TopoVess - Eine Topologie-instruierte Gefäßanalyseplattform für Neurowissenschaften - Topologie-basierte Gefäßsegmentierung und Analyse für 3D-Lichtblattmikroskopie

Ziel des Verbundprojekts TopoVess ist die Entwicklung einer hochmodernen Computer-gestützen Plattform für die genaue topologische Segmentierung und Topologie-instruierte Analyse von dreidimensionalen (3D) Blutgefäßsystemen mit Hilfe der Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskopie. Durch den Einsatz Topologie-instruierter künstlicher Intelligenz (KI) wird die Plattform Neurowissenschaftler:innen die Möglichkeit geben, das Blutgefäßsystem des Gehirns mit bisher unerreichter Genauigkeit zu rekonstruieren und zu analysieren, insbesondere im Hinblick auf die topologische Präzision. Diese Technologie adressiert die Notwendigkeit des Verständnisses der Rolle des Blutgefäßsystems bei neurologischen Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit und Schlaganfall. Der Ansatz im (Teil-)Projekt "Topologie-basierte Gefäßsegmentierung und Analyse für 3D-Lichtblattmikroskopie" kombiniert die Möglichkeiten der KI auf dem neuesten Stand der Technik mit topologischer Modellierung, um eine hohe topologische Genauigkeit und Anpassungsfähigkeit zu erreichen. Es werden halbautomatisierte Methoden zur Segmentierung von Blutgefäßen entwickelt, die sich auf unterschiedliche Datensätze anwenden lassen, gefolgt von neuartigen Algorithmen zur topologischen Analyse, um komplexe Merkmale zu extrahieren und schließlich eine topologische Kartierung der Blutgefäße zu erstellen. Die Software wird so konzipiert, dass sie auch von Nicht-Programmierern leicht zu bedienen ist und wird als open-source Software veröffentlicht, um eine breite Akzeptanz in der neurowissenschaftlichen Gemeinschaft zu fördern. Das internationale TopoVess Konsortium, dem Experten aus den Bereichen KI, Mikroskopie, open-source Softwareentwicklung, Neurowissenschaften und Neurologie angehören, wird dieses Tool nutzen, um kritische biomedizinische Fragen im Zusammenhang mit der Alzheimer-Krankheit und dem Schlaganfall zu untersuchen.