Course Syllabus
Obiettivi
L'insegnamento si propone di fornire agli studenti gli strumenti fondamentali per comprendere la funzionalità del sistema nervoso ed i meccanismi patogenetici implicati nelle malattie neurologiche e neurodegenerative. A tal scopo sono fornite conoscenze avanzate di 1) biochimica del sistema nervoso, 2) basi molecolari delle principali patologie neurodegenerative associate sia a mutazioni genetiche sia a fattori ambientali legati all’invecchiamento, 3) modelli sperimentali (cellulari ed animali) utilizzati, e 4) applicazioni biotecnologiche per lo sviluppo di biomarcatori e di nuovi farmaci.
Conoscenza e capacità di comprensione:
Al termine dell'insegnamento, lo studente dovrà̀ conoscere i meccanismi che sottendono a sviluppo e funzionalità del sistema nervoso e le alterazioni che intervengono in condizioni patologiche, nonché i modelli cellulari/animali utilizzati per lo studio di tali meccanismi e i nuovi approcci biotecnologici per la diagnostica e la terapia farmacologica.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Al termine dell'insegnamento, lo studente dovrà̀ essere in grado di applicare le conoscenze acquisite per elaborare approcci sperimentali da utilizzare in attività di ricerca biomedica di base o di ricerca applicata.
Autonomia di giudizio:
Al termine del corso, lo studente dovrà̀ essere in grado di utilizzare le conoscenze acquisite per riconoscere le componenti molecolari e cellulari implicate nei processi fisiologici/patologici descritti durante in corso, farsi un'opinione critica di tali processi anche mediante collegamenti ad altre discipline, ed individuare/valutare criticamente gli approcci sperimentali da applicare per rispondere a specifici quesiti scientifici. Tale autonomia sarà sviluppata durante i momenti di didattica interattiva basata sia sull’analisi critica di schemi/pathways riassuntivi sia sulla discussione di articoli scientifici (journal club degli studenti in lavoro di gruppo).
Abilità comunicative:
Al termine dell'insegnamento, lo studente dovrà aver acquisito la terminologia appropriata per la descrizione e discussione efficace delle tematiche di neuroscienze affrontate nel corso. Tale competenza potrà essere favorita dai momenti di journal club basati sulla descrizione di articoli scientifici ai colleghi di corso.
Capacità di apprendimento:
Al termine dell'insegnamento, lo studente sarà̀ in grado di comprendere ed analizzare la letteratura scientifica inerente alle tematiche affrontate nel corso in modo da integrare in modo efficace le conoscenze acquisite con quelle derivanti dai nuovi sviluppi scientifici e quelle apprese in altri insegnamenti.
Contenuti sintetici
Biochimica del sistema nervoso: differenziazione neuronale/sviluppo cerebrale, metabolismo energetico, biochimica della neurotrasmissione, meccanismi molecolari delle malattie neurodegenerative e nuovi approcci biotecnologici per la diagnosi e la terapia.
Programma esteso
Organizzazione del sistema nervoso e caratteristiche dei suoi componenti cellulari (neuroni e delle cellule gliali).
Metabolismo cerebrale: barriera emato-encefalica e metabolismo energetico; altre vie metaboliche principali del sistema nervoso centrale; accoppiamento neuro-metabolico; biochimica dell’invecchiamento.
Trasmissione sinaptica; classi di neurotrasmettitori e loro metabolismo; recettori dei neurotrasmettitori e segnalazione post-sinaptica; gliotrasmissione e sinapsi tripartita.
Sviluppo e invecchiamento; ruolo dei fattori neurotrofici nel regolare differenziazione, sopravvivenza-morte neuronale (apoptosi e autofagia), mantenimento del fenotipo neuronale, dell’omeostasi e dell’attività neurotrasmettitoriale.
Basi biochimico-molecolari, diagnosi ed approcci terapeutici delle patologie neurodegenerative: Alzheimer, Parkinson, Sclerosi Multipla, Sclerosi Laterale Amiotrofica e Huntington. Ruolo di proteine misfoldate, supporto neurotrofico, stress ossidativo, eccitotossicità e gliosi reattiva.
Modelli di neurodegenerazione: neuroni e cellule gliali (colture 2D e 3D) come modelli sperimentali in-vitro; modelli animali (farmacologici, chirurgici e genetici) come modelli sperimentali di neuropatologie.
Nuovi approcci terapeutici: terapia genica, terapia cellulare con cellule staminali, vaccini, proteine ricombinanti umane, molecole mimetiche e nanoparticelle nel drug delivery.
Prerequisiti
Prerequisiti: conoscenze di base di biologia e biochimica cellulare, che saranno comunque adeguatamente spiegati e descritti per renderli comprensibili a tutti.
Propedeuticità. Nessuna
Modalità didattica
Il corso prevede 21 Lezioni frontali di 2 ore, tutte in presenza, e svolte con modalità Erogativa ed Interattiva. Specificamente:
18 lezioni sono in modalità Erogativa ma con carattere Interattivo, per cui tutti gli studenti sono invitati ed incoraggiati ad intervenire per chiarimenti o domande di approfondimento e momenti di discussione su schemi riassuntivi.
3 lezioni sono in modalità Interattiva secondo uno schema di journal club con presentazione di articoli scientifici da parte degli studenti su tematiche di rilievo concordate, e con l'intervento di tutti, anche con lavoro di gruppo.
L'insegnamento viene tenuto in lingua italiana.
Il corso potrà essere erogato in lingua Inglese su richiesta degli studenti, se ne farà richiesta almeno il 10% degli studenti frequentanti, o in presenza di studenti frequentanti che partecipano ai programmi di mobilità internazionale Erasmus o Doppia Laurea che ne facciano richiesta.
Materiale didattico
Diapositive delle lezioni caricate sulla piattaforma e-learning dell'insegnamento e disponibili a tutti gli studenti.
Selezione di articoli scientifici disponibili sulla piattaforma e-learning dell'insegnamento.
Sul sito di e-learning saranno disponibili anche le registrazioni del corso fatte negli anni accademici precedenti.
Testi di riferimento:
PRINCIPI DI NEUROSCIENZE / E.R. Kandel – Schwartz - Jessel
NEUROCHIMICA / George J. Siegel ... [Et al.]
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame scritto e orale in due prove separate.
La prima prova sarà svolta in itinere, a metà corso, sotto forma di saggio su due domande aperte concernenti la prima parte del programma.
La seconda prova sarà orale alla fine del corso e verterà su un argomento a scelta dello studente tra quelli della seconda parte del programma, a cui seguiranno domande che richiedono risposte concise ma esaustive per valutare il livello di preparazione dello studente sui contenuti dell'insegnamento e la capacità di interloquire criticamente su tali contenuti.
Il voto della prova scritta sarà in 30esimi e non costituisce uno sbarramento per l’accesso alla seconda prova. Lo studente potrà decidere di accettare il voto (che farà media con quello della seconda prova), o di non accettare e quindi accedere alla seconda prova orale in cui verrà valutata la sua preparazione sull’intero programma. Lo studente può anche decidere di non fare la prova in itinere e accedere direttamente alla seconda prova in cui sarà valutato sul programma completo.
Questa modalità di esame cerca di andare incontro alle necessità degli studenti permettendo loro di elaborare un personale piano di esami.
Orario di ricevimento
Ricevimento: su appuntamento mediante richiesta via email al docente
Sustainable Development Goals
Aims
The course aims to provide students with the fundamental tools to study brain function and the pathogenetic mechanisms underlying neurological and neurodegenerative disorders. To this end, the course provides advanced knowledge of 1) brain biochemistry, 2) molecular bases of neurodegenerative disorders linked to both genetic mutations and to age-related environmental factors, 3) experimental models (cellular and animal), and 4) biotechnological applications for the development of biomarkers and new drugs.
Knowledge and understanding:
At the end of the course, students will have to know mechanisms underlying development and function of the nervous system and the alterations occurring in pathological conditions, as well as the cellular/animal models used for the study of these mechanisms and the new biotechnological approaches for diagnostics and drug therapy.
Applying knowledge and understanding:
At the end of the course, students will have to be able to apply the acquired knowledge to elaborate the experimental approaches useful for basic biomedical or applied research studies.
Making judgments:
At the end of the course, students will have be able to use the knowledge acquired to recognize the molecular and cellular components involved in the physiological/pathological processes described during the course, to form a critical opinion of these processes also through links to other disciplines, and to critically identify/evaluate the best experimental approaches to answer specific scientific questions. This autonomy will be developed during the interactive teaching activities based on both critical analysis of summary schemes/pathways and on the discussion of scientific articles (student journal club in group work).
Communication skills:
At the end of the course, students will have acquired the appropriate terminology for effective description and discussion of the neuroscience topics addressed in the course. This competence can be fostered by journal club moments based on the description of scientific articles to course colleagues.
Learning skills:
At the end of the course, students will be able to understand and analyze the scientific literature related to the topics addressed in the course in order to effectively integrate the knowledge acquired with that deriving from new scientific developments and those learned in other teachings.
Contents
Biochemistry of the nervous system: neuronal differentiation/brain development, energy metabolism, biochemistry of neurotransmission, molecular mechanisms of neurodegenerative diseases and new biotechnological strategies for diagnosis and therapy.
Detailed program
Organization of the nervous system and properties of its cellular components (neurons and glial cells).
Brain metabolism: blood-brain barrier and energy metabolism; other brain metabolic pathways; neuro-metabolic coupling; biochemistry of aging.
Synaptic transmission; classes of neurotransmitters and their metabolism; neurotransmitter receptors and post-synaptic signaling; gliotransmission and tripartite synapse.
Brain development and aging; role of neurotrophic factor in regulating differentiation, neuronal death-survival (apoptosis and autophagy), maintenance of neuronal phenotype, homeostasis and neurotransmitter activity.
Biochemical-molecular basis, diagnosis and therapeutic strategies neurodegenerative diseases: Alzheimer, Parkinson, Multiple Sclerosis, Amyotrophic Lateral Sclerosis and Huntington. Role of misfolded proteins, neurotrophic support, oxidative stress, excitotoxicity and reactive gliosis.
Models of neurodegenerations: neurons and glial cells (2D and 3D cultures) as in-vitro experimental models; animal models (pharmacological, surgical and genetic models) of neuropathologies.
New biotechonological strategies for diagnostics and therapy: gene therapy, cellular therapy using stem cells, vaccines, recombinant human proteins, mimetic molecules and nanoparticles for drug delivery.
Prerequisites
Prerequisites: basic knowledge of cell biology and biochemistry, which will be adequately explained and described to make them understandable to all.
Propaedeutic exams: None
Teaching form
The course includes 21 lectures of 2 hours, all in presence, and carried out in a Delivery and Interactive mode. Specifically:
18 lessons are in Delivery mode but with some interactive features, so all students are invited and encouraged to participate and ask questions for further explanations and moments of discussion on summary schemes.
3 lessons are in total Interactive mode in a Journal club style with presentation of scientific articles on important topics agreed with the students, and with the intervention of all of them
The course is held in Italian.
The course can be delivered in English on student’s request (at least 10% of students, or in the presence of students participating in International mobility programs Erasmus or double degree).
Textbook and teaching resource
Slides of the lessons uploaded on the e-learning platform of the course and available to all students.
Selection of scientific articles available on the e-learning platform of the course.
Recordings of the course made in previous academic years will be available on the e-learning platform.
Reference books:
PRINCIPI DI NEUROSCIENZE / E.R. Kandel – Schwartz - Jessel
NEUROCHIMICA / George J. Siegel ... [Et al.]
Semester
Second semester
Assessment method
Written and oral exams in two separate tests.
The first test will be carried out in itinere, around the middle of the course, in the form of essays on two open questions concerning the first part of the program.
The second test will be oral at the end of the course and will focus on a topic chosen by the student among those of the second part of the program, which will be followed by questions that require concise but exhaustive answers to assess the student's level of preparation on the contents of the course and the ability to critically interact on these contents.
The score of the written test will be in 30ths and does not constitute a barrier to access the second test. The student can decide to accept the grade (which will average with that of the second test), or not to accept and therefore attend directly the second oral test in which the preparation for the entire program will be evaluated. The student can also decide not to take the midterm test and only attend the second test in which he will be evaluated on the complete program.
This examination mode tries to meet the needs of students by allowing to develop their own personal exam plan.
Office hours
Contact: on demand by email to the teacher.
Sustainable Development Goals
Staff
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Anna Maria Colangelo
