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Medical sciences for
physical activities II
Dr. Alessandro Giannini
2017-2018
Chi sono: Alessandro Giannini
• Laureato a Medicina e Chirurgia
• Internato in Clinica Neurologia
• Specializzato in Medicina Fisica e Riabilitazione
• Medico Gestore a Isokinetic (per ora….)
• Borsista Università degli studi di Torino
• Vostro severissimo e intransigente professore!!!!
Alessandro.giannini@unito.it @AleGiannini82
At your own risk and cost!!!
Obbiettivi corso:
Formare il futuro laureato in scienze della Educazione motoria con
competenze di trattamento delle principali malattie neurologiche:
• La Sclerosi Multipla
• Il Morbo di parkinson
• Le cefalee
• Le demenze
• Le malattie neuromuscolari
• Le vasculopatie cerebrali
Testi consigliati:
• Nessuno!!!
Studiare sulle
slides e venire
alle lezioni!
Professore troppo
pigro per scrivere
un libro di suo
pungo
Professore troppo
narcisista per
consigliare il testo
scritto da qualcun
altro
Slides disponibili solo dopo la lezione!
Alcuni amici che ci daranno una mano...
«Miracle Mike»
Un pollo che è vissuto 18 mesi senza
testa
• Veniva nutrito con del latte diluito direttamente in
gola
• Era in grado di muoversi e superare ostacoli
#MiracleMike: Tutto l’essenziale per
superare l’esame ed andare avanti…..
anche senza testa
Alcuni amici che ci daranno una mano...
#StefanoDisoccupati: Divagazioni
assolutamente inutili per l’esame ma che
soddisfano il vostro professore
Alcuni amici che ci daranno una mano...
Alcuni amici che ci daranno una mano...
#CorrectionAzumi: Cerca di chiarire alcuni
punti che sono frequentemente fraintesi
Gli insegnati giapponesi hanno
qualcosa che noi non abbiamo…..
Alcuni amici che ci daranno una mano...
#TaysonBianchi: articoli, papers, blogs e libri
di approfondimento solo per i veri
masochisti…
Riassumendo...
#TaysonBianchi: riferimenti esterni per chi
vuole approfondire, non vengono chiesti
#CorrectionAzumi: Chiarimenti di punti
facilmente fraintesi. Domande «bastarde»
all’esame
#StefanoDisoccupati: corollari non strettamente
legati alla lezione, non viene chiesto all’esame
#MiracleMike: punti essenziali che
vengono chiesti all’esame
Neanche originale...
#TaysonBianchi
Let’s Start!
• Neuroni
• Glia:
• Microglia
• Macroglia
• Astrociti
• Cellule ependimali
• Oligodendrociti
Il neurone
• 1011 neuroni
• 7000 sinapsi a neurone
Recall prerequisiti: osmosi
Recall prerequisiti: corrente
V1 V2
ΔV
Recall prerequisiti: legge di Ohm
ΔH1
ΔH2
ν ≈ I
ΔV ≈ ΔH
µ ≈ R
I =
∆𝑉
𝑅
Potenziale di membrana
Simboli
strani che
non capisco
Operazione
matematica
oscura
Potenziale di membrana
Na+
K+
K+ K+
K+
Na+
Na+
Na+
A-
A-
A-
A-
A-
∆𝑉 𝑚 =
𝑅𝑇
𝐹
ln
𝐾
+
𝑒 + 𝑁𝑎
+
𝑒
𝐾
+
𝑖 + 𝑁𝑎
+
𝑖
Equazione di Goldman
Potenziale di membrana
R1
G = Conduttanza
𝐺 =
1
𝑅
∆𝑉 𝑚 =
𝑅𝑇
𝐹
ln
𝐾
+
𝑒 + 𝑁𝑎
+
𝑒
𝐾
+
𝑖 + 𝑁𝑎
+
𝑖
∆𝑉 𝑚 =
𝑅𝑇
𝐹
ln
𝑝 𝐾
+
𝑒 + 𝑝 𝑁𝑎
+
𝑒
𝑝 𝐾
+
𝑖 + 𝑝 𝑁𝑎
+
𝑖
𝑝 𝐾
+
>> 𝑝 𝑁𝑎
+
∆𝑉𝑚 = -60mV
∆𝑉𝐾 = -105mV
∆𝑉𝑁𝑎 = +55mV
La pompa sodio potassio
#CorrectionAzumi
• Il potenziale di membrana non è «A
RIPOSO», bensi è il potenziale
«ALL’EQUILIBRIO»
• E’ mantenuto dalla pompa sodio
potassio
• Il costo della pompa sodio potassio è
il prezzo da pagare per essere pronti
a trasmettere il potenziale d’azione
Proprietà passive del neurone
∆𝑉1 = I × R1
∆𝑉2 = I × R2
R2>> R1
1
2
∆𝑉2>> ∆𝑉1
Proprietà passive del neurone
Proprietà passive del neurone
• Più è piccolo l’assone più resistenza farà al passaggio della corrente
assonale e quindi lenta sarà la conduzione
• Più è piccolo il diametro dell’assone più alta sarà la resistenza di membrana e
quindi a parità di corrente si produrrà maggior differenza di potenziale
Recap
• Il flusso di ioni equivale è un flusso di corrente
• Il flusso ionico attraverso la membrana si ferma quando le forze osmotiche
ed elettriche sono pari
• In questa maniera si crea una differenza di potenziale elettrico
• La differenza di potenziale elettrico di fatto è dovuta alla forza
osmotica
• L’incidenza dei ogni singolo ione sul potenziale all’equilibrio è «pesata» dalla
conduttanza della membrana allo specifico ione (numero di canali ionici
attivi)
• La membrana si comporta come una resistenza ed un condensatore messi in
parallelo
• La corrente passa prima dal condensatore e via via sempre di più dalla
resistenza
#MiracleMike
Il potenziale d’azione
𝑝 𝐾
+
>> 𝑝 𝑁𝑎
+
Il potenziale d’azione
∆𝑉 𝑚 =
𝑅𝑇
𝐹
ln
𝑝 𝐾
+
𝑒 + 𝑝 𝑁𝑎
+
𝑒
𝑝 𝐾
+
𝑖 + 𝑝 𝑁𝑎
+
𝑖
𝑝 𝐾
+
<< 𝑝 𝑁𝑎
+
∆𝑉𝐾 = -105mV
∆𝑉𝑁𝑎 = +55mV
Il potenziale d’azione
#CorrectionAzumi
• La conduzione nervosa avviene
ATTRAVERSO la membrana non
all’interno del neurone
• La conduzione è molto più lenta di
quella elettrica ma è ATTIVA
• Ciò permette che le informazioni
non si perdano
Il potenziale d’azione
• Come possiamo renderla più veloce?
Il potenziale d’azione
• La conduzione nelle cellule mielinizzate si
definisce SALTATORIA
La formazione della mielina
Il potenziale d’azione
Il potenziale d’azione
#CorrectionAzumi
• Le sinapsi chimiche sono più lente di
quelle elettriche.
• Il vantaggio delle sinapsi chimiche è
che sono molto più modulabili
Recap
• Superato un livello di soglia si aprono i canali sodio voltaggio dipendenti
• Il potenziale di membrana si inverte
• Si aprono i canali sodio voltaggio dipendenti limitrofi
• Il potenziale d’azione è TUTTO o NULLA (YES or NO)
• La membrana torna all’equilibrio per l’apertura lenta dei canali K
dipendenti
• Le fibre mielinizzate sono più veloci
• Conducono da un nodo di Ranvier all’altro (Conduzione saltatoria)
• La mielina è fatta dagli oligodendrociti nel SNC e dalle cellule di Schwann
nel SNP
• Il potenziale d’azione arriva alla sinapsi e determina la fuori uscita del
neurotrasmettitore
• Processo calcio dipendente
#MiracleMike
Il potenziale d’azione
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1963
#TaysonBianchi
“Professor Hodgkin has told you
how he was influenced as an
undergraduate by the writings of
four Fellows of Trinity College,
Cambridge. I too was an
undergraduate at Trinity, but by
the time I was taking physiology
seriously, in my final year in 1938-
1939, there was yet another Fellow
of the College who influenced me
even more directly than the ones
mentioned by Hodgkin, and that
was Hodgkin himself.”
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1963/huxley/lecture/
Cosa si intende per «modello» in scienza?

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Medical sciences for physical activities ii lezione i

  • 1. Medical sciences for physical activities II Dr. Alessandro Giannini 2017-2018
  • 2. Chi sono: Alessandro Giannini • Laureato a Medicina e Chirurgia • Internato in Clinica Neurologia • Specializzato in Medicina Fisica e Riabilitazione • Medico Gestore a Isokinetic (per ora….) • Borsista Università degli studi di Torino • Vostro severissimo e intransigente professore!!!! Alessandro.giannini@unito.it @AleGiannini82 At your own risk and cost!!!
  • 3. Obbiettivi corso: Formare il futuro laureato in scienze della Educazione motoria con competenze di trattamento delle principali malattie neurologiche: • La Sclerosi Multipla • Il Morbo di parkinson • Le cefalee • Le demenze • Le malattie neuromuscolari • Le vasculopatie cerebrali
  • 4. Testi consigliati: • Nessuno!!! Studiare sulle slides e venire alle lezioni! Professore troppo pigro per scrivere un libro di suo pungo Professore troppo narcisista per consigliare il testo scritto da qualcun altro
  • 5. Slides disponibili solo dopo la lezione!
  • 6. Alcuni amici che ci daranno una mano... «Miracle Mike» Un pollo che è vissuto 18 mesi senza testa • Veniva nutrito con del latte diluito direttamente in gola • Era in grado di muoversi e superare ostacoli #MiracleMike: Tutto l’essenziale per superare l’esame ed andare avanti….. anche senza testa
  • 7. Alcuni amici che ci daranno una mano... #StefanoDisoccupati: Divagazioni assolutamente inutili per l’esame ma che soddisfano il vostro professore
  • 8. Alcuni amici che ci daranno una mano...
  • 9. Alcuni amici che ci daranno una mano... #CorrectionAzumi: Cerca di chiarire alcuni punti che sono frequentemente fraintesi Gli insegnati giapponesi hanno qualcosa che noi non abbiamo…..
  • 10. Alcuni amici che ci daranno una mano... #TaysonBianchi: articoli, papers, blogs e libri di approfondimento solo per i veri masochisti…
  • 11. Riassumendo... #TaysonBianchi: riferimenti esterni per chi vuole approfondire, non vengono chiesti #CorrectionAzumi: Chiarimenti di punti facilmente fraintesi. Domande «bastarde» all’esame #StefanoDisoccupati: corollari non strettamente legati alla lezione, non viene chiesto all’esame #MiracleMike: punti essenziali che vengono chiesti all’esame
  • 13. Let’s Start! • Neuroni • Glia: • Microglia • Macroglia • Astrociti • Cellule ependimali • Oligodendrociti
  • 14. Il neurone • 1011 neuroni • 7000 sinapsi a neurone
  • 17. Recall prerequisiti: legge di Ohm ΔH1 ΔH2 ν ≈ I ΔV ≈ ΔH µ ≈ R I = ∆𝑉 𝑅
  • 18. Potenziale di membrana Simboli strani che non capisco Operazione matematica oscura
  • 19. Potenziale di membrana Na+ K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ A- A- A- A- A- ∆𝑉 𝑚 = 𝑅𝑇 𝐹 ln 𝐾 + 𝑒 + 𝑁𝑎 + 𝑒 𝐾 + 𝑖 + 𝑁𝑎 + 𝑖 Equazione di Goldman
  • 20. Potenziale di membrana R1 G = Conduttanza 𝐺 = 1 𝑅 ∆𝑉 𝑚 = 𝑅𝑇 𝐹 ln 𝐾 + 𝑒 + 𝑁𝑎 + 𝑒 𝐾 + 𝑖 + 𝑁𝑎 + 𝑖 ∆𝑉 𝑚 = 𝑅𝑇 𝐹 ln 𝑝 𝐾 + 𝑒 + 𝑝 𝑁𝑎 + 𝑒 𝑝 𝐾 + 𝑖 + 𝑝 𝑁𝑎 + 𝑖 𝑝 𝐾 + >> 𝑝 𝑁𝑎 + ∆𝑉𝑚 = -60mV ∆𝑉𝐾 = -105mV ∆𝑉𝑁𝑎 = +55mV
  • 21. La pompa sodio potassio #CorrectionAzumi • Il potenziale di membrana non è «A RIPOSO», bensi è il potenziale «ALL’EQUILIBRIO» • E’ mantenuto dalla pompa sodio potassio • Il costo della pompa sodio potassio è il prezzo da pagare per essere pronti a trasmettere il potenziale d’azione
  • 22. Proprietà passive del neurone ∆𝑉1 = I × R1 ∆𝑉2 = I × R2 R2>> R1 1 2 ∆𝑉2>> ∆𝑉1
  • 24. Proprietà passive del neurone • Più è piccolo l’assone più resistenza farà al passaggio della corrente assonale e quindi lenta sarà la conduzione • Più è piccolo il diametro dell’assone più alta sarà la resistenza di membrana e quindi a parità di corrente si produrrà maggior differenza di potenziale
  • 25. Recap • Il flusso di ioni equivale è un flusso di corrente • Il flusso ionico attraverso la membrana si ferma quando le forze osmotiche ed elettriche sono pari • In questa maniera si crea una differenza di potenziale elettrico • La differenza di potenziale elettrico di fatto è dovuta alla forza osmotica • L’incidenza dei ogni singolo ione sul potenziale all’equilibrio è «pesata» dalla conduttanza della membrana allo specifico ione (numero di canali ionici attivi) • La membrana si comporta come una resistenza ed un condensatore messi in parallelo • La corrente passa prima dal condensatore e via via sempre di più dalla resistenza #MiracleMike
  • 27. 𝑝 𝐾 + >> 𝑝 𝑁𝑎 + Il potenziale d’azione ∆𝑉 𝑚 = 𝑅𝑇 𝐹 ln 𝑝 𝐾 + 𝑒 + 𝑝 𝑁𝑎 + 𝑒 𝑝 𝐾 + 𝑖 + 𝑝 𝑁𝑎 + 𝑖 𝑝 𝐾 + << 𝑝 𝑁𝑎 + ∆𝑉𝐾 = -105mV ∆𝑉𝑁𝑎 = +55mV
  • 28. Il potenziale d’azione #CorrectionAzumi • La conduzione nervosa avviene ATTRAVERSO la membrana non all’interno del neurone • La conduzione è molto più lenta di quella elettrica ma è ATTIVA • Ciò permette che le informazioni non si perdano
  • 29. Il potenziale d’azione • Come possiamo renderla più veloce?
  • 30. Il potenziale d’azione • La conduzione nelle cellule mielinizzate si definisce SALTATORIA
  • 33. Il potenziale d’azione #CorrectionAzumi • Le sinapsi chimiche sono più lente di quelle elettriche. • Il vantaggio delle sinapsi chimiche è che sono molto più modulabili
  • 34. Recap • Superato un livello di soglia si aprono i canali sodio voltaggio dipendenti • Il potenziale di membrana si inverte • Si aprono i canali sodio voltaggio dipendenti limitrofi • Il potenziale d’azione è TUTTO o NULLA (YES or NO) • La membrana torna all’equilibrio per l’apertura lenta dei canali K dipendenti • Le fibre mielinizzate sono più veloci • Conducono da un nodo di Ranvier all’altro (Conduzione saltatoria) • La mielina è fatta dagli oligodendrociti nel SNC e dalle cellule di Schwann nel SNP • Il potenziale d’azione arriva alla sinapsi e determina la fuori uscita del neurotrasmettitore • Processo calcio dipendente #MiracleMike
  • 35. Il potenziale d’azione The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1963 #TaysonBianchi “Professor Hodgkin has told you how he was influenced as an undergraduate by the writings of four Fellows of Trinity College, Cambridge. I too was an undergraduate at Trinity, but by the time I was taking physiology seriously, in my final year in 1938- 1939, there was yet another Fellow of the College who influenced me even more directly than the ones mentioned by Hodgkin, and that was Hodgkin himself.” https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1963/huxley/lecture/
  • 36. Cosa si intende per «modello» in scienza?