Projektová činnosť

Roman Rosipal

Medzinárodné projekty

DONUT – Európska doktorandská sieť pre neurálne protézy a výskum mozgu
European Doctoral Network for Neural Prostheses and Brain Research
Program:	Horizont Európa
Doba trvania:	1.1.2024 – 31.12.2027
Zodpovedný riešiteľ:	Ing. Mgr. Rosipal Roman, DrSc.
Anotácia:	DONUT, Európska doktorandská sieť pre neurónové protézy a výskum mozgu, má za cieľ poskytnúť multidisciplinárnu a medzisektorovú sieť pre mladých talentovaných výskumníkov.Ambíciou projektu je slúžiť ako odrazový mostík pre rozšírenie partnerov EÚ do rýchlo sa rozvíjajúcej technológie rozhraní medzi mozgom a počítačom (BCI) a súvisiacich vedeckých disciplín. Doktorandská sieť využije doplnkové odborné znalosti 7 akademických prospešníkov a 8 pridružených partnerov z 8 krajín EÚ, aby svojich 10 doktorandských kandidátov (DC) nasmerovala k riešeniu zásadných problémov vo výskume mozgu a k vývoju rôznych aplikácií a systémov BCI s využitím najnovších technologických pokrokov.Navrhovaná doktorandská sieť bude integrovať existujúci výskum v systémoch BCI s cieľom spraviť ich užívateľsky prívetivejšími, vhodnými pre rôzne typy potenciálnych koncových užívateľov a pre modernú lekársku diagnostiku. Sieť by tiež poskytla vynikajúce príležitosti pre kariérny rozvoj mladých výskumníkov pod záštitou nemeckej doktorandskej graduate school PK NRW (Graduate School for Applied Research in North Rhine-Westphalia, s viac než 180 zúčastnenými profesormi), ktorá pravidelne ponúka špecializované školenia a kurzy vrátane vedeckého písania, akademických prezentačných zručností a podobne. Raná vedecká nezávislosť je jedným z kľúčových cieľov týchto školiacich programov.Cieľom DONUT je vytvoriť silnú a trvalú sieť nielen medzi doktorandskými kandidátmi, ale aj medzi zúčastnenými prospešníkmi a pridruženými partnermi. Výskumníci DONUTu budú profitovať z hustej siete kontaktov so vedcami nadobudnutých počas sieťových školiacich podujatí, čo im zlepší kariérne vyhliadky v európskom aj svetovom inovačnom sektore a umožní im stať sa vedcami zamestnateľnými v priemyselnom aj akademickom sektore. Účasť 7 priemyselných partnerov vo výskumných a školiacich programoch zaručí rozsiahle medzisektorové skúsenosti pre školených a maximalizuje dosah projektu.Partneri projektu:Rhine-Waal University of Applied Sciences (HSRW), NemeckoRadboud University (RU), HolandskoKatholieke Universiteit Leuven (“KU Leuven”) (KUL), BelgickoUniversidad Miguel Hernández de Elche (UMH), ŠpanielskoAarhus University (AU), DánskoKauno technologijos universitetas (KTU), LitvaInstitute of Measurement Science, Slovak Academy of Sciences (IMSAV), Slovensko

Národné projekty

cBCI-VR – Pacient-terapeut kolaboratívna BCI-VR neurorehabilitácia po cievnej mozgovej príhode
Collaborative BCI post-stroke neurorehabilitation using a patient-therapist interactive VR environment
Program:	Plán obnovy EÚ
Doba trvania:	1.9.2024 – 31.8.2026
Zodpovedný riešiteľ:	Ing. Mgr. Rosipal Roman, DrSc.
Anotácia:	Rastúci počet dôkazov naznačuje, že integrované technológie rozhrania mozog-počítač (BCI) a prostredia virtuálnej reality (VR) poskytujú flexibilnú platformu pre sériu neurorehabilitačných terapií, vrátane významnej motorického zotavenia a kognitívno-behaviorálnej terapie po mozgovej príhode. Keď sa subjekt ponorí do takéhoto prostredia, jeho percepčná úroveň sociálnej interakcie je často narušená v dôsledku suboptimálnej kvality rozhrania, ktorému chýba sociálny aspekt ľudských interakcií. Projekt navrhuje užívateľsky prívetivý inteligentný BCI systém s vhodným prostredím VR, v ktorom pacient aj terapeut spolupracujú prostredníctvom svojich reprezentácií avatarov špecifických pre osobu. Na jednej strane pacient dobrovoľne a vlastným tempom riadi svoju aktivitu v prostredí a interaguje s terapeutom prostredníctvom procesu mentálnych predstáv riadeného BCI. Na druhej strane neobmedzené motorické a komunikačné schopnosti terapeuta umožňujú plne ovládať prostredie. Prostredie VR teda môže flexibilne upravovať terapeut, čo umožňuje vytvárať a vyberať rôzne scenáre pracovnej terapie podľa potrieb pacienta na zotavenie, duševných stavov a okamžitých reakcií.

TInVR – Dôveryhodná interakcia človek–robot a terapeut–pacient vo virtuálnej realite
Trustworthy human–robot and therapist–patient interaction in virtual reality
Program:	APVV
Doba trvania:	1.7.2022 – 30.6.2026
Zodpovedný riešiteľ:	Ing. Mgr. Rosipal Roman, DrSc.
Anotácia:	Cieľom projektu je študovať špecifické formy sociálnej interakcie s využitím modernej technológie – virtuálnej reality (VR), čo je motivované jej známymi benefitmi. Projekt má dve hlavné časti, interakcia človek–robot (HRI) a interakcia terapeut–pacient (TPI). Interakcie sú umožnené prostredníctvom displejov (VR) umiestnených na hlave a pomocou ovládačov v rukách umožňujúcich človeku konať vo VR. Navrhujeme dve výskumné cesty, ktoré majú v príslušných kontextoch ambíciu posunúť súčasný stav poznania. V HRI navrhneme scenáre, ktoré umožnia humanoidnému robotovi učiť sa, chápať a napodobňovať motorické pohyby človeka pomocou flexibilnej spätnej väzby. Ďalej vytvoríme scenáre na testovanie a overovanie ľudskej dôvery v správanie robotov na základe multimodálnych signálov. Budeme tiež skúmať fyzickú interakciu s humanoidným robotom NICO. V TPI s pacientmi po cievnej mozgovej príhode vyvinieme sériu pracovných terapeutických postupov založených na VR na neurorehabilitáciu s motorickým a kognitívnym poškodením pomocou aktívneho a pasívneho rozhrania mozog–počítač a tieto postupy overíme. Očakávame, že pozorovania z experimentov HRI sa využijú v TPI. Navrhovaný projekt je vysoko multidisciplinárny, kombinuje poznatky a výskumné metódy z psychológie, sociálnej kognície, robotiky, strojového učenia a neurovedy. Očakávame, že s človekom v slučke identifikujeme charakteristiky a mechanizmy vedúce k procesom dôveryhodnej interakcie, ako predpokladu úspešnosti, či pri riešení kolaboratívnej úlohy alebo pri terapii vo VR.

Inteligentná hĺbková mozgová stimulácia ako inovatívna stratégia pre liečbu mozgových porúch
Smart deep brain stimulation as a treatment strategy in treatment-resistant depression
Program:	VEGA
Doba trvania:	1.1.2022 – 31.12.2025
Zodpovedný riešiteľ:	Ing. Mgr. Rosipal Roman, DrSc.
Anotácia:	Narušená spojitosť medzi rôznymi oblasťami mozgu vedie k patofyziológií činnosti mozgu a viacerým mozgovým poruchám. Existujú indikácie, že narušená spojitosť medzi prefrontálnou kôrou a ventrálnym palidom sa podieľajú na vzniku depresie. Inteligentná hĺbková mozgová simulácia založená na kombinácií detekcie neuronálnej aktivity v prefrontálnom kortexe v reálnom čase a následnej stimulácie ventrálnej tegmentálnej oblasti môže byť teda účinná pri liečbe depresie. Naším cieľom je preskúmať kortiko-tegmentálnu konektivitu a otestovať antidepresívnu účinnosť inteligentnej hĺbkovej stimulácie mozgu na zvieracom modeli.

Kauzálna analýza nameraných signálov a časových radov
Causal analysis of measured signals and time series
Program:	VEGA
Doba trvania:	1.1.2022 – 31.12.2025
Zodpovedný riešiteľ:	RNDr. Krakovská Anna, CSc.
Anotácia:	Projekt je zameraný na kauzálnu analýzu nameraných časových radov a signálov. Nadväzuje na predchádzajúce výsledky riešiteľov projektu, týkajúce sa zovšeobecnení Grangerovho testu a návrhov nových testov v rekonštruovaných stavových priestoroch. Cieľom je rozvoj nových metód a algoritmov pre bivariátnu a mnohorozmernú kauzálnu analýzu. Skúmané časové rady a signály budeme chápať ako jednorozmerné prejavy zložitejších systémov alebo subsystémov. Detekciu kauzality medzi dvomi systémami rozšírime aj na multivariátne prípady – dynamické siete s uzlami charakterizovanými časovými radmi. Takéto komplexné siete sú v reálnom svete veľmi časté. Biomedicínske aplikácie patria k najznámejším. Mozgová aktivita, určená viackanálovými elektroencefalografickými signálmi, je dôležitým príkladom. Ukážeme, že výskum kauzality sa v súčasnosti dostáva do štádia, ktoré umožňuje dosiahnuť ambiciózne ciele pri štúdiu efektívnej konektivity (t.j. smerovaných interakcií, nie štrukturálnych alebo funkčných prepojení) v mozgu.