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FISICA BIOFISICA E STATISTICA

Anno accademico e docente
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English course description
Anno accademico
2018/2019
Docente
MICHELE MARZIANI
Crediti formativi
12
Periodo didattico
Primo Semestre

Obiettivi formativi

FISICA
L'obiettivo del modulo di Fisica è introdurre le grandezze e i principi fondamentali della Fisica Classica. In particolare, gli argomenti trattati mirano a fornire gli strumenti necessari per la comprensione dei fenomeni fisici alla base delle attività motorie. Le lezioni e le esercitazioni guidate permetteranno di acquisire le competenze richieste per impostare in modo scientifico e quantitativo la risoluzione di semplici problemi in questo ambito.
BIOFISICA
L'obiettivo del modulo di Biofisica è presentare principi di Fisiologia cellulare, in particolare riguardo le cellule eccitabili (nervose e muscolari), di discutere i fenomeni che portano alla genesi e alla propagazione degli impulsi nervosi e di spiegare come questi si trasformino in contrazioni muscolari in seguito all’attivazione delle sinapsi nervo-muscolo. Gli argomenti trattati mirano a fornire gli strumenti necessari per la comprensione dei fenomeni biofisici alla base delle attività motorie. Le lezioni permetteranno di acquisire le competenze richieste per affrontare con adeguata preparazione i corsi che seguiranno nel triennio.
STATISTICA E ANALISI DEI DATI
Il corso intende formare all'uso del metodo scientifico quantitativo nella descrizione e interpretazione dei fenomeni naturali presenti nell'area della medicina applicata alle attività motorie. La scelta dei contenuti è guidata dalla prospettiva della loro utilità nell'ambito delle successive esigenze didattiche.

Prerequisiti

Elementi di algebra. Elementi di trigonometria. Funzioni che trovano applicazione nello studio dei fenomeni naturali. Conoscenza di alcuni elementi del calcolo algebrico e della analisi funzionale. Fondamenti di biologia cellulare.

Contenuti del corso

FISICA
Grandezze fisiche: grandezze scalari e vettoriali, unità di misura: il Sistema Internazionale. Cinematica: moto rettilineo uniforme ed uniformemente vario; moto circolare uniforme; moto armonico; moti piani.
Dinamica: forze e leggi della dinamica, forza di gravità: massa, peso e densità; esempi di altre forze fondamentali; lavoro, energia potenziale e cinetica, conservazione dell'energia. Sistemi di punti materiali: centro di massa; equilibrio del corpo rigido; conservazione dell'energia, della quantità di moto e del momento angolare; oscillatore armonico; pendolo semplice. Statica e dinamica dei fluidi: equilibrio di un fluido, pressione, legge di Archimede, effetti delle forze di coesione: tensione superficiale e capillarità; equazione di continuità e teorema di Bernoulli; moto di un fluido perfetto e di un fluido viscoso, cenni di idrodinamica nella circolazione sanguigna.
Termodinamica: gas perfetti, calore e temperatura, primo principio della termodinamica, cenni sul secondo principio della termodinamica.
Elettromagnetismo: legge di Coulomb, isolanti e conduttori; circuiti elettrici: corrente, resistenza e capacità, legge di Ohm.
BIOFISICA
PRINCIPI DI BASE. Definizione di Biofisica. Acqua e soluzioni. Struttura molecolare dei lipidi, delle proteine e delle membrane. Richiami di elettricità, conduzione ionica ed elettronica, corrente e resistenza. Conduttori e isolanti. La legge di Ohm. Resistenza e reattanza. Le proteine di membrana e in soluzione. Diffusione e osmosi. Il potenziale di Nernst e l’equazione di Goldman-Hodgkin-Katz.
SEGNALI NERVOSI: Canali di membrana. Il potenziale di riposo. Il modello Hodgkin e Huxley. Voltage-clamp e patch-clamp. Il potenziale d’azione. Potenziali graduati e conduzione nelle fibre nervose. La giunzione neuromuscolare. Sinapsi eccitatorie e inibitorie. Integrazione spaziale e temporale dei segnali sinaptici. Farmacologia delle sinapsi. Recettori.
TECNICHE AVANZATE: Campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici. La registrazione extracellulare. Imaging tissutale statica e dinamica: PET, fPET, TAC, NMR e fNMR; risoluzione spaziale e temporale. Imaging a fluorescenza e fluorofori.
STATISTICA E ANALISI DEI DATI
Il corso prevede una parte teorica che illustra le tecniche più comuni della analisi statistica di dati univariati e bivariati ed una parte pratica per acquisire familiarità con l'utilizzo di programmi dedicati all’analisi dei dati di interesse medico-clinico e sportivo.
Parte teorica: tecniche di rappresentazione grafica dei dati qualitativi e quantitativi e tecniche numeriche per il calcolo degli indici riassuntivi di posizione e dispersione. Nozioni di probabilità e alcuni elementi del calcolo probabilistico. Distribuzioni di probabilità delle variabili casuali discrete e continue (distribuzione Binomiale, Normale e Normale Standard), di comune utilizzo per l’analisi di dati qualitativi e quantitativi.
Parte pratica: esercitazioni guidate dal docente per eseguire, tramite programmi di analisi sviluppati in ambiente MS-Excel le analisi statistiche descrittive di dati qualitativi e quantitativi di interesse medico-clinico e sportivo.

Metodi didattici

Lezioni frontali
ANALISI DATI: Lezioni frontali e Esercizi da svolgere a casa con l’ausilio dei programmi Excel

Modalità di verifica dell'apprendimento

FISICA
Esame scritto composto da 15 domande a risposta multipla con 5 possibili risposte di cui solo una corretta. Ogni risposta corretta vale 2 punti, ogni risposta non data 0 punti, -0,5 punti per ogni risposta sbagliata. Durata 45 minuti.
BIOFISICA
Esame scritto composto da 60 domande a risposta “Vero” o “Falso”. Ogni risposta corretta vale 1 punto, ogni risposta errata vale -1 punti, ogni risposta non data vale 0 punti. Il voto di sufficienza (18/30) è raggiunto con 36 punti. Durata 60 minuti.
STATISTICA E ANALISI DEI DATI
Esame scritto da eseguirsi tramite piattaforma “Moodle”. Lo studente deve rispondere ad una serie di domande a scelta multipla e aperte e risolvere una serie di esercizi realizzati per valutare le conoscenze, le competenze e le abilità acquisite durante le lezioni frontali e le esercitazioni al computer. Le domande e gli esercizi sono estratti in modo casuale da un’apposita base dati e la valutazione varia da 1 a 4 punti per ciascuna risposta corretta in funzione del grado di difficoltà di ciascuna domanda e/o esercizio; grado di difficoltà dichiarato nella griglia di valutazione inserita nel compito.
Il tempo previsto per l’esame è di un’ora e il punteggio massimo raggiungibile è pari a 31 (30 con Lode).
IL VOTO FINALE RISULTERÀ DALLA MEDIA PONDERATA DEI VOTI CONSEGUITI IN CIASCUNA PROVA

Testi di riferimento

FISICA
Borsa, F., & Lascialfari, A., PRINCIPI DI FISICA: per indirizzo biomedico e farmaceutico, II edizione (2014) EdiSES
BIOFISICA
Indicazioni sui testi consigliati verranno fornite a lezione
STATISTICA E ANALISI DEI DATI
P.S. Mann, Introductory Statistics, VIII Eds, Wiley N.Y.(2012). Dal libro sono state ricavate delle dispense, dei lucidi riassuntivi, e una serie di esercizi che sono a disposizione dello studente.