Neuro-Engineering
Printed Neuroelectronics (Prof. Wolfrum): Schematische Darstellung des Herstellungsprozesses von gedruckten elektrochemischen Redox-Cycling-Sensoren zum sensitiven Nachweis redoxaktiver Neurotransmitter. Foto: P. Rinklin
Grundausstattung Neuroengineering; Foto: F. Vogl
Audio-visual virtual reality (Prof. Seeber): Audiovisueller Virtual-Reality-Aufbau des real-time Simulated Open Field Environment (rtSOFE) im neuen schalltoten Raum, der 2018 eröffnet wurde.
Beispiel eines Brain-Computer Interface
Die Zusammenarbeit von Ingenieuren mit Neurobiologen befördert ein noch besseres Verständnis der Gehirnfunktionalität und lässt auf praktische Innovationen wie Neuroprothesen und die Schaffung von Schnittstellen zwischen Gehirn und Technik hoffen. Das neue interdisziplinäre Forschungsgebiet Neuro-Engineering schafft den Rahmen, um Kenntnisse aus der Welt der Neurobiologie für die Entwicklung neuer Methoden und Architekturen für technische Systeme und Anwendungen außerhalb der Neurotechnologie nutzbar zu machen. Die gemeinsame Nutzung von IT-Infrastruktur und Fabrikationsanlagen für neue Technologien kreiert innovative Ansätze, um den großen Herausforderungen unter anderem im Bereich der alternden Gesellschaft und im Gesundheitswesen zu begegnen.
Ziele
Die zentrale Frage des Neuro-Engineering ist, wie Gehirne auf sensorische Reize reagieren, diese abstrakt als "Erfahrungen" repräsentieren und daraus Verhalten erzeugen. Das tiefe Verständnis der neuronalen Informationsverarbeitung von sensorischen Eingängen hin zu erzeugtem Verhalten und dessen Implementierung in technische Systemen stellt die Kernaufgabe dar. Zu deren Lösung vereinen wir Erkenntnisse aus der medizinischen Forschung, beispielsweise zu neuromuskulärer Rehabilitation oder aktiven Prothesen, mit Forschung zu technischen Systemen, in denen Prinzipien der neuronalen Informationsverarbeitung bereits erfolgreich angewendet werden und die durch massive parallele Informationsverarbeitung mit verteiltem lokalen Speicher bereits große Fortschritte erzielen konnten.
Neuro-Engineering ist ein multidisziplinäres Forschungsfeld an der Schnittstelle zwischen Neurowissenschaften und anwendungsorientierter Technik und kooperiert darüber hinaus, sowohl TUM weit als auch mit externen Forschungseinrichtungen, mit Biologen, Psychologen und Medizinern.
Neuro-Engineering deckt die Forschung zu neuronaler Informationsverarbeitung im technischen sowie medizinischen Kontext in Breite und Tiefe ab und ist damit besonders attraktiv für Studierende, die sich durch ein interdisziplinäres Interesse an Informationsverarbeitung auszeichnen und physikalische, chemische, mathematische, biologische Aspekte und solche aus dem Ingenieurbereich beitragen können.
Hauptkompetenzen
- Neuro-Medizinische Elektronik
- Neuro-Sensorische Systeme und Informationsverarbeitung im visuellen, auditorischen und haptischen Bereich
- Regelschleifen in „Perception-Cognition-Action“-Systemen
- Bio-Sensoren
- Brain-Machine and Brain-Computer Interfaces
- Neuro-basierte Elektronik
- Neuronale Datenverarbeitung
- Selbst-organisierende Mehrkernprozessoren
Mitglieder
Martin Buss, Prof. Dr.
Timo Grimmer, Apl. Prof. Dr.med.
Katrin Koch, Dr.med.
Kristen Kozielski, Prof. Dr.
Harald Luksch, Prof. Dr. rer. nat.
Ruben Portugues Peters, Prof. Dr.
Forschung
- Neuronale Schaltungen und Informationsverarbeitung im Systemlevel für technische Anwendungen (beispielsweise Robotik) und im medizinischen Bereich (zum Beispiel Prothesen oder BMI/BCI)
- (Neuro-) Systeme auf Chip
- Bio-Sensoren
- Neuro-Rehabilitation
- Neuronale Informationsverarbeitung
- Autonomic and Organic Computing
Projekte
- TUM Innovation Network Exoskeleton and Wearables Enhanced Prevention and Treatment (eXprt), Prof. Cheng, Prof. Franklin
- TUM Innovation Network for Neurotechnology in Mental Health (Neurotech), Prof. Jacob, Prof. Ploner, Prof. Wollfrum, Prof. Gjorgjieva
EU-geförderte Projekte
- ERC Advanced Grant STROLL, Prof. Cheng
- ERC Starting Grant NeuroDevo, Prof. Gjorgijeva
- ERC Starting Grant MEMCIRCUIT, Prof. Jacob
- ERC Advanced Grant M-Runners, Prof. Albu-Schäffer
- ERC Consolidator Grant EMcapsulins, Prof. Westmeyer
- Sonderforschungsbereich 1330 Hörakustik, Prof. Seeber, Subproject Auralization
- Wireless “Nanoelectrodes” as a Minimally Invasive Alternative to Conventional Deep Brain Stimulation gefördert von der Michael J. Fox Foundation, Prof. Kozielski
- Computational Models of Multisensory Integration by Upper Limb in Humanoids and Amputees (COMMI), gefördert vom NST/BMBF, Prof. Cheng
- DFG Projekt FoldRob, Prof. Lüth
- DFG Projekt The encoding of sensory information and expectations in the cerebral processing of pain, Prof. Ploner
- DFG Projekt NISED, Prof. Wolfrum