Circuito RC e Membrana Cellulare (Fisiologia 21)

IL CIRCUITO RC: UN MODELLO PER COMPRENDERE LE DINAMICHE DELLA MEMBRANA CELLULARE

• Il comportamento di un circuito RC (Resistenza-Capacità) viene utilizzato come modello per comprendere le proprietà passive della membrana cellulare.
• L'analogia idraulica viene utilizzata per visualizzare come i componenti del circuito influenzano il flusso di corrente e il potenziale elettrico nel tempo.

ANALOGO IDRAULICO DEL CIRCUITO RC

• Pompa: Rappresenta la sorgente di corrente (analoga alla batteria).
• Palloncino di Espansione: Rappresenta il condensatore, accumulando carica.
• Strozzatura: Rappresenta la resistenza, ostacolo al flusso di corrente.

PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE DEGLI EFFETTI

• Il condensatore ha una carica iniziale di -70 mV.
• Poiché il sistema è lineare, è possibile applicare il principio di sovrapposizione degli effetti, studiando le variazioni di potenziale attorno a questo valore di riposo.

DINAMICHE DI CARICA E SCARICA NEL CIRCUITO RC

• Fase di Carica Iniziale: La corrente preferisce la via più semplice (condensatore), caricandolo rapidamente, senza attraversare la resistenza.
• Fase Transitoria: Il palloncino si gonfia, aumentando la sua "resistenza" al flusso. L'acqua fluisce attraverso la strozzatura.
• Stato Stazionario: L'acqua fluisce costantemente attraverso la resistenza, raggiungendo un livello di carica stazionaria nel palloncino.
• Fase di Scarica: Quando la "pompa" si ferma, l'acqua accumulata viene "spinta" fuori dal palloncino, con un transiente speculare alla fase di carica.

APPLICAZIONE DEL MODELLO RC ALLA FISIOLOGIA

• Consumo di ossigeno durante l'esercizio: L'aumento del consumo non è immediato, ma segue un andamento temporale. L'energia inizia utilizzando le riserve muscolari e vie anaerobiche, poi si integra il consumo di ossigeno.

ULTERIORE ANALOGIA IDRAULICA

• Analogia della vasca con rubinetto e strozzatura: Questa analogia illustra il funzionamento del circuito RC, in cui la tensione corrisponde alla pressione idraulica, il rubinetto alla pompa, la strozzatura alla resistenza, e la superficie della vasca alla capacità.
• Analisi temporale dei transitori e la funzione esponenziale descrivono come varia la carica o la scarica nel tempo.

OSCILLAZIONI DELLA PRESSIONE ATRIALE: UN'ANALISI DETTAGLIATA

• Questa lezione concentra sulle oscillazioni della pressione atriale durante il ciclo cardiaco, un aspetto cruciale della fisiologia cardiaca, analizzando le onde che le caratterizzano in vivo.
• Il diagramma di Wiggers mostra le variazioni di pressione atriale, con onde specifiche come: Onda A, Onda C, Onda X, Onda V, Onda Y.

MISURAZIONE DELLA PRESSIONE VENOSA CENTRALE (CVP)

• La CVP, misurata nelle vene giugulari, fornisce un indice delle variazioni di pressione nell'atrio destro.
• Utile per monitorare le dinamiche emodinamiche.

ECOCARDIOGRAFIA: UNA TECNICA PER VISUALIZZARE IL CICLO CARDIACO

• L'ecocardiografia usa gli ultrasuoni per visualizzare le strutture cardiache e studiare il ciclo cardiaco.
• Consente di tracciare i movimenti delle valvole cardiache.

TONI CARDIACI: UN'ANALISI DETTAGLIATA

• Analisi dei toni cardiaci (S1 e S2) in relazione al ciclo cardiaco.
• Significato clinico di S1 e S2 spiegato nel contesto del ciclo cardiaco con l'ausilio del diagramma di Wiggers.
• Soglia uditiva umana e tonalità cardiaca descritte per un'analisi più precisa.

GITTATA CARDIACA: DEFINIZIONE E FATTORI DETERMINANTI

• La gittata cardiaca è la quantità di sangue pompata dal cuore in un minuto, prodotto di frequenza cardiaca e gittata sistolica.
• Fattori determinanti la gittata cardiaca: contrattilità, relazione forza-lunghezza, resistenze periferiche, postcarico.

EQUAZIONE DELLA GITTATA CARDIACA

• Definizione e spiegazione dei fattori che influenzano la Gittata Cardiaca (frequenza cardiaca e gittata sistolica). Fattori che influenzano la gittata cardiaca, quali innervazione simpatica e parasimpatica, contrattilità miocardica e fattori come la relazione forza-lunghezza, resistenze periferiche e postcarico.

MECCANISMI DI REGOLAZIONE DELLA GITTATA CARDIACA

• Regolazione estrinseca (ormonale e nervosa) e intrinseca (legge di Frank-Starling) della gittata cardiaca.

REGOLAZIONE NERVOSA DELL'ATTIVITÀ CARDIACA

• Innervazione simpatica: aumento della frequenza cardiaca e forza di contrazione.
• Innervazione parasimpatica: riduzione della frequenza cardiaca tramite fibre vagali.

CENTRI DI CONTROLLO NERVOSO DELL'ATTIVITÀ CARDIACA

• Nuclei del tronco encefalico (nucleo del tratto solitario, CVLM, RVLM) coordinano risposte cardiache.
• Descrizione del ruolo del nucleo del tratto solitario, del CVLM e dell'RVLM nella regolazione dell'attività cardiaca simpatica e parasimpatica.

NEUROTRASMETTITORI COINVOLTI

• Neurotrasmettitori chiave (es. GABA, Acetilcolina, Glutammato) che modulano l'attività cardiaca.

EFFETTO DELLA REGOLAZIONE NERVOSA SULLA GITTATA CARDIACA

• Effetto dell'attivazione simpatica e parasimpatica sulla frequenza cardiaca e gittata sistolica.
• Effetti evidenziati da esperimenti con cuori isolati.

EFFETTI DEL SISTEMA NERVOSO SIMPATICO NEI CANI CON CUORE DENERVATO

• Confronto tra gatti con il cuore intatto e denervato, sottoposti ad attività fisica per analizzare la risposta simpatica.
• Ruolo delle catecolamine (adrenalina e noradrenalina) liberate dalla midollare del surrene nella regolazione della frequenza cardiaca in relazione all'attività fisica.

Crono- e Lusitropismo

• Il cronotropismo riguarda la regolazione della frequenza cardiaca tramite l'innervazione simpatica e para-simpatica.
• Il lusitropismo riguarda le modificazioni della velocità di rilassamento miocardico (ripolarizzazione).

INOTROPISMO: REGOLAZIONE DELLA FORZA DI CONTRAZIONE

• Come il sistema nervoso influisce sulla forza di contrazione del miocardio, includendo un'analisi dei fattori intrinseci ed estrinseci coinvolti.
• Contrattilità e stato inotropo discussi: relazione forza-lunghezza e meccanismo omeometrico.

AUMENTO DELLA FORZA DI CONTRAZIONE CARDIACA: IL RUOLO DEL CALCIO INTRACELLULARE

• Descrizione di come l'aumento della concentrazione di calcio intracellulare aumenta la forza di contrazione miocardica.
• Ruolo della troponina e del calcio nel rilassamento e nella contrattilità miocardica.
• Ruolo della relazione pressione-volume ventricolare.

Scopri come il circuito RC viene utilizzato per modellare le dinamiche della membrana cellulare. Analizziamo l'analogia idraulica e comprendiamo il principio di sovrapposizione degli effetti. Testa le tue conoscenze sulle proprietà passive e sul comportamento elettrico del sistema di membrana.