Bachelor's Thesis

Application for simulation of action potentials and membrane currents

Final Thesis 2.14 MB Appendix 14.19 MB

Author of thesis: Ing. Lukáš Klouba

Acad. year: 2014/2015

Supervisor: Larisa Chmelíková, Ph.D.

Reviewer: Ing. Vratislav Čmiel, Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with the basic electronic processes in the cell membrane, the methods of measuring electrical processes and possible numerical solution of this problem. Simulation of action potentials and membrane currents is important to understand the basic electrical processes in the cell. The result of this thesis is a program which simulates the voltage clamp method. Program can depict basic membrane currents and manages to resolve the values according to user-specified parameters. Supplement of this thesis contains detailed user manual.

Keywords:

cell, cellular membrane, method current clamp, method voltage clamp, technique Patch Clamp Luo-Rudy, Hodgkin and Huxley, C#

Date of defence

18.06.2015

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. MUDr. Závodná položila otázku viděl jste naživo tyto experimenty? Měl jste reálné záznamy z měření? Dr. Vondra položil otázku: na začátku jste ukazoval schéma, které je lineární, ale Váš model je nelineární? Proč vidíte problém s přesností? Student obhájil bakalářskou práci a odpověděl na otázky členů komise.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Biomedical Technology and Bioinformatics (BTBIO-A)

Field of study

Biomedical Technology and Bioinformatics (A-BTB)

Composition of Committee

prof. Ing. Valentýna Provazník, Ph.D. (předseda)
Ing. Pavel Leinveber, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Marina Filipenská, Ph.D. (člen)
doc. MUDr. Iva Slaninová, Ph.D. (člen)
MUDr. Eva Závodná, Ph.D. (člen)
Dr. Ing. Vlastimil Vondra (člen)

Supervisor’s report
Larisa Chmelíková, Ph.D.

Student se měl v práci seznámit s vlastnostmi bioelektrických signálu a metodami jejich měření. V teoretické části práce student sestavil kvalitní literární rešerši v oblasti základních matematických modelů, které umožňují simulovat chování různých fyziologických jevů na membráně buňky. Praktická část poté obsahuje realizaci samospustitelné aplikace vytvořené v programovacím prostředí C#, která umožňuje simulovat membránové napětí a jednotlivé proudové složky v experimentálním režimu „voltage clamp“ a nad rámec zadání v experimentálním režimu „current clamp“. Dále byl vytvořen detailní uživatelský manuál, který je možné využít ve výuce.
Během řešení zadání student pružně reagoval na vzniklé dílčí problémy, které byl vždy schopen samostatně řešit. Stejně tak reagoval i na návrhy ke zlepšení tvořeného programu a sám byl schopen přicházet s novými nápady. Student dle potřeby využíval konzultačních hodin, na které docházel připraven a vždy s věcnými dotazy. Použitá literatura je složena z relevantních zdrojů a obsahuje také velké množství zahraničních publikací, které si student vyhledal převážně samostatně.
I přes občasné neodborné vyjadřování je práce po formální stránce na velmi dobré úrovni. Zadání bakalářské práce považuji za splněné, přičemž část práce je rozšířena nad jeho rámec. Práci hodnotím stupněm A/95 bodů. Points proposed by supervisor: 95
Display more

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Vratislav Čmiel, Ph.D.

Studentova práce, dle zadání, je postavena ryze prakticky. Předpokládaným výsledkem je funkční softwarové vybavení realizující modelování z oblasti elektrofyziologie srdečního svalu na buněčné úrovni. Představená rešerše tak činí úvod do problematiky s přehledem používaných postupů a dále se již zabývá samotným modelováním a tvoří tak podklad pro implementované metody v programovém vybavení. Praktická část je velice dobře zpracována a popsána. Celá práce je přehledná, kapitoly mají jasnou návaznost a logickou stavbu.
Student programové vybavení vytvořil v jazyce C#, čímž výslednému programu dodává velkou užitnou hodnotu a umožňuje jeho další praktické využití. Program zahrnuje všechny prvky požadované v zadání, s množstvím možností nastavení vstupů a výsledných průběhů. Zahrnuje také doplňující praktické funkce, jako je přepínání průběhů, zoom nebo přepočet. V poslední části jsou dosažené výsledky přehledně prezentovány, programové vybavení je popsáno včetně obsaženého návodu.
Po formální a jazykové stránce je práce v pořádku, obsahuje jen drobné překlepy a stylistické chyby, jako jsou např. chybějící nebo nadbytečné mezery.
Celkově je práce na výborné úrovni. Points proposed by reviewer: 90
Display more

Grade proposed by reviewer: A