Projektová činnosť oddelenia teoretických metód

Výber projektov:

Medzinárodné projekty

Európska sieť pre pokrok v elektromagnetických hypertermických medicínskych technológiách
European network for advancing Electromagnetic hyperthermic medical technologies.
Program: COST
Doba trvania: 4.9.2018 – 3.9.2022
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Teplan Michal PhD.
Anotácia: Tematika spadá pod širšiu oblasť výskumu pozitívnych účinkov neionizujúceho elektromagnetického (EM) žiarenia a jeho využitia v biomedicínskych aplikáciach. Pri vývoji fyzikálnych terapií onkologických ochorení, medzi ktoré EM hypertermia patrí, je potrebné dostatočne poznať dielektrické vlastnosti biologických vzoriek. Na našom pracovisku budujeme komplexnú experimentálnu platformu, ktorej jedna z meracích staníc sa zameriava na snímanie impedančnej spektroskopie. Impedančná spektroskopia umožňuje získavanie dielektrických vlastností vzoriek. Pri samotnej terapii sú tiež dôležité charakteristiky EM rádiofrekvenčného poľa, okrem iného jeho frekvencia. Pri modifikovanej hypertermii sa aplikuje signál, ktorý je nízkofrekvenčne modulovaný. V našich experimentoch sa zameriavame na skúmanie odozvy buniek kvasiniek práve na slabé nízkofrekvenčné EM polia.
Web stránka projektu: www.cost.eu/actions/CA17115
Nové integrované prístupy pre výskum biomedicínskych účinkov pulzných elektrických polí
Novel integrated approaches for research of biomedical effects of pulsed electric fields
Program: Medziakademická dohoda (MAD)
Doba trvania: 1.1.2018 – 31.12.2021
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Teplan Michal PhD.
Anotácia: Intenzívne pulzné elektrické polia už majú využitie a veľký potenciál pre nové aplikácie v biomedicíne a potravinárskom priemysle. Avšak mechanické detaily pôsobenia impulzných elektrických polí na plazmatickú membránu a špeciálne na intracelulárnej úrovni nie sú stále jasné.Tento projekt sa zameriava na teoretickú a experimentálnu charakterizáciu účinkov impulzných elektrických polí od úrovne subcelulárnych biomolekulárnych štruktúr po bunkovú úroveň. Našim cieľom je vyvinúť a aplikovať prístupy založené na impedančnej spektroskopii a chemiluminiscenčnej detekcii, čo nám umožní preskúmať najvýznamnejšie biologické účinky pulzných elektrických polí v reálnom čase, neinvazívne a bezznačkovo. Hlavnou technologickou novinkou bude integrácia týchto monitorovacích nástrojov do automatickej programovateľnej experimentálnej platformy.Výsledky projektu poskytnú nové metódy výskumu účinkov elektromagnetických polí na živé bunky a priblížia lekárske aplikácie bližšie k realite.
Porozumenie a modelovanie združených klimatických a meteorologických javov
Understanding and modeling compound climate and weather events
Program: COST
Doba trvania: 14.9.2018 – 13.9.2022
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Chvosteková Martina PhD.
Anotácia: Nebezpečenstvá, ako sú povodne, požiare, horúčavy a suchá, sú zvyčajne výsledkom kombinácie interaktívnych fyzikálnych procesov, ktoré sa vyskytujú vo viacerých priestorových a časových mierach. Kombinácia fyzických procesov vedúcich k takému prejavu sa označuje ako zložený jav (udalosť). Príklady zložených udalostí s vysokým účinkom zahŕňajú: (i) suchá, horúčavy, požiar a/alebo znečistenie ovzdušia a ich interakcie zahŕňajúce komplexnú súhru medzi teplotou, vlhkosťou a zrážkami; (ii) extrémne zrážky, riečne záplavy, ktoré kombinujú pobrežné procesy búrky s fluviálnou resp. pluviálnou a oceánskou dynamikou; (iii) búrky vrátane zhlukov významných udalostí vedúcich k priestorovej a/alebo časovej závislosti.Zmena klímy mení mnohé z týchto procesov a ich vzájomné pôsobenie, čo sťažuje prognózy budúcich rizík na základe analýzy z jednotlivých vplyvov. Štúdie o efektoch, ktoré zvažujú iba jeden vplyv, zvyčajne neumožňujú posúdiť rozsah vplyvu zlúčených udalostí. Nie je preto jasné, či klimatické modely dokážu zachytiť významné zmeny v rizikách súvisiacich so zloženými udalosťami. Existujúce prístupy modelovania, ktoré sa používajú na posúdenie rizika, môžu preto viesť k vážnym chybám.DAMOCLES (a) identifikuje kľúčové kombinácie procesov a premenných, ktoré sú základom pre zložené udalosti; b) opisuje dostupné štatistické metódy na modelovanie závislosti v čase, priestore a medzi viacerými premennými; c) identifikuje požiadavky na údaje potrebné na zdokumentovanie, pochopenie a simuláciu zložených udalostí a d) navrhne rámec analýzy na zlepšenie posúdenia zložených udalostí. DAMOCLES spája vedcov v oblasti klímy, odborníkov na modelovanie efektu týchto udalostí, štatistikov a zainteresovaných strán, aby lepšie pochopili a opísali zložené udalosti a predpokladá významný prelom pri budúcich hodnoteniach rizík.
Web stránka projektu: https://www.cost.eu/actions/CA17109

Národné projekty

Vývoj experimentálnej platformy a nástrojov analýzy na meranie účinkov nízkofrekvenčných elektromagnetických polí na biologické systémy
Development of experimental platform and analytical tools for measurement of low frequency electromagnetic field effects on biological systems
Program: VEGA
Doba trvania: 1.1.2019 – 31.12.2021
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Teplan Michal PhD.
Anotácia: Cieľom projektu je vyvinúť metódy merania a nástroje analýzy na identifikáciu účinkov slabých nízkofrekvenčných elektromagnetických (EM) polí na vybrané biologické systémy. Hlavným zámerom je vývoj automatizovanej experimentálnej platformy obsahujúcej viaceré meracie stanice umožňujúce monitorovanie a následnú charakterizáciu bunkových kultúr. Hlavné prístupy detekcie zahŕňajú metódy impedančnej spektroskopie, turbidimetrie a optickej mikroskopie. Komplexný hardvérovo-softvérový systém umožní efektívne prehľadávanie frekvencií a amplitúd EM polí za účelom identifikácie takých parametrov, ktoré vedú ku špecifickej odozve v skúmaných biosystémoch. Morfológia a kinetika buniek bude skúmaná pomocou počítačovej analýzy obrazov získavaných z video-mikroskopie. Dosiahnuté výsledky sa budú analyzovať z hľadiska ich možného uplatnenia v spoločenskej praxi.
Analýza viacrozmerných časových radov a jej aplikácie na výskum funkčných prepojení v mozgu
Analysis of multivariate time series and its application to research of functional connectivity in the brain
Program: VEGA
Doba trvania: 1.1.2019 – 31.12.2021
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Krakovská Anna CSc.
Anotácia: Projekt je zameraný na analýzu zložitých experimentálnych časových radov. Aplikačnou oblasťou budú hlavne mnohokanálové elektroencefalografické (EEG) signály, namerané z ľudského mozgu. Budú nás zaujímať funkčné prepojenia oblastí mozgu. Časový rad preto nebudeme skúmať izolovane, ale budeme predpokladať, že je jedným z prejavov zložitejšieho systému alebo subsystému. Analýza simultánne meraných signálov má pomôcť vystopovať oblasti v mozgu, ktoré sú relatívne nezávislé, alebo synchronizované, či navzájom kauzálne ovplyvňované. Zameriame sa na zmeny funkčných stavov mozgu počas experimentov, orientovaných na monitorovanie vybraných kognitívnych procesov. Budeme sa venovať aj hypotéze samoorganizovaných, bezškálových, fraktálnych procesov v kontexte fungovania mozgu. Pokiaľ ide o metodiku, chceli by sme prispieť k vývoju multivariátnych kauzálnych metód, rozvoju metód a algoritmov pre mnohorozmernú štatistickú analýzu a metód počítačového učenia zameraných na spracovanie a analýzu EEG signálov.
ECoReMiR – Vylepšovanie kognície a motorickej rehabilitácie s využitím zmiešanej reality
Enhancing cognition and motor rehabilitation using mixed reality
Program: APVV
Doba trvania: 1.7.2017 – 30.6.2021
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Mgr. Rosipal Roman PhD.
Anotácia: Technologický pokrok založený na zmiešanej realite (ZR) ponúka rôzne výzvy pre výskum a liečbu. Projekt sa zameriava na dva ciele, orientované na zdravých jedincov and na hemiparetických pacientov po cievnejmozgovej príhode. Po prvé, budeme testovať hypotézu, či kognitívny tréning s využitím vhodne nadizajnovaného prostredia ZR zlepší percepčné a kognitívne vlastnosti zdravých jedincov. Toto budeme testovať počítačovýmipsychologickými experimentmi ako aj meraním na udalosť viazaných potenciálov (ERP) mozgu. Po druhé, budeme testovať hypotézu, či skúsenosť s trénovaním v ZR (v kombinácii s nami vyvinutým rozhraním mozogpočítačna báze motorických predstáv), zlepší oscilačné senzo-motorické rytmy u pacientov. To budeme testovať meraním EEG aktivity mozgu subjektu pred a po každej tréningovej sekcii, pomocou klinického testovania, ako aj pomocou dotazníkov, s cieľom odhaliť ľudské faktory ovplyvniteľné meraním, ako mentálna únava, motivácia, iritácia alebo ospalosť. Pri oboch cieľoch budeme nadizajnujeme a naimplementujeme sadu testovacích procedúr, vykonáme batériu experimentov a kriticky vyhodnotíme výsledky s cieľom validácie ZR dizajnov.
DIMPP – Vývoj inovatívnych metód pre primárnu metrológiu momentu sily aplikáciou silových účinkov konvenčnej etalonáže
Development of innovative methods for primary metrology torque forces by force effects of the conventional standards
Program: APVV
Doba trvania: 1.7.2019 – 30.6.2022
Zodpovedný riešiteľ: Doc. RNDr. Witkovský Viktor CSc.
Anotácia: Krútiaci moment je jedným z hlavných ukazovateľom pri testovaní, resp. skúšaní širokého spektra rotujúcich strojov a zariadení. Meranie v danej oblasti za posledné desaťročia vykazuje rastúci trend týkajúci sa kvantity ako aj požiadaviek na kvalitu. K tomuto faktoru prispieva aj nárast automobilového priemyslu na Slovensku. S meraním momentu sily neodmysliteľne súvisí aj metrologická nadväznosť a rozvoj priemyselnej, ako aj sekundárnej metrológie. V súčasnosti ale SR nedisponuje laboratóriom, ktoré by svojim technickým vybavením a metrologickou kvalitou reprezentovalo najvyššiu úroveň, primárnu metrológiu. Kalibračné laboratória momentu sily v SR sú nútené hľadať zdroje metrologickej nadväznosti v zahraničí. Zámerom projektu je teda položiť základy primárnej metrológie momentu sily.