Biokybernetika fyziologických procesov
Koncept výskumu skupiny Biokybernetika fyziologických procesov je študentom ponúkaný aj v rámci voliteľného predmetu Biosignály a modely. Obsah predmetu je koncipovaný v súlade s najnovšími trendmi analýzy a modelovania biomedicínskych dát vo výskume aj klinickej praxi. Nosné témy predmetu sú:
- Genézia a charakteristika vybraných biosignálov (EKG, EEG, EMG, ENG, EOG…)
- Vzorkovanie, kvantovanie, digitálna filtrácia
- Elektrokardiografia a variabilita frekvencie srdca
- Spektrálna analýza, periodogram a FFT
- Nestacionarita a modifikácia časovo – frekvenčného rozlíšenia, waveletová analýza
- Kvantitatívna elektroencefalografia, automatická detekcia paternov
- Nelineárna dynamika a teória chaosu
- Diskriminačná a zhluková analýza, fuzzy množiny
- Topografické mapovanie elektrickej aktivity mozgu
- Umelé neurónové siete, úvod do metód umelej inteligencie
Problematiku analýzy biomedicínskych dát, matematického modelovania v biomedicíne a biokybernetiky je možné študovať aj v rámci záverečných bakalárskych či diplomových prác. Kontaktný email v prípade záujmu o záverečnú prácu:
Bakalárske:
Grafické užívateľské rozhranie pre topografické mapovanie elektrickej aktivity mozgu
Hlavným cieľom tejto bakalárskej práce je vytvoriť vlastné grafické užívateľské rozhranie v prostredí Matlab s možnosťou mapovania elektrickej aktivity mozgu. Budú porovnané a diskutované rôzne prístupy k topografickému mapovaniu. Toto "užívateľsky prívetivé" grafické užívateľské rozhranie bude demonštrované na reálnych EEG dátach s potenciálom využitia v klinickej praxi.
Princípy kvantitatívnej elektroencefalografie
Táto práca pojednáva o základných princípoch spracovania EEG. Študent popíše analýzu EEG v časovej a frekvenčnej doméne a implementuje vybrané algoritmy v prostredí Matlab. Cieľom práce je vytvoriť vlastný softvér s možnosťou praktickej aplikácie ako prognostického a diagnostického nástroja.
Diplomové:
Moderné matematické metódy analýzy EEG v monitorovaní anestézie
Komplexná mozgová aktivita, predstavujúca nelineárny a neregulárny systém, je často vysvetľovaná metódami nelineárnej dynamiky. Diplomová práca pojednáva o uplatnení týchto moderných matematických postupov pre charakterizáciu izofluránovej anestézie, v súlade s teóriou entropického mozgu. Súčasťou práce bude aj návrh topografického mapovania.
Nelineárna dynamika zmien frekvence srdca a jej kvantitatívna analýza v prostredí Matlab
Diplomová práca bude zameraná na hodnotenie kardiovaskulárnej dynamiky v priebehu rôznych /pato/fyziologických zmien. Študent vytvorí diagnostický nástroj monitorovania vybraných lineárnych a hlavne nelineárnych parametrov variability frekvencie srdca a implementuje ho v prostredí Matlab.
Podpora diagnostiky respiračných ochorení z analýzy zvuku kašľa metódami strojového učenia
Cieľom tejto diplomovej práce je analyzovať možnosti metód strojového učenia pre klasifikáciu respiračných ochorení zo zvuku kašľa. Študent navrhne matematickú metódu analýzy zvuku kašľa u pacientov s respiračnými ochoreniami a implementuje optimálnu metódu diskriminačnej analýzy pre klasifikáciu.
Umelé neuronové siete v automatickej detekcii spánkových stavov z elektroencefalogramu
Umelá neurónová sieť, výpočtový model využívaný v umelej inteligencii, predstavuje významný nástroj v analýze komplexných aktivít mozgu. V tejto diplomovej práci budú rôzne parametre štruktúry siete a procesu učenia využívané v automatickej detekcii spánkových stavov z EEG dát. Diskutovaná bude aj aplikácia v diagnostike priebehu spánku.
Matematické modelovanie regulácie bunkového objemu v rôznych osmotických prostrediach
V tejto diplomovej práci študent modeluje mechanizmy zmien bunkového objemu a testuje odpoveď buniek pri rôznych iónových koncentráciách. Matematický model založený na systéme diferenciálnych rovníc bude vytvorený v súlade so známymi biofyzikálnymi mechanizmami buniek cicavcov. Takisto sa vypočítajú hodnoty permeability vody v rôznych osmotických prostrediach a diskutujú v kontexte zachovania homeostázy vo fyziologických a patofyziologických podmienkach.
Kvantitatívne EEG biomarkery pre diagnostiku depresívnej poruchy
Cieľom tejto diplomovej práce je predstaviť metódy analýzy neurofyziologických EEG dát ako prognostického a diagnostického nástroja depresívnej poruchy. Dôraz bude kladený na matematický popis lineárnych a nelineárnych parametrov EEG a metód ich automatickej detekcie.
Matematický model vnímánia zvuku ľudským sluchovým ústrojenstvom
Táto diplomová práca pojednáva o algoritmizácii vnímania zvuku. Dôraz je kladený na biofyzikálne vlastnosti bazilárnej membrány a kochleárnu hydrodynamiku. Hlavným cieľom je však zostrojiť matematický model transformácie zvukového stimulu na sériu nervových impulzov. Model bude vytvorený v súlade s teóriou maskovania tónov rôznej hlasnosti a frekvencie.