Física Biomédica (plan 2015) 2023-2

Ciencias Biológicas, Electrofisiología

Dra. Erin Christy McKiernan

Semestre 2023-2

Dinámica del curso en línea

Comunicación oficial: Toda la comunicación oficial relacionado con el curso será por Google Classroom.Al inicio del semestre, los alumnos inscritos en el curso recibirán una invitación en su dirección de correo electrónico institucional. Acepta la invitación para ingresar al Classroom. Dentro del Classroom, compartiremos anuncios, libros, presentaciones, tareas, etc.

Clases en línea: Las clases se llevarán a cabo a través de Meet los lunes y miércoles de 3pm a 4:30pm. Dado que esta es una clase interactiva en la que parte de la calificación proviene de la participación en discusiones y también presentaciones de proyectos, es necesario que los estudiantes se conecten a las reuniones de la clase a la hora acordada. La liga para las sesiones en Meet viene en la página de Classroom. La primera sesión será el día lunes 30 de enero a las 3pm por Meet.

Asesorías y preguntas por correo: Los alumnos siempre pueden enviar preguntas a la profesora por correo electrónico, o hasta solicitar una sesión individual de asesoría por Meet. Solo se contesta los correos en horario de trabajo. Las asesorías se tienen que agendar por correo con por los menos dos días de anticipación.

Entrega de trabajos: La entrega de trabajos será por Google Classroom. Sus trabajos deben ser escritos en computadora y entregados de preferencia en formato pdf. Si tienen dudas sobre cómo subir sus trabajos a la plataforma, favor de contactar a la profesora lo más pronto posible antes de la primer entrega.

Temas del curso

La siguiente sirve como guía. La profesora se puede añadir conceptos en caso de ser necesario, para mejorar el desempeño de los alumnos. Además, a partir del módulo 4 es posible personalizar más el curso dependiendo de los intereses de los alumnos. Los dos primeros módulos incluirán material teórica presentado por la maestra, mientras que los temas de los módulos posteriores se explorarán en gran medida leyendo artículos y discutiéndolos en grupo.

I. Repaso de conceptos básicos en bioelectricidad

• Ley de Ohm, variaciones de la Ley de Ohm
• Movimiento Browniano y difusión sencillo
• Ley de Fick
• Fuerzas impulsoras químicas y eléctricas
• Potencial de Nernst
• Ecuación de Planck
• Ecuación de Nernst-Planck
• Ecuación de Goldman-Hodgkin-Katz
• Leyes de Kirchhoff

II. Propiedades pasivas de las membranas celulares

• Potencial de membrana
• Resistencia de entrada
• Capacitancia de la membrana
• Potenciales graduados
• Constantes de longitud y tiempo

III. Características de las células excitables

• Generación de los potenciales de acción
• Tipos de canales iónicos
• Estructura y función de los canales iónicos
• Distribución espacial de los canales iónicos
• Modulación de canales iónicos y patrones de disparo
• Modelo de circuito equivalente
• Modelado termodinámico de la actividad neuronal
• Propagación los potenciales de acción
• Teoría del cable

IV. Conceptos básicos de técnicas electrofisiológicas

• registro extracelular
• registro intracelular
• registro unicelular
• registro multicelular/multiunidad
• registro de electrodo punto agudo
• registro de pinza de parche (‘patch clamp’)
• pinza de voltaje (‘voltage clamp’)
• pinza de corriente (‘current clamp’)
• ventajas/desventajas de cada técnica

V. Electrocardiograma

• repaso breve de los potenciales de acción en diferentes células cardíacas
• repaso breve del sistema de conducción eléctrica del corazón
• colocación de electrodos
• ECG normal y qué significan las de diferentes ondas
• analizar la frecuencia cardíaca, intervalos
• diagnosticar patologías mediante ECG

VI. Electroencefalograma

• principios básicos de EEG
• colocación de electrodos
• tipos de ondas durante diferentes estados de alerta y actividad
• EEG durante los estados de vigilia
• EEG durante el sueño
• usos clínicos y diagnóstico mediante EEG

VII. Electromiograma

• repaso breve de la unidad motora y el reclutamiento
• registro EMG invasivo con electrodos de punto agudo
• registro EMG no invasivo con electrodos de superficie
• colocación de electrodos para registrar de diferentes músculos
• usos clínicos de EMG

VIII. Electrorretinograma y electrooculograma

• repaso breve de la anatomía ocular
• diferencia de potenciales en distintas partes del ojo
• tipos de movimiento ocular
• componentes de las señales ERG y EOG
• usos clínicos de ERG y EOG

IX. Otras células excitables y registros

• ​por ejemplo, actividad eléctrica en el intestino, el páncreas, o la vejiga

Calificaciones

Esto es un curso optativo avanzado, así que está diseñado para ser interactivo e involucrar una amplia participación de los estudiantes y aprendizaje práctico. No habrá exámenes. Los estudiantes serán calificados en base a una combinación de participación en discusiones de artículos, proyectos, y presentaciones orales.

Discusiones de artículos: Se utilizará por lo menos una de la dos clases cada semana para discutir artículos de la literatura científica primaria. Elegiremos artículos que utilicen técnicas específicas de registro electrofisiológico, revisaremos los métodos y discutiremos los resultados obtenidos con estas técnicas. Se espera que los estudiantes lean los artículos antes de las sesiones por Meet y participen activamente en las discusiones. La participación en las discusiones contará hasta un 20% de la calificación final.

Proyectos y presentaciones orales: Se les pedirá a los estudiantes que investiguen temas relacionados con la electrofisiología y actividad de células excitable y que exponen su trabajo en frente del grupo en algunas sesiones de Meet. Por ejemplo, para un proyecto elijan un canal iónico específico, investiguen sus propiedades biofísicas, su función en tejidos específicos, y cómo la presencia/ausencia de este canal puede afectar los patrones de disparo que se registra en células. Para otro proyecto se pedirá a los estudiantes que elijan un tipo de neurona, propongan el desarrollo de un modelo computacional para reproducir la actividad eléctrica de la célula, incorporen datos electrofisiológicos y presenten resultados de simulaciones de modelos básicos. Otros proyectos podrán incluir análisis de datos electrofisiológicos utilizando Python. En total serán 4 proyectos a lo largo del semestre. Las partes escritas de los proyectos (reportes y/o diapositivas elaboradas) se entregarán por Google Classroom y contarán hasta un 60% de la calificación final. Las exposiciones se presentarán durante las sesiones de Meet y contarán hasta el 20% de la calificación final.

Así, la calificación del curso será un promedio ponderado a partir de los siguientes aspectos:

(1) discusiones de artículos: 20%; (2) proyectos escritos: 60%; (3) presentaciones orales: 20%.

Para aprobar el curso se necesita una calificación de 6 o superior. Los alumnos que logran una calificación final con decimal .5 o mayor suben a la calificación superior entero. Los alumnos que presentan por lo menos una tarea no serán elegibles para recibir una calificación de NP.

Entregas a tiempo

Es importante que todas los trabajos se entregan a tiempo. Las entregas tardías recibirán una reducción de puntos dependiendo del número de días de retraso, que corresponderá a 10% de la calificación total por día. En casos justificados, como por razones médicas, es posible recibir extensiones de la fecha de entrega, los cuales solo podrá aprobar la profesora y con anticipación si es posible. Los ayudantes del curso no pueden autorizar extensiones.

Originalidad del trabajo y el plagio

Para ser evaluados, todos sus trabajos entregados tienen que ser trabajo original del alumno, es decir escritos en sus propias palabras sin copiar o plagiar a ningún fuente. De acuerdo con la guía elaborada por la UNAM (https://www.derecho.unam.mx/integridad-academica/pdf/guia-plagio-derecho-autor.pdf) y los artículos 95 y 97 del Estatuto General de la UNAM (http://www.ordenjuridico.gob.mx/Documentos/Federal/wo15528.pdf), el plagio es un acto grave que puede denunciarse a las autoridades universitarias y resultar en la suspensión del estudiante por hasta un año. La política de este curso con respecto al plagio es la siguiente:

1. Cualquier evidencia de plagio en un trabajo resultará en una calificación de 5 en el curso. No hay segundas oportunidades, con un trabajo plagiado reprobarán el curso.
2. La profesora reportará cualquier estudiante que haya plagiado a la Coordinación de Física Biomédica e incluso a autoridades dentro de la Facultad de Ciencias. Estudiantes que hayan cometido plagio podrían enfrentar medidas disciplinarias incluyendo la suspensión académica, como dice el estatuto de la UNAM.

Si tienen dudas sobre esta política, favor de comunicar con la profesora lo más pronto posible.

Libro principal

Johnston, y Wu. (1994) Foundations of Cellular Neurophysiology. MIT Press.

Otros fuentes de información vienen en los artículos asignados a lo largo del semestre.