Course Syllabus
Obiettivi
È fondamentale che tutti gli studenti di medicina ricevano una sufficiente esposizione dei concetti fisiologici alla base delle funzioni del corpo umano che forniranno le basi necessarie per ulteriori studi in farmacologia, patologia, fisiopatologia e clinica medica e chirurgia. Gli obiettivi curriculari sono focalizzati principalmente sulla normale funzione dell’organismo, tuttavia, il materiale viene presentato in un contesto che prepara gli studenti al loro ruolo di medici. Pertanto, quando possibile, esempi clinici saranno utilizzati per illustrare i principi di base fisiologici.
Contenuti sintetici
Il corso si basa sulla presentazione sistematica di concetti fisiologici alla base delle funzioni del corpo umano. Il meccanismo che porta a uno squilibrio della funzione non può essere apprezzato senza una profonda comprensione dei meccanismi di base biofisici e fisiologici. Pertanto, verranno presentati tali meccanismi che garantiscono le funzioni a livello cellulare, tissutale, di organi ed apparati e a livello integrato. In particolare il corso affronterà la fisiologia dell’apparato respiratorio, del sistema nervoso, delle funzioni motorie e delle funzioni nervose superiori.
Programma esteso
NEUROFISIOLOGIA.
EVENTI ELETTRICI NELLE CELLULE ECCITABILI. Potenziale di azione; propagazione dell’impulso nervoso. SINAPSI. Sinapsi nel sistema nervoso centrale. Sinapsi elettriche e sinapsi chimiche. Neurotrasmettitori. Potenziali postsinaptici; meccanismi di facilitazione e inibizione; sommazione spaziale e temporale. IL SISTEMA SENSITIVO AFFERENTE. Meccanismi centrali della sensibilità tattile propriocettiva e termica. La funzione recettoriale. Elettrogenesi dei recettori. Meccanismi di trasduzione, potenziale generatore. Trasmissione delle informazioni dai recettori al sistema nervoso centrale. Riflessi spinali, fusi neuromuscolari. Il riflesso da stiramento. Sensibilità somatica, sensibilità tattile e propriocettiva. Organi muscolo-tendinei di Golgi. Vie centrali della sensibilità Capacità discriminativa. Vie dolorifiche: il dolore e suo controllo centrale. Tipologia del movimento. Organizzazione gerarchica del controllo motorio. Controllo motorio volontario. EMG. Ruolo dei gangli della base. Ruolo del cervelletto. Il tono posturale; il tono gamma. Riflesso miotatico, riflessi vestibolari e loro rapporto con la postura e la spasticità. ORGANI DI SENSO. L’occhio e le vie visive. Meccanismo della visione. La funzione visiva: l’occhio come sistema ottico, i recettori retinici, le vie ottiche. L’orecchio e le vie acustiche: la sensibilità acustica. L’apparato vestibolare. Il gusto e l’olfatto. PRINCIPI DI ORGANIZZAZIONE CORTICALE. Elettroencefalogramma; fisiologia del sonno e della veglia: il sonno normale e le sue fasi. Plasticità cerebrale e dominanza emisferica. Abitudine, memoria ed apprendimento. I neuroni a specchio. IPOTALAMO E SISTEMA LIMBICO. Integrazione ipotalamica delle grandi funzioni fisiologiche. Controllo della fame e dell’ingestione del cibo. La termoregolazione. Controllo sull’ipofisi anteriore e posteriore SISTEMA NERVOSO AUTONOMO Organizzazione funzionale del sistema ortosimpatico e parasimpatico LA BARRIERA EMATOENCEFALICA e l’Unità Neurovascolare.
APPARATO RESPIRATORIO.
Volumi polmonari e pressione parziale. Metodi per la misura dei volumi polmonari. Spirometria: volumi polmonari statici. Metodo di Fowler per il calcolo dello spazio morto anatomico. Metodo della diluizione e pletismografico per il calcolo del volume residuo. Legge di Dalton. Composizione dell'aria ambiente, inspirata e alveolare. Solubilità dei gas nel plasma e legame dell'ossigeno con l'emoglobina. Legge di Henry. Legge di Fick per la diffusione dei gas alveolari. Concetti di diffusion e perfusion limitation. Capacità diffusiva. Metodo di per la misura della capacità diffusiva (DLCO). Alterazioni fisiopatologiche della DLCO e delle sue subcomponenti. Tempo di transito nel capillare polmonare. Trasporto di O2 nel sangue. Curva di dissociazione dell'emoglobina. Principio di Fick. Alterazioni della capacità di trasporto di O2 in paziente anemico, in alta quota e nell'esercizio fisico. Variazione dell'affinità della curva di dissociazione dell'emoglobina in funzione di parametri fisici e fisiologici. Intossicazione da monosssido di carbonio. Trasporto di CO2 nel plasma. Effetto Bohr. Effetto Haldane. Tampone bicarbonato. Potere tampone dell'emoglobina. Equilibrio acido-base. Diagramma di Davenport. Acidosi e alcalosi, metabolica e respiratoria. Rapporto ventilazione-perfusione. Variazioni regionali del rapporto VA/Q. Shunt e spazio morto funzionale. Grafico PO2-PCO2. Formazione del gradiente alveolo-arterioso. Calcolo dello spazio morto funzionale. Calcolo dello shunt. Rapporto diffusione-perfusione. Meccanica respiratoria. Curve di rilasciamento polmonare e toracica. Il tensioattivo polmonare. Legge di stabilità alveolare. Turnover del liquido pleurico. Accoppiamento polmone-torace. Resistenze delle vie aeree. Equal pressure point (EPP). Limitazioni flusso-resistive. Curve flusso-tempo e flusso-volume. Alterazioni della compliance polmonare e della curva flusso-volume in soggetti con sindrome ostruttiva e restrittiva. Lavoro respiratorio. Alterazioni del lavoro elastico in soggetti con sindrome restrittiva e ostruttiva. Pattern respiratorio. Fisiopatologia dell'edema polmonare. Legge di Starling per la filtrazione. Matrice polmonare: composizione e significato funzionale. Alterazioni della compliance polmonare in soggetti pneumonectomizzati. Effetti dell'esposizione acuta e cronica all'alta quota.
Prerequisiti
Conoscenze relative ai corsi propedeutici indicati nel regolamento del corso di laurea
Modalità didattica
I metodi di insegnamento includeranno lezioni frontali, video e discussioni in classe.
Al momento è previsto che gli insegnamenti verranno erogati in modalità “in presenza”, salvo successive diverse disposizioni ministeriali legate all’emergenza pandemica, nel qual caso gli insegnamenti verranno erogati in modalità mista da remoto asincrono con eventi in videoconferenza sincrona (WEBEX)
Materiale didattico
Kandell, Schwartz, Jessel, PRINCIPI DI NEUROSCIENZE, CEA
Dale Purves et al., NEUROSCIENZE, Zanichelli
D’angelo, Peres, FISIOLOGIA, edi-ermes
Belfiore et al., FISIOLOGIA UMANA - FONDAMENTI, edi-ermes
Conti, FISIOLOGIA MEDICA, edi-ermes
GUYTON & J.E. HALL, Fisiologia medica, Piccin
Allan Siegel, Hreday N Sapru, FONDAMENTI DI NEUROSCIENZE, Piccin
Klinke, FISIOLOGIA, EdiSES
Grassi, Negrini, Porro, FISIOLOGIA MEDICA, POLETTO EDITORE
Miserocchi G. FISIOLOGIA E FISIOPATOLOGIA RESPIRATORIA, CEA
Mc Ardle, Katch, Katch, FISIOLOGIA APPLICATA ALLO SPORT, CEA
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Non saranno previste prove in itinere. La verifica dell’apprendimento verrà eseguita mediante un colloquio orale in presenza in cui il candidato verrà interrogato da ciascun docente referente delle specifiche parti del programma. Durante il colloquio allo studente verranno poste domande aperte per valutare il livello di conoscenza generale degli argomenti, quesiti che richiedono l’analisi di un fenomeno complesso, la sua razionalizzazione e l’applicazione di principi specifici della fisiologia. Infine, potrà essere presentata la descrizione di una situazione di cui verrà richiesta l’analisi delle interconnessioni tra diverse variabili fisiologiche alla luce dei paradigmi teorici.
Solo in caso di ulteriori quadri emergenziali correlati alla pandemia Covid-19 gli esami potranno essere svolti utilizzando la piattaforma WebEx e nella pagina e-learning dell'insegnamento verrà riportato un link pubblico per l'accesso all'esame di possibili spettatori virtuali.
Orario di ricevimento
I docenti ricevono su appuntamento previo accordo via e-mail
Sustainable Development Goals
Aims
It is essential that all medical students receive sufficient exposure to the physiological concepts underlying the functions of the human body that will provide the basis for further studies in pharmacology, pathology, pathophysiology and medical clinics and surgery. Curricular objectives are mainly focused on the normal function of the body, however, the material is presented in a context that prepares students for their role as physician. Therefore, whenever possible, clinical examples will be used to illustrate physiological baseline principles.
Contents
The course is based on the systematic presentation of physiological concepts based on the functions of the human body. The mechanism leading to an imbalance of function cannot be appreciated without a deep understanding of the biophysical and physiological basics. Therefore, such mechanisms that ensure the functions at the cellular level, tissues, organs and apparatus and at the integrated level will be introduced. In particular, the course will address the physiology of the respiratory and nervous system, motor functions and superior nervous functions.
Detailed program
NEUROPHYSIOLOGY
Physiology of nerve cell - cell excitability Plasma membrane. Permeability, diffusion, osmosis, active and passive transport across the membrane. Ion channels. Electrochemical balance and Nernst equation. Resting membrane potential. The Na + / K +pump. Passive electrical
properties of the membrane. Action Potential: origins, bases and ionic properties. Conduction of the action potential in unmyelinated and myelinated nerve fibers. Classification of nerve fibers. Elementary interactions between excitable cells. The synapses. General concepts on
the synaptic transmission. The neuromuscular junction. The central synapses. Electrical events in postsynaptic neurons (EPSP and IPSP). Synaptic plasticity, LTP and LTD. Neuronal integration of synaptic inputs: spatial and temporal summation. Neurotransmitters, agonists and antagonists in the CNS. The BFCS, memory and aging. Definition and classification of motor units. Modulation of force output by varying the firing rate and recruitment of motor units. The nervous system - Sensory Systems. Organization and general mechanisms. The sensory receptors: definition and classification of receptors. Signal transduction and coding. Adequate stimulus. Adaptation. Receptive fields: mode, location, intensity, duration. Structure of human sensory system: free nerve endings, the nociceptors and thermoreceptors. Ascending pathways of somatic sensibility: the dorsal column-medial lemniscus system, the anterolateral system (spinothalamic tract). Somatosensory cortex. The pain. Nociceptors: anatomical distribution, mechanisms of activation and sensitization Nociceptors somatic, deep and visceral. Central pathways of pain sensibility. Endogenous antinociceptive systems: spinal mechanisms of modulation and supraspinal descending inhibitory systems. Opioids. Special sense organs. Motor system control: neuronal circuits, reflex responses, voluntary movements and rhythmic activities. Organization of motor system: spinal cord, brainstem and cerebral cortex. Cerebellum and basal ganglia. The medial and lateral systems in motor control. Motor functions of the spinal cord: spinal reflexes, muscle spindle and the stretch reflex, inverse stretch reflex, flexor reflex, the spinal preparation. Motor functions of the brainstem and cortex; supraspinal control of the stretch reflex, posture and its maintenance. Vestibular and neck reflexes. Cortical control of movement. Motor areas of the cortex and their functional role. Cerebellum and basal ganglia: general organization and functional role in motor control. EMG. The mirror mechanisms. Autonomic nervous system. Anatomical and functional organization of the sympathetic and parasympathetic system. Chemical mediators. Organization of the autonomic reflexes. Vegetative functions of the brainstem. Central nervous control of visceral functions. The neurovascular Unit and blood brain barrier functions.
RESPIRATORY SYSTEM.
Lung volumes and partial pressure. Methods for the measurement of pulmonary volumes. Spirometry: static lung volumes. Fowler's method for calculating anatomical dead space. Dilution and plethysmographic method for calculating the residual volume. Dalton's law. Composition of ambient, inspired and alveolar air. Solubility of plasma gases and oxygen binding with hemoglobin. Henry's law. Fick's law for the diffusion of alveolar gases. Concepts of diffusion and perfusion limitation. Diffusive capacity. Diffusion capacity measurement method (DLCO). Physiopathological alterations of DLCO and its subcomponents. Transit time in the pulmonary capillary. Transport of O2 into the blood. Hemoglobin dissociation curve. Fick's principle. Alterations of O2 transport capacity in anemic patient, at high altitude and in physical exercise. Affinity variation of the hemoglobin dissociation curve as a function of physical and physiological parameters. Carbon monoxide toxicity. CO2 transport in the plasma. Bohr effect. Haldane effect. Bicarbonate buffer. Buffer power of hemoglobin. Acid-base balance. Diagram of Davenport. Acidosis and alkalosis, metabolic and respiratory. Ventilation-perfusion ratio. Regional variations of the VA report
Practise:
Blood pressure. Sphygmic wave. Peripheral vascular resistance. Control by the sympathetic nervous system and circulating catecholamines. Arterial pressure in the different districts of the cardiovascular system. Systolic, diastolic and mean arterial pressure. Measurement of arterial pressure.
Electrocardiogram: Reading and interpretation of a physiological electrocardiogram
Prerequisites
Knowledge of the introductory courses indicated in the guidance of the degree course
Teaching form
Lectures. Whenever possible, clinical case analyzes will be proposed for the evaluation of the specific physiological parameters. Laboratories.
The teaching methods will include lectures, videos, and class discussions.
Lessons in attendance, subject to any ministerial changes following the COVID pandemic situation.
In case of pandemic restrictions the courses will be delivered in mixed mode from asynchronous remote with synchronous videoconferencing events (WEBEX)
Textbook and teaching resource
E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessel, S. A. Siegelbaum, A. J. Hudspeth, PRINCIPLES OF NEURAL SCIENCE, Mc Graw Hill Medical
Dale Purves, George J. Augustine, David Fitzpatrick, William C. Hall, Anthony-Samuel LaMantia, Richard D. Mooney, Michael L. Platt, NEUROSCIENCE (6th Edition) – eBook - Sinauer Associates (Oxford University Press); 6th edition
Susan E. Mulroney, Adam Myers, NETTER'S ESSENTIAL PHYSIOLOGY, Elsevier
Belfiore et al., FISIOLOGIA UMANA - FONDAMENTI, edi-ermes
D’angelo, Peres, FISIOLOGIA, edi-ermes
Conti, FISIOLOGIA MEDICA, edi-ermes
Guyton & J.E. Hall, FISIOLOGIA MEDICA, Piccin
Allan Siegel, Hreday N Sapru, FONDAMENTI DI NEUROSCIENZE, Piccin
Klinke, FISIOLOGIA, EdiSES
Grassi, Negrini, Porro, FISIOLOGIA MEDICA, Poletto Editore
Miserocchi G. FISIOLOGIA E FISIOPATOLOGIA RESPIRATORIA, CEA
Mc Ardle, Katch, Katch, FISIOLOGIA APPLICATA ALLO SPORT, CEA
Semester
Second semester
Assessment method
There will be no ongoing tests. The exam consists in an oral test. Open questions will be posed to the student in order to evaluate the general knowledge of the topics. Moreover, the student will be asked to answer to questions that require the analysis of a complex phenomenon, its rationalization and the application of specific physiology principles and to solve simple exercises. Finally, a clinical case may be presented which will require the analysis of the interconnections between different physiological variables in the light of the theoretical paradigms.
In case of further emergencies due to the Covid-19 pandemic, oral exams will only be online. They will be carried out using the WebEx platform and on the e-learning page of the course there will be a public link for access to the examination of possible virtual spectators.
Office hours
The professors receive by appointment upon agreement by e-mail
