Matematická biologie a biomedicína

Studium Matematické biologie a biomedicíny umožňuje studentům získat vzdělání v přírodovědných oborech biologie, aplikované matematiky a informatiky a je vhodné pro všechny zájemce o biologii a medicínu, kterým není cizí logické myšlení, matematika a moderní informační technologie. Silnou stránkou studijního programu je jeho mezioborovost, která poskytuje studentům přehled v různých oblastech přírodních věd a umožňuje pochopení širších biologických, fyziologických, epidemiologických i environmentálních souvislostí na jedné straně a rozvoj matematických, analytických a informatických dovedností na straně druhé.

Cílem studia je naučit studenty využívat metody matematické statistiky, modelování a programování v analýze biologických a medicínských dat. Studijní program tak spojuje teoretické poznatky, analytické postupy a praktické aplikace matematických metod a algoritmizace v řešení konkrétních problémů aplikovaného výzkumu. Cílem praktické části výuky a vypracování bakalářské práce je časný nástup praktických dovedností a klíčových znalostí potřebných ke zpracování, analýze a interpretaci dat.

Studijní program zahrnuje dvě specializace, první z nich je Epidemiologie a modelování, druhou je Biomedicínská bioinformatika. Specializace Epidemiologie a modelování se zaměřuje na vysvětlování a modelování faktorů spojených s vlastnostmi a chováním jedinců, populací a společenstev, jakož i na modelování dat v oblasti biomedicíny a životního prostředí. V rámci specializace Biomedicínská bioinformatika se studenti naučí odpovídat na biologické a klinické otázky prostřednictvím analýzy komplexních dat molekulárně-biologických experimentů.

Zatímco ostatní vysoké školy se v oblasti biomedicíny zaměřují na výchovu techniků a inženýrů (FEKT VUT v Brně, FBMI ČVUT) uplatnitelných hlavně na pozicích nelékařských zdravotnických profesionálů, obor Matematická biologie a biomedicína produkuje absolventy schopné využít svých znalostí ze základních přírodních věd a zaměřuje se na uplatnění absolventů nejen ve zdravotnictví, ale také v akademickém sektoru, státní správě a farmaceutickém průmyslu. Specializace biomedicínská bioinformatika je odpovědí na raketový nárůst využití omics technologií v základním i aplikovaném výzkumu. Mezi podobně koncipovanými obory na MU a dalších vysokých školách je tato specializace výjimečná v tom, že není orientována pouze na strukturní bioinformatiku a čistě algoritmické postupy. Tato specializace poskytuje v rámci programu Matematická biologie a biomedicína mezioborové vzdělání v pěti základních směrech – biologii, chemii, (bio)informatice, matematice a statistice se speciálním akcentem na komplexní analýzu dat omics technologií. Studijní plán je nastaven tak, aby splňoval doporučené curriculum Vzdělávací komise International Society for Computational Biology (ISCB) (Welch et al., 2014, PLoS Comput Biol. Mar 6;10(3):e1003496). Vzhledem k širokému a komplexnímu profilu absolventa je proto také jako jediný v ČR nabízen již v bakalářském studiu.

Absolvent je po úspěšném ukončení studia schopen:

• disponovat znalostmi z oblasti buněčné a molekulární biologie, genetiky a fyziologie živých organizmů;
• vysvětlit základní teoretické a metodické principy v matematice a statistice;
• vysvětlit základní pojmy epidemiologie a principy vedení a hodnocení epidemiologických studií;
• vysvětlit základní teoretické principy v bioinformatice;
• řešit úlohu analýzy a modelování biologických nebo klinických dat a definovat dílčí otázky řešené úlohy;
• vybrat vhodné matematické, statistické nebo analytické metody pro řešení zadané úlohy;
• zvolit a použít dostupný software realizující vybrané matematicko-analytické metody a postupy s ohledem na charakter experimentu a dat;
• vytvářet algoritmy pro zpracování a analýzu dat;
• formulovat závěry a interpretovat výsledky řešení zadané úlohy.

Studijní plán jsme navrhli tak, abyste získali široké znalosti v oborech biologie, matematika a informatika a zároveň byli schopni samostatné práce v analýze a modelování biologických systémů a komplexních datových souborů.

Po absolvování programu tak najdete uplatnění při zpracování biologických a medicínských dat v aplikovaném výzkumu, ve státní i soukromé sféře, a to zejména ve zdravotnictví, v oblasti farmaceutického průmyslu, nebo ochrany životního prostředí. Popřípadě i v jiných oblastech zabývajících se správou a zpracováním dat.

Rozhovory s úspěšnými absolventy studia Matematické biologie a biomedicíny najdete na webu http://studuj.matematickabiologie.cz/.

Bakalářské a magisterské studium probíhá podle celouniverzitního kreditního systému, který je v souladu s pravidly European Credit Transfer System (ECTS). Povinně volitelné předměty jsou ve studijním plánu organizovány do jedné čí více skupin; student volí povinně volitelné předměty na základě stanoveného minimálního počtu kreditů v každé skupině.

Celouniverzitní pravidla pro tvorbu studijních programů, která zpřesňují pravidla vymezená v metodice Národního akreditačního úřadu Doporučené postupy pro přípravu studijních programů, upravuje směrnice Masarykovy univeritzy č. 1/2024 Pravidla pro tvorbu studijních programů a programů celoživotního vzdělávání. Směrnice vymezuje šest typů studijních plánů a jejich použití a kombinace v jednotlivých typech studijních programů. Jedná se o

1. jednooborový studijní plán,
2. studijní plán se specializací,
3. hlavní studijní plán (maior),
4. vedlejší studijní plán (minor),
5. studijní plán ve spolupráci s jinou vysokou školou či jinou právnickou osobou,
6. studijní plán na dostudování (určen pouze pro dostudování ve studijním oboru, studijním programu nebo studijním plánu, který zanikne).

Premisou pravidel je, že studijní plány umožňují naplnění cílů studia a dosažení profilu absolventa studijního programu. Výjimkou je pouze vedlejší studijní plán, který doplňuje hlavní studijního plán jiného studijního programu. Student nemůže studovat pouze podle vedlejšího studijního plánu.

Studijní program má akademický profil a praxe není povinnou součástí studia. V rámci každé specializace se ale setkáte s předměty zaměřenými na individuální i týmové řešení zadané úlohy z oblasti analýzy dat. A to od nastudování problému a dat až po prezentaci výsledků. Problémy, které budete řešit v rámci praktické výuky, vycházejí přímo z praxe a budete tak zpracovávat reálná data.

Student má vypracováním bakalářské práce získat orientaci v problematice, prokázat schopnost vypracovat ucelené dílo na zadané téma a srozumitelně rozvést zadané cíle a/nebo hypotézy, výsledky a závěry. Práce obsahuje literární rešerši na zadané téma a praktickou část. Poměr těchto dvou částí se může u každé práce lišit v závislosti na řešeném problému, nicméně obě části musí být přítomny. Student by měl vybrat, popsat a aplikovat vybrané metody na zadaný problém a zároveň rozumět matematickému principu těchto metod na odpovídající úrovni. Práci zpravidla tvoří kapitoly zahrnující úvod do problematiky, popis metod získávání a hodnocení dat, vlastní výsledky, interpretaci a posouzení jejich výpovědní hodnoty, např. s ohledem na vhodnost a limitace metodiky, diskuzi a začlenění výsledků práce do kontextu informací podaných v úvodu a závěr.

Minimální rozsah bakalářské práce je 30 stran, doporučený rozsah bakalářské práce je 30-50 stran podle zadaného tématu. Povinné části práce se řídí Opatřením děkana č.5/2014 „Pokyny pro vypracování bakalářských, diplomových a rigorózních prací na Přírodovědecké fakultě MU“.

Na bakalářský program Matematická biologie a biomedicína přímo navazuje stejnojmenný magisterský program, kde dochází k užší specializaci a prohlubování znalostí v určité biologické, matematické nebo informatické oblasti.

Jako absolventi programu můžete po splnění podmínek přijetí pokračovat i v libovolném magisterském studiu na Přírodovědecké fakultě MU.