Course Syllabus
Obiettivi
A. Conoscenza e capacità di comprensione. Il corso presenta una panoramica dei principali concetti e delle linee di ricerca delle moderne neuroscienze, dal livello cellulare a quello di sistema. Vengono anche illustrate alcune implicazioni per la neuropatologia.
B. Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Le conoscenze acquisite sono necessarie per proseguire gli studi di materie affini, come la neuropatologia e la neurofarmacologia, a cui viene fatto riferimento durante il corso, quando opportuno.
C. Autonomia di giudizio. L'acquisizione dei concetti e delle nozioni fondamentali è necessaria per formarsi un'opinione critica su argomenti attinenti alle neuroscienze, anche al di là degli argomenti specificamente trattati nel corso..
D. Abilità comunicative. Capacità di esporre i concetti fondamentali con linguaggio appropriato.
E. Capacità di apprendimento. Il corso permetterà di proseguire studi su materie effini e di sviluppare approfondimenti di carattere personale.
Contenuti sintetici
- Introduzione ed aspetti evolutivi.
- Neurofisiologia cellulare.
- Fisiologia sinaptica e circuiti nervosi locali.
- Integrazione e controllo delle funzioni cerebrali.
- Alcune implicazioni neuropatologiche.
Programma esteso
Introduzione. Evoluzione del sistema nervoso. Modelli sperimentali in neurobiologia.
I) Argomenti scelti di neurofisiologia cellulare.
Principali tipi cellulari, richiami di neurofisiologia, trasporto assonico. Barriera emato-encefalica. Controllo del pH e del K+ extracellulare nel sistema nervoso centrale. Aspetti peculiari del metabolismo cerebrale: interazione glia-neurone. Ruolo della glia nel controllo del volume, alterazioni nei gliomi.
II) Fisiologia sinaptica e circuiti nervosi locali.
Introduzione storica. Aspetti generali della trasmissione glutamatergica, GABAergica e peptidergica. Basi cellulari di apprendimento e memoria.
Orientamento e navigazione. Ruolo dell'ippocampo. Circuiti locali: varietà cellulare nella corteccia cerebrale. Organizzazione laminare. Microcolonne.
Implicazioni patologiche: basi cellulari e molecolari dell'epilessia.
III) Integrazione e controllo delle funzioni cerebrali.
Sistemi modulatori ascendenti. Controllo dell'umore. Ritmi biologici e ambiente. Nucleo soprachiasmatico, fotoperiodo. Ciclo sonno-veglia nel Regno Animale e negli omeotermi. Sistema reticolare. Sistema talamocorticale.
Sistemi sensoriali: aspetti generali e codifica del segnale. Psicofisica e sensibilità. Adattamento. Elaborazione centrale. Cortecce sensoriali e granulari. Aree associative. Problema del 'binding'.
Sistemi motori. Controllo gerarchico. Esecuzione motoria, correzione degli errori e apprendimento. Schemi motori e locomozione. Cenni al cervelletto. Regioni motorie e premotorie. Cortecce agranulari. Tratto piramidale. Codifica motoria. Plasticità nella corteccia motoria. Regioni premotorie e neuroni specchio. Volizione e atti motori.
Implicazioni neuropatologiche: autismo e schizofrenia.
Prerequisiti
Concetti fondamentali acquisiti durante i Corsi di Fisiologia Generale e Fisiologia dei Sistemi della Laurea Triennale.
In particolare, è essenziale padroneggiare le nozioni fondamentali della fisiologia cellulare, e soprattutto i meccanismi dell'eccitabilità neuronale e della funzione sinaptica (eccitatoria e inibitoria).
Elementi di Neuroanatomia (organizzazione generale del sistema nervoso dei Vertebrati).
Modalità didattica
20 lezioni da 2 ore svolte in modalità erogativa in presenza.
1 lezione da 2 ore svolta in modalità erogativa da remoto.
Le lezioni saranno video-registrate e caricate su e-Learning.
La pagina e-Learning del corso è anche utilizzata per trasmettere diapositive, documenti, articoli tramite Forum.
Materiale didattico
Saranno distribuiti files di appunti delle lezioni, articoli scientifici, e tutte le lezioni registrate (tramite e-Learning).
Testi di riferimento:
Kandel et al. Principles of Neural Science, McGraw-Hill 2021 (VI edizione)
(Traduzione: Kandel et al., Principi di Neuroscienze, CEA 2023).
Brady et al. Basic Neurochemistry, VIII edizione. Academic Press 2012.
Martin et al., From Neuron to Brain, VI edizione. Sinauer-Oxford University Press 2021.
(Traduzione: Dai Neuroni al Cervello, Zanichelli 2023)
Squire et al. Fondamenti di Neuroscienze. CEA 2016.
Swanson. Brain Architecture, I o II edizione. Oxford University Press (versione E-book disponibile nella nostra biblioteca).
Altri testi o rassegne utili per approfondimenti saranno menzionati a lezione.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame orale. Non sono previste prove in itinere.
L'esame inizia con l'esposizione da parte dello studente di un argomento a sua scelta, tra quelli trattati nel corso.
Prendendo spunto da questo, la discussione viene estesa ad altri argomenti del corso, al fine di determinare il livello di comprensione della materia da parte dell'esaminando.
A richiesta, è possibile svolgere l'esame in lingua inglese.
Orario di ricevimento
Prendere appuntamento per E-mail (andrea.becchetti@unimib.it)
Sustainable Development Goals
Aims
A. Knowledge and understanding. The course presents a general view of the main concepts and current research fields in neuroscience, from the cellular to the system level, with a reference to some pathological implications.
B. Applied knowledge and understanding. The fundamental notions are indispensable to pursue further studies in neuropathology and pharmacology, to which reference is made during the course, where appropriate.
C. Making judgements. A comprehension of the logic and concepts of neuroscience will enable the student to make a personal critical opinion on neuroscientific matters, even beyond the specific topics of the course.
D. Communication skills. The student will learn to properly communicate the neuroscientific concepts and notions.
E. Learning skills. The personal understanding acquired is necessary to proceed with personal studies on affine disciplines.
Contents
- Introduction and evolutionary aspects.
- Cell neurophysiology.
- Synaptic physiology and local neuronal circuits.
- Integration and control of cerebral functions.
- Some neuropathological implications.
Detailed program
Introduction. Evolution of the nervous systems of Vertebrates and Invertebrates. Experimental models in Neurobiology.
I) Selected topics in cell neurophysiology.
Main cell types, fundamentals of neurophysiology, molecular motors in the neuron. Blood-brain barrier. Control of pH and extracellular K+ in the CNS. Peculiar aspects of cerebral metabolism: neuron-glia interaction. Volume regulation: role of glial cells, volume control in gliomas.
II) Synaptic physiology and local neural circuits.
Historical introduction. Fundamentals of glutamatergic, GABAergic and peptidergic transmission. Cellular basis of learning and memory.
Orientation and navigation. Role of the hippocampus. Local circuits. Cell diversity in the cerebral cortex. Laminar organization. Microcolumns.
Pathological implications: molecular and cellular mechanisms of epilepsy.
III) Integration and control of brain functions
Ascending modulatory systems. Mood control. Biological rhythms and environment. Suprachiasmatic nucleus, photoperiod. Sleep-waking cycle in the Animal Kingdom. Sleep in mammals and birds. Reticular system. Thalamocortical system.
Sensory Systems: general aspects and signal coding. Psychophysics and sensitivity. Adaptation. Central elaboration. Sensory cortices. Granular cortices. Associative areas. The 'binding' problem.
Motor Systems. Hyerarchical levels of control. Motor execution, error correction and learning. Motor schemes and locomotion. Cerebellum (hints). Motor and premotor regions. Agranular cortices. Pyramidal tract. Motor coding. Motor cortex plasticity. Premotor regions and mirror neurons. Volition and motor acts.
Neuropathological implications: autism and schizophrenia.
Prerequisites
General concepts of General and Systems Physiology (especially cell physiology, the mechanisms of excitability, and the physiology of excitatory and inhibitory synapses).
Fundamentals of Neuroanatomy (general organization of the nervous system in vertebrates).
Teaching form
20 lessons (2 hours each); format: lecture in-person.
1 lesson (2 hours); format: online lecture.
The lessons will be video-recorded and made available through e-Learning, along with the slides, articles and other documents (via Forum).
Textbook and teaching resource
Pdf files (slides and articles) and registered lessons will be distributed through e-Learning.
Reference textbooks:
Kandel et al., Principles of Neural Science, McGraw-Hill 2021 (VI edition, but the previous edition is also appropriate)
Brady et al. Basic Neurochemistry, VIII edition. Academic Press, 2012.
Martin et al., From Neuron to Brain, VI edition. Sinauer-Oxford University Press, 2021.
Swanson. Brain Architecture, I or II edition. Oxford University Press (E-book version available in our library).
Other texts or reviews useful for specific topics will be mentioned during the course.
Semester
First semester
Assessment method
Oral exam. There are no in itinere tests.
The exam begins with the student presenting a topic of his/her choice, among those treated during the course.
Next, the discussion is extended to other topics, to evaluate the student's comprehension of the main concept of modern Neurosciences.
On request, the exam may be carried out in english.
Office hours
Appointment by E-mail (andrea.becchetti@unimib.it)
Sustainable Development Goals
Staff
-
Andrea Becchetti
