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.

 

19.09.2014 – Fotos der letzten Wochen

Hallo und Grüße aus der großen weiten Welt!

In den letzten Wochen war bei mir wieder einiges geboten. Dazu hier eine kleine Auswahl an Fotos 🙂

Zu Beginn einige Eindrücke von Rawa Island, einer höchst idyllischen Insel in Malaysia. Die Insel ist nur ca. 1km lang, hat kein fließendes Wasser (duschen funktionieren z.B. mit Salzwasser) und einen traumhaft schönen Strand!

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Die Chinese Gardens in Singapur. Wie in München steht ein chinesischer Turm in der Mitte – nur der Biergarten fehlt leider 🙁

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Pulau Rubin ist eine singapurische Insel. Nach der Anreise per Fähre erkundeten wir die Insel mit Fahrrädern. Weil die Sperre eines Pfads nicht deutlich genug ausgeschildert war, führte uns unser Trip  auf verwachsenen Trampelpfade und weggeschwemmte Brücken durch die Wildnis.

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Abschließend noch einige Bilder aus Little India – das chaotische Treiben, überfüllte Straßen und gefühlt 100 000 Inder vermitteln eindeutig indischen Flair.

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02.09.2014 – Tradition in Singapur

Hi,

nach ereignisreichen Tagen gibt es wieder Neuigkeiten von mir. In Singapur lebt ein bunter Mix von Menschen aus den verschiedensten Kulturen. Besonders beim Trip durch Chinatown wurde mir klar, wie nahe Tradition und Moderne in dieser Stadt nebeneinander existieren. Während der Hintergrund von modernen Wolkenkratzern und Luxushotels geschmückt ist, dominiert im Stadtteil Chinatown – unmittelbar neben dem modernen Stadtzentrum – der traditionelle Flair einfache chinesische Häuser und Straßenmärkte. In folgender Bildergallerie befinden sich dazu einige Bilder.

 Im ersten Bild ist ein buddhistischer Tempel zusehen. Der Dachstuhl ist auf eine besondere Weise ohne Nägel konstruiert und beherbergt einen Zahn Buddhas (ca. 4cm lang – allerdings bin bei Reliquien immer etwas skeptisch). Die Wände des Tempels sind mit zig Buddhastatuen geschmückt. Alle Figuren wurden gespendet und können mittels einer Nummer dem Spender zugeordnet werden – eine große Statue kostet ca. 10000 Euro, ein kleiner Buddha dagegen ist mit ca. 500 Euro direkt ein Schnäppchen 😉 Im Zentrum des Tempels befindet sich eine Statuen des zukünftigen Buddhas, der im Gegensatz zum in Deutschland bekanntem Buddhaabbild nicht als Mann mit dickem Bauch dargestellt wird. Der Tempel ist nämlich nicht dem „altem“ Buddha (Gautama Siddhartha) gewidmet, sondern einem zweiten, der erst in Zukunft erscheinen wird (zumindest habe ich das so in der Führung verstanden).

Im chinesischen Kalender befinden wir uns momentan im 7. Monat, dem Ghost Month, der dem Gedenken an die Toten gewidmet ist. Deshalb findet man zur Zeit an fast jeder Ecke in Singapur Menschen, die alle mögliche Gegenstände aus Papier (z.B. Spielgeld, Kleidung, Papierautos etc.) verbrennen. Laut deren Glauben verschwindet es so von dieser Welt und steht im Himmel den Verstorbenen zur Verfügung. Scheinbar werden bei Beerdigungen teilweise ganze Schlösser aus Papier verbrannt, sodass der Verstorbene im Jenseits in Wohlstand und Prunk wohnen kann.
Allgemein ist die Fülle und Vielfältigkeit chinesischer Bräuche und Sagen ist schier unglaublich. Dem Monat der Geister folgt im chinesischen Kalender das Mondfest im 8. Monat. Typischerweise werden zu diesem Fest Mooncakes (Mondkuchen) gegessen und können deshalb momentan überall gekauft werden. Der Kuchen hat einen knusprig gebackenen Rand, ist mit Lotuspaste und einem Eigelb in der Mitte gefüllt und schmeckt ziemlich süß und lecker.

Neben Mondkuchen, Satay und dem generell richtig leckerem Essen hier in Singapur gibt es auch weniger Gutes: Die Durianfrucht, die von vielen Einheimischen geliebt. Sie verbreitet einen extrem penetranten Gestank (weshalb sie in sämtlichen öffentlichen Verkehrsmitteln verboten ist) und schmeckt einfach ekelhaft.

Auch der Aufbau für den Formel 1 Grand Prix von 19.-21. September ist nahe der Marina Bay schon im vollen Gange. Da Karten für die Rennstrecke inclusive Konzerte von Robbie Williams und Jennifer Lopez bereits bestellt sind, steigt die Vorfreude  von Tag zu Tag.

Erwähnenswert ist auch mein Kampf mit einer Kokosnuss letzten Freitag. Hab mich ungeschickt angestellt und mich mit meinem Taschenmesser in die Hand geschnitten. Musste anschließend genäht werden, sodass ich momentan mit Handicap durch die Gegend laufe. Ich beobachte aber wie es von Tag zu Tag besser wird und bin zuversichtlich, dass es bald wieder ganz verheilt ist.

Viele liebe Grüße,
Christoph

p.s. So ein Schuhautomat hat schon Stil, oder? 😀

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20.08.2014 – Kuala Lumpur

Nach knapp zwei Wochen Aufenthalt in Singapur wurde es am Wochenende Zeit für die erste Reise. So starteten  ich am Freitagabend zusammen mit drei anderen Studenten im bequemen Reisebus die sechsstündige Fahrt in die Hauptstadt Malaysias, Kuala Lumpur. Spät in der Nacht erreichten wir unser Hostel, mit dessen weiträumigem Aufenthaltsraum, kostenlosem Frühstück und Bierversorgung zu akzeptablen Preisen wir sehr zufrieden waren.

Nach einem Absacker auf der Dachterrasse und einer sehr kurzen Nacht erkundeten wir am Samstag die Stadt. Auf unserer Tour starteten wir mit der Besichtigung der National Mosque, einer großen Moschee des größtenteils muslimisch geprägten Land, besichtigen die Twin Towers als das Wahrzeichen der Stadt (und wsl. hypothetische Monopulispielfigur von Malaysia), genossen die Aussicht vom mit  421m siebtgrößten Fernsehturm der Welt und ließen den Tag am Straßenmarkt im Stadtteil Chinatown ausklingen.  Beeindruckt von der schier riesigen Auswahl an Markenschuhen, elektronischen Unterhaltungsmedien und Fußballtrickots übermannte uns der Kaufrausch, sodass wir selbst an diesem lebendigen Schauspiel teilnehmen mussten. Nach mehreren harten, aber amüsierenden Verhandlungsrunden konnte ich letztendlich ein aktuelles Bayerntrickot und adidas-Turnschuhe für den Sport am Campus ergattern – und das alles zu Schnäpchenpreisen 😉

Allgemein ist sind die Preise in Malaysia im Vergleich zu Europa gering – ein volle Mahlzeit mit Getränk erhält man beispielsweise für unter zwei Euro. Die nationale Währung Ringgit ist um einen Faktor vier weniger wert als der Euro.

Am zweiten Tag machten wir uns auf den Weg zu den Batu Caves. Diese Kalksteinhöhlen befinden sich etwas außerhalb vom Stadtzentrum und beherbergen mehrere hinduistische Tempel. Außerdem leben zahlreich Affen in und um den Höhlen, die Touristen als verlässliche Nahrungsquelle identifiziert haben und sich bereitwillig von diesen füttern und fotografieren lassen.

Zusammenfassend kann ich nur sagen, dass Kuala Lumpur eine absolut tolle Stadt ist. Die Kombination von Modernisierung und Technologie auf der einen Seite und dem etwas chaotischen und einfachem Stadtalltag  auf der anderen Seite verbreitet zusammen mit der freundlichen und aufgeschlossenen Art der Einwohner eine total positive und optimistische Grundstimmung. Diese Wochenende in Kuala Lumpur hat mich definitiv von Malaysia beeindruckt und aufgezeigt, wie viel Potential für Aufschwung und Wachstum in diesem Land steckt. Dies wird bestimmt nicht mein letzter Trip in dieses Land bleiben!

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14.08.2014 – National Day

Servus,

viele Grüße aus Südostasien!

Am Samstag war in Singapur National Day. Jedes Jahr wird am 9. August, dem National Day of Singapore die Unabhängigkeit von Malaysia im Jahre 1965 gefeiert. Neben vielen in den Nationalfarben weiß und rot gekleideten Singapurern sind die National Day Parade und ein großes Feuerwerk die Highlights der Feierlichkeiten.

Die Parade enthält  Vorführungen des Militärs, Beiträge der Polizei und Feuerwehr, gespielte Kampfeinsätze sowie Showeinlagen und findet im Stadion nahe der Marina Bay statt. Tickets dafür sind sehr schwer zu ergattern und werden in einem speziellen Bewerbungsverfahren nur an singapurische Staatsbürger vergeben. Deshalb konnte ich lediglich eine Kampfjetformation live mitbestaunen, deren lauter Krach nicht zu überhören war und suggerierte, die Himmel könnte allen gleich auf den Kopf fallen (bei Teutates!).

Um deutlich zu machen, wie strikt, stolz aber auch amüsant sich das Land präsentiert, ist hier ein Link zur Aufnahme der letztjährigen Parade. Meine persönlichen Highlights sind bei 0:24:50 und 2:33:00.

http://www.youtube.com/watch?v=dS-Rei7lySg
(Im zweiten Kommentar befinden sich Alternativen, die auch ohne Proxy aufgerufen werden können.)

Das Feuerwerk konnte ich im 61. Stock eines Clubs im Zentrum der Stadt bewundern. Zusätzlich zum Feuerwerk und dem atemberaubenden Blick über die Stadt krönte für mich ganz persönlich ein Erdinger Weißbier noch diesen tollen Tag. Bei 6€ für ein Weißbier trotz 2for1-Aktion wird dies für mich aber ein sehr exquisiter Genuss hier bleiben. Da wirken plötzlich selbst münchner Oktoberfestverhältnisse preiswert.

Ansonsten läuft bei mir alles bestens. Diese Woche hat die Uni angefangen und am Wochenende werde ich meinen ersten Auflug nach Kuala Lumpur starten.

Liebe Grüße,
Christoph

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05.08.2014 – Die ersten Tage in Singapur

Hi,

hier ein erstes Lebenszeichen von mir. Ich bin nach 12 Stunden Flug mit Zwischenhalt in Doha gut in Singapur angekommen.  Ich fand es allerdings etwas komisch, dass alle Passagiere als Schutzmaßnahme bei Ankunft in Singapur per Wärmebildkamera auf erhöhte Temperatur gescannt wurden. Die ganze Szene sah mit den Leuten in steriler Kleidung und Mundschutz ziemlich grotesk aus. Ich konnte jedoch sowohl dies als auch die Visum-Kontrolle problemlos passieren und mein Quartier im Hostel beziehen. Anbei findet ihr einige Eindrücke meiner ersten Erkundungstour durch die Stadt.

Nach meinem ersten Eindruck läuft hier in Singapur alles sehr geregelt und ordentlich ab. Die Leute hier haben echt ein Faible für Verbots- und Hinweisschilder 😉 Ansonsten sind die öffentliche Verkehrsmittel gut ausgebaut, die Stadt ist sehr sauber und es gibt an fast jeder Ecke Stände, an denen man preiswertes und gutes Essen kaufen kann. Ich hatte gestern bereits ein extrem leckeres  Chicken-Rice-Curry, das alle mein Erwartungen übertroffen hat und umgerechnet kein 3,50€ gekostet hat.

Außerdem habe ich heute bereits ein Wohnung gefunden, in die ich morgen einziehen werde. Aber dazu demnächst mehr..  🙂

Liebe Grüße aus Singapur,

Christoph

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