OBIETTIVI FORMATIVI

Lo studente deve conoscere la fisiologia del sistema motorio, dei sistemi sensoriali, delle funzioni superiori, del sistema nervoso vegetativo e del sistema endocrino.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Lo studente deve conoscere la fisiologia del sistema motorio, dei sistemi sensoriali, delle funzioni superiori, del sistema nervoso vegetativo e del sistema endocrino.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali di Fisiologia

Seminari di approfondimento

Attività didattiche interattive

PROGRAMMA/CONTENUTO

NEUROFISIOLOGIA CELLULARE

Biologia cellulare dei neuroni. Sviluppo ed evoluzione del sistema nervoso. I neuroni e le cellule gliali. Polarizzazione funzionale dei neuroni. Organizzazione subcellulare dei neuroni: citoscheletro, trasporto assonale. Crescita dell’assone e formazione dei contatti sinaptici. La barriera emato-encefalica.

La trasmissione sinaptica. Generalità ed aspetti anatomo-funzionali delle giunzione sinaptiche. Sinapsi elettriche e sinapsi chimiche. Neurotrasmettitori: e neuromodulatori classificazione, biosintesi, distribuzione   e metabolismo. Azione sinaptica, paracrina, endocrina. Vescicole sinaptiche: pools funzionali e ciclo eso- endocitotico. Meccanismi del processo di liberazione del neurotrasmettitore. Recettori ionotropi  e metabotropi. Trasduzione postsinaptica: proteine G, secondi messaggeri ed effettori ionici e metabolici. Messaggeri retrogradi. Le correnti sinaptiche e i potenziali post-sinaptici: sinapsi eccitatorie e sinapsi inibitorie. Integrazione sinaptica. Meccanismi di regolazione della trasmissione sinaptica (autorecettori, desensitizzazione, ipersensibilità da denervazione). Basi cellulari della plasticità sinaptica.

Fisiologia del sistema nervoso vegetativo. Caratteristiche anatomo-funzionali del sistema nervoso vegetativo. Caratteristiche del sistema simpatico e del sistema parasimpatico. neuroni pre- e post-gangliari, localizzazione dei gangli, innervazione degli effettori viscerali. Trasmissione sinaptica a livello gangliare. La sinapsi post-gangliare colinergica. La sinapsi post- gangliare noradrenergica. Isorecettori e azioni postsinaptiche. Interazioni tra innervazione simpatica e parasimpatica. Il sistema nervoso enterico.

IL SISTEMA MOTORIO

Il muscolo scheletrico. Proteine contrattili e meccanismo molecolare della contrazione. Eccitabilità del muscolo, potenziale di placca e potenziale d’azione. Accoppiamento eccitazione-contrazione: triadi, canali calcio voltaggio dipendenti, recettori per la rianodina, rilascio di calcio dai depositi intracellulari. Componente elastica e componente contrattile. Contrazione isometrica e contrazione isotonica. Curva forza- lunghezza e forza-velocità. Scossa semplice, subtetano e tetano muscolare. Tempo di contrazione e tempo di rilasciamento: muscoli lenti e muscoli rapidi. Lavoro muscolare: rendimento meccanico, debito di ossigeno, fatica muscolare, calore muscolare.

Controllo nervoso della contrazione muscolare. La giunzione neuro-muscolare. Le unità motorie. Modulazione nervosa della forza muscolare. Tono muscolare. Propriocettori muscolari: fusi neuromuscolari    e organi tendinei del Golgi: aspetti anatomo-funzionali e fibre  afferenti.

Organizzazione anatomo-funzionale del sistema motorio. Caratteristiche anatomo-funzionali dei sistemi coinvolti nel controllo motorio. Integrazione sensitivo-motoria. Organizzazione gerarchica del controllo motorio, strategie di programmazione ed esecuzione del movimento.

Il midollo spinale. Pools di motoneuroni. L’arco riflesso e gli elementi che lo compongono. I riflessi spinali: caratteristiche comuni ed evoluzione filogenetica. Caratteristiche dei riflessi e dei circuiti spinali (tempo riflesso totale, tempo riflesso centrale, divergenza, convergenza, sommazione, innervazione reciproca, gating, zona di scarica, facilitazione, occlusione, reclutamento, scarica postuma). Riflesso di flessione o nocicettivo.  I riflessi propriocettivi: vie afferenti dai recettori muscolari, integrazione e risposte dei riflessi miotatico e miotatico inverso. Integrazione, plasticità e controllo superiore dei riflessi propriocettivi. I motoneuroni gamma ed il controllo centrifugo dei fusi neuromuscolari. L’anello gamma-alfa ed il controllo del tono muscolare. Circuiti spinali che controllano la locomozione. Sindrome da sezione del midollo spinale.

Controllo tronco-encefalico dell’attività motoria. Controllo della postura, equilibrio e locomozione. Il sistema vestibolare (recettori labirintici, nuclei vestibolari, vie centrali, riflessi vestibolari posturali, oculomotori e neurovegetativi). Controllo del tono muscolare antigravitario: sistemi reticolo-spinali  facilitatori ed inibitori; sistema vestibolo-spinale facilitatorie; ruolo del cervelletto e dei centri motori superiori; rigidità da decerebrazione; decerebrazione anemica. Controllo posturale operato da sistemi a feed- back e feed-forward. Interazioni tra diversi meccanismi del controllo posturale e aggiustamenti posturali associati ai movimenti.

Controllo corticale dell’attività motoria. Anatomia funzionale della corteccia motoria e delle vie discendenti: citoarchitettonica della corteccia motoria, organizzazione somatotopica, via cortico-spinale e sistemi cortico-tronco-spinali. Funzioni del sistema piramidale. Organizzazione funzionale della corteccia motoria: area motoria primaria, corteccia premotoria, area motoria  supplementare.  Rappresentazione corticale del movimento: codificazione della direzione e forza del movimento. Ideazione, pianificazione ed esecuzione del movimento. Ruolo della corteccia associativa del lobo parietale. Fisiopatologia della lesione piramidale.

Il cervelletto. Anatomia e organizzazione funzionale del cervelletto. Citoarchitettonica della corteccia cerebellare e dei nuclei profondi; sistemi di input-output e circuiti neuronali. Funzioni delle diverse regioni cerebellari: vestibolo (archi) cervelletto, spino (paleo) cervelletto e cortico (neo) cervelletto. Partecipazione al controllo del tono muscolare, sinergia e pianificazione dei movimenti. Apprendimento motorio. Fisiopatologia delle lesioni cerebellari.

I gangli della base. Anatomia funzionale dei gangli della base: nuclei di input, nuclei di output, connessioni intranucleari. Funzioni motorie, oculomotorie e cognitive dei gangli della base. Caratteristiche motorie dei gangli della base: connessioni somatotopiche con la corteccia cerebrale, via diretta e via indiretta nel controllo del movimento. Sistemi neuronali a neurotrasmettitore noto nei circuiti dei gangli della base. Fisiopatologia delle lesioni dei gangli della base.

I SISTEMI SENSORIALI

Recettori e trasduzione sensoriale. Generalità sui recettori. Il campo recettivo. Il fenomeno  dell’adattamento. Codificazione ed elaborazione delle informazioni sensoriali: modalità, intensità, durata e localizzazione dello stimolo. Classificazione fisiologica dei recettori: meccanocettori, propriocettori, termocettori, nocicettori.

La sensibilità somatica. Organizzazione generale del sistema somato-sensoriale. Il tatto, il senso di  posizione e la sensibilità termica. Discriminazione e inibizione laterale. Sistemi ascendenti: il sistema delle colonne dorsali/lemnisco mediale ed il sistema antero-laterale. Organizzazione della corteccia sensitiva primaria e secondaria.

Dolore e analgesia. Caratteristiche fisiologiche dei nocicettori. Integrazione a  livello  spinale.  Vie dolorifiche. Modulazione centrale della trasmissione del dolore. I peptidi oppiacei endogeni.

I sensi speciali. Meccanismi di fototrasduzione e analisi delle informazioni visive nella retina. Il campo visivo. Organizzazione corticale della visione. L’udito. Meccanismi della trasmissione del suono. Recettori cocleari. Vie acustiche centrali. Gusto: recettori gustativi, gusti primari, vie gustative centrali. Olfatto: recettori olfattivi, classificazione degli odori, vie olfattive centrali.

LE FUNZIONI SUPERIORI

L’ipotalamo. Centri integrativi dell’ipotalamo. Controllo della temperatura, osmolarità, fame/sazietà, sete e secrezione endocrina. Stress, reazione di “attacco o fuga”. Ipotalamo e sistema nervoso autonomo.

Il sistema limbico. Funzioni del sistema limbico. Il sistema limbico ampliato secondo McLean. Funzioni  integrative del sistema limbico: stati motivazionali, emozioni, funzioni sessuali. Amigdala e ippocampo.  Cenni sull’epilettogenesi limbica.

La corteccia associativa e linguaggio. La corteccia associativa. Aree corticali del linguaggio. Meccanismi periferici della fonazione. Articolazione della parola. Cenni sui disturbi del linguaggio.

Plasticità neuronale, apprendimento, memoria. Plasticità a breve e lungo termine. Meccanismi cellulari della plasticità sinaptica. Basi neurofisiologiche dell’apprendimento e della memoria.

Attività elettrica corticale ed elettroencefalogramma. Tecnica di registrazione dell’EEG e basi elettrofisiologiche del tracciato EEG: vie afferenti alla corteccia cerebrale. Teoria del dipolo e sommazione spaziale dei dipoli. Caratteristiche del tracciato EEG fisiologico. Reazione di arresto. L’EEG patologico. La stimolazione luminosa intermittente e l’iperventilazione. L’epilessia.

Il ciclo sonno-veglia. Ontogenesi e filogenesi del sonno. Fasi del sonno: sonno lento e sonno paradosso o REM. L’istogramma del sonno. Il risveglio. Caratteristiche neurofisiologiche e vegetative del sonno lento e  del sonno REM. L’attività onirica. Aree cerebrali e sistemi neuronali responsabili delle fasi del sonno e della veglia. Il sistema reticolare attivatore ascendente. Fisiopatologia del sonno.

FISIOLOGIA DEL SISTEMA ENDOCRINO

Concetti generali del sistema endocrino. Trasmissione intercellulare autocrina, paracrina ed endocrina. Classificazione chimica degli ormoni: steroidi, amminoacidi, peptidi. Biosintesi, deposito, liberazione e trasporto plasmatico degli ormoni. Meccanismi d’azione degli ormoni: interazione ormone-recettore, trasduzione post-recettoriale ed effetti biologici delle varie classi di ormoni. Inattivazione, catabolismo ed escrezione degli ormoni. Meccanismi di controllo della secrezione degli ormoni: feed-back lungo, breve e ultrabreve. Ritmi secretivi.

Il sistema ipotalamo-ipofisario. L'ipotalamo e le sue funzioni neuroendocrine. L’asse ipotalamo-ipofisario ed il sistema portale ipotalamo-ipofisario. La neuroipofisi: sintesi, trasporto ed deposito degli ormoni nel sistema ipotalamo-neuroipofisario. Metabolismo neonatale: ossitocina e prolattina.  Ormoni del  lobo anteriore dell’ipofisi. Azioni trofiche e metaboliche delle tropine ipofisarie. L'asse ipotalamo-ipofisi-tiroide: sintesi, trasporto, meccanismo d'azione, funzione degli ormoni tiroidei. L'asse ipotalamo-ipofisi- corticosurrene: sintesi, trasporto, meccanismo d'azione, funzione degli ormoni glucocorticoidi. Altri  trasduttori neuroendocrini: epifisi, nucleo soprachiasmatico e secrezione di melatonina; ipofisi intermedia e ormone melanocita-stimolante. Ruolo degli ormoni e dei neuromodulatori nel controllo dell'assunzione  di cibo.

Il controllo integrato dell'accrescimento. Il ruolo dell'ormone somatotropo e delle somatomedine, degli ormoni tiroidei e sessuali. Periodi di crescita. Cartilagini di coniugazione e crescita ossea. Alterazioni della crescita.

Il controllo integrato del metabolismo di calcio e fosfato e del ricambio del tessuto osseo. Ruolo funzionale del calcio e del fosfato nel liquido extracellulare. Fisiologia dell’osso: osteosintesi ed osteolisi. Il bilancio del calcio e fosfato. Paratormone, calcitonina e vitamina D.

Il controllo integrato del volume e dell’osmolarità dei liquidi corporei. Il bilancio dell’acqua e del sodio. Osmocettori ipotalamici. Volocettori e pressocettori. Il controllo della secrezione di ADH. Il sistema renina- angiotensina-aldosterone. I peptidi natriuretici.

Il controllo integrato del metabolismo energetico. Organizzazione anatomo-funzionale delle isole di Langerhans. Azioni fisiologiche degli ormoni del pancreas endocrino: insulina, glucagone, somatostatina e polipeptide pancreatico. La midollare del surrene: adrenalina e noradrenalina. Sintesi, immagazzinamento, secrezione e catabolismo delle catecolamine. Regolazione della secrezione: controllo pregangliare  colinergico ed azione degli steroidi corticali. Azioni metaboliche e simpaticomimetiche delle catecolamine circolanti. Controllo integrato del metabolismo intermedio a riposo, in anabolismo e catabolismo.

Il controllo della fertilità e della riproduzione. Differenziamento sessuale. Sintesi, trasporto e metabolismo degli ormoni sessuali. L'asse ipotalamo-ipofisi-gonadi. Effetti fisiologici degli ormoni ovarici sullo sviluppo e mantenimento dei caratteri sessuali, sul ciclo ovarico (secrezione sequenziale di estrogeni e progestinici, ovulazione e luteogenesi) e sul ciclo endometriale (mestruazione e regolazione fisiologica della fertilità). Effetti fisiologici degli androgeni sullo sviluppo e mantenimento dei caratteri sessuali e sulla spermatogenesi. Pubertà e senescenza. Secrezione endocrina dell'unità fetoplacentare: gonadotropina e somatotropina corionica, estrogeni e progesterone, relaxina. Gli steroidi surrenalici.

Cenni di fisiopatologia del sistema endocrino.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

NEUROFISIOLOGIA

Kandel et al.                            PRINCIPI DI NEUROSCIENZE                   CEA

Conti et al.                              FISIOLOGIA UMANA (N.E.; I vol.)               EdiErmes

Purves et al.                            NEUROSCIENZE                                         Zanichelli

ENDOCRINOLOGIA

Ganong                                   FISIOLOGIA MEDICA                                   Piccin