Die Nacht der Biosignale 2024 - Ein Rückblick

Die Nacht der Biosignale liegt hinter uns, und wir möchten uns herzlich bei allen bedanken, die mitgewirkt und teilgenommen haben. Ihre Begeisterung und Unterstützung haben dieses besondere Ereignis erst möglich gemacht. Unten finden Sie eine Auswahl der Videostreams, die während der "2024er-Nacht" entstanden sind.

Monikit: Ein KI-basiertes System zur Erkennung von epileptischen fokalen Anfällen

Mohamed Alhaskir, M.Sc.

Epilepsie ist eine weltweit verbreitete Erkrankung, die die Gesundheit und Lebensqualität von über 50 Millionen Menschen beeinträchtigt. Trotz erfolgreicher klinischer Behandlung ist es entscheidend, epileptische Anfälle auch außerhalb des Krankenhauses präzise zu erkennen und zu dokumentieren, um die Sicherheit der Patienten zu gewährleisten. Die herkömmliche Überwachung basiert oft auf der Selbstberichterstattung der Patienten, was bei bestimmten Anfallsarten, wie fokalen Anfällen mit Bewusstseinsstörungen (FIAS), oft unzuverlässig ist. Bis zu 88 % dieser Anfälle bleiben unbemerkt. Unser Projekt Monikit zielt darauf ab, dieses Problem zu lösen, indem es einen Algorithmus entwickelt, der FIAS durch ein tragbares EKG-Gerät erkennt. Durch die Analyse der Herzratenvariabilität (HRV) und den Einsatz eines KI-Modells verbessert Monikit die Genauigkeit der Anfallerkennung. Zudem können Ärzte, Pflegekräfte und Familienmitglieder benachrichtigt werden, um im Notfall schnell eingreifen zu können.

Into a wireless future - kabelloses Monitoring bei Frühgeborenen

Priv.-Doz. Dr. med. Konrad Heimann und Dr. med. Milian Brasche

Für die Überwachung der Lebenszeichen von Früh- und Neugeborenen Kindern führt bisher kein Weg an diversen Elektroden und Kabeln vorbei. Wie es gelingen könnte, diese durch moderne Messsysteme zu ersetzen, zeigt ein Kooperationsprojekt zwischen MedIT Aachen und der neonatologischen Intensivstation des Universitätsklinikums Aachen.

Biosignale in der Blutzuckerreglung

M.Sc. Bianca Romanski

Die körpereigene Blutzuckerregelung ist ein komplexer Mechanismus mit vielen Störfaktoren. Bei Menschen mit Typ 1 Diabetes ist der Körper nicht mehr dazu in der Lage, den Blutzuckerspiegel zu regeln. Stattdessen müssen Betroffene den Blutzuckerspiegel durch die Gabe von geeigneten Dosen Insulin regeln. Wir werden uns angucken, welche Biosignale im System Blutzucker eine Rolle spielen und wie diese sowohl in der körpereigenen Regelung als auch in der Therapie für Typ 1 Diabetes verwendet werden.

KI in der Biosignalverarbeitung

Prof. Dr.-Ing. Christoph Hoog Antink

Wie in nahezu allen Bereichen spielt auch in der Biosignalverarbeitung die Künstliche Intelligenz (KI) eine immer größere Rolle. Dennoch ist oft gar nicht klar, was KI denn eigentlich ist. Dem wollen wir uns in diesem Vortrag nähern und uns auch insbesondere mit den Herausforderungen von KI im medizinischen Kontext beschäftigen. Gleichzeitig wollen wir uns anschauen, welche neuen Möglichkeiten sich hier durch den Einsatz von Ansätzen, die ursprünglich im nichtmedizinischen Bereich entstanden sind, eröffnen.

Couch anstatt Arztzimmer? Vitalparametermessung der Zukunft

Dr.-Ing. Markus Lüken

Bereits heute begegnen uns intelligente Hilfsmittel, die unsere Sicherheit und Gesundheit im Alltag unterstützen. Von Apps zur Schlafüberwachung über Fitnesstracker bis hin zu Autos, die uns an regelmäßige Pausen erinnern – diese Technologien sind längst Teil unseres Lebens. Im Gesundheitsbereich gewinnen sie zunehmend an Bedeutung für Diagnostik und Früherkennung von Erkrankungen. In diesem Vortrag beleuchten wir die Technologien hinter diesen Systemen und diskutieren, wie sie künftig in Alltagsgegenstände integriert werden können, um das Gesundheitssystem zu entlasten und einen Beitrag zu mehr Sicherheit und Wohlbefinden zu leisten.

Überwachung der kardiovaskulären Gesundheit mit Licht und Kameras

Idoia Badiola Aguirregomezcorta, M.Sc.

Die Überwachung der kardiovaskulären Gesundheit ist ein zentraler Aspekt der modernen Medizin. Traditionell messen Puls-Oximeter Vitalparameter wie Herzfrequenz, Atemfrequenz und Sauerstoffsättigung schmerzfrei und kostengünstig in klinischen Umgebungen. Sie nutzen Licht, das durch die Haut gesendet wird, um Blutpulsationen zu erfassen. Neuere Ansätze verwenden Webcams und Kameras, die reflektiertes Licht analysieren, um ebenfalls Blutpulsationen kontaktlos zu erkennen. Durch die Auswertung der Daten von Kamera und Pulsoximeter können wichtige Erkrankungen wie Arrhythmien oder venöse Insuffizienz diagnostiziert werden. Diese nicht-invasive Technik bietet neue Möglichkeiten zur frühzeitigen Erkennung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und könnte eine wertvolle Ergänzung in der klinischen Praxis sowie in der Telemedizin darstellen.

Gehirn und Bewegung

Prof. Dr. Muthuraman Muthuraman

Ziel des Vortrags ist es, benutzerfreundliche, leistungsstarke und nachhaltige Lösungen vorzuschlagen. Hierzu wird über neue Sensorprinzipien und Sensorsysteme gesprochen, aber auch etablierte Verfahren weiterentwickelt und ergänzt. Ich werde mich mit zwei Arbeitsbereichen befassen, die eng miteinander verbunden sind:

• Biomechanische und elektrophysiologische Bewegungsanalyse und
• Elektrophysiologische Analyse der physiologischen und pathologischen Gehirnaktivität.

Zu den Anwendungsgebieten gehören die Neurologie und Kardiologie sowie nichtmedizinische Anwendungen im Sport- und Bewegungsbereich. Der Vorteil besteht darin, dass Konzepte (Hardware und Software) und Fähigkeiten generisch und daher vielseitig sind. Verschaffen Sie sich hier einen ersten Überblick und kontaktieren Sie uns gerne bei Fragen!

Herz-Kreislauf-Erkrankungen besser behandeln mit künstlicher Intelligenz

Dr. Pierre Aublin

Herzkreislaufkrankheiten sind die weltweite häufigste Todesursache. Heute ist es so einfach wie noch nie, große Mengen physiologische und medizinische Daten zu sammeln, die im Hinblick auf die Entstehung und den Verlauf von Herz-Kreislauf-Erkrankungen relevant sind. Künstliche Intelligenz (KI) bietet die Möglichkeit, diese riesigen Datenmengen auszunutzen und eröffnet weitreichende Möglichkeiten neuer Formen der Diagnostik und Therapie. Eine Anwendung besteht darin, auf Basis verschiedener Daten individuelle Empfehlungen für die Behandlung von Notfallpatienten zu geben und damit die Arbeitsbelastung von medizinischem Personal zu reduzieren sowie die Therapie grundlegend zu verbessern. Perspektivisch können Algorithmen auch Ereignisse voraussehen und so medizinischem Personal und Patienten die Möglichkeit geben, Präventionsmaßnahmen durchzuführen.

Da sich der Bereich schnell entwickelt, gibt es aber viele Herausforderungen, die die Akzeptanz und Verbreitung von KI im klinischen Bereich verhindern. Viele Algorithmen lassen sich nicht ohne weiteres von der Forschung in die Anwendung übertragen. Zudem besteht aufgrund unausgewogener Trainingsdaten die Gefahr soziodemografischer oder rassistischer Voreingenommenheit.

Im Bereich der medizinischen Informatik wird intensiv daran gearbeitet, die bestehenden Limitationen zu beheben. Im Vortrag werden Grundgedanken, Einsatzmöglichkeiten und Limitationen des Einsatzes von KI im Bereich von Herz-Kreislauf-Erkrankungen gezeigt und beispielhafte eigene Themen vorgestellt.

Stress Recognition and Alleviation by Using Wearables and Immersive Technologies

Dr. Yekta Said Can

The detrimental effects of mental stress on human health have been known for decades, and it has now developed into a major concern in our modern society, where it is regarded as a rising problem and an inevitable part of our everyday life. Psychological stress was shown to be separated into two types: acute and chronic. If stress is not recognized early, it can lead to a variety of diseases and major health problems, including hypertension and coronary disease, irritable bowel syndrome, gastroesophageal reflux disease, generalized anxiety disorder, and depression. In this talk, we will mention some experiments for recognizing stress by using unobtrusive wearables in different environments such as laboratory, real-life events and in the wild. Privacy preserving stress recognition approaches will be also explained. We will also talk about Immersive Technologies for alleviating stress and their performances for decreasing stress levels.

Bilder die unter die Haut gehen – Biosignale aus Videos

Prof. Dr. Sebastian Zaunseder

Medizintechnik ist oftmals aufwändig, unangenehm und kostspielig. Das muss aber nicht sein. Anhand von Videos, die mit herkömmlichen Kameras aufgenommen werden, lassen sich vielfältige Informationen zum Gesundheitszustand gewinnen. Ein Effekt, der dabei ausgenutzt werden kann, ist, dass Licht unter die Hautoberfläche eindringt, dort vom pulsierenden Blut teilweise absorbiert und dann wieder reflektiert wird. Aus dem reflektierten Licht, und insbesondere den Schwankungen in der Intensität des reflektierten Lichts, lassen sich verschiedene Aussagen zum Herz-Kreislauf-System ableiten.

Im Vortrag wird der technische Hintergrund dieses Verfahrens erklärt und verschiedene klinische und außerklinische Anwendungen vorgestellt. Darüber hinaus werden weitere Möglichkeiten, um aus Videos Informationen zum Gesundheitszustand zu gewinnen, betrachtet und das Potential für die Zukunft bewertet.

Einflüsse der persönlichen Umwelt auf die individuelle Gesundheit messen

Prof. Dr. Christoph Knote

Gut ein Viertel aller Fälle nichtübertragbarer Erkrankungen wird durch die Umwelt beeinflusst. Hierbei nehmen physische Umweltfaktoren wie Luftschadstoffe oder Lärm die obersten Plätze auf der Liste der Risikofaktoren ein. Jeder einzelne von uns hat eine individuelle Krankheits- und Umweltgeschichte, und reagiert dementsprechend individuell. Gleichzeitig wird aktuell klar, das die kombinierten Effekte verschiedener Umweltfaktoren (e.g. Hitze und Lärm) nicht verstanden sind.

Mit unseren tragbaren Sensoren liefern wir eine einfache Möglichkeit, die individuelle Umweltexposition aufzuzeichnen und für wissenschaftliche Forschung nutzbar zu machen. Wir legen hierbei besonderen Wert auf eine einfache Messung multipler Umweltfaktoren (Luftschadstoffe, Wetter, Lärm, Licht), eine einfache Datenerfassung mittels Anbindung and ein Smartphone sowie eine frei zugängliche Entwicklung (open source). In Kombination mit der von uns bereitgestellten Smartphone-applikation lassen sich auch weitere wearables zur Messung von Umwelt- und Gesundheitsparametern (e.g., Pulsuhren) kombinieren. Wir liefern damit eine System zur einfachen Erfassung der Umweltexposition im Forschungskontext.

Advancing Neurotechnology: Shaping the Future of Sleep and Brain Health with BEL’s HD EEG System One and Sleep WISP

Viral Sheth

This presentation will explore two innovations: BEL's EEG System One and Sleep WISP. BEL's EEG System One is a complete high-density, wireless, and platform-agnostic EEG solution available in up to 280-channel configuration designed to deliver precise, real-time insights into brain activity. Coupled with BEL’s FDA cleared Sourcerer, source estimation software, enables a wide range of researchand clinical research applications, including localization of epileptic spike discharges, slow waves, and sleep spindles. Sleep WISP is a cutting-edge wearable system designed for sleep therapy, offering a non-invasive approach to improving sleep quality through personalized, closed loop targeted stimulation and real-time monitoring. Together, these technologies are shaping the future of neurotherapy, enabling deeper insights into the mechanisms of sleep, cognition, mental health, and neurological disorders.

This talk will highlight the unique features and clinical applications of both systems, demonstrating their potential to revolutionize sleep therapy, cognitive enhancement, and neurological research. Towards the end of this presentation, attendees will also witness a live demo of BEL’s EEG System One integrated with Lab Streaming Layer (LSL), offering a glimpse into the future of neurotechnology and BCI applications as well.

Herz und Hirn: Spielen sie bei der Temporallappen-Epilepsie von Kindern zusammen?

Dr. Karin Schiecke

Epileptische Anfälle können durch abnormal erhöhte neuronale Aktivität im Gehirn ausgelöst werden. Treten diese in den Temporallappen auf, führt das insbesondere zu Beeinträchtigungen bei verschiedenen kognitive Funktionen und bei der Verarbeitung von Erinnerungen, Emotionen und Sprache.

Gerade bei Kindern spielt neben der Verhinderung von Anfällen auch die Gewährleistung einer normalen kognitiven Entwicklung sowie emotionaler Stabilität und sozialer Integration eine wesentliche Rolle. Die enge Zusammenarbeit verschiedener Fachleute ist entscheidend, um die bestmögliche Versorgung dieser Kinder sicherzustellen.

Welche Bedeutung hat nun in diesem Kontext die gemeinsame Betrachtung von Herz und Hirn? In diesem Vortrag zeigen wir, dass es hier komplexe Wechselwirkungen gibt und neben der veränderten neuronalen Aktivität auch eine gestörte Herzrhythmusvariabilität von Bedeutung ist. Innovative Methoden der Biosignalanalyse sind notwendig, um diese Interaktionen zwischen der Herz- und Hirnaktivität analysieren, beschreiben und bewerten zu können.

Sind wir in der Lage, diese Analysen für Mediziner zugänglich zu machen, könnte das einen wichtigen Schritt für die verbesserte Behandlung dieser Kinder darstellen: Ziel ist es, individuelle Behandlungsansätze zu entwickeln, die nicht nur die neurologischen, sondern auch die kardiovaskulären Aspekte der Erkrankung besser berücksichtigen.

LRS und ADHS: Hilft langfristig der Blick ins Gehirn?

PD Dr. Carolin Ligges

Die Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) und die Lese-Rechtschreibstörung (LRS) gehören zu den am häufigsten diagnostizierten sogenannten neuronalen Entwicklungsstörungen bei Kindern.

Die Zuordnung in diese diagnostische Kategorie betont den neurobiologischen Hintergrund in der Entstehung dieser Störungsbilder. Unsere bisherige Forschung konnte dazu beitragen, dieses anhand von EEG und fMRT-Daten zu untermauern und zu belegen, dass es sich um Störungen mit lebenslangen Beeinträchtigungen für Betroffene handelt.

Die Früherkennung liegt uns sehr am Herzen und derzeit forschen wir daran, wie man potentielle Biomarker z. B. in Form von Frequenzparametern im EEG dazu nutzen kann, ein Risiko für eine derartige Entwicklungsauffälligkeit schnell zu entdecken und dadurch frühestmöglich Unterstützungs-maßnahmen einzuleiten.

Darauf aufbauend soll unsere Forschung zu neuromodulativen Verfahren perspektivisch dabei helfen, die neuronalen Aktivierungsmuster von Betroffenen, die z. B. im Rahmen der ADHS als Grundlage für defizitäre Aufmerksamkeitsprozesse bzw. im Rahmen der LRS als Grundlage für defizitäre Leseprozesse identifiziert wurden an die neuronalen Aktivierungsmuster von normallesenden Personen oder Personen mit guten Aufmerksamkeitsleistungen anzugleichen.

Biophotonik - Ein Lichtblick in der modernen Diagnostik

Prof. Dr. Iwan Schie

In einer Welt, in der präzise Diagnosen lebensrettend sein können, stellt die Biophotonik neue medizinische Bildgebungsverfahren für eine verbesserte Diagnostik dar. Diese Technologie nutzt Licht, um nicht-invasiv in den menschlichen Körper einzudringen und bietet dadurch einzigartige Einblicke in die Gesundheit des Menschen. Biophotonik ermöglicht es, strukturelle und molekulare Veränderungen in Zellen und Geweben zu beobachten, die auf Krankheiten wie Krebs oder Herzleiden hinweisen könnten. Diese Technik bietet das Potenzial, die Früherkennung von Krankheiten zu verbessern und somit Behandlungserfolge signifikant zu steigern.

Ein besonders aussichtsreiches Anwendungsfeld der Biophotonik ist die Diagnose von Krebs. Aktuelle Forschungsarbeiten zeigen, dass bei Bestrahlung von Krebsgewebe mit Licht farbliche Veränderungen entstehen, die dazu verwendet werden können, um Krebszellen von gesunden Zellen zu unterscheiden. Dies könnte in Zukunft eine schnelle und genaue Diagnose ermöglichen, oft bereits in einem Stadium, in dem der Krebs noch effektiv behandelt werden kann. Auch in der Diagnose von Herzkrankheiten zeigt die Biophotonik vielversprechende Ergebnisse. Zum Beispiel lässt sich die Verengung von Herzkranzgefäßen durch die Analyse der Art und Weise, wie Licht in die Gefäßwand eindringt und dort reflektiert wird, dreidimensional darstellen. Dies gibt den Ärzten verbesserte Möglichkeiten zur Therapie.

In diesem Vortrag präsentieren wir diese und andere Grundlagen der Biophotonik und diskutieren, wie diese Technologie das Potenzial hat, die medizinische Diagnostik zu transformieren. Die Biophotonik eröffnet neue Möglichkeiten für die medizinische Bildgebung, die sicher, schnell und präzise ist und die Patientenversorgung weltweit verbessern kann.

Was kann ein Oberflächen EMG und was nicht?

Prof. Dr. Christoph Anders

Das Oberflächen EMG (OEMG) ist eine einfach einzusetzende Methode. Dabei werden Elektroden auf die Haut geklebt und schon kann gemessen werden. Aber was misst man überhaupt und welche Informationen lassen sich daraus gewinnen? Eins ist sicher: Kraft kann man nicht messen; wohl aber Schätzungen zu Kraftwerten abgeben, wenn man entsprechende Referenzwerte hat. Leider sind diese hoch individuell, meint von Muskel zu Muskel und von Mensch zu Mensch verschieden. Man kann mit dem OEMG auch Aussagen zum Ausmaß der muskulären Ermüdung treffen. Schließlich kann man anhand von Normwerten auch zu erwartende Aktivierungsmuster zum Beispiel beim Gehen auswerten, aber erneut gilt: Aufpassen, dass man nicht Dinge interpretiert, die nicht interpretierbar sind. Am besten eignet sich das OEMG dafür, Wirknachweise z.B. von Therapien oder Interventionen zu erbringen. Alles in allem ist das OEMG ein zwar einfach zu verwendendes, in der Interpretation jedoch schwieriges Biosignal, das in diesem Vortrag genauer beleuchtet werden soll.

Früherkennung von Demenzerkrankungen - Diagnostik am mobilen Endgerät

PD Dr. Stefan Brodoehl

Demenzerkrankungen, insbesondere die Alzheimer-Demenz, gehören zu den häufigsten neurodegenerativen Erkrankungen überhaupt.

Häufig suchen Betroffene erst dann einen Spezialisten auf, wenn bereits typische Symptome einer Demenzerkrankung vorliegen.

Im Gedächtniszentrum der Klinik für Neurologie am Universitätsklinikum Jena beschäftigen wir uns daher intensiv mit Möglichkeiten der Früherkennung möglicher Symptome einer Demenzerkrankung. Dabei setzen wir unter anderem innovative App-basierte Screening- und Therapieverfahren ein.

Diese ermöglichen neben einer unkomplizierten Untersuchung auch ein “Monitoring” (Überwachung) der kognitiven Funktionen über die Zeit.

Magnetische Sensorik - Besser als EEG und EKG?

Prof. Dr. Gerhard Schmidt

Für viele neurologische oder kardiologische Untersuchungen werden elektrische Sensoren verwendet – man spricht dann von Elektroenzephalographie (EEG) bzw. Elektrokardiographie (EKG). Hierzu werden Elektroden über dem Brustkorb oder am Kopf angebracht und es werden elektrische Spannungen gemessen. Dies klappt recht gut, allerdings verläuft die Ausbreitung von den Quellen (dem Herzen oder dem Gehirn) zu den Sensoren meist auf sehr „ungewöhnlichen“ Wegen. Alternativ können neu entwickelte magnetische Sensoren verwendet werden – hier findet eine Ausbreitung statt, die für die meisten Menschen merklich „materialunabhängiger“ ist. Durch die magnetischen Messungen könnte es in der Zukunft möglich sein, viel genauere medizinische Analysen durchzuführen, die sogar ohne Körperkontakt auskommen – ähnlich dem „Trikorder“ aus „Star Trek“.

Im Rahmen dieses Vortrags wird zunächst der Sonderforschungsbereich 1261 (Magnetoelectric Sensors: From Composite Materials to Biomagnetic Diagnostics), der sich mit der Erforschung von neuartigen magnetoelektrischen Sensorsystemen befasst, vorgestellt. Anschließend werden einige der Sensorprinzipien vorgestellt, die darauf ausgelegt sind, tieffrequente, äußerst schwache Magnetfelder in typischen Umgebungen, d.h. ohne magnetische Schirmung und ohne aufwändige Kühlsysteme, zu messen. Ein kurzer Ausblick auf biomedizinische Anwendungen für diese Sensorarten schließt den Vortrag.

Aus der digitalen Welt in die Klinik: Nutzung von tragbaren Sensoren im klinischen Alltag

Dr. Clint Hansen

In diesem Vortrag werden die Grundlagen der menschlichen Bewegungsanalyse und deren Anwendung außerhalb der klinischen Umgebung erläutert. Es wird gezeigt, wie tragbare Sensoren zur Erfassung alltäglicher Bewegungen, wie Gangmuster oder Körperhaltung, genutzt werden können. Der Fokus liegt auf der Auswahl geeigneter Instrumente und der Bewältigung von Herausforderungen, wie Datenrauschen. Anhand konkreter Beispiele wird verdeutlicht, wie solche Daten in der klinischen Praxis, etwa zur Überwachung von Gangstörungen oder bei der Rehabilitation, eingesetzt werden. Der Vortrag umfasst auch aktuelle Forschungsprojekte zur Entwicklung digitaler Messmethoden als objektive klinische Endpunkte.

Digitale Technologie und künstliche Intelligenz in der Neurologie: Stehen wir schon mitten in einer Revolution?

Prof. Dr. Walter Maetzler

Digitale Technologie hält in beeindruckendem Maße Einzug nicht nur in unserer Gesellschaft, sondern auch in der „Unterdisziplin“ Medizin und Neurologie im Besonderen. Dabei spielt auch Künstliche Intelligenz (KI), ein Zweig der Informatik, eine hochrelevante Rolle. Besonders im Bereich des Deep Learning, das sich an der neuronalen Architektur des menschlichen Gehirns orientiert, zeigt KI beeindruckende Fortschritte.

Der Vortrag stellt praktische Anwendungen von digitaler Technologie und KI in der Medizin vor, wie Hautkrebsdiagnose, Lungengewebeklassifizierung und die Diagnose von Herzgeräuschen. In der Neurologie wird insbesondere das Potential von digitaler Technik zur Erfassung von Alltagsaktivität betrachtet. Weiter wird das Potential von KI-basierter Bildverarbeitung beleuchtet, das neuartige und präzise Analysen der Struktur und Funktion des Gehirns ermöglicht. Weitere Beispiele sind die Behandlungsempfehlung bei Augenerkrankungen und die nächtliche Atmungsmessung zur Parkinson-Diagnose.

Insgesamt beleuchtet der Vortrag das Potenzial von neuer digitaler Technologie und KI, genauere Diagnosen und individuelle Therapieansätze insbesondere im neurologischen Bereich zu ermöglichen, und wird dabei auf bestehende Risken und Herausforderungen eingehen.

Detektion von Osteoporose durch Ultraschall unter Anwendung von künstlicher Intelligenz

M.Sc. Finn Spitz

Osteoporose, auch als „Knochenschwund“ bezeichnet, zählt zu den häufigsten und kostspieligsten Volkskrankheiten weltweit und erhöht das Risiko von Knochenbrüchen. Leider wird die Erkrankung erst spät oder gar nicht erkannt und bleibt daher unbehandelt.

Bislang wird Osteoporose in der Regel durch Röntgenuntersuchungen festgestellt. Hierbei wird jedoch lediglich die Knochendichte gemessen. Zusätzliche Informationen über die Struktur und Materialeigenschaften von Knochen, wie ihre Porosität oder Elastizität, könnten jedoch weitere wichtige Hinweise auf eine Osteoporose-Erkrankung liefern. Die Grundlage dafür bildet das Ultraschallmessverfahren AMBIT (Acoustical Multipath Bone Investigator), das im Team von Dr. Reinhard Barkmann und Professor Claus-Christian Glüer im Rahmen der Doktorarbeit von Melanie Gräsel entwickelt wurde

Aufgrund des direkten Zusammenhangs zwischen Schallgeschwindigkeit und Knochendichte sowie -elastizität können mehrere Einflussfaktoren auf die Knochenfestigkeit bestimmt und zur Diagnose herangezogen werden. Dieses Messverfahren kommt ohne Röntgenstrahlung aus, wodurch das Ultraschallgerät auch bei Risikopatientinnen und -patienten, Schwangeren oder Frauen in den Wechseljahren angewendet werden kann.

Epileptische Anfälle und Epilepsien – zu viel oder zu wenig Ordnung der Biosignal-Aktivitäten im Gehirn?

Prof. Dr. Ulrich Stephani

Epileptische Anfälle können bei allen Lebewesen mit einem Gehirn auftreten. Sie unterbrechen attackenhaft die motorischen, sensiblen, psychischen, Bewusstseins- und vegetativen Abläufe, wobei z.B. Zuckungen, Missempfindungen, Verstimmungen, Ohnmacht und Urinabgang auftreten. Die Funktionen des Gehirns (mit dem Rückenmark zusammen das sogen. Zentralnervensystem – ZNS) werden über biologisch arbeitende Nervenfortsätze hergestellt, die 86 Mrd. Nervenzellen verbinden. Ionenkanäle und erregende wie hemmende Neurotransmitter (Botenstoffe) vermitteln die elektrischen bzw. magnetischen Impulse, die Biosignale. Dabei lassen spezifische Netzwerke mehrere Hirnregionen für bestimmte Funktionen gemeinsam arbeiten: Die sogenannten fünf Sinne (Sehen, Hören, Schmecken, Riechen, Tasten) vermitteln die Wahrnehmungsreize der Umwelt (Input), die in spezifischen Regionen des Gehirns verarbeitet werden; die Aufrecht- und Konstant-Erhaltung des inneren Körpermilieus und die (motorischen) Aktionen stehen auf der anderen Funktionsseite mit ihrem Output. Im Laufe der Ontogenese entwickelt sich das Gehirn ab der Embryonalzeit bis ins Erwachsenen-Alter; selbst im sogen. ausgereiften Gehirn (z.B. bei einem Menschen mit 20 Jahren) können noch Veränderungen und neue Verbindungen bei Lernprozessen auftreten.

Im ZNS finden viele Abläufe gleichzeitig statt, deren Zahl ist kaum zu benennen. Wenn ein epileptischer Anfall auftritt, kommt es zu einer geringeren Hemmung bzw. größeren Erregung von Nervenzell-Verbünden im Gehirn, manchmal nur in bestimmten Arealen des Gehirns, manchmal im gesamten Gehirn. Zu viele Nervenzellen entladen sich dann gleichzeitig (wie im Gleichschritt) und vermindern die Vielfalt der Hirnvorgänge: Zuckungen, Bewusstseinsstörungen, Stuhlabgang sind Beispiele für Phänomene von epileptischen Anfällen.

Unterschiedliche Biosignale vermitteln die Aktivitäten des Gehirns. Vor ca. 100 Jahren wurde in Jena das sogen. Elektroenzephalogramm (EEG) entdeckt, bei dem meist von der Kopfhaut über dort platzierte Elektroden elektrische Spannungen abgeleitet und gemessen werden. Es gibt für verschiedene Zustände des Gehirns (z.B. Wachheit, Schlaf, epileptische Anfälle) Biosignal-Muster, die mit dem EEG als immer noch wichtigster Labormethode neurologischer Forschung gemessen und bewertet werden. Die Messung von Magnetfeldern des Gehirns (Magnetenzephalogramm, MEG) ist mit Helium-gekühlten Sensoren in magnetisch abgeschirmten Kammern bereits heute möglich; das MEG wird voraussichtlich aber bald wie das EEG durch ingenieurtechnischen Fortschritt unaufwändig verfügbar sein, was für die Medizin einen großen Fortschritt bedeuten würde.

Ich bin was ich esse! Funktionalität und Biosignalaktivitäten der Darm-Gehirn-Achse

Prof. Dr. Mark Ellrichmann

Der Magen-Darm-Trakt spielt eine zentrale Rolle in der menschlichen Physiologie, nicht nur bei der Verdauung, sondern auch als wichtiges Kommunikationszentrum zwischen dem Darm und dem Gehirn. Diese bidirektionale Kommunikation ist von großer Bedeutung für unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden.

Die Interaktion zwischen dem Darm und dem Gehirn erfolgt über mehrere Mechanismen. Ein zentraler Bestandteil ist das enterische Nervensystem, das oft als „zweites Gehirn“ bezeichnet wird. Es besteht aus einem Netz von Neuronen, das den gesamten Verdauungstrakt durchzieht und autonom agieren kann. Diese neuronalen Strukturen kommunizieren mit dem zentralen Nervensystem und senden Signale, die das Verhalten und die Emotionen beeinflussen können. So zeigen Studien, dass bestimmte Nahrungsmittel und deren Verdauung die Produktion von Neurotransmittern wie Serotonin, das maßgeblich für unsere Stimmung verantwortlich ist, beeinflussen.

Ein weiterer wichtiger Aspekt sind die Biosignalaktivitäten, die über verschiedene chemische Signale und Hormone stattfinden. Zum Beispiel setzt die Darmschleimhaut Hormone wie Ghrelin und Leptin frei, die den Appetit regulieren. Diese Signale können über das Blut oder über die Vagusnerven zum Gehirn gesendet werden, wo sie die Hunger- und Sättigungszentren beeinflussen. Auch die Immunzellen im Darm tragen zur Kommunikation bei, indem sie Zytokine produzieren, die in das zentrale Nervensystem wirken und Entzündungsprozesse im Körper steuern.

Das Verständnis dieser komplexen Wechselwirkungen eröffnet neue Perspektiven für die Behandlung von Krankheiten wie Depressionen, Angststörungen oder auch gastroenterologischen Erkrankungen. Die Forschung zeigt zunehmend, dass eine ausgewogene Ernährung und ein gesundes Mikrobiom nicht nur für die körperliche Gesundheit, sondern auch für die mentale Gesundheit von großer Bedeutung sind.

Biosignale und ihre Bedeutung in der Chirurgie

Prof. Dr. Robert Bergholz

Biosignale bieten in der Chirurgie vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Sie können sowohl während des Eingriffs als auch davor oder danach genutzt werden, um das Ergebnis des chirurgischen Eingriffes zu verbessern.

Während chirurgischer Eingriffe ist die kontinuierliche Überwachung von Biosignalen wie Herzfrequenz, Blutdruck, Sauerstoffsättigung und Atemfrequenz entscheidend. Diese Daten helfen, den Zustand des Patienten in Echtzeit zu überwachen und frühzeitig auf mögliche Komplikationen zu reagieren.

Bei bestimmten chirurgischen Eingriffen, insbesondere im Bereich der Neurochirurgie, wird die elektrophysiologische Überwachung eingesetzt. Techniken wie die intraoperative Elektromyographie (EMG) und das elektrokortikale Mapping helfen, kritische Nervenbahnen zu identifizieren und zu schützen, um postoperative neurologische Schäden zu vermeiden.

Biosignale spielen aber auch eine wichtige Rolle bei bildgebenden Verfahren wie der Magnetresonanztomographie (MRT) und der Computertomographie (CT). In Kombination mit Navigationssystemen ermöglichen sie präzise Echtzeitbilder und die genaue Lokalisation von Tumoren oder anderen Strukturen, was die Genauigkeit und Sicherheit chirurgischer Eingriffe erhöht.

In der robotergestützten Chirurgie können Biosignale zur Steuerung von chirurgischen Robotern genutzt werden. Sensoren erfassen die Bewegungen und Kräfte, die auf die Instrumente wirken, und übertragen diese in präzise, minimalinvasive Bewegungen.

Denkt man noch weiter, so lassen sich auch komplett neuartige Biosignale identifizieren, die in visionärer Forschung sowohl die Diagnostik als auch die operativen Behandlungen in Zukunft revolutionieren könnten. Hier soll ein Ausblick gegeben werden.

Sprechtherapie für Parkinson-Patienten/innen - ein Schulterschluss aus Medizin und Technik

M. Sc. Karolin Krüger

Die Parkinson-Krankheit ist weltweit eine der häufigsten neurologischen Erkrankungen, deren Auftreten mit zunehmendem Alter stark ansteigt und die sich auf verschiedene Aspekte des täglichen Lebens auswirken kann. Das bekannteste und auffälligste Merkmal ist das Zittern der Gliedmaßen - der so genannte Tremor. Aber auch die Stimme kann durch die Erkrankung stark beeinträchtigt werden, was zu einer Reihe von Herausforderungen im sozialen Leben führen kann: Die Stimme wird oft leise, monoton, undeutlich oder zittrig, was es schwierig macht, sich klar und verständlich auszudrücken.

Die Stimmveränderungen können das soziale Leben erheblich beeinträchtigen, da Kommunikation ein zentraler Bestandteil des menschlichen Lebens ist. Wenn die Stimme durch die Parkinson-Krankheit beeinträchtigt wird, kann dies zu Missverständnissen, Isolation und Frustration führen. Betroffene ziehen sich möglicherweise zurück, weil sie Schwierigkeiten haben, sich verständlich zu machen, oder weil ihnen die Stimmveränderungen unangenehm sind.

In solchen Situationen kann die Logopädie einen entscheidenden Beitrag leisten. Logopäden sind darauf spezialisiert, Menschen mit Sprach- und Kommunikationsstörungen zu helfen und können Techniken anbieten, um die Stimme zu stärken, die Artikulation zu verbessern und die Verständlichkeit zu erhöhen. Darüber hinaus gibt es vielversprechende Entwicklungen in der Forschung, die darauf abzielen, die Diagnose und Behandlung von Sprachstörungen bei Parkinson zu verbessern. Objektive Sprachanalysen und computergestützte Übungen könnten dazu beitragen, die Effektivität logopädischer Interventionen zu verbessern. Durch den Einsatz von Technologie können spezifische Aspekte der Sprachfähigkeit präziser gemessen und die Stimme im häuslichen Umfeld - zusätzlich zu Therapiesitzungen - mithilfe von Sprachspielen und Übungen trainiert werden.

Die Integration von Forschungsergebnissen in die klinische Praxis könnte die Lebensqualität von Parkinson-Patienten erheblich verbessern. Durch einen ganzheitlichen Ansatz, der sowohl traditionelle logopädische Methoden als auch innovative technologische Ansätze einbezieht, kann den Betroffenen geholfen werden, ihre Stimme und ihre kommunikativen Fähigkeiten trotz der Herausforderungen der Erkrankung zu erhalten, zu verbessern und sozialen Interaktionen wieder mit mehr Selbstvertrauen zu begegnen.

Glowing Mice – Translational Approaches to Extract (Artificial) Biosignals from Living Mice

PD Dr. rer. nat. Markus Aswendt

Molecular processes remain hidden with imaging techniques approved for use in humans. Imaging in animals is required to understand the biological mechanisms in health and disease. Here, I will introduce how mice can glow to reveal the secrets of their biology and the fascinating world of imaging reporters that create measurable biosignals. Fluorescence imaging, using special light-emitting molecules, allows us to see and understand cellular activities in incredible detail. It's like having a high-powered microscope that shows us how genes express, proteins move, and cells communicate in real time. Bioluminescence imaging, inspired by nature's glow-in-the-dark creatures like fireflies, uses enzymes that light up when they interact with specific substances. This method is perfect for watching how diseases progress and how treatments work over time, all without invasive procedures. We'll explore the latest advancements in these technologies, showcasing glowing mice that help scientists track complex biological processes. These innovations not only produce fascinating images, they are also crucial for the development of new diagnostics and therapies.

Computational Model of Nrve Fiber Signal

Jun.-Prof:in Dr. med. Jenny Tigerholm

When our hand touches something hot, like a candle, a nerve signal is created in the skin and travels to the brain, letting us know that we need to move our hand. However, some people do not get a signal to the brain. Therefore, they are unable to feel pain. This is a rare pain disorder. These patients often have a mutation in the gene SCN9A, which is a protein in the peripheral nerve endings that contributes to creating the signal from the nerve in the skin to the brain. During this talk, I will show how we can use a computational model to understand how nerve signals in the skin are created and the influence of the SCN9A mutation.

Datengetriebene Therapie: Wie der ichó Therapieball Transparenz in der neurologischen Rehabilitation schafft

Steffen Preuß

In diesem Vortrag wird die innovative Nutzung des ichó Therapieballs in der neurologischen Rehabilitation vorgestellt. Der Fokus liegt auf der datengesteuerten Therapie, bei der der ichó Therapieball Reaktionszeiten, Tremor und andere Biosignale erfasst. Diese Daten ermöglichen es, den Therapieverlauf präziser zu verfolgen und individuell anzupassen. Wir zeigen, wie durch diese Technologie mehr Transparenz im Heilungsprozess entsteht und wie sie zur Verbesserung der Behandlung von neurologischen Erkrankungen wie Demenz und Schlaganfall beiträgt. Der Vortrag richtet sich an alle, die an der Zukunft der Gesundheitsversorgung interessiert sind.

Wenn fehlender Schmerz zum Problem wird - Sensorsystem unterstützt Wundheilung

Lars Gierschner, M. Eng.

Patienten mit diabetischem Fußsyndrom (DFS) stehen vor einer besonderen Herausforderung, da sie durch die begleitende Polyneuropathie häufig das Schmerzempfinden in den Füßen verlieren. Dies führt dazu, dass sie vermehrt Wunden an den Füßen entwickeln. Da sie keine Schmerzen verspüren, belasten sie die betroffenen Stellen oft weiter, ohne es zu merken. Diese fortgesetzte Belastung beeinträchtigt die Wundheilung erheblich und erhöht das Risiko von Komplikationen. Ohne das natürliche Warnsignal des Schmerzes werden die Wunden nicht ausreichend geschont, was zu einer Verzögerung der Heilung und einem erhöhten Infektionsrisiko führen kann.

Um diesem Problem entgegenzuwirken, wurde ein Sensorsystem entwickelt, das in Verbände integriert wird. Dieses System soll die fehlende Schmerzempfindung kompensieren, indem es kontinuierlich den Zustand der Füße überwacht und Anzeichen von Druckstellen, möglichen Entzündungen oder anderen Problemen erkennt, die normalerweise Schmerzen verursachen würden. Erkennt der Sensor ein Problem, gibt er ein Alarmsignal aus, welches den Patienten darauf hinweist, dass normalerweise Schmerzen auftreten würden. Das Alarmsignal soll die Patienten dazu bewegen, die betroffene Stelle zu entlasten, um eine Verschlimmerung einer bestehenden Wunde zu vermeiden. Auf diese Weise können Patienten frühzeitig reagieren, ihre Füße überprüfen und bei Bedarf rechtzeitig medizinische Hilfe in Anspruch nehmen.

Pack die Schüler*in in die Röhre - MRT anschaulich als Berufs- und Studienorientierung

Dr. Peter Klauth

Informationen über für uns unsichtbare und verborgene Strukturen im eigenen Kopf sind schwer zu bekommen, weil sie von außen nicht sichtbar sind. Der Weg zu diesen Information führt über physikalische Verfahren, deren Prinzipien wie Magnetismus in der Schule zwar vermittelt werden, die aber in der konkreten Anwendung eines MRT erheblich komplizierter sind. Be_greifen funktioniert über Haptik und Erfahrung, also müssen Schülerinnen und Schüler (SuS) Zugriff auf diese Technologien bekommen und ihre eigenen Biosignale untersuchen dürfen. Die SuS lernen die Grundprinzipien des MRT kennen. Die Erzeugung von Schichtbildern mittels der oben genannten Tomographieverfahrens ist die Vorstufe für weitere Untersuchungen. Dabei werden die erzeugten Bilder des eigenen Gehirns verarbeitet und auf 3D-Druckern ausgedruckt. So entstehen aus digitalen Vorlagen analoger Biosignale oder aus unsichtbaren Strukturen des Körperinneren analoge und begreifbare Objekte. Die vorgestelle Maßnahme hat das Ziel, komplizierte medizinische Bildgebungsverfahren für die SuS erfahrbar und erfaßbar zu machen. Um an Schichtbilder zu kommen, werden für das MRT Gehirne von SUS, Studierenden und Dozierenden mittels verschiedener Verfahren des MRT gescannt. Die SUS erfahren, wie mittels applizierter Magnetfelder der eigene Körper Signale erzeugt, die wiederum aufgefangen und aufgezeichnet werden. Die eigenen MRT-Bilder der Versuchspersonen werden am Computer ausgewertet und bearbeitet. Die Schichtbilder werden zu einem 3D-Objekt zusammengefügt, segmentiert und mittels eines Austauschformats in ein CAD übertragen. Dort erfolgt die finale Bearbeitung und Vorbereitung für den 3D-Druck. Final werden werden transparent gedruckte Blutgefäße des eigenen Gehirns mittels endoskopischer Verfahren von den SuS mittels zuvor erlernter Techniken untersucht, z.B. kann ein Stent ins eigene Gehirn eingesetzt werden.

Gesundheits-Check per Handy-Kamera - von Science-Fiction zur Realität

Dr. Felix Wichum

Stellen Sie sich vor, Ihr Smartphone könnte Ihre Herzrate, Atemfrequenz, Atemvolumen und sogar Ihren Blutdruck messen – und das alles nur mit der eingebauten Kamera. Was einst in Science-Fiction-Serien wie Star Trek als Tricorder gezeigt wurde, ist heute dank moderner Technologien Realität geworden. Dieser Vortrag führt Sie in die faszinierende Welt der kamera-basierten Plethysmographie ein, einer Methode, die es ermöglicht, Vitalparameter präzise und bequem zu erfassen.

Wir werden die technologischen Grundlagen und Verfahren, die hinter diesen Messungen stehen, verständlich erklären und aufzeigen, wie sie bereits heute in der Praxis angewendet werden können. Zudem werfen wir einen Blick auf die Vorteile und Herausforderungen, die mit der Nutzung von Smartphones zur Gesundheitsüberwachung einhergehen, und diskutieren zukünftige Entwicklungen und Innovationen.

Dieser Vortrag bietet nicht nur einen spannenden Einblick in die aktuelle Technologie, sondern auch eine Vision für die Zukunft der Gesundheitsüberwachung. Seien Sie dabei und entdecken Sie, wie aus Science-Fiction Realität wird!

Zurück auf die Beine: Intelligente Textilien zur Unterstützung der Knie-Genesung

Nana Schlage, M. Sc.

Das Kniegelenk ist eine zentrale Struktur unseres Körpers, die bei jeder Bewegung enorme Belastungen aushalten muss, teilweise bis zum Sechsfachen des Körpergewichts. Besonders die Kreuzbänder spielen eine entscheidende Rolle, um das Knie stabil und beweglich zu halten. Bei Verletzungen, wie einem Kreuzbandriss, können Schmerzen, Instabilität und langfristige Schäden auftreten, die ohne Behandlung bis zur Arthrose führen können.

In diesem Vortrag wird ein innovatives System basierend auf einer funktionalisierten Kniebandage vorgestellt, das mithilfe von textil-integrierter Sensorik die Rehabilitation nach einer Kreuzbandbehandlung unterstützt. Ziel des Systems ist es, Fehlbelastungen zu vermeiden und eine effektive Genesung im Alltag, Sport und Freizeit zu fördern.

Elektronik für das Auge – Blinde sehend machen

Domenic Pascual, M. Sc.

Elon Musk hat dieses Jahr auf der Social-Media-Plattform X angekündigt, dass sein Startup Neuralink bald auch Blindheit mittels einer Gehirn-Computer-Schnittstelle heilen könne. Doch was steckt wirklich hinter diesen Versprechungen?

In diesem Vortrag soll die Realität hinter dem Hype um Neurostimulation beleuchtet und die tatsächlichen Möglichkeiten dieser Technologie aufzeigt werden. Was können Patient*innen realistisch erwarten?

Die Universität Duisburg-Essen forscht in Zusammenarbeit mit der RWTH Aachen und dem Forschungszentrum Jülich an innovativen Netzhautimplantaten. Diese Implantate sollen ins Auge eingesetzt werden und dort Funktionen übernehmen, die das Sehen ermöglichen.

Erleben Sie eine faszinierende Einführung in die Welt der Elektrostimulation und erfahren Sie, wie elektrische Implantate mit dem menschlichen Körper interagieren. Wir zeigen Ihnen die neuesten Fortschritte bei Netzhautimplantaten und erläutern, wie diese Computerchips funktionieren und in einer erkrankten Netzhaut Aufgaben übernehmen können.

KI mit Herz: Innovativer Ansatz zur Simulation realistischer Daten über die mechanischen Funktion des Herzens

Lucas Klauth, B. Sc.

Die Erhebung medizinischer Daten ist oft mit einem hohen Zeitaufwand verbunden, sowohl für die Messung als auch für den administrativen Prozess. Die erhobenen Daten können beispielsweise verrauscht sein oder gar nicht erfasst werden, z. B. durch den Ausfall von Probanden oder Fehlfunktionen des Messaufbaus. Qualitativ hochwertige Daten sind jedoch für den Fortschritt in der Forschung unerlässlich, um z. B. neue KI-basierte Systeme zu trainieren. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, kommt generative KI ins Spiel: Anstatt Daten zu erheben, können sie durch generative KI erzeugt werden. Generative KI hat in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht, zum Beispiel in der Sprachgenerierung mit ChatGPT, aber auch in der Generierung medizinischer Daten, wie etwa bei EKG-Daten. In diesem Vortrag werden Ansätze vorgestellt, wie generative KI zur Generierung von Daten eingesetzt werden kann, die die mechanische Funktion des Herzens beschreiben – auch Ballistokardiographie (BKG) genannt. Der Vortrag gibt einen Überblick über aktuelle KI-Methoden und deren Potenzial für die BKG-Forschung.

KI vs. evidenzbasierte Leitlinien: Was lernen neuronale Netze von Biosignalen?

Dr. Nicolai Spicher

Sogenannte "tiefe neuronale Netze" liefern in vielen biomedizinischen Fragestellungen erstaunlich genaue Ergebnisse. Im Gegensatz zu vielen herkömmlichen Verfahren basieren sie auf einem Training mit vorhandenen Daten. So sind sie in der Lage, vollautomatisch Muster in großen Datenmengen zu erkennen und diese effektiv auf neue, unbekannte Daten anzuwenden. Doch was lernen diese Netze? Dadurch, dass sie Millionen von Parametern "lernen", ist diese Frage nicht trivial zu beantworten.

Die Arbeitsgruppe Biosignalverarbeitung am Institut für Medizinische Informatik der Universitätsmedizin Göttingen beschäftigt sich intensiv mit diesen Fragestellungen. Anhand von Beispielen aus der Kardiologie und der Schlafmedizin geben wir Einblicke in die Funktionsweise neuronaler Netze und vergleichen diese mit evidenzbasierten Leitlinien aus der klinischen Praxis.

Gehirn-Computer-Schnittstelle und Eingebettete KI: Spielerisches Lernen mit Maschinen

Dr.-Ing. Andreas Erbslöh

Bereits heute schaffen Smart-Devices anhand der kontinuierlichen Vitalparameter-Erfassung am Menschen Anomalien und Krankheits-Symptome vorherzusagen. Dabei erfolgt die Detektion mittels Methoden des maschinellem Lernens (ML), die eine hohe Genauigkeit sorgen. Im Bereich der Neurotechnik erlaubt der Einsatz von ML-Methoden, im Speziellen die Tiefen Neuronalen Netze (TNN), eine beschleunigte Entwicklung von neuen Therapie-Ansätzen. Jüngste Fortschritte sind die Entwicklung eines Exoskeletts, mit dem Querschnittsgelähmte Personen wieder laufen können. Oder im Gaming-Bereich kann die Steuerung eines Avatars mittels einer EEG-Kappe ausgeführt werden, bei der die Aktion durch die Erfassung der Hirnaktivität vorhergesagt wird. Allerdings werden hierzu noch ressourcen-intensive Beschleuniger-Systeme verwendet. Dabei gilt: Je höher die Ansprüche an die Biosignalverarbeitung sind und je mehr Informationen extrahiert werden kann, desto komplexer werden die zugehörigen Modelle. Die Ausführung solcher Algorithmen durch tragbare Geräte am Patienten oder durch Neuro-Implantate im Patienten ist herausfordernd. Die Einbettung der TNN in ein Sensor-System zur Echtzeit-Auswertung für sehr ressourcen-beschränkte Umgebung erfordert neue Rechenarchitekturen und neue Ansätze im Hardware-Software Co-Design. Im Rahmen des Vortrags werden die Rahmenbedingungen und die möglichen Konzepte für die Ausführung einer KI-basierten Signalverarbeitung für zukünftige Retina-Implantate vorgestellt, die bei erblindeten Patienten ein Sehen wieder ermöglichen sollen.

Nichtinvasive Hirnstimulation

Prof. Dr. Joachim Groß

Das Video bietet eine Einführung in die Magnetenzephalographie (MEG), ein modernes Verfahren der Hirnforschung. Prof. Joachim Groß erklärt, wie das MEG-System funktioniert, einschließlich der supraleitenden Sensoren, die bei extrem niedrigen Temperaturen arbeiten, und der Abschirmkammer, die externe Magnetfelder eliminiert. Er zeigt, wie MEG Magnetfelder misst, die durch neuronale Aktivität entstehen, und wie diese zur Lokalisation und Analyse von Hirnarealen genutzt werden. Mit hoher zeitlicher Auflösung kann das MEG dynamische Prozesse im Gehirn sichtbar machen, was insbesondere für die Erforschung neurologischer und psychiatrischer Erkrankungen von Bedeutung ist.

Bioelektromagnetismus: Anwendung in der prächirurgischen Epilepsie-Diagnose

Prof. Dr. Carsten Wolters

Professor Carsten Wolters erläutert in seinem Vortrag die Anwendung von EEG und MEG in der präoperativen Epilepsiediagnostik. Am Beispiel einer Patientin mit Broca-Epilepsie zeigt er, wie durch die Kombination dieser Methoden epileptische Aktivitäten lokalisiert und mithilfe einer optimierten transkraniellen Gleichstromstimulation (tDCS) reduziert werden können. Er erklärt die Methodik der Quellrekonstruktion, die Entwicklung einer individuellen Stimulationselektrodenkappe und die signifikanten Ergebnisse der Epilepsie-Therapie, bei der epileptische Aktivität halbiert werden konnte. Das Verfahren kombiniert modernste Technologie mit individualisierter Therapie und bietet vielversprechende Möglichkeiten für die klinische Anwendung.

Magnetoenzephalographie (MEG)

Prof. Dr. Markus Junghöfer

Das Video beschreibt den Einsatz nicht-invasiver Hirnstimulation in der Neurowissenschaft, insbesondere zur Untersuchung emotionaler Reizverarbeitung bei depressiven Patienten. Prof. Markus Junghöfer erklärt die Methoden der transkraniellen Magnetstimulation (TMS) und der transkraniellen Gleichstromstimulation (tDCS), um gezielt Hirnregionen zu stimulieren. Studien zeigen, wie Veränderungen in der Verarbeitung negativer und positiver Reize durch spezifische Hirnregionen, wie den dorsolateralen und ventromedialen präfrontalen Cortex, beeinflusst werden können. Diese Methoden helfen, neue Einblicke in die neuronalen Mechanismen von affektiven Störungen zu gewinnen.

Labore des Instituts für Biomagnetismus und Biosignalanalyse (Uni Münster)

Dr. Andreas Wollbrink

Andreas Wollbrink präsentiert die Labore des Instituts für Biomagnetismus und Biosignalanalyse in Münster. Der Fokus liegt auf dem Neuromagnetometersystem (MEG) und ergänzenden Technologien wie EEG und transkranieller Magnetstimulation (TMS). Er erklärt detailliert die Funktionsweise des MEG-Systems, die Heliumkühlung, und wie EEG und MEG synchron genutzt werden. Zusätzlich stellt er den schallisolierten Raum für akustische und EEG-Messungen vor, der einzigartig für präzise Messungen ist. Die Labore ermöglichen wegweisende Forschungen zur Gehirnaktivität und deren Stimulation.