05181 - Physiology

Learning outcomes

At the end of the course, students should be able to understand the vital functions of the human body, and the mechanisms underlying their regulation. More specifically students will: - know the electrophysiological and functional mechanisms of communication systems in biological membranes and the functions of individual cells; - know the mechanisms underlying the nervous, cardiovascular, renal, respiratory and digestive functions; - know the mechanisms of vegetative functions and basic principles of endocrinology; - know the mechanisms underlying the sensory and motor functions of the stomatognathic system; -Kowns the basis for the interpretation of the physio-pathological processes that affect the stomatognathic system.

Course contents

Cellular Physiology Resting Membrane Potential

• Composizione ionica dei fluidi intracellulari ed extracellulari.

• Permeabilità selettiva della membrana cellulare.

• Equilibrio elettrochimico ed equazione di Nernst.

• Potenziali di equilibrio degli ioni principali secondo l'equazione di Nernst.

• Relazione tra permeabilità degli ioni diffusibili e potenziale di membrana: equazione della conduttanza della membrana.

• Funzioni della pompa sodio/potassio.

Action Potential

• Membrane eccitabili e canali voltaggio-dipendenti.

• Genesi del potenziale d'azione: potenziale di soglia della membrana e meccanismo rigenerativo.

• Conduttanze e flussi ionici nelle varie fasi del potenziale d'azione.

• Ciclo di eccitabilità della membrana: periodi refrattari.

• Propagazione del potenziale d'azione.

Synaptic Transmission

• Sinapsi elettriche.

• Sinapsi chimiche: sintesi, rilascio e inattivazione dei neurotrasmettitori.

• Recettori di membrana.

• Effetti del legame del neurotrasmettitore sui recettori ionotropici e metabotropici.

• Potenziali postsinaptici eccitatori e inibitori.

• Sommazione spaziale e temporale dei potenziali postsinaptici.

• Inibizione presinaptica.

• Classificazione dei neurotrasmettitori.

• Trasmissione neuromuscolare.

Sensory Receptors

• Classificazione dei recettori sensoriali.

• Stimolo adeguato e soglia di stimolazione.

• Meccanismo di trasduzione del segnale e relazione tra ampiezza del potenziale generatore e frequenza dei segnali propagati.

• Adattamento dei recettori.

• Campi recettivi.

Physiology of the Skeletal and Smooth Muscle

• Struttura del muscolo scheletrico.

• Trasmissione sinaptica alla giunzione neuromuscolare.

• Attivazione del meccanismo contrattile.

• Contrazione isotonica e isometrica.

• Contrazione singhiozzante e tetanica.

• Curva lunghezza-tensione.

• Innervazione del muscolo scheletrico.

• Unità neuromotoria.

• Gradazione della forza contrattile.

• Classificazione del muscolo liscio.

• Attivazione del meccanismo contrattile.

• Regolazione nervosa e umorale della contrazione.

Neurophysiology Mechanoreceptive Sensibility

• Recettori e fibre afferenti della sensibilità tattile e cinestetica.

• Organizzazione delle vie sensoriali della sensibilità meccanorecettiva del corpo.

• Aree somatosensoriali corticali.

Nociception and Thermal Sensibility

• Recettori e fibre afferenti della nocicezione e sensibilità termica.

• Organizzazione delle vie sensoriali del dolore e sensibilità termica.

• Tipi di dolore.

• Iperalgesia.

• Dolore riferito.

• Modulazione periferica e controllo centrale del dolore.

Somatosensory Sensibility of the Face and Oral Cavity

• Sensibilità tattile, termica e nocicettiva del viso e della cavità orale.

• Nervi sensoriali.

• Vie centrali.

Special Senses: Taste and Smell

• Recettori gustativi.

• Trasduzione degli stimoli gustativi.

• Vie gustative.

• Recettori olfattivi.

• Trasduzione degli stimoli olfattivi.

• Vie olfattive.

Spinal Reflexes

• Riflesso miotatico (di stiramento), tono muscolare, ruolo del circuito gamma.

• Riflesso miotatico inverso.

• Riflesso flessore, riflesso estensore crociato.

Control of Movement

• Via finale comune: il motoneurone.

• Organizzazione delle vie motorie discendenti.

• Vie del sistema laterale e mediale e loro funzione.

• Controllo corticale del movimento.

• Ruolo del cervelletto e dei gangli della base nella regolazione del movimento.

Autonomic Nervous System

• Organizzazione morfofunzionale del sistema nervoso autonomo.

• Neurotrasmettitori e recettori.

• Azioni dei sistemi simpatico e parasimpatico sugli organi principali.

• Midollare surrenale.

Digestive System Chewing

• Muscoli e meccanica della masticazione.

• Controllo della masticazione.

• Riflessi della masticazione.

Swallowing

• Fasi della deglutizione e loro controllo.

• Disturbi della deglutizione.

Gastric and Intestinal Motility

• Sistema nervoso enterico.

• Riempimento e svuotamento dello stomaco.

• Regolazione dello svuotamento gastrico.

• Movimenti dell'intestino tenue: segmentazione e movimenti peristaltici.

• Movimenti del colon.

• Controllo neurale e chimico della motilità intestinale.

• Defecazione.

Secretion, Digestion, and Absorption in the Digestive Tract

• Secrezione salivare.

• Secrezione gastrica.

• Controllo neurale e chimico delle secrezioni salivari e gastriche.

• Composizione e funzioni del succo pancreatico.

• Controllo neurale e chimico della secrezione pancreatica.

• Composizione e funzioni della bile.

• Controllo nervoso e umorale della secrezione biliare.

Cardiovascular System Hemodynamics

• Principi organizzativi del sistema cardiovascolare.

• Flusso laminare: legge di Hagen-Poiseuille.

• Resistenza nella circolazione sistemica e polmonare.

• Velocità del flusso sanguigno e pressione nei vari segmenti vascolari della circolazione sistemica.

• Resistenze lungo la circolazione sistemica (resistori in serie e in parallelo).

• Viscosità del sangue.

• Flusso turbolento: formula di Reynolds.

Blood Pressure and Its Control

• Regolazione riflessa della pressione arteriosa: localizzazione, struttura e caratteristiche funzionali dei barocettori aortici e carotidi; riflessi cardiaci e vasomotori eliciti dai barocettori aortici e carotidi; riflessi elicitati dai recettori atriali e dei vasi toracici.

• Ruolo del sistema renina-angiotensina-aldosterone nella regolazione della pressione arteriosa.

Determination of Blood Pressure (Laboratory Practical)

• Misurazione della pressione arteriosa con il metodo del sfigmomanometro Riva-Rocci. Pressione sistolica, diastolica e differenziale.

Cardiac Electrical Activity

• Attività elettrica del miocardio specifico (tessuto nodale e fibre di Purkinje) e del miocardio comune.

• Relazione tra eventi elettrici e meccanici nelle cellule del miocardio comune.

• Genesi e propagazione dell'eccitazione.

• Effetti degli impulsi simpatici e parasimpatici sull'attività elettrica e meccanica del miocardio.

Cardiac Cycle

• Correlazione tra eventi elettrici e meccanici del ciclo cardiaco.

• Posizione e movimenti delle valvole, pressioni e volumi atriali e ventricolari durante il ciclo cardiaco.

• Durata delle fasi del ciclo cardiaco.

• Suoni cardiaci e loro genesi.

Electrocardiography (Laboratory Practical)

• Principi fisici dell'elettrocardiografia: conduttore di volume, dipolo elettrico equivalente e vettore di campo elettrico.

• Tecniche di registrazione dell'attività elettrica cardiaca: derivazioni bipolari; derivazioni unipolari aumentate e derivazioni precordiali.

• Interpretazione delle forme d'onda in diverse derivazioni.

• Calcolo del vettore cardiaco medio e dell'asse ventricolare.

Readings/Bibliography

R.M. Berne, M.N. Levy, FISIOLOGIA (edited by B.R. Koeppen, B.A. Stanton), 7th Edition, Milano, Casa Editrice Ambrosiana.

Alternatively, the English version of the same textbook:

Berne & Levy Physiology, (edited by B.M. Koeppen and B.A. Stanton), 6th Revised Edition, New York, Grune and Stratton Inc., 2010.

D. Manzoni, E. Scarnati
FISIOLOGIA ORALE E DELL'APPARATO STOMATOGNATICO, 2011, Edizioni Ermes.

Teaching methods

Lectures will cover the course program, while practical laboratories will provide students with the opportunity to practice recording cardiovascular and respiratory variables in humans.

Assessment methods

Students are required to take an oral exam consisting of two questions designed to assess their understanding of the topics covered in the course lectures and laboratories. The exam will be conducted by multiple examiners, and students must achieve a minimum score of 18/30 on each question in order to pass.

Students with learning disorders and\or temporary or permanent disabilities: please, contact the office responsible (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/en/for-students) as soon as possible so that they can propose acceptable adjustments. The request for adaptation must be submitted in advance (15 days before the exam date) to the lecturer, who will assess the appropriateness of the adjustments, taking into account the teaching objectives.

Teaching tools

Teaching Tools for Lectures: Video projector, computer (PC), overhead projector, and laboratories for assessing cardiovascular and respiratory functions.

Office hours

See the website of Elisabetta Ciani

See the website of Stefania Trazzi

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