Před 40 lety vyšel v lékařském časopise Annual Review of Physiology přehledový článek A. Guytona a dvou spoluautorů o regulaci krevního oběhu, jehož obsahem byl formalizovaný popis fyziologických vztahů v oběhovém systému, včetně všech jeho návazností na ostatní fyziologické subsystémy pomocí graficky vyjádřeného matematického modelu. Tento článek byl jitým mezníkem, který otevřel novou oblast fyziologického výzkumu nazývanou „integrativní fyziologie“. Obdobně jako se teoretická fyzika formálními prostředky snaží popsat fyzikální realitu a vysvětlit výsledky experimentálního výzkumu, tak se „integrativní fyziologie“ na základě experimentálních výsledků snaží vytvořit formalizovaný popis vzájemného propojení fyziologických regulací a vysvětlit jejich funkci v rozvoji nejrůznějších onemocnění. V sedmdesátých letech byla tato doména oblastí čistě teoretického výzkumu několika ojedinělých pracovišť. S rozvojem informačních technologií se modelování fyziologických systémů stalo běžnou součástí fyziologického výzkumu, kde začala převládat spíše tvorba menších, snadněji identifikovatelných modelů jednotlivých fyziologických subsystémů. V posledních letech však tvorba rozsáhlých modelů fyziologických systémů zažívá určitou renesanci, zejména v souvislosti s možností uplatnění těchto modelů jako teoretického podkladu pro lékařské trenažéry. Rozvoji rozsáhlých integrovaných modelů fyziologických systémů napomáhá i nová generace (tzv. equation–based) simulačních prostředí. Problematika modelování integrativní fyziologie se stala součástí řady mezinárodních projektů (např. programy „Physiome“, nebo program EU „Virtual Physiological Human“), uplatnění těchto modelů pro vysvětlení kauzálních souvislostí patogenez řady onemocnění i jejich vy- užití v lékařských trenažérech.

A review article of A. Guyton and two co-authors was published in the medical journal Annual Review of Physiology 40 years ago, which focused on blood circulation control, and which contained formalized description of physiological relationships in the circulatory system including all its connections to other physiological subsystems using a graphic mathematical model. This article was a certain milestone that opened a new area of physiological research called “integrative physiology“. Similarly as theoretic physics, this new area seeks to describe physical reality and to explain experimental research results using formal means; thus based on experimental results, “integrative physiology seeks to create a formalized description of mutual connections of physiological control systems and to explain their functions in the development of various diseases. In the 70ies, this was a domain of purely theoretic research of a few sporadic departments. However, physiological system modelling has become a common part of physiological research with the continued development of information technologies, while it was rather the design of smaller, more easily identifiable models of individual physiological subsystems that started to predominate. However, the design of extensive models of physiological systems has seen certain rebirth in recent years, particularly in connection with potential application of such models as a theoretic foundation for medical simulators. The development of extensive integrated models of physiological systems has been assisted also by the new generation of (the so called equation-based) simulation environments. The issues of integrative physiology modelling have become part of many international projects (for example, “Physiome“ programs or the EU program “Virtual Physiological Human“), application of such models in explaining causal relationships of the pathogenesis of numerous diseases as well as their use in medical simulators.

Oddělení biokybernetiky Ústav patologické fyziologie 1 LF UK

Integrated models of physiological systems – their history, present & prospects

Obsahuje tabulky

Literatura