Projekt APVV-0668-12

Doba riešenia: 10/2013 - 09/2017

Anglický názov: Brain- computer interface with robot- assisted training for rehabilitation

Vedúci projektu: RNDr. Ing. Roman Rosipal, PhD.

Video k projektu: www.um.sav.sk/projects/BCI-RAS/videoSK.htm

Projekt sa zameriava na aplikovanie pokročilých nástrojov a metód aplikovanej informatiky na návrh a vývoj inteligentného systému, ktorý umožní užívateľom absolvovať proces samostatného trénovania poškodených motorických dráh. Návrh kombinuje technológiu rozhrania mozog-počítač (BCI) so systémom robotického ramena do kompaktného systému, ktorý sa dať použiť ako roboticky asistovaný neurorehabilitačný nástroj. BCI priamo využíva signál elektrickej aktivity mozgu na to, aby užívateľ mohol ovládať prostredie bez akejkoľvek svalovej aktivity. V roku 2015 sme ukončili softwérovú a hardwerovú časť zariadenia a začali sme s jeho validácoiu a testovaním na dvoch pacientoch s poškodenými motorickými dráhami v dôsledku mozgovej porážky, ako aj na zdravých subjektoch. Súčasne sme na oboch pacientoch pokračovali v experimentálnom štúdiu trénovacích protokolov pre BCI. Namerané dáta sme priebežne analyzovali a použili pre návrh modelu pre riadenie BCI zariadenia.  

Budeme aplikovať pokročilé nástroje a metódy aplikovanej informatiky na návrh a vývoj inteligentného systému, ktorý umožní užívateľom absolvovať proces samostatného trénovania poškodených motorických dráh. Skombinujeme technológiu rozhrania mozog-počítač (BCI) so systémom robotického ramena do kompaktného systému, ktorý sa bude dať použiť ako roboticky asistovaný neurorehabilitačný nástroj. BCI priamo využíva signál elektrickej aktivity mozgu na to, aby užívateľ mohol ovládať prostredie bez akejkoľvek svalovej aktivity. Aby sa však BCI dalo využiť na neurorehabilitáciu, je nutné sa najprv zaoberať niekoľkými kritickými aspektmi, od akvizície signálu a výberu vhodnej paradigmy BCI, až po vyhodnocovanie afektívneho stavu subjektov, kognitívnej záťaže a akceptovateľnosti systému subjektmi. V projekte budeme venovať pozornosť týmto aspektom prostredníctvom nových algoritmov spracovania signálu a strojového učenia, tréningových protokolov a inteligentných metód na detekciu a monitorovanie zmien fyziologického stavu subjektu, ktoré boli nedávno vyvinuté členmi výskumného tímu projektu. Budeme používať a testovať nové trénovacie protokoly BCI, vrátane tréningu neurálnej spätnej väzby založenej na viacsmernej analýze EEG dát. Napokon budeme testovať systém v klinickej praxi na vybraných pacientoch s poškodenými motorickými dráhami v dôsledku mozgovej porážky, ako aj na zdravých subjektoch.

Výsledky prezentované na vedeckých konferenciách:

ROSIPAL, R.: Modulation of sensory-motor rhythmic activities for improving BCI training in neurorehabilitation. In: MEi:CogSci Conference, Krakow, Poland. June 12, 2014.

ROSIPAL, R.: Effects of mirror therapy. In: Institute of Computer Science, Academy of Sciences of the Czech Republic, Prague, Czech Republic. November 5, 2014.