Biomedizinische Mikroskopie & Virtuelle Pathologie

Auf dem Gebiet der biomedizinischen Mikroskopie und virtuellen Pathologie am MIBE erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neuartige technologische Konzepte für die mesoskalige und mikroskopische dreidimensionale biologische Bildgebung, um Ursachen und Verlauf von Krankheiten besser zu verstehen.

Biologische & Optische Bildgebung

PI Vasilis Ntziachristos 
Lehrstuhl für Biologische Bildgebung 
Publikationen

Optoacoustic imaging, or photoacoustic imaging, is insensitive to photon scattering within biological tissue and, unlike conventional optical imaging methods, and makes high-resolution optical visualization deep within tissue possible. Recent advances in laser technology, detection strategies and inversion techniques have led to significant improvements in the capabilities of optoacoustic systems. A key empowering feature - pioneered at TUM - is the development of video-rate multispectral imaging in two and three dimensions, which offers fast, spectral differentiation of distinct photo-absorbing modalities. 

Morpho-molekulare Bildgebung

PI Wilko Weichert
Institut für Allgemeine Pathologie & Pathologische Anatomie


Tissue based morphomolecular “imaging” and deep multiparameter characterization has become one of the cornerstone of individualized patient care. The integration of histology with molecular information such as sequencing results or imaging mass spectrometry data allows for a deeper biological understanding of diseases and thus for tailored therapeutic approaches. This is specifically important in the field of oncology where such integrated multiparameter “imaging” datasets already dictate therapeutic decisions and allow for the application of novel drugs which prolong patient survival substantially. To exploit the tremendous new set of morphomolecular disease information at hand new methods of bioinformatics and computer learning have to be applied and will further deepen our understanding of the true nature of disease.

Zellbiologie des Nervensystems

Prof. Dr. Thomas Misgeld
Institut für Zellbiologie des Nervensystems
Publikationen

Prof. Misgeld ist Neurobiologe und beschäftigt sich mit der Frage, welche Mechanismen zur Degeneration von Axonen und Synapsen bei neurologischen Erkrankungen und während der normalen Hirnentwicklung beitragen. Methodisch bedient sich seine Arbeitsgruppe der In-vivo-Mikroskopie im peripheren und zentralen Nervensystem von Mäusen und Zebrafischen.

Neurowissenschaften

Prof. Dr. Arthur Konnerth
Institut für Neurowissenschaften
Publikationen

Prof. Konnerth erforscht elementare Prozesse der Hirnfunktion. Mit Hilfe von elektrophysiologischen, bildgebenden und zellbiologischen Methoden untersucht er schwerpunktmäßig synaptische Interaktionen neuronaler Netze, um ein besseres Verständnis der Grundlagen von Lernen und Gedächtnis zu erlangen. Ein weiteres wichtiges Ziel ist die Aufklärung neuronaler Störungen bei der Alzheimer’schen Erkrankung.

Funktion & Dysfunktion des Gehirnkreislaufs

PI Ruben Portugues
Forschungsgruppe Funktion und Dysfunktion des Gehirnkreislaufs

Publikationen

Durch Abbildungen der Umwelt in unserem Gehirn können wir effizient mit unserer Umgebung und sozial mit anderen Menschen interagieren. Stellen Sie sich vor, Sie gehen von Ihrem Haus zum Bahnhof. Dabei ermöglicht uns unser Gehirn, dass wir uns die Umgebung vorstellen und den Weg mental durchlaufen. Aber wie ist diese Karte im Gehirn kodiert? Wie stellt das Gehirn die Welt um sich herum dar, wie erzeugt es Verhalten und wie passt es sich an veränderte Bedingungen an? Ruben Portugues, Professor für Funktion und Dysfunktion des Gehirnkreislaufs, untersucht diese Fragen anhand von Zebrafischlarven als Modellorganismus.

Im Vergleich zum menschlichen Gehirn mit 100 Milliarden Neuronen sind Gehirne von Zebrafischlarven klein und haben nur 100 000 Neuronen. Aufgrund dieser geringen Größe und der transparenten Eigenschaft der Wirbeltiere können Forschende ihre neuronale Aktivität mit Hilfe von Fluoreszenzindikatoren unter dem Mikroskop beobachten. Die Forschenden können den Fischen buchstäblich beim Denken zusehen. Um zu untersuchen, wie sich Veränderungen der Umwelt auf die neuronale Aktivität auswirken, erschaffen die Forschenden für die Fische eine virtuelle Umgebung mit veränderbaren Regeln. Sie beobachten die neuronale Aktivität der Fische, während sie die Regeln ändern.

Neben der Mikroskopie verwendet das Forschungsteam eine Vielzahl von Methoden, von In-vivo-Elektrophysiologie und Optogenetik bis hin zur Analyse großer Datenmengen, um grundlegende biologische und neurophysiologische Fragen zu untersuchen.

Phasenkontrast Röntgen-Bildgebung

PI Franz Pfeiffer 
Lehrstuhl für Biomedizinische Physik 
Publikationen

Konventionelle Röntgenbildgebung nutzt nur einen Teil der in den Röntgenstrahlen enthaltenen Information. Die Phasenkontrast-Methode macht mehr Information zugänglich und erzeugt damit Bilder, in denen viele unterschiedliche Gewebetypen deutlich voneinander unterschieden werden können. Die Methode ist in den letzten Jahren am Lehrstuhl von Prof. Franz Pfeiffer soweit entwickelt worden, dass sie demnächst routinemäßig in der klinischen Diagnostik zum Einsatz kommen kann.

Physik der Biomedizinischen Bildgebung

PI Julia Herzen 
Forschungsgruppe Physik der Biomedizinischen Bildgebung
Publikationen

The team around Professor Herzen develops novel X-ray imaging methods using highly brilliant synchrotron radiation and conventional laboratory X-ray sources. They mainly focus on quantitative multi-modal approaches combining spectral and phase-contrast imaging. Currently, they are aiming at applying these methods for improved breast cancer detection and for quantitative 3D virtual histology of human tissue.

Weitere Informationen: 
TEDx Talk (Youtube-Video): Novel X-Ray technology that can revolutionize preventive medicine  

Neurobiologe

Prof. Dr. Harald Luksch
Lehrstuhl für Zoologie
Publikationen

Prof. Luksch forscht als Neurobiologe an den Grundlagen sensorischer Verarbeitung im Gehirn von Wirbeltieren und beschäftigt sich dabei vor allem mit dem Mittelhirn. Dieser Gehirnabschnitt ist essentiell bei der Orientierung eines Organismus im Raum und unter anderem an der Blicksteuerung beteiligt. Ziel ist es, Prozesse wie die Objektauswahl und die Integration multimodaler Stimuli mechanistisch nachzuvollziehen und als Algorithmen auch für technische Anwendungen verfügbar zu machen.