation of marine biology themes.

Illustration of cephalopods in the marine environment

293

294

1

Scenario scientifico di riferimento

Scientific scenario of reference

Il contesto scientifico di riferimento del progetto è la biologia marina, la scienza che studia gli organismi marini, nonché l’ambiente in cui vivono e con cui interagiscono.

Oceani e mare, che rappresentano oltre il 70% della superficie terrestre, sono ambienti ricchi di forme di vita, inscritte nelle categorie ecologiche di plancton, benthos e necton.

Uno dei principali compiti della biologia marina è quello dunque di studiare e scoprire tutte le forme di vita presenti nell’ambiente marino (che sono per la maggior parte ancora sconosciute, considerando che il 90% dei mari rimane tutt’ora inesplorato) ma anche far conoscere al pubblico e diffondere le conoscenze sino ad ora raggiunte.

The scientific reference context of the project is marine biology, the science that studies marine organisms, the environment in which they live and with which they interact.

Oceans and seas, which represent over 70% of the Earth’s surface, are environments rich in life forms, inscribed in the ecological categories of plankton, benthos and necton. One of the main tasks of Marine Biology is to study and discover all forms of life in the marine environment (which are still unknown, considering that 90% of the seas are still unexplored) but also to let the public know and to spread the knowledge achieved so far.

295

2

Target

Target

Il testo del libro sui cefalopodi è stato arricchito di vivaci illustrazioni, al fine di rendere più chiaro ed immediato il passaggio delle informazioni scientifiche promosse dal libro per specifiche fasce di età. Il target scelto mira infatti, ai ragazzi della scuola secondaria di primo grado, con fascia di età compresa tra 11 e 13 anni.

La ricerca e lo studio effettuato hanno reso possibile la realizzazione di soluzioni grafiche carismatiche che potranno incuriosire sia i bambini al di sotto della fascia d’età del target che gli adulti.

The text of the book on cephalopods is accompanied by illustrations that make clear the scientific part oh the book. This is because the publication is aimed at young people of the secondary school, aged 11 to 13. Research and study made possible a solution that could, at the same time, intrigue both children under the target age and adults.

296

Obiettivi comunicativi

Communicative aims

Dopo un’accurata selezione di schizzi, immagini e idee sono state selezionate delle illustrazioni, volte ad attirare l’attenzione dei ragazzi. Sono state scelte grafiche molto realistiche e dettagliate, ma allo stesso tempo vicine al loro mondo di cartoni animati e videogiochi.

L’obiettivo è stato quello di avvicinare i ragazzi al mondo sconosciuto dei cefalopodi, che forse di tutta la fauna marina è il meno rappresentato.

Nei libri scolastici e divulgativi è difficile che essi trovino spazio per trattazioni approfondite e dettagliate.

Solo quando si cerca tra pubblicazioni di branche scientifiche come la biologia marina o in opere di tipo monografico è possibile conoscere meglio e in maniera particolareggiata questi esseri così curiosi. .

After a careful selection of sketches, images and ideas, in such a way that they could attract the attention of teenagers, being very realistic but at the same time close to their world of cartoons and video games. The goal was to bring the boys to the unknown world of cephalopods, which perhaps of all the marine fauna is the least represented. In scholastic and divulgative books it is difficult for them to find space for detailed treatments and detailed discussions. Only when you look through scientific branch publications such as marine biology or in monographic works it is possible to know better and in details these curious beings.

Nautilus anatomy

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Gerarchia comunicativa /Communicative hierarchy I concetti scientifici da rappresentare sono stati strutturati secondo la seguente gerarchia decrescente in ordine di importanza: The scientific criteria were structured according to the following descending hierarchy in order of importance:

11 2 2 3 3

Evidenziare le morfologie nella loro tridimensionalità Highlight the morphologies in their three-dimensionalitye

Mostrare aspetti complessi dell’anatomia in modo semplice Show complex aspects of anatomy in a simple way

Rendere realistiche le illustrazioni Make illustrations realistic

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Vincoli comunicativi La rappresentazione grafica di un libro a carattere scientifico non rivolto ad un target specialistico richiede rigore tecnico, ma allo stesso tempo anche semplificazione. La morfologia, esterna ed interna, dei cefalopodi è stata semplificata in grafiche bi-dimensionali, rispettando al contempo i vincoli di forma, colori e dettagli caratteristici della specie.

Linguaggio espressivo Per rendere la lettura del libro sui cefalopodi più chiara e comprensibile ai ragazzi, si scelto di utilizzare il linguaggio espressivo dei cartoni animati e videogiochi. Dopo una serie di elaborazioni, sono state così realizzate delle illustrazioni in stile flat: uno stile pulito, con bordi nitidi in cui le illustrazioni sono bidimensionali mantenendo inalterati i dettagli e i significati scientifici.

299

Communicative limits The graphical representation of a scientific book not addressed to a specialized target requires technical precision, but also simplification. In the illustration of the external and internal morphology of the cephalopods was simplified in bi-dimensional graphics. Constraints were observed concerning shape, colours and other details regarding main characteristics of the species

Expressive language To make the book on cephalopods clearer and more understandable for youngsters, the expressive language of cartoons and video games was employed. After a series of elaborations, a flatstyle illustration was used: a clean, sharp edged and two-dimensional style, maintaining unaltered scientific details and meaning.

300

Sfide comunicative

Representative challenges

L’affascinante mondo marino e dei cefalopodi è stato più volte rappresentato in libri e cartoni animati per ragazzi. Le illustrazioni proposte tuttavia non rispecchiano sempre la realtà, in quanto o troppo semplificate o alterate nei colori e nelle forme.

La sfida è stata dunque quella di rappresentare i cefalopodi con illustrazioni vicine al loro mondo, quindi di semplice e di facile comprensione, ma allo stesso tempo, scientificamente dettagliate e rappresentative.

The fascinating marine and cephalopod worlds have always been represented in books and cartoons for the young. The illustrations do not entirely reflect reality being at times too simplified or altered in colour and form. Thus, the challenge was to make scientific illustrations closer to the world of youngsters, more simple and easy to understand, but at the same time more scientifically detailed and representative.

Camouflage of the octopus on the rock

The book “Octopus and allies”

304

Cephalopods

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Sistema nervoso Gonade Fegato Sifone Tubo digerente Stomaco Ghiandola digestiva Branchia Cuore Cavità del mantello Muscolo Sacca inchiostro Conchiglia

Cephalopods anatomy

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Cephalopods

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Sistema nervoso Gonade Fegato Sifone Tubo digerente Stomaco Ghiandola digestiva Branchia Cuore Cavità del mantello Muscolo Sacca inchiostro Conchiglia

Cephalopods anatomy

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Cephalopods

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Sistema nervoso Gonade Fegato Sifone Tubo digerente Stomaco Ghiandola digestiva Branchia Cuore Cavità del mantello Muscolo Sacca inchiostro Conchiglia

Cephalopods anatomy

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Octopus nervous system

Chromatophores

311 Fiorito’s experiment The microneedle componentsand structure

The microneedles before and during the entrance into the skin

312

Bibliography/Sitography Borrelli, L., Gherardi, F., and Fiorito, G. (2006). A Catalogue of Body Patterning in Cephalopoda.

Napoli, Italy: Stazione Zoologica A. Dohrn; Firenze University Press.

Borrelli, L., and Fiorito, G. (2008). “Behavioral Analysis of Learning and Memory in Cephalopods,” in Learning and Memory: A Comprehensive Reference, ed. J.J. Byrne. (Oxford: Academic Press), 605-627.

Budelmann, B.U. (1994). Cephalopod sense organs, nerves and the brain: adaptations for high performance and life style. Mar. Fresh. Behav. Physiol 25, 13-33.

Budelmann, B.U. (1995). “The cephalopod nervous system: what evolution has made of the molluscan design,” in The Nervous Systems of Invertebrates: An Evolutionary and Comparative Approach, eds.

O. Breidbach & W. Kutsch. (Basel, Switzerland: Birkhäuser Verlag), 115-138.

Budelmann, B.U. (1996). Active marine predators: the sensory world of cephalopods. Marine and Freshwater Behaviour and Physiology 27, 59-75.

Fiorito, G., Scotto, P. (1992). Observational learning in Octopus vulgaris. Science 256, 545–547.

Hanlon, R.T., and Messenger, J.B. (1996). Cephalopod behaviour. Cambridge: Cambridge University Press.

Kröger, B., Vinther, J., and Fuchs, D. (2011). Cephalopod origin and evolution: A congruent picture emerging from fossils, development and molecules.

BioEssays 33, 602-613.

Marshall, N., and Messenger, J. (1996). Colour-blind camouflage. Nature 382, 408.

Messenger, J.B., 2001. Cephalopod chromatophores: neurobiology and natural history. Biol. Rev. 76, 473–528.

Packard, A. (1963). The behaviour of Octopus vulgaris. Bull. Inst. Oceanogr. (Monaco) Numéro Spécial 1D, 35–49.

Packard, A. (1972). Cephalopods and fish: the limits of convergence. Biol. Rev. 47, 241–307.

Young, J.Z. (1985). Cephalopods and neuroscience.

Biol. Bull. 168, 153–158.

313

Immage references All unnumbered images belong to the reference project.

PSYCHOLOGY

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“Your time is limited, so don’t waste it living someone else’s life.

Don’t be trapped by dogma - which is living with the results of other people’s thinking. Don’t let the noise of others’ opinions drown out your own inner voice. And most important, have the courage to follow your heart and intuition” Steve Jobs

Anna Pirozzi Anna Pirozzi is a designer graduated in Fashion Design at the Luigi Vanvitelli University of Naples, Faculty of Architecture, with a degree thesis in graphic creation. His first works as a fashion designer for three different brands, have increased his passion for communication. Today in Presently she attends the first year of the degree course in Design for Innovation with a visual communication address and at the same time works as visual merchandiser for the Victoria’s Secret brand.

Among his passions: sports, healthy recipes and nature.

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“Eadem Mutata Resurgo”.

Jakob Bernoulli

Valentina Perricone Naturalist and marine biologist, she achieved a bachelor degree in “Natural Science” at the Federico II, University of Naples, and a master degree in “Marine Biology” at the Alma Mater Studiorum, University of Bologna. She currently works at the Zoological Station Anton Dohrn of Naples, in the department of Biology and Evolution of Marine Organisms (BEOM).

She is an “Environment, Design and Innovation” PhD student and member of Hybrid Design Lab at University of Campania “Luigi Vanvitelli”, Aversa (CE) where she also collaborates with Professor Carla Langella for “Bio-innovation design” and “Design for visualization of science” in the master course of “Design for Innovation”; together they directly experiment the biomimetic approach to create new innovative bio-inspired products and promote the importance of the relationship between design and science.

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“La psicanalisi è un’opportunità, un’opportunità di ripartire” Jaques Lacan

Vincenzo Guarracino Psychologist and psychotherapist, he currently works at A.S.L. Naples 1- center of mental health.

Many of his activities and publications regard children with learning disabilities, family relationships problems and eating disorders. Author of the book: “Psychotherapy: a new way of telling” published by Idelson-Gnocchi.

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RELEASE APP

Il progetto consiste nel realizzare un’applicazione mobile in grado di alleviare stati generici di ansia e agitazione. L’idea del supporto emotivo è nata inizialmente per rispondere alle esigenze specifiche di persone affette da disturbi del comportamento alimentare, i cui stati d’ansia sfociano generalmente in rifiuto o attacco del cibo; successivamente l’applicazione è stata strutturata come elemento di supporto generico per abbassare stati ansiosi che vadano anche al di là di limitate categorie patologiche.

The project aims to design a mobile application that relieves general states of anxiety and agitation. The idea of emotional support was born to respond to the specific needs of people with food disorders whose anxiety usually results in refusals or attacks of food; later the application was finally structured as a generic support element to lower anxious states that also go beyond limited pathological categories.

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Scenario scientifico di riferimento

Scientific scenario of reference

Il progetto si inserisce nel contesto clinico della psicologia, il cui ambito di applicazione riguarda la prevenzione, valutazione e cura di problemi di adattamento, disturbi comportamentali, stati e condizioni di sofferenza. A tale scopo, la psicologia clinica usa diversi mezzi e strumenti per facilitare e supportare il benessere psicologico e lo sviluppo cognitivo, emotivo e relazionale della persona.

Il progetto consiste, così, nel realizzare un’ applicazione mobile che possa fungere da nuovo strumento di supporto per persone che soffrono di stati di ansia.

The project is part of the clinical psychology context, the scope of which concerns the prevention, evaluation and care of adaptation problems, behavioral disorders, states and conditions of suffering.

To this end, clinical psychology uses different means and tools to facilitate and support the psychological well-being and cognitive, emotional and relational development of the person. The aim of this project is to design a mobile application as a new support tool for people affected by anxiety.

325

Target

Target

L’applicazione è rivolta a persone con disturbi alimentari non gravi che, tramite l’uso di tecniche di rilassamento e auto-supporto, possono alleviare e debellare gli stati di ansia che sfociano in conflitti alimentari. Il supporto emotivo è tuttavia mirato ad alleviare stati si ansia e stress generici, per cui tale applicazione può portare beneficio ad un’ampia gamma di persone al di là del sesso, età e patologia.

The application is aimed at people with unhealthy eating disorders who can use relaxation and self-support techniques to relieve and eradicate anxiety conditions that generally result in eating disorders. Emotional support is however aimed at relieving states of anxiety and generic stress, so that application can benefit a wide range of people beyond sex, age, and pathology.

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Obiettivi comunicativi

Communicative aims

L’ obiettivo è creare un’applicazione semplice, intuitiva ed innovativa che stimoli efficacemente l’utente a superare situazioni emotive avverse.

Per raggiungere tale scopo, l’applicazione è stata strutturata in maniera tale da aiutare l’utente a rilasciare le tensioni, attraverso forme geometriche, colori rilassanti e percorsi specifici scientificamente approvati. Il rilassamento mira ad essere ottenuto sfruttando i diversi sistemi sensoriali dell’utente con le conoscenze provenienti dal mondo scientifico.

The goal is to create a simple, intuitive and innovative application that effectively stimulates the user to overcome adverse emotional situations.

To achieve this, the application has been structured in such a way as to help the user relieve tensions, through geometric shapes, relaxing colors, and scientifically specific pathways. Relaxation aims to be achieved by exploiting the various sensory systems of the user with knowledge from the scientific world.

microparticles inside the skin layers

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Gerarchia comunicativa /Communicative hierarchy I concetti scientifici da rappresentare sono stati strutturati secondo la seguente gerarchia decrescente in ordine di importanza: The scientific criteria were structured according to the following descending hierarchy in order of importance:

11 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6

Mostrare diversi tipologie di metodi rilassanti Show different types of relaxing methods

Comunicare all’utente l’importanza di saper riconoscere le emozioni Communicate to the user the importance of knowing emotions

Imparare ad usare l’immaginazione Learn how to use imagination

Insegnare a guardare il cibo in modo diverso Teach to look at food under a different look

Mostrare metodi rilassanti alternativi scientificamente validati Show the validity of relaxing methods with scientific explanation

Rilassare attraverso i colori Relax through the colors

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Vincoli comunicativi Si è scelto di creare un’applicazione mobile per fronteggiare le ansie legate ai disturbi alimentari senza parlare mai esplicitamente di cibo e del disordine ad esso associato; si è altresì optato per l’utilizzo di un linguaggio semplice e immediato che possa rendere fruibile tale strumento ad un’ampia gamma di persone al di là delle specifiche categorizzazioni cliniche.

Linguaggio espressivo Allo scopo di individuare il linguaggio più efficace da utilizzare per l’app Realise, sono state analizzate diverse tipologie di applicazioni esistenti, videogiochi e i vincitori dei premi Apple 2016 e 2017 (con particolare riferimento all’applicazione Lake per IPhone). È stato così sviluppato un linguaggio morbido e semplice che adotta colori tenui, nonché trasparenze e geometrie rotonde volte a rilassare l’utente fin dalla prima schermata dell’applicazione.

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Communicative limits We want to create an application to deal with anxieties related to eating disorders without ever talking explicitly about food, finding a simple and immediate language that can make this tool accessible to a wide range of people beyond specific clinical categorizations.

Expressive language To choose the most effective language for the Realise app, different types of apps, video games and award winners were analysed e.g. the 2016 and 2017 apple awards (in particular, the Lake app for iPhone) for the elaboration of a new interesting language: soft and simple with the use of colours, as well as, transparencies and round geometries relaxing the user from the very first application screen.

330

Sfide rappresentative

Representative challenges

Per questa applicazione si è scelto di non fare alcun riferimento ai disordini alimentari, né ad altra patologia clinica; l’obiettivo è quello di indurre l’utente a fare qualcosa di positivo per sé, cercando di superare i suoi conflitti emotivi.

Tale sfida è stata ovviata dall’utilizzo di un linguaggio morbido e semplice, dall’uso di colori tenui, nonché di trasparenze e geometrie rotonde che mirano a rilassare l’utente fin dalla prima schermata dell’applicazione.

Una delle sfide è stata inoltre quella di ricercare un metodo innovativo per rispondere alle domande presenti nella guida del percorso; si è scelto così di utilizzare un particolare sistema che, sfruttando la pressione del dito sullo schermo, genera nell’utente una sensazione di rilassamento indiretta in ogni sua azione di risposta.

This application does not refer to food disorders or other clinical pathologies.

The goal is to induce the user to do something positive for himself trying to overcome his emotional conflicts. This challenge has been overcome by the use of soft and simple language, the use of soft colors, as well as round transparencies and geometries that aim to relax the user from the first application screen. One of the challenges was also to look for an innovative method to answer the question in the path guide: we have chosen to use a particular system that uses finger pressure on the screen to generate an indirect relaxation sensation.

Personal app with SEM image of Diatom

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Relaxing background

Text inside a circle

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Intuitive response system

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Move your eyes screen

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face to face screen

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Walk screen

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sound screen

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Bibliography/Sitography Farina, B., Imperatori, C., Quintiliani, M. I., Castelli Gattinara, P., Onofri, A., Lepore, M., ... & Della Marca, G. (2015). Neurophysiological correlates of eye movement desensitization and reprocessing sessions: preliminary evidence for traumatic memories integration. Clinical physiology and functional imaging,35(6), 460-468.

Shapiro, S. L. (2009). The integration of mindfulness and psychology.

Journal of clinical psychology, 65(6), 555-560.

Stickgold, R. (2002). EMDR: A putative Perkins, B. R., & Rouanzoin, C. C. (2002). A critical evaluation of current views regarding eye movement desensitization and reprocessing (EMDR): Clarifying points of confusion. Journal of clinical psychology, 58(1), 77-97.

Neurobiological mechanism of action. Journal of clinical psychology, 58(1), 61-75. http://www.psicoterapiadellagestalt.it/gestalt/metodologia-e-tecniche/ http://transformationalchairwork.com/articles/transformational-chairwork/

345

Immage references 1.

http://www.anorexiabulimiacare.org.uk/get-in

volved/campaign 2. www.apple.com 3. https://anorexianervosapublichealthcampaign. wordpress.com 4. pinterest 5. nationalgeographic.com

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Il design grazie alle sue capacità di envisioning, interpretazione e modellazione è in grado di dare forma ai cambiamenti indotti dalla scienza per trasmetterli mediante immagini, dispositivi comunicativi, espressioni critiche, esperienze.

The design thanks to its capabilities of envisioning, interpretating and modeling, is able to give shape to the changes induced by science transmitting them through images, communication devices, critical expressions, experiences.

ISBN 978-0-244-17143-8

90000

9 780244 171438