SCIA10008U Kursus i modellering af fysiologiske systemer

Årgang 2015/2016
Engelsk titel

Course in Modelling of Physiological Systems

Uddannelse
Bacheloruddannelsen til civilingeniør i medicin og teknologi - obligatorisk
Kursusindhold

Kursets overordnede formål er at bibringe de studerende værktøjer til matematisk modellering og simulering indenfor de biomedicinske videnskaber. Kurset er fokuseret på dynamiske aspekter af reguleringsmekanismer på forskellige niveauer af biologisk organisation: fra enkelte celler til stor-skala netværk.

Målbeskrivelser

Viden

• Forklare forskellige tilgange til modellering: mekanisme-baseret modellering og data-drevet modellering

• Forstå matematiske / fysiske begreber (stabilitets analyse, svingninger, synkronisering, dynamiske systemer) og beregningsmæssige algoritmer, der anvendes til modellering.

• Forklare dynamikken og hovedkomponenterne i modeller af excitable celler

• Forklare mekanismen ved calcium-induceret calcium-frigivelse og ”bursting dynamics”.

• Forstå mekanismerne bag nyrens auto-regulation og den matematisk beskrivelse af de involverede feedback-loops.

• Forstå reguleringsmekanismerne bag circadiske rytmer og forstå simple matematiske modeller heraf

• Forklare forskellige typer af biologiske netværk og deres dynamik

• Forstå den matematisk beskrivelse af en ”central pattern generator”

• Forklare dynamikken som ses i excitable medier i modeller med lokal og global kobling

• Forklare dynamikken i vaskulære netværk i form af flow ligninger og strukturel adaptation

 

Færdigheder

• Diskutere modellerings strategi med udgangspunkt i formålet med modellen

• Anvende matematiske/fysiske koncepter til at formulere og løse biomedicinske problemstillinger og udføre simulering i Matlab

• Formuler mekanisme-baserede modeller for excitable celler og diskutere mulige model-forenklinger

• Formulere en simpel model for calcium-dynamik og diskutere mulige mekanismer for ”bursting-dynamics”

• Formulere en model for nyrens autoregulering, udføre analyse af de observerede fænomener og diskutere deres relevans for hypertension

• Udføre analyse af en model af døgnrytmen og dennes eventuelle modifikationer, diskutere relevans for forskellige patologiske tilstande

• Diskutere morfologi og dynamik af forskellige biologiske netværk ved normale og patologiske tilstande

• Formulere modeller for en ”central pattern generator” og diskutere deres betydning på forskellige funktionelle niveauer

• Udføre analyse af dynamiske mønstre i excitable medier

• Udføre analyse af modeller af vaskulære netværk og diskutere adaptive mekanismer i sådanne modeller

 

Kompetencer

• At kunne formulere mekanisme-baserede modeller og at kunne finde egnede metoder til at undersøge og analysere dem.

• At kunne fortolke dynamiske egenskaber ved biomedicinske systemer fra både et biologisk og et matematisk synspunkt.

• At kunne integrere grundlæggende viden fra fysik, matematik og biologi for at opnå en bedre forståelse af reguleringsmekanismer i biologiske systemer

 

Foredrag noter og øversesvejledninger

Forelæsning og øvelser
De studerendes arbejdsbelastning for kursus og eksamen i modellering af fysiologiske systemer fremgår af Eksamen i modellering af fysiologiske systemer.
  • Kategori
  • Timer
  • Eksamen
  • 0
  • I alt
  • 0
Point
2,5 ECTS
Prøveform
Kursusdeltagelse
Deltagelse i øversesundervisning samt godkendelse af tilhørende øverlsesrapporter
Hjælpemidler
Alle hjælpemidler tilladt
Bedømmelsesform
bestået/ikke bestået
Censurform
Ingen ekstern censur
Kriterier for bedømmelse

For at opnå kursusattestest skal den studerende kunne:

Viden

• Forklare forskellige tilgange til modellering: mekanisme-baseret modellering og data-drevet modellering

• Forstå matematiske / fysiske begreber (stabilitets analyse, svingninger, synkronisering) og beregningsmæssige algoritmer, der anvendes til modellering.

• Forklare dynamikken og hovedkomponenterne i modeller af excitable celler

• Forklare mekanismen ved calcium-induceret calcium-frigivelse og ”bursting dynamics”.

• Forstå mekanismerne bag nyrens auto-regulation og den matematisk beskrivelse af de involverede feedback-loops.

• Forstå reguleringsmekanismerne bag circadiske rytmer og forstå simple matematiske modeller heraf

• Forklare forskellige typer af biologiske netværk og deres dynamik

• Forstå den matematisk beskrivelse af en ”central pattern generator”

• Forklare dynamikken som ses i excitable medier i modeller med lokal og global kobling

• Forklare dynamikken i vaskulære netværk i form af flow ligninger og strukturel adaptation

 

Færdigheder

 

• Diskutere modellerings strategi med udgangspunkt i formålet med modellen

• Anvende matematiske/fysiske koncepter til at formulere og løse biomedicinske problemstillinger

• Formuler mekanisme-baserede modeller for excitable celler og diskutere mulige model-forenklinger

• Formulere en simpel model for calcium-dynamik og diskutere mulige mekanismer for ”bursting-dynamics”

• Formulere en model for nyrens autoregulering, udføre analyse af de observerede fænomener og diskutere deres relevans for hypertension

• Udføre analyse af en model af døgnrytmen og dennes eventuelle modifikationer, diskutere relevans for forskellige patologiske tilstande

• Diskutere morfologi og dynamik af forskellige biologiske netværk ved normale og patologiske tilstande

• Formulere modeller for en ”central pattern generator” og diskutere deres betydning på forskellige funktionelle niveauer

• Udføre analyse af dynamiske mønstre i excitable medier

• Udføre analyse af modeller af vaskulære netværk og diskutere adaptive mekanismer i sådanne modeller