Hochschultage Physik 2009

Am 16. und 17. Februar fanden zum 24. Mal die Hochschultage des Fachbereichs Physik der Marburger Universität statt. Dieses Jahr standen die Vorträge unter dem Motto "Physik in Neurowissenschaften und Medizin" und wurden vorwiegend von Professoren der Marburger Universität gehalten.
Die Hochschultage dienen hauptsächlich zur Lehrerfortbildung, werden aber auch von Schülern und Studenten besucht. In verschiedenen Vorträgen werden aktuelle Themen aus der Forschung so präsentiert, dass sie auch für Zuhörer ohne tiefe Fachkenntnisse verständlich sind. Die Vorträge finden üblicherweise im Hörsaal des Gebäudes Renthof 6 statt. Dieser Hörsaal sieht noch nahezu so aus wie vor zwanzig Jahren, wobei der frühere Diaprojektor inzwischen einem Beamer weichen musste. Außerdem wird bei den Hochschultagen auch die Möglichkeit geboten, einen Blick in Arbeitsgruppen am Fachbereich Physik zu werfen.

Neue Praktikumsversuche
Bei der diesjährigen Veranstaltung wurden außerdem (im großen Hörsaal vom Renthof 5) neue Praktikumsversuche des Fachbereichs Physik vorgestellt. Für das von Studenten verschiedener Fachrichtungen zu absolvierende Praktikum wurden Versuche zur Lichtbrechung überarbeitet. Früher wurde eine Glühlampe als Lichtquelle verwendet, und die Versuchsaufbauten waren recht groß und schwerer zu bedienen. Viele Optimierungsmöglichkeiten sind beim Einsatz eines Lasers möglich: Ein Laser erzeugt einen sehr hellen, aber schmalen Strahl. Kleine Laser sind in den Farben rot (etwa 10 Euro) und grün (etwa 50 Euro) erhältlich. Für die Versuche wurden grüne Laser wegen der besseren Sichtbarkeit des Lichts ausgewählt. Ein Jahr vorher wäre die Anschaffung grüner Laser fürs Praktikum jedoch schwierig gewesen, da diese noch über 1000 Euro kosteten. Außerdem wurde die Eignung verschiedener Plexiglassorten getestet.

Vorträge

Frank Bremmer von der Arbeitsgruppe Neurophysik erläuterte die Funktionsweise des Sehens vom Auge bis zur Verarbeitung im Gehirn. Der Zuhörer erfuhr, dass etwa zum Erkennen eines Objektes eine andere Hirnregion zuständig ist als für die Ortsbestimmung (d.h. wenn erstere Region geschädigt wird, kann der Betroffene zwar noch nach einem Gegenstand greifen, weiß aber nicht, nach was er greift). Welche Gehirnregionen welche Informationen verarbeiten, wird in der Arbeitsgruppe mit Versuchen an Affen bestimmt. Dabei werden die Gehirnströme gemessen, während die Affen ein bestimmtes Muster auf dem Bildschirm betrachten.

Wolfgang Einhäuser-Treyer (ebenfalls AG Neurophysik) berichtete über die Probleme der Bilderkennung. Als Beispiel, welche Schwierigkeiten bei der Bildanalyse auftreten können, wurde ein Bild mit verschiedenen Stühlen gezeigt. Einer wich in der Form von den anderen ab, einer war teilweise verdeckt, einer falsch zusammengebaut, einer nur ein Bild an der Wand oder ein Schatten, ein anderer stand als Modell auf einem Tisch, und einer stand kopfüber an der Decke. Die Entscheidung, welche Objekte im Bild nun echte Stühle sind, wird dadurch recht schwer.
Ein Mensch nimmt beim Betrachten eines Bildes nicht gleich alle Objekte war. In Versuchen lässt sich durch Verfolgung der Augenbewegungen herausfinden, wohin die Versuchsperson beim Betrachten blickt. Außerdem kann man untersuchen, wodurch sich die Aufmerksamkeit auf ein Bilddetail lenken lässt.

Der Sprachwissenschaftler Richard Wiese berichtete in seinem Vortrag, wie man durch Messungen von Hirnaktivitäten herausfinden kann, welche Sprachkonstrukte als falsch empfunden werden. Bei einer Untersuchung wurden Wörter mit drei Silben (z.B. Ananas) an der falschen Stelle betont. Hierbei gibt es zwei falsche Varianten, die sich unterschiedlich stark von der richtigen Betonung unterscheiden. Wenn die Versuchsperson die stärker abweichende Variante hörte, ließ sich das an den gemessenen Hirnstörmen nachweisen. Bei einer anderen Untersuchung wurden Versuchspersonen Sätze mit zum Teil falscher Wortstellung präsentiert, und es konnte eine Reaktion auf falsche Wortstellungen gemessen werden.

Johannes T. Heverhagen (Klinik für Strahlendiagnostik) sprach über Kernspintomographie. Ein Teil seines Vortrags widmete sich den physikalischen Grundlagen. Der andere Teil war der Anwendung gewidmet. Mit der Kernspintomographie kann man einerseits sich das Innere des Körpers in relativ hoher Auflösung anschauen. Begnügt man sich mit einer groben Auflösung, so kann man dafür in schnellere Folge in den Körper hineinschauen und auf diese Weise etwa die Veränderung der Hirnaktivität bei bestimmten Aufgaben untersuchen.

Von Thomas Wachtler-Kulla (AG Neurophysik) war ein Vortrag über RetinaImplantate. Ziel ist es, bei an abgestorbenen Sehzellen erblindeten Menschen einen künstlichen Ersatz ins Auge zu implantieren. Bei einem Ansatz wird das Implantant unter die Netzhaut geschoben, bei einem anderen im Augeninneren auf die zu den Sehzellen führenden Nervenzellen gelegt. Die letztere Variante lässt ist nach dem jetzigen Kenntnisstand besser umsetzbar und wird daher weiterentwickelt. In Tests wurden Prototypen Versuchspersonen für eine begrenzte Zeit eingepflanzt. Von einem groben Sehvermögen ist die Forschung jedoch noch weit entfernt.

Alexander Gail (Bernstein Center for Computational Neuroscience, Göttingen) berichtete über die Steuerung von Prothesen durch Hirnströme. Bei Personen mit amputierten Gliedern können die Signale von den Nerven zu nicht mehr benutzten Muskeln zur Steuerung herangezogen werden (etwa Öffnen / Schließen einer künstlichen Hand). Bei total gelähmten Menschen hingegen stehen keine Nervensignale zur Verfügung, und es bleibt nur die Auswertung von Hirnströmen. Es ist jedoch sehr schwierig, anhand von Gehirnströmen den Wunsch nach einer Bewegung zu erkennen.