Bewegungsdetektion in der optischen Diffraktionstomographie und der dynamischen - Einzelmolekülmikropkopie

• Fachliche Zuordnung: Mathematik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495365311

Dieser Antrag umfasst das vierte Jahr unseres Teilprojekts innerhalb des SFB "Tomography Across the Scales“, der vom österreichischen Wissenschaftsfonds FWF für die österreichischen Projektpartner für den gesamten Zeitraum von vier Jahren gefördert wird. In unserem Teilprojekt untersuchen wir die Rekonstruktion von Bewegungen in der i) Diffraktiontomographie und der ii) Cross-registerierten beugungsbegrenzten and hochaufgelösten Mikroskopie. In Teil i) haben wir bereits eine neue sogenannte Common-Circle-Methode in der Diffraktiontomographie zur Bestimmung der starren Bewegung des Objekts aus gemeinsamen Kreisen von Halbkugeln im Fourierraum etabliert. Unser Ziel ist es nun, diese Methode auf reale Daten aus Teilprojekt 6 anzuwenden (M. Ritsch-Marte). Zu diesem Zweck wollen wir robuste numerische Algorithmen aus der bewährten Common-Line-Methode der Röntgentomographie für unser Modell adaptieren. In einem weiteren Szenario bewegen sich Punktmarkierungen mit dem Objekt. Basierend auf der Annahme einer glatten Objektbewegung wollen wir ein Variationsmodell entwickeln, das Techniken der dünnbesetzter Matrixfaktorisierung einbezieht. Für die numerische Rekonstruktion verwenden wir Schnelle Fourier Transformationstechniken, die nicht auf Gitter beschränkt sind. Hier müssen geeignete Abtaststrategien untersucht und Vorkenntnisse zum Objekt einbezogen werden. In Teil ii) werden zweifarbige Mikroskopiebilder von Partnern des Teilprojekts 9 (G. Schütz) basierend auf Einzelpartikeltracking in Kombination mit beugungsbegrenzter Bildgebung des T-Zell-Rezeptormikroclusters aufgenommen. Ziel ist die Untersuchung der Bewegung von T-Zell-Rezeptormolekülen in- und außerhalb von Mikroclustern, insbesondere ihre Clusterzugehörigkeit. Dazu sollen die Partikeltrackingmethoden unter Einbeziehung von Techniken des Optimalen Transports verbessert werden. Ferner sollen, wie auch schon im Gesamtantrag formuliert, die sich bewegenden Cluster durch passende Features beschrieben werden. Nach der erfolgreichen Bestimmung von Bewegungsparametern für simulierte Daten in unserer Vorarbeit, wollen wir unseren Ansatz nun auf experimentelle Daten anwenden. Dabei ist es von Vorteil, dass unser Modell für zeitlich variierende Clusterradien verallgemeinert werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Partnerorganisation: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
• Kooperationspartner: Professor Dr. Ronny Ramlau; Professor Dr. Otmar Scherzer