Biotecnologie mediche

Core curriculum. Gli argomenti si intendono svolti in successione temporale così come sono riportati nel seguito del documento. Questo programma sarà svolto durante il II anno 1 semestre del CdS con calendarizzazione delle lezioni pubblicate sul sito web del CdS nella sezione dedicata all'orario delle lezioni. Fisiologia e Biofisica cellulare 3 CFU • Cosa studia la fisiologia. Concetto di omeostasi. Liquidi corporei. • Fisiologia delle cellule del sangue - Le funzioni generali del sangue. - I costituenti del sangue: plasma, eritrociti, leucociti, piastrine. L'emostasi. • La cellula come unità di base: parametri elettrici della membrana cellulare e circuiti equivalenti; potenziale di riposo; potenziale d'azione. - Canali ionici voltaggio-dipendenti. - Metodi biofisici per lo studio degli eventi elettrici di membrana. • Neurotrasmettitori • Sinapsi elettriche: struttura e funzione. – • Sinapsi chimiche. Rilascio del trasmettitore spontaneo ed evocato. Potenziale sinaptico; sommazione spaziale e temporale. La giunzione neuromuscolare. • Recettori di membrana: Famiglie di recettori ionotropi: analogie strutturali e peculiarità funzionali. - Famiglie di recettori metabotropi: analogie strutturali e diversità funzionali. - Sistemi di secondi messaggeri e trasduzione del segnale. Attività sinaptica e processi cognitivi e mnemonici. • Fisiologia muscolare 1 CFU Il muscolo: struttura e funzione dei vari tipi di muscolo. - La contrazione del muscolo scheletrico, liscio e cardiaco. • Sistema nervoso autonomo orto e parasimpatico. Centri respiratori e cardiocircolatori 2 CFU • Fisiologia del cuore e della circolazione sanguigna Leggi della meccanica dei fluidi applicate alla circolazione del sangue. Pressione arteriosa e resistenze periferiche. Il cuore: aspetti fisiologici del miocardio; il ciclo cardiaco. Gittata cardiaca e ritorno venoso. Eccitazione del miocardio e conduzione dell'impulso; meccanismi di controllo nervoso. - L'elettrocardiogramma. - Microcircolazione e sistema linfatico: Scambi tra sangue e tessuti. - Controllo del flusso ematico e della pressione arteriosa. Metodi di misurazione della pressione arteriosa. • Fisiologia della respirazione 2 CFU La respirazione: struttura funzionale del polmone. - Pressioni polmonari e ventilazione; volumi polmonari - Proprietà meccaniche del polmone. - Il circolo polmonare. - Scambi gassosi - Trasporto dei gas respiratori. – Controllo della respirazione.

Conoscenza pregressa dell'anatomia è consigliata ma non è un prerequisito.

Per l’espletamento dell’esame si consiglia l’approfondimento teorico già dall’inizio della frequenza al corso. Allo scopo di consultazione e di approfondimento i libri consigliati sono: Guyton e Hall: Fisiologia Umana. EdiSES, 2000 Berne e Levy: Fisiologia. Editrice Ambrosiana, 2000 Baldissera: Fisiologia e Biofisica medica. Poletto Editore E. Kandel: Principles of Neural Science. McGraw-Hill Companies , 2000 (da consultare in biblioteca) E. Kandel: Principles of Neural Science. McGraw-Hill Companies , 2000 (da consultare in biblioteca)

lezioni come riportato sul Sistema Aule/Orari del GOMP e pubblicato sul sito web del CdS. Il docente eroga una didattica a piccoli gruppi durante le attività professionalizzanti (APP). Le lezioni del corso di FIsiologia I si tengono in modalità in presenza e telematica il martedì dalle 13.30 alle 17.30 ed il giovedì dalle 9.00 alle 13.00 presso la sede di Medicina e Chirurgia di corso Repubblica a Latina nel primo semestre. Link al materiale delle lezioni su elearning: https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=2969 Link per le lezioni se non specificato diversamente su elearning: https://uniroma1.zoom.us/j/7128261193

Ai sensi del Regolamento didattico del CdS, lo studente è tenuto a frequentare obbligatoriamente le attività didattiche e professionalizzanti del corso. La frequenza viene verificata dai docenti tramite fogli firma /appello su elenchi aggiornati forniti dalla Segreteria Didattica secondo quanto stabilito dal CCL, su indicazione del Presidente del CdS. L'attestazione di frequenza alle attività didattiche obbligatorie di un Corso di insegnamento è necessaria allo studente per sostenere il relativo esame.

Questo insegnamento prevede per la valutazione finale un esame scritto, per il superamento dell'insegnamento lo studente dovrà conseguire un voto non inferiore a 18/30esimi Lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza sufficiente della Fisiologia I integrata sviluppata a lezione. Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode, lo studente deve invece dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, essendo in grado di raccordarli in modo logico e coerente. Tipi di verifica: scritta, con domande a risposta aperta da svolgersi in un tempo di 1 ora. Le date degli esami (otto appelli) sono pubblicate sul sito del CdS nella sezione relativa.

Gli argomenti trattati durante il corso si possono scaricare dalla piattaforma e-learning al sito: https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=174

lezioni come riportato sul Sistema Aule/Orari del GOMP e pubblicato sul sito web del CdS. Il docente eroga una didattica a piccoli gruppi durante le attività professionalizzanti (APP). Le lezioni del corso di FIsiologia I si tengono in modalità in presenza e telematica il martedì dalle 13.30 alle 17.30 ed il giovedì dalle 9.00 alle 13.00 presso la sede di Medicina e Chirurgia di corso Repubblica a Latina nel primo semestre. Link al materiale delle lezioni su elearning: https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=2969 Link per le lezioni se non specificato diversamente su elearning: https://uniroma1.zoom.us/j/7128261193

Sistema Nervoso Centrale (CNS) Organizzazione del cervello; Dalle cellule agli stati mentali; Come studiare il funzionamento del cervello. Tomografia ad emissione di positroni (PET) – Introduzione; Principio fisico; Sensori ed elettronica per la misura; Esempi applicativi. Risonanza magnetica (RMI) e Risonanza magnetica funzionale (fRMI): Introduzione; Introduzione; Principio fisico; Sensori ed elettronica per la misura; Natura del segnale BOLD; Esempi applicativi. Spettrografia funzionale ad infra-rossi (fNIRS). Introduzione; Principio fisico; Sensori ed elettronica per la misura; Esempi applicativi. Magnetoencefalografia (MEG). Introduzione; Principio fisico; Sensori ed elettronica per la misura; Esempi applicativi. Elettroencefalografia (EEG) Introduzione; Principio fisico; Sensori ed elettronica per la misura; Esempi applicativi. Neuroscienze applicate in contesti industriali Valutazione di stati mentali in contesti aeronautici; Meccanismi di neuroplasticità durante l’addestramento; Valutazione dello stress di Controllori del Traffico Aereo; Valutazione di stati mentali nel contesto dell’automotive; Passive BCI ed automazioni adattive per migliorare l’interazione Uomo-Macchina in contesti operativi ed industriali. Brain Computer Interfaces (BCI) - protesi controllabili atttraverso la modulazione dell'attività cerebrale. Decodifica del segnale cerebrale e definizione di Brain Computer Interface (BCI); Esempi di applicazione clinica ed industriale. Sistema Nervoso Autonomo Natura ed analisi del segnale Elettrocardiografico (ECG); Valutazione e correlati del segnale ECG; Natura ed analisi del segnale Risposta Galvanica Cutanea (GSR); Valutazione e correlati del segnale GSR; Natura ed analisi dei segnali oculometrici: EOG ed Eye Tracker; Valutazione e correlati dei segnali oculometrici. Neuroestetica Uso delle metodologie di brain imaging per valutare l’impatto di opere d’arte sull’attività cerebrale dell’Uomo; Esempi applicativi. Neuromarketing Uso delle metodologie di brain imaging per valutare l’impatto delle comunicazioni pubblicitarie sull’attività cerebrale dell’Uomo; Esempi applicativi. Etica e GDPR Protocolli sperimentali base; Considerazioni sull’Etica e protezione dei dati (GDPR). Tecnologie e sensori non invasivi per valutazione stati mentali ed emotivi Metodologie e tecnologie basate su video per l’acquisizione di parametri neurofisiologici; Esempi applicativi. Valutazione cooperazione Uso delle metodologie di brain imaging per valutare il livello di interazione tra 2 o più persone; Esempi applicativi. Fondamenti di statistica Introduzione; Statistica descrittiva; Statistica inferenziale; Test parametrici e non – parametrici. Esempi. Protesi impiantabili nell’orecchio ed applicazioni cliniche (Cochlear): Uso delle metodologie di brain imaging per valutare l’impatto di impianti cochleari sull’attività cerebrale di Adulti e Bambini; Esempi applicativi.

Non sono necessari prerequisiti.

Libri consigliati Vecchiato et al. Neuroelectrical Brain Imaging Tools for the Study of the Efficacy of TV Advertising Stimuli and their Application to Neuromarketing, Biosystems & Biorobotics (BIOSYSROB, volume 3) Borghini et al., Industrial Neuroscience in Aviation, Biosystems & Biorobotics (BIOSYSROB, volume 7) Aaron J. Newman, Research Methods for Cognitive Neuroscience, SAGE Altri supporti didattici Diapositive con le lezioni e prove di autovalutazione per la preparazione alla prova scritta (archivio elettronico indicato dai docenti).

La frequenza al corso non è obbligatoria.

Le modalità di valutazione dell’Insegnamento sono caratterizzate da appelli di esame fissati nelle sessioni programmate. La prova di esame prevede un compito scritto con domande sia a risposta multipla sia a risposta aperta ed un colloquio orale sugli argomenti dell’Insegnamento, seguito da un chiarimento sui criteri di valutazione a richiesta dello studente o della studentessa. L’obiettivo della prova di esame è di certificare le conoscenze dello studente sui principi fisici, caratteristiche elettroniche e di funzionamento delle principali tecniche di neuroimaging, elaborazione dei segnali neurofisiologici, validazione dei risultati in termini statistici, definizione di protocolli sperimentali, esempi di applicazioni cliniche ed industriali, e gestione degli aspetti etici e privacy dei dati raccolti. Gli argomenti esposti dovranno essere trattati con un linguaggio adeguato. Gli elementi presi in esame ai fini della valutazione sono di seguito elencati: (1) la conoscenza della materia, in tutte le aree previste nel programma di insegnamento; (2) l'impiego di un linguaggio appropriato; (3) la capacità di ragionamento, di articolazione logica del discorso scritto e di integrazione delle competenze dimostrata nella risposta alle domande di esame. La natura scritta ed orale del compito consentirà di correggere la valutazione individuale dell’elaborato degli studenti secondo tecniche di “item analysis”, in modo da non penalizzare eccessivamente aree della risposta che risulteranno insufficienti nella maggioranza degli studenti impegnati un certo appello di esame. Inoltre, la valutazione del singolo studente/studentessa sarà condotta in modo comparativo con quelli degli altri compagni/compagne della prova di esame, in modo da garantire equanimità e riconoscere i meriti individuali nell’attribuzione delle votazioni. Si terrà conto della (1) capacità dello studente di amministrare il tempo accordato per fornire le risposte in modo sintetico ma esauriente e (2) di raccordare i concetti chiave.

L’insegnamento di Bioingegneria Elettronica ed Applicazioni Cliniche consiste in lezioni frontali con gli studenti, eventualmente intervallate alcuni seminari specifici. Le lezioni sono tutte interattive, per cui il docente stimola gli studenti con domande alle quali essi, in virtù dei corsi già seguiti, possono dare risposta. Questo permette al docente di rendere evidenti i collegamenti tra il corso in essere e alcuni corsi precedenti, le cui nozioni hanno un ruolo chiave per la comprensione di quanto proposto a lezione. I continui richiami a nozioni di corsi precedenti devono abituare lo studente a non studiare la materia proposta come qualcosa di chiuso, finalizzato al superamento dell’esame finale, da archiviare subito dopo, ma vuole metter in luce uno studio multidisciplinare, a cui lo studente va educato, e che è assolutamente richiesto per uno studente della laurea magistrale, ormai quasi al termine del suo percorso formativo. Lo studente potrà trovare sulla piattaforma e-learning materiale didattico (programma d’esame, testi consigliati, link) utili per la preparazione dell’esame. Resta inteso che eventuale materiale messo a disposizione è da considerarsi una guida agli argomenti di esame, ma non sostituisce i testi consigliati.