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Oggetto:
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Neurophysiology

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Neurophysiology

Oggetto:

Academic year 2022/2023

Course ID
NEU0268A
Teachers
Prof. Filippo Tempia (Lecturer)
Prof.ssa Annalisa Buffo (Lecturer)
Prof.ssa Eriola Hoxha (Lecturer)
Prof.ssa Elisa Carlino (Lecturer)
Year
1st year
Teaching period
Second semester
Type
Distinctive
Credits/Recognition
10
Course disciplinary sector (SSD)
BIO/09 - physiology
Delivery
Formal authority
Language
English
Attendance
Obligatory
Type of examination
Written and oral
Type of learning unit
modulo
Modular course
Neurophysiology and neuropharmacology (NEU0268)
Oggetto:

Sommario del corso

Oggetto:

Course objectives

The module of Neurophysiology will introduce the basic principles of neuronal signaling, the transduction and processing of sensory information, the planning and generation of motor commands, and the neural basis of complex and cognitive functions of the nervous system.

At the cellular level, the aim is to guide the student to understand the basis of electrical and molecular signals of the nervous system and how they encode, process and transmit information in and between single cells.

At the systems level, a main goal is to lead the students to understand how each specific sensory, motor or higher function is implemented by neuronal activity of the nervous centers involved.

Il modulo di Neurophysiology fornirà un’introduzione ai principi di base dei segnali neuronali, della trasduzione ed elaborazione delle informazioni sensoriali, della pianificazione e generazione di comandi motori, e delle basi nervose delle funzioni complesse e cognitive del sistema nervoso.

A livello cellulare, il fine è di indirizzare lo/a studente/ssa alla comprensione delle basi dei segnali elettrici e molecolari del sistema nervoso e come questi codificano, elaborano e trasmettono informazioni all’interno della cellula e tra singole cellule.

A livello di sistemi, lo scopo principale è di guidare gli/le studenti/esse a comprendere come ogni specifica funzione sensoriale, motoria o superiore è implementata dall’attività neuronale dei centri nervosi coinvolti.

Oggetto:

Results of learning outcomes

At the end of the course, the student will be able to:

  • understand the principles of the generation of electrical membrane signals in neurons and glial cells
  • know the physiological functions of glial cells
  • have in depth knowledge of the mechanisms of synaptic transmission and plasticity
  • know the general principles at the basis of transduction and processing of sensory information
  • understand the sequence of events leading from sensory transduction to conscious perception in the main sensory systems
  • have in depth knowledge of the circuits controlling movements and how they interact with each other to harmonize motor behavior, including the different, conscious and not conscious, aspects of motor control
  • understand how the activity of large populations of neurons gives rise to electrical and magnetic signals detectable with EEG and MEG and the meaning of oscillations of such signals
  • know the mechanisms controlling the sleep-wake cycle
  • know the current theories and the neural mechanisms of consciousness and attention
  • know the different types of learning and memory and how they are implemented by neural circuits
  • know the function of the neural centers of language, thinking, behavioral planning
  • know the neural mechanisms of emotion, motivation and reward

Al termine del corso, lo/a student/ssa sarà in grado di:

  • comprendere i principi di generazione dei segnali elettrici di membrana nei neuroni e nelle cellule gliali
  • conoscere le funzioni fisiologiche delle cellule gliali
  • avere una conoscenza approfondita dei meccanismi della trasmissione sinaptica e della plasticità sinaptica
  • conoscere i principi generali alla base della trasduzione ed elaborazione delle informazioni sensoriali
  • comprendere la sequenza di eventi che porta dalla trasduzione sensoriale alla percezione cosciente nei principali sistemi sensoriali
  • avere una conoscenza approfondita dei circuiti che controllano i movimenti e della loro interazione al fine di armonizzare il comportamento motorio, compresi i diversi aspetti di controllo motorio conscio e non conscio
  • comprendere come l’attività di grandi popolazioni di neuroni dia origine a segnali elettrici e magnetici rilevabili con EEG e MEG e il significato delle oscillazioni di tali segnali
  • conoscere i meccanismi che controllano il ciclo sonno-veglia
  • conoscere le attuali teorie e i meccanismi nervosi della coscienza e dell’attenzione
  • conoscere le diverse forme di apprendimento e memoria e come queste vengano implementate dai circuiti nervosi
  • conosce le funzioni dei centri nervosi di linguaggio, pensiero e pianificazione del comportamento
  • conosce i meccanismi nervosi delle emozioni, della motivazione e della gratificazione.
Oggetto:

Program

Biophysics and cellular physiology

  • Biophysics of excitable membrane: resting membrane potential; passive electrical properties of neurons; ionic bases of the action potential
  • Physiology of glial cells
  • Synaptic transmission
  • Synaptic plasticity

 

Sensory physiology

  • General properties of sensory systems, signal transduction in sensory receptors, central processing of sensory signals
  • Somatosensory system: touch and proprioception
  • Pain and analgesia
  • Vision
  • Hearing and balance
  • The chemical senses: taste and olfaction

 

Motor control

  • Spinal motor circuits
  • Locomotion
  • Posture and balance
  • Cortical control of voluntary movement
  • Ocular movements
  • Basal ganglia
  • Cerebellum

 

Higher nervous functions

  • EEG and cortical voltage oscillations
  • Sleep-wake cycle
  • Consciousness
  • Attention
  • Learning and memory
  • Language
  • Thinking, planning, deciding
  • Emotion, motivation and reward

Biofisica e fisiologia cellulare

  • Biofisica delle membrane eccitabili: potenziale di riposo; proprietà elettriche passive dei neuroni; basi ioniche del potenziale d’azione
  • Fisiologia delle cellule gliali
  • Trasmissione sinaptica
  • Plasticità sinaptica

 

Fisiologia sensoriale

  • Proprietà generali dei sistemi sensoriali, trasduzione del segnale nei recettori sensoriali, elaborazione centrale dei segnali sensoriali
  • Sistema somestesico: tatto e propriocezione
  • Dolore e analgesia
  • Visione
  • Udito ed equilibrio
  • I sensi chimici: gusto e olfatto

 

Controllo motorio

  • Circuiti motori spinali
  • Locomozione
  • Postura ed equilibrio
  • Controllo corticale dei movimenti volontari
  • Movimenti oculari
  • Gangli della base
  • Cervelletto

 

Funzioni nervose superiori

  • EEG e oscillazioni di voltaggio corticali
  • Ciclo sonno-veglia
  • Coscienza
  • Attenzione
  • Apprendimento e memoria
  • Linguaggio
  • Pensiero, pianificazione, decisione
  • Emozione, motivazione and gratificazione
Oggetto:

Course delivery

Lectures, with the aid slide projection, will start from the scientific question, then describing the experiments and the evidence that led to understand the function under examination. Some more notional parts will be left to personal study.

Le lezioni, con l’ausilio di immagini proiettate, partiranno dalla problematica scientifica, poi descriveranno gli esperimenti e le prove sperimentali che hanno portato alla comprensione della funzione indagata. Alcune nozioni saranno lasciate allo studio individuale.

Oggetto:

Learning assessment methods

The final evaluation will be carried out with a written true/false quiz, followed by oral examination.

La valutazione finale verrà fatta con un quiz vero/falso, seguito da un esame orale.

Suggested readings and bibliography

Oggetto:

Dale Purves, George J. Augustine, David Fitzpatrick, William C. Hall, Anthony-Samuel LaMantia, and Leonard E. White (editors). “Neuroscience”.  Oxford University Press

Eric R. Kandel, James H. Schwartz, Thomas M. Jessell, Steven A. Siegelbaum and A. J. Hudspeth. “Principles of neural science” (5th edition). McGraw-Hill

Dale Purves, George J. Augustine, David Fitzpatrick, William C. Hall, Anthony-Samuel LaMantia, and Leonard E. White (editors).  “Neuroscience”.  Oxford University Press

Eric R. Kandel, James H. Schwartz, Thomas M. Jessell, Steven A. Siegelbaum and A. J. Hudspeth.  “Principles of neural science” (5th edition).  McGraw-Hill



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    Last update: 16/05/2022 12:00
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