La fisiologiaÈ la branca della biologia che studia il funzionamento degliorganismi viventi ed, in particolare, le modalità attraverso lequali il corpo riesce a mantenere la stabilità dell'ambienteinterno.

È quindi una scienza integrata, che studia le funzioni degliorganismi viventi – animali e vegetali – per conoscere le cause,le condizioni e le leggi che determinano e regolano i fenomenivitali.

L'etimologia della parola deriva dalle parole greche

"φύσις" (physis) e "-λόγος" (-logia),

tradotte come "discorso sui fenomeni naturali".

«Per dissipare il terrore di queste tenebre dello spirito non c’è dunque bisogno né dei raggi del sole, né dei tratti luminosi del giorno, ma dello studio razionale

della natura.»

Lucrezio, De Rerum Natura II, 59-61

Dietro ogni problema che appare straordinariamente complesso e irrisolvibilePRINCIPIO SEMPLIFICANTE che ci permette di svelare la natura degli eventi.

“I fenomeni mentali sono determinati da

processi somatici; non solo, ma essi

stessi alla loro volta ne determinano”

“Essi producono ancora delle modificazioni nel lume delle arterie e nel ritmo del

cuore, o processi ancor più delicati nei visceri e nelle ghiandole. Se si considerano

queste modificazioni e questi processi come atti che avvengono successivamente,

perché ha preceduto un dato stato mentale, sarà opportuno stabilire la legge

generale, che non si può avere mai una modificazione mentale che non sia

accompagnata o seguita da modificazioni somatiche.”

La nostra prima conclusione è quindi che la psicologia presuppone e include un certo grado di fisiologia cerebrale.”

SCOPO DELLA PSICOLOGIA (William James 1890)

The Principles of Psychology, 1890

“Gli uomini dovrebbero sapere che da nient’altro,se non dal cervello, derivano la gioia, i piaceri, il riso egli sport, i dispiaceri e i dolori, l’angoscia, lo sconforto e il lamento.

Ed è mediante il cervello, soprattutto, che noi acquisiamo saggezza econoscenza, e che possiamo vedere e sentire e riconoscere ciò che ègiusto, ciò che è cattivo e ciò che è buono, quello che è dolce e quelloche è insipido… Ed è sempre a causa dello stesso organo che noidiventiamo pazzi e deliranti, e che ci viene paura e ci assale ilpanico… tutte queste cose dobbiamo sopportare da parte del nostrocervello quando questo non è in salute…. In questo senso, sono delparere che sia il cervello a esercitare sull’uomo il più grande potere.”

Ippocrate 460-370 a.C.Fondatore della medicina

Galeno (131-200 circa d.C.) tento’ di distruggere le tesi cardiocentriste

che sono rimaste attive fino al 18° secolo, egli osservando i ventricoli

cerebrali introdusse il termine “Pneuma Psichico” che in eta’ classica

cambia in “spiriti Animali” e nel 700 in “Fluido Nervoso”. Il pneuma

considerato l’organo dell’ anima, l’anima stessa.

Galeno (129-201 d.C.) ha costituito fino al rinascimento la

figura del medico per eccellenza

Aristotele (384/383-322

a. C.)

Aristotele (IV sec. A.C.) ignorando l’esistenza dei nervi, dava al

cervello il significato di “ghiandola di raffreddamento“ per i vasi

sanguigni che ritornano al cuore, descrive inoltre che il cervello

messo a nudo è insensibile alla stimolazione meccanica a differenza

del cuore che lo è.

10 Apparati

Omeostasi

dal grecoομέο-στάσιςstessa fissità

Omeostasi

… tendenza naturale al raggiungimento di unarelativa stabilità interna delle proprietà chimico-fisiche che accomuna tutti gli organismi viventi,per i quali tale stato di equilibrio deve mantenersinel tempo, anche al variare delle condizioniesterne, attraverso dei precisi meccanismiautoregolatori.

OMEOSTASI = EQUILIBRIO STAZIONARIO

In Fisiologia, la legge dell'equilibrio di massa dice che sela quantità di una sostanza in un organismo deverimanere costante, ogni aumento deve venir compensatoda una perdita di pari entità.

EQUILIBRIO STAZIONARIO

La capacità degli animali di regolare il proprio ambienteinterno viene definita omeostasi, termine cheletteralmente significa equilibrio stazionario.In realtà l’ambiente interno di un animale subiscecontinuamente lievi fluttuazioni; l’omeostasi è infatti unostato dinamico, un equilibrio tra:a) variabili che, agendo sia dall’esterno sia dall’interno,

tendono a cambiare l’ambiente internob) meccanismi interni di controllo che si oppongono a tali

cambiamenti

Non tutti gli animali hanno stessa capacità di regolazione omeostatica

un animale viene definito “REGOLATORE”

per una determinata variabile ambientale quando utilizza meccanismi omeostatici

per compensare il cambiamento interno in risposta ad una fluttuazione esterna

Molti animalisoprattutto quelli che vivono in ambienti stabili

vanno incontro a variazioni di parametri in relazione a determinati cambiamenti ambientali

e vengono definiti

“CONFORMI”

La conformità e la regolazione rappresentano due casi estremi in un continuum

di processi adattativi e nessun organismo è un regolatore o un conforme perfetto;

esistono infatti animali che sono regolatori per alcune variabili e conformi per altre

La regolazione dell’ambiente interno ha costienergetici piuttosto elevati e gli organismimaggiormente dotati di meccanismi di controlloomeostatico spendono una porzione considerevoledell’energia ricavata dagli alimenti per mantenere leopportune condizioni interne

Uno degli aspetti più rilevanti del controllo omeostatico è

LA REGOLAZIONE DELLA TEMPERATURA CORPOREA

poiché la maggior parte dei processi biochimici e fisiologici

sono estremamente sensibili ai cambiamenti di temperatura

All’insieme ordinato dei sottosistemi checompongono l’organismo umano è preposta unarete di sistemi di controllo, il cui interventosimultaneo regola il flusso di energia e dimetaboliti, in modo da conservare immutato oquasi l’ambiente interno, indipendentemente dallemodificazioni di quello esterno.

Quello dell’ autoregolazione degli organismi viventi èun concetto fondamentale della biologia moderna,formulato alla fine del 19° sec. dal fisiologofrancese Claude Bernard, che lo sintetizzò nella classicaespressione di «fixité du milieu intérieur»,

Nella «fixité du milieu intérieur», si affermava come sidovesse ritenere essenziale per la vita degli organismisuperiori la costanza della composizione chimica edelle proprietà fisiche del sangue e degli altri liquidibiologici (plasma, del liquido interstiziale e del liquidointracellulare).

I meccanismi diautoregolazioneoperano a tutti i livellidi organizzazione deisistemi.

Omeostasi: Livelli di azione

Il sistema omeostatico si basa su 4 principali componenti,che assieme prendono il nome di meccanismo a feedback,cioè retroazione, reazione, risposta:

1. il recettore, che ha il compito di percepire le condizioniesterne e interne

2. il centro di controllo, che decide come comportarsi, dopoaver confrontato la condizione rilevata dal recettore conquella ottimale

3. l'effettore, che esegue quello che gli viene ordinato dalcentro di controllo

4. lo stimolo, il cambiamento che stimola appunto il recettoread attivare i meccanismi di regolazione interna.

A Livello MolecolareL’ Inibizione Feedback ( o Retroazione)

limita la quantità dei prodotti finaliche si formano per l’azione di un sistema enzimatico.

A Livello Cellulareinterviene il fenomeno dell’ Inibizione Da Contatto, per il quale

in una popolazione di cellule il processo della mitosi si arresta quando queste divengono così numerose da toccarsi;

lo stretto rapporto fisicoconsentirebbe a un messaggerochimico inibitore di passare da unelemento cellulare all’altro perimpedire l’ulteriore divisione;

nei tumori questo meccanismo omeostaticoL’ Inibizione Da Contattoè perduto!!!!

A Livello Organismicoi vari meccanismi operano con

differenti modalità

Quando fa molto caldo, i recettori nervosicutanei inviano al cervello la sensazione ditemperatura via via più elevata; dall'ipotalamoparte una pronta reazione: i vasi sanguigniperiferici si dilatano e fanno passare piùsangue, aumentando cosi la dispersione dicalore direttamente dalla pelle all'aria; inoltreaumenta la traspirazione che, raffreddando lasuperficie cutanea, abbassa la temperaturacorporea.

Schema dei meccanismi omeostaticidell'organismo relativi al mantenimento dellatemperatura corporea, sotto il controllodell'ipotalamo.

L’attività di sintesi ormonale delle ghiandole endocrine ègovernata dagli eventi che si verificano nei sistemi regolatidagli stessi ormoni.

(per es., l’aumento della glicemia stimola lasecrezione di insulina, la quale a sua voltaaumenta l’utilizzazione periferica del glucosio,con conseguente diminuzione della suaconcentrazione ematica).

Anche la fame e la sete sono sensazionifinalizzate al mantenimento dei livelliottimali di energia, nutrienti e acqua.

Omeostasi delle riserve energeticheEsistono meccanismi fisiologici per mantenere costantile riserve energetiche in risposta alla disponibilità dicibo e alle spese energetiche. Se questi meccanisminon funzionano correttamente si instauranocondizioni patologiche quali:

ANORESSIA E OBESITÀ

Regolazione dell’omeostasi energetica

L’omeostasi è regolata da segnali efferenti, rappresentati da:•Fame•Attività Fisiche•Livelli Ormonali•Riproduzione E Crescita

e da segnali afferenti:•a corto termine, prodotti durante i pasti e segnali •a lungo termine prodotti dalle riserve energetiche

Zona del SNC coinvolta in regolazione dell’appetito

La zona del SNC coinvolta nell’omeostasi energetica è L’IPOTALAMO

Esso è costituito da diversi nuclei, ognuno di essi svolge unfunzione diversa, ma tutti

sono coinvolti nei riflessi omeostatici.

L’IPOTALAMO METTE IN COMUNICAZIONE IL CORPO CON IL CERVELLO.

SEGNALI DI APPETITO

tra i segnali di appetito troviamo la GRELINA,ormone prodotto dallo stomaco prima deipasti.La grelina si lega ai recettori presenti suineuroni AgRP/Npy attivandoli, antagonizzandocosì l’azione della leptina e dell’insulina.

SEGNALI DI SAZIETA’

SONO LA LEPTINA E L’INSULINA PRODOTTI RISPETTIVAMENTE DALTESSUTO ADIPOSO E DAL PANCREAS, IN QUANTITÀPROPORZIONALI ALLE RISERVE ENERGETICHE

Questi stimolano il nervo vago a livello locale, cheparte dal cervello e arriva a innervare l’intestino, lostimolo viene inviato al SNC nel nucleo del trattosolitario, che fa sinapsi con i nuclei dell’ Areaipotalamica laterale paraventricolare, determinandouna diminuzione dell’assunzione di cibo.

A livello di popolazione, infine, un esempio di regolazioneomeostatica è quello fornito dal rapporto tra predatori eprede: il numero dei primi aumenta o diminuisce infunzione dell’aumento o della diminuzione delle seconde,oscillando intorno a un valore medio.

Il funzionamento ottimaledi ogni sistema di controlloavviene solo in un ambito determinato e lasua capacità di adattamento è pertantolimitata. Comunque, entro qualunqueambito di controllo una perturbazione puòsuperare la capacità di compensazione diun dato sistema, alterando il trasferimentodi energia e di metaboliti attraverso quelsottosistema:

se, al contrario, gli altri sistemi non possonoesercitare questa supplenza, l’intera rete divieneinstabile e insufficiente ad assicurare il controllo.

se altri sistemi di controllo sono ingrado di compensare quelloinsufficiente, la stabilità dell’organismoviene mantenuta, ma con perdita di unaparte di energia di riserva;

Sistemi coinvolti nell’omeostasiTutti i sistemi dell’organismo contribuiscono al

mantenimento dell’omeostasi., ma

il principale centro di controllo è

Il sistema nervoso centrale

che determina il tipo di risposta più appropriata (endocrina, immunitaria ecc.).

Particolarmente importante è poi

il ruolo del sistema endocrino (a sua volta dipendente da quello nervoso)

che controlla e regola gli altri sistemi dell’organismo

(attraverso l’ipotalamo)

la sua risposta è tuttavia lenta (minuti, ore, giorni), al contrario di quella messa in atto dalsistema nervoso, che reagisce invece prontamente (frazioni di secondo o secondi), ma icui effetti sono di breve durata.

Pertantola cooperazione tra i due sistemi fornisce metodi di controllo complementari.

Gli stimoli rappresentati dalle modificazioni dell’ambiente esterno einterno sono riconosciuti e convogliati, tramite i nervi afferenti, almidollo spinale e all’encefalo, che li analizzano, li associano e liconfrontano per mezzo di un processo d’integrazione.

Dopo essere stati vagliati,i messaggi in risposta aglistimoli perturbanti sonoinviati, attraverso le vienervose efferenti, tantoai muscoli quanto alleghiandole.

Il meccanismo di feedbackUn’ulteriore modifica di un sistema perturbato èquella operata da un meccanismo di feedback.

altri il feedback positivoLa maggior parte dei sistemi di controllo

utilizza il feedback negativo

Consiste in modifiche compensatorie che riportanoil sistema al suo stato precedente, annullando olimitando in tal modo gli effetti delle perturbazioni;pertanto esso si oppone alle modifiche e tende amantenere la stabilità.

FEEDBACK NEGATIVO

Intrinsecamente instabili, di comune riscontro nella regolazione endocrina e metabolica.

CONTROLLO T° CORPOREA E PESO

REGOLAZIONE GLICEMIA

Alcuni tra gli esempi più tipici sono

Produce un ulteriore incremento del disturbo, chepermette però di portare a compimento processi chein condizioni di riposo sono inattivi, amplificando ilsegnale di partenza (meccanismo a cascata).

feedback positivo

come ad esempio la secrezione di acidi in un processo digestivo che si arresta solo quando il cibo passa dallo stomaco all'intestino.

Ne sono esempi

COAGULAZIONE DEL SANGUEE LA GLICOLISIche costituiscono processi autolimitanti, perché èlimitata la disponibilità di substrati (fibrinogeno e altrifattori della coagulazione, glicogeno).

A volte, per una singola variabile come, per es.,

la pressione arteriosa e la temperaturasi hanno sistemi di controllo multipli

che servono a garantire il mantenimentodi un determinato livello anche quandonon tutti i recettori e gli effettori di cuiconsistono sono funzionanti.

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oltre a quelli del seno carotideo, unaserie di altri barocettori situati adifferenti livelli nel sistema circolatorio(atri, grossi vasi ecc.) è in grado diinviare informazioni al cervello anchequalora il principale sistemarecettoriale deputato a questo scoponon dovesse funzionare, così dasuscitare egualmente un’adeguatarisposta compensatoria.

Per es., nel caso di variazioni della pressione arteriosa

Facendo ancora una volta riferimentoal controllo della pressione arteriosa,questa può modificarsi attraversomodificazioni sia delle resistenzeperiferiche (contrazione orilasciamento della muscolaturavasale), sia della gettata cardiaca(aumento o diminuzione dellafrequenza cardiaca o dell’energia dicontrazione).

Ridondanza può aversi anche per quanto riguarda i meccanismi effettori

L’effetto dell’abolizione di uno di questi meccanismi è quindi solotransitorio, perché l’altro esercita un’azione sostitutiva,vicariante.

Nonostante molte perturbazioni di segnoopposto. I limiti entro cui specifiche variabili(temperatura, glicemia, pressione arteriosa,peso corporeo ecc.) risultano controllabilidai processi di feedback negativo sono, disolito, piuttosto ristretti e definiti da unpunto di regolazione (set point).

La ridondanza garantisce la stabilità della variabile

l'ipotalamo possiede un set point fissato a 37° C.

Le oscillazioni intorno a questo punto di set point dipendono dal ritardo(sfasatura) che intercorre tra il riconoscimento, da parte dei recettori, dell’avvenuta modificazione e la risposta del sistema a feedback negativo aquella modificazione.

La frequenza e la profondità delrespiro in risposta a un aumentodella pressione parziale diCO2 nel sangue arterioso possonovariare in maniera rapida

fibre afferenti dei nervi vago e glossofaringeodai chemocettori periferici dell’arco aortico

più lentamente, mediante la stimolazione dei CHEMOCETTORICENTRALI DEL BULBO, a opera degli ioni H+ che si formano perdiffusione, attraverso la barriera ematoencefalica, della CO2 dalsangue al liquor, ove l’attività tampone esercitata dalle proteine èassai scarsa.

oppure

per l’informazione che giunge al cervello, tramite le:

Tutti i processi fisiologici sono regolati, a ogni livello, da questi sistemi di controllo,

che permettono all’essere vivente di adattare la propria individualità biologica

in modo tale da preservarne le costanti contro le sollecitazioni

dell’ambiente.

Le alterazioni patologiche si verificano, infatti, allorché lo stimolo èeccessivo e/o la risposta non è idonea a soddisfare questa esigenza diequilibrio e di stabilità dell’organismo.

The End