Neuroinformatik

 

Motivation

Optische Messmethoden mit Fluoreszenzfarbstoffen ermöglichen die Beobachtung von Gehirnaktivität in größeren Neuronenpopulationen oder ganzen Hirnregionen. Mit den technischen Fortschritten in der Neurobiologie ist die Auswertung der Messdaten inzwischen ebenso aufwändig und anspruchsvoll geworden wie deren Aufnahme im Experiment. Zum Beispiel müssen einzelne Neuronen oder andere Objekte in Filmaufnahmen der Gehirnaktivität zuverlässig detektiert werden. Bei neben- und übereinanderliegenden Objekten kann es bedingt durch die Aufnahmetechnik zu Signalmischungen kommen, die mit Methoden der Signalverarbeitung wieder entmischt werden müssen.

Wissenschaftliche Fragestellungen

Wir entwickeln Methoden zur Verarbeitung und Auswertung optischer Messungen der Gehirnaktivität. Hierbei handelt es sich um eine sehr vielfältige Datenquelle mit einer großen Anzahl von Subdomänen, die durch Versuchstier, Hirnregion, mikroskopische Technik, Fluoreszenzfarbstoff und Versuchsanordnung definiert sind, während die Stichprobengröße für jede Subdomäne typischerweise klein ist. Dies erschwert die Detektion von Neuronen mit lernbasierten Algorithmen. Der Fokus unserer Arbeit liegt daher auf möglichst allgemein anwendbaren Methoden zur Extraktion der Neuronensignale, sowie der Verwendung künstlicher, aus Modellen erzeugter Daten, die in beliebiger Menge hergestellt werden können. Nach Extraktion und Aufreinigung der Neuronensignale führen wir in Zusammenarbeit mit unseren Kooperationspartnern aus der Biologie auch Datenanalysen für spezifische Fragestellungen durch, insbesondere die Untersuchung von Gehirnregionen, die für die Geruchswahrnehmung zuständig sind.

Abschlussarbeiten

Es werden regelmäßig neue Abschlussarbeiten im Bereich der Neuroinformatik ausgeschrieben. Neben der Gesamtübersicht gibt es auch noch zahlreiche, noch nicht ausgeschriebene Themen, die gerne im persönlichen Gespräch vorgestellt werden.

Kooperationspartner

Drittmittel

  • DFG Forschungszentrum, “ACTIVE– Aachen Center for Biomedical Image Analysis, Visualization and Exploration”, Projektnr. 233509121
  • DFG GRK 2416, “MultiSenses-MultiScales: Neue Ansätze zur Aufklärung neuronaler multisensorischer Integration”, Projektnr. 368482240

Kontakt


M.Sc.

Veröffentlichungen

2022

Zhilei Zhao, Jessica L. Zung, Annika Hinze, Alexis L. Kriete, Azwad Iqbal, Meg A. Younger, Benjamin J. Matthews, Dorit Merhof, Stephan Thiberge, Rickard Ignell, Martin Strauch and Carolyn S. McBride
Mosquito brains encode unique features of human odour to drive host seeking
In: Nature


2016

Martin Strauch, Markus Rothermel, Matt Wachowiak and Dorit Merhof
Smoothness-constrained convex cone analysis for signal extraction from calcium imaging movies
In: IEEE International Symposium on Biomedical Imaging (ISBI)