MSc student vacancy on Brain tissue segmentation with deep learning


Brain tissue segmentation with deep learning

From T1 MR images, invariant to white matter lesions

Automated algorithms for the segmentation of gray matter (GM), white matter (WM) and cerebrospinal-spinal fluid (CSF) are performing sub-optimally in patients with white matter hyperintensities (WMH). WMH occur commonly in MRI scans of elderly people and subjects with neurodegenerative disease such as Alzheimer, Parkinson or multiple sclerosis. A method that has proven to enhance segmentation accuracy is so called ‘lesion filling’ in which white matter lesions are inpainted with normal appearing white matter (e.g. Chard 2010), before the actual segmentation algorithm is run. However, this solution is suboptimal and requires to have a WMH segmentation. The goal of the current project is to develop a deep neural network based algorithm that is capable to segment brain MRI’s from patients with WMHs, into GM, WM and CSF. We will use SienaX segmentation results of inpainted brain scans as gold standard and then train a deep neural network on this gold standard and the non-inpainted, original, MRI scans. A large collection of brain scans (both healthy controls and MS subjects) is available for this project. This should result in a fast method to segment GM, WM and CSF in original MRI scans from people with white matter hyperintensities, without requiring any pre-processing (such as brain-extraction, bias field correction, or inpainting). Tissuesegmentation.png

Requirements

  • Students with a background in computer science, biomedical engineering, artificial intelligence, physics, or a related area in the final stage of master level studies are invited to apply
  • Affinity with programming is required, interest and experience with machine learning and deep learning preferred.

Information

  • Project duration: 6-12 months
  • Supervision: Martijn Steenwijk (Amsterdam UMC), Bram Platel (Radboudumc & Amsterdam UMC) and Rashindra Manniesing
  • Location: Radboudumc, Nijmegen & VUmc, Amsterdam
  • For more information please contact Bram Platel

Christiaan Vinkers in de media


Dr. mr. Christiaan Vinkers, per september deels in dienst bij de afdeling anatomie en neurowetenschappen sprak afgelopen weekend op Radio 1 met Jort Kelder over depressie.

Om terug te luisteren: https://www.nporadio1.nl/homepage/11861-welke-depressie-epidemie

 

Aanstaande dinsdagavond komt hij langs bij Sophie in de mentale kreukels (BNN-VARA) https://programma.bnnvara.nl/sophie-in-de-mentale-kreukels

 Wij verwelkomen Christiaan hartelijk bij onze afdeling!

 

Debatavond: De netwerken van het brein, welke rol spelen ze bij hersenziektes?


VOOR WIE: Iedereen die geïnteresseerd is in wetenschappelijk onderzoek naar de ziekte van Alzheimer of multiple sclerose

WAAR: O|2 – Science Cafe, De Boelelaan 1108,

1081 HZ, Amsterdam (naast VUmc Polikliniek)

TIJD: 19.00 – 21.00 uur

Toegang is gratis, graag vooraf aanmelden via evenementen-alzheimercentrum@vumc.nl

Debatavond: De netwerken van het brein, welke rol spelen ze bij hersenziektes?

Neurowetenschapper & filosoof in dialoog


Reductionisme in de neurowetenschappen

 

Jeroen Geurts, hoogleraar Translationele Neurowetenschappen aan het VU medisch centrum, en Leon de Bruin, cognitiefilosoof en universitair docent aan de Radboud Universiteit Nijmegen, in gesprek over het onderwerp reductionisme in de neurowetenschappen.

Jeroen: Ik erger me aan het overmatige reductionisme van de neurowetenschappen. Het lijkt wel alsof onze studenten maar één ding leren: ziekten en complex menselijk gedrag terugbrengen naar simpele modellen en liefst naar genen en moleculen. Daarmee ga je aan het belangrijkste punt voorbij: complex gedrag is ‘complex’! We hebben andere modellen nodig naast het reductionisme. We moeten nodig onze horizon verbreden…

Leon: Zijn alle vormen van reductionisme fout? Op zich is er toch niets mis met het willen begrijpen van complex gedrag met behulp van een simpel model? Of gaat het je erom dat het model op een gegeven moment een eigen leven gaat leiden en het onderscheid tussen model en werkelijkheid vervaagd? John Searle heeft ooit eens gezegd: Ze kunnen misschien wel een regenbui simuleren op een computer, maar nat zullen ze er niet van worden.

Jeroen: Mooie quote van Searle! Ja, ik bedoel reductionisme als model, als dogma. Reductionisme als methode (mits goed gekozen, passend bij de vraag en op het juiste moment ingezet) is natuurlijk prima! Dat is gewoon een ‘tool’ uit de box. Het gaat mis als men denkt dat er maar één tool in die box zit…

Leon: Ja, precies. Als een hamer je enige gereedschap is, ziet ieder probleem eruit als een spijker. Ik denk dat veel filosofen en wetenschappers reductionisme een aantrekkelijk uitgangspunt vinden, omdat het wetenschappelijke unificatie belooft. Dat we uiteindelijk alles kunnen verklaren met één ultieme theorie. Wat heb jij deze filosofen en wetenschappers als alternatief te bieden?

Jeroen: Unificatie is natuurlijk een zeer aantrekkelijk idee. Het was een invloedrijk onderzoeksprogramma enkele decennia geleden: biologie wordt gereduceerd tot chemie, chemie tot natuurkunde en natuurkunde tot wiskunde. Om van de hogere naar de diepere ‘laag’ te gaan moesten er simpelweg brugwetten worden geformuleerd. Om biologie uit te drukken in chemische processen moet je zus en zo als recept hanteren. Dit mislukte. Er blijken allerlei fenomenen op het ‘hogere’ niveau te spelen die op lager niveau geen equivalent hebben. We kunnen de wiskunde van ons bewustzijn niet zonder aanzienlijke aannames concipiëren. In de neurowetenschappelijke praktijk zijn de diermodellen ook zo’n reductionistische misser: we modelleren een ziekte en lossen die vervolgens op. Dan concluderen we dat de ziekte behandeld is. Maar we hebben slechts onze versimpelde conceptie van de menselijke aandoening behandeld. De ziekte MS is in het diermodel al twaalf keer opgelost, maar ondertussen snappen we nog steeds niet veel meer van het ontstaan of de behandeling van deze aandoening bij mensen. Wat heb ik te bieden als alternatief? Een mechanistische verklaring. Misschien minder nog: een mechanistische beschrijving. Misschien nóg minder: een morfologische beschrijving, soms in de tijd. Krijgen we daar zekerheid uit? Nee. Wel ideeën. Ideeën over vorm en dynamiek. Op onderdelen kunnen die nieuwe ideeën dan verder onderzocht worden. In diermodellen, of andere modellen. Dat is dan een reductionistische stap. Maar al te vaak vergeten we hoe belangrijk het is eerst te beschrijven wat we zien. En te toetsen of we allemaal hetzelfde zien. En of dat, als het niet zo is, afhangt van iets meer dan simpelweg het verschil tussen mensen die observeren. Bias onderzoeken. Samenhang onderzoeken. Dat soort. We maken in de neurowetenschap dezelfde fout als de logisch positivisten met hun unificatiedrang wanneer we reductionisme als wetenschappelijk model nastreven. Laten we nastreven, als er al één model moet zijn, om de standaard bij de vormbeschrijving te leggen.

Wat hebben hersenwetenschappers aan een filosoof in hun midden?


Filosoof en psychiater Gerrit Glas is hoogleraar filosofie van de neurowetenschappen bij VUmc, de eerste en enige in Nederland. In zijn oratie legt Glas uit waarom de filosofie nuttig is voor hersenonderzoekers. ‘De filosofie helpt hen om overkoepelende vragen centraal te stellen en om zo de relatie met andere disciplines en de praktijk beter te leggen.’ Op donderdag 9 februari om 15:45 in de aula van de VU spreekt hij zijn oratie Touching a nerve: filosofie in de neurowetenschappen uit.

‘Bij de vertaling van neurowetenschappelijke bevindingen kan veel fout gaan. Soms worden er op basis van neurowetenschappelijke bevindingen veel te sterke, sensationele conclusies getrokken’,  aldus Glas. De media, maar ook neurowetenschappers zelf laten zich nog wel eens verleiden tot uitspraken die te kort door de bocht zijn. Volgens Glas zijn er genoeg voorbeelden te geven: ‘Er wordt een hormoon gevonden dat met hechting en verbondenheid geassocieerd is en dat krijgt dan het stempel “het knuffelhormoon”. Het knuffelhormoon wordt vervolgens gepresenteerd als het wondermiddel tegen autisme.’
De filosofie, het streven naar kennis en wijsheid, helpt hersenonderzoekers bij het vertalen van neurowetenschappelijke bevindingen, door hen kritisch en constructief na te laten denken over de betekenis van neurowetenschappelijk onderzoek. Zo kunnen zij het grote publiek op een verantwoorde manier laten kennismaken met dit neurowetenschappelijk onderzoek.
Enorme afstand
Maar ook bínnen de neurowetenschappen is er een vertaalprobleem tussen de verschillende subdisciplines, zoals de moleculaire neurowetenschap en de neurowetenschap die zich met gedrag bezighoudt. Glas vindt dit ook wel begrijpelijk, want het gaat om een enorme afstand die overbrugd moet worden.
In zijn oratie gaat Glas dieper in op de ‘taal van de onderzoeker op de werkvloer’, die volgens de hoogleraar veel filosofischer is dan de onderzoeker zelf vaak denkt. ‘Het fascinerende van de neurowetenschappen is dat conceptuele en empirische vragen voortdurend door elkaar lopen en elkaar ook oproepen. Dat maakt discussies vaak tot een feest’, stelt Glas. ‘Ook de neurowetenschappers waar ik mee werk, blijken enthousiast om over fundamentele vragen met betrekking tot de neurowetenschap na te denken.’ 

Master
Inmiddels volgen twaalf studenten de gloednieuwe master ‘filosofie van de neurowetenschappen’ die de afdeling anatomie en neurowetenschappen van VUmc samen met filosofie van de VU afgelopen september startte. In het kader van zijn nieuwe leerstoel verkent Gerrit Glas samen met zijn studenten vragen als: Wanneer is iemand een neurowetenschapper? Glas: ‘Het is heel inspirerend om met studenten na te denken over de vraag wat je als neurowetenschapper nu echt weet en wat de betekenis van je bevindingen is in het grotere geheel van de geneeskunde en van de maatschappij’.

Lees meer over de benoeming van Gerrit Glas.

Lees meer over de master ‘philosophy of neuroscience’.

Promotie Roel Klaver: Hoe voorkomen we hersenkrimp bij MS?


Bij mensen met MS krimpen de hersenen sneller dan bij gezonde mensen. Hoe kunnen we dat voorkomen? Om die vraag te beantwoorden moet je eerst weten hoe hersenkrimp (of atrofie) bij MS ontstaat. Roel Klaver schrijft in zijn proefschrift dat hersenkrimp in de buitenste laag van de hersenen (de grijze stof) komt door het afsterven van zenuwcellen, het verschrompelen van de zenuwcellen en door het verlies van verbindingen tussen hersencellen. Op dinsdag 7 juni verdedigt Roel Klaver zijn proefschrift aan VUmc.

Op MRI-scans van mensen met MS zie je naast ontstekingsplekjes en afbraak van de beschermende laag om zenuwen (de myeline) ook krimp van de hersenen (hersenatrofie). Klaver laat in zijn proefschrift zien dat hersenatrofie in de grijze stof niet gerelateerd is aan de afbraak van myeline in de grijze stof. Dit was wel de verwachting, omdat MS een ziekte van de myeline is en er veel verlies van myeline in de grijze stof gevonden wordt.

De hypothese van Klaver is dat de afbraak (degeneratie) van de hersenen bij mensen met MS kan komen doordat zenuwcellen in de witte stof die verbonden zijn met de zenuwcellen in de grijze stofbeschadigd zijn. Dit zou pleiten voor vroege behandeling van mensen met MS, zodat schade aan zenuwen in de witte stof voorkomen wordt en als gevolg de hoeveelheid atrofie verminderd wordt.

Om de resultaten van Klaver te verifiëren zal er verder onderzoek gedaan worden op hersenweefsel van hersendonoren zonder neurologische ziekten. Krimp van de hersenen is namelijk ook een normaal proces bij het ouder worden.

Eerbetoon voor mensen die hun lichaam aan de wetenschap hebben geschonken


Op begraafplaats De Nieuwe Ooster in Amsterdam vond zaterdag 4 juni een herdenkingsbijeenkomst plaats ter nagedachtenis aan hen die hun lichaam ter beschikking stelden aan de afdeling anatomie en neurowetenschappen van VUmc. Nabestaanden, studenten en docenten verzamelden bij het monument – dat vorig jaar speciaal is opgericht – om eer te bewijzen aan deze bijzondere gift.

‘Wij willen graag iets teruggeven aan de familieleden van mensen die na hun overlijden ‘hun lichaam ter beschikking stellen aan de wetenschap’, aldus Jeroen Geurts, hoofd van de afdeling anatomie en neurowetenschappen VUmc. “Deze mensen leveren een enorme bijdrage aan medisch onderwijs en onderzoek, en daarmee aan de verbetering van de gezondheidszorg.”

Monument op De Nieuwe Ooster. Fotovermelding: Edwin Butter

» Read more