Vylepšovanie motorických zručností s využitím rozhrania mozog-počítač a virtuálnej reality

Program DŠ: Aplikovaná matematika
Akademický rok: 2024-2025
Meno školiteľa: Ing. Mgr. Roman Rosipal, DrSc. (roman.rosipal@savba.sk)
Externá vzdelávacia inštitúcia: Ústav merania SAV
Prijímajúca škola: FMFI UK v Bratislave, Katedra aplikovanej matematiky a štatistiky

Anotácia:

Rastúci počet dôkazov naznačuje, že inteligentné systémy založené na rozhraniach mozog-počítač (BCI) poskytujú flexibilnú platformu pre sériu neurorehabilitačných terapií. Okrem toho nedávny vývoj technológií rozšírenej alebo virtuálnej reality (VR) posunul BCI vpred vytvorením flexibilných prostredí, kde sú potrebné moderné interakcie medzi človekom a počítačom. Displeje VR namontované na hlave (HMD) presúvajú štandardnú VR založenú na 2D obrazovke do virtuálneho 3D sveta. Tento posun prináša ďalšiu úroveň flexibility a umožňuje vytvárať bohaté virtuálne svety.

 

Dizertačná práca je zameraná na oblasť motorickej neurorehabilitácie u pacientov po cievnej mozgovej príhode. Rehabilitácia prebieha pomocou systému BCI-HMD, ktorý pozostáva z BCI a spätnej väzby vo forme vizualizácie v prostredí VR. Praktická časť dizertačnej práce je zameraná na zlepšenie softvérovej a hardvérovej časti existujúceho systému tak, aby vznikol robustný, kompaktný, ľahko aplikovateľný a užívateľsky prijateľný systém. Táto časť sa zameriava na meranie, hodnotenie a analýzu elektrickej mozgovej aktivity prostredníctvom elektroencefalografie (EEG) zaznamenanej na povrchu hlavy. Druhá časť dizertačnej práce je zameraná na vývoj pokročilých nástrojov strojového učenia (ML) a algoritmov na zisťovanie zmien EEG spojených s mentálnym zobrazovaním pohybu a zmien v mentálnych a kognitívnych stavoch subjektov počas tréningu BCI. Pozornosť bude venovaná pochopeniu mozgových procesov súvisiacich s aktivitami v prostredí BCI-HMD. Tento cieľ sa dosiahne dôkladným vyvážením existujúcich neurofyziologických dôkazov a poznatkov s informáciami poskytovanými nástrojmi ML, ktoré spracúvajú zaznamenanú mozgovú aktivitu, a bude overený podrobným experimentálnym testovaním.