Lectures

Medizinische Grundlagen: Anatomie und Physiologie des Menschen, Sinnes- und Neurophysiologie, Psychophysik, Pathophysiologie ausgesuchter Organsysteme, Pathologie ausgesuchter Krankheiten.
Physik in der Biomedizin: Methoden der Biophysik und Neurophysik, Röntgendiagnostik, Strahlentherapie, Nuklearmedizin, Tomographie, medizinische Akustik/Ultraschall, medizinische Optik und Laseranwendungen, Audiologie, Ausgesuchte Kapitel der biomedizinischen Physik.

Sprachproduktion und -perzeption, Sprachanalyse, Sprachsignalverarbeitung (STFT, LPC, Cepstrum, Sprachverbesserung), Sprachcodierung, Sprachsynthese, automatische Spracherkennung, Sprachverständlichkeit, ausgewählte Kapitel der physikalischen Sprachforschung und der Informationstheorie.

Schwingungen und Wellen, physikalische Grundlagen der Akustik, Erzeugung und Ausbreitung von Schall, Messung und Bewertung von Schall, Verarbeitung und Analyse akustischer Signale, Akustik von Stimme und Sprache, Sprachpathologie, Schalldämmung und –dämpfung, Raum- und Bauakustik, Elektroakustik, Stoßwellen, Photoakustischer Effekt; ausgesuchte Kapitel der Akustik, der Vibrationen und des Ultraschalls.

Signalräume, Grundlagen der diskreten und integralen Signalrepräsentation, Methoden der Systembeschreibung im Zeit- und Frequenzbereich, Integraltransformationen wie Fourier- und Laplace-Transformation, Hilbert-Transformation und analytische Signale, Abtastung und z-Transformation, stochastische Prozesse und lineare Systeme, Filter, Zeit-Frequenz-Darstellungen, Optimaltransformationen und Optimalfilter, Adaptive Filter.

Überblick über Verfahren der medizinischen Bildgebung ("ionisierende/nicht-ionisierende" Verfahren, anatomische/funktionelle Bildgebung); Physikalische Grundlagen (Abbildungsprinzipien, Prinzipien der Kontrastbildung, Mathematische Grundlagen der Tomographie); Einführung in Computertomographie (CT); Nuklearmedizin (Single Photon-und Positronen-Emissionstomographie (SPECT/PET)); Ultraschall; Magnetresonanztomographie (MRT); funktionelle MRT, Elektro- und Magnetoencephalographie (EEG/MEG); Medizinische Anwendungen, mögliche Nebenwirkungen, relative Vor- und Nachteile; Forschungsanwendungen. Die Veranstaltungen „Bildgebende Verfahren” und „Neurokognition” bilden zusammen das Modul „Neurophysik und Bildgebung“.

Grundfragen der Informationsverarbeitung (Klassifikation, Regression, Clustering), Lösungsmethoden basierend auf Dichteschätzung und diskriminativen Ansätzen (z.B. Bayes Schätzung, k-nearest neighbour, Hauptkomponentenanalyse, Support-Vector-Machines, Hidden-Markov- Modelle), Grundlagen der Informationstheorie, Methoden der analogen und digitalen Nachrichtenübertragung, Prinzipien der Kanalcodierung und Kompression.

Anatomie, Physiologie und Pathophysiologie des Zentralen Nervensystems, Physiologie von Neuronen, Neuronenmodelle, Modelle von Neuronenverbänden und neuronaler Netze, Neuronale Kodierung und Merkmalsextraktion, Neurosensorik (Methoden, Experimente und Modelle neurosensorischer Verarbeitung), Neurokognition (Methoden, Experimente und Modelle neuronaler Verarbeitung bei kognitiven Funktionen), höhere Hirnfunktionen (Handlungssteuerung, Emotionen,...) , aktuelle Forschungsansätze in der Neurokognition aus Sicht der Physik. Die Veranstaltungen „Bildgebende Verfahren” und „Neurokognition” bilden zusammen das Modul „Neurophysik und Bildgebung“.

Physiologie: Überblick über Hörsystem, Außenohr, Virtuelle Akustik, Mittelohr, Stapediusreflex, Innenohrfunktion, Cochleamodelle, Makro und Mikromechanik der Cochlea, Otoakustische Emissionen (Theorie), Innere Haarzellen, Auditorischer Nerv, Hirnstamm, Tonotopie, binaurale Verschaltung, Periodizitätentuning, Cortex (A1), Evozierte Felder (MEG) und Potentiale (EEG).
Audiologie: Audiogramm, BERA, Schallleitungs- und Schallempfindungsstörungen, Tinnitus, Otoakustische Emissionen (Diagnostisch), Stapediusreflexaudiometrie, Impedanzaudiometrie
Psychophysik: Wahrnehmungsgrößen, JNDs, Weber-Fechnersches Gesetz, Schwellen, Signaldetektion, dprime/ROC, Lautheit, Tonhöhe, Stevenssches Gesetz, Zeitliche und spektrale Maskierung, Modulationswahrnehmung, auditorische Szenenanalyse, effektive Signalverarbeitungs-Modelle.

Bachelor: 6 Versuchstage direkt nach Ende der Lehrveranstaltungen
Master: 6 Versuchstage direkt nach Ende der Lehrveranstaltungen
Theorie und Praxis digitaler Signalverarbeitung in der Akustik und Audio-Signalverarbeitung anhand von Experimenten mit Computern und mit akustischen Signalen. Projekte in Kleingruppen.
Mögliche Projektthemen: Adaptive Filter, Analyse nichtstationärer Signale, Datenkompression in digitalen Systemen, Spracherkennung, Signalklassifikation, Geräuschreduktion mit mehreren Mikrofonen, blinde Quellentrennung, Perzeptive Audiocodierung und weitere.

Bachelor: 6 Versuchstage direkt nach Ende der Lehrveranstaltungen
Master: 6 Versuchstage direkt nach Ende der Lehrveranstaltungen
Grundlagen und Anwendung der Physik, Psychophysik und Neurosensorik, insbesondere beim Gehör: Grundlagen und Methoden der Signalverarbeitung; Anatomie, Physiologie, Pathologie und Diagnostik des Hörens; absolute und differentielle Wahrnehmung von Schall; Maskierung; Signalentdeckungstheorie; Binaurales Hören; Sprachverständlichkeit; akustisch evozierte Potentiale; funktionelle Magnetresonanztomographie; otoakustische Emissionen.