Course Syllabus
Obiettivi
Il corso si propone di fornire conoscenze sulle funzioni cellulari che sono alla base della fisiologia dei sistemi. Al termine del corso, lo studente sarà in grado di comprendere le modalità con cui una cellula può svolgere le sue funzioni vitali per garantire l'omeostasi del tessuto al quale appartiene grazie ai suoi meccanismi di base. Lo studente sarà in grado di utilizzare tale conoscenza per l'interpretazione dei segni e sintomi fisiopatologici, come punto di partenza per lo studio della fisiologia dei singoli sistemi successivamente trattati nei vertical tracks.
Contenuti sintetici
Il corso si basa sulla presentazione sistematica di concetti fisiologici alla base delle funzioni del corpo umano. La sequenza di eventi che porta ad uno squilibrio della funzione non può essere apprezzato senza una profonda comprensione dei meccanismi biofisici e fisiologici di base. Pertanto, verranno presentati tali meccanismi che garantiscono le funzioni a livello cellulare e tissutale. Si analizzerà l’eccitabilità cellulare neuronale, la fisiologia dei sistemi sensoriali, il controllo motorio, la contrazione muscolare, la funzionalità cardiaca e respiratoria.
Programma esteso
Fisiologia delle barriere biologiche.
Struttura e funzione della barriere emato-encefalica e emato-aerea. Permeabilità transcellulare e paracellulare. Misura della resistenza trans-endoteliale in modelli in vitro.
Eccitabilità cellulare e neurotrasmissione. Integrazione dei segnali elettrici. Sinapsi.
Potenziale di riposo di membrane; genesi e propagazione del potenziale d’azione, EPSP e IPSP, trasmissione sinaptica, LTP e LTD.
Attività elettrica neuronale (introduzione all’EEG).
Introduzione all’elettrofisiologia del cervello. Correnti sinaptiche e volume di conduzione. Origine dell’EEG. “Sources” cellulare. Tipi di attività ritmiche rilevabili all’EEG. Fenomenologia e significato funzionale del sonno (definizione all’EEG).
Unità sensoriali e motorie. Trasduzione e codifica del segnale.
Descrizione delle risposte mediate dai recettori sensoriali – codifica del tipo di stimolo, la sua intensità, durata e posizione.
Definizione della percezione del dolore – nocicettori: distribuzione anatomica, meccanismi di attivazione e sensitizzazione.
Emodinamica.
Organizzazione ed emodinamica del sistema circolatorio. Arterie, arteriole, capillari, venule e vene. Sistema linfatico. Emostasi e coagulazione.
Elementi di Fisiologia dell'apparato Respiratorio. Ventilazione e meccanica respiratoria. Scambi gassosi, diffusione e legge di Fick.
Prerequisiti
Solide conoscenze di anatomia, biologia, genetica e fisica
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
- 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
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo Semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Non saranno presenti prove in itinere. L’esame prevede una prova scritta. 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. Risoluzione di semplici esercizi. 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.
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.
Orario di ricevimento
Il docente ricevono su appuntamento previo accordo via e-mail.
Sustainable Development Goals
Aims
The course aims to provide knowledge about cellular functions at the basis of systems physiology. At the end of the course, the student will be able to understand how a cell can perform its vital functions to guarantee the homeostasis of the tissue to which it belongs thanks to its basic mechanisms. The student will be able to use this knowledge for the interpretation of the pathophysiological signs and symptoms, as a starting point for the study of the physiology of the individual systems subsequently treated in the vertical tracks.
Contents
The course is based on the systematic presentation of physiological concepts underlying the functions of the human body. The sequence of events leading to an imbalance of a specific function cannot be appreciated without a deep understanding of the basic biophysical and physiological mechanisms. Therefore, these mechanisms that guarantee functions at the cellular and tissue level will be presented. In particular, membrane transports, neuronal, muscular, cardiac cell excitability, the physiology of sensory systems, motor control, muscle contraction and the foundamentals of the cardiac and respiratory physiology will be analyzed.
Detailed program
Transports across the cell membranes.
Structure and function relation of the cellular membranes. Movement of water or solutes through a selectively permeable membrane. Carrier-mediated transports (uniport, symport, antiport) and ion channels.
Physiology of the body barriers.
The Blood Brain Barrier and the Air-Blood Barrier structure and function. Transcellular and paracellular permeability, electrical trans endothelial resistance measurements in vitro models.
Cell excitability and neurotransmission. Integration of synaptic inputs.
The resting membrane potential. Genesis and propagation of action potential, EPSP and IPSP, the synaptic transmission, LTP and LTD.
Electric activity of the brain (introduction to EEG).
Introduction to the Electrophysiology of the Brain. Synaptic Currents and Volume Conduction. Origin of EEG: Cellular Sources. Main Types of Rhythmical EEG activities. Phenomenology and Functional Significance of sleep
Sensory and Motor Units. Signal trasduction and coding.
Sensory receptors -intensity, duration and position
Pain Perception - nociceptors, anatomical distribution, actrivation and sensitization mechanisms
Emodynamics.
Define the organization and hemodynamic of systemic circulation. Arteries, arterioles, capillaries, venules and veins. Lymphatic system. Hemostasis and coagulation**.**
Fundamentals of Respiratory Physiology. Physiology of Ventilation. Gas exchanges, diffusion and Fick's law.
Prerequisites
Deep knowledge of anatomy, biology, genetics and physics
Teaching form
The teaching methods will include lectures, videos, and class discussions. Lessons in attendance, subject to any 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
Semester
First semester
Assessment method
There will not be on going tests. 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.
Exams written, 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.
Office hours
The professor receives by appointment upon agreement by e-mail.
Sustainable Development Goals
Staff
-
Giulio Alfredo Sancini
