Fisiologia dell'esercizio con biomeccanica

Programma del modulo di "biomeccanica":
1. Elementi di fisica del sistema locomotore: Il corpo umano dal punto di vista statico e dinamico; modello fisico del sistema muscolare; il corpo umano come macchina; aspetti fisici delle alterazioni motorie; le leve articolari. Richiami di fisiologia del tessuto muscolare scheletrico. Rapporto tensione/lunghezza del sarcomero e del muscolo isolato. Rapporto forza/velocita' del muscolo isolato.
2. Cinetica/Dinamica angolare. Il momento d'inerzia. Energia cinetica rotazionale. Lavoro e potenza angolare. Principio di conservazione del momento angolare. Contrazioni statiche (isometriche) e dinamiche (isotoniche e isocinetiche). Unità motoria: definizione e tipologie. Schema di attivazione delle unità motorie nella graduazione della forza (reclutamento e frequenza di scarica). Modello biomeccanico del muscolo.
3. Fattori che influenzano l'espressione della forza muscolare: Tipologia di fibre muscolari; angolo di pennazione; caratteristiche cinematiche delle articolazioni; area della sezione trasversa; reclutamento spaziale e temporale; Effetti dell'allenamento e dell'allungamento passivo acuto (stretching) sulle caratteristiche contrattili e viscoelastiche dell'unità muscolo-tendinea.
4. Efficienza muscolare. Il concetto di rendimento muscolare e di rendimento di trasmissione.
5. Biomeccanica e costo energetico della locomozione umana
6. LOCOMOZIONE SU TERRA: Ciclismo: resistenza aerodinamica e attriti volventi. Forza normale e forza efficace applicate ai pedali. Rendimento di trasmissione in funzione dell'arrangiamento "uomo-bicicletta".
7. Marcia e corsa: le fasi del passo, il duty factor, le forze di reazione al suolo. Lavoro meccanico interno ed esterno. Lavoro positivo, lavoro negativo ed efficienza meccanica. Biomeccanica di marcia e corsa in pendenza e con diversi carichi applicati. La transizione e il numero di Froude. Meccanica ed energetica della marcia competitiva.
8. LOCOMOZIONE IN ACQUA: La posizione statica e dinamica del corpo in acqua. La resistenza idrodinamica (drag attivo e drag passivo). L'efficienza di propulsione. Biomeccanica del nuoto pinnato (immersioni in apnea). Meccanica ed energetica del canottaggio e del kayak.

Programma del modulo di "fisiologia dell'esercizio":
1.Sorgenti energetiche e biochimica della contrazione muscolare: processi aerobici, anaerobici alattacidi e lattacidi. Modificazioni del muscolo con l'allenamento. Combustibile di scelta nel lavoro muscolare. Controllo del consumo di substrati in esercizio. La calorimetria indiretta e il quoziente respiratorio a riposo e sotto sforzo. Metabolismo di riposo e valore calorico degli alimenti. Il bilancio energetico. Fisiologia dell'idratazione.

2.Il metabolismo anaerobico lattacido nell'esercizio fisico. Shuttle del lattato. Concetto e fisiologia della soglia anaerobica. Metodi di stima della soglia anaerobica. Soglie ventilatorie. Curva del lattato in esercizio. Concetto di OBLA e MLSS. Test di Mader. Test di Conconi. Metabolismo anaerobico alattacido. Test di Margaria. Test di Mognoni. Wingate test.

3.L'applicazione della equazione di Fick al complesso integrato cuore-polmone-muscolo a riposo e durante esercizio sottomassimale e massimale. Modificazioni respiratorie e cardiocircolatorie durante esercizio muscolare sottomassimale e massimale, isotonico e isometrico. Modificazioni cardio-circolatorie indotte dall'allenamento. Modelli di studio del consumo di ossigeno.

4.Il test cardiopolmonare: transienti riposo-esercizio ed esercizio-riposo (variazioni del consumo di ossigeno, ventilazione polmonare, frequenza cardiaca, gettata pulsatoria e cardiaca, differenza artero-venosa in ossigeno nel tempo). EPOC. Processi ossidativi e stato stazionario. Il massimo consumo di ossigeno: definizione, significato, metodi di misura e valori nei soggetti sedentari ed in atleti dediti a vari sport e in funzione dell'età e del sesso.

5.La frequenza cardiaca: definizione e fisiologia. Il controllo autonomico del sistema cardiovascolare. Adattamenti della frequenza cardiaca al carico di lavoro e test di soglia basato sulla frequenza. ECG e frequenza cardiaca a riposo e sotto sforzo. Adattamenti cardiaci all'allenamento: atleti, sedentari, giovani, anziani, maschi, femmine. Misura della frequenza cardiaca: i cardiofrequenzimetri.

6.La pressione arteriosa: definizione e fisiologia. Metodi di misura della pressione arteriosa. Onda sfigmica e sue variazioni durante esercizio. Fisiologia del controllo pressorio e variazioni degli indici pressori durante esercizio muscolare isotonico e isometrico. Il baroriflesso arterioso a riposo e durante esercizio fisico. Misura della pressione arteriosa: il profilo pressorio nel test cardiopolmonare. Controllo neuro-ormonale della pressione arteriosa e sue variazioni con l'allenamento.

7.La termoregolazione. Regolazione della temperatura corporea e processi di termogenesi e termodispersione. Conduzione, convezione, irraggiamento ed evaporazione. Fisiologia delle reazioni agli ambienti caldi e freddi durante esercizio fisico. La termoregolazione durante esercizio. Termodispersione ed esercizio nel bambino. Esercizio fisico e condizioni di umidità relativa.

8.Controllo neuro-endocrino dell'esercizio fisico. Il sistema nervoso autonomo e suo funzionamento durante esercizio fisico. Gli ormoni dello stress: adrenalina, cortisolo. Il sistema glucostatico durante esercizio: insulina e glucagone. Risposte di GH, testosterone e ormoni tiroidei all'esercizio fisico.

9.Fisiologia dell'esercizio negli ambienti straordinari. Fisiologia dell'immersione in profondità: immersione in apnea e con autorespiratore. Fisiologia dell'esposizione all'alta quota: risposte ventilatoria, cardiocircolatoria, della composizione ematica e della massima potenza aerobica all'altitudine. Fisiologia dell'esposizione alla microgravità: fenomeni sul sistema cardiorespiratorio e sulla capacità di lavoro.

10.Fisiopatologia della disabilità fisica e psichica. L'esercizio fisico in funzione riabilitativa e l'allenamento nel disabile. Il disabile in carrozzina e l'esercizio fisico: la sport-terapia. Il disabile mentale e l'esercizio fisico.