Návrh rozvojového projektu

Atlas multimediálních internetových mdelů pro vybrané kapitoly normální a patologické fyziologie člověka

1. lékařská fakulta UK a Matematicko-fyzikální fakulta UK
ve spolupráci s Výtvarnou školou Václava Hollara
Anotace

Bude vytvořena interaktivní multimediální výuková pomůcka pro studijní programy lékařských fakult (magisterské i bakalářské studium) z oblasti normální a patologické fyziologie v jazyce českém i anglickém, která by názornou cestou prostřednictvím Internetu s využitím simulačních modelů pomohla vysvětlit funkci vybraných fyziologických systémů a projevy jejich poruch. Spojení multimediálního prostředí, sloužícího jako zvukové a vizuální uživatelské rozhraní se simulačními modely umožňuje názorně si vyzkoušet vykládaný problém ve virtuální realitě – v případě navrhovaného projektu, otestovat si chování lidského organismu ve zdraví a nemoci. Navrhovaný projekt odpovídá dlouhodobému strategickému záměru 1. lékařské fakulty. Zároveň představuje praktické využití výsledků řešení výzkumného záměru MSM 11110008: “Modelování biomedicínských systémů a jeho využití pro interpretaci experimentálních výsledků základního výzkumu, klinickou praxi a moderní lékařskou výuku”). Spoluřešitelem tohoto výzkumného záměru je i Matematicko-fyzikální fakulta, která je rovněž i spolupředkladatelem tohoto rozvojového projektu. Tento projekt je rovněž v souladu s dlouhodobým záměrem MFF UK ("MFF usiluje o zkvalitňování studia, a to nejen zaváděním nových výukových technologií, ale rovněž koncipováním nových moderních studijních programů i oborů. Bude žádoucí více posilovat interdisciplinární charakter studia, který znamená širší spolupráci mezi jednotlivými obory, a to i v rámci Univerzity."). Projekt je plánován na tři roky ve třech kontrolovatelných a oponovatelných ročních etapách.

Na projektu se spolupodílí:

Cíle projektu

Cílem projektu je vytvoření internetové multimediální výukové pomůcky pro studijní programy lékařských fakult (magisterské i bakalářské studium) z oblasti normální a patologické fyziologie v českém a anglickém jazyce, který by názornou cestou prostřednictvím Internetu s využitím simulačních modelů pomohl vysvětlit funkci jednotlivých fyziologických systémů a příčiny a projevy jejich poruch. V interaktivních výukových programech využívajících simulační hry dnes nachází své uplatnění staré Komenského krédo – "škola hrou". Spojení multimediálního prostředí, sloužícího jako zvukové a vizuální uživatelské rozhraní, se simulačními modely totiž umožňuje názorně si "osahat" vykládaný problém ve virtuální realitě. Simulační hrou je možné bez rizika otestovat chování simulovaného objektu – např. zkusit přistávat virtuálním letadlem či léčit virtuálního pacienta nebo, jako v případě navrhovaného projektu, otestovat si chování jednotlivých částí respiračního systému, oběhového systému, vylučovacího systému apod.

Obdobně, jako je teoretickým podkladem letového simulátoru více méně realistický model letadla, je v pozadí lékařského simulátoru model lidského organismu (resp. nějakého jeho subsystému). Tematika navrhovaného projektu proto využívá výsledků na našich pracovištích řešené výzkumné problematiky vytváření formalizovaného popisu fyziologické reality - tj. převedení popisu biologické reality a příslušné sítě vztahů z čistě slovní deskripce na formalizovaný popis v jazyce matematiky. Je třeba poznamenat, že tato problematika je poměrně nová, protože z důvodů složitosti a komplexnosti biologických systémů byl proces formalizace biomedicínských systémů (ve srovnání s jinými obory, např. s fyzikou) relativně opožděn a přichází až s kybernetikou a výpočetní technikou. Tak jako teoretická fyzika se snaží interpretovat výsledky experimentálního výzkumu ve fyzikálních vědách, tak i nový fyziologický směr základního výzkumu, nazývaný někdy "integrativní fyziologie", se snaží o formalizovaný popis vzájemného propojení fyziologických regulací. Metodickým nástrojem jsou zde počítačové modely. Aktivity v této oblasti se snaží koncentrovat i mezinárodní projekt PHYSIOME (http://www.physiome.org) s nímž tématicky úzce souvisí i výzkumný záměr MSM 11110008, řešený na našich pracovištích. Vytvářený multimediální simulátor fyziologických funkcí by tak výsledky našeho výzkumu srozumitelnou formou (pomocí multimediálních pohyblivých interaktivních animací) zpřístupnil studentům a učitelům všech lékařských fakult.

V první etapě by byla na internetovém serveru prezentována webová multimediální aplikace, vysvětlující funkci následujících fyziologických subsystémů, jejich význam při normální i poškozené funkci: