Pla docent de l'assignatura

 

 

CatalÓ English Tanca imatge de maquetació

 

Imprimeix

 

Dades generals

 

Nom de l'assignatura: Modelitzaciˇ de Sistemes Biol˛gics

Codi de l'assignatura: 363750

Curs acadŔmic: 2019-2020

Coordinaciˇ: Agustin Gutierrez Galvez

Departament: Departament d'Enginyeria Electr˛nica i BiomŔdica

crŔdits: 6

Programa ˙nic: S

 

 

Hores estimades de dedicaciˇ

Hores totals 150

 

Activitats presencials i/o no presencials

71

 

-  Teoria

Presencial

 

30

 

-  PrÓctiques de problemes

Presencial

 

11

 

-  PrÓctiques de laboratori

Presencial

 

30

Treball tutelat/dirigit

19

Aprenentatge aut˛nom

60

 

 

CompetŔncies que es desenvolupen

 

   -

Capacitat de treballar en equip o en grup multidisciplinari (personal).

   -

Capacitat de treballar en un entorn multilingŘe i de comunicar i transmetre coneixements, procediments, resultats, habilitats i destreses (oral i escrita) a llengua nativa i estrangera (instrumental).

   -

Capacitat d'analitzar i de sintetitzar (instrumental).

   -

Capacitat per conŔixer i aplicar els conceptes de l'enginyeria en l'estudi dels processos biol˛gics i de les funcions de l'organisme humÓ. Coneixement dels fen˛mens i mecanismes fÝsics a nivell at˛mic, molecular, celĚlular i orgÓnic que intervenen en els estats de salut i malaltia.

Objectius d'aprenentatge

 

Referits a coneixements

— Comprendre la naturalesa penetrant dels models i la seva funciˇ determinant en la mediaciˇ de la nostra comprensiˇ del mˇn real.

 

— Comprendre el concepte de model i conŔixer-ne els diferents tipus, usos i restriccions.

 

— Ser capaš de fer servir el mŔtode clÓssic per construir un model de treball d’un sistema biol˛gic.

 

— Construir diagrames de Forrester per validar la hip˛tesi d’un model biol˛gic.

 

— Seleccionar un procediment adequat per estimar els parÓmetres d’un model biol˛gic.

 

— Determinar l’evoluciˇ del sistema dinÓmic abans de resoldre equacions diferencials.

 

— Garantir la capacitat adequada per generalitzar el nostre model mitjanšant mŔtodes de validaciˇ.

 

— Classificar punts d’equilibri segons la seva estabilitat.

 

— Determinar els punts d’equilibri d’un sistema dinÓmic i saber linealitzar-los.

 

— Fer el disseny de les traject˛ries d’un sistema d’acord amb l’estabilitat dels punts d’equilibri.

 

— Determinar si un sistema mostra un comportament ca˛tic a travÚs dels exponents de Lyapunov.

 

— Comprendre el paper del caos i els fractals en els sistemes biol˛gics.

 

— Construir diagrames de Forrester per validar la hip˛tesi d’un model biol˛gic.

 

Referits a habilitats, destreses

— Utilitzar llenguatges de programaciˇ per integrar models dinÓmics basats en equacions diferencials.

 

— Analitzar models dinÓmics sense haver d’integrar-neáles equacions.

 

— Determinar la naturalesa ca˛tica d’un sistema dinÓmic.

 

— Construir models qualitatius i quantitatius de sistemes biol˛gics.

 

 

Blocs temÓtics

 

1. Introducciˇ a la modelitzaciˇ biol˛gica

*  Sistemes, models i modelitzaciˇ

Usos dels models cientÝfics

Exemple: sistema hemodinÓmic

Classificaciˇ dels models

Restriccions de l’estructura de models

2. Construcciˇ de models biol˛gics

*  Formulaciˇ qualitativa i quantitativa de models

Estimaciˇ de parÓmetres

Validaciˇ de models

Exemples: model respiratori i model de poblaciˇ

3. Sistemes dinÓmics

*  Models d’espai d’estats

Solucions estacionÓries

Estabilitat i linealitzaciˇ

Alteracions en els models dinÓmics

Exemple: models de malaltia

4. Sistemes ca˛tics

*  Introducciˇ

Sistemes dinÓmics aut˛noms i no aut˛noms

Estat estacionari i lÝmits establerts

Aplicacions de PoincarÚ

Exponent de Lyapunov

Atractors i dimensions fractals

Exemple: sistema nerviˇs (model de FitzHugh-Nagumo)

 

 

Metodologia i activitats formatives

 

L’assignatura s’imparteix íntegrament en anglès.

La metodologia combina activitats a l’aula, sessions de laboratori i treball autònom. En les activitats a l’aula, que cobreixen el contingut teòric de l’assignatura, es fan servir diapositives i la pissarra. Amb les diapositives es presenta la informació acompanyada d’imatges, gràfics i il·lustracions, i la pissarra s’utilitza per introduir expressions i demostracions matemàtiques i facilitar a l’alumnat l’assimilació dels continguts i la redacció dels seus apunts.

A més, a classe també es resolen problemes tutoritzats. Les pràctiques de laboratori tenen una importància cabdal, atès que permeten a l’alumnat resoldre numèricament models biològics. Així, aquestes sessions estan pensades per experimentar amb models complexos i reforçar els conceptes teòrics presentats a classe.

La feina que cal fer de manera autònoma inclou activitats de resolució de problemes i informes de laboratori. La càrrega horària que representa cadascuna d’aquestes activitats s’exposa més amunt en aquest pla docent.

 

 

Avaluaciˇ acreditativa dels aprenentatges

 

— Pràctiques de laboratori: 40 % de la nota final.

— Exercicis de resolució de problemes: 10 %.

— Exàmens: 50 %.

 

 

Fonts d'informaciˇ bÓsica

Consulteu la disponibilitat a CERCABIB

Llibre

Modelling biological systems : principles and applications.  James W. Haefner. New York : Springer,  2005

Modelling of dynamic systems. L. Lung, T. Glad. Prentice-Hall, 1994

Dynamics of Biological Systems. Michael Small. CRC Press. Taylor and Francis, 2012

Chaos: An introduction to dynamical systems. Kathleen T. Alligood , Tim D. Sauer,  James A. Yorke. Springer-Verlag, New York, 1996.