Opis projektu

Cortivision realizuje ambitny projekt badawczo-rozwojowy pod nazwą BrainHolter, którego celem jest opracowanie autonomicznego systemu do długoterminowego monitorowania aktywności mózgu z wykorzystaniem funkcjonalnej spektroskopii w bliskiej podczerwieni (fNIRS). Projekt koncentruje się na badaniach przemysłowych, ukierunkowanych na rozwój automatycznego przetwarzania danych fNIRS, oraz na pracach rozwojowych, których celem jest stworzenie w pełni autonomicznego systemu fNIRS.

Przełomowość projektu BrainHolter polega na wprowadzeniu technologii fNIRS jako nowej metody ciągłego monitorowania mózgu — analogicznie do tego, jak obecnie wykorzystuje się EEG, EMG czy EKG. System będzie działał niezależnie, bez konieczności stałego nadzoru badacza, oferując zautomatyzowaną analizę sygnałów i eliminując potrzebę ręcznego przetwarzania danych.

Grupa docelowa

System BrainHolter jest przeznaczony dla instytucji naukowo-badawczych, ośrodków badawczych oraz firm, w tym działających na terenie województwa lubelskiego. Odbiorcy projektu działają w takich obszarach jak:

• Badania naukowe o zastosowaniu klinicznym

• Monitorowanie wydolności sportowej

• Zastosowania w warunkach ekstremalnych

Kluczowe rezultaty

Głównym rezultatem projektu będzie opracowanie zautomatyzowanego systemu przetwarzania sygnałów, dostosowanego do długoterminowego monitorowania fNIRS. Innowacja ta jest kluczowa dla stworzenia odpowiednika „holtera EEG” w technologii fNIRS, który umożliwi użytkownikom śledzenie zmian aktywności mózgu w dłuższym czasie.

Etapy realizacji projektu

Projekt BrainHolter został podzielony na dwa główne etapy:

1. Badania przemysłowe:

• Etap 1: Opracowanie wielu zautomatyzowanych algorytmów przetwarzania sygnałów z wykorzystaniem nowoczesnych technik uczenia maszynowego w celu określenia najskuteczniejszego podejścia do analizy danych.

• Etap 2: Stworzenie prototypu urządzenia zdolnego do długoterminowego rejestrowania aktywności mózgu, niezbędnego do pozyskiwania danych do testów algorytmów automatycznego przetwarzania.

• Etap 3: Opracowanie specjalnej opaski fNIRS, zapewniającej komfort podczas długotrwałego monitorowania i umożliwiającej szybkie zakładanie, na podstawie badań ergonomicznych z udziałem testerów i operatorów.

• Etap 4: Testy laboratoryjne opracowanego prototypu urządzenia w celu weryfikacji działania algorytmów.

• Etap 5: Stworzenie interfejsu badacza oraz usługi chmurowej do zbierania, przechowywania i przetwarzania danych.

• Etap 6: Opracowanie pierwszej wersji aplikacji mobilnej służącej do monitorowania aktywności mózgu podczas długoterminowych rejestracji.

2. Prace rozwojowe:

• Etap 7: Integracja wszystkich komponentów w finalny prototyp oraz dopracowanie sprzętu i oprogramowania na podstawie wyników wcześniejszych etapów badawczych.

• Etap 8: Walidacja kompletnego systemu w warunkach zbliżonych do rzeczywistych w celu oceny jego skuteczności i użyteczności.

Finansowanie i wsparcie

Projekt BrainHolter jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach programu Fundusze Europejskie dla Lubelskiego 2021–2027, Działanie 1.3 – Badania i innowacje w przedsiębiorstwach.

• Całkowita wartość projektu: 2 729 014,06 PLN

• Dofinansowanie z UE: 1 982 615,45 PLN

• Numer umowy: FELU.01.03-IP.01-0107/24-00

Projekt realizowany jest w Lublinie.

Project overview

Cortivision is undertaking an ambitious R&D initiative titled BrainHolter, aimed at developing an autonomous functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) system for long-term brain activity monitoring. The project focuses on industrial research to advance automated fNIRS data processing and experimental development to create a fully autonomous fNIRS system.

The breakthrough innovation of BrainHolter lies in introducing fNIRS as a new modality for continuous brain monitoring, similar to how EEG, EMG, and ECG are used today. The system is designed to function independently—without constant supervision from researchers—and provide automated signal analysis, eliminating the need for manual data processing.

Target Group

The BrainHolter system is designed for research organizations and institutes, businesses, including those from the Lublin region. The target users operate in fields such as:

• Scientific research in clinical applications
• Sports performance monitoring
• Extreme environmental applications

Key Outcomes

The core outcome of the project is the development of an automated signal processing framework tailored for long-term fNIRS monitoring. This innovation is crucial for the creation of an “EEG Holter equivalent” for fNIRS, offering users insight into changes in brain activity over extended periods.

Project Stages

The project is divided into two main phases:

1. Industrial Research:
– Stage 1: Development of multiple automated signal processing algorithms using state-of-the-art machine learning techniques to determine the most effective data processing approach.
– Stage 2: Creation of a device prototype capable of long-term brain activity recording, essential for collecting data to test automated processing algorithms.
– Stage 3: Development of a special fNIRS cap ensuring comfort during prolonged monitoring and rapid application, based on ergonomic research involving test subjects and operators.
– Stage 4: Laboratory testing  of the developed device prototype to validate the performance of the algorithms.
– Stage 5: Development of the researcher interface and cloud-based service for data collection, storage, and processing.
– Stage 6: Creation of the first version of a mobile application for monitoring brain activity during long-term recordings.

2. Experimental Development
– Stage 7: Integration of all components into a final prototype, refining both hardware and software based on findings from the research phase.
– Stage 8: Validation of the complete system under real-world conditions to ensure effectiveness and usability.

Funding and Support

The BrainHolter project is co-financed by the European Union under the European Funds for Lublin 2021-2027 program, Action 1.3 – Research and Innovation in the Business Sector.
– Total project value: PLN 2,729,014.06
– EU funding: PLN 1,982,615.45
– Contract number: FELU.01.03-IP.01-0107/24-00

Project is performed in Lublin, Poland.

Our system is created mainly for biofeedback practice enabling effective and engaging cognitive training based on near-infrared spectroscopy. The use of virtual reality allows for unprecedented control of the content that we provide to the test subject. For this reason, SPOTLIGHT is the perfect tool for scientists and professionals in the field of UX / UI and ergonomics.

The combination of the advantages of fNIRS mobility with the possibility of creating realistic training situations in the VR space will also prove useful in the area of sports and training for the needs of uniformed services.

Check the following examples of scenarios you can implement with SPOTLIGHT:

1. Online processing

CortiView software enables data transmission via the LSL protocol to popular real-time signal processing software – OpenViBE. Classification results can then be used to control feedback in the Unity environment.

2. Attention training with full concentration

You can build a classic cognitive experiment (like an n-back task) and then use the recorded data as a signal for classification by machine learning algorithms. In the next phase, the control of the VR scene can be done in a neurofeedback loop.

3. Motor functions training in your mind

4. Full control of the experimental environment

Using Cortivision Spotlight and virtual desktop applications, you can present experimental stimuli in a distractor-free research environment. You can conduct your cognitive procedures without worrying about the influence of uncontrolled variables.