Thesis supervisor: József Laczkó
Location of studies (in Hungarian): Semmelweis Egyetem, Testnevelési és Sorttudományi Kar Abbreviation of location of studies: SE
Description of the research topic:
A kutatások fő célja végtagmozgások biomechnikájának és idegi szabályozásának kutatása. A jól koordinált emberi mozgás az ideg-izom-csont rendszer sok összetevőjének együttműködése eredményeképpen jöhet létre. A központi idegrendszerből induló parancs a mozgató idegsejteken keresztül elektromos inger formájában az izmokhoz jut
és ez az izmokat összehúzódásra késztetheti, következésképpen az ízületekben elfordulások és így végtagmozgások jöhetnek létre. Ennek a komplex rendszernek a számítógépes modellezését és kísérleti mérését, megfigyelését végezzük. Interdiszciplináris kutatási témáról van szó, biológiai, orvosi, mérnőki, számítástechnikai tudományok műveléséről.
Elméleti módszerekkel olyan matematikai modelleket és számítógépes szimulációt fejlesztünk amelyek leírják a mozgató idegsejtek aktívitása, az izomösszehúzódások és az ízületi elfordulások közötti kapcsolatot. Az egyik feladat az idegi aktivációs minta ismeretében kiszámítani a létrejövő kinematikai mozgásmintát. Tehát pl. ha tudjuk a mozgató idegsejthalmazok aktivitását, akkor ebből hogyan lehet meghatározni, hogy milyen végtagmozgás jön létre. Ennek a feladatnak a megoldásához ismerni kell a rendszer geometriai, inerciális tulajdonságait, az izmok biomechanikai karakterisztikáit és a környezeti erőket, hatásokat egyaránt. Például az izmokat ingerlő idegi impulzusok frekvenciájából az izmok és a mozgatott végtag biomechanikai jellemzőit figyelembe véve kiszámítjuk, hogy milyen ízületi elfordulások és végtagmozgások jöhetnek létre.
A másik elméleti feladat az inverz feladat amikor egy kívánt végtagmozgás mesterséges szabályozásához szükséges izomerőket és idegsejt aktívitásokat kell meghatározni. Ennek elvben végtelen sok megoldása van. Egy konkrét mozgási feladatot az ízületi elfordulások, izomerők és idegi aktívitások végtelen sok különböző kombinációjáként meg lehet valósítani.
A Ph.D. kutatások azt is célozzák, hogy felderítsük, hogy az emberi illetve állati idegrendszer milyen megoldásokat választ a mozgási feladatok megoldására? Meg kell vizsgálni például, hogy valamilyen fizikai mennyiség (pl. energia, simaság) opimalizálása vezethet-e biológiailag releváns megoldáshoz. Statisztikai törvényszerűségek is segítenek annak megértésében, hogy az egészséges idegrendszeri szabályozás, hogyan old meg mozgási feladatotokat pl. akaratlagos kar vagy láb mozgásokat. Ha matematikai módszerekkel meg tudunk adni megoldásokat akkor utána kísérleti módszerekkel lehet ellenőrizni, verifikálni, hogy biólógiailag helyes megoldásokat kapunk-e.
Kutatásaink során ezért kísérleti módszereket is alkalmazunk. Mechanikai és bioelektromos jelenségeket, adatokat kell mérni és elemezni mozgásanalizáló berendezésekkel. Pl. izomaktívitást, ill a test részeinek elmozdulását, sebességét.
Ez a kutatási téma számos alkalmazáshoz vezet mind orvosi, mind mérnöki területen, aminek nemcsak tudományos szempontból van jelentősége, hanem a fejlesztések eredményeképpen közvetlen haszna is van, például az orvosi rehabilitációban, vagy a robotikában.
Gerincsérült (bénult) betegek mesterséges izomingerlésével is foglalkozunk. Cél meghatározni olyan funkcionális izom-ingerlési mintázatot, amelyet alkalmazva a bénult beteg végtagjai működtethetők mozgási funkciók (járás, kerékpározás) érdekében.
A különböző mozgásrendellenségekkel kapcsolatos betegségek, klasszifikációja diagnosztikája, és monitorozása is része kutatásainknak.
Ezek a kutatások tehát Magyarországon korábban nem ismert módon, egyesítik az idegi aktivitás, az izomösszehúzódás, az ízületi elfordulás, valamint az ezek eredményeképpen megvalósuló végtagmozgások mérését, leírását és számítógépes szimulációját.
Number of students who can be accepted: 3
Deadline for application: 2014-05-30
2024. IV. 17. ODT ülés Az ODT következő ülésére 2024. június 14-én, pénteken 10.00 órakor kerül sor a Semmelweis Egyetem Szenátusi termében (Bp. Üllői út 26. I. emelet).
Login
