Kutatási témák hallgatóknak

Kutatási témáim közös célja, hogy a modern idegtudományi kísérleteket korszerű mérnöki, informatikai és adatelemzési módszerekkel kapcsoljuk össze. Olyan projekteken lehet dolgozni, amelyekben a képalkotás, a virtuális valóság, a beágyazott rendszerek, az agystimuláció, a bioinformatika és a viselkedésmérés nem különálló területek, hanem egyetlen kutatási folyamat részei.

Olyan hallgatókat várok, akiket érdekel a valódi kutatási problémák megoldása, szívesen építenek mérőrendszereket, elemeznek összetett adatokat, fejlesztenek szoftveres pipeline-okat, vagy részt vennének kísérletes és számítógépes munkát ötvöző projektekben. A témák alkalmasak TDK-ra, szakdolgozatra, diplomamunkára, és több esetben hosszabb távú kutatási együttműködésre is.

A projektek különösen jó belépési pontot jelenthetnek számítástechnikai, bioinformatikai, bioengineering, idegtudományi vagy neurológiai érdeklődésű hallgatóknak. Nem elvárás, hogy valaki mindenhez értsen már a jelentkezéskor; sokkal fontosabb a kíváncsiság, a kitartás, az önálló gondolkodás és a nyitottság az interdiszciplináris munkára.

Funkcionális ultrahang képalkotás és a látókérgi működés 3D feltérképezése

A funkcionális képalkotás egyik alapvető problémája, hogy általában választani kell a nagy térbeli felbontás és a nagy látómező között. Ebben a kutatási irányban olyan funkcionális ultrahang alapú megközelítést alkalmazunk, amely mezoskálájú felbontást biztosít, miközben egyszerre több látókérgi terület vizsgálatát is lehetővé teszi nagyállat-modellben.

A projekt során a hallgató részt vehet a látókéreg funkcionális tulajdonságainak feltérképezésében, például a retinotópia és az orientációpreferencia vizsgálatában, valamint ezek háromdimenziós rekonstrukciójában. A téma különlegessége, hogy ugyanabból az állatból hosszú időn keresztül, ismételten rögzíthetünk, így a funkcionális térképek stabilitása és plaszticitása is vizsgálható hónapokon vagy akár éveken át.

A projekthez kapcsolódik egy saját fejlesztésű akvizíciós és analízis szoftverkörnyezet is, amely támogatja a kísérletvezérlést, az adatfeldolgozást és a 3D térképrekonstrukciót. Ez a téma különösen ajánlott azoknak, akiket érdekel a neurotechnológia, a képfeldolgozás, a tudományos szoftverfejlesztés és a nagy adatmennyiségű idegtudományi elemzés.

Látáskutatás, amblyopia és virtuális valóság alapú vizsgálatok

Az amblyopia, vagyis tompalátás, gyakori fejlődési látászavar, amely kezelés nélkül tartós, egyoldali funkcionális látásvesztéshez vezethet. A hagyományos kezelések elsősorban az éleslátást javítják, ugyanakkor sok érintettnél a dinamikus látási feldolgozás felnőttkorban is gyengébb marad, ami sportban, gyors reakciót igénylő helyzetekben vagy összetett vizuomotoros feladatokban is problémát okozhat.

Ennek megértésére egy virtuális valóság alapú kísérleti környezetet fejlesztettünk, amelyben a résztvevők dinamikus vizuális jelenetekkel és váratlan eseményekkel találkoznak, miközben EEG-vel mérjük az agyi aktivitást. A hallgató a projektben részt vehet a feladatok továbbfejlesztésében, a VR-rendszer finomhangolásában, a kísérleti design kialakításában és az idegi válaszok elemzésében.

A kutatás egyik fontos előzménye a rövid távú monokuláris depriváció vizsgálata egészséges felnőttekben, amely azt mutatta, hogy az átmeneti egyoldali takarás a dinamikus környezetben megjelenő váratlan ingerek feldolgozását is módosítja. A téma jó választás lehet azoknak, akiket érdekel a látásélettan, a neurológia, a kognitív idegtudomány, a VR-fejlesztés vagy az EEG-adatok elemzése.

Opto- és kemogenetikai agystimuláció a látás helyreállításáért

Szenzoros betegségek új terápiás lehetőségeit vizsgáljuk opto- és kemogenetikai agystimuláció segítségével. A cél olyan technológiák fejlesztése, amelyek képesek optikai mintázatokat célzottan az agyba juttatni, és ezzel hosszabb távon hozzájárulhatnak a látás helyreállítását célzó eljárásokhoz.

A projektben sokféle részfeladat választható a hallgató érdeklődésétől függően. Ide tartozhat a 3D implantátumok tervezése és validálása, stimulációs protokollok fejlesztése, mérési eredmények elemzése, valamint különféle kép- és adatfeldolgozási feladatok.

Ez a téma különösen izgalmas azok számára, akik egyszerre érdeklődnek az idegtudomány, az orvostechnológia, a neuroengineering és a számítógépes analízis iránt. A munka során a hallgató bepillantást nyerhet abba, hogyan kapcsolódik össze az alapkutatás, a műszerfejlesztés és a potenciális terápiás alkalmazás.

Az agy újrahuzalozása: génexpresszió és kemogenetikai aktiváció

A kemogenetika lehetővé teszi, hogy meghatározott idegsejtpopulációkat szelektíven aktiváljunk vagy gátoljunk, de kevésbé ismert, hogy ez milyen molekuláris következményekkel jár a szövetben. Ebben a projektben azt vizsgáljuk, hogyan alakul át a génexpresszió a célzott neuronális aktiváció után nagy érzékenységű bulk FLASH-seq mérések segítségével.

A hallgató nemcsak az azonnali korai gének változását elemezheti, hanem a szinaptikus és strukturális átrendeződéshez, illetve a neuroinflammációs folyamatokhoz kapcsolódó transzkripciós mintázatokat is. A projekt kifejezetten hibrid felépítésű: ötvözi a laboratóriumi mintagyűjtést és könyvtár-előkészítést a bioinformatikai adatfeldolgozással és statisztikai elemzéssel.

A feladatok közé tartozhat az agyszövetek begyűjtésében való közreműködés, a FLASH-seq alapú RNS-könyvtár-készítés támogatása, valamint a nyers szekvenálási adatok feldolgozása standard pipeline-okkal. A hallgató differenciális expresszióanalízist végezhet, és az eredményeket vulkánplotokon, hőtérképeken és biológiai útvonal-elemzéseken keresztül értelmezheti.

Beágyazott rendszerek, viselkedésmérés és multimodális interakció

A beágyazott rendszerek ma már rutinszerűen felismernek tárgyakat vagy arcokat, de emberekkel és állatokkal kölcsönhatásba lépő rendszerek fejlesztése ennél jóval összetettebb feladat. Ebben a projektben olyan interakciós környezeteket építünk, amelyek segítségével mérhető és bizonyos mértékig módosítható az egyéni viselkedés, különösen vizuális feladatokban.

A cél olyan feladatok kidolgozása és működtetése, amelyek megmutatják, hogy az alany mennyire pontosan érzékeli a világot, például vizuális akuitás, mélységlátás vagy vizuális predikció terén. A hallgató megismerkedhet hardverelemek összekapcsolásával és vezérlésével, például Arduino, Raspberry Pi, mélységi kamerák, EEG-rendszerek vagy jutalmazó modulok használatával.

A projekt része lehet új interakciós feladatok tervezése, a virtuális környezetek módosítása és multimodális adatok elemzése is. Ez a téma különösen ajánlott azoknak, akik szeretnek egyszerre programozni, rendszert építeni, kísérletet tervezni és valós mérési adatokkal dolgozni.

Kinek ajánlottak ezek a témák?

Ezek a kutatási irányok eltérő belépési pontokat kínálnak. Informatikai háttérrel elsősorban a szoftverfejlesztés, képfeldolgozás, jelfeldolgozás, VR-fejlesztés, automatizálás és bioinformatikai pipeline-ok lehetnek vonzóak, míg bioengineering érdeklődés esetén a műszerintegráció, implantátumtervezés, érzékelőrendszerek és kísérleti platformok fejlesztése kerülhet előtérbe.

Idegtudományi vagy neurológiai érdeklődésű hallgatók számára különösen izgalmas lehet a látásrendszer működésének feltérképezése, a plaszticitás vizsgálata, az EEG-alapú elemzés, a szenzoros zavarok mechanizmusainak kutatása, valamint az új neurotechnológiai terápiák fejlesztése. Több projektben egyszerre jelenik meg a biológiai kérdésfeltevés és a korszerű mérnöki megvalósítás, ezért a témák jól alakíthatók az egyéni érdeklődéshez és előképzettséghez.

A közös pont minden témában az, hogy a hallgató nem előre gyártott feladatot kap, hanem valódi kutatási és fejlesztési folyamatba kapcsolódik be. A munka során lehetőség van irodalmazásra, prototípus-fejlesztésre, adatgyűjtésre, elemzésre, vizualizációra, kísérlettervezésre és akár publikálható eredmények előkészítésére is.