Master Thesis: Tracing and Analysis of Microglia

In January I submitted the my master thesis in Informatics about „Tracing and Analysis of Microglia“. You can download the final version here.

Scan of microglia
Examples for microglia in different shapes (as max-projection in the left image) and corresponding morphological classes (color-encoded in the right image) that are found by clustering a large amount of automatically extracted microglia.

Abstract:

Analyzing microglial morphology can reveal information about mechanisms in the brain e.g. during injury, neurodegeneration or aging. However, this is challenging as manually tracing microglia from scans is error-prone and tedious. In this thesis we introduce a new approach to automatically extract microglia from volumetric confocal microscopy scans. First we first segment somas, then we extract processes and finally we combine the obtained structures complete cells. By visual evaluation our approach provides a new level of accuracy for extracted microglia. Applying our tracing framework to scans of mouse brain tissue, we extract nearly 3000 microglia cells and analyze their morphology in classification, clustering and regression experiments. In various ways we quantify the morphology of microglia in different activation states and show a continuous morphological transition between the microglia cells close to an injury site and those further away. In this way we demonstrate that microglial morphology can be used to predict injury severity.

ATHENS Erfahrungsbereich März 2017

Im März 2017 nahm ich an ATHENS, einem Austauschprogramm zwischen mehreren europäischen Universitäten, teil und belegte einen einwöchigen Kurs an der Télécom ParisTech in Paris. Im Folgenden möchte ich euch von meinen Erfahrungen dort berichten.

Nach meinem Aufenthalt in Paris kann ich bestätigen, was ich bereits von vielen Freunden und Bekannten gehört habe: Paris ist eine wunderschöne Stadt. Viele imposante Straßenzüge und altertümliche Häuserfassaden erzeugen eine tolle Stimmung und vermitteln eindrucksvoll, dass die Stadt bereits auf eine lange und kulturreiche Geschichte zurückblicken kann.

Neben diesen unterbewussten Eindrücken durften natürlich auch die touristischen Hotspots auf meiner Reise nicht fehlen. Ein obligatorisches Selfie vor dem Eiffelturm, das Louvre, die Kathedrale Notre Dame, die Basilika Sacré-Cœur mit tollem Blick über die Stadt und anschließendem Nachmittagspicknick am Fuß des Hügels sowie ein Spaziergang am Ufer der Seine waren Hauptstationen meiner Erkundungen. Abgerundet wurde selbstverständlich alles mit dem ein oder anderen Tropfen Rotwein. 😉

Für all diese Aktivitäten war es natürlich toll, mit einer großen Gruppe an jungen Leute aus allen möglichen europäischen Universitäten nach Paris gekommen zu sein. Untergebracht in einem eher mäßigen Hostel, war dies der Hauptsozialisationspunkt und Start von den meisten Touren. Auch wenn das Hostel selbst nicht überzeugte, empfehle ich deshalb trotzdem allen zukünftigen Athens-Studenten das Unterkunftsangebot des Programms anzunehmen. Und eventuell wird mein Feedback zur Unterkunft ja beherzigt und in kommenden Semestern auf Alternativen ausgewichen.

Das organisierte European Dimension Programm empfand ich als ein angenehm interessantes, aber nicht übertriebenes Rahmenprogramm. Insbesondere für die ersten Tage fand ich es entspannt, einige feste Programmpunkte zu haben, von denen ausgehend man anschließend immer noch andere Dinge unternehmen konnte. Die beiden Führungen durch das Latin Quarter sowie durch Galerien und Passagen in Paris fand ich ganz okay, die Bootstour und den Besuch eines Symphoniekonzerts hingegen richtig spitze!

Nach all diesen außeruniversitären Aktivitäten komme ich nun auch zum „eigentlichen“ Grund meines Athens-Aufenthalts.  Während meiner Woche in Paris nahm ich an den fünf Wochentagen jeweils von ca. 9-16h am Kurs „Big Data Stream Mining“ teil. Der Kurs hatte interessante Inhalte und wurde gut aufbereitet. Allerdings habe ich zum Thema Data Mining und Machine Learning bereits einige Kurse während meines Studiums gehört, sodass ich während dieser Woche nichts Neues lernte, sondern mich oft langweilte.

Alle zukünftigen Athens-Studenten möchte ich deshalb motivieren, fachfremde Themengebiete bzw. Kurse, zu denen man erwartete Vorkenntnisse eher knapp erfüllt, zu nehmen. Ich nahm das Athens-Programm im Nachhinein als gute Möglichkeit wahr, Eindrücke aus anderen Fachrichtungen zu sammeln.

Zusammenfassend halte ich das Athens-Programm für eine tolle Möglichkeit, eine Woche an einer anderen Universität zu studieren und eine europäische Stadt dabei kennenzulernen. Ich empfehle eine Teilnahme uneingeschränkt weiter! 🙂

Hackaburg 2017

Nachdem ich bereits von mehreren Seiten enthusiastische Berichte von Hackathons gehört habe, beschloss ich im April selber an der Hackaburg teilzunehmen, einem von Studenten organisierten Hackathon an der OTH in Regensburg. Dabei erlebte ich ein tolles Umfeld aus Technologie-Affinität und Begeisterung für Informatik.

Während des Hackathons entwickelten wir in unserem Team eine Android App, die mithilfe eines Muse Headbands Gehirnströme während eines Videos misst und damit anschließend die Aufmerksamkeit bzw. das Interesse des Betrachters evaluiert. Das Demovideo unseres Protoptypes findet ihr hier:

Eine ausführliche Beschreibung des Wochenendes aus Sicht eines Teammitglieds findet ihr im Blog von Michael. Einen allgemeinen Bericht über den Hackathon verfasste die Mittelbayrische Zeitung. Als krönenden Abschluss des Wochenendes gewannen wir mit unserem Team völlig überraschend den „BMW Innovation Award“ des Events.

 

Auslandsaufenthalt in der Schweiz

Eine Hauptmotivation für mein Auslandssemester war das Kennenlernen bzw. Leben in einem anderen europäischen Land. Die Schweiz stellte dafür bezogen auf den kulturellen Unterschied zu Süddeutschland sicher nicht die größte Herausforderung dar, bot aber dennoch viele interessante und spannende Erlebnisse. Während meiner Zeit in Zürich wohnte ich in einer Gastfamilie mit zwei Töchter, die ungefähr so alt wie ich waren und ebenfalls an der ETH studierten. Auf diese Weise hatte ich gleich Anschluss, Ansprechpartner für Fragen und konnte typisch schweizer Lebensweise aus erster Hand miterleben. So konnte ich die Ferienwohnung in den Bergen mit nutzen, war mit begeisterten ZSC Zürich Fans bei mehreren Eishockey-Spielen, erhielt Tipps für die besten Bars, Christkindlmärkte und Veranstaltungen in der Gegend, bekam die verschiedensten schweizer Nationalgerichte serviert, erlebte Qualifikationsspiele der nächsten Fußballweltmeisterschaft, Roger Federers Sieg bei den Australian Open sowie die Alpine Ski-WM in St. Moritz aus schweizer Perspektive und durfte tagtäglich original Schwizerdütsch mitanhören. Letzteres hörte sich für mich bis zuletzt ein bisschen schräg und witzig an, erwies sich allerdings für mich als Niederbayer als gut verständlich.

Meine Unterkunft lag etwas außerhalb im Nachbarkanton Aargau von Zürich, sodass ich zur Universität im Stadtzentrum 30 Minuten mit der Bahn fahren musste. Mit dem guten Netz an öffentlichen Verkehrsmitteln tagsüber und Nachtbussen am Wochenende war dies aber kein Problem. Auch auf die ganze Schweiz bezogen bietet die Bahn gute Möglichkeiten, das Land zu erkunden. Sehr empfehlen kann ich dazu ein Halbtax-Abo (sowas wie ne BahnCard 50), die sich für mich definitiv gelohnt hat. Ich war zum Wandern einige Male in den Bergen und unternahm Tagesreisen nach Basel, Luzern, Lausanne und einige Orte im Umland von Zürich. Sehr beeindruckend empfand ich mit Lausanne den französischen Teil der Schweiz, der gerade mal zwei Zugstunden von Zürich entfernt ist, doch eine komplett andere Atmosphäre hatte und mich irgendwie an Passau erinnerte.

Abschließend möchte ich punktuell noch einige persönliche Beobachtungen und Tipps meines Aufenthalts zum Besten geben:

  • Dass die Schweiz als sehr teuer gilt, wusste ich bereits. Nachdem ich sechs Monate hier war, kann ich das definitiv bestätigen. 7 CHF (also knapp 6,60 Euro) für ein Bier in einer Bar ist absolut normal. Allerdings kann ich auch jeden beruhigen, dass man sich relativ schnell an das Preisniveau gewöhnt und sich auch durchaus etwas anpassen kann: Beispielsweise gemeinsam zuhause kochen anstatt Essen zu gehen und WG-Partys anstatt Clubs.
  • Die Wohnungssuche in Zürich ist schwierig. Deshalb möchte ich allen Lesern als Tipp mitgeben, möglichst früh zu beginnen und alle Möglichkeiten aus dem persönlichen Umfeld (Freunde, Arbeitskontakte von Eltern, etc.) miteinzubeziehen. Auf diese Weise bin ich zu meiner Unterkunft gekommen.
  • Schweizer Käse ist das Beste. Egal ob im Fondue, Raclette oder zur Brotzeit – Käse in der Schweiz schmeckt immer lecker und ist alleine schon fast einen Besuch wert.
  • Schweizer haben eine sehr hohe Meinung von sich selbst. Auf mich wirkte das zum Teil überheblich, sollte aber nicht darüber hinwegtäuschen, dass ich trotzdem stets freundlich behandelt wurde und die schweizer Bevölkerung als hilfsbereite und weltoffene Menschen erlebt habe.
  • Die schweizer Bahn funktioniert ausgezeichnet. 5 Minuten Verspätung und damit das Verpassen des Anschlusszugs können jedoch trotzdem vorkommen. Alles in allem hatte ich aber nie größere Verzögerungen, obwohl ich fast täglich mit öffentlichen Verkehrsmitteln unterwegs war.

Insgesamt fand ich mein Auslandssemester richtig toll und habe meine Zeit in Zürich voll genossen. Ich hoffe, dass ich euch mit meinen Schilderungen ein wenig meiner Begeisterung vermitteln konnte. Hier noch zwei weitere Bilder:

Auslandssemester an der ETH Zürich

Im September 2016 begann ich mein Auslandssemester in Zürich an der ETH. Dabei startete ich bereits eine Woche früher und nahm an der ETH Week teil, einer siebentägigen Veranstaltung zum Thema „Challenging Water“. Zusammen mit anderen Teilnehmern aus allen Fachrichtungen und Herkunftsländern, Professoren sowie Vertretern aus der Wirtschaft und NGOs bearbeiteten wir globale Probleme aus dem Bereich Nachhaltigkeit mit dem Fokus auf Wasser. Dabei erlebte ich eine großartige Atmosphäre aus Inspiration, Teamgeist und Motivation, aus der sich erstaunliche Ergebnisse entwickelten. Alles in allem kann ich jedem Austauschstudenten eine Teilnahme als einzigartiges Erfahrung und tolle Gelegenheit, interessante Menschen kennenzulernen, wärmstens empfehlen. Im Folgenden findet ihr eine beispielhafte Impression aus der Woche:

 

Im anschließenden Semester wählte ich Kurse aus dem Bereich Künstliche Intelligenz/Maschinelles Lernen. In diesem Themengebiet ist die ETH meinem Eindruck nach im Vergleich zur Technischen Universität München besser aufgestellt und bietet eine breitere Auswahl an Vorlesungen. Konkret belegte ich die Kurse „Deep Learning“, „Data Mining – Learning von massive Datasets“, „Probabilistic Artifical Intelligence“, „Big Data“ und „Concepts of Object-oriented Programming“. Alle Vorlesungen hatten einen starken Fokus auf konzeptionelle und mathematische Betrachtungen. Durch Arbeitsaufträge parallel zur Vorlesung beinhalten die meisten Veranstaltungen jedoch auch praktische Aspekte. Das Niveau der Kurse war vergleichbar zu dem der TUM. Je nach Anzahl der zu bearbeiteten Projekten bzw. Hausaufgaben konnte der benötigte Arbeitsaufwand allerdings intensiver als bei der TUM ausfallen. Im Gegensatz zu vielen meiner Mitstudierenden hatte ich in Bezug auf das mit meiner Kurswahl allerdings Glück.

Die Universitätsgebäude erwiesen sich als eine willkommene Alternative im Vergleich zu München: Während ich von meiner Heimatuniversität Vorlesungen im fernen Garching gewohnt war, lagen die Informatikgebäude der ETH alle zentral in Mitten der Stadt. Direkt am Campus befand sich ebenfalls der Hochschulsport, der mit einem breiten Angebot super Ausgleichsmöglichkeiten zum Lernalltag bot.

Taipeh

Als „Singapur in chinesisch“ lässt sich Taipeh ziemlich gut beschreiben. Diese Hauptstadt des Landes Taiwan besuchte ich zu Neujahr. Trotz erfrischendem Klima mit zum Teil nur 12 Grad – im Vergleich zu den Philippinen ein Wintereinbruch – fand ich die Stadt äußerst sympathisch. Vielleicht auch gerade weil das Klima anders als der Rest Asiens an die Heimat Deutschland im Frühjahr oder Herbst erinnert. 😉 Auf jeden Fall hat mir der Mix aus modernem Stadtleben und chinesischer Lebensweise sehr gut gefallen. Während öffentliche Verkehrsmittel und Geschäfte sehr modern und organisiert sind, schlägt sich die Nähe zu China besonders in der Sprache nieder. Der Großteil der Bevölkerung spricht nur Chinesisch und auch das Stadtbild ähnelt durch zahlreiche bunte Reklameschildern mit Schriftzeichen chinesischen Großstädten.

Die Hauptsehenswürdigkeiten waren der Taipei 101 (mit 508m fünfthöchster Turm der Welt), der Shantempel mit einer beeintruckenden Atmosphäre und die Memorial Hall mit der damit verbundenen Entstehungsgeschichte Taiwans. Doch auch landschaftlich hatte Taiwan viel zu bieten. Ziemlich Nahe an den Bergen gelegen boten der Elephant Mountain sowie die Moakong Seilbahn tolle Blicke über die Stadt. Etwas außerhalb lies der Yehliu Geopark erste Einblicke in den Naturreichtum der Insel durchblicken. Es ist etwas schade, dass ich nur für eine Woche im Land war und deshalb die berühmten National Parks im Süden nicht besuchen konnte – jedoch wär das wiederum ein guter Vorwand, irgendwann nochmal in das Land zurückzukommen.

Das absolute Highlight für mich in Taipeh war das lokale Essen. Fleischtaschen, Fisch, Gemüśebuffet, Hammelfleischnudeln, Sushi, die verschiedensten Teesorten und vieles mehr konnte man preiswert am Straßenrand kaufen. Dabei hat alles, was ich probiert habe, verdammt lecker geschmeckt. Da meistens alles nur in chinesischen Schriftzeichen beschrieben war und keiner Englisch sprach, stellten die Auswahl durch Fingerdeuten und der damit verbundene Überraschungseffekt noch zusätzliche Reize dar.

Funfakt zum Abschluss:
Als wir am letzten Tag im Kino saßen und uns den neuen Hobbit Film anschauten, fing plötzlich unsere gesamte Sitzreihe für circa eine Minute zu wackeln an –  obwohl wir die einzigen in der Reihe waren. Nach etwas Ratlosigkeit fanden wir die Erklärung schließlich online:
http://earthquake-report.com/2015/01/07/strong-earthquake-taiwan-on-january-7-2015/

Thailand

Hi,

im Folgenden eine Bericht meines ersten Reiseziels: Thailand

Thailand ist ein extrem sympatisches Land. Während die Insel Phuket im Süden zu Beginn unseres Aufenthalts noch sehr touristisch geprägt war, konnte man anschließend in Bangkok und im Norden von Thailand das besondere Flair des Landes und tägliche Leben der Menschen miterleben. Doch auch Phuket war durch traumhafte Strände und einer super Rollertour auf jeden Fall den Besuch wert.

Die Hauptstadt Bangkok ist einerseits heftig, aber adererseits richtig eine tolle Stadt. Highlights waren der Grand Palace, eine Bootstour, die kleinen lokalen Essensstände sowie die gesamte Bar-Szene in der Stadt. Mit über sechs Millionen Einwohnern erhielt man gute Einblicke in das tägliche Leben der Einheimischen – sei es jetzt durch Tuk-Tuk-Fahrten, thailändische Essenstände oder dem geschäftiges Treiben fast überall am Straßenrand.

Der anschließende Trip in den Norden übertraf nochmal alles davor. Chiang Mai ist eine kleine aber feine Stadt mit vielen kleinen Gassen, buddistischen Tempeln und freundlichen und aufgeschlossenen Einwohnern im Norden von Thailand. Besonderes interessant war der „Monk Chat“, ein Gespräch mit Mönchen, die Fragen zum Buddismus beantworten und auf diese Weise ihr Englisch verbessern wollen. Auch landschaftlich ist der Norden besonders um den District Pai mit Reisfeldern und den Bergen im Hintergrund richtig schön.

Nach der Zeit in Thailand geht es für mich nun weiter auf die Philippinen. Dort werden wir auf Boracay Weihnachten feiern.

Ein frohes Weihnachtsfest und liebe Grüße,
Christoph

Goodbye Singapore

Hi,

meine Zeit in Singapur geht bereits dem Ende entgegen. Das Semester ist vorbei, alle Abschiede gefeiert und die Koffer gepackt. Nun beginnt der Reiseteil meines Auslandsaufenthalts: Morgen früh geht es los nach Thailand, anschließend wird auf den Philippinen Weihnachten und in Taipeh Silvester gefeiert. Nachdem wir anfangs noch in einer großen Gruppe unterwegs sein werden, werde ich im neuen Jahr dann zu zweit bzw. alleine Vietnam erkunden. Am 27. Februar geht schließlich mein Flug zurück in die Heimat. Bin schon voll gespannt auf all die verschiedenen Länder und Kulturen und werde bestimmt das Eine oder Andere hier im Blog posten.

Abschließend gibt es noch ein paar letzte Eindrücke und einen kleinen Beitrag zu Singapurs Geschichte, inspiriert durch den Besuch des National Museums von Singapur. Ein interessantes Erlebnis in der letzten Woche war der Besuch des Casinos. Da der singapurische Staat einerseits seine Bürger restriktiv vom Glücksspiel abhalten will, andererseits jedoch auf keine Einnahmen verzichten will, gibt es eine interessante Eintrittsregel für das Casino. Während Einwohner Singapurs 100S$ Eintritt pro Tag zahlen müssen, war für uns der Besuch kostenlos. Durch ein glückliches Händchen bei Black Jack und Roulette war der Abend für mich mit 100S$ Gewinn sogar noch richtig profitabel.

Singapurs Geschichte beginnt im wesentlichen durch die britische Kolonialisierung 1819. In diesem Jahr gründete Sir Thomas Raffles, der als Gründer  Singapurs gilt, die erste britische Niederlassung. Diese entwickelte sich bald zu einem wichtigem, wohlhabendem und einflussreichem Handelsposten in der Region. Ein kleiner „Werbefilm“ dazu aus dem Jahre 1938:

Im zweiten Weltkrieg marschierten im Februar 1942 japanische Truppe ein und übernahmen die Stadt. Nach dem Ende des Kriegs kam Singapur erst wieder unter britische Herrschaft, trat 1962 der malayische Föderation bei und wurde nach dem Rausschmiss aus dieser Föderation 1965 schließlich endgültig ein unabhängiger Staat.

Viele Grüße und eine schöne Adventszeit,
Christoph