Programma dettagliato del corso (AA 2013-­‐2014) Lezione 1 A. Il concetto generale della percezione e della rappresentazione interna del mondo. B. Ripetizione generale degli argomenti del corso di Fisiologia Generale. 1. Cellule del sistema nervoso: Neuroni e Glia 2. La variazione del potenziale di membrana in risposta ad uno stimolo: Potenziale di riposo, graduato e d'azione (Ragioni molecolari, ioniche e strutturale e SIGNIFICATO FISIOLOGICO), i canali, il circuito equivalente, i sistemi di analisi (Registrazioni intracellulari; il patch clamp) 3. Passaggio dell'informazione tra due elementi eccitabili: la sinapsi chimica e elettrica. Neurotrasmettitori e Recettori 4. Gli organi di senso (vista, tatto, olfatto e odorato) 5. Architettura generale del sistema nervoso centrale NOTA BENE: alcuni di questi argomenti saranno ripresi e ampliati durante il corso, ma gli studenti sono invitati in ogni caso a ripetere CON ATTENZIONE tutti i topici elencati. C. Sostanza bianca e grigia, la corteccia, i nuclei dell'encefalo, gli strati corticali. Lezione 2 A. Organizzazione colonnare della corteccia: istologia e senso funzionale. B. Le aree del Brodmann: differenze funzionali e citologiche C. Metodi di studio per l'assegnazione di funzioni alle diverse aree: lesioni e potenziali evocati e stimolazione magnetica transcraniale D. Le aree somato-­‐sensitive, motorie e associative E. Ipotesi sui meccanismi del funzionamento delle aree associative in funzione delle "capacità cognitive superiori" F. Cenni sulla teoria dell'elaborazione del linguaggio: Area del Broca e del Wernicke, tipologie delle afasie Lezione 3 A. Concetto di memoria e apprendimento; uso dei pazienti per la definizione delle aree cognitive: B. il paziente H.M. memorie a lungo e a breve termine; Memoria dichiarativa e nondichiarativa; C. il paziente K.C. e la memoria episodica e semantica. D. Metodi di studio delle funzioni cognitive del cervello 1. EEG e gli stadi del sonno 2. Le tomografie, concetti generali; Teoria, vantaggi e limiti delle TAC, PET MRI. Lezione 4 Metodi di studio delle funzioni cognitive del cervello: fMRI; Basi fisiologiche alla base della risonanza magnetica BOLD: 1. Ruolo degli astrociti nel controllo del flusso ematico 2. Ruolo degli astrociti nel metabolismo energetico dei neuroni: la teoria del lattato Modelli animali per lo studio delle funzioni associative superiori Il macaco di Rizzolati e l'apprendimento per imitazione 1. Aree motorie e premotorie (motorie accessorie) della corteccia 2. I neuroni a specchio 3. la contestualizzazione dell'azione 4. malattie legate a difetti nell'apprendimento contestualizzato: l'autismo Lezione 5 Modelli animali per lo studio delle funzioni associative superiori 1. il cane di Pavlov e l'apprendimento associativo 2. il ratto, i labirinti e il circuito CA3-­‐CA1 dell'ippocampo 3. la drosofila e la genetica di rutabaga 4. l'Aplysia l'abitudine e la facilitazione Le reti neurali: 1. una semplice rete neurale: il riflesso spinale 2. il dolore: dalla stimolazione del nocicettore alla percezione e alla valutazione del dolore; 3. Sostanza P e Endorfine e teoria dei cancelli del dolore Lezione 6 Le reti neurali 1. Il passaggio dell'informazione lungo rete neurale dipende dalla capacità del neurone di sommare (aritmeticamente) i diversi stimoli che lo raggiungono: 1.1 Tau (costante di tempo) e la sommazione temporale 1.2 Lamda (costante di spazio) e la sommazione spaziale 2. Hebb e il concetto di "rafforzamento di una via di connessione". 3. la teoria Hebbiana dell'apprendimento e la facilitazione (e depressione) sinaptica. Lezione 7 Il neurone; diversità e similitudini morfologiche e funzionali di differenti neuroni; Il citoscheletro: 1. microtubuli, Tubulina e il concetto di assemblaggio e disassemblaggio delle strutture citoscheletriche 3. neurofilamenti e loro ruoli nel mantenimento della architettura del neurone;. I neurofilamenti e la formazione dei tangles e delle placche amiloidi. 3. microfilamenti, la actina e le diverse forme di organizzazione. I trasporti assonali (e dentritici): concetti generali; I motori molecolari: kinesina, miosina e dinamina; Meccanismo alla base del movimento dei motori molecolari. Il trasporto e la regolazione degli RNA dendritici; Arc come regolatore della struttura della spina dendritica; Il trasporto veloce anterogrado; significato e importanza; Lezione 8 Trasporti bidirezionali; il trasporto veloce retrogrado: 1. turn over degli elementi distali 2. retrotrasporto dei fattori di crescita 3. Fattori di crescita e loro recettori 4. la tossina tetanica come marker del trasporto retrogrado. Il trasporto anterogrado lento; il cono di crescita e la dinamica della crescita dei neuriti. Lezione 9 Analisi della crescita neuritica: 1. RhoA e Rac e l'assemblaggio degli elementi citoscheletrici (ruolo delle diverse forme di actina) 2. la compartimentalizzazione della trasduzione del segnale e la direzionalità della crescita 3. Netrine, Semaforine , Efrine come fattori repulsivi e attrattivi della crescita neuronale; Il riconoscimento tra neuriti: neuroligine e neurexine; La sinaptogenesi a livello della placca neuromuscolare: 1. la clusterizzazione dei recettori nicotinici: ruolo dell'agrina e di Musk; 2. la selezione delle terminazioni sinaptiche in base alla loro attività di placca. La sinapsi elettrica, peculiarità e significato fisiologico; La sinapsi chimica, peculiarità e significato fisiologico Il meccanismo di ricaptazione del neurotrasmettitore (Acetilcolina, GABA e Glutamato, Catecolamine e Serotonina) Lezione 10 Caratteristiche e specializzazione della esocitosi della sinapsi rispetto ad altri sistemi cellulari; La vescicola sinaptica: 1. struttura e principali elementi proteici 2. il caricamento (pompa protonica e antiporto protone/trasmettitore), 3. la veicolazione e il docking al sito di fusione (rab e le proteine del complesso SNARE) 4. il sequestro da parte dell'actina (la sinapsina e le kinasi Ca-­‐dipendenti); 5. il priming e la fusione. Differenti meccanismi di fusione della vescicola sinaptica (fusione completa e kiss and run) e suo riciclo. Il rilascio non vescicolare: lo spillover del mediatore; I principali neuro trasmettitori. Il concetto di recettori metabotropici e ionotropici.
