Scheda didattica 2012-2013FISIOLOGIA UMANA PANICHI

SCHEDA PER L’ILLUSTRAZIONE DEL PERCORSO DIDATTICO DISCIPLINARE
A.A. 2012-2013
Corso di laurea e
classe
Docente
Settore scientifico
disciplinare
Denominazione
della disciplina
Crediti
Ore
Programma
Modulo di
Fisiologia Umana
Prof. Roberto
Panichi
SCIENZE MOTORIE E SPORTIVE L 22
PANICHI ROBERTO; SOLINAS ATTILIO
BIO/09
FISIOLOGIA UMANA
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Introduzione alla Fisiologia.
Approccio teleologico e meccanicistico. Organizzazione morfofunzionale del corpo umano e concetto di mezzo interno. Omeostasi.
Meccanismi fisiologici di controllo omeostatico: feed back negativo, feed
back positivo, sistemi anticipatori (feed forward). Modalità di
comunicazione tra le cellule.
Biofisica.
Movimento di molecole nell’organismo. Processi di diffusione. Canali
ionici. Diffusione attraverso i canali ionici. Meccanismi di apertura
dipendenti da ligando, potenziale, fosforilazione, variazioni meccaniche.
Apertura, chiusura, blocco, inattivazione.
Introduzione al sistema nervoso.
organizzazione morfo-funzionale generale del sistema nervoso centrale e
periferico. Cenni sul sistema nervoso autonomo.
Fisiologia del neurone. Segnali elettrici attraverso la membrana.
Registrazione dei potenziali di membrana di un neurone. Potenziali di
riposo, iperpolarizzazione, depolarizzazione, potenziale d’azione.
Potenziale di equilibrio per uno ione. Pompa sodio-potassio. Proprietà dei
potenziali d’azione. Conduzione dei segnali elettrici lungo le membrane
eccitabili: Conduzione elettrotonica. Costante di tempo e di spazio.
Correlazioni tra proprietà di membrana e eccitabilità. Conduzione del
potenziale d’azione. Fattori che influenzano la velocità di conduzione dei
segnali elettrici. Conduzione saltatoria. Classificazione delle fibre nervosa
in base al diametro e alla velocità di conduzione.
Fisiologia della Sinapsi.
Sinapsi elettrica: descrizione, meccanismi e ruolo. Sinapsi chimica:
descrizione, meccanismi e ruolo. Sinapsi chimica centrale. Meccanismi
presinaptici. Meccanismi postsinaptici: potenziali postsinaptici eccitatori
e inibitori. Mediatori chimici e recettori. Risposte postsinaptiche rapide e
lente. Funzioni sinaptiche : integrazione nervosa. Modulazione
presinaptica e plasticità a lungo termine. La sinapsi neuro-muscolare:
correlazioni e differenze con la sinapsi centrale.
Fisiologia del muscolo scheletrico.
Proprietà contrattili delle cellule muscolari, interazione dei filamenti
spessi con quelli sottili. Calcio e troponina. Accoppiamento
elettromeccanico. Utilizzo e apporto energetico. Meccanica del
movimento. Fattori che influenzano la forza di contrazione e la velocità di
accorciamento.
Relazioni
forza-lunghezza
e
velocità-carico.
Classificazione delle fibre muscolari. Cenni sulle risposte adattative.
Organizzazione morfo-funzionale dell’unità motoria. EMG (cenni).
Fisiologia sensoriale.
Caratteristiche generali dei sistemi sensoriali. Recettori e vie di
trasmissione. Processo di trasduzione. Codificazione del segnale. Principi
organizzativi. La sensazione e la percezione.
Sistema somestesico: tatto, propriocezione, nocicezione, termocezione,
interocezione (cenno).
I sensi “speciali”: apparato visivo, acustico, vestibolare. Cenni sulla
sensibilità olfattiva e gustativa.
Fisiologia dei sistemi motori.
Organizzazione gerarchica e in parallelo. Il midollo spinale. Unità
motorie: Reclutamento, frequenza, sincronia. Riflessi spinali e circuiti del
midollo. Riflessi condizionati e incondizionati. Riflessi profondi e
superficiali. Riflesso miotatico fasico, tonico, riflesso inverso da
stiramento, riflesso estensore crociato. Riflesso H. Fusi neuromuscolari e
organi muscolo tendinei del Golgi, controllo di lunghezza e forza.
Modulazione centrale e periferica dell’attività dei motoneuroni. Circuiti
spinali e coordinazione motoria.
Postura. Equilibrio e orientamento. Tono muscolare (componente attiva e
passiva). Meccanismi di stabilizzazione posturale. Ruolo dei fusi
neuromuscolari e del riflesso miotatico tonico e fasico. Centri tonogeni.
Short e long loop dei riflessi posturali. Risposte adattative. Risposte
anticipatorie. Risposte variabili. Riflessi cervicali, vestibolari, visivi,
(riflessi di raddrizzamento, arto a pilastro e magnete:cenno).
Locomozione. Fase di oscillazione, fase di appoggio. Circuiti localizzati
nel midollo spinale (CGP). Influenze discendenti su ritmicità e
cinematica. Modulazione da parte delle afferenze sensitive.
Movimento volontario. Movimenti di inseguimento e ballistici.
Controllo in feed back e in feed forward. Sequenza di attivazione delle
unità motorie. Controllo gamma. Interneuroni di Renshaw, Ia e Ib.
Implicazioni posturali. Codificazioni centrali motorie:corteccia motoria.
Azione piramidale e extrapiramidale. Presa di precisione e di forza.
Corteccia motoria primaria. Corteccia premotoria e supplementare. Via
dorsale, via ventrale. Area F5: codifiche e proprietà. Neuroni canonici e
neuroni specchio. Nuclei della base e cervelletto: contributo alla postura e
al movimento. Effetto di lesioni. Diversi meccanismi di controllo. Ruolo
nell’apprendimento motorio. Fasi di attivazione del movimento
volontario. Sistema oculomotore: riflessi optocinetici, vestibolari,
movimenti saccadici e di inseguimento. EEG (cenni).
Sistema cardio-circolatorio.
Generalità morfo-funzionali. Sangue:composizione. Ematocrito.
Circolazione. Caratteristiche fisiche della circolazione. Equazione del
flusso (F= ∆P/R). Il flusso nel sistema circolatorio, (gittata cardiaca e
ritorno venoso). Creazione della differenza pressoria (energia potenziale)
nel sistema circolatorio. Distribuzione del volume di sangue nei diversi
distretti. Compliance vasale. Diversità tra arterie e vene. Resistenze
vascolari. La legge di Hagen-Poiseuille. Parametri che determinano le
resistenze vascolari. Viscosità. Effetto dell'ematocrito sulla viscosità del
sangue. Velocità di scorrimento e viscosità del sangue. Perfusione nei vari
tessuti e sue modificazioni durante esercizio fisico. Flusso polmonare e
sistemico. Pressioni nei vari distretti in presenza di attività cardiaca .
Moto laminare e moto turbolento. Fisiologia del sistema arterioso.
Determinanti della pressione arteriosa. Pressione arteriosa media.
Pressione arteriosa di polso. Misurazione della pressione arteriosa. Onda
sfigmica.
Controllo del flusso ematico. Regolazione locale mediata da sostanze
paracrine. Regolazione mediata dall'endotelio, fattori di rilasciamento
endoteliale (ruolo dell'ossido nitrico). Autoregolazione, Byliss:
regolazione miogenica. Relazione pressione flusso in vasi passivi
(polmonare) e reattivi (cerebrale, renale). Regolazione umorale della
circolazione. Agenti vasocostrittori (Catecolamine, Angiotensina, ADH)
Agenti
vasodilatatori
(Istamina,
Bradichinina,
Prostglandine).
Regolazione nervosa della circolazione: ruolo del sistema simpatico e
parasimpatico.
Il microcircolo e il sistema linfatico. Fisiologia del microcircolo.
Proprietà funzionali dei capillari. Processi di diffusione (legge di Fick).
Filtrazione ed equilibrio di Starling. Alterazioni dell'equilibrio idrostaticoosmotico. Edema e fattori determinanti. Formazione della linfa. Ruolo del
sistema linfatico.
Ritorno venoso: Pressione media di riempimento ed effetto sul ritorno
venoso. La curva del ritorno venoso. Significato della pressione atriale
destra .Effetto delle modificazioni di volemia e tono simpatico sulla
pressione media di riempimento e sulla curva del ritorno venoso.
Resistenza al ritorno venoso. Influenze della valvole negli arti inferiori,
della pompa muscolare, della pressioni addominali, intratoracica e
aspirazione durante il ciclo cardiaco
Cuore: Introduzione alla funzione del cuore. Caratteristiche funzionali
del miocardio contrattile, del tessuto nodale e del tessuto di conduzione.
Elettrofisiologia cardiaca: Automatismo cardiaco (cuore isolato) e sua
natura miogena. Basi morfologiche della conduzione del potenziale
d'azione (gap junction, sincizio funzionale). Comportamento elettrico dei
diversi tessuti cardiaci. Potenziale d'azione nei miociti comuni. Basi
ioniche della depolarizzazione, plateau e ripolarizzazione. Concetto di
pacemaker cardiaco. Gerarchia dei pacemaker. Nodo seno-atriale. Basi
ioniche della genesi spontanea del potenziale d'azione nelle cellule del
nodo seno-atriale. Controllo della frequenza cardiaca, azione del sistema
nervoso autonomo: parasimpatico e simpatico. Nodo atrio-ventricolare,
ruolo del ritardo atrio-ventricolare. Fascio di Hiss-Purkinje.
Identificazione della sequenza temporale di attivazione elettrica delle
varie regioni del cuore.
Elettrocardiogramma. Definizione e caratteristiche. Relazione esistente tra
eventi elettrici dell'eccitazione cardiaca e le onde dell'ECG. Basi
fisiologiche dell'ECG. Concetto di dipolo equivalente e di vettore
elettrico. Le derivazioni elettrocardiografiche. Le derivazioni bipolari e
triangolo di Einthoven. Le derivazioni unipolari (cenni).
Meccanica cardiaca: Accoppiamento eccitazione-contrazione nella fibra
cardiaca. Concetto di contrattilità. Effetto della noradrenalina ed
acetilicolina sulla contrattilità (inotropismo) e sul rilasciamento
muscolare.
Relazione lunghezza tensione nella fibra cardiaca. Concetto di precarico e
postcarico. Curve pressione volume. La legge di Laplace applicata al
cuore.
Ciclo cardiaco, pressioni atriali, ventricolari e arteriose nelle varie fasi.
Eventi cardiaci nel tempo. Differenze tra ventricolo sinistro e destro.
Cenni sulla fisiologia delle valvole e sui toni cardiaci. Il lavoro cardiaco:
Gittata cardiaca. Metodi di misura della Gittata cardiaca: Principio di
Fick. Meccanismi di controllo della Gittata cardiaca. Controllo della
frequenza cardiaca: ruolo del sistema nervoso parasimpatico e simpatico.
Ruolo del sistema ormonale. Riflesso di Bambridge. Controllo della
Gittata sistolica: La legge di Frank-Starling e ruolo del controllo
eterometrico. Controllo della contrattilità, effetti della stimolazione del
sistema parasimpatico, simpatico e ormonale. Controllo omeometrico.
Sistema nervoso autonomo: effetto inotropo, cronotropo, dromotropo e
batmotropo.
Meccanismi di regolazione della pressione arteriosa: una visione
d'insieme sui meccanismi a breve e lungo termine. Ruolo del sistema
nervoso nel controllo rapido della Pressione arteriosa, meccanismi riflessi
nel mantenimento della pressione arteriosa. Sistema di controllo dei
barocettori. Controllo della pressione arteriosa da parte dei chemocettori.
Riflessi atriali nella regolazione della pressione arteriosa.
Risposte cardiocircolatori durante l’esercizio fisico (cenni).
Sistema respiratorio
Generalità anatomico funzionali. Vie aeree di conduzione e zona
respiratoria. Membrana respiratoria e equazione di Fick. Meccanica
respiratoria, la ventilazione e le pressioni polmonari. Pneumotorace.
Muscoli respiratori. Modificazioni della pressione intrapleurica e
intrapolmonare durante le fasi della respirazione. Resistenze elastiche e
compliance del sistema toraco-polmonare: curve di rilasciamento
pressione volume. Tensione superficiale e ruolo del surfattante.
Resistenze delle vie aeree (resistenze al flusso). Volumi e capacità
polmonari: la spirometria. Concetto di spazio morto anatomico e
fisiologico. Ventilazione polmonare, diagrammi flusso volume, volume
pressione e test di capacità vitale forzata. Rapporto ventilazione
perfusione e suo significato. Distribuzione regionale della ventilazione e
del flusso ematico. Controllo locale del rapporto ventilazione perfusione.
Il sistema respiratorio e l’equilibrio acido-base. Equazione di HendersonHasselbalch. Quoziente respiratorio. Legge di Dalton. Pressioni parziali di
ossigeno e anidride carbonica nell’aria atmosferica ed alveolare. Legge di
Henry. Scambi gassosi negli alveoli e nei tessuti: legge di Fick. Trasporto
di ossigeno nel sangue. Emoglobina. Curva di dissociazione
dell’ossiemoglobina. Mioglobina. Influenza di PCO2, pH (effetto Bohr),
temperatura e 2,3 DPG sul rilascio di O2 da parte dell’emoglobina.
Trasporto di CO2 nel sangue. Curve di dissociazione dell’anidride
carbonica, effetto Haldane. Ritmo genesi della respirazione. Centri
respiratori. Circuiti con meccanismi oscillatori e segnali a rampa.
Controllo della respirazione da parte di meccanocettori e chemocettori.
Influenze della CO2, di O2 e del pH sulla ventilazione. Risposte
ventilatorie all’esercizio.
Sistema urinario
Funzioni del Rene. Formazione dell’urina da parte del rene: filtrazione
glomerulare, riassorbimento e secrezione tubulare. Controllo fisiologico
della filtrazione glomerulare. VFG e autoregolazione. Il trasporto
tubulare: riassorbimento tubulare (trasporto attivo e passivo). Concetto di
Clearance. Uso dei metodi di determinazione della Clearance per la
valutazione della VFG.
Meccanismi di concentrazione e diluizione dell’urina, ruolo del tubulo
distale e del dotto collettore
nell’escrezione di urina concentrata. Controllo della concentrazione di
sodio e dell’osmolarità
del liquido extracellulare, ADH e Aldosterone.
Equilibrio acido base e sua regolazione. Le difese contro le variazione di
pH, i sistemi tampone,
il controllo renale dell’equilibrio acido base.
Disturbi dell’equilibrio acido-base e meccanismi di compenso.
Minzione, riempimento della vescica e tono vescicole, il riflesso della
minzione.
Programma
Modulo di
Fisiologia dello
Sport
Prof. Attilio
Solinas
Fisiologia dello sport
Omeostasi ed esercizio fisico. Substrati utilizzati durante attività fisica e
trasferimento energetico. Consumo di ossigeno (VO2 e VO2 max) e debito
d’ossigeno. Soglia per l’accumulo di lattato ematico. Consumo
d’ossigeno nella fase di recupero e concetto di “EPOC”. Risposte
ventilatorie durante esercizio fisico e concetto di “OBLA”. Risposte
cardiovascolari all’esercizio: modificazioni del flusso circolatorio e della
gittata cardiaca. Relazione tra consumo di ossigeno e gittata cardiaca.
Adattamenti respiratori e cardiovascolari (cenni).
Obiettivi formativi Fisiologia Umana
Comprendere il significato di ambiente interno, l’importanza della sua
stabilità e i meccanismi con cui operano i sistemi di regolazione.
Conoscere l’organizzazione e i meccanismi d’azione dei sistemi di
controllo.
Conoscere i meccanismi nervosi che permettono l’interazione
dell’individuo con l’ambiente esterno: ruolo dei sistemi sensoriali,
motori e degli effettori.
Conoscere i meccanismi che consentono al sistema cardio-circolatorio
di mantenere la costanza dell’ambiente interno: funzioni di trasporto e
distribuzione.
Comprendere i meccanismi alla base degli scambi gassosi
(rifornimento, eliminazione, trasferimento).
Conoscere le modalità di integrazione dell’apparato urinario con gli
altri apparati nel mantenimento dell’omeostasi dei liquidi corporei.
Conoscere i meccanismi coinvolti nel controllo della composizione
idroelettrica dei liquidi corporei e nella stabilizzazione del pH.
Inoltre, il corso si propone di fornire le nozioni di base per la
conoscenza dei principali adattamenti fisiologici che accompagnano
l’esercizio fisico.
.
Tipologia didattica Didattica frontale. Sono previste esercitazioni.
Modalità di
verifica
Orale.
Libri di testo e altri supporti didattici
Testi di base:
• Autori vari “Fisiologia dell’uomo” ed. edi-ermes
• William J. Germann, Cindy L. Stanfield “Fisiologia” ed. EdiSES
• Dispense in formato elettronico fornite dal Prof. Panichi Roberto
Consultazione:
• Linda S. Costanzo “Fisiologia” ed. EdiSES
• McArdle W. D., Katch F. I., V. L. Katch “Fisiologia applicata allo sport” ed.
Casa Editrice Ambrosiana