Course Syllabus

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Il corso fornisce le nozioni indispensabili inerenti le funzioni vitali dell'uomo, con particolare riferimento alle funzioni di cui lo studente è tenuto ad avere una specifica conoscenza. Analizza i meccanismi inerenti l’eccitabilità cellulare, l’interazione tra cellule eccitabili. Analizza la fisiologia dei sistemi sensoriali e motorio.

Il corso analizza le funzioni di controllo motorio a livello centrale con particolare riferimento alla comprensione del comportamento fisiologico e dell’eziologia di vari disturbi neuromotori. Un particolare approfondimento delle nozioni inerenti il controllo neuromotorio è finalizzato alla comprensione delle conoscenze fisiopatologiche e cliniche necessarie all’esercizio della professione. Il Corso, organizzato in un unico semestre, si articola in lezioni frontali, esercitazioni e in attività seminariali.

Struttura e funzione della membrana plasmatica: i canali ionici, il potenziale di membrana di riposo

• Genesi e propagazione del potenziale d’azione, il potenziale recettoriale, la trasmissione sinaptica

• Risposte mediate dai recettori sensoriali, modalità, localizzazione, intensità, durata.

• Percezione del dolore - nocicettori: distribuzione anatomica, meccanismi di attivazione e sensibilizzazione

• Organizzazione del sistema motorio

• Il controllo posturale

• Il controllo del tronco encefalico e del midollo spinale da parte dei motoneuroni superiori

• La modulazione del movimento da parte dei gangli della base

• La modulazione del movimento da parte del cervelletto

• I movimenti oculari e l’integrazione motoria sensoriale

Eccitabilità cellulare, membrana plasmatica, eccitazione e conduzione. Permeabilità, diffusione, osmosi, trasporti attivi e passivi attraverso la membrana. Canali ionici. Equilibrio elettrochimico ed equazione di Nernst. Potenziale di membrana a riposo, equazione di Goldman. La pompa Na+/K+. Proprietà elettriche passive della membrana. Potenziale d’azione: genesi, basi ioniche e proprietà. Conduzione del potenziale d'azione nelle fibre nervose amieliniche e mieliniche. Classificazione delle fibre nervose. Interazioni elementari tra cellule eccitabili. La sinapsi. Concetti generali sulla trasmissione sinaptica. La giunzione neuromuscolare. La sinapsi centrale. Eventi elettrici nei neuroni postsinaptici. Integrazione neuronale degli input sinaptici: sommazione spaziale e temporale. Neurotrasmettitori, agonisti e antagonisti nel Sistema Nervoso Centrale.

Struttura dell’apparato contrattile. Il sarcomero: proteine contrattili e proteine regolatrici. Accoppiamento eccitazione-contrazione: ruolo dello ione Ca2+. Basi molecolari della contrazione. Meccanica della contrazione. Scossa e tetano. Contrazione isotonica ed isometrica. Relazioni tensione-lunghezza e forza-velocità. Classificazione delle fibre muscolari scheletriche. Definizione e classificazione delle unità motorie. Regolazione della produzione di forza mediante variazione della frequenza di scarica e reclutamento delle unità motorie. Il muscolo liscio. Accoppiamento tra cellule muscolari lisce: muscolo unitario e multiunitario.

I recettori sensoriali: definizione e classificazione dei recettori. Trasduzione e codificazione del segnale. Stimolo adeguato. Adattamento. Campi recettivi. Dimensioni della sensazione: modalità, localizzazione, intensità, durata. Sensibilità somatica: tatto, propriocezione, termocezione, dolore

Il mantenimento dell’equilibrio. I riflessi posturali. Meccanismi di controllo a feedback e feed-forward. Movimenti ritmici e locomozione. Organizzazione del sistema motorio: livello spinale, tronco dell'encefalo e corteccia cerebrale. Cervelletto e Nuclei della base: generalità sull’organizzazione funzionale e ruolo nel controllo motorio. L’organizzazione anatomica del cervelletto. Le proiezioni al cervelletto. Le proiezioni dal cervelletto. I circuiti intrinseci del cervelletto. I circuiti cerebellari e la coordinazione dei movimenti in corso di esecuzione. Conseguenze delle lesioni cerebellari. Le proiezioni ai gangli della base. Le proiezioni dai gangli della base ad altre regioni cerebrali. I circuiti intrinseci dei gangli della base, il ruolo della dopamina. I disturbi del movimento: l’ipocinesi e l’ipercinesi. I sistemi mediale e laterale nel controllo motorio. Funzioni motorie del midollo spinale: riflessi spinali; fuso neuromuscolare e riflesso miotatico diretto; riflesso miotatico inverso; riflessi flessori; il preparato spinale. Funzioni motorie del tronco dell'encefalo e della corteccia: controllo sovraspinale del riflesso miotatico; postura e suo mantenimento. Riflessi vestibolari e cervicali. I movimenti oculari e l’integrazione motoria sensoriale. Controllo corticale del movimento. Aree motorie della corteccia e loro ruolo funzionale. Mediatori chimici. Organizzazione dei riflessi vegetativi. Funzioni vegetative del tronco encefalico. Centri nervosi di controllo delle funzioni viscerali. Livello di approfondimento: Elevato o intermedio a seconda della rilevanza degli argomenti

Conoscenze propedeutiche necessarie: Fondamenti di fisica, biochimica, istologia e anatomia del sistema nervoso centrale e periferico

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)

Belfiore et al., FISIOLOGIA UMANA FONDAMENTI, edi-ermes

Bossi et al., FISIOLOGIA UMANA ELEMENTI, edi-ermes

Dale Purve et al., NEUROSCIENZE, Zanichelli

A.C. Guyton & J.E. Hall, FISIOLOGIA MEDICA, Piccin W.J.

Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagel, FISIOLOGIA, EdiSes

M. Berne & M. N. Levy FISIOLOGIA, UN APPROCCIO INTEGRATO, Casa Editrice Ambrosiana

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

E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessel, S. A. Siegelbaum, A. J. Hudspeth, PRINCIPLES OF NEURAL SCIENCE, Mc Graw Hill Medical

Susan E. Mulroney, Adam Myers, NETTER'S ESSENTIAL PHYSIOLOGY, Elsevier

Primo semestre

L'esame consiste in una prova scritta. Verranno somministrate domande allo studente al fine di valutare la conoscenza generale degli argomenti. Allo studente verrà chiesto di rispondere a domande che richiedono l'analisi di un fenomeno complesso, la sua razionalizzazione e l'applicazione di principi fisiologici specifici e di risolvere semplici esercizi. Infine, può essere presentato un caso clinico che richiederà l'analisi delle interconnessioni tra diverse variabili fisiologiche alla luce dei paradigmi teorici.

Gli esami scritti da remoto, in caso di restrizioni dovute alla pandemia, saranno erogati dalla piattaforma https://esamionline.elearning.unimib.it, il cui accesso verra' attivato per la data e orario dell'esame.

Su appuntamento, previa comunicazione da inviare a

SALUTE E BENESSERE
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The course provides the essential notions inherent in the vital functions of man, with particular reference to the functions of which the student is required to have specific knowledge. It analyzes the mechanisms of the cell excitability, the interaction between excitable cells and the physiology of the motor and sensory systems.

The course analyzes the motor control functions at central level with particular reference to the understanding of the physiological behavior and etiology of various neuromotor disorders.

A deep knowledge of the neuromotor control is aimed at understanding the most common physio-pathological clinical issues. The course, organized in a single semester, consists of lectures, exercises and seminars.

Structure and function of the plasma membrane: ion channels, resting membrane potential

• Genesis and propagation of the action potential, the receptor potential, the synaptic transmission

• Responses mediated by sensory receptors – mode of action, intensity, localization and duration of the applied stimulus.

• Pain perception - nociceptors: anatomic distribution and function

• The motor system and the motor unit activation

• Postural control

• Control of the spinal cord by the upper motor neurons

• The modulation of movement by the basal ganglia

• The modulation of the movement by the cerebellum

• Eye movements and sensory motor integration

Cell excitability - plasma membrane. Permeability, diffusion, osmosis, active and passive transport through the membrane. Ionic channels. Electrochemical equilibrium and Nernst equation. Resting membrane potential. The Na + / K + pump. Passive electrical properties of the membrane. The action potential: genesis, ionic bases and properties. Conduction of the action potential in the myelinated and unmyelinated nerve fibers. Classification of nerve fibers. Elementary interactions between excitable cells. The synapse. General concepts on synaptic transmission. The neuromuscular junction. The central synapse. Electrical events in postsynaptic neurons. Neuronal integration of synaptic inputs: spatial and temporal integration. Neurotransmitters in the Central Nervous System.

The sarcomere: the contractile and the regulatory proteins. Excitation-contraction coupling: role of the Ca2+. Molecular basis of the muscle contraction. The mechanism of contraction. The isotonic and isometric contraction. Voltage-length and force-speed relationships. Muscle fibers classification. The motor units: force output by the frequency discharge and by recruitment of the motor units. The smooth muscle. Coupling between smooth muscle cells: unitary and multi-unitary muscle.

Sensory system: organization and general mechanisms. Sensory receptors: definition and classification of receptors. Signal transduction and coding. Appropriate stimulation. Adaptation. Receptive fields’ dimensions: stimulus location, intensity, duration. Somatic sensitivity: touch, proprioception, pain. Ascending pathways of somatic sensitivity. Somatosensory cortex. Pain. Nociceptors: anatomic distribution, activation and sensitization mechanisms, somatic, deep and visceral nociceptors.

Maintaining equilibrium: the postural reflexes. Feedback and feedforward control mechanisms. Rhythmic movements and locomotion. The organization of the motor system. Cerebellum and Basal Ganglia: general information on the functional organization and their roles in the motor control. The anatomical organization of the cerebellum. Projections to the cerebellum. Projections from the cerebellum. The intrinsic circuits of the cerebellum. The cerebellar circuits and the coordination of the in progress movements. Consequences of most common cerebellar lesions. Projections to the basal ganglia. Projections from the basal ganglia to other brain regions. The intrinsic circuits of the basal ganglia, the role of dopamine. Movement disorders: hypokinesis and hypercinesi. Medial and lateral systems in motor control. Motor functions of the spinal cord: spinal reflexes; muscle spindle and myotatic reflex; the reverse myotatic reflex; flexor reflexes, the supra-spinal control of the myotatic reflex; posture and its control. Vestibular and cervical reflexes. Eye movements and sensory motor integration. Cortical control of the movement. Motor areas of the cortex and their functional role, neurochemical mediators. Organization of vegetative reflexes. Vegetative functions of the midbrain, medulla and pons. Nerve centers for visceral function control. Level of study: High or intermediate depending on the relevance of the topics.

Required preliminary knowledge: Foundations of physics, biochemistry, histology and anatomy of the nervous system, anatomy of the musculoskeletal system.

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)

Belfiore et al., FISIOLOGIA UMANA FONDAMENTI, edi-ermes

Bossi et al., FISIOLOGIA UMANA ELEMENTI, edi-ermes

Dale Purve et al., NEUROSCIENZE, Zanichelli

A.C. Guyton & J.E. Hall, FISIOLOGIA MEDICA, Piccin W.J.

Klinke, Pape, Kurtz, Silbernagel, FISIOLOGIA, EdiSes

M. Berne & M. N. Levy FISIOLOGIA, UN APPROCCIO INTEGRATO, Casa Editrice Ambrosiana

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

E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessel, S. A. Siegelbaum, A. J. Hudspeth, PRINCIPLES OF NEURAL SCIENCE, Mc Graw Hill Medical

Susan E. Mulroney, Adam Myers, NETTER'S ESSENTIAL PHYSIOLOGY, Elsevier

First semester

The exam consists in a written 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.

Written exams, in case of pandemic restrictions, will be provided by the platform https://esamionline.elearning.unimib.it, access to which will be activated for the date and time of the exam.

By appointment, subject to communication to be sent to

GOOD HEALTH AND WELL-BEING
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Key information

Field of research
BIO/09
ECTS
2
Term
First semester
Activity type
Mandatory
Course Length (Hours)
20
Degree Course Type
Degree Course
Language
Italian

Staff

    Teacher

  • Giulio Alfredo Sancini
    Giulio Alfredo Sancini

Enrolment methods

Manual enrolments
Self enrolment (Student)

Sustainable Development Goals

GOOD HEALTH AND WELL-BEING - Ensure healthy lives and promote well-being for all at all ages