Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia - sede di Torino

Fisiologia II (canale A)

Physiology II

Anno accademico 2015/2016

Sommario insegnamento

• Obiettivi formativi
• Risultati dell'apprendimento attesi
• Modalità di verifica dell'apprendimento
• Programma
• Testi consigliati e bibliografia
• Strumenti didattici

Obiettivi formativi

OBIETTIVI DI CONOSCENZA
Lo studente deve conoscere le modalità di funzionamento dei diversi organi del corpo umano, la loro integrazione dinamica in apparati ed i meccanismi generali di controllo funzionale in condizioni fisiologiche. Il Corso di fisiologia si propone di fornire allo studente le premesse necessarie alla comprensione delle discipline che seguiranno nel corso degli studi preclinici e clinici.

OBIETTIVI DELLA DIDATTICA INTERATTIVA
Valutazione ed interpretazione delle condizioni funzionali nell’uomo in condizioni fisiologiche, presupposto necessario alla corretta valutazione degli stati patologici.

Risultati dell'apprendimento attesi

Comprensione dei meccanismi che regolano il funzionamento dei vari apparati e la loro integrazione nel mantenimento dell’omeostasi dell’organismo

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame finale

Quiz e orale

Programma

NEUROFISIOLOGIA DEL SISTEMA MOTORIO
• Introduzione. Tipi di movimenti: riflessi, ritmici e volontari. Organizzazione generale del sistema motorio e sua organizzazione gerarchica: livello spinale, tronco dell’encefalo e corteccia cerebrale. Cervelletto e gangli della base. Sistemi di controllo dei muscoli assiali e dei muscoli distali.
• Midollo spinale. Mielomeri, dermatomeri e miomeri. La via finale comune. Circuiti neuronali dei centri motori spinali. Riflessi spinali. Componenti e adattabilità delle risposte riflesse. Riflesso miotatico (da stiramento). Interneurone Ia: innervazione reciproca e co-contrazione. Fisiologia dei fusi neuromuscolari. Coattivazione alfa-gamma. Attività fusimotoria statica e dinamica. Riflesso miotatico inverso: corpi tendinei di Golgi e interneurone Ib. Circuito inibitore ricorrente di Renshaw. Riflesso flessorio. Riflesso H. Sindrome da sezione del midollo spinale: shock spinale e recupero. • Locomozione. Locomozione spinale. Generatore spinale del ritmo locomotorio. Ruolo delle afferenze sensoriali. Controllo sopraspinale della locomozione.
• Apparato vestibolare. Trasduzione meccano-elettrica nelle cellule cigliate e ricodifica nelle fibre afferenti. Recettori ampollari: stimolo adeguato, riflesso vestibolo-oculare, stimolazione calorica. Recettori maculari: stimolo adeguato. Proiezioni dei nuclei vestibolari.
• Controllo della postura. Riflessi posturali di origine otolitica, dai propriocettori cervicali e riflessi di raddrizzamento. Vie discendenti laterale e mediale. Movimenti compensatori e anticipatori: ruoli, adattabilità e apprendimento.
• Movimenti oculari. Muscoli estrinseci e assi di rotazione. Micromovimenti. Movimenti saccadicie di inseguimento lento: caratteristiche e centri di controllo. Riflessi vestibolo-oculare e optocinetico: circuiti riflessi e interazione visuo-vestibolare. Movimenti di vergenza.
• Controllo corticale del movimento. Proprietà delle vie corticodiscendenti. Area motoria primaria: homunculus motorio, codifiche della forza muscolare e della direzione del movimento. Aree premotorie e loro ruoli funzionali: supplementari motorie (SMA e pre-SMA), cingolata rostrale, premotoria dorsale, premotoria ventrale (neuroni canonici, somatosensoriali, bimodali, neuroni specchio), aree associative parietali.
• Cervelletto. Vie afferenti ed efferenti. La corteccia cerebellare: fisiologia della cellula di Purkinje, circuiti locali e microzone. Il cervelletto come regolatore variabile: apprendimento motorio, ricalibrazione dei riflessi, plasticità sinaptica a lungo termine. Ruoli funzionali di: vestibolocerebello, spinocerebello, corticocerebello. Effetti motori dell’inattivazione. Segni di deficit cerebellare.
• Nuclei della base. Vie d’ingresso e d’uscita. Via diretta e via indiretta. Circuiti scheletromotorio, oculomotorio, prefrontale decisionale, limbico. Lo striato: organizzazione di afferenze ed efferenze, suddivisione in striosomi e matrice. Via nigrostriatale e dopamina. Conseguenze di lesioni ai nuclei della base. Cenni sul morbo di Parkinson e sulla corea di Hungtinton.

FISIOLOGIA DELLA SENSIBILITÀ
• Fisiologia oggettiva e soggettiva. Esperienza sensoriale, sensazione e percezione. Stimolo adeguato. Attributi dello stimolo: modalità –sub-modalità e qualità – intensità, durata e localizzazione. Codificazione neuronale degli attributi dello stimolo Legge delle energie specifiche di Müller. Adattamento. Campo recettivo. Convergenza e divergenza. Inibizione laterale. Concetti di soglia e soglia differenziale. Leggi della psicofisica: leggi di: Stevens. Cenni di Teoria della decisione sensoriale.
• Sistema sensoriale somato-viscerale e sue modalità. Meccanocezione, propriocezione, termocezione e nocicazione.Recettori e loro caratteristiche funzionali. Acuità sensoriale e sua misura. Anatomia funzionale del sistema somato-sensoriale. Concetto di dermatomero e zona di Head. Sistema delle colonne dorsali-lemnisco mediale. Sistema antero-laterale. Sistema trigeminale. Talamo. Aree somestesiche SI, SII . Somatotopia. Organizzazione colonnare della corteccia somato-sensoriale. Elaborazione dell’informazione tattile.
• Fisiologia del dolore. Definizione di dolore. Caratteristiche e componenti della sensazione dolorifica. Algometria. Nocicezione. Anatomia funzionale della nocicezione. Dolore proiettato e dolore riferito. Causalgia e dolore centrale. Sistemi inibenti il dolore: teoria del cancello (gate-control system). Sistemi discendenti. Cenni di terapia del dolore.

FISIOLOGIA DELLA VISIONE
• Premesse indispensabili: sistema diottrico dell’occhio (riferimenti d fisica ottica). Difetti di rifrazione. Aberrazione sferica, cromatica. Diffrazione. Anatomia dell’occhio ed annessi.
• Regolazione dell’apparato diottrico. Accomodazione statica e dinamica. Riflesso fotico diretto e consensuale ed il corrispondente circuito nervoso. Pressione intraoculare. Oftalmoscopio.
• La retina. Descrizione istologica. Fotorecettori. Differenze funzionali. Fotopigmenti. Fototrasduzione: Corrente al buio. Interazione della luce con il fotopigmento. Potenziala di recettore precoce e tradivo. Ruolo del GMP-ciclico.
• Elaborazione del segnale luminoso. Risposta delle cellule bipolari, orizzontali e cellule gangliari. Campi recettivo. Classificazione delle cellule gangliari. Campo visivo e vie visive. Corpo genicolato laterale: suddivisione anatomo funzionale e campi recettivi. Corteccia visiva primaria. Retinotopia. Campi recettivi. Organizzazione funzionale. Colonne a dominanza oculare e per l’orientamento. Blobs e inteblobs. Sistemi gerarchico in serie e sistemi in parallelo per la percezione della forma, il movimento la stereopsi ed io colore. Aree visive secondarie. Agnosie visive. La visione dei colori. Difetti della visione dei colori.
• Psicofisica della visione: adattamento alla luce ed al buio. Acuità visiva. Contrasto simultaneo. Proprietà temporali della trasmissione della retina, frequenza critica di fusione.

FISIOLOGIA DELL'UDITO
• Richiami di acustica: Il suono, misure dell’intensità del suono.
• Trasmissione dello stimolo sonoro ai recettori cocleari. Trasmissione della vibrazione sonora dalla membrana del timpano alla finestra ovale. Vibrazione dei liquidi endococleari e della membrana basilare. Trasmissione sonora per via ossea.
• Trasduzione meccano-elettrica: Organo del Corti, recettori colcleari. Elettrofisiologia della coclea a riposo e delle risposte cocleari allo stimolo acustico. Segnali elettrici del nervo acustico. Anatomia e Fisiologia delle vie acustiche: Localizzazione della provenienza del suono. Corteccia uditiva.
• Psicofisica: Soglie psicofisiche ed audiogramma.

FISIOLOGIA DEL GUSTO E DELL’OLFATTO SISTEMA NERVOSO AUTONOMO, IPOTALAMO E SISTEMA LIMBICO
• Sistema nervoso autonomo. Organizzazione anatomofunzionale. Sistema ortosimpatico e parasimpatico. Mediatori chimici. Organizzazione dei riflessi vegetativi del midollo spinale. Tono vagale e tono simpatico. Effetti della spinalizzazione. Funzioni vegetative del tronco encefalico. Esempio di riflesso vegetativo: riflesso di minzione.
• Ipotalamo. Cenni di anatomia. Sistemi afferenti ed efferenti. Ipotalamo ed ipofisi: concetto di neurosecrezione. Ipotalamo e sistema cardiovascolare. Ipotalamo e comportamento. Area trofotropa ed ergotropa.
• Sistema limbico. Organizzazione anatomo-funzionale, afferenze ed efferenze. Emozione e sistema limbico. Teorie di Papez e di McLean. Ruolo dell’amigdala. Sindrome di Kluver-Bucy.
• Motivazioni di base. Termoregolazione, Controllo dell’apporto alimentare. Controllo dell’apporto idrico.
• Aspetti biologici della Sessualità. Quadro genetico. Effetto organizzativi ed attivatori degli androgeni. Dimorfismo sessuale. Strutture nervose: Aspetti anatomo-funzionali e comportamentali. Influenze ormonali e del comportamento. Identità di genere.

ATTIVITÀ ELETTRICA CORTICALE – VEGLIA E SONNO
• EEG- E-corticogramma. Basi fisiche e biologiche. Metodi di registrazione. Potenziali evocati. Concetti generali sulle tecniche di bioimmagine.
• Ciclo sonno e veglia. Ritmi circadiani e ritmo sonnoveglia. Fenomenologia del sonno, aspetti EE grafici e comportamentali. Sonno n-RE M e sonno RE M. Fondamenti anatomici e neurofisiologici del sonno e della veglia: strutture anatomiche e neurotrasmettitori coinvolti. Sostanze endogene ipno-inducenti (cenni). Ipotesi sul significato del sonno.

LINGUAGGIO E DOMINANZA EMISFERICA
• Origini e sviluppo del linguaggio. Lateralizzazione del linguaggio. Aree cerebrali implicate nel linguaggio. Teorie. Afasie.
• Anatomia funzionale del corpo calloso. Pazienti splitbrain. Stimolazione tachistoscopica e dicotica.

MEMORIA E APPRENDIMENTO
• Apprendimento associativo e non associativo. Memoria a breve e a lungo termine. Memoria esplicita ed implicita. Ruolo dell’ Ippocampo. Processo di consolidamento. Analisi dei pazienti Amnesici. Tipi di amnesia e correlato biologico. Meccanismi cellulari e sub-cellulari alla base dei processi più studiati di apprendimento e di memoria. Plasticità neuronale nello sviluppo e nell’adulto.

FISIOLOGIA DELLA RESPIRAZIONE
• Concetto di respirazione. Respirazione esterna. Polmone come scambiatore di gas. Vie aeree e volume alveolare. Spirometria: volumi e capacità polmonari. Leggi dei Gas.
• Volumi e capacità polmonari e loro misura: Spirometro Misura della Capacità Funzionale Residua: Metodi del lavaggio dell’azoto, della diluizione dell’elio, pletismografo.
• Ventilazione: Definizione e misura. Ventilazione totale (Volume minuto), Ventilazione alveolare e sua misura. Spazio morto e metodi di misura: metodo di Fowler, metodo di Bohr. Pressioni parziali dei gas nell’aria ambiente e nell’aria alveolare. Equazioni dell’aria alveolare. Iperventilazione ed ipoventilazione. Distribuzione della ventilazione.
• Meccanica polmonare: accoppiamento meccanico torace-polmone, origine della pressione pleurica. Pneumotorace. Volumi di riposo del sistema toracepolmone, del polmone e del torace.
• Relazione volume-pressione a rilasciamento del torace, del polmone e del sistema torace-polmone. Metodo di misura della compliance. Compliance specifica. Fibre elastiche. Ruolo della tensione superficiale. Surfactant. Effetto stabilizzante del surfactant.
• Resistenze al flusso nell’atto respiratorio. Sede e fattori che determinano la resistenza nelle vie aere. Analisi del ciclo respiratorio. Espirazione forzata. Relazioni flusso espiratorio e volume. Compressione e dinamica delle vie aeree. Volume di chiusura. Lavorio della respirazione. “Loop” respiratorio.
• Diffusione alveolo-capillare. Legge di Fick della diffusione alveolare. Tempo di equilibrio delle pressioni parziali dei gas attraverso la membrana alveolo-capillare. Capacità di diffusione. Circolazione polmonare (vedi Fisiologia cardiovascolare).
• Distribuzione della ventilazione e della perfusione. Rapporto ventilazione perfusione. Disomogeneità del rapporto ventilazione perfusione. Curva CO 2-O2. meccanismi correttivi della disoomogeneità del rapporto ventilazione/perfusione.
• Trasporto dell’ossigeno nel sangue: Capacità del sangue per l’ossigeno. Emoglobina. Saturazione dell’emoglobina per l’ossigeno. Curva di dissociazione dell’emoglobina per l’ossigeno. Influenze della PCO 2. pH. Temperatura su detta curva effetto Bohr. Trasporto della CO 2 nel sangue. Capacità del sangue per la CO 2. Effetto Haldane.
• Omeostasi della [H+] e sua regolazione: Tamponi del sangue: bicarbonati, fosfati, emoglobina, proteine. equazione di Henderson-Hasselback Diagramma di Davemport. Acidosi ed alcalosi metabolica e respiratoria e loro compensi. Concetto di eccesso di basi.
• Regolazione della ventilazione. Localizzazione dei centri respiratori. Tipi di neuroni respiratori. Riflesso di Hering-Breuer. Risposta respiratoria alla CO 2, pH, O2. Chemocettori periferici e centrali. Tipi di respiro patologico.
• Fisiologia dell’alta quota – Acclimatazione – Adattamento.
• Fisiologia iperbarica: immersioni in apnea e con attrezzatura. Malattia dei cassoni. Effetti dell’ossigeno iperbarico.
• Fisiologia dell’esercizio muscolare.

SISTEMA ENDOCRINO
• Principi generali di fisiologia del sistema endocrino. Funzioni del sistema endocrino. Richiami su classificazione, struttura e sintesi degli ormoni. Trasporto degli ormoni nel sangue. Emivita plasmatica e clearance metabolica. Metabolismo e secrezione. Meccanismi d’azione. Segnali che regolano la secrezione ormonale.
• Metabolismo corporeo. Bilancio energetico. Depositi energetici del corpo umano. Controllo endocrino da parte della leptina dei depositi di tessuto adiposo. Fabbisogno energetico. Valore energetico degli alimenti. Dispendio energetico: calorimetria diretta e indiretta, quoziente respiratorio. Metabolismo basale. Fonti energetiche durante l’esercizio fisico. Metabolismo organico: stati di assorbimento e postassorbimento.
• Regolazione endocrina del metabolismo organico. Insulina: azioni dell’insulina sul tessuto muscolare, adiposo, epatico. Meccanismo di azione; regolazione e meccanismi della secrezione. Ruolo del glucagone, dell’adrenalina e della noradrenalina nel controllo della glicemia. Risposta integrata all’ipoglicemia. Controllo della glicemia durante l’esercizio fisico.
• Principi di funzionamento dell’asse ipotalamo-ipofisario. Sistema portale ipotalamo-ipofisario. Principi di controllo a feedback negativo. Centri regolatori ipotalamici. Ormoni tiroidei. Sintesi, deposito, immissione in circolo e trasporto nel sangue. Fattori che regolano la secrezione e meccanismi di controllo a feedback. Azioni degli ormoni tiroidei. Ormoni della ghiandola surrenale.
Glucocorticoidi: Ritmi di secrezione. Fattori che regolano la secrezione e meccanismi di controllo a feedback. Azioni sugli organi bersaglio. Altri ormoni secreti dalla corticale del surrene: mineralcorticoidi (v. fisiologia renale) e androgeni. Ormoni della midollare surrenale: adreanalina e noradrenalina; azione su organi bersaglio; effetti dell’attivazione degli alfa e beta recettori; controllo della secrezione da parte del sistema ortosimpatico. Risposta coordinata nervosa, endocrina e comportamentale allo stress. Regolazione endocrina della crescita e dello sviluppo. Ormone della crescita (GH): ritmi di secrezione; fattori che stimolano o inibiscono la secrezione di GH; somatomedine o IG F; controlli a feedback; azioni del GH. Controllo endocrino della funzione sessuale e della riproduzione. Gonadotropine ipofisarie (FSH ed LH). Ritmi di secrezione. Ormoni gonadici maschili: Meccanismi di regolazione a feedback; interazione tra cellule di Sertoli, cellule di Leydig, cellule peritubulari e cellule germinali; azioni del testosterone. Meccanismi nervosi e vascolari dell’erezione. Ormoni gonadici femminili e ciclo mestruale: Variazioni ormonali durante il ciclo mestruale, controllo ormonale del ciclo ovarico, azioni di estrogeni e progesterone su altri organi e tessuti. Controllo endocrino durante la gravidanza: ormoni corionici e placentari, ormoni materni, variazioni dei parametri fisiologici. Meccanismi endocrini del parto: diminuzione del rapporto progesterone/estrogeni, contrazioni del miometrio mediate da prostaglandine, induzione recettori per ossitocina, meccanismi di feedback positivo.
• Controllo endocrino dell’allattamento: meccanismi di controllo della secrezione di prolattina e ossitocina; riflessi endocrini evocati dalla suzione del capezzolo; azioni della prolattina e dell’ossitocina.
• Controllo endocrino dell’omeostasi del calcio e del fosfato
Ruoli fisiologici del calcio. Distribuzione del calcio. Calcio plasmatico. Effetti della calcemia sull’eccitabilità neuromuscolare e cardiaca. Bilancio del calcio. Escrezione renale del calcio. Meccanismi di controllo del riassorbimento renale del calcio. Meccanismi di deposizione/riassorbimento del calcio osseo. Controllo della sintesi ed effetti biologici dell’1,25-diidrossicolecalciferolo. Controllo della secrezione ed effetti biologici del paratormone e della calcitonina.
• Distribuzione, concentrazione plasmatica ed escrezione renale dei fosfati. Meccanismi di controllo a livello intestinale, osseo e renale dei fosfati.

TERMOREGOLAZIONE
Richiami di Fisica: produzione e cessione di calore. Regolazione della temperatura corporea.

A scelta dello studente tra:
• F. Conti (a cura di), Fisiologia Medica (I e II vol), Edi ER MES.
• Schmidt- Thews, Lang, Fisiologia Medica, Idelson Gnocchi (IV ed.).
• Berne-Levy, Fisiologia, Casa Editrice Ambrosiana.
• W. Ganong, Fisiologia medica, Piccin (X ed.) (NB. Questo testo è un compendio conciso talora da integrare con testi più corposi o con monografie. Trattasi comunque di un testo con requisiti sufficienti in vista della preparazione all’esame)

 Sono qui indicati anche testi monografici dove la trattazione degli argomenti è spesso più aggiornata e più diffusa. In detti testi lo studente può trovare molto del materiale didattico utilizzato nel corso.

Testi monografici:
• Kandel, Schwartz, Jessel, Fondamenti delle neuroscienze e del comportamento, Ambrosiana.
• D. Purves, Neuroscienze, Zanichelli.
• M. F. Bear, Neuroscienze, Masson.
• J. West, Fisiologia della respirazione, L’essenziale, Piccin.
• M. Levitzky, Fisiologia polmonare, c.e. Mc Graw Hill

Orario lezioni

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