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Ausschreibender Bereich: INM-1 - Strukturelle und funktionelle Organisation des Gehirns
Kennziffer: 2020M-077, Physik, Medizinphysik, biomedizinischen Technik

Masterarbeit: Aufbau eines Streu-Polarimeters zur verbesserten Rekonstruktion von kreuzenden Nervenfasern im Gehirn

Beginn der Arbeit: Oktober 2020 / nach Vereinbarung

Die Arbeitsgruppe "Faserbahnarchitektur" am Institut für Neurowissenschaften und Medizin (INM-1) erforscht die Nervenfaserbahnen und deren Verbindungen im Gehirn. Ein Schwerpunkt der Gruppe – bestehend aus Physikern, Ingenieuren und Softwareentwicklern – ist die Entwicklung neuer Bildgebungsverfahren. Mit dem Verfahren 3D-Polarized Light Imaging (3D-PLI) lässt sich der dreidimensionale Verlauf der Nervenfasern mit mikroskopischer Auflösung rekonstruieren. Dabei werden hauchdünne Gehirnschnitte mit polarisiertem Licht durchleuchtet und die Doppelbrechung der Nervenfasern gemessen, welche Rückschlüsse auf die räumliche Orientierung der Nervenfasern zulässt. Das Verfahren liefert eine Faserrichtung pro gemessenem Bildpixel, auch wenn der Gehirnschnitt an dieser Stelle aus mehreren Nervenfasern mit unterschiedlichen Richtungen besteht. Um die Richtungen von kreuzenden Nervenfasern zu bestimmen, wurde das sogenannte Scattered Light Imaging (SLI) entwickelt. Dabei wird der Gehirnschnitt von verschiedenen Seiten aus beleuchtet und das gestreute Licht hinter dem Gehirnschnitt gemessen. Aus den Streumustern lässt sich der Verlauf der kreuzenden Nervenfasern ablesen.

Die SLI-Messung wurde bislang an einem einfachen Prototypen getestet. Nun wurden neue LED-Lichtquellen und eine hochauflösende Kamera beschafft, welche eine voll-automatisierte SLI-Messung mit verschiedenen Beleuchtungsmustern und mikroskopischer Auflösung ermöglichen. In einem zweiten Schritt wird das Messsystem mit Polarisationselementen ausgestattet. Das neue Streu-Polarimeter soll erstmals eine simultane Messung von 3D-PLI und SLI ermöglichen, so dass kreuzende und nicht-kreuzende Nervenfasern im Gehirn mit mikroskopischer Auflösung rekonstruiert werden können.

Ihre Aufgaben

  • Ziel: Aufbau des neuen Streu-Polarimeters (in Zusammenarbeit mit erfahrenen Wissenschaftlern und Ingenieuren vor Ort)
  • Entwicklung von standardisierten Testverfahren und Fehleranalyse
  • Charakterisierung der Bestandteile des Messaufbaus
  • Weitereinwicklung und Optimierung des Messverfahrens
  • Durchführung von simultanen Messungen von SLI und 3D-PLI anhand verschiedener Gewebeproben
  • Auswertung und Analyse der Messdaten

Je nach Interesse kann der Schwerpunkt der Arbeit auf dem Aufbau des Messsystems, dessen Charakterisierung bzw. Weiterentwicklung, oder der Optimierung der Datenauswertung/Software liegen.

Ihre Qualifikation

  • Sie sind Student (w/m/d) der Physik oder eines vergleichbaren Studiengangs (z.B. Medizinphysik, biomedizinischen Technik)
  • Sie haben Interesse an experimentellem Arbeiten und interdisziplinären Fragestellungen
  • Sie kennen sich mit Datenanalyse und Fehlerrechnung aus
  • Sie bringen Grundkenntnisse im Programmieren mit (einfache Java-Skripte, Python) oder die Bereitschaft, sich diese anzueignen
  • Sie verfügen über sehr gute Deutsch- und Englischkenntnisse in Wort und Schrift
  • Sie arbeiten selbstständig, bringen eine hohe Eigenmotivation mit und zeichnen sich durch eine analytische Arbeitsweise aus

Was wir bieten

  • Ein interessantes, interdisziplinäres Arbeitsumfeld im Bereich der Hirnforschung
  • Zusammenarbeit in einem Team aus erfahrenen Physikern und Ingenieuren, an einem der größten Forschungszentren Europas
  • Mitarbeit bei der Entwicklung einer neuen Bildgebungstechnik und anderen hochaktuellen Forschungsthemen
  • Einblicke in spannende Arbeitsbereiche (Hirnpräparation, Mikrokopie, Bildverarbeitung)
  • Intensive Betreuung vor Ort und im Home Office – je nach Absprache
  • Möglichkeit einer Anstellung als studentische Hilfskraft

Wir freuen uns über Ihre Bewerbung per E-Mail an:
Dr. rer. nat. Miriam Menzel
Forschungszentrum Jülich GmbH
Institut für Neurowissenschaften und Medizin (INM-1)
E-Mail: m.menzel@fz-juelich.de

Bei Fragen können Sie sich ebenfalls gerne an die angegebene E-Mail-Adresse wenden.

Mehr Informationen zu unserer Arbeitsgruppe finden Sie unter:
https://www.fz-juelich.de/inm/inm-1/DE/Forschung/Faserbahnarchitektur/Faserbahnarchitektur_node.html

Ausschreibung als pdf-Datei:  Masterarbeit: Aufbau eines Streu-Polarimeters zur verbesserten Rekonstruktion von kreuzenden Nervenfasern im Gehirn (PDF, 149 kB)