Wir vergeben in unseren Arbeiten Themen aus unseren aktuellen Forschungsprojekten. Sie bekommen somit einen guten Einblick in die Forschungstätigkeit und eine gute Vorbereitung auf ihre Studien-/Bachleor-, Diplom- und oder Masterarbeit. Die Themen sind flexibel (auch zeitlich als Blockveranstaltung oder semesterbegleitend) und werden an Ihren Kenntnisstand angepasst.

Derzeit aktuelle Themen:

 

Implementierung einer ausgewählten Kodierungsstrategie für Innenohrimplantate

Sie implementieren eine Kodierungsstrategie für Innenohrimplantate wie z.B. die SPEAK oder ACE Strategie. Mit einem automatischen Spracherkennungssystem evaluieren Sie wie gut die Startegie Sprache kodiert. 

Berechnungen zur Feldausbreitung im Innenohr

Zur Berechnung der elektrischen Erregung des Hörnerven wird die möglichst exakte dreidimensionale Feldausbreitung entlang der Nervenbahn benötigt. Je nach Ihren Vorkenntnissen erstellen Sie ein finites Elemente Modell des Innenohrs oder Sie entwickeln eine Näherung für die Feldausbreitung.

Modellierung der elektrischen Stimulation von Neuronen (in Python und NEURON)

 Sie erweitern (z.B. implementierung eines alternativen Na+ Kanals) unser Multi-Kompartment Modell des auditorischen Nerven und analysieren sein Verhalten (z.B. Refraktärzeit). Sie vergleichen die Aktivität Ihres Neurons mit Literaturdaten und Messungen aus unserem Labor.

Modell der “Chopper”-Neurone im auditorischen Hirnstamm 

Sie erstellen ein Modell der sogenannten “Chopper”-Neurone im auditorischen Hirnstamm, die Information des Hörnerven weiterverarbeiten. Wie gut diese Neurone Sprache kodieren testen Sie mit einem automatischen Spracherkennungssystem. 

Implementierung eines Modells der „Onset-Neurone“ in der Simulationsumgebung NEST oder NEURON

Onset-Neurone im auditorischen Hirnstamm gehören zu den schnellsten Neuronen im gesamten Nervensystem – sie kodieren Schallinformation mit einer Präzision von wenigen zehn mikro-Sekunden. Diese extrem hohe Präzision wird zur Schallortung benötigt. Für die Implementierung eines Neuronenmodells verknüpfen Sie die auditorischen Nerven (werden von einem existierenden Innenohrmodell generiert) mit einem Punktmodell, das Sie in der Simulationsumgebung NEST oder NEURON erstellen. Sie vergleichen die Aktivität Ihres Neurons mit Literaturdaten und analysieren, wie das Neuron Sprache kodiert.

Implementierung und Erweiterung des Matching Pursuit Algorithmus für Sparse Coding von Audiodaten. 

Sparse Coding Strategieen versuchen Signale mit möglichst wenigen Impulsen zu kodieren. Sie sind daher auch für Innenohrimplantate interessant. Die Implementierung geschieht unter Verwendung von Python als Programmiersprache und SciPy als wissenschaftliche Bibliothek.

Verwendung einer gehörrichtigen Fehlermetrik (bekannt aus MP3) zur Evaluation der Qualität von Kodierungsstrategien

Kodierungsstrategien in Innenohrimplantaten können Schallsignale nicht verlustlos kodieren. Zur Optimierung dieser Strategien soll eine gehörrichtige Fehlermetrik, wie sie bereits im Audio-Kompressionsverfahren MP3 eingesetzt wird, adaptiert werden.

Approximation der Frequenzanalyse im Innenohr durch eine Filterbank

Sie bestimmen die Filterfunktion eines Innenohrmodells und approximieren diese mit einer Filterbank. Diese gehörgerechten Filterbank dient zur Kodierung von Sprache (siehe Sparse Coding Projekt) und auch zur Rekonstruktion von Schallsignalen, die in Aktionspotentiale des Hörnerven kodiert wurden.

Stroboskopische Videoaufnahme zur Messung mikroskopischer Bewegungen

Sie entwickeln und implementieren ein System zur stroboskopischen Beleuchtung, das Sie mit einer Kamera koppeln. Als Beleuchtungsquelle verwenden Sie eine LED, mit der sich sehr kurze Lichtblitze erzeugen lassen. Mit den aufgenommenen Vidoesequenzen lassen sich schnelle Bewegungen analysieren (Software zur sub-pixel genauen Bewegungsanalyse ist bereits vorhanden). In Kombination mit einem Mikroskop lässt sich eine Auflösung von wenigen Nanometern erreichen.

Optische und elektrische Stimulation von Neuronen

Neue Ergebnisse zeigen, dass man Neurone auch durch kurze Infrarotlicht Pulse erregen kann. Sie koppeln einen Laser in ein Mikroskop ein und führen Messungen an Neuronen durch, die auf einem Multielektrodenarray kultiviert wurden, mit dem Sie Aktionspotentiale extrazellulär ableiten können. 

Weiterentwicklung eines EEG Verstärkers

Basierend auf einem Elektromyografie (EMG) Verstärker entwickeln Sie einen Verstärker zur Messung akustisch evozierter Potentiale (AEP).

Studie zur Messung elektrisch evozierter Hirnstammpotentiale (eBERA)

In Vorarbeiten konnten wir ein System zur Messung elektrisch evozierter Hirnstammpotentiale bei Patienten mit Innenohrimplantaten (eBERA) etablieren und erste Messungen durchführen. In Zusammenarbeit mit dem Klinikum rechts der Isar führen Sie eBERA Messungen bei verschiedenen Reizamplituden durch, lassen Sie Patienten die Lautheit der Testimpulse skalieren. Ziel der Arbeit ist nachzuweisen, ob eine Korrelation zwischen empfundener Lautheit und eBERA Amplitude existiert. 

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Gerne gehen wir auch auf Ihre eigenen Vorschläge und Interessen ein.

Kontakt: Michael.Isik[at]tum.de