Syllabus del corso
Obiettivi
Il modulo di Fisiologia
Oculare tratta del funzionamento dell'occhio, del controllo nervoso
della sua funzione e dell'elaborazione del segnale visivo, sia a livello della retina che delle stazioni sottocorticali e corticali del sistema visivo.
Le conoscenze di fisiologia che questo corso fornisce sono essenziali per la
comprensione dei concetti che vengono trattati nei corsi successivi di
patologia oculare, di psicologia della percezione visiva e sono di supporto per
il corso di ottica della contattologia.
Contenuti sintetici
Sistemi sensoriali.
Fisiologia dell'occhio e della retina.
Elaborazione centrale del segnale visivo.
Controllo nervoso della funzione e della motilità oculari.
Trasporti epiteliali, formazione degli umori, lacrimazione.
Sviluppo del sistema visivo.
Introduzione alle patologie oculari.
Programma esteso
I) Sistemi sensoriali: aspetti generali
Introduzione ai Sistemi Sensoriali. Codifica sensoriale: strutture accessorie, ricezione, trasduzione e potenziale di recettore. Adattamento: aspetti generali e significato funzionale (esempio del corpuscolo del Pacini). Trasduzione del segnale nei meccanocettori della cute, nei recettori del gusto e dell’olfatto.
II) Sistema uditivo e vestibolare
Parti dell’orecchio. Coclea: endolinfa e perilinfa, cellule ciliate, organo del Corti, fisiologia della coclea e analisi delle frequenze. Sistema vestibolare: organi otolitici e canali semicircolari, struttura e ruoli fisiologici.
III) Strutture dell’occhio e loro regolazione da parte del sistema nervoso
Cornea e sclera. Struttura e funzioni della cornea. Fisiologia di epitelio, stroma ed endotelio corneale. Trasporto di gas respiratori, metaboliti e regolazione dell’idratazione. Trasparenza della cornea e possibili alterazioni. Principali aspetti morfofunzionali della sclera.
Lacrime. Composizione del film lacrimale. Ghiandole lacrimali principali e accessorie, ghiandole congiuntivali e di Meibomio. Secrezione basale e riflessa. Controllo nervoso della secrezione. Ridotta quantità e alterata qualità del film lacrimale: l’occhio secco.
Cristallino ed iride: aspetti morfofunzionali. Trasparenza del cristallino. Scambi metabolici. Accomodazione, riflesso pupillare e vergenze. Controllo parasimpatico e ortosimpatico. Anomalie dell’accomodazione; alterazioni della trasparenza: le cataratte.
Circolazione e nutrizione. Sistemi uveale e retinico. Formazione, composizione e funzioni degli umori acqueo e vitreo. Pressione intraoculare, valori normali e fluttuazioni circadiane, controllo del bilancio fra produzione e deflusso dell'umor acqueo, glaucoma. Miodesopsie e alterazioni regmatogene.
IV) Fisiologia della retina ed elaborazione centrale del segnale visivo
Richiami di anatomia ed istologia dell’occhio. Organizzazione generale dell’epitelio pigmentato e degli strati della retina. Fovea e macula. Ruolo della glia: astrociti e cellule di Müller. Metabolismo della retina, irrorazione sanguigna e barriera emato-retinica. Compartimentazione metabolica. Caratteristiche morfologiche dei fotorecettori (segmento esterno, segmento interno, sinapsi). Fotopigmenti e fototrasduzione. Rigenerazione del fotopigmento, scambi attraverso l’epitelio pigmentato e le cellule di Müller. Corrente di buio ed effetto della luce. Cascata di trasduzione, canali attivati da GMPc, potenziale di recettore, rilascio sinaptico. Coni e bastoncelli: principali caratteristiche e ruolo funzionale, visione scotopica e alla luce, visione dei colori. Elaborazione intraretinica, meccanismi di adattamento alla luce, ruolo delle cellule orizzontali, bipolari e amacrine, funzione integrativa delle cellule gangliari. Tipi di cellule gangliari, cellule di tipo ON e OFF. Cenni all’elaborazione del segnale fotoperiodico in relazione ai ritmi circadiani (cellule esprimenti melanopsina; tratto retino-ipotalamico e nucleo soprachiasmatico). Estrazione di caratteristiche delle immagini osservate ed elaborazione dell’informazione: esempi della visione cromatica e dell’inibizione laterale (aumento del contrasto). Vie principali di trasferimento dell’informazione visiva. Nervo ottico. Nucleo genicolato laterale e le altre stazioni sottocorticali implicate nella visione. Corteccia visiva primaria. La natura costruttiva dell’elaborazione sensoriale. Organizzazione colonnare della corteccia visiva, ipercolonne. Cellule semplici e complesse. Cortecce associative. Vie di elaborazione dorsale e ventrale nella corteccia cerebrale. Integrazione delle informazioni sensoriali.
V) Controllo della motilità oculare.
Riflesso vestibolo-oculare e optocinetico. Nistagmo. Movimenti saccadici e di inseguimento, vergenze.
VI) Lo sviluppo dell'occhio
Sviluppo prenatale e postnatale: i mutamenti dalla nascita alla maturità. Invecchiamento fisiologico.
Prerequisiti
Anatomia e Istologia Umana e Oculare.
Conoscenze di Chimica Generale.
Modalità didattica
Lezioni frontali.
Materiale didattico
Slide del corso e videoregistrazioni disponibili sulla piattaforma E-learning.
Testi di riferimento:
Peres, D'Angelo. Fisiologia. Edi-ermes.
Randall et al. Fisiologia Animale. Zanichelli.
Conti et al. Fisiologia Medica, Edi-Ermes, 2010.
Guyton, Hall. Fisiologia Medica, EDISES, 2002
Kandel et al., Principi di Neuroscienze, CEA 2014.
Levin et al. Adler's Physiology of the Eye. XI Edition. Saunders, 2011.
Per consultazione:
Dowling, The Retina: an Approachable Part of the Brain. Harvard University Press, 2012.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
II semestre (dalla seconda metà di Aprile a Giugno)
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame orale.
Non sono previste prove in itinere.
Se l'emergenza Covid-19 dovesse
perdurare, l'esame orale sarà solo telematico e verrà svolto utilizzando la piattaforma WebEx. Nella pagina e-learning dell'insegnamento verrà riportato un link pubblico per l'accesso all'esame di possibili spettatori virtuali.
Orario di ricevimento
Prendere appuntamento tramite richiesta via e-mail.
Aims
The Ocular Physiology module will treat the neural control of the ocular function and of the central elaboration of
the visual signal.
An adequate knowledge of eye physiology is essential to comprehend the subsequent courses on eye
pathology, psychology of perception and contactology.
Contents
Sensory Systems.
Physiology of the eye and the retina.
Central elaboration of the visual signal.
Neural control of the eye function and motility.
Epithelial transport, humour formation, lacrimation.
Development of the visual system.
Introduction to ocular pathology.
Detailed program
I) Sensory systems: general aspects.
Introduction to the sensory systems. Sensory coding: accessory structures, reception, transduction and receptor potential. Adaptation: general aspects and functional meaning (example of the Pacini body). Signal transduction in mechanoceptors, taste and olfactory receptors.
II) Auditory and vestibular system.
Parts of the ear. Cochlea, endo- and perilymph, hair cells, Corti organ, physiology of the cochlea frequence analysis by the cochlea. Vestibular system: otolithic organs and semicircular channels, structure and physiological roles.
III) Eye structures and their nervous regulation.
Cornea e sclera. Structure and cornea functions. Physiology of the cornea epithelium, stroma and endothelium. Transport of respiratory gases, metabolites and regulation of hydration. Cornea trasparency and possible alterations. Main morphofunctional features of the sclera.
Tears. Composition of the lacrimal film. Lacrimal glands, conjunctival glands and Meibomian glands. Basal and reflex secretion. Neural control of secretion. Reduced quantity and altered quality of the lacrimal film: the dry eye syndrome.
Lens and iris. Morphofunctional aspects. Lens transparency. Metabolic exchanges. Accommodation, pupillary reflex and vergences. Regulation by the autonomous nervous system. Hints to some pathologies.
Circulation and nutrition. Uveal system and retinic circulation. Formation, composition and functions of the aqueous and vitreous humors. Intraocular pressure, normal conditions and circadian oscillations; regulation of aqueous production, glaucoma. Alterations of the vitreous body structure.
IV) Retinal Physiology and central elaboration of the visual signal
Summary of eye anatomy. General organization of the pigmented epithelium and the retina layers. Fovea and macula. Role of glial cells: astrocytes and Müller cells. Metabolism in the retina, blood perfusion and emato-retinal barrier. Metabolic compartmentation. Morphology of photoreceptors (external and internal segment, synapse). Photopigments and phototransduction. Regeneration of photopigment, exchanges through the pigmented epithelium and Müller cells. Dark current and effect of light. Transduction cascade, cGMP-activated channels, receptor potential, synaptic release. Rods and cones: main features and function, scotopic and photopic vision, color detection. Intraretinal elaboration, mechanisms of light adaptation, role of horizontal, bipolar, amacrine cells, integrative function of ganglion cells. Ganglion cell types, ON and OFF cells. Melanopsin-expressing cells, retinal-hypothalamic tract and suprachiasmatic nucleus in relation to the photoperiodic signal. Feature extraction from observed images and information processing: examples aof color vision and lateral inhibition to enhance contrast. Main central pathways of visual information transfer. Optic nerve. Lateral geniculate nucleus and the other subcortical stations involved in vision. Primary visual cortex. The constructive nature of sensory elaboration. Columnar organization of the visual cortex, hypercolumns. Simple and complex cells. Associative cortices. Dorsal and ventral pathways of the visual information transfer in the cerebral cortex.
V) Control of eye motility.
Vestibulo-ocular and optokinetic reflex. Nystagmus. Saccadic and pursuit movements, vergences.
VI) Eye development
Eye characteristics and functions at birth; modification from birth to maturation, variations in the optical constants; the physiological aging.
Prerequisites
Human and Eye Anatomy and Histology.
General Chemistry.
Teaching form
Frontal lessons.
In case of Covid-19 emergency, the lessons will be delivered partly in presence and partly by asynchronous video-recordings (unless different indications will be given by the government institutions of Milano-Bicocca).
Textbook and teaching resource
Slides and video-recorded lessons available on E-learning.
Reference textbooks:
Peres, D'Angelo. Fisiologia. Edi-Ermes
Randall et al. Animal Physiology. Freeman.
Conti et al. Fisiologia Medica, Edi-Ermes, 2010.
Guyton, Hall. Fisiologia Medica, EDISES, 2002
Kandel et al., Principles of Neuroscience, CEA 2014.
Levin et al. Adler's Physiology of the Eye. XI Edition. Saunders, 2011.
For consulting:
Dowling, The Retina: an Approachable Part of the Brain. Harvard University Press, 2012.
Semester
II semester (from the second half of April until June)
Assessment method
Oral exam.
There are no 'in itinere' tests.
If requested, the exam will be in English.
If Covid-19 emergency extends, the oral exam will be performed by the WebEx platform. The link for the connection will be available in the e-learning page of this module.
Office hours
Appointment by E-mail.