Diversity of cwp loci in clinical isolates of Clostridium difficile

An increased incidence of Clostridium difficile infection (CDI) is associated with the emergence of epidemic strains characterised by high genetic diversity. Among the factors that may have a role in CDI there is a family of 29 paralogs, the cell wall proteins (CWPs), which compose the outer layer of the bacterial cell and are likely to be involved in colonisation. Previous studies have shown that 12 of the29 cwp genes are clustered in the same region, named after slpA (cwp1) the slpA locus, whereas the remaining 17 paralogs are distributed throughout the genome. The variability of 14 of these 17 cwp paralogs was determined in 40 C. difficile clinical isolates belonging to six of the currently prevailing PCR ribotypes. Based on sequence conservation, these cwp genes were divided into two groups, one comprising cwp loci having highly conserved sequences in all isolates, and the other 5 loci showing low genetic conservation between isolates of the same PCR ribotype as well as between different PCR ribotypes. Three conserved CWPs, Cwp16, Cwp18 and Cwp25, and two variable ones, Cwp26 and Cwp27, were characterised further by Western blot analysis of total cell extracts or S-layer preparations of the C. difficile clinical isolates. Expression of genetically invariable CWPs is well conserved in all isolates, while genetically variable CWPs are not always expressed at comparable levels even in strains containing identical sequences but belonging to different PCR ribotypes. In addition, we chose to analyse the immune response obtained in a protection experiment, carried out in hamsters, using a protein microarray approach to study the in vivo expression and the immunoreactivity of several surface proteins, including 18 Cwps.

Development of strategies for vascular damage repair in Pulmonary Arterial Hypertension

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a progressive and rare disease with so far unclear pathogenesis, limited treatment options and poor prognosis. Unbalance of proliferation and migration in pulmonary arterial smooth muscle cells (PASMCs) is an important hallmark of PAH. In this research Sodium butyrate (BU) has been evaluated in vitro and in vivo models of PAH. This histone deacetylase inhibitor (HDACi) counteracted platelet-derived growth factor (PDGF)-induced ki67 expression in PASMCs, and arrested cell cycle mainly at G0/G1 phases. Furthermore, BU reduced the transcription of PDGFRbeta, and that of Ednra and Ednrb, two major receptors in PAH progression. Wound healing and pulmonary artery ring assays indicated that BU inhibited PDGF-induced PASMC migration. BU strongly inhibited PDGF-induced Akt phosphorylation, an effect reversed by the phosphatase inhibitor calyculinA. In vivo, BU showed efficacy in monocrotaline-induced PAH in rats. Indeed, the HDACi reduced both thickness of distal pulmonary arteries and right ventricular hypertrophy. Besides these studies, Serial Analysis of Gene Expression (SAGE) has be used to obtain complete transcriptional profiles of peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) isolated from PAH and Healthy subjects. SAGE allows quantitative analysis of thousands transcripts, relying on the principle that a short oligonucleotide (tag) can uniquely identify mRNA transcripts. Tag frequency reflects transcript abundance. We enrolled patients naïve for a specific PAH therapy (4 IPAH non-responder, 3 IPAH responder, 6 HeritablePAH), and 8 healthy subjects. Comparative analysis revealed that significant differential expression was only restricted to a hundred of down- or up-regulated genes. Interestingly, these genes can be clustered into functional networks, sharing a number of crucial features in cellular homeostasis and signaling. SAGE can provide affordable analysis of genes amenable for molecular dissection of PAH using PBMCs as a sentinel, surrogate tissue. Altogether, these findings may disclose novel perspectives in the use of HDACi in PAH and potential biomarkers.

Sicurezza privata e sicurezza partecipata. Le imprese private del settore sicurezza in Italia tra subalternità e sussidirietà

La ricerca esamina il ruolo delle imprese che svolgono attività di sicurezza privata in Italia (oggi definita anche "sussidiaria" o "complementare") in relazione allo sviluppo delle recenti politiche sociali che prevedono il coinvolgimento di privati nella gestione della sicurezza in una prospettiva di community safety. Nel 2008/2009 le politiche pubbliche di sicurezza legate al controllo del territorio hanno prodotto norme con nuovi poteri “di polizia” concessi agli amministratori locali e la previsione di associazione di cittadini per la segnalare eventi dannosi alla sicurezza urbana (“ronde”). Nello stesso periodo è iniziata un’importante riforma del settore della sicurezza privata, ancora in fase di attuazione, che definisce le attività svolte dalle imprese di security, individua le caratteristiche delle imprese e fissa i parametri per la formazione del personale. Il quadro teorico del lavoro esamina i concetti di sicurezza/insicurezza urbana e di società del rischio alla luce delle teorie criminologiche legate alla prevenzione situazionale e sociale e alla community policing. La ricerca sul campo si basa sull’analisi del contenuto di diverse interviste in profondità con esponenti del mondo della sicurezza privata (imprenditori, dirigenti, studiosi). Le interviste hanno fatto emergere che il ruolo della sicurezza privata in Italia risulta fortemente problematico; anche la riforma in corso sulla normativa del settore è considerata con scarso entusiasmo a causa delle difficoltà della congiuntura economica che rischia di compromettere seriamente la crescita. Il mercato della sicurezza in Italia è frastagliato e scarsamente controllato; manca un’azione di coordinamento fra le diverse anime della sicurezza (vigilanza privata, investigazione, facility/security management); persiste una condizione di subalternità e di assenza di collaborazione con il settore pubblico che rende la sicurezza privata relegata in un ruolo marginale, lontano dalle logiche di sussidiarietà.

Plasticity in body and peripersonal space representations

A successful interaction with objects in the environment requires integrating information concerning object-location with the shape, dimension and position of body parts in space. The former information is coded in a multisensory representation of the space around the body, i.e. peripersonal space (PPS), whereas the latter is enabled by an online, constantly updated, action-orientated multisensory representation of the body (BR) that is critical for action. One of the critical features of these representations is that both PPS and BR are not fixed, but they dynamically change depending on different types of experience. In a series of experiment, I studied plastic properties of PPS and BR in humans. I have developed a series of methods to measure the boundaries of PPS representation (Chapter 4), to study its neural correlates (Chapter 3) and to assess BRs. These tasks have been used to study changes in PPS and BR following tool-use (Chapter 5), multisensory stimulation (Chapter 6), amputation and prosthesis implantation (Chapter 7) or social interaction (Chapter 8). I found that changes in the function (tool-use) and the structure (amputation and prosthesis implantation) of the physical body elongate or shrink both PPS and BR. Social context and social interaction also shape PPS representation. Such high degree of plasticity suggests that our sense of body in space is not given at once, but it is constantly constructed and adapted through experience.

Approccio agli spostamenti per la valutazione della vulnerabilità sismica di telai in conglomerato cementizio armato.

Il presente lavoro ha lo scopo di presentare gli studi e i risultati ottenuti durante l’attività di ricerca svolta sul Displacement-based Assessment (DBA) dei telai in cemento armato. Dopo alcune considerazioni iniziali sul tema della vulnerabilità sismica e sui metodi di analisi e verifica, si procede alla descrizione teorica del metodo. Sono stati analizzati tre casi studio di telai piani, progettati per soli carichi verticali e secondo normative non più in vigore che non prevedevano l’applicazione della gerarchia delle resistenze. I telai considerati, destinati ad abitazione civile, hanno diversa altezza e numero di piani, e diverso numero di campate. Si è proceduto all’applicazione del metodo, alla valutazione della vulnerabilità sismica in base alla domanda in termini di spostamento costituita da uno spettro elastico previsto dall’EC8 e alla validazione dei risultati ottenuti mediante analisi non lineari statiche e dinamiche e mediante l’applicazione dei teoremi dell’Analisi limite dei telai, proposta come procedura alternativa per la determinazione del meccanismo anelastico e della capacità in termini di taglio alla base. In ultimo si è applicata la procedura DBA per la valutazione della vulnerabilità sismica di un edificio scolastico, realizzato tra il 1969 e il 1975 in un sito caratterizzato da una accelerazione di picco orizzontale pari a 0,24g e una probabilità di superamento del 10% in 75 anni.

The role of medial parieto occipital cortex in visuospatial attention and reach planning: electrophysiological studies in human and non-human primates

We usually perform actions in a dynamic environment and changes in the location of a target for an upcoming action require both covert shifts of attention and motor planning update. In this study we tested whether, similarly to oculomotor areas that provide signals for overt and covert attention shifts, covert attention shifts modulate activity in cortical area V6A, which provides a bridge between visual signals and arm-motor control. We performed single cell recordings in monkeys trained to fixate straight-ahead while shifting attention outward to a peripheral cue and inward again to the fixation point. We found that neurons in V6A are influenced by spatial attention demonstrating that visual, motor, and attentional responses can occur in combination in single neurons of V6A. This modulation in an area primarily involved in visuo-motor transformation for reaching suggests that also reach-related regions could directly contribute in the shifts of spatial attention necessary to plan and control goal-directed arm movements. Moreover, to test whether V6A is causally involved in these processes, we have performed a human study using on-line repetitive transcranial magnetic stimulation over the putative human V6A (pV6A) during an attention and a reaching task requiring covert shifts of attention and reaching movements towards cued targets in space. We demonstrate that the pV6A is causally involved in attention reorienting to target detection and that this process interferes with the execution of reaching movements towards unattended targets. The current findings suggest the direct involvement of the action-related dorso-medial visual stream in attentional processes, and a more specific role of V6A in attention reorienting. Therefore, we propose that attention signals are used by the V6A to rapidly update the current motor plan or the ongoing action when a behaviorally relevant object unexpectedly appears at an unattended location.

Celestial Church of Christ in Italia. Percorsi, Spazi e Pratiche Rituali

Il lavoro che presento propone un’analisi di una chiesa africana indipendente in Italia, la Celestial Church Of Christ Worldwide (CCCW), cercando di mettere in luce il nesso tra religione, migrazione e il processo di ‘plunting churches’ (Kooning 2009) nel contesto italiano. Attraverso una ricerca sul campo, sono stati indagati i percorsi personali, familiari e comunitari dei membri di una ‘Celestial Parish’ presente nel comune di Brescia, ‘Ileri Oluwa Parish’, al fine di comprendere la natura dei processi identitari coinvolti nell’organizzazione della CCC in Italia. ‘Ileri Oluwa Parish’, in quanto luogo che denota una ‘chiesa individuale collegata ad una Diocesi’ (CCC Constitution (CCC Constitution, 107 (d) si rivela, nella materialità delle sue forme e dei ‘Devotional Services’ che in essa si svolgono, a ‘field of action’ (Lefebvre, 1991). La storia della chiesa, i fondamenti della sua dottrina e i significati comunicati attraverso le forme rituali e religiose che la stessa promuove, sono stati contestualizzati alla luce delle tensioni e delle strategie di potere che strutturano il campo. Le storie dei membri della parrocchia, percorsi di migrazione e mobilità in itinere, rappresentano la lente attraverso cui si è guardato alle relazioni vissute nel nome dello ‘Spirito’, e alla percezione stessa di ciò che gli stessi Celestians definiscono sacro, santo, puro e impuro. Lo sguardo fisso alla vita ordinaria di una Celestial parish in Italia, esteso nell’ultima parte dell’elaborato alla Celestial parish londinese, è stato fondamentale per capire l’intreccio di relazioni spirituali, reti familiari e mobilità degli individui sul territorio italiano ed europeo, processo che ribalta la condizione diasporica della CCC, trasformando una condizione di dispersione in un valore aggiunto, nella possibilità di nuove traiettorie territoriali e spazi di presenza religiosa e socioeconomica.

Relazione tra parassitismo intestinale e colica nel paziente equino

Obiettivo: capire la relazione che intercorre tra le coliche del cavallo e le parassitosi intestinali, quindi capire l’effettiva rilevanza clinica delle infezioni parassitarie. Tipo di studio: studio clinico-chirurgico e parassitologico. Metodi: in questo studio sono stati presi in esame 92 cavalli afferiti presso il servizio SARGA del Dipartimento di Scienze Mediche Veterinarie durante gli anni 2009-2011. 27 di questi soggetti sono stati sottoposti a laparotomia esplorativa per colica, 22 avevano una colica che si è risolta con terapia medica, sono stati 43 i cavalli afferiti presso il servizio per patologie diverse dall’addome acuto. I cavalli da cui è stato possibile prelevare un’adeguato quantitativo di feci (# 86) sono stati sottoposti ad esami coprologici, qualitativi e quantitativi. I dati ottenuti sono stati sottoposti ad analisi statistica descrittiva, al test del Chi quadrato e al test di Kuskall-Wallis rispettivamente per le prevalenze e i dati quantitativi, oltre ad una regressione logistica per evidenziare i fattori di rischio. Dai cavalli sottoposti a celiotomia è stato prelevato il contenuto intestinale per la raccolta dei parassiti adulti. Risultati: la prevalenza e l’abbondanza degli strongili è risultata significativamente minore nei cavalli sottoposti a chirurgia addominale rispetto al totale della popolazione presa in esame. Differenze significative di prevalenza sono state evidenziate anche tra i cavalli in colica medica e chirurgica. L’unico fattore di rischio evidenziato dall’analisi di regressione logistica è rappresentato dall’età per le sole coliche trattate chirurgicamente. Né strongili né ascaridi sembrano aumentare il rischio di colica. La probabilità di decesso aumenta significativamente in caso di colica chirurgica ma non è influenzata in alcun modo dalle infezioni parassitarie.

Il cambiamento della ruralità nell'Unione Europea. Tipologie, evoluzione e risposte alle politiche

Obiettivo del lavoro è migliorare la lettura della ruralità europea. A fronte delle profonde trasformazioni avvenute, oggi non è più possibile analizzare i territori rurali adottando un mero approccio dicotomico che semplicemente li distingua dalle città. Al contrario, il lavoro integra l’analisi degli aspetti socio-economici con quella degli elementi territoriali, esaltando le principali dimensioni che caratterizzano le tante tipologie di ruralità oggi presenti in Europa. Muovendo dal dibattito sulla classificazione delle aree rurali, si propone dapprima un indicatore sintetico di ruralità che, adottando la logica fuzzy, considera congiuntamente aspetti demografici (densità), settoriali (rilevanza dell’attività agricola), territoriali e geografici (accessibilità e uso del suolo). Tale tecnica permette di ricostruire un continuum di gradi di ruralità, distinguendo così, all’interno dell’Unione Europea (circa 1.300 osservazioni), le aree più centrali da quelle progressivamente più rurali e periferiche. Successivamente, attraverso un’analisi cluster vengono individuate tipologie di aree omogenee in termini di struttura economica, paesaggio, diversificazione dell’attività agricola. Tali cluster risentono anche della distribuzione geografica delle aree stesse: vengono infatti distinti gruppi di regioni centrali da gruppi di regioni più periferiche. Tale analisi evidenzia soprattutto come il binomio ruralità-arretratezza risulti ormai superato: alcune aree rurali, infatti, hanno tratto vantaggio dalle trasformazioni che hanno interessato l’Unione Europea negli ultimi decenni (diffusione dell’ICT o sviluppo della manifattura). L’ultima parte del lavoro offre strumenti di analisi a supporto dell’azione politica comunitaria, analizzando la diversa capacità delle regioni europee di rispondere alle sfide lanciate dalla Strategia Europa 2020. Un’analisi in componenti principali sintetizza le principali dimensioni di tale performance regionale: i risultati sono poi riletti alla luce delle caratteristiche strutturali dei territori europei. Infine, una più diretta analisi spaziale dei dati permette di evidenziare come la geografia influenzi ancora profondamente la capacità dei territori di rispondere alle nuove sfide del decennio.

Il vocabolario del potere fra intento etico-morale e tutela sociale. I lemmi dei Capitolari Carolingi nel Regnum Italicum (774-813)

Il vocabolario del potere fra intento etico-morale e tutela sociale. I lemmi dei Capitolari Carolingi nel Regnum Italicum (774-813), costituisce il risultato di una ricerca condotta sul lessico della legislazione carolingia promulgata per il Regno Italico dal momento della conquista dei Franchi sino alla morte di Carlomagno. L’analisi ha preso in esame tutti i lemmi, soprattutto sostantivi e aggettivi, riconducibili alla sfera etica e morale, e alla concezione della libertà della persona. Il lavoro si è giovato delle analisi più specifiche in merito ai concetti giuridico-istituzionali che fonti normative come quelle prese in esame portano inevitabilmente in primo piano. La ricerca, partita da una completa catalogazione dei lemmi, si è concentrata su quelli che maggiormente consentissero di valutare le interazioni fra la corte intellettuale dei primi carolingi – formata come noto da uomini di chiesa – e le caratteristiche di pensiero di quegli uomini, un pensiero sociale e istituzionale insieme. Il lavoro ha analizzato un lessico specifico per indagare come la concezione tradizionale della societas Christiana si esprimesse nella legislazione attraverso lemmi ed espressioni formulari peculiari: la scelta di questi da parte del Rex e della sua cerchia avrebbe indicato alla collettività una pacifica convivenza e definito contestualmente “l’intento ordinatore e pacificatore” del sovrano. L’analisi è stata condotta su un periodo breve ma assai significativo – un momento di frattura politica importante – per cogliere, proprio sfruttando la sovrapposizione e talvolta lo scontro fra i diversi usi di cancelleria del regno longobardo prima e carolingio poi, la volontarietà o meno da parte dei sovrani nell’uso di un lessico specifico. Questo diventa il problema centrale della tesi: tale lessico impone con la sua continuità d’uso modelli politici o invece è proprio un uso consapevole e strumentale di un determinato apparato lessicale che intende imporre alla società nuovi modelli di convivenza?

L'Insegnamento della Lingua Portoghese nelle Università Italiane

Il presente lavoro si prefigge di descrivere e analizzare la realtà dell’insegnamento della lingua portoghese nelle università italiane, con particolare attenzione alla presentazione della varietà brasiliana, nel quadro dell’educazione linguistico-culturale in senso lato. Per poter cogliere l’insieme interrelato di fattori che compongono il processo di insegnamento/apprendimento in questa specifica situazione, la ricerca si sviluppa in tre ambiti: i) riflessione sulle varietà della lingua portoghese, basata sugli studi attuali in ambito linguistico e sociolinguistico relativi all’area lusofona, mettendo a fuoco il portoghese brasiliano; ii) ricognizione dell’attuale stato dell’insegnamento del portoghese all’interno degli atenei italiani, attuata tramite una ricerca quantitativa basata su un questionario online; iii) indagine qualitativa sulle pratiche didattiche, in presenza e online, basate rispettivamente sull’analisi dei materiali didattici in uso negli atenei e sull’analisi culturale e linguistica delle interazioni fra studenti in teletandem. L’analisi dei dati ha permesso di tracciare un quadro rappresentativo dell’insegnamento del portoghese nel contesto accademico nonché di delineare percorsi formativi integrativi alle lezioni tradizionali, che mettano in evidenza lo stretto legame fra lingua e cultura, e quindi per meglio contestualizzare l’apprendimento della lingua e della cultura brasiliana in Italia.

Attualità del divieto assoluto di procreazione medicalmente assistita eterologa in Italia e prospettive di superamento

La presente ricerca si fonda su un’attenta ed approfondita analisi della normativa vigente in Italia in materia di procreazione medicalmente assistita (P.M.A.), con particolare riferimento al divieto assoluto di P.M.A. eterologa, di cui all’art. 4, comma 3, L. 19 febbraio 2004, n. 40, consentita invece – sia pure con la previsione di limitazioni differenti – nella quasi totalità dei paesi europei. Dopo aver esaminato la “questione etica” del ricorso alle tecniche di fecondazione assistita e le normative vigenti in Europa in materia di P.M.A. eterologa, il presente lavoro analizza i profili civilistici della L. n. 40/2004 ed i conseguenti dubbi interpretativi che la normativa italiana pone in materia di fecondazione eterologa, con specifico riguardo al consenso prestato dai coniugi o conviventi, al divieto di disconoscimento di paternità e di anonimato della madre ed, infine, al diritto del nato da fecondazione eterologa di conoscere le proprie origini biologiche. Ne consegue che, in una materia che coinvolge la sfera più intima e personale della vita privata e familiare, quale quella della P.M.A., il legislatore avrebbe dovuto intervenire con misura, individuando soluzioni ragionevoli ed equilibrate nel rispetto della pluralità di etiche contrapposte ed interessi in conflitto. Attraverso una capillare analisi della recente giurisprudenza nazionale ed europea, la presente ricerca mira, dunque, a valutare possibili prospettive di superamento del divieto assoluto di P.M.A. eterologa previsto dalla L. n. 40/2004. I risultati a cui la presente indagine ha consentito di pervenire dimostrano quanto sia opportuna l’adozione in Italia di un “modello liberale”, in cui sia lecita anche la fecondazione eterologa (con la previsione di limiti e condizioni volti a tutelare primariamente il superiore interesse del nascituro), onde consentire l’adeguamento al nuovo concetto di “genitorialità” ormai prevalente e l’arresto del cd. “turismo procreativo”.

Use of shared memory in the context of embedded multi-core processors: exploration of the technology and its limits

Modern embedded systems embrace many-core shared-memory designs. Due to constrained power and area budgets, most of them feature software-managed scratchpad memories instead of data caches to increase the data locality. It is therefore programmers’ responsibility to explicitly manage the memory transfers, and this make programming these platform cumbersome. Moreover, complex modern applications must be adequately parallelized before they can the parallel potential of the platform into actual performance. To support this, programming languages were proposed, which work at a high level of abstraction, and rely on a runtime whose cost hinders performance, especially in embedded systems, where resources and power budget are constrained. This dissertation explores the applicability of the shared-memory paradigm on modern many-core systems, focusing on the ease-of-programming. It focuses on OpenMP, the de-facto standard for shared memory programming. In a first part, the cost of algorithms for synchronization and data partitioning are analyzed, and they are adapted to modern embedded many-cores. Then, the original design of an OpenMP runtime library is presented, which supports complex forms of parallelism such as multi-level and irregular parallelism. In the second part of the thesis, the focus is on heterogeneous systems, where hardware accelerators are coupled to (many-)cores to implement key functional kernels with orders-of-magnitude of speedup and energy efficiency compared to the “pure software” version. However, three main issues rise, namely i) platform design complexity, ii) architectural scalability and iii) programmability. To tackle them, a template for a generic hardware processing unit (HWPU) is proposed, which share the memory banks with cores, and the template for a scalable architecture is shown, which integrates them through the shared-memory system. Then, a full software stack and toolchain are developed to support platform design and to let programmers exploiting the accelerators of the platform. The OpenMP frontend is extended to interact with it.

Studio di alcuni tratti del temperamento nel cane

Il temperamento può essere definito come l’attitudine che un cane esprime verso le persone e verso altri animali, la combinazione di tratti fisici e mentali, acquisiti e non, che determinano il comportamento del cane. Tale parametro delinea perciò il carattere di un individuo, inclinazioni e tendenze, eccitabilità, tristezza, rabbia e il modo caratteristico di comportarsi di un individuo, con particolare riferimento alle interazioni sociali. La presente tesi di Dottorato rappresenta uno studio su alcuni tratti del temperamento nel cane domestico elaborato in 3 progetti sperimentali. Nei primi due progetti sono state analizzate le differenze attitudinali tra alcune razze canine attraverso l’applicazione di un test di temperamento in cuccioli di 60 giorni e in cani adulti, per valutare e confrontarne il temperamento, la socialità ed identificare profili tipici di razza. Nel terzo progetto un campione di cani morsicatori di canile e di proprietà è stato confrontato con due rispettivi gruppi di controllo. Analizzando i risultati è stato possibile mettere in evidenza caratteristiche di razza omogenee nell’interazione con stimoli inanimati, nelle interazioni sociali e in relazione alla possessività e sono stati delineati profili di razza sia nei cuccioli sia negli adulti. Si sono tuttavia, osservate variabilità individuali, intra-razza e intra-cucciolata, a testimonianza dell’influenza complessa e multifattoriale delle componenti genetica e ambientale sul comportamento dei cani. Il confronto tra cani morsicatori di canile e di proprietà ha messo in luce interessanti differenze tra i soggetti in termini di reattività, socievolezza, propensione all’interazione con il proprietario o con un estraneo, comportamenti di evitamento e velocità di reazione agli stimoli presentati. Il test applicato è risultato un valido strumento per valutare il temperamento di cani dichiarati aggressivi che sono stati sottoposti a situazioni nuove e a stimoli sconosciuti per poter ottenere una migliore visione d’insieme del temperamento del soggetto.

Experimental Analysis and Numerical Simulation of Quench in Superconducting HTS Tapes and Coils

The quench characteristics of second generation (2 G) YBCO Coated Conductor (CC) tapes are of fundamental importance for the design and safe operation of superconducting cables and magnets based on this material. Their ability to transport high current densities at high temperature, up to 77 K, and at very high fields, over 20 T, together with the increasing knowledge in their manufacturing, which is reducing their cost, are pushing the use of this innovative material in numerous system applications, from high field magnets for research to motors and generators as well as for cables. The aim of this Ph. D. thesis is the experimental analysis and numerical simulations of quench in superconducting HTS tapes and coils. A measurements facility for the characterization of superconducting tapes and coils was designed, assembled and tested. The facility consist of a cryostat, a cryocooler, a vacuum system, resistive and superconducting current leads and signal feedthrough. Moreover, the data acquisition system and the software for critical current and quench measurements were developed. A 2D model was developed using the finite element code COMSOL Multiphysics R . The problem of modeling the high aspect ratio of the tape is tackled by multiplying the tape thickness by a constant factor, compensating the heat and electrical balance equations by introducing a material anisotropy. The model was then validated both with the results of a 1D quench model based on a non-linear electric circuit coupled to a thermal model of the tape, to literature measurements and to critical current and quench measurements made in the cryogenic facility. Finally the model was extended to the study of coils and windings with the definition of the tape and stack homogenized properties. The procedure allows the definition of a multi-scale hierarchical model, able to simulate the windings with different degrees of detail.