Kurset giver en general introduktion til formuleringen af proces-orienterede modeller af fysiologiske kontrolsystemer. Vægten vil blive lagt på beskrivelsen af mekanismer der genererer komplekse ikke-lineære dynamiske fænomener: Selvstændige oscillationer, spiking og bursting, synkronisering, bølger og mønstre.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Anvende bevarelsesbetingelser og kausalitetsbetragtninger i beskrivelsen af biologiske systemer.
Bestemme ligevægtspunkter samt stabilitets- og bifurkationsbetingelser for simple biologiske reguleringssystemer.
Opstille populationsmodeller af relevans for immunssystemets respons på forskellige udfordringer.
Opstille modeller af lægemidlers absorption, fordeling i kroppen, nedbrydning og endelige udskillelse.
Modellere koblingen mellem iltoptagelsen og kuldioxid udskillelsen i lungerne.
Beregne nyrenefronernes glomerulære filtration og beskrive den tubuglomerulære tilbagekobling.
Konstruere en model af resorptionen af vand og salte i Henles slynge.
Analysere bifurkationsfænomener i den elektrofysiologiske aktivitet i forskellige nerve-, kirtel- og muskelceller.
Konstruere simple modeller af synkroniseringsfænomener i systemer af lokalt eller globalt koblede celler.
Beskrive stokastisk resonans i exciterbare celler.
Kursusindhold:
Mekanisme-baserede biologiske modeller. Immunsystemets respons på en infektion. Insulinabsorption fra underhuden. Testprocedure for nye insulinvarianter. Cellulær dynamik: exciterbarhed, spiking og bursting, respons på ekstern støj. Nerveceller, temperatur receptorer, insulinproducerende celler i bugspytkirtlen. Cellulær kommunikation: calcium induceret calcium frigivelse, gap-junctions, intercellulære Ca2+ bølger. Glatte muskelceller; vasomotion; signaludbredelse i hjertet. Pulserende hormonfrigivelse: Insulin. Tryk og flowregulering i nyrenefronerne. Vekselvirkende nefroner. Kontrol af det menneskelige respirationssystem. Udveksling af O2 og CO2 i lungerne. Form- og mønsterdannelse i biologiske systemer.
