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Working memory denotes the ability to retain stimuli in mind that are no longer physically present and to perform mental operations on them. Electro- and magnetoencephalography allow investigating the short-term maintenance of acoustic stimuli at a high temporal resolution. Studies investigating working memory for non-spatial and spatial auditory information have suggested differential roles of regions along the putative auditory ventral and dorsal streams, respectively, in the processing of the different sound properties. Analyses of event-related potentials have shown sustained, memory load-dependent deflections over the retention periods. The topography of these waves suggested an involvement of modality-specific sensory storage regions. Spectral analysis has yielded information about the temporal dynamics of auditory working memory processing of individual stimuli, showing activation peaks during the delay phase whose timing was related to task performance. Coherence at different frequencies was enhanced between frontal and sensory cortex. In summary, auditory working memory seems to rely on the dynamic interplay between frontal executive systems and sensory representation regions.
Background: Cerebral O2 saturation (ScO2) reflects cerebral perfusion and can be measured noninvasively by near-infrared spectroscopy (NIRS). Objectives: In this pilot study, we describe the dynamics of ScO2 during TAVI in nonventilated patients and its impact on procedural outcome. Methods and Results: We measured ScO2 of both frontal lobes continuously by NIRS in 50 consecutive analgo-sedated patients undergoing transfemoral TAVI (female 58%, mean age 80.8 years). Compared to baseline ScO2 dropped significantly during RVP (59.3% vs. 53.9%, p < .01). Five minutes after RVP ScO2 values normalized (post RVP 62.6% vs. 53.9% during RVP, p < .01; pre 61.6% vs. post RVP 62.6%, p = .53). Patients with an intraprocedural pathological ScO2 decline of >20% (n = 13) had higher EuroSCORE II (3.42% vs. 5.7%, p = .020) and experienced more often delirium (24% vs. 62%, p = .015) and stroke (0% vs. 23%, p < .01) after TAVI. Multivariable logistic regression revealed higher age and large ScO2 drops as independent risk factors for delirium. Conclusions: During RVP ScO2 significantly declined compared to baseline. A ScO2 decline of >20% is associated with a higher incidence of delirium and stroke and a valid cut-off value to screen for these complications. NIRS measurement during TAVI procedure may be an easy to implement diagnostic tool to detect patients at high risks for cerebrovascular complications and delirium.
Aims: Balloon pulmonary angioplasty (BPA) is an interventional treatment modality for inoperable chronic thromboembolic pulmonary hypertension (CTEPH). Therapy monitoring, based on non-invasive biomarkers, is a clinical challenge. This post-hoc study aimed to assess dynamics of high-sensitivity cardiac troponin T (hs-cTnT) as a marker for myocardial damage and its relation to N-terminal pro-B-type natriuretic peptide (NT-proBNP) levels as a marker for cardiac wall stress.
Methods and results: This study included 51 consecutive patients who underwent BPA treatment and completed a 6-month follow-up (6-MFU) between 3/2014 and 3/2017. Biomarker measurement was performed consecutively prior to each BPA and at 6-MFU.
In total, the 51 patients underwent an average of 5 BPA procedures. The 6-month survival rate was 96.1%. The baseline (BL) meanPAP (39.5±12.1mmHg) and PVR (515.8±219.2dyn×sec×cm-5) decreased significantly within the 6-MFU (meanPAP: 32.6±12.6mmHg, P<0.001; PVR: 396.9±182.6dyn×sec×cm-5, P<0.001). At BL, the median hs-cTnT level was 11 (IQR 6–16) ng/L and the median NT-proBNP level was 820 (IQR 153–1872) ng/L. The levels of both biomarkers decreased steadily after every BPA, showing the first significant difference after the first procedure. Within the 6-MFU, hs-cTnT levels (7 [IQR 5–12] ng/L; P<0.001) and NT-proBNP levels (159 [IQR 84–464] ng/l; P<0.001) continued to decrease. The hs-cTnT levels correlated with the PVR (rrs = 0.42; p = 0.005), the meanPAP (rrs = 0.32; p = 0.029) and the NT-proBNP (rrs = 0.51; p<0.001) levels at BL.
Conclusion: Non-invasive biomarker measurement provides valuable evidence for the decreasing impairment of myocardial function and structure during BPA therapy. Changes in hs-cTNT levels are suggestive for a reduction in ongoing myocardial damage.
The measurement of protein dynamics by proteomics to study cell remodeling has seen increased attention over the last years. This development is largely driven by a number of technological advances in proteomics methods. Pulsed stable isotope labeling in cell culture (SILAC) combined with tandem mass tag (TMT) labeling has evolved as a gold standard for profiling protein synthesis and degradation. While the experimental setup is similar to typical proteomics experiments, the data analysis proves more difficult: After peptide identification through search engines, data extraction requires either custom scripted pipelines or tedious manual table manipulations to extract the TMT-labeled heavy and light peaks of interest. To overcome this limitation, which deters researchers from using protein dynamic proteomics, we developed a user-friendly, browser-based application that allows easy and reproducible data analysis without the need for scripting experience. In addition, we provide a python package that can be implemented in established data analysis pipelines. We anticipate that this tool will ease data analysis and spark further research aimed at monitoring protein translation and degradation by proteomics.
During cell stress, the transcription and translation of immediate early genes are prioritized, while most other messenger RNAs (mRNAs) are stored away in stress granules or degraded in processing bodies (P-bodies). TIA-1 is an mRNA-binding protein that needs to translocate from the nucleus to seed the formation of stress granules in the cytoplasm. Because other stress granule components such as TDP-43, FUS, ATXN2, SMN, MAPT, HNRNPA2B1, and HNRNPA1 are crucial for the motor neuron diseases amyotrophic lateral sclerosis (ALS)/spinal muscular atrophy (SMA) and for the frontotemporal dementia (FTD), here we studied mouse nervous tissue to identify mRNAs with selective dependence on Tia1 deletion. Transcriptome profiling with oligonucleotide microarrays in comparison of spinal cord and cerebellum, together with independent validation in quantitative reverse transcriptase PCR and immunoblots demonstrated several strong and consistent dysregulations. In agreement with previously reported TIA1 knock down effects, cell cycle and apoptosis regulators were affected markedly with expression changes up to +2-fold, exhibiting increased levels for Cdkn1a, Ccnf, and Tprkb vs. decreased levels for Bid and Inca1 transcripts. Novel and surprisingly strong expression alterations were detected for fat storage and membrane trafficking factors, with prominent +3-fold upregulations of Plin4, Wdfy1, Tbc1d24, and Pnpla2 vs. a −2.4-fold downregulation of Cntn4 transcript, encoding an axonal membrane adhesion factor with established haploinsufficiency. In comparison, subtle effects on the RNA processing machinery included up to 1.2-fold upregulations of Dcp1b and Tial1. The effect on lipid dynamics factors is noteworthy, since also the gene deletion of Tardbp (encoding TDP-43) and Atxn2 led to fat metabolism phenotypes in mouse. In conclusion, genetic ablation of the stress granule nucleator TIA-1 has a novel major effect on mRNAs encoding lipid homeostasis factors in the brain, similar to the fasting effect.
Dysregulation of lysophosphatidic acids in multiple sclerosis and autoimmune encephalomyelitis
(2017)
Bioactive lipids contribute to the pathophysiology of multiple sclerosis. Here, we show that lysophosphatidic acids (LPAs) are dysregulated in multiple sclerosis (MS) and are functionally relevant in this disease. LPAs and autotaxin, the major enzyme producing extracellular LPAs, were analyzed in serum and cerebrospinal fluid in a cross-sectional population of MS patients and were compared with respective data from mice in the experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) model, spontaneous EAE in TCR1640 mice, and EAE in Lpar2 -/- mice. Serum LPAs were reduced in MS and EAE whereas spinal cord LPAs in TCR1640 mice increased during the ‘symptom-free’ intervals, i.e. on resolution of inflammation during recovery hence possibly pointing to positive effects of brain LPAs during remyelination as suggested in previous studies. Peripheral LPAs mildly re-raised during relapses but further dropped in refractory relapses. The peripheral loss led to a redistribution of immune cells from the spleen to the spinal cord, suggesting defects of lymphocyte homing. In support, LPAR2 positive T-cells were reduced in EAE and the disease was intensified in Lpar2 deficient mice. Further, treatment with an LPAR2 agonist reduced clinical signs of relapsing-remitting EAE suggesting that the LPAR2 agonist partially compensated the endogenous loss of LPAs and implicating LPA signaling as a novel treatment approach.
The role of microglial cells in the pathogenesis of Alzheimer’s disease (AD) neurodegeneration is unknown. Although several works suggest that chronic neuroinflammation caused by activated microglia contributes to neurofibrillary degeneration, anti-inflammatory drugs do not prevent or reverse neuronal tau pathology. This raises the question if indeed microglial activation occurs in the human brain at sites of neurofibrillary degeneration. In view of the recent work demonstrating presence of dystrophic (senescent) microglia in aged human brain, the purpose of this study was to investigate microglial cells in situ and at high resolution in the immediate vicinity of tau-positive structures in order to determine conclusively whether degenerating neuronal structures are associated with activated or with dystrophic microglia. We used a newly optimized immunohistochemical method for visualizing microglial cells in human archival brain together with Braak staging of neurofibrillary pathology to ascertain the morphology of microglia in the vicinity of tau-positive structures. We now report histopathological findings from 19 humans covering the spectrum from none to severe AD pathology, including patients with Down’s syndrome, showing that degenerating neuronal structures positive for tau (neuropil threads, neurofibrillary tangles, neuritic plaques) are invariably colocalized with severely dystrophic (fragmented) rather than with activated microglial cells. Using Braak staging of Alzheimer neuropathology we demonstrate that microglial dystrophy precedes the spread of tau pathology. Deposits of amyloid-beta protein (A beta) devoid of tau-positive structures were found to be colocalized with non-activated, ramified microglia, suggesting that A beta does not trigger microglial activation. Our findings also indicate that when microglial activation does occur in the absence of an identifiable acute central nervous system insult, it is likely to be the result of systemic infectious disease. The findings reported here strongly argue against the hypothesis that neuroinflammatory changes contribute to AD dementia. Instead, they offer an alternative hypothesis of AD pathogenesis that takes into consideration: (1) the notion that microglia are neuron-supporting cells and neuroprotective; (2) the fact that development of non-familial, sporadic AD is inextricably linked to aging. They support the idea that progressive, aging-related microglial degeneration and loss of microglial neuroprotection rather than induction of microglial activation contributes to the onset of sporadic Alzheimer’s disease. The results have far-reaching implications in terms of reevaluating current treatment approaches towards AD.
Kurzfassung Vortrag: Fächerübergreifende Lehre und verpflichtende Fortbildung (CME) für Ärzte erfordern innovative Lernmethoden. Eine Lösung wird teilweise in der Nutzung elektronischer Medien gesehen. Unklar ist jedoch, wie konkret eine Umsetzung in der Aus-, Fort- und Weiterbildung im Fach Allgemeinmedizin bisher erfolgte, welche Chancen und Möglichkeiten es gibt und wie die weitere Entwicklung aussehen kann. Um einen Überblick über die aktuellen E-Learning-Aktivitäten zu erhalten, formierte sich eine universitäts- und bundesländerübergreifende Initiative. In drei Phasen soll die Grundlage für die Entwicklung einer Strategie für die effektive Nutzung elektronischer Lehr- und Lernmedien für das Fach Allgemeinmedizin geschaffen werden: Phase 1 - Nationales Expertentreffen (Juli 2005 in Frankfurt): Diskussion von Erfahrungen, Problemen und Möglichkeiten des Einsatzes elektronischer Medien in der Allgemeinmedizin. Phase 2 - Gründung eines Netzwerks: Zusammenarbeit, Koordination und gegenseitige Unterstützung bei der Entwicklung von E-Learning-Modulen. Phase 3 - Evaluation von E-Learning in der Allgemeinmedizin: systematische qualitative und quantitative Untersuchungen. Im Rahmen eines Workshops sollen die Erfahrungen aus dem Expertentreffen mit Lehrenden und Fortbildenden aus anderen Fachbereichen diskutiert werden. Kooperationen über die Allgemeinmedizin hinaus können weitere Synergien schaffen. Der Workshop dient dem Austausch über Chancen und Limitationen entsprechender Angebote.
E-Learning soll im Rahmen der allgemeinmedizinischen Ausbildung von Medizinstudierenden erprobt werden. Ein zielgruppenspezifisches, multimodulares Online-Angebot begleitet Medizinstudenten des 10. Semesters während ihres dezentralen Praktikums in hausärztlichen Praxen. Folgende Lehrziele werden angestrebt: (1) Einführung in das E-Learning, (2) Klinische Allgemeinmedizin - Online-Modul, (3) Chronic Care Online-Modul, (4) Online-Bewerbung. Die systematische Evaluation zeigt, dass E-Learning die Kommunikation der Studierenden untereinander und mit der universitären Lehreinheit während des Praktikum fördert. Auf der Grundlage der in diesem Pilotversuch gewonnenen Erfahrungen erscheint die Kombination mit Präsenzunterricht (Blended Learning) eine vielversprechende Option für die allgemeinmedizinische Ausbildung zu sein.
Hintergrund und Fragestellung Die dermatologische Ausbildung von Studierenden an der Johann Wolfgang Goethe-Universität in Frankfurt am Main wird seit dem Wintersemester 2002/2003 durch ein teilweise verpflichtendes Onlineangebot ergänzt. Wichtigster Bestandteil der Onlinelehre ist die verpflichtende Bearbeitung von virtuellen Patientenfällen. Durch die Bearbeitung soll die Vorgehensweise der Patientenbehandlung (Anamnese erheben → dermatologischen Befund beschreiben→ Diagnose erstellen → Therapieplan erarbeiten) simuliert und trainiert werden. Ziel der Untersuchungen Die vorliegende Promotion geht der Frage nach, wie das in die Präsenzlehre integrierte Onlineangebot genutzt wurde und wie die Qualität der Bearbeitung zu bewerten ist. Zusätzlich wurde die Akzeptanz der Onlinelehre in Form von Evaluationen hinterfragt. Die ausgewerteten elektronischen Benutzerprotokolle (Log-Files) und Evaluationsergebnisse dienten der Überarbeitung des Onlineangebots zum Wintersemester 2006/2007. Zusätzlich wurden die Ergebnisse der für das Wintersemester 2006/2007 geänderten Inhalte untersucht und bewertet. Material und Methode Die durch die Nutzung des Onlineangebots automatisch aufgezeichneten elektronischen Benutzerprotokolle (Log-Files) wurden retrospektiv ausgewertet. Dabei wurden die Nutzungsdaten von 805 Studierenden, die das Onlineangebot nur mittels eines individuellen Passworts nutzen konnten, untersucht. Es erfolgte keine personalisierte Auswertung. Die Datenerhebung erfolgte ab dem Wintersemester 2002/2003. Ausgewertet wurden die Nutzungsdaten folgender Wintersemester: 2003/2004, 2004/2005, 2005/2006, 2006/2007. Weiterhin wurden die Evaluationsergebnisse der Onlineevaluationen, die im Anschluss an folgende Wintersemester erfolgte: 2003/2004, 2004/2005, 2005/2006 analysiert. Zudem fand eine persönliche Befragung von 10 Studierenden bezüglich des Onlineangebots im Sommersemester 2006 statt. Ergebnisse * Anzahl der Fallbearbeitungen Durchschnittliche bearbeitete jeder Kursteilnehmer 4,4 virtuelle Patientenfälle. Somit wurden 10 % aller Partienfälle freiwillig bearbeitet. Dabei fand die Fallbearbeitung vorzugsweise einen Tag vor der Freischaltung des nächsten Patientenfalls statt. * Durchschnittliche Bearbeitungszeit Die Auswertungen ergaben, dass die Bearbeitungszeit eines virtuellen Patientenfalls von der Anzahl der Einsendeabfragen und der Fallpositionierung bei der Präsentation abhängig ist. Dabei beträgt die Fragenbearbeitungszeit des jeweils erstpositionierten Patientenfalls ca. 6 Minuten und vermindert sich auf ca. 3 Minuten beim letztpositionierten Patientenfall. * Die inhaltliche Auswertung der Onlinefälle Die inhaltliche Auswertung der virtuellen Patientenfälle und die Ergebnisse der Fallevaluationen zeigten einen Optimierungsbedarf hinsichtlich der Fragestellung einzelner Fragen. Daher wurden 13 der insgesamt 49 Fallfragen zum Wintersemester 2006/2007 überarbeitet (26,5 %). Die Überarbeitung führte im Wintersemester 2006/2007 bei 9 Fragen zu signifikant höheren Ergebnissen. Bei 4 Fragen, die „Transferleistungen“ erforderten, kam es zu keiner signifikanten Verbesserung der Ergebnisse. Die Freitext-Fragen der virtuellen Patientenfälle wurden auch ohne konkrete elektronische Korrektur ernst genommen und so gut wie möglich von 99,4 % der Studierenden beantwortet. Dieses Ergebnis zeigte, dass die Selbstkorrektur im Anschluss an die Fragenbearbeitung ausreichend war. Zudem wurde deutlich, dass der Präsentationszeitpunkt eines virtuellen Patientenfalls keinen Einfluss auf die durchschnittlichen Gesamtergebnisse hatte. * Befundbeschreibungsergebnisse Bezüglich der Befundbeschreibungen zeigten sich grundsätzlich drei Probleme: 1. Die Befundbeschreibungen waren nicht vollständig 2. Es zeigten sich Defizite bei der Benennung der richtigen Effloreszenz 3. Die Bedeutung des Übungsbereichs „Befundbeschreibungen“ wurde nicht erkannt * Evaluationsergebnisse des Onlineangebots Die Evaluationsergebnisse ergaben eine positive Bewertung des Onlineangebots durch die Studierenden, obwohl das Onlineangebot teilweise verpflichtend war. Dabei gaben ca. 90 % der Studierenden an, durch die Bearbeitung der Onlinefälle, einen Lerneffekt erzielt zu haben. Auch das Verhältnis zwischen Präsenzveranstaltung und Onlineunterricht wurde von ca. 90% der Studierenden positiv bewertet. Zudem bezeichneten ca. 80 % der Studierenden die Verzahnung der Onlinelehre („Hausaufgaben“) mit der Präsenzlehre („interaktive Vorlesung“) als motivationsfördernd. Schlussfolgerungen Integrierte verpflichtende Online-Angebote mit sinnvoll auf die Präsenzlehre abgestimmten Inhalten (Blended-Learning) werden gut bewertet. Ebenfalls gut bewertete, singuläre freiwillige Online-Angebote werden dagegen nur vereinzelt genutzt. Wichtige Inhalte sollten "Online" zu Kursbeginn angeboten werden, da die Bearbeitungszeit im Laufe des Semesters sinkt. Die Positionierung der Online-Elemente vor die Präsenzlehre erhöht die Bearbeitungszeit und verbessert die Gesamtergebnisse. Durch Umformulierung ließen sich die Ergebnisse bei 9 Fragen signifikant verbessern. Das vorhandene Lehrangebot konnte die Fähigkeiten der Studierenden zur Befundbeschreibung nicht verbessern. Evaluationen wie diese können damit Schwachstellen vorhandener Lehrangebote identifizieren und dabei helfen, diese zu optimieren.