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BIOLOGICAL AND MORPHOLOGICAL BASICS OF MENTAL ACTIVITIES
LARISA RYSKALIN
Academic year2020/21
CourseSCIENCES AND TECHNIQUES IN CLINICAL AND HEALTH PSYCHOLOGY
Code439EE
Credits11
PeriodSemester 1
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
BASI BIOLOGICHE DELLE ATTIVITÀ MENTALI E DEL COMPORTAMENTOBIO/13LEZIONI42
PATRIZIA GUIDI unimap
LEONARDO ROSSI unimap
MORFOLOGIA DEL SISTEMA NERVOSO E DEGLI ORGANI DI SENSOBIO/16LEZIONI35
LARISA RYSKALIN unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Per quanto riguarda il modulo di Biologia, lo studente che avrà completato il corso con successo avrà acquisito un lessico specifico per illustrare aspetti morfologici e funzionali della cellula procariotica ed eucariotica ed avrà acquisito conoscenze sui principi fondamentali che guidano organizzazione e funzioni cellulari e molecolari. Inoltre lo studente avrà appreso anche i meccanismi alla base della trasmissione dei caratteri ed alle analisi di base di genetica quantitativa e di popolazioni con particolare riferimento a specifici meccanismi evolutivi

Knowledge

Biology:  The student who successfully completes the course will be able to demonstrate knowledge of fundamental principles that guide eucariotic and procariotic cellular organization and function. 

Neuroanatomy: The student who successfully completes the course will have the ability to comprehend and describe the anatomy of the human nervous system with the appropriate terminology. The student will get an in depth knowledge of the organization and function of sensory and motor systems of the brain, along with the functional connections between the central and peripheral nervous system.

 

Modalità di verifica delle conoscenze

esame orale

Assessment criteria of knowledge

oral examination

Capacità

Al termine del modulo di Biologia, lo studente  sarà capace di illustrare, capire e possibilmente analizzare criticamente argomenti che riguardano i principali processi di biologia cellulare, di genetica molecolare e formale

Skills

Biology:  At the end of the course, the student will be able to understand and possibly critically analyze principal biological cellular processes.

Neuroanatomy:  At the end of the course, the students will have acquired critical instruments to understand the general patterns of organization of the central nervous system and the main mechanisms of sensory processing and organization of the motor outputs.

Modalità di verifica delle capacità

Per quanto riguarda il modulo di Biologia, durante le ore di lezione saranno proposti momenti di autovalutazione ed al termine del corso sarà programmato un esame finale per verificare l'acquisizione delle capacità.

Assessment criteria of skills

Biology: during class lessons, self-assessment moments will be proposed and a final exam to verify the acquisition of skills.

Neuroanatomy: The skills acquired by the student during the course will be assessed during the final examination

 

Behaviors

Biology:The student can acquire analytical spirit about cellular biology processes.

Assessment criteria of behaviors

Biology: In the final test will be verified  the learning as well as the analytical and critical spirit about the topics discussed in the course.

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Per il modulo di Biologia: conoscenze di base di chimica, biochimica e biologia acquisite durante il percorso scolastico della scuola secondaria di secondo grado. 

Prerequisites

Biology: basic knowledge about general chemistry and cell biology, acquired by the student during his/her  secondary school education.

Indicazioni metodologiche

Per il modulo di Biologia è consiglaita, ma non obbligatoria, la frequenza alle lezioni; la partecipazioni alle discussioni ed alle esercitazioni in aula. Lo studio individuale è da svolgere su un valido testo didattico, ed il materiale (slides e dispense) fornite dalla docente devono essere di ausilio nell'orientamento degli argomenti trattati e non sostitutivo di un valido testo.

Per il modulo di Morfologia del Sistema Nervoso e degli organi di senso è consigliata la frequenza alle lezioni. 

Teaching methods

Biology: attendance at lessons is recommended, but not mandatory. Participation in classroom discussions and exercises are encouraged . The individual study is to be carried out on a valid didactic text;  the slides provided by the teacher are not a substitute for a valid text.

Neuroanatomy: 

  • Face to face delivery with Power Point presentations;
  • Attending lectures and partecipation in discussions;
  • For information and appointments, contact the teacher.
Programma (contenuti dell'insegnamento)

Programma del modulo di Morfologia del Sistema Nervoso e degli organi di senso 

  • Organizzazione generale del sistema nervoso: suddivisione, cellule del tessuto nervoso, cenni di filogenesi. I recettori periferici della sensibilità somatica.
  • Il midollo spinale: posizione, aspetti macroscopici, configurazione interna, struttura della sostanza grigia (laminazione), struttura della sostanza bianca, aspetti funzionali.
  • I nervi spinali: radice anteriore, radice posteriore. I riflessi spinali.
  • Fusi neuromuscolari e organi tendinei: morfologia, aspetti funzionali. La co-attivazione alfa-gamma.
  • Vie ascendenti e vie discendenti nel midollo spinale e nel tronco dell’encefalo.
  • Vie della sensibilità somatica: fascio spino-bulbo-talamo-corticale, fascio neo- e paleo-spino-talamico (lemnisco spinale).
  • Anatomia del dolore.
  • Il telencefalo: aspetti macroscopici, strutturali e funzionali. Lobi e scissure, aree funzionali della corteccia cerebrale, struttura della corteccia telencefalica.
  • Vie motorie: sistema piramidale, sistema extrapiramidale.
  • Il sistema nervoso vegetativo: : ortosimpatico, parasimpatico, metasimpatico. Descrizione anatomica, neurochimica e funzionale.
  • Tronco encefalico: descrizione macroscopica, configurazione interna.
  • La formazione reticolare: organizzazione anatomica e aspetti funzionali.
  • I nuclei della base.
  • Il cervelletto: aspetti macroscopici e strutturali. Struttura della corteccia cerebellare, fibre muscoidi, fibre rampicanti, il glomerulo cerebellare. Nuclei profondi.
  • Cenni di fisiologia della corteccia cerebellare.
  • Il sistema limbico.
  • Gli organi di senso specifico: cenni sul sistema olfattivo, gustativo, uditivo, visivo.

Ricevimento previo appuntamento per email, da inviare all'indirizzo: larisa.ryskalin@unipi.it

 

Programma del modulo di biologia 1 (professor Rossi)

  • INTRODUZIONE ALLO STUDIO DELLA CELLULA. Teoria cellulare, strumenti per la visualizzazione e lo studio delle cellule; il microscopio ottico, la microscopia a fluorescenza, il microscopio elettronico a trasmissione ed a scansione. I tipi di cellule e la classificazione degli organismi. Le molecole della vita: proteine, lipidi, glucidi ed acidi nucleici. Le membrane biologiche, struttura ed organizzazione delle componenti lipidiche, proteiche e glucidiche.
  • IL TRASPORTO ATTRAVERSO LA MEMBRANA PLASMATICA. concetti di membrana semipermeabile, gradienti di concentrazione ed osmosi. Selettività della membrana plasmatica. Il trasporto passivo; la diffusione semplice e facilitata; il trasporto attivo diretto ed indiretto.
  • ORGANIZZAZIONE GENERALE DELLA CELLULA EUCARIOTICA. Concetto di citoplasma e citosol. Gli organuli cellulari, il nucleo (struttura dell’involucro nucleare e comunicazione nucleo/citosol), il reticolo endoplasmatico liscio e rugoso (caratteristiche ultrastrutturali e connessione con il nucleo), l’apparato del Golgi (caratteristiche ultrastrutturali e rapporto con il reticolo), il sistema endosomi/lisosomi, le vescicole di secrezione, i mitocondri (aspetti ultrastrutturali).
  • Il citoscheletro: microtubuli (struttura, centri di organizzazioni, funzione nel traffico vescicolre, nel battito ciliare e nella divisione cellulare); i microfilamenti (struttura e funzione nella contrazione muscolare, nel movimento ameboide e nella citodieresi); i filamenti intermedi (cenni).
  • DIFFERENZE TRA CELLULA EUCARIOTICA E PROCARIOTICA. Principali differenze a livello di superficie esterna, organizzazione interna e materiale genetico. Evoluzione della cellula eucariotica, formazione degli organuli e processi di endosimbiosi per mitocondri e cloroplasti.
  • STRUTTURA DEL DNA E DEL CROMOSOMA. Struttura degli acidi nucleici DNA ed RNA. Il nucleotide, il legame fosfodiesterico, il singolo ed il doppio filamento di DNA. Condensazione del DNA (cenni). Etero ed eucromatina. Il cromosoma.
  • GESTIONE DEL MATERIALE GENETICO DURANTE IL CICLO CELLULARE. Le fasi del ciclo cellulare (descrizione generale). La fase S e la duplicazione del DNA come meccanismo semiconservativ. Struttura del cromosoma bicromatidico. Concetto di cromatidi fratelli, centromero, bracci e telomero. Classificazione dei cromosomi sulla base della posizione del centromero. La divisione cellulare mitotica.
  • FLUSSO DELLA INFORMAZIONE GENICA. Concetto di genoma. Concetto di gene e struttura generale di un gene negli eucarioti. Geni singoli, geni ripetuti in tandem, le famiglie geniche. mRNA, rRNA e tRNA. Concetto di promotore e sequenza di terminazione della trascrizione. Il flusso della informazione genica. La trascrizione, la maturazione dell’mRNA, il codice genetico, la traduzione.
  • IL CONTROLLO DELLA ESPRESSIONE GENICA: i diversi livelli di regolazione dell’espressione genica, l’accessibilità alla cromatina e le modificazioni epigenetiche (cenni) i fattori trascrizionali generali e specifici, il controllo coordinato dell’espressione genica, il controllo post-trascrizionale.
  • LE MUTAZIONI: classificazione delle mutazioni (somatiche/germinali; puntiformi/cromosomiche). Classificazione delle mutazioni puntiformi in base a: posizione, effetto sul prodotto proteico. le mutazioni cromosomiche: mutazioni per variazione nella struttura dei cromosomi: inversioni, delezioni, traslocazioni, duplicazioni. Mutazioni per variazione nel numero dei cromosomi: aneuploidie, poliploidie
  • LO SMISTAMENTO DELLE PROTEINE-ESOCITOSI-ENDOCITOSI-DIGESTIONE INTRACELLULARE. Lo smistamento delle proteine sulla base dei segnali di localizzazione. Proteine sintetizzate nel citosol e proteine destinate al sistema endomembranoso. La traslocazione del ribosoma al RER. La sintesi di proteine nel lume e nella membrana del RER. Le vescicole di transizione, il processo della gemmazione e il trasferimento alla cisterna CIS dell’apparato del Golgi. La glicosilazione e il trasporto alla cisterna TRANS. La gemmazione dei lisosomi e delle vescicole di secrezione. La esocitosi, la endocitosi (fagocitosi/pinocitosi/endocitosi mediata da recettore). La digestione intracellulare operata dai lisosomi.
  • IL RETICOLO ENDOPLASMATICO LISCIO. Ruolo del REL come depositario del calcio, nel metabolismo del glicogeno e nella detossificazione da xenobiotici.
  • METABOLISMO ENERGETICO E MITOCONDRIO. Le reazioni anaboliche e cataboliche. La respirazione cellulare come la reazione di ossidoriduzione nella catalisi del glucosio con trasferimento di elettroni controllato e graduale dal glucosio all’ossigeno. Le deidrogenasi. La glicolisi (cenni). La piruvato deidrogenasi e l’ingresso del piruvato nel mitocondrio. Il ciclo di krebbs (cenni). La catena di trasporto degli elettroni, il gradiente protonico, la fosforilazione ossidativa. Il destino del piruvato in assenza di ossigeno (Il caso della fermentazione lattica).
  • RIPRODUZIONE - CROMOSOMI OMOLOGHI – ALLELI – GENOTIPO - FENOTIPO - MEIOSI. La riproduzione sessuata ed asessuata, la fecondazione e l’origine della diploidia, il concetto di cromosomi omologhi, le varianti alleliche, il genotipo, il fenotipo, dominanza completa, dominanza incompleta e le spiegazioni molecolari. La allelia multipla, il caso del gruppo sanguigno ABO, il concetto di codominanza. La meiosi. Il valore N ed il valore c e la loro oscillazione durante il ciclo cellulare. Le non disgiunzioni e l’origine delle aneuploidie.
  • GENI INDIPENDENTI – GENI ASSOCIATI. Svolgimento schematico di processi di meiosi per geni indipendenti. Il quadrato di punnet negli incroci monoibridi e diibridi. Il concetto della associazione e svolgimento di processi di meiosi per geni associati. LA DETERMINAZIONE DEL SESSO. Le diverse strategie di determinazione del sesso: sistema genico, cromosomico ed ambientale. La determinazione del sesso nei mammiferi attraverso il modello cromosomico XX/XY. Il ruolo del cromosoma Y in uomo, le sindromi di klinefelter e Turner. il gene SRY e funzione del suo prodotto proteico TDF.
  • INTERAZIONE GENICA, SEMPLICE ED EPISTATICA. L’effetto additivo, concetto di gene epistatico ed ipostatico, l’epistasi dominante e recessiva.
  • INTERAZIONE GENOTIPO AMBIENTE. La norma di reazione, la penetranza e l’espressività.
  • GENETICA QUANTITATIVA. Caratteri continui e discontinui, caratteri multigenici e multifattoriali, gli istogrammi di frequenza. Le componenti della varianza fenotipica, l’ereditabilità in senso lato ed in senso stretto e la risposta alla selezione.
  • COMPRENDERE L’EVOLUZIONE DA UN PUNTO DI VISTA GENETICO. Concetto di specie, popolazione e pool genico. La microevoluzione e la speciazione allopatrica. Il concetto di filogenesi ed albero filogenetico.
  • IL COMPLESSO PERCORDO FILOGENETICO CHE HA PORTATO ALLA SPECIAZIONE DI HOMO SAPIENS. L’origine del genere Homo in Africa le diaspore delle specie umane. L’evoluzione culturale si sostituisce a quella biologica.
  • UN ERRORE NELL’ACCRESCIMENTO DEL PROSENCEFALO E’ LA CHIAVE DEL SUCCESSO DELL’UOMO MODERNO. Esempi di meccanismi genetici alla base della evoluzione del cervello umano.

Programma del modulo di biologia 2 (dott.ssa Guidi):

  • INTERAZIONI CELLULA-CELLULA: struttura e funzione delle connessioni cellulari: giunzioni di ancoraggio, giunzioni serrate, giunzioni comunicanti, desmosomi. Il loro effetto sulla funzionalità di membrana.
  • LA COMUNICAZIONE CELLULARE: le molecole segnale e i diversi tipi di segnali cellulari. La ricezione del segnale: recettori di membrana ed intercellulari. La trasduzione del segnale. Il ruolo dei secondi messaggeri e l’amplificazione del segnale. Possibili risposte cellulari.
  • LA REGOLAZIONE DEL CICLO CELLULARE: i punti di controllo e le molecole coinvolte nella regolazione del ciclo. Tappe del ciclo cellulare eucariotico e relative proteine regolatrici: il ruolo delle chinasi ciclina dipendenti (CdK) nella transizione delle diverse fasi. L’attivazione della CdK ed il processo della fosforilazione. Regolatori positivi e negativi. I fattori di crescita.
  • MORTE CELLULARE: il processo necrotico e l’apoptosi. Induzione apoptotica: la via di segnalazione intrinseca e la via di segnalazione estrinseca; il ruolo delle caspasi. Cambiamenti morfologici e stereotipici della cellula apototica ed il processo fagocitotico per la sua eliminazione.
  • I VIRUS:I virus, organismi viventi? un dibattito ancora acceso. I virus dei batteri, ciclo litico e ciclo lisogeno. Aspetti di interesse biologico sulla pandemia in corso da Sars-CoV-2.
Syllabus

Genetics (2CFU)

Professor Leonardo Rossi
 Characteristics of life classification of the living.
 Bacteria, Archaea and Eukarya: properties, strategies and evolution.
 The chemical components of the cell.
 Composition, structure and functions of cell membranes.
 Diffusion and transport through the membrane.
 The intracellular compartments and the sorting of proteins.
 Vesicular traffic. The pathways of endocytosis and secretion. Intracellular digestion.
 The mitochondria, structure, origin and functions.
 The cytoskeleton and cell motility.
 The cycle and cell division: mitosis.
 Asexual and sexual reproduction, life cycles.
 The meiotic division.
 Origin and development of germ cells.
 Fertilization.
Genetic role of DNA.
 The structure of chromatin and chromosomes, the karyotype.
 DNA replication.
 The flow of genetic information.
 The structure of the gene in prokaryotes and eukaryotes.
 The different types of RNA, synthesis and maturation mechanisms.
 The ribosome and protein synthesis.
 The genetic code.
 The regulation of gene expression in eukaryotes.
Basic mechanisms of heredity: Mendel's experiments and their chromosomal and molecular interpretation.
Incomplete dominance, codominance, multiple alleles.
Gene interaction, epistasis

Genotypic and phenotypic variability: genes and environmentpenetrance and expressiveness.
Determination of sex and sex chromosomes.
Associated genes and crossing-over.
Mutations

The heritability.
 Genetic structure of a population, genotypic and allelic frequencies.
 Evolutionary genetics.

 

Biology 2 (2cfu)

Dott.ssa Patrizia Guidi

- CELL-CELL INTERACTIONS: structure and function of cellular connections;

- CELL COMMUNICATION: General principles of cellular signaling. Signal molecules and signal transduction. Receptors associated with ion channel, G proteins and the tyrosine kinase receptors;

- BIRTH AND DEATH OF CELL: The cell cycle and the cell cycle control system. The dependent CDK-cyclin complexes. Check points G1-S, G2-M and anaphase. Apoptosis and necrosis processes.

-VIRUS: Notes on viruses; lithic and lysogenic cycle. Aspects of biological interest on the ongoing Sars-CoV-2 pandemia

Neuranatomy (5cfu)

Dott.ssa Larisa Ryskalin

 

Introduction to human nervous system and brief mentioning of development of the human nervous system: neural plate, notochordal plate, neural groove, neural crest. Primary vesicles, flexures and secondary vesicles of the neural tube. Main structures derived from each secondary vesicle. Schematization of development of cranial nerves. Brief mentioning of spinal cord development. Gross anatomy of the encephalon: terminology of the components of the CNS. Meninges, epidural space. Brain ventricles. CSF: circulation, reabsorption, and CSF-brain barriers. Brain hemispheres: main sulci; definition of the different lobes. Overview of the brainstem. Identifying and naming main structures from sections of brain stem. Gross anatomy of the human spinal cord: External features. Denticulate ligaments; cervical and lumbar enlargement; relation of spinal cord myelomeres and spinal nerves with segments of the vertebral column. Spinal cord meninges. Main features of spinal nerves. Structure of the spinal cord: laminar and nuclear organization of gray matter including detailed description of the types of neurons, afferents and efferents. Ventral and dorsal radicular cells, funicular cells; ascending bundles of spinal cord white matter. Site of termination of afferent fibers of different sizes into the spinal cord grey matter. Somatotopic organization of neurons in the laminae IX. Sensitive pathways. Dorsal column-medial lemniscus pathways; Spino-thalamic system: site of origin in the spinal cord; paleo- and neo-spinothalamic system. The neuromuscular spindles. Alpha-gamma co-activation. Reflexes. Myotatic reflex. Nociception and mechanisms of control. Thalamus: general features. Cortex: brief overview of the gross anatomy of the human cortex, and of Brodmann areas . Main cortical gyri. Definition of homotypic and heterotypic cortex and main features of isocortex, mesocortex and allocortex. Motor systems. Description of motor areas on the lateral and medial surface of the cerebral cortex. The homunculus motorius. Origin of descending pathways. Cortico-spinal and cortico-nuclear pyramidal bundle. Pyramidal and extrapyramidal pathways, discrepancies between anatomical and functional criteria, fallacy and reality. Definition of gross, fine and fractionated movements. Cooperation between pyramidal and extrapyramidal systems. Replacing the concept of pyramidal and extrapyramidal with medial and lateral systems. Definition of motor unit.  Renshaw cells and theuir multiple roles. The functional anatomy of the neurovegetative system: orthosympathetic, parasympathetic, metasympathetic. Anatomical, neurochemical and functional description. . The basal ganglia. Neotriatum (caudate and putamen) and paleostriatum (globus pallidus). Modern definition enriched of the mesodiencephalic structures (subthalamus and substantia nigra pars reticulata) and deprived of the archistriatum (amygdala and claustrum). The internal capsule. Striatal mosaic: patch and matrix. The basal ganglia circuitry, output, input and subthalamic nucleus; direct, indirect and hyper-direct pathways. Cerebellum. Gross anatomy of its external and internal features. Integrating the medio-lateral with antero-posterior gradient to define the cerebellum; spino-cerebellum, pontocerebellum and vestibulo-oculomotor cerebellum. The cerebellar cortex, Purkinje cells, granule cells, parallel fibers, golgi cells, basket and stellate cells, unipolar brush cells, Lugaro cells. Deep cerebellar nuclei, mossy fibers and climbing fibers. The cerebellar glomerulus (synaptic triad). The reticular formation of the brainstem. The experiments of Moruzzi and Magoun. Cytoarchitecture as a criterion to define the brainstem reticular formation; isodendritic, idiodendritic and allodendritic neurons. The topographic and neurochemical subdivision of the brainstem reticular formation, nuclei of the medial, median, and lateral band. The limbic system. Organs of specific sense. Organization of the olfactory system an d visual systems.

 

Bibliografia e materiale didattico

Modulo di: Morfologia del Sistema Nervoso e degli Organi di Senso:

Testi consigliati

-Neuroanatomia con riferimenti funzionali e clinici, Fitzgerald et al., Edizione Elsevier-Masson

-Atlante di Neuroscienze, Netter, Edizione Elsevier-Masson

-Anatomia della formazione reticolare nel tronco encefalico dell'uomo, Francesco Fornai e Michela Ferrucci, Pisa University Press.

Sono inoltre fornite le slide delle lezioni.

 

Modulo di: Biologia  1 e 2

Testi consigliati

- P. Solomon, et al. Elementi di Biologia VII edizione, 2017 EDISES

sui portali e-learning dei docenti è inoltre a disposizione ulteriore materiale didattico

 

 

Bibliography

Biology

suggested books:

- P. Solomon, et al. Elementi di Biologia VII edizione, 2017 EDISES

- David Sadava, et al. Elementi di Biologia e Genetica , 2014 ZANICHELLI

- F.Mangia e A. Bevilacqua Basi Biologiche dell’Attività Psichica, 2011 PICCIN

The slides of the lessons are also provided (e-learning web site)

Genetics

suggested books:

- P. Solomon, et al. Elementi di Biologia VII edizione, 2017 EDISES

- David Sadava, et al. Elementi di Biologia e Genetica , 2014 ZANICHELLI

The slides of the lessons are also provided (e-learning web site)

 

Neuroanatomy

suggested books:

- Fitzgerald et al., Eds Elsevier-Masson

-Atlas of Neuroscienze, Netter, Eds Elsevier-Masson

 

Modalità d'esame

Orale

Assessment methods

Oral

Updated: 10/03/2021 10:33