00444 - FISIOLOGIA UMANA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente: - ha una buona conoscenza della fisiologia cellulare, dell’eccitabilità cellulare e delle caratteristiche funzionali delle cellule nervose e muscolari; - conosce le modalità di ricezione e codifica delle informazioni sensoriali, i meccanismi di attivazione e di controllo dei movimenti corporei e i fondamenti delle funzioni superiori del sistema nervoso; - conosce i meccanismi funzionali degli organi e degli apparati; - è in grado di integrare queste conoscenze per comprendere i meccanismi di controllo neuroendocrino delle funzioni vegetative. Esercitazioni pratiche in cui si effettua la misurazione diretta di parametri funzionali nell'uomo e in modelli sperimentali gli consentono una comprensione più approfondita degli argomenti trattati.

Contenuti

Modulo 1: FISIOLOGIA CELLULARE

Docente: Marco Caprini

Diffusione e trasporto attraverso la membrana plasmatica

Composizione dell'ambiente intracellulare ed extracellulare. Omeostasi. Caratteristiche funzionali della membrana plasmatica. Meccanismi di diffusione e di trasporto transmembranario. Osmosi. Canali ionici di membrana. Recettori di membrana.

Equilibri ionici e potenziali di membrana

Flussi ed equilibri ionici. Basi chimico-fisiche del potenziale di membrana a riposo. Ruolo della pompa sodio-potassio. Potenziali graduati. Attività pacemaker. Potenziale d'azione: genesi e propagazione nelle fibre mieliniche e amieliniche.

Trasmissione sinaptica

Sinapsi elettriche e chimiche. Meccanismi presinaptici e postsinaptici della trasmissione chimica. Potenziali postsinaptici eccitatori e inibitori. Neurotrasmettitori: sintesi, liberazione, interazione con i recettori di membrana, inattivazione.

Cellula muscolare scheletrica

Struttura della cellula muscolare scheletrica. La trasmissione dell'eccitamento nella giunzione neuromuscolare. Accoppiamento eccitazione-contrazione. Meccanismi molecolari della contrazione. Graduazione della forza della contrazione muscolare. Metabolismo nelle cellule muscolari scheletriche.

Cellula muscolare liscia

Struttura della cellula muscolare liscia. Muscoli lisci monounitari e multiunitari. Meccanismi molecolari e controllo della contrazione. Attività pacemaker e modulazione nervosa, ormonale, meccanica e chimica nei muscoli lisci monounitari.

 

Modulo 2: NEUROFISIOLOGIA E FISIOLOGIA DEL SISTEMA ENDOCRINO

Modulo 3: FISIOLOGIA DEGLI ORGANI E DEGLI APPARATI

Docente: Giorgio Aicardi

Sistema nervoso

Organizzazione anatomo-funzionale del sistema nervoso

Principali elementi funzionali del sistema nervoso. Classificazione dei neuroni, delle fibre nervose e delle cellule gliali. Organizzazione funzionale del sistema nervoso centrale e periferico. Barriera emato-encefalica.

Funzioni superiori del sistema nervoso

Apprendimento e memoria. Tipi di memoria nell’uomo: classificazione qualitativa e temporale. Plasticità sinaptica: basi molecolari dell'apprendimento e della formazione della memoria. Potenziamento a lungo termine (LTP) e depressione a lungo termine (LTD) della trasmissione sinaptica glutammatergica, ruolo dei recettori ionotropici e metabotropici, meccanismi modulatori presinaptici e postsinaptici, mantenimento dell’LTP e consolidamento della memoria a lungo termine, modificazioni strutturali delle sinapsi.

Sistemi sensoriali

Principi generali di fisiologia sensoriale. Organizzazione funzionale dei sistemi sensoriali. Recettori sensoriali. Meccanismi di trasduzione degli stimoli, codificazione del tipo di stimolo, della sua intensità, durata e localizzazione. Recettori tonici e fasici. Vie di proiezione dai recettori sensoriali alla corteccia cerebrale.

Sistema somatosensoriale. Sensibilità tattile: tatto superficiale, acuità tattile, pressione, prurito, solletico, flessione dei peli, vibrazione e stiramento. Propriocezione. Termocezione. Introcezione. Elaborazione corticale delle afferenze somatosensoriali. Dolore: nocicettori, trasduzione degli stimoli dolorifici, dolore riferito, modulazione del dolore. Vie ascendenti somatosensoriali craniali e spinali, corteccia somatosensoriale primaria, rappresentazione somatotopica della superficie corporea.

Sistema uditivo: principi di acustica, anatomia funzionale dell’orecchio, funzioni dell’orecchio esterno, medio e interno, codificazione della frequenza e dell’ampiezza delle onde sonore, individuazione della sorgente sonora, processi uditivi centrali.

Sistema vestibolare: anatomia funzionale, funzioni degli organi otolitici utricolo e sacculo e dei canali semicircolari, rilevazione statica e dinamica, vie vestibolari centrali, riflessi vestibolari.

Sistema visivo: principi di ottica, anatomia funzionale dell’occhio, proprietà ottiche dell’occhio, riflesso di accomodazione, riflesso pupillare, alterazioni dei mezzi ottici, fotorecettori, pigmenti visivi, fototrasduzione, acuità visiva, sensibilità retinica, adattamento al buio e alla luce, reti nervose ed elaborazione dei segnali visivi, movimenti oculari.

Termine del programma della prima parte (4 CFU) dei moduli 2-3 per gli studenti del 2° anno nel 2018/19 che suddividono l’esame di FISIOLOGIA UMANA in tre parti

Sistema olfattivo: anatomia funzionale, trasduzione dei segnali odorosi, vie olfattive centrali.

Sistema gustativo: anatomia funzionale, trasduzione dei segnali gustativi, modalità gustative primarie, vie gustative centrali.

Sistema motorio somatico

Organizzazione funzionale del sistema motorio somatico. Arco riflesso, movimenti riflessi e controllo superiore dell'attività riflessa. Controllo posturale e locomozione. Movimenti volontari: motivazione, ideazione, programmazione ed esecuzione dei movimenti volontari. Ruolo delle aree associative e motorie corticali, del cervelletto, dei nuclei della base e delle afferenze sensitive. Rappresentazione somatotopica dei muscoli nella corteccia motoria primaria. Organizzazione funzionale delle vie motorie discendenti. Apprendimento motorio.

Funzioni superiori del sistema nervoso

Aree associative della corteccia cerebrale. Sistema limbico. Emozioni, umore, vigilanza, attenzione, funzione delle vie nervose ascendenti alla corteccia cerebrale. Elettroencefalografia, ciclo veglia-sonno.

Termine del programma della prima parte (5 CFU) dei moduli 2-3 per gli studenti del 3° anno nel 2018/19 che suddividono l’esame di FISIOLOGIA GENERALE in tre parti

Sistema nervoso autonomo

Organizzazione anatomo-funzionale del sistema nervoso autonomo: sezioni ortosimpatica, parasimpatica ed enterica. Neurotrasmettitori pre- e post-gangliari. Recettori colinergici nicotinici e muscarinici. Recettori adrenergici alfa e beta. Effetti della stimolazione ortosimpatica e parasimpatica su vari organi ed apparati. Ormoni adrenalina e noradrenalina. Riflessi autonomi. Controllo centrale del sistema nervoso autonomo e interazioni con il sistema neuroendocrino.

Sistema endocrino

Funzioni integrative neuroendocrine

Principi generali di fisiologia endocrina. Meccanismi d'azione degli ormoni. Meccanismi di controllo della secrezione ormonale. Ruolo dell'ipotalamo e dell'ipofisi nel controllo della secrezione ormonale.

Funzioni fisiologiche degli ormoni

Funzioni fisiologiche degli ormoni ipofisarici, tiroidei, paratiroidei, surrenalici e pancreatici.

Sistema riproduttivo

Sistema riproduttivo femminile

Anatomia funzionale dell'apparato riproduttivo femminile. Ciclo ovarico. Funzioni degli estrogeni e del progesterone. Ciclo endometriale. Controllo ipotalamico della funzione ovarica. Fecondazione. Fattori ormonali in gravidanza, parto e lattazione.

Sistema riproduttivo maschile

Anatomia funzionale dell'apparato riproduttivo maschile. Spermatogenesi. Liquido seminale. Funzioni del testosterone. Controllo ipotalamico della funzione testicolare.

Sistema cardiovascolare

Organizzazione funzionale del sistema cardiovascolare

Schema generale del sistema cardiovascolare. Caratteristiche funzionali del circolo sistemico e del circolo polmonare. Composizione, volume e funzioni del sangue. Le cellule ematiche. Emostasi.

Attività elettrica del cuore

Caratteristiche elettriche delle cellule cardiache. Genesi del ritmo cardiaco. Conduzione elettrica nel cuore. Periodo refrattario nel cuore. Controllo dell'eccitazione e della conduzione nel cuore. Elettrocardiografia.

Attività meccanica del cuore

Anatomia funzionale del cuore. Eventi meccanici del ciclo cardiaco. Variazione della pressione e del volume del sangue negli atri e nei ventricoli.

Regolazione della gettata cardiaca

Valori normali e ambito di variazione della gettata cardiaca. Meccanismi di regolazione della gettata cardiaca: regolazione della frequenza cardiaca e della gettata sistolica.

Sistema vascolare

Caratteristiche e funzioni di arterie, arteriole, capillari, venule, vene e vasi linfatici. Emodinamica: relazione fra flusso, pressione e resistenza. Profilo pressorio nel circolo sistemico. Ritorno del sangue venoso al cuore. Scambi capillari. Controllo del flusso ematico locale.

Regolazione della pressione arteriosa sistemica

Valori normali ed ambito di variazione della pressione arteriosa. Sistemi di regolazione della pressione arteriosa.

Sistema respiratorio

Ventilazione polmonare

Anatomia funzionale del sistema respiratorio. Caratteristiche e funzioni delle vie aeree superiori e del tessuto alveolare. Meccanica della ventilazione polmonare. Variazioni di pressione intrapolmonare e intrapleurica durante il ciclo respiratorio. Ventilazione e perfusione alveolare. Volumi e capacità polmonari.

Scambi gassosi nei polmoni e nei tessuti

Composizione dell'aria atmosferica e dell'aria alveolare. Ultrastruttura della barriera aria-sangue. Fattori fisici e biologici che determinano lo scambio di ossigeno e anidride carbonica nei polmoni e nei tessuti.

Trasporto dell'ossigeno e dell'anidride carbonica nel sangue

Trasporto dell'ossigeno nel sangue. Curva di dissociazione dell'ossiemoglobina, suo significato biologico e fattori che la influenzano. Trasporto dell'anidride carbonica nel sangue e fattori che la influenzano.

Meccanismi di controllo dell'attività respiratoria

Genesi del ritmo respiratorio. Strutture tronco-encefaliche coinvolte nel controllo della respirazione. Chemocettori centrali e periferici, controllo della respirazione ad opera dell'anidride carbonica, del pH e dell'ossigeno.

Sistema urinario

Processi renali fondamentali

Anatomia funzionale del rene. Processi implicati nella formazione dell'urina. Filtrazione glomerulare: barriera di filtrazione glomerulare, velocità di filtrazione, controllo fisiologico della filtrazione glomerulare. Riassorbimento e secrezione tubulare. Clearance renale.

Regolazione della diuresi

Meccanismo di concentrazione dell'urina: ansa di Henle, scambio in controcorrente. Regolazione del riassorbimento renale dell'acqua e del sodio. Minzione.

Regolazione dell'equilibrio acido-base

Sistemi tampone biologici. Compensazione respiratoria e renale delle alterazioni dell'equilibrio acido-base.

Termoregolazione

Meccanismi di produzione e dispersione di calore a livello corporeo. Temperatura corporea normale. Fattori che modificano la temperatura corporea. Regolazione della temperatura corporea. Febbre.

Esercitazioni

Attività funzionale dei neuroni. Elettromiografia. Elettrocardiografia. Misura della pressione arteriosa. Spirometria.

Testi/Bibliografia

Testo consigliato: E. Carbone, G. Aicardi, E. Maggi Fisiologia: dalle molecole ai sistemi integrati, EdiSES, 2018.

Metodi didattici

Le lezioni frontali vengono svolte in aula e si avvalgono di presentazioni Power Point e lucidi.

Le esercitazioni vengono svolte in un'aula informatica; 1) gli Studenti vengono guidati nell'uso di un programma interattivo sulle funzioni del sistema nervoso; 2) viene mostrata la modalità di esecuzione dei seguenti test funzionali nell'uomo: elettromiografia, elettroencefalografia, elettrocardiografia e spirometria.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento consiste in un colloquio in cui lo Studente viene esaminato prevalentemente su tre diversi argomenti del programma del Corso. Nell'ambito del colloquio vengono poste domande volte a verificare il grado di approfondimento della conoscenza negli argomenti proposti e in altri argomenti del programma, la capacità critica di collegare diverse conoscenze tra loro e il raggiungimento di una comprensione organica delle tematiche trattate a lezione.

Gli Studenti possono scegliere se sostenere l'esame in un'unica soluzione, oppure dividerlo in 2 o 3 parti, da sostenere in modo sequenziale.

Divisione in 2 parti: colloquio preliminare sul modulo didattico “Fisiologia cellulare” (3 CFU) + esame finale (che deve essere sostenuto entro 36 mesi dal colloquio preliminare), che verte prevalentemente sugli altri due moduli didattici (9 CFU).

Divisione in 3 parti: colloquio preliminare sul modulo didattico “Fisiologia cellulare” (3 CFU) + colloquio preliminare che verte prevalentemente sulla prima parte dei moduli didattici 2-3 (4 CFU per FISIOLOGIA UMANA; 5 CFU per FISIOLOGIA GENERALE), che deve essere sostenuto entro 18 mesi dal primo colloquio preliminare) + esame finale (che deve essere sostenuto entro 18 mesi dal secondo colloquio preliminare), che verte prevalentemente sulla parte rimanente del programma (5 CFU per FISIOLOGIA UMANA; 4 CFU per FISIOLOGIA GENERALE).

In tutti i casi il voto riportato nel verbale è la media aritmetica "pesata", tenendo conto del numero di CFU.

Strumenti a supporto della didattica

In aula: videoproiettore, PC (collegato in rete), lavagna luminosa.

Nell'aula informatica: videoproiettore, PC collegato in rete, lavagna luminosa e un'apparecchiatura interfacciata con il PC che consente l'esecuzione di test funzionali nell'uomo; tutti gli Studenti hanno a disposizione un PC (collegato in rete) e possono utilizzare un programma interattivo sulle funzioni del sistema nervoso. 

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giorgio Aicardi

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