Hochschule

High-Tech-Mikroskopie vom heimischen Schreibtisch aus

11.08.2021 - Remote-Schnittstellen ermöglichen Studenten praktische Arbeit an moderner Mikroskope auch in Corona-Zeiten.

Praktische Laborarbeit war während der Corona-Pandemie nur sehr einge­schränkt möglich. Am Center for Advanced Imaging der Uni Düssel­dorf werden erfolgreich Remote-Schnitt­stellen eingesetzt, damit Studenten die Bedienung moderner Mikroskope und die Auswertung der gewonnenen Bilder erlernen. Das Team am CAI bringt so Studenten näher, wie sie mit modernen Mikroskopen, vor allem konfokalen Laser­scanning­mikroskopen, arbeiten können. Die Studenten benötigen diese Kenntnisse, um später selbst­ständig Proben aus Biologie, Medizin, Chemie oder Physik unter­suchen zu können. Außerdem müssen sie lernen, die Proben vorzu­bereiten, die gewonnenen Mikroskop­aufnahmen auszu­werten und die großen Daten­mengen – oft Dutzende bis Hunderte Gigabyte pro Bild – zu verwalten.

Doch wie geht das alles in Corona­zeiten, wenn aufgrund von Abstands­gebot und Personen­zahl­begrenzung nicht mehr ein Dutzend Studenten im Labor experi­men­tieren dürfen? Das Team des CAI setzt für die Lehre seit dem Sommer­semester 2020 eine Remote-Schnitt­stelle ein, mit deren Hilfe Studenten von zuhause aus die hoch­komplexen Geräte fern­steuern können. Ein Betreuer sitzt dann im Labor vor dem Mikroskop, die Studenten sind mit einer speziellen Software auf den Bedienungs­computer des Mikroskops aufgeschaltet. In der gleich­zeitig laufenden Video­onferenz erläutert der Betreuer Gerät und Bedien­software, wie eine Probe vorbereitet werden muss und wie von ihr schließlich gute Aufnahmen gemacht und diese ausgewertet werden können.

Sebastian Hänsch, Mitarbeiter und Praktikums­betreuer am CAI, erläutert: „Es ist erstaunlich, dass die Studierenden über neunzig Prozent dessen remote machen können, was mit dem Mikroskop möglich ist. Ich muss natürlich vor Ort die Probe präparieren und das Bild grob suchen und einstellen; die großen Schrauben am Mikroskop funktionieren noch nicht per Fern­bedienung.“

Ebenfalls können und sollen sich die Studenten während der Arbeit miteinander beraten und austauschen, damit sie sich selbst Lösungswege erarbeiten. Das ist durch die Video­konferenz möglich, während derer die Studenten gleich­zeitig das virtuelle Bedienungs­pult des Mikroskops sehen. Zwar kann nur einer gleich­zeitig die Kontrollen aktiv bedienen, die Kommili­to­ninnen und Kommili­tonen können aber wichtige Hinweise geben, indem sie ihren Mauszeiger an die richtige Stelle auf dem Bildschirm lenken.

Die digitale Technik hat aber auch ihre Grenzen, wenn Studenten das Mikro­skopieren lernen sollen. Es fehlt das haptische Element. „Um den Studierenden hierfür einen Eindruck zu vermitteln, haben wir ihnen sehr einfache Foldscopes aus Pappe und Kunststoff mit nachhause geben, die sie dort zusammen­bauen und einfache Experimente machen konnten,“ sagt Hänsch. Sie haben auch Präparier­flüssig­keiten und Glasträger bekommen, so dass sie die Arbeits­schritte üben konnten, um eine Probe mikro­skopier­fähig zu machen.

Einige für den Kurs entwickelte Elemente werden auch beibehalten werden, wenn demnächst die Kurse wieder in Präsenz möglich sind. „Über die Online­schnitt­stelle ist es viel einfacher, dass bei größeren Gruppen alle Teilnehmenden jeden Arbeits­schritt am Gerät gleich gut beobachten können“, so Hänsch. „Wenn dagegen ein Dutzend Studierender vor einem einzelnen Gerät im Labor sitzt, sehen diejenigen in der letzten Reihe kaum, was vorne passiert.“ Für das Mastermodul erhielten Stefanie Weidtkamp-Peters, Geschäfts­führerin des CAI, und Yvonne Stahl im Jahr 2020 den Lehrpreis der Uni Düsseldorf. Teile des Preis­geldes konnten sie nun einsetzen, um dieses neue innovative Online-Lehr­konzept technisch umzusetzen.

„Die für die Lehre eingesetzte Technik nutzen wir auch in der Forschungs­arbeit am CAI“, erklärt Weidtkamp-Peters. „Hierüber können unsere Mikroskopie­experten von ihrem Schreib­tisch aus andere Nutzer an den Geräten unter­stützen, wie sie die besten Aufnahmen machen können.“

HHU / RK

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