Programma
Modelli e metodi di analisi dei potenziali di membrana. Membrana cellulare e fenomeni di trasporto attraverso la membrana. Potenziale di Equilibrio. Potenziale d’azione (PA). Canali ionici, Voltage-clamp e misura delle conduttanze di membrana. Modello di Hodgkin-Huxley (H-H). Conduzione sotto-soglia: Cable Equation. Conduzione sopra-soglia: Propagazione del PA. Potenziali extracellulari. Modelli di elementari di sorgenti e volumi conduttori. Sorgenti: monopolo, dipolo, singola cellula, singola fibra, sorgente multiplo. Volume conduttore: effetto delle disomogeneità e del volume finito. Vettore derivazione. Modelli di Neurone e reti neurotiche. Dal modello H-H ai modelli di dinamica del neurone singolo: modelli ‘integrate-and-fire’ (IF) e ‘spike-response’ (SR). Treni di impulsi e codifica neuronale dell’informazione. Modelli di reti neurotiche: struttura e realizzazione. Metodi di stima di campi elettrici e distribuzioni di potenziale elettrico generati da/in tessuti biologici. Approccio analitico: Potenziale vettore magnetico, calcolo in mezzo infinito e semi infinito, applicazioni del teorema di reciprocità. Approccio numerico: Metodi alle differenze finite FIT, FDTD a bassa frequenza. Metodi di stima di campi elettrici e magnetici generati in tessuti biologici da microonde. Approccio numerico: Metodi alle differenze finite FIT, FDTD nel range delle microonde (RF). Dosimetria dei campi elettromagnetici RF nei sistemi biologici: concetto di SAR e metodi di calcolo.
Campi elettrici e magnetici generati da tessuti biologici. Stimolazione elettrica di sistemi biologici. Concetti di base sulla stimolazione esogena, stimolazione elettrica: concetti fondamentali. Potenzialità e limiti, Applicazioni cliniche. Dispositivi impiantabili attivi: pacemaker, defibrillatori, impianti cocleari, stimolatori neurali. Stimolazione magnetica del sistema nervoso. Concetti fondamentali. Potenzialità e limiti. Stima dei campi prodotti. Controllo e focalizzazione del campo. Problematiche costruttive e tecniche di ottimizzazione dei dispositivi per stimolazione.
Appunti