Přednášky:
1. Fyziologické principy.
2. Definice systému, základní dělení, základní pojmy, zpětná vazba, popis systému, matematický aparát.
3. Modelování biologických systémů, postup při vytváření modelu, Modely statických systémů, modely dynamických systémů, stochastické modely biologických systémů, základní atributy systémů.
4. Lidský organismus jako systém – základní vlastnosti organismu, principy homeostatického řízení, řídicí mechanismy, stimuly, struktura biologického systému, receptory, homeostatická regulace, termoregulace
5. Biologické membrány. Struktura a funkce. Chemické potenciály. Podmínky rovnováhy v heterogenních soustavách. Membránové iontové kanály. Přenašečové systémy pro transport iontů přes membránu.
6. Neurofyziologie - nervový systém. Přenášení a zpracovávání informace v biologických systémech. Nervová, hormonální a humorální úroveň jejich řízení.
7. Nervový systém Struktura nervového systému, možnosti řízení na jednotlivých úrovních. Centrální nervový systém. Nervové vlákno, náhradní schéma a rovnice šíření vzruchu.
8. Srdce. Činnost srdce a význam regulačních mechanismů při zátěži. Cévní systém. Význam cévního řečiště pro oběh, možnosti a význam jeho regulace.
9. Regulace tepové frekvence, Stabilizace krevního tlaku
10. Dýchací systém. Řízení činnosti dýchacího systému. Funkce plic a její regulace v extrémních podmínkách. Regulace dýchání
11. Pohybový systém. Vazba mezi elektrickým podrážděním a mechanickou odezvou svalové buňky. Reflexy.
12. Regulace vody v organismu, regulace glykemie, farmakokinetika
13. Náhrady orgánových funkcí. Náhrada a podpora funkce vnitřních orgánů. Náhrada funkce ledvin, srdce a plic.
14. Stimulátory externí a implantibilní.
Laboratorní cvičení:
1. Úvod do teorie obyčejných diferenciálních rovnic: ODR I., II. řádu a jejich soustavy, obecné a partikulární řešení, Cauchyho úloha a Laplaceova transformace.
2. Řešení obyčejných diferenciálních rovnic v Simulinku. Numerické řešiče diferenciálních rovnic v prostředí MATLAB.
3. Analytické řešení a simulace populačních modelů.
4. Farmakokinetika: jedno kompartmentový a dvou kompartmentový model průchodu léčiva.
5. Analýza a simulace závislosti tepové frekvence na fyzické zátěži.
6. Modelování funkce ledvin při stabilizaci krevního tlaku.
7. Plicní kompartment: model koncentrace plynů v alveolech a ostatních tkáních.
8. Model regulace žaludeční kyselosti.
9. Model enzymové reakce a membránového potenciálu.
10. Model Baroreflexu.
11. Pulsní model krevního oběhu.
12. Model regulace glykémie.
13. Modelování kontrakce kosterního svalu.
14. Základy PDE a jejich aplikace v oblasti biomedicínského modelování.
1. Fyziologické principy.
2. Definice systému, základní dělení, základní pojmy, zpětná vazba, popis systému, matematický aparát.
3. Modelování biologických systémů, postup při vytváření modelu, Modely statických systémů, modely dynamických systémů, stochastické modely biologických systémů, základní atributy systémů.
4. Lidský organismus jako systém – základní vlastnosti organismu, principy homeostatického řízení, řídicí mechanismy, stimuly, struktura biologického systému, receptory, homeostatická regulace, termoregulace
5. Biologické membrány. Struktura a funkce. Chemické potenciály. Podmínky rovnováhy v heterogenních soustavách. Membránové iontové kanály. Přenašečové systémy pro transport iontů přes membránu.
6. Neurofyziologie - nervový systém. Přenášení a zpracovávání informace v biologických systémech. Nervová, hormonální a humorální úroveň jejich řízení.
7. Nervový systém Struktura nervového systému, možnosti řízení na jednotlivých úrovních. Centrální nervový systém. Nervové vlákno, náhradní schéma a rovnice šíření vzruchu.
8. Srdce. Činnost srdce a význam regulačních mechanismů při zátěži. Cévní systém. Význam cévního řečiště pro oběh, možnosti a význam jeho regulace.
9. Regulace tepové frekvence, Stabilizace krevního tlaku
10. Dýchací systém. Řízení činnosti dýchacího systému. Funkce plic a její regulace v extrémních podmínkách. Regulace dýchání
11. Pohybový systém. Vazba mezi elektrickým podrážděním a mechanickou odezvou svalové buňky. Reflexy.
12. Regulace vody v organismu, regulace glykemie, farmakokinetika
13. Náhrady orgánových funkcí. Náhrada a podpora funkce vnitřních orgánů. Náhrada funkce ledvin, srdce a plic.
14. Stimulátory externí a implantibilní.
Laboratorní cvičení:
1. Úvod do teorie obyčejných diferenciálních rovnic: ODR I., II. řádu a jejich soustavy, obecné a partikulární řešení, Cauchyho úloha a Laplaceova transformace.
2. Řešení obyčejných diferenciálních rovnic v Simulinku. Numerické řešiče diferenciálních rovnic v prostředí MATLAB.
3. Analytické řešení a simulace populačních modelů.
4. Farmakokinetika: jedno kompartmentový a dvou kompartmentový model průchodu léčiva.
5. Analýza a simulace závislosti tepové frekvence na fyzické zátěži.
6. Modelování funkce ledvin při stabilizaci krevního tlaku.
7. Plicní kompartment: model koncentrace plynů v alveolech a ostatních tkáních.
8. Model regulace žaludeční kyselosti.
9. Model enzymové reakce a membránového potenciálu.
10. Model Baroreflexu.
11. Pulsní model krevního oběhu.
12. Model regulace glykémie.
13. Modelování kontrakce kosterního svalu.
14. Základy PDE a jejich aplikace v oblasti biomedicínského modelování.