450-4031/01 – Biokybernetika (BKY)
| Garantující katedra | Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Martin Augustynek, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Martin Augustynek, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | volitelný odborný |
| Ročník | | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2010/2011 | Rok zrušení | 2023/2024 |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Student po absolvování předmětu získává informace o principu vzniku, přenosu, zpracování a uchování informace v živých systémech, modelování a simulace biologických systémů a studium způsobů jejich řízení za fyziologických a patologických podmínek.
Předmět zapadá svou náplní do zaměření měřicí a řídicí technika v biomedicíně. Získané vědomosti a dovednosti v tomto předmětu a celého zaměření vytváří základní předpoklad znalostí biomedicínckého inženýrství.
Vyučovací metody
Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Ostatní aktivity
Anotace
Studium obecných principů vzniku, přenosu, zpracování a uchování informace v živých systémech, modelování a simulace biologických systémů a studium způsobů jejich řízení za fyziologických a patologických podmínek.
Základ tvoří buňka, biologické membrány, biotermodynamika a biofyzikální chemie. Studium vlastností biologických systémů se zabývá neurofyziologií, nervovým, dýchacím, pohybovým a cévním systémem, činností srdce, genetickou informací, senzorickými systémy a náhrady orgánových funkcí.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Tiefenbach,P: Biokybernetika, Sylaby na WWW stránkách katedry, 2002,
Penhaker,M: Biokybernetika, Sylaby na WWW stránkách katedry, 2002,
Samson Wright: Klinická fyziologie Praha 1987.
Stefan Silbernagl, Agamemnom Despopoulos: Atlas fyziologie člověka. Praha 1984.
Wiliam F. Canong: Přehled lékařské fyziologie. Praha 1976.
Hrazdíra, I.: Biofyzika. Praha, Avicenum 1990.
Nečas, O.: Biologie. Praha, Avicenum 1982.
Dvořák - Maršík - Andrej: Biotermodynamika. Praha, Akademia, 1985.
Babloyantz, A.: Molecules, dynamics and life, J.Wiley, New York, 1986.
Talbot, S.a.: Systems physiology, J.Wiley, New York 1973.
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Praktická a demonstrační cvičení v biomedicínské laboratoři a zdravotnických zařízeních.
Podmínky udělení zápočtu: aktivní účast na cvičeních, Klasifikovaný zápočet: Prezentace odborného referátu (40 bodů, min.20), písemný test (60 bodů, min.31).
Pro udělení zápočtu je vyžadována povinná účast na cvičeních minimálně 80% z proběhlých vyučovacích hodin.
E-learning
Další požadavky na studenta
Prezentace odborného referátu
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Fyziologické principy.
Energie a životní procesy. Struktura organismů v živé přírodě. Buňka, mikroskopická a submikroskopická struktura. Základní procesy.
Biologické membrány I.
Struktura a funkce. Chemické potenciály. Podmínky rovnováhy v heterogenních soustavách.
Biologické membrány II.
Membránové iontové kanály. Přenašečové systémy pro transport iontů přes membránu.
Biotermodynamika I.
Úvod do termodynamiky. Termodynamika živých systémů, entropie.
Biotermodynamika II.
Strukturní termodynamika. Termodynamika biologické evoluce.
Neurofyziologie - nervový systém. Přenášení a zpracovávání informace v biologických systémech. Nervová, hormonální a humorální úroveň jejich řízení. Struktura nervového systému, možnosti řízení na jednotlivých úrovních. Centrální nervový systém. Nervové vlákno, náhradní schéma a rovnice šíření vzruchu.
Genetické informace.
Přenos genetické informace na úrovni bioinformačních makromolekul.
Srdce.
Činnost srdce a význam regulačních mechanismů při zátěži.
Cévní systém.
Význam cévního řečiště pro oběh, možnosti a význam jeho regulace.
Dýchací systém.
Řízení činnosti dýchacího systému. Funkce plic a její regulace v extrémních podmínkách.
Pohybový systém.
Vazba mezi elektrickým podrážděním a mechanickou odezvou svalové buňky. Biomechanika pohybového systému.
Senzorické systémy.
Fyzikálně chemické principy smyslového vnímání. Formy, mechanismus. Senzorická funkce nervového systému.
Náhrady orgánových funkcí.
Náhrada a podpora funkce vnitřních orgánů. Náhrada funkce ledvin, srdce a plic. Stimulátory externí a implantibilní.
Cvičení:
Základní pojmy, zadání referátu z odborné literatury.
Laboratoře:
Mechanismy transportu látek přes biologické membrány.
Ilustrační příklady.
Membránové napětí a membránové proudy, metody měření a analýzy.
Termodynamika základních biologických jevů, aplikace strukturní termodynamiky. Návštěva laboratoře lékařské psychologie. Psychologický test s vyhodnocením a demonstrace metodik lékařské psychologie.
Návštěva genetické laboratoře s demonstrací základních modelů přenosu genetické informace. Genetika člověka.
Demonstrace zátěžového testu ve funkční laboratoři kardiopulmonální diagnostiky. Demonstrace regulačních mechanismů ovlivňujících reakci oběhu na fyzickou zátěž. Test A.
Objektivizace prokrvení periferie končetin pomocí laserové
fotopletysmografie s demonstrací změn průtoku krve v závislosti na změnách vnějšího prostředí (chlad, teplo).
Demonstrace vyšetření funkce plic a změn klidové plicní ventilace na vybrané vnější podněty.
Návštěva pracoviště technické ortopedie. Myoelektrické protézy, měření svalových potenciálů.
Biologický princip smyslového vnímání a možnosti jeho narušení. Demonstrace akustického vjemu a jeho vnímání, regulace a kvantifikace. Přednesení zadaného referátu.
Hemodialýza, hemofiltrace, hemoperfúze. Mimotělní krevní oběh. Dávkovače inzulínu. Kardiostimulace a defibrilace. Test B.
Modelování chemických a biologických dějů.
Příklady zpětných vazeb v organismu s demostrací jejich významu pro fyziologickou činnost.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky