Ingegneria Biomedica L-9

 

Modalità di accertamento dei risultati di apprendimento acquisiti dallo studente

L'acquisizione dei risultati di apprendimento previsti viene accertata attraverso la verifica del completamento delle attività di autovalutazione presenti alla fine di ogni sezione dell'insegnamento e attraverso la prova di esame.

I test di autovalutazione permettono allo studente di monitorare la propria comprensione degli argomenti somministrati e, nel caso ci siano delle difficoltà, di attivarsi per colmare le lacune o chiedere ulteriori spiegazioni al docente tramite incontri di didattica interattiva.

Tutti i contenuti trattati nell’ambito dell’insegnamento costituiscono oggetto di valutazione.

La valutazione delle competenze acquisite dallo studente avverrà attraverso un colloquio orale o in forma scritta nelle date d’appello previste dall’Ateneo e pubblicate in piattaforma.

 

 

 

Modalità di esame

L'esame finale consisterà in una prova scritta e/o orale al fine di verificare le conoscenze acquisite ed il raggiungimento dei requisiti di apprendimento attesi.

La valutazione finale avverrà nelle date d’appello previste dall’Ateneo e pubblicate in piattaforma, in modalità scritta online, scritta in presenza e/o orale.

·       Forma orale (3 domande relative al programma di studio)

·       Forma scritta così organizzata: 31 domande (scelta multipla);

·       Prova scritta strutturata:

-31 domande (scelta multipla)

-ad ogni domanda viene assegnato un punteggio massimo di 1

-ad ogni risposta non data o errata viene assegnato un valore di 0

 

 

 

Propedeuticità

No

 

 

 

Prerequisiti

No

 

 

 

L’insegnamento fornisce le conoscenze fondamentali della fisiologia cellulare e dei principali sistemi dell’organismo umano, con particolare attenzione ai meccanismi elettrici, chimici e regolatori che ne determinano il funzionamento integrato.

Il corso integra concetti di fisiologia quantitativa, permettendo allo studente di:

• descrivere e analizzare le proprietà elettriche della membrana cellulare e i meccanismi di trasduzione del segnale;
• interpretare i fenomeni di comunicazione sinaptica e funzione neuromuscolare;
• analizzare quantitativamente parametri funzionali dei sistemi cardiovascolare e respiratorio, utilizzando leggi fisiche (ad esempio, modelli di flusso e pressione) come strumenti di comprensione dei fenomeni fisiologici;
• comprendere le basi del metabolismo, della funzione renale, gastrointestinale ed endocrina, e il loro ruolo nella regolazione omeostatica;
• applicare concetti quantitativi per leggere, interpretare e discutere tracciati fisiologici (potenziali di membrana, potenziali sinaptici, ECG, curve pressione–volume);
• sviluppare capacità di analisi critica dei sistemi biologici integrati e collegare i principi fisiologici alla progettazione di dispositivi biomedicali.

 Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione

Lo studente sarà in grado di:

• descrivere l’organizzazione strutturale e funzionale della cellula e dei principali tessuti;
• analizzare i meccanismi fondamentali della fisiologia cellulare (trasporto, comunicazione, eccitabilità, contrazione);
• comprendere i principi dell’omeostasi e delle regolazioni fisiologiche;
• interpretare il funzionamento dei principali sistemi fisiologici (nervoso, muscolare, cardiovascolare, respiratorio, renale, gastrointestinale, endocrino).

 

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Lo studente sarà in grado di:

• applicare concetti fisico-chimici e quantitativi ai sistemi biologici, inclusi flussi e pressioni nel sangue e nei polmoni;
• leggere, analizzare e interpretare tracciati fisiologici (potenziali di membrana, potenziali sinaptici, ECG, curve pressione–volume);
• collegare i principi fisiologici alla modellistica funzionale di base e alla progettazione di dispositivi biomedicali.

 

Abilità di giudizio

Lo studente sarà in grado di:

• valutare criticamente processi fisiologici riconoscendo variabili e parametri rilevanti;
• identificare relazioni causali tra meccanismi fisiologici e risposte funzionali integrate;
• integrare conoscenze biologiche e quantitative per risolvere problemi applicati in ambito biomedico.

 

Abilità di comunicare

Lo studente sarà in grado di:

• utilizzare correttamente il linguaggio scientifico nella descrizione di fenomeni biologici e fisiologici;
• rappresentare e spiegare concetti mediante grafici, schemi e tracciati fisiologici;
• presentare analisi critiche dei sistemi biologici in contesti didattici o professionali.

 

Capacità di apprendimento

Lo studente sarà in grado di:

• integrare videolezioni, testi e materiale di supporto per uno studio autonomo efficace;
• prepararsi in modo indipendente agli insegnamenti successivi in area biomedica;

aggiornarsi su concetti fisiologici avanzati e interpretarli in contesti professionali.

 

 PROGRAMMA DEL CORSO

Fisiologia cellulare

La cellula come unità di base. Proprietà elettriche della membrana cellulare: parametri elettrici e circuiti equivalenti; potenziale di riposo e potenziale di azione. Canali ionici voltaggio-dipendenti. Metodi biofisici per lo studio degli eventi elettrici di membrana.

Recettori di membrana:

• famiglie di recettori ionotropi: analogie strutturali e peculiarità funzionali;
• famiglia di recettori metabotropi: analogie strutturali e diversità funzionali.

Sistemi di secondi messaggeri e trasduzione del segnale.

Sinapsi elettriche: struttura e funzione. Sinapsi chimiche. Rilascio del trasmettitore spontaneo ed evocato. Potenziale sinaptico; sommazione spaziale e temporale. La giunzione neuromuscolare.

 

Sistema nervoso e muscolare 1

Il muscolo: struttura e funzione dei vari tipi. La contrazione del muscolo scheletrico, liscio e cardiaco. Meccanismi della contrazione muscolare. Metabolismo energetico della contrazione muscolare.

IL sistema nervoso autonomo: neurotrasmettitori, recettori ed effetti sugli organi bersaglio. Vie e centri per il controllo volontario e riflesso del movimento e della postura corporea. Recettori muscolari, tono muscolare. Riflessi spinali semplici e polisinaptici.

 

Sistema nervoso e muscolare 2

Organizzazione funzionale del sistema nervoso centrale. Funzione delle aree corticali. Le funzioni motorie fondamentali: la postura; la locomozione. Ruolo della corteccia cerebrale, del cervelletto, dei gangli della base.

 Funzioni integrative del sistema nervoso: l’ipotalamo ed i ritmi circadiani; il sonno. Termoregolazione: regolazione della temperatura da parte dell’ipotalamo. Febbre.

Trasduttori biologici: modalità di eccitazione dei recettori sensoriali e codifica dell’informazione sensoriale. Sensibilità somatica e sensibilità dolorifica. Nocicezione e termocezione.

 

Cuore e circolazione 1

Il sangue: funzioni generali e costituenti (plasma, eritrociti, leucociti, piastrine). Emostasi.

Cuore: origine del battito cardiaco e attività elettrica.  Ciclo cardiaco e regolazione della funzione di pompa del cuore. Curva pressione - volume e lavoro cardiaco. Eccitazione del miocardio e conduzione dell’impulso. Gittata cardiaca e controllo nervoso della gittata cardiaca. Elettrocardiogramma.

 

Cuore e circolazione 2

La circolazione e le leggi della meccanica dei fluidi applicate alla circolazione del sangue. Funzioni del sistema arterioso e venoso. Microcircolazione e sistema linfatico. Scambi tra sangue e tessuti. Controllo del flusso ematico e della pressione arteriosa. Cenni alle principali patologie cardiovascolari.

 

Fisiologia della respirazione

Struttura del polmone. Pressioni polmonari e ventilazioni. Volumi polmonari. Proprietà meccaniche del polmone e compliance polmonare. Circolazione polmonare ed edema polmonare.  Scambi gassosi e legge di Fick. Trasporto dei gas respiratori e curva di dissociazione dell’emoglobina. Regolazione nervosa e chimica della respirazione. Cenni di respirazione in alta quota e in immersione.

 

Fisiologia del rene

Principali funzioni renali. Struttura del nefrone. Filtrazione glomerulare, riassorbimento e secrezione tubulare. Concentrazione dell’urina. Formazione dell’urina e minzione. Regolazione ormonale della funzione renale (ADH, aldosterone).

 

Fisiologia gastrointestinale

Sistema nervoso enterico. Motilità del sistema gastrointestinale e peristalsi. Secrezioni digestive: salivare, gastrica e pancreatica. La bile. Digestione ed assorbimento: carboidrati, proteine e lipidi.

 

Fisiologia endocrina

Natura e meccanismi d’azione degli ormoni. Ormoni ipofisari e meccanismi di controllo ipotalamico. Ormoni tiroidei. Ormoni corticosurrenalici. Ormoni pancreatici: insulina e glucagone. Ormone paratiroideo e calcitonina: il metabolismo del calcio e del fosfato. Ormoni sessuali maschili e femminili.

 

 

 

Testi consigliati

Il docente consiglia l’integrazione del materiale fornito (videolezioni, slides, esercitazioni) con i seguenti testi, a cui il docente può fare riferimento durante le lezioni:

Testo principale consigliato:

Silverthorn, D. U. Fisiologia umana. Un approccio integrato. Ed. Pearson.

Testi di approfondimento:

Hall, J. E. Guyton e Hall. Fisiologia medica. Ed. Elsevier/Edra.

A. Conti. EdiErmes Elsevier. Fisiologia medica vol. 1

 ORGANIZZAZIONE DIDATTICA

Modalità di erogazione del corso:

L’insegnamento è erogato interamente a distanza tramite videolezioni asincrone e attività sincrone di didattica interattiva svolte sulla piattaforma di Ateneo.

Il programma garantisce coerenza interna dei contenuti e una progressione logica dagli aspetti cellulari ai sistemi fisiologici.

Il corso comprende attività di didattica erogativa (DE) mediante videolezioni e momenti di didattica interattiva (DI) sincrona dedicati all’approfondimento tematico e al confronto diretto con il docente.

Attività didattiche previste

Le attività di didattica, suddivise tra didattica erogativa (DE) e didattica interattiva (DI), saranno costituite da 7 ore per CFU e ripartite secondo una struttura di almeno 2,5 ore di DE (tenuta in considerazione la necessità di riascolto) e di 2 ore di DI sincrona per ciascun CFU.

 

Attività didattica erogativa (45 ore):

45 lezioni frontali videoregistrate, della durata di circa 30 minuti ciascuna, sempre disponibili in piattaforma (ogni videolezione corrisponde a 1 ora di didattica erogativa considerando la necessità di riascolto).

 

Attività didattica interattiva (18 ore):

Dopo un sondaggio sulle preferenze degli argomenti da approfondire, si organizzano incontri interattivi periodici in videoconferenza su tematiche specifiche del programma.

 

Attività di autoapprendimento:

Test di autovalutazione a scelta multipla, somministrati al termine di ciascuna lezione, volti a verificare e consolidare le conoscenze teoriche e le competenze applicative dello studente.

Le attività di autoapprendimento sono integrate con la didattica erogativa (DE) e interattiva (DI), in modo da garantire la piena coerenza con gli obiettivi formativi specifici di ciascuna unità didattica.

 PROGRAMMA DEL CORSO Fisiologia cellulare La cellula come unità di base. Proprietà elettriche della membrana cellulare: parametri elettrici e circuiti equivalenti; potenziale di riposo e potenziale di azione. Canali ionici voltaggio-dipendenti. Metodi biofisici per lo studio degli eventi elettrici di membrana. Recettori di membrana: famiglie di recettori ionotropi: analogie strutturali e peculiarità funzionali; famiglia di recettori metabotropi: analogie strutturali e diversità funzionali. Sistemi di secondi messaggeri e trasduzione del segnale. Sinapsi elettriche: struttura e funzione. Sinapsi chimiche. Rilascio del trasmettitore spontaneo ed evocato. Potenziale sinaptico; sommazione spaziale e temporale. La giunzione neuromuscolare.   Sistema nervoso e muscolare 1 Il muscolo: struttura e funzione dei vari tipi. La contrazione del muscolo scheletrico, liscio e cardiaco. Meccanismi della contrazione muscolare. Metabolismo energetico della contrazione muscolare. IL sistema nervoso autonomo: neurotrasmettitori, recettori ed effetti sugli organi bersaglio. Vie e centri per il controllo volontario e riflesso del movimento e della postura corporea. Recettori muscolari, tono muscolare. Riflessi spinali semplici e polisinaptici.   Sistema nervoso e muscolare 2 Organizzazione funzionale del sistema nervoso centrale. Funzione delle aree corticali. Le funzioni motorie fondamentali: la postura; la locomozione. Ruolo della corteccia cerebrale, del cervelletto, dei gangli della base.  Funzioni integrative del sistema nervoso: l’ipotalamo ed i ritmi circadiani; il sonno. Termoregolazione: regolazione della temperatura da parte dell’ipotalamo. Febbre. Trasduttori biologici: modalità di eccitazione dei recettori sensoriali e codifica dell’informazione sensoriale. Sensibilità somatica e sensibilità dolorifica. Nocicezione e termocezione.   Cuore e circolazione 1 Il sangue: funzioni generali e costituenti (plasma, eritrociti, leucociti, piastrine). Emostasi. Cuore: origine del battito cardiaco e attività elettrica.  Ciclo cardiaco e regolazione della funzione di pompa del cuore. Curva pressione - volume e lavoro cardiaco. Eccitazione del miocardio e conduzione dell’impulso. Gittata cardiaca e controllo nervoso della gittata cardiaca. Elettrocardiogramma.   Cuore e circolazione 2 La circolazione e le leggi della meccanica dei fluidi applicate alla circolazione del sangue. Funzioni del sistema arterioso e venoso. Microcircolazione e sistema linfatico. Scambi tra sangue e tessuti. Controllo del flusso ematico e della pressione arteriosa. Cenni alle principali patologie cardiovascolari.   Fisiologia della respirazione Struttura del polmone. Pressioni polmonari e ventilazioni. Volumi polmonari. Proprietà meccaniche del polmone e compliance polmonare. Circolazione polmonare ed edema polmonare.  Scambi gassosi e legge di Fick. Trasporto dei gas respiratori e curva di dissociazione dell’emoglobina. Regolazione nervosa e chimica della respirazione. Cenni di respirazione in alta quota e in immersione.   Fisiologia del rene Principali funzioni renali. Struttura del nefrone. Filtrazione glomerulare, riassorbimento e secrezione tubulare. Concentrazione dell’urina. Formazione dell’urina e minzione. Regolazione ormonale della funzione renale (ADH, aldosterone).   Fisiologia gastrointestinale Sistema nervoso enterico. Motilità del sistema gastrointestinale e peristalsi. Secrezioni digestive: salivare, gastrica e pancreatica. La bile. Digestione ed assorbimento: carboidrati, proteine e lipidi.   Fisiologia endocrina Natura e meccanismi d’azione degli ormoni. Ormoni ipofisari e meccanismi di controllo ipotalamico. Ormoni tiroidei. Ormoni corticosurrenalici. Ormoni pancreatici: insulina e glucagone. Ormone paratiroideo e calcitonina: il metabolismo del calcio e del fosfato. Ormoni sessuali maschili e femminili.       Testi consigliati Il docente consiglia l’integrazione del materiale fornito (videolezioni, slides, esercitazioni) con i seguenti testi, a cui il docente può fare riferimento durante le lezioni: Testo principale consigliato: Silverthorn, D. U. Fisiologia umana. Un approccio integrato. Ed. Pearson. Testi di approfondimento: Hall, J. E. Guyton e Hall. Fisiologia medica. Ed. Elsevier/Edra. A. Conti. EdiErmes Elsevier. Fisiologia medica vol. 1  

 Ricevimento studenti Il docente è reperibile tramite e-mail per concordare un appuntamento. Il ricevimento si svolgerà in modalità online attraverso Google Meet, all’interno dell’apposita sezione “Ricevimento Online” presente sulla piattaforma didattica.