Az Innotéka magazin cikke a Nemzeti Bionika Programról 2019. szeptember 11.

"Agyhűtés, kétfoton-mikroszkóp és gépi tanulás" publikált cikket az Innotéka Magazik a Nemzeti Bionika Programról.

Számos új kutatási projekttel indult 2018 áprilisában a Nemzeti Bionika Program. A Pázmány Péter Katolikus Egyetem, a Semmelweis Egyetem és a Bionikai Innovációs Központ Nonprofit Kft. együttműködésében zajló, 1,9 milliárd forint összköltségű, 2021 júniusában záródó programot a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal támogatja.

A bionika olyan új, több szaktudományt átfogó tudományág, amelynek célja a természetben működő meg­oldások átültetése a mindennapokba. Az alapötlet ugyanis az, hogy az evolúció során született megoldások hatékony alapot jelenthetnek egy-egy műszaki, orvosi problémára. A bionika művelésében természettudósok, mérnökök és más tudományágak képviselői (építészek, formatervezők) is együttműködnek.

A Cserey György (PPKE) vezette csoport a gépi tanulás csúcstechnológiás szuperszámítógépes megoldásait kutatja a digitális orvoslásban és telemedicinában kivitelezhető fejlesztésekhez. A cél mélytanuló algoritmusok kidolgozása, valamint adatbázis építése, eszköz beszerzése, konfigurálása. A projekt eredményeként partnereik számára kép- és adatfeldolgozási szolgáltatást biztosítanának orvosi döntés-előkészítéshez. További céljuk, hogy a munka piaci bevételt hozzon, valamint a gépi tanulás témakörében szakmai és konzultációs központ alapítása.

Szenzorok, hálózatok és mesterséges intelligencia alapú analitikai módszerek fejlesztése atléták teljesítményének és technológiájának optimalizálására a Grand László (PPKE) által vezetett alprogram célja. Olyan mérőrendszert szeretnének létrehozni, amely segíti a sportolók (elsősorban kajak-kenusok) teljesítménynövelését laboratóriumi és hagyományos edzési körülmények között.
Ugyancsak fontos elképzelés ruhába integrálható szenzorháló kifejlesztése mozgás- és EMG-detektáláshoz. (Az EMG az elektromiográfia rövidítése, amely az izom elektromos vizsgálatát jelenti.) az első eredmények között kell említeni a szinkronizált teljesítmény és sokcsatornás izomaktivitás elvezetését, valamint erőmérő cellák integrálását a lábbal kifejtett erő mérésére. Arra is hangsúlyt fektetnek, hogy az EMG- és a teljesítményadatokból összefüggéseket keressenek, amelyek alapján modelleket készítenek. Ehhez igen fontosak voltak azok az adatok, amelyeket tizenkét top atléta (válogatott, sőt olimpiai érmesekről is szó van) mérési eredményeiből kaptak. A kutatások eredményeként olyan méretűre szeretnék csökkenteni majd a szenzorokat, hogy azokat az alsó- és felsőruházatba integrálhassák. Ha ez sikerül, lényegében ott a prototípus, amely a hardver és szoftver együtteseként jelenik meg, és amelyet esetleg szabadalmi bejelentéssel védhetnek. A felhasználók között lehet a Magyar Kajak-Kenu Szövetség, de az itteni eredményeket jégkorongozók, úszók, vívók is használhatják, akikkel keresik a kapcsolódási pontokat. Rendszerük hasznos lehet sportolók rehabilitációjánál, illetve mozgásszervi/fejlődési rendellenességgel született gyerekek fejlesztésénél.

Erőss Loránd és Pongrácz Anita (PPKE) a kontrollált agyfelszíni hűtés klinikai transzlációja felé teszi meg az első lépéseket. Erőss Loránd, az Országos Klinikai Idegtudományi Intézet Funkcionális Idegsebészeti Osztályának vezetője munkacsoportjával elsőként ültetett be tavaly áprilisban egy Parkinson-kóros beteg agyába a betegség tüneteit enyhítő elektródákat a Rosa nevű idegsebészeti robot segítségével. A programból támogatott kutatók azokból az állatkísérletes adatokból és klinikai tapasztalatból indulnak ki, hogy számos idegrendszeri megbetegedés esetén az agy mérsékelt, lokális hűtése akár terápiás céllal is alkalmazható lehetne. Kutatásukban a klinikumban is használható, a koponyacsont alá beültethető, az agy elektromos aktivitását és hőmérsékletét együtt, egy időben, több pontban mérni tudó, krónikus agyfelszíni hűtésre alkalmas orvostechnikai eszköz létrejöttét alapozzák meg.
A kutatók azt vállalták, hogy elkészítik a külső hűtőegységet, a koponyacsont alá ültethető szenzorhálózatot, amely az agyi elektromos aktivitással szimultán méri a lokális agyfelszíni hőmérséklet eloszlását. Méréseik segítségével meghatározzák azt a minimális hűtési területet, hőmérsékletet és időt, amellyel az epilepsziás rohamok megszüntethetők. A projekt eredményeképpen létrejövő, a koponyacsont alá ültethető flexibilis, hőmérsékletmérésre és elektrofiziológiai mérésre szimultán használható szenzorháló alkalmas lehet a piaci megjelenésre mind állatkísérletes kutatólaboratóriumok számára, mind humán epilepsziasebészeti kivizsgálás területén.

Kusnyerik Ákos és Maák Pál (PPKE) a klinikai környezetben használható szemészeti vizsgálatra alkalmas kétfoton-mikrosz­kó­pot fejlesztik. A létrejövő produktum számos, szemmel és környező idegszövettel kapcsolatos vizsgálatot tesz lehetővé, amely más laborokban a klinikai gyakorlatban nem áll rendelkezésre. Lehetőség nyílik speciális leképezési hibák felderítésére és mérésére, nagy felbontású képalkotásra a különböző belső felületekről, beleértve a retinát is, amely sejtszintű diagnosztikát tesz lehetővé egyes betegségek felderítésére, diagnosztizálására.
A projekt a retinában elhelyezkedő idegsejtek funkcionális in vivo vizsgálatának megvaló­sítására koncentrál, amelynek egyik lehetséges ígéretes eszköze a kétfoton-mikroszkópia, amelyet emberi vizsgálatra még nem alkalmaztak. A hazai szakemberek előkészítik az emberi szemben használható kétfoton-mikroszkóp kifejlesztését, és megtervezik a mikroszkóp optikai részét, valamint a különböző szemekhez adaptálható flexibilis optikai kapcsolatát. Az elmúlt időszakban méréseket végeztek állatokban és in vitro emberi retinákon a gerjesztő lézer fototoxicitásának kimérésére, valamint a különböző típusú idegsejt-aktivitások azonosítási feltételeinek feltérképezésére. A kutatók reményei szerint a kidolgozott mérési módszerek és protokollok egyaránt érdeklődésre tarthatnak számot. A humán kétfoton-mikroszkóp a nemzetközi piacon nagy áttörés lenne, különösen, hogy a gyártás is Magyarországon valósítható meg.

Karacs Kristóf (PPKE) és kollégái bionikus szemüveg kifejlesztésére vállalkoznak. A világon mintegy 280 millió látássérült ember van, akiknek a fejlesztés hatalmas segítséget jelenthet. A látás­sérülteknek készülő, intelligens környezeti érzékelést megvalósító alkalmazással a hétköznapi felismerési funkciók egyszerű és egységes felhasználói felületen keresztül történő biztosítására nyílik mód.
Amire alkalmas lehet a különleges szemüveg: pénz-, kártya-, színfelismerés, de nagyítóként is használható, illetve mérőóra-leolvasásra is alkalmassá tehető.

Márton Gergely (PPKE) kollégáival multimodális humán-gép interfész fejlesztésére vállalkozott. A cél olyan viselhető eszköz megalkotása, mely szemfókusz és arcmimikai gesztusok érzékelésére egyaránt alkalmas. Ezáltal a kezük mozgatására nem, vagy alig képes emberek szá­mára kommunikációs, interakciós lehetőség biztosítható (billentyűzet, egér kiváltása).
A kutatók a saját fejlesztésű, szemüvegszerű hardverhez a gépi látás és a mélytanulás legkorszerűbb vívmányait felhasználó szoftverek segítségével valósítják meg a megfelelő funkciókat. Az eszköz, melynek fejlesztése mozgássérült felhasználók bevonásával zajlik, a diszlexia korai diagnosztizálásában is fontos szerepet tölthet be.

Laki András József (PPKE) és kollégái mikrofluidikai rendszereket állítanak elő teranosztikai – ez a kifejezés a terápia és a diagnosztika szó összevonásával szüle­tett – alkalmazásokhoz. (Mikrofluidikai eszközök használatával gyorsabb és olcsóbb a kimutatás kis térfogatú mintákból.) Első lépésként keringő tumorsejtek csapdázására alkalmas mikro­fluidi­kai szűrőeszközt terveztek a kutatók, mely egy kígyó alakú csatornából, illetve a párhuzamos csatornák között lévő kehely alakú mikrokapillárisokból áll. A kapillárisok mérete küszöbérté­kül szolgál, így az annál nagyobb részecskék fennakadnak, míg a kisebbek áthaladnak a szűrőn.
A program indulása óta a kutatók elvégezték a tervezett mikrofluidikai eszköz sebesség- és nyomásprofiljának elemzését folyadékdinamikai szimulátorral. Az eszköz nyomásvezérelt áramlási tulajdonságai miatt a minta keresztüláramlik a párhuzamos sorok között elhelyezett mikrokapilláris csapdázóegységeken. Csapdázás után az áramlás útja akadálytalan a „kígyó alakú" főcsatornán, így elkerülhető az eszköz eltömődése. A folyadék áramoltatását és a mérés kiértékelését lehetővé tevő keretrendszert összeállították. A mérés során alkalmazni kívánt folyadékáramoltatási paramétereket meghatározták. A cél természetesen ebben az esetben is a piacon is eladható termék létrehozása.

A Nemzeti Bionika Program jelenleg félidőben tart. A programban részt vevő tizenkilenc kutatócsoport ez év júniusában számot adott az Ulbert István vezette Irányító Testületnek az elmúlt időszakban folytatott kutatásairól. A csoportok beszámoltak az elért sikerekről, az előttük álló nehézségekről és a projekt végén várható eredményekről.

A teljes cikk itt olvasható!

(forrás: innoteka.hu)

x