SCHEDA PER L ILLUSTRAZIONE DEL PERCORSO DIDATTICO DISCIPLINARE A.A

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1 SCHEDA PER L ILLUSTRAZIONE DEL PERCORSO DIDATTICO DISCIPLINARE A.A Corso di laurea e SCIENZE MOTORIE E SPORTIVE L 22 classe Docente PANICHI ROBERTO; SOLINAS ATTILIO Settore scientifico BIO/09 disciplinare Denominazione FISIOLOGIA UMANA della disciplina Crediti 10 Ore 84 Programma Modulo di Fisiologia Umana Prof. Roberto Panichi 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, sensibilità olfattiva e gustativa. acustico, vestibolare. Cenni sulla

2 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

3 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

4 del flusso ematico. Controllo locale del rapporto ventilazione perfusione. Il sistema respiratorio e l equilibrio acido-base. Equazione di Henderson- Hasselbalch. 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 (VO 2 e VO 2 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.

5 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