High-Tech-Mikroskopie vom heimischen Schreibtisch aus
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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