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Oggetto:
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Fisiologia veterinaria e principi di etologia applicata

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Veterinary Physiology and Applied Etology Principles

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Anno accademico 2016/2017

Codice dell'attività didattica
VET0206
Docenti
Dott. Eugenio MARTIGNANI (Responsabile)
Dott. Elisabetta MACCHI (Affidatario)
Dott. Silvia MIRETTI (Affidatario)
Dott. Giovanna PONTI
Anno
1° anno
Tipologia
Corso monodisciplinare
Crediti/Valenza
9
SSD dell'attività didattica
VET/02 - fisiologia veterinaria
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Orale
Prerequisiti
Sono richieste adeguate conoscenze sulla struttura della cellula animale nonché sull’organizzazione dei tessuti animali e degli organi. Sono inoltre richieste competenze chimiche e le conoscenze di base di ordine fisico e biologico che regolano i meccanismi fisiologici.
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Dopo aver acquisito le conoscenze relative alla fisiologia dei vertebrati, ovvero lo studio delle funzioni dalla cellula fino agli organi ed apparati e dei meccanismi endocrini e nervosi che concorrono al mantenimento dell’omeostasi corporea sia in ambienti naturali che in ambienti adattati dall’uomo all’allevamento, dopo aver acquisito le conoscenze relative alle fasi di sviluppo comportamentale e dei moduli comportamentali delle specie di interesse veterinario, dopo aver acquisito gli strumenti tecnici per saper valutare il comportamento degli animali di interesse veterinario, lo studente dovrà essere dotato della capacità critica necessaria ad applicare le conoscenze e competenze acquisite nei corsi caratterizzanti dei successivi anni. Lo studente dovrà essere autonomo nella valutazione critica e comparativa delle condizioni di benessere e di qualità della vita degli animali domestici in condizioni di urbanizzazione, di vita confinata, di sfruttamento produttivo e di sperimentazione.

After acquiring knowledge on the physiology of vertebrates, that is the functions of cells, organs and systems and of the endocrine and nervous mechanisms that contributes to the maintenance of homeostasis both in natural environment and in livestock, after acquiring knowledge on the stages of behavior development and on behavior patterns in species of veterinary interest, after acquiring the means and techniques to evaluate the behavior of animals of veterinary interest, the student will have to possess the critical capacity necessary to apply the acquired knowledge and competences in the teachings of the following years.

The student will have to be autonomous in the critical and comparative evaluation of welfare conditions and life quality of domesticated animals in urban areas, confined spaces, production facilities and experimental conditions.

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Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE

Lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito nozioni di base di fisiologia della cellula, di organo e di apparato, ma anche di aver compreso i nessi di causalità tra specifici stimoli e i processi biologici che operano per il mantenimento dell’omeostasi. Dovranno inoltre possedere conoscenze relative alle fasi dello sviluppo comportamentale e comprendere come l’ambiente può influenzare il comportamento degli individui di specie di interesse veterinario.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE

Data una situazione iniziale e una perturbazione di tale stato, lo studente sarà in grado di prevedere e descrivere i meccanismi di risposta e se tali risposte sono sufficienti o meno per mantenere l’omeostasi. Dovrà inoltre essere in grado di effettuare una valutazione del comportamento di specie di interesse veterinario attraverso strumenti idonei (redazione di un etogramma).

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
lo studente dovrà essere in grado di commentare e discutere in modo critico ed autonomo i dati e le tematiche inerenti al corso trattate nella letteratura scientifica

ABILITÀ COMUNICATIVE
Lo studente dovrà dimostrare un uso corretto e puntuale della terminologia specialistica quando espone contenuti in ambito fisiologico/etologico e una disamina logica e sequenziale delle successioni causa/effetto dei processi fisiologici.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO

Lo studente dovrà sviluppare abilità di apprendimento utili a comprendere i principali meccanismi fisiologici ed etologici e ad applicarli in campo clinico e comportamentale.

KNOWLEDGE AND COMPREHENSION

 The student will have to show that he/she has acquired basic notion of the physiology of cells, organs and systems, but he will also need to understand the causality relation between specific stimuli and the biological processes that work in the maintenance of homeostasis. He/She will also need to have knowledge about the stages of behavior development and to understand how environment can influence the behavior of animals of veterinary interest.

 

ABILITY TO USE KNOWLEDGE AND COMPREHENSION

Given a starting situation and a variation is such a state, the student will be able to foresee and describe the response mechanisms and to judge whether such responses are enough to maintain homeostasis. He will also be able to evaluate the behavior of species of veterinary interest through suitable technique (such as writing and ethogram).

 

AUTONOMY IN MAKING JUDGEMENTS

the student will be able to comment and discuss critically and independently the data and issues related to the course covered in the scientific literature

 

COMMUNICATION SKILLS

The student will demonstrate correct and timely use of specialist terminology when exposing contents in a physiology/ethology context and a logic and sequential analysis of cause/effect relations in physiological processes.

 

LEARNING SKILLS
The student will develop learning skills needed to understand the major physiological and ethological mechanisms and apply them in clinical and behavioral studies.

 

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Modalità di insegnamento

Le lezioni frontali vengono svolte con l’ausilio di diapositive PowerPoint e filmati. Le lezioni pratiche vengono svolte nelle stesse aule delle lezioni frontali, nei laboratori didattici e presso il C.I.S.R.A.

Il materiale didattico viene messo a disposizione degli studenti attraverso la piattaforma di e-learning di Ateneo Moodle.

Theoretical lectures are done using PowerPoint slides and videos. The practical sessions are done in the same classrooms as the theoretical, in educational labs and at the C.I.S.R.A.

 

The teaching materials are shared with the students through the University e-learning platform Moodle.

 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

I risultati dell’apprendimento saranno puntualmente accertati dal docente in diversi modi:

- in aula alla fine delle lezioni con la proposta di domande sintetiche sugli argomenti trattati, evidenziando inoltre i punti fondamentali per addivenire a risposte corrette durante la prova orale finale;

- in alcune esercitazioni di Etologia Applicata è prevista una analisi e discussione collettiva di comportamenti di individui di specie di interesse veterinario attraverso l’utilizzo di supporti audiovisivi.

-durante le esercitazioni gli studenti verranno chiamati in prima persona a rispondere a quesiti, eseguire procedure tecniche analitiche o raccogliere, analizzare e discutere dati oggettivi sulle tematiche proposte,

- alla fine della trattazione teorica dei singoli capitoli previsti nel corso verranno evidenziati sommariamente gli argomenti su cui vertono la maggior parte delle domande proposte all’esame

Sono previsti durante il corso una prova in itinere scritta di Fisiologia e nella parte finale del corso una prova in itinere scritta sugli argomenti di Etologia

Learning assessment will be carried out frequently by the teacher in several ways:

 

- In the classroom at the end of each lectures by administering short questions of the subjects discussed during the lessons.

 

- During some of the practical sessions for Applied Ethology a collective analysis and discussion of behavior of different species of veterinary interest will take place through the use of videos.

 

- During all the practical sessions the students will have to answers questions, perform analytical techniques or collect, analyze and discuss data on proposed subjects.

 

- During lectures, at the end of each learning unit, the main subjects asked during exams will be highlighted.

 

- During the course an intermediate written exam on Physiology subjects is carried out and during the last part of the course students can take a written exam on Applied Ethology.

 

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Attività di supporto

All’approssimarsi di ogni sessione di esami, gli studenti possono richiedere di organizzare un ripasso a gruppi in cui vengono riesaminati alcuni concetti principali di ogni unità didattica.

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Programma

Fisiologia della cellula (6h): comunicazioni intercellulari; la membrana plasmatica: costituenti e struttura; il modello a mosaico fluido della membrana cellulare; trasporti attraverso la membrana: diffusione passiva, diffusione facilitata e trasporti attivi primari e secondari; l’osmosi e la pressione osmotica; caratteristiche elettriche delle cellule; l’effetto di Gibbs-Donnan e la generazione di un potenziale di membrana (equazione di Nernst e di Goldman-Hodgkin-Katz.

Elementi di Fisiologia del sistema nervoso (7h): la generazione e la trasmissione di un impulso elettrico; il potenziale d’azione; la conduzione saltatoria dell’impulso nervoso; le sinapsi, tipologie e trasmissione dell’impulso nervoso; i potenziali post-sinaptici; la sommazione spaziale e temporale dei potenziali post-sinaptici; componenti e meccanismo d’azione di un arco riflesso; classificazione dei recettori nervosi; descrizione di alcuni recettori nervosi (il corpuscolo del Pacini, il fuso neuro-muscolare, l’organo tendineo del Golgi); cenni generali sull’organizzazione del sistema nervoso; il sistema nervoso autonomo simpatico e parasimpatico: principali organi innervati ed effetti, mediatori chimici e il tronco simpatico paravertebrale

La contrazione muscolare (3h): organizzazione delle fibre muscolari e meccanismo molecolare della contrazione; Il metabolismo muscolare, fonti energetiche e vie metaboliche; classificazione delle fibre muscolari (fibre rapide e lente); principali caratteristiche delle diverse tipologie di fibre; il rigor mortis, cause di insorgenza e risoluzione; caratteristiche muscolari che influenzano le proprietà delle carni come alimento; differenze tra cellule muscolari scheletriche, liscie e cardiache.

La funzione cardiaca (4h): caratteristiche elettriche del miocardio; generazione e trasmissione dei potenziali d’azione cardiaci; controllo dell’attività cardiaca da parte del SNA; l’ECG: principali caratteristiche; fasi del ciclo cardiaco; manifestazioni esterne dell’attività meccanica del cuore (itto e toni cardiaci)

La respirazione (4h): funzioni dell’apparato respiratorio; la ventilazione polmonare e i fattori che la influenzano; fattori che modulano la resistenza al flusso d’aria nelle vie aeree, proprietà elastiche dei polmoni; la tensione superficiale degli alveoli: cause e fenomeni associati; volumi e capacità polmonari; meccanismo degli scambi gassosi; trasporto di ossigeno e anidride carbonica nel sangue.

Fisiologia del sangue (4h): Compartimenti liquidi. Determinazione volume plasma – ematocrito. Globuli rossi: funzioni. Composizione del plasma. Globuli bianchi: funzioni. Piastrine. Emostasi. Emopoiesi

Endocrinologia (6 h) : Ormoni e ghiandole endocrine. Classificazione. Meccanismi d’azione. Sistemi di comunicazione intracellulare. Ipotalamo – Ipofisi. Ormoni prodotti e loro attività Tiroide Paratirodi. Regolazione endocrina del metabolismo del calcio. Pancreas endocrino. Regolazione della glicemia. Gh. Surrenali. Ormoni della corteccia e della midollare e loro meccanismi d’azione.

Fisiologia della riproduzione (8 h): Regolazione endocrina del ciclo estrale e ciclo ovarico nelle diverse specie di animali domestici. Fecondazione, gravidanza parto e lattazione. Ciclo riproduttivo nelle diverse specie di ungulati selvatici. Capriolo: ovoimplantazione differita. Diapausa embrionale. Apparato genitale maschile. Regolazione endocrina delle gonadi maschili.  Epididimo, deferenti e gh accessorie. Funzioni. Pene fibro elastico e vascolare

Fisiologia della digestione: (8 h): Funzioni, regolazione nervosa ed endocrina. Masticazione e deglutizione . ghiandole salivari. Digestione gastrica nei monogastrici. Fisiologia della ruminazione. Digestione intestinale. Fegato. Assorbimento intestinale

Fisiologia Renale (6 h):  Funzioni rene. Filtrazione glomerulare. Velocità di filtrazione glomerulare. Meccanismi di regolazione renale della velocità di filtrazione glomerulare e del flusso ematico. Meccanismi di trasporto di soluti ed acqua. Riassorbimento tubulare. Riassorbimento e secrezione nei diversi segmenti del tubulo renale. Segmenti tubulo renale ormono dipendenti. Clearance renale : inulina, creatinina e PAI. Funzione endocrina del rene

Introduzione all’Etologia (3h): le origini della scienza etologica; cause prossime e cause ultime; istinto e apprendimento; tecniche di osservazione e metodi di registrazione necessarie per la stesura di un etogramma.

Etogramma delle principali specie animali da produzione: bovino (2h), ovi-caprino (2h), suino (2h), coniglio (2h). Per ogni specie indicata vengono trattati: mezzi di comunicazione; comportamento alimentare; veglia/riposo/sonno; comportamento sociale (distribuzione sociale, gerarchia/leadership); gestione degli spazi; comportamento sessuale; legame madre-figlio; legame tra conspecifici; legame inter-specie.

Fisiologia dello stress (2h): asse ipotalamo-ipofisi-surrene; adrenalina-noradrenalina; cortisolo e corticosterone; stress acuto; stress cronico.

Stress/Benessere (3h): sviluppo della ricerca sul benessere animale; le cinque libertà. Valutazione del benessere animale attraverso: parametri diretti/indiretti; indicatori etologici; comportamenti maladattativi in bovino, ovi-caprino, suino e coniglio. Arricchimento ambientale.

Esercitazioni (18h): 2 ore di esercitazione collettiva per la visione, analisi e discussione di audiovisivi inerenti il repertorio comportamentale normale o maladattivo delle specie animali il cui etogramma è stato trattato durante le ore di lezione frontale. 6 ore di esercitazione sono svolte presso il C.I.S.R.A. dove vengono illustrate le tecniche di contenimento negli animali da reddito, per valutare il movimento dei prestomaci con auscultazione mediante fonendoscopio e per misurare parametri legati all’attività cardiaca e respiratoria. 2 ore presso le strutture del C.I.S.R.A. ospitanti la specie bovina e suina, per l’osservazione e valutazione da parte degli studenti, dei parametri diretti (indicatori fisiologici ed etologici) e indiretti (indicatori strutturali e gestionali) atti a definire le condizioni di benessere all’interno di un allevamento. 4 ore di esercitazioni svolte in laboratorio chimico per valutare parametri dell’attività cardiaca e polmonare: svolgimento di un test spirometrico, misurazione della saturazione dell’emoglobina, della pressione arteriosa, della frequenza cardiaca e svolgimento di un ECG con discussione critica dei risultati. 4 ore di esercitazioni svolte in laboratorio chimico: manipolazione dei campioni biologici. Tipi di anticoagulanti e loro utilizzo. Determinazioni parametri fisiologici del sangue. Esame emocromocitometrico. Conteggio globuli rossi. PCV. Striscio di sangue.

 

Modalità di esame: il corso prevede una verifica finale con modalità orale. È previsto lo svolgimento di una prova di esonero scritta (attraverso piattaforma Moodle) per la parte di Etologia Applicata e di una scritta su argomenti selezionati di Fisiologia.

Cell Physiology (6h): intercellular communication; the plasma membrane: constituents and structure; the fluid mosaic model of the cell membrane; transports through the membrane: passive diffusion, facilitated diffusion and primary and secondary active transports; the osmosis and the osmotic pressure; electrical properties of the cells; the Gibbs-Donnan effect and the generation of a membrane potential; the Nerst equation and the Goldman-Hodgkin-Katz equation.

Basic notions of Physiology of the nervous system (7h): the generation and the propagation of an electrical impulse; the saltatory conduction of the nervous impulse; the synapses, types and transmission of the nervous impulse; post-synaptic potentials; temporal and spatial summation of the post-synaptic potentials; components of a reflex arc and mechanism of action; classification of nervous receptors; description of specific nervous receptors (Pacini corpuscle, muscle spindle, Golgi tendon organ); basic notions on the organization of the nervous system; the sympathetic and para-sympathetic nervous system: main effects and target organs, neurotransmitters and the paravertebral sympathetic chain.

Muscle contraction (3h): organization of muscle fibers and molecular mechanisms of contraction; muscle metabolism, energy sources and metabolic pathways; classification of muscle fibers (fast and slow); main characteristics of different muscle fibers; the rigor mortis, cause of onset and end; muscle characteristics that influence the properties of meat; differences among skeletal, cardiac and smooth muscle cells.

The cardiac function (4h): electrical properties of the myocardium; generation and propagation of cardiac action potentials; modulation of heart activity by the autonomous nervous system; the ECG: main characteristics; phases of the cardiac cycle; external signs of the cardiac activity (apex beat and heart sounds).

The respiration (4h): functions of the respiratory system; lung ventilation and factors that affect it; factors that influence the resistance to the air flow in the airways; elastic properties of the lungs; alveolar surface tension: cause and associated phenomena; lung capacities and volumes; gas exchanges; oxygen and carbon dioxide transport in the blood.

Blood Physiology (4h): liquid compartments; plasma volume and hematocrit measurement; functions of red blood cells; plasma composition; functions of white blood cells; platelets; hemostasis; hematopoiesis.

Endocrinology (6h): hormones and endocrine glands: classification and mechanisms of action. Intracellular communication systems; hypothalamus and hypophysis: their hormones and functions; thyroid gland; parathyroid glands: endocrine regulation of calcium metabolism; endocrine pancreas; control of blood sugar concentration; adrenal glands: hormones of the cortical and medullar part and their mechanisms of action.

Physiology of reproduction (8h): endocrine control of estral and ovarian cycle in different species of domestic animals; fecundation, pregnancy, parturition and lactation; reproductive cycle in wild ungulate species; roe deer and the delayed egg implantation: embryonic diapause; male genitalia; endocrine regulation of male gonads; functions of epididymis, vas deferens and accessory glands; fibro-elastic and musculovascular penis.

Physiology of digestion (8h): function, endocrine and nervous regulation of digestion; chewing and deglutition; salivary glands; gastric digestion in monogastric species; physiology of rumination; intestinal digestion; liver; intestinal absorption.

Kidney physiology (6h): functions of the kidney; glomerulus filtration; kidney regulation of glomerulus filtration speed and of blood flow; transports of solutes and water; tubular reabsorption; reabsorption and secretion in different tracts of the renal tubule; tracts of the renal tubule that are hormone dependent; renal clearance: insulin, creatine, and hippuric acid; endocrine function of the kidney.

Introduction to Ethology (3h): the origin of ethology; proximate and root cause; instinct and learning; techniques for observation and recording methods necessary to write an ethogram.

Ethogram of the main production species: bovine (2h), sheep and goat (2h), pig (2h), rabbit (2h). For each species communication means, feeding behavior, being awake/resting/sleeping, social behavior (social distribution, hierarchy/leadership), space management, sexual behavior, mother-son bond, conspecific bonds, inter-species bonds are discussed.

Stress physiology (2h): hypothalamus-hypophysis-adrenal axis; adrenalin and noradrenalin; cortisol and corticosterone; acute stress; cronic stress.

Stress/welfare (3h): development of research on welfare; the five freedoms; evaluation of animal welfare through direct/indirect parameters; ethological indicators; maladaptive behaviors in bovine, goat, sheep, pig and rabbit; environmental enrichments.

Practical sessions (18h):  2 hours of collective practical session for viewing, analyzing and discussing videos about normal and maladaptive behavior of the animal species whose ethograms have been discussed during the theoretical lessons. 6 hours at the C.I.S.R.A. where the techniques for containment of production animals will be shown, to evaluate the motility of pre-stomachs  through auscultation with a phonendoscope and to measure parameters associated with the pulmonary and the heart activity. 2 hours at the C.I.S.R.A. for observation and evaluation by the students of the direct (physiological and ethological indicators) and indirect (structural and management indicators) parameters that define welfare in pig and bovine livestock. 4 hours in a chemistry lab to assess parameters of the heart and respiratory functions: performance of a spirometry test, measurement of blood oxygen saturation, of arterial blood pressure, of heart frequency and performance of an ECG with critical discussion. 4 hours in a chemistry lab on manipulation of blood samples: type of anticoagulant agents and their use, determination of physiological parameters of blood samples, complete blood count, red blood cells count, PCV and blood smear tests.

Exam: there will be an oral exam at the end of the course. Two intermediate written tests will take place, one through Moodle platform on Applied Ethology, one on paper about on selected subject of Physiology.

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

- Sjaastad O.V., Sand O., Hove K., Fisiologia degli Animali Domestici, Casa Editrice Ambrosiana, 2013

- Cunningham J., Klein B., 4th Edition Veterinary Physiology, Saunders Elsevier.

- Phillips C., Cattle Behaviour and Welfare, Blackwell Publishing, 

- Houpt K., Domestic Animal Behaviour, Blackwell Publishing

- Sjaastad O.V., Sand O., Hove K., Fisiologia degli Animali Domestici, Casa Editrice Ambrosiana, 2013

- Cunningham J., Klein B., 4th Edition Veterinary Physiology, Saunders Elsevier.

- Phillips C., Cattle Behaviour and Welfare, Blackwell Publishing, 

- Houpt K., Domestic Animal Behaviour, Blackwell Publishing



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Note

Per poter sostenere l’esame di Fisiologia Veterinaria e Principi di Etologia Applicata è necessario aver sostenuto e superato gli esami dei seguenti corsi:

VET0205 – Biochimica

VET0034 – Anatomia Veterinaria Sistematica e Comparata

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Ultimo aggiornamento: 10/01/2017 14:17
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