Kein raumfüllendes Gerät mit einer respekteinflößenden Röhre in der Mitte, die Patient:innen verschluckt, zumindest teilweise. Kein gleißendes Licht, keine sterile Atmosphäre, kein Brummen während des Scans. Stattdessen: zwei kochtopfgroße Geräte, ein Bildschirm, ein druckerartiger Gegenstand auf einem Schreibtisch, verbunden mit Kabeln. Das soll ein MRT sein?

Schreibtisch-MRT oder auf Englisch „Tabletop-MRI“ heißt das technische Wunderwerk, das in einem unscheinbaren Raum im zweiten Stock des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medizin – MEVIS steht. Wie die ausgewachsenen Geräte ermöglicht es 3D-Aufnahmen – nur nicht von ganzen Körperteilen, Knochenbrüchen oder Tumoren, sondern von in Reagenzgläser passende Gewebeproben und Flüssigkeiten.

Zum Laufen bringt das Mini-MRT die Softwareplattform „gammaSTAR“, die von Forschenden des Fraunhofer MEVIS entwickelt worden ist. Ihr Ziel: präzisere, individualisierte Schnittbilder für die Diagnostik liefern. Die Qualität dieser Bilder ist abhängig von der Programmierung der Sequenzen für den zu untersuchenden Körperteil. „Um das beste Ergebnis zu bekommen, ist die richtige Einstellung der Sequenzen entscheidend“, erläutert Christina Plump, Informatikerin am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), das die Optimierungssoftware für die Sequenzen entwickelt hat. Vorarbeiten wurden in einem Projekt zur KI-gestützten intelligenten Magnetresonanz-Bildgebung namens „KimBi“ geleistet. An ihm waren Forschende der Mitgliedseinrichtungen Universität Bremen, Fraunhofer MEVIS und DFKI im Rahmen des vom Land Bremen geförderten „AI Centers for Health Care“ beteiligt.

Das Programmieren der Sequenzen ist komplex, gerade für spezielle Fragestellungen; sie erfordert viel Zeit und Erfahrung. „gammaSTAR“ vereinfacht den Vorgang, auch mithilfe von KI-Methoden. Das Mini-MRT wiederum ermöglicht es den Forschenden, die Software auszuprobieren und weiterzuentwickeln. Es ist um ein Vielfaches günstiger und auch schneller als ein klassisches MRT, dabei nicht weniger realitätsnah. „Für das Schreiben von Sequenzen braucht es viel Übung, für die Forschung und die Lehre ist das Gerät total praktisch“, freut sich Christina Plump. Um junge dringend benötigte Talente an die Technologie heranzuführen, wird es sogar schon in Workshops mit Schüler:innen eingesetzt.

„MRI4All“, also „MRT für alle“, heißt dann auch das Projekt. Es ist eines von fünf Vorhaben, die über die Research Academy von DataNord gefördert werden (siehe Kasten am Ende des Textes). In jedem Vorhaben sind mindestens zwei Mitgliedseinrichtungen der U Bremen Research Alliance vertreten, für jedes Projekt wird eine Promotionsstelle finanziert. Damit unterstützt die Research Academy eine neue Generation von Datenwissenschaftler:innen. Am Schreibtisch-MRT forscht etwa die Nachwuchswissenschaftlerin Juela Cufe, die ohne die Academy kaum den Weg nach Bremen gefunden hätte.

3,5 Mio. Euro Förderung für den Aufbau von DataNord kommen vom Bund

Mit 3,5 Millionen Euro fördert das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt den Aufbau von DataNord, das einzige regionale und interdisziplinäre Datenkompetenzzentrum im Norden Deutschlands. „Wir sind“, erläutert Dr. Tanja Hörner, „ein Ort des datenwissenschaftlichen Lernens, der Wissenschaftler:innen über die Grenzen der Disziplinen und Institutionen hinaus vernetzt und Angebote schafft 3,5 Mio. Euro für Forschende aller Karrierestufen.“

Neben den vierzehn Mitgliedseinrichtungen der U Bremen Research Alliance sind etwa auch die Hochschule Bremen, das BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik sowie das Institut für Informationsmanagement (ifib) mit an Bord, ebenso wie zwölf Konsortien der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur (NFDI).

Hörner ist wie ihre Kollegin Dr. Lena Steinmann Koordinatorin von DataNord. Anzuschieben, abzustimmen und zusammenzubringen gibt es eine Menge: neben der Research Academy etwa die Aktivitäten der AG Forschungsdaten, des Data Community Clubs und des „Tages der Forschungsdaten“. Ebenfalls Teil von DataNord ist das von Dr. Lina Schaare koordinierte disziplinübergreifende Trainingsprogramm „Data Train“ der U Bremen Research Alliance. Das Programm stattet Wissenschaftler:innen gleich zu Beginn ihrer Karriere mit den nötigen Kompetenzen für datenintensives Forschen aus.

Seit 2021 vermittelt „Data Train“ in Vorlesungen, Workshops sowie mit weiteren Lern- und Vernetzungsangeboten grundlegende und vertiefende Kenntnisse in den Bereichen Forschungsdatenmanagement und Data Science. Durchschnittlich werden mehr als 2.000 Teilnehmende pro Jahr erreicht. Die Lehrenden aus den Mitgliedseinrichtungen der U Bremen Research Alliance engagieren sich hier ehrenamtlich, zusätzlich zu ihren regulären Pflichten in Lehre und Forschung. Auch Menschen außerhalb des universitären Kosmos werden von DataNord einbezogen, etwa indem sie Daten zu Igeln sammeln und auswerten. Das passiert im Citizen-Science-Projekt „Guardians of the Hedgehogs“, durchgeführt vom Leibniz-Institut für Präventionsforschung und Epidemiologie – BIPS.

„Wir unterstützen dabei, mehr Wissen aus Daten zu generieren, und sind ein Katalysator für die datenbasierte Forschung.“ Lena Steinmann

Ein weiterer Pfeiler von DataNord ist das Data Science Center der Universität Bremen. Für sämtliche Fachbereiche der Universität Bremen und alle DataNord-Partner bietet die 2019 gegründete Einrichtung Trainings, Netzwerkevents und Beratung an. Fünf Datenexpertinnen informieren zu Fragen des Datenmanagements, also die Erfassung, Ablage und der Zugriff auf die Informationen, sodass etwa Arbeitsgruppen mit Daten gleicher Qualität forschen können. Oder sie helfen bei der Auswertung von Statistiken und beim Umgang mit Werkzeugen wie Skripten in unterschiedlichen Programmiersprachen. Die Beratung ist individuell; in halbstündigen Veranstaltungen, den „Data-Snacks“, werden auch allgemeine Themen behandelt. „Wir unterstützen dabei, mehr Wissen aus Daten zu generieren, und sind ein Katalysator für die datenbasierte Forschung“, beschreibt Lena Steinmann die Aufgabe.

„Datenexpertise ermöglicht innovative Forschung; sie stärkt den Wissenschaftsstandort Bremen und dessen Zukunftsfähigkeit.“ Tanja Hörner

Die Förderung dieser „Data Literacy“ ist der Schwerpunkt von DataNord. Daten sind die Grundlage jeder Forschung. Sie ermöglichen neue Erkenntnisse, etwa durch die Verknüpfung verschiedenster Informationsquellen. Sie reichen von Satellitenaufnahmen bis zu Gesundheitsdaten. Um ihr Potenzial heben zu können, um sie nutzen, analysieren und so abspeichern zu können, dass sie auch für die Forschung anderer zugänglich sind, braucht es Handwerkszeug, braucht es Kompetenzen, die keineswegs Allgemeingut sind. Dabei geht es nicht nur um Techniken: „Wir legen viel Wert auf den kritischen Umgang mit Daten, auf rechtliche, soziale und ethische Aspekte“, erläutert Tanja Hörner. In Zeiten der Digitalisierung und der rasanten Verbreitung von KI sind Fähigkeiten im Umgang mit Daten immer stärker gefragt, entsprechende Expert:innen werden gesucht. Forschenden bieten sich ganz neue Möglichkeiten: „Datenexpertise ermöglicht innovative Forschung, die wiederum bei der Akquise von Drittmitteln für neue Projekte hilft“, sagt Tanja Hörner. „Sie stärkt den Wissenschaftsstandort Bremen und dessen Zukunftsfähigkeit.“

Das kleine Bundesland Bremen hat sich in wenigen Jahren zu einem Datenhotspot entwickelt. Wie das? Lena Steinmann verweist auf die lange Tradition der Dateninitiativen wie die in den 1990er-Jahren gegründete, weltweit führende Dateninfrastruktur für die Erdsystemforschung PANGAEA, die damit verbundene Expertise und die enge Kooperation mit den außeruniversitären Instituten im Rahmen der U Bremen Research Alliance. „Wir müssen aber auch dranbleiben und weiter investieren“, betont sie.

Das sieht Christina Plump vom DFKI ähnlich. Und sie fügt noch einen weiteren Aspekt hinzu: die räumliche Nähe. „Der Technologiepark ist für die Forschung Gold wert“, sagt die Wissenschaftlerin. Auf engstem Raum sind Expert:innen unterschiedlichster Fachgebiete versammelt, die meisten arbeiten in datenintensiven Feldern. „Man kann hier kurz mal rübergehen und ein Problem besprechen. Das hat Bremen wirklich sehr gut gemacht.“

Im Rahmen von MRI4All tauschen sich die Informatikerin, die aus Hamburg zur Arbeit nach Bremen pendelt, und Juela Cufe, die das Projekt koordiniert und für die Weiterentwicklung der TableTop-Technik verantwortlich ist, jetzt häufig mit Kolleg:innen des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM aus, einer weiteren Mitgliedseinrichtung der U Bremen Research Alliance. Denn das Schreibtisch-MRT wird inzwischen nicht nur für die Optimierung von MRT-Scans genutzt, sondern auch für die Forschung an Batteriezellen.

Datenintensive Forschung

Welchen Einfluss haben Umweltfaktoren wie Luftverschmutzung oder Grünflächen auf die Gesundheit? Das untersucht das Projekt „Healthy Planet“ der DataNord Research Academy unter Nutzung von Satelliten- und Gesundheitsdaten. In der Academy forschen Nachwuchswissenschaftler:innen verschiedener Disziplinen aus Mitgliedseinrichtungen der U Bremen Research Alliance gemeinsam an datenwissenschaftlichen Fragestellungen. In weiteren Projekten geht es um die Entwicklung von KI-Methoden zur Sicherung der Qualität und Nutzbarkeit natur- und sozialwissenschaftlicher Forschungsdaten („SmartReps“), um Methoden zur Erstellung synthetischer Forschungsdaten („SynData“), um Software für soziale Bewegungen zur besseren Nutzung sozialer Medien („WeTheSocialMedia“) und eben um die Optimierung der MRT-Bildgebung („MRI4All“). DataNord

Der Artikel stammt aus Impact - Dem Wissenschafts-Magazin der U Bremen Research Alliance

In der U Bremen Research Alliance kooperieren die Universität Bremen und dreizehn Institute der bundländerfinanzierten außeruniversitären Forschung. Die Zusammenarbeit erstreckt sich über vier Wissenschaftsschwerpunkte und somit „Von der Tiefsee bis ins Weltall“. Das Wissenschafts-Magazin Impact gibt zweimal im Jahr spannende Einblicke in das Wirken der kooperativen Forschung in Bremen.