00444 - FISIOLOGIA UMANA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente: - conosce i processi fisiologici generali e i meccanismi funzionali delle cellule eccitabili; - conosce le basi fisiologiche della contrattilità dei tessuti muscolari, le principali caratteristiche funzionali dei muscoli scheletrici e lisci e i meccanismi di modulazione della forza; - conosce l’organizzazione funzionale del sistema nervoso e i principi della fisiologia sensoriale; - è in grado di integrare queste conoscenze per comprendere i meccanismi di controllo nervoso delle funzioni vegetative; - conosce i principi dell’integrazione sensorimotoria del corpo umano, con particolare riguardo al controllo neuromotorio dei muscoli scheletrici, ed è in grado di usare tali conoscenze ai fini dello studio delle metodologie di allenamento e dei programmi di esercizio fisico; - conosce le basi neurofisiologiche delle funzioni nervose integrative superiori, quali la vigilanza, l’attenzione, l’apprendimento, la memoria e il linguaggio; - conosce i meccanismi funzionali di base dell'omeostasi del mezzo interno, dal livello cellulare a quello integrato degli organi e dei sistemi; - è capace di descrivere il funzionamento di base dei sistemi endocrino, riproduttivo, circolatorio, respiratorio, urinario e gastrointestinale e l'integrazione dinamica delle loro funzioni per il mantenimento delle normali condizioni di sopravvivenza e di salute dell'organismo umano; - è in grado di rilevare e valutare i principali parametri funzionali cardio-circolatori e respiratori di soggetti in condizioni di normalità e di riposo.

Contenuti

MODULO 1: NEUROFISIOLOGIA E FISIOLOGIA MUSCOLARE 1

Fisiologia cellulare

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, potenziale di equilibrio elettrochimico, equazione di Nernst. Basi chimico-fisiche del potenziale di membrana a riposo, equazione di Goldman, ruolo della pompa sodio-potassio. Potenziali graduati. Attività pacemaker. Potenziale d'azione: genesi, flussi ionici di depolarizzazione e ripolarizzazione; 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. Trasmissione del potenziale d’azione nella sinapsi neuromuscolare. Accoppiamento eccitazione-contrazione. Meccanismi molecolari della contrazione. Contrazione isotonica e isometrica. Graduazione della forza della contrazione muscolare. Metabolismo nelle cellule muscolari scheletriche. Caratteristiche funzionali delle fibre muscolari scheletriche ossidative e glicolitiche. Le unità motorie. Ipotrofia e ipertrofia muscolare. Effetti dell'allenamento.

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 della contrazione dei muscoli lisci monounitari.

Organizzazione 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. Sostegno e protezione dell’encefalo. Barriera emato-encefalica e barriera ematoliquorale. Integrazione sensori-motoria somatica e viscerale.

Sistemi sensoriali

Principi generali di fisiologia sensoriale. Sensazioni e percezioni. Organizzazione funzionale dei sistemi sensoriali. Struttura, funzione e classificazione dei recettori sensoriali. Codificazione recettoriale degli stimoli sensoriali: meccanismi di trasduzione recettoriale, codificazione del tipo di stimolo e della sua intensità, durata e localizzazione. Recettori tonici e fasici. Vie di proiezione dai recettori sensoriali alla corteccia cerebrale.

Sistema somatosensoriale

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

MODULO 2: NEUROFISIOLOGIA E FISIOLOGIA MUSCOLARE 2

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, localizzazione della sorgente sonora, relazione tra soglia uditiva e frequenza dei suoni, processi uditivi centrali.

Sistema vestibolare

Struttura e funzioni fisiologiche 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 centrale dei segnali visivi, movimenti oculari.

Sistema olfattivo

Epitelio olfattivo, neuroni olfattivi, trasduzione dei segnali odorosi, vie olfattive centrali.

Sistema gustativo

Papille gustative, bottoni gustativi, trasduzione dei segnali gustativi, modalità gustative primarie, vie gustative centrali.

Sistema motorio somatico

Organizzazione funzionale del sistema motorio somatico. Meccanismi di modulazione della forza muscolare.

Movimenti riflessi

Arco riflesso. Riflessi spinali da stiramento, tendineo, flessorio, estensorio crociato. Controllo centrale dell'attività riflessa.

Controllo posturale e locomozione

Controllo posturale: mantenimento della postura eretta rispetto alla forza di gravità, aggiustamenti posturali che anticipano gli sbilanciamenti causati dai movimenti volontari, adattamento alle condizioni ambientali; centri nervosi implicati. Locomozione: origine del ritmo locomotorio, controllo discendente dai centri superiori e integrazione con le informazioni sensoriali ascendenti; centri nervosi implicati.

Movimenti volontari

Motivazione, ideazione, programmazione ed esecuzione dei movimenti volontari. Ruolo delle aree associative e motorie corticali, del cervelletto, dei nuclei della base, del talamo, dei nuclei troncoencefalici e delle afferenze sensoriali. Rappresentazione somatotopica dei muscoli nella corteccia motoria primaria. Organizzazione funzionale delle vie motorie discendenti. Apprendimento e formazione della memoria motoria.

Sistema nervoso autonomo

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

Funzioni superiori del sistema nervoso

Aree associative della corteccia cerebrale. Centri nervosi del linguaggio. Sistema limbico. Emozioni, umore, vigilanza, attenzione, funzione delle vie nervose ascendenti colinergiche, noradrenergiche, dopaminergiche e serotoninergiche. 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. Elettroencefalografia, ciclo veglia-sonno.

MODULO 3: FISIOLOGIA DEGLI ORGANI E DEI SISTEMI

Sistema endocrino

Principi generali di fisiologia endocrina. Meccanismi d'azione degli ormoni. Meccanismi di controllo della secrezione ormonale. Funzioni integrative neuroendocrine. Ruolo dell'ipotalamo e dell'ipofisi nel controllo della secrezione ormonale. Funzioni fisiologiche degli ormoni ipofisarici, pancreatici, surrenalici, tiroidei e paratiroidei; meccanismi di regolazione dei livelli ematici di calcio e di glucosio.

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 gittata cardiaca

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

Funzioni cardiovascolari nell’esercizio fisico

Modificazioni della gittata cardiaca, della pressione arteriosa e del ritorno venoso nell’esercizio fisico. Ridistribuzione del flusso ematico e integrazione delle risposte cardio-vascolari nell’esercizio fisico.

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 cerebrali 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.

Regolazione della diuresi

Meccanismi di concentrazione dell'urina. Ansa di Henle, scambio in controcorrente. Regolazione del riassorbimento renale dell'acqua e del sodio: ruolo degli ormoni antidiuretico e aldosterone. Minzione.

Regolazione dell'equilibrio acido-base

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

Termoregolazione

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

Sistema gastrointestinale

Funzioni motorie e secretorie dell'apparato digerente

Controllo nervoso e ormonale delle funzioni dell'apparato digerente. Masticazione. Secrezione salivare. Deglutizione. Motilità e secrezione gastrica. Vomito. Secrezione pancreatica e biliare. Svuotamento della colecisti. Motilità e secrezioni dell'intestino tenue e crasso. Defecazione.

Digestione e assorbimento

Digestione e assorbimento dei carboidrati, delle proteine e dei lipidi. Funzioni del microbiota intestinale.

Testi/Bibliografia

G. Aicardi, V. Carabelli, E. Carbone, R. Maggi. Fisiologia: dalle molecole ai sistemi integrati (terza edizione). EdiSES, 2025. ISBN 9788836232308.

Metodi didattici

Lezioni frontali che si avvalgono di presentazioni Power Point.

Esercitazioni in cui viene mostrata la modalità di esecuzione dei seguenti test funzionali nell’uomo: elettromiografia, elettrocardiografia, misura della pressione arteriosa e spirometria.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento consiste in due prove (ciascuna può essere articolata in una parte scritta e una orale), da sostenere in modo sequenziale (la prima è propedeutica alla seconda).

1) La prima prova verte sul modulo didattico “Neurofisiologia e fisiologia muscolare I” e sul modulo didattico “Neurofisiologia e fisiologia muscolare II; l’esito viene valutato in trentesimi.

2) La seconda prova (che può essere sostenuta lo stesso giorno o successivamente, entro 24 mesi dalla prima) verte sul modulo didattico “Fisiologia degli organi e dei sistemi”; l’esito viene valutato in trentesimi.

Il voto finale riportato nel verbale è la media aritmetica dei voti riportati nelle due prove.

Strumenti a supporto della didattica

Presentazioni Power Point; apparecchiature e programmi informatici dedicati per le esercitazioni.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Fiorenza Stagni

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