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Mathematische Basiskompetenzen gelten als wichtiger Prädiktor für die schulische Mathematikleistung. Ebenso offenbaren Studien eine prädiktive Wirkung des selbstregulierten Lernens auf die akademische Leistung. Die Ergebnisse mehrerer Studien zeigen, dass Kinder mit Migrationshintergrund im deutschen Schulsystem schlechter abschneiden. Schon in der Grundschule weisen diese Kinder im Fach Mathematik schlechtere Leistungen auf als ihre Mitschüler[innen] ohne Migrationshintergrund. Vermutlich kann dieser Umstand mit schlechteren Ausgangsbedingungen im mathematischen Vorwissen begründet werden. Darüber hinaus spielen auch mangelnde Sprachfähigkeiten in der Unterrichtssprache eine wichtige Rolle. Daher sollten die fehlenden Kompetenzen im Anfangsunterricht entwicklungsorientiert aufgebaut werden. Zusätzlich sollten auch Methoden zum selbstregulierten Lernen frühzeitig vermittelt werden, da diese Fähigkeit die Übertragung fachlicher Förderungen auf weiterführende Inhalte erleichtert und eine Voraussetzung für die gelingende Umsetzung verschiedener Unterrichtsmethoden darstellt. In der Praxis werden entsprechende Konzepte bislang allerdings nur vereinzelt umgesetzt.
In der vorliegenden Studie sollten daher die Lernvoraussetzungen von Kindern mit Migrationshintergrund in den mathematischen Basiskompetenzen und im selbstregulierten Lernen überprüft werden. Im Anschluss hieran sollte erprobt werden, ob sich die Kombination aus einem Training zur Förderung mathematischer Basiskompetenzen sowie einem Programm zur Förderung selbstregulierten Lernens als Unterrichtskonzept für den Anfangsunterricht mit Kindern mit Migrationshintergrund eignet und hiermit die Disparitäten in den Lernvoraussetzungen der migrierten Kinder ausgeglichen werden können. Hierfür wurde das ursprünglich für den vorschulischen Einsatz konzipierte Trainingsprogramm „Mengen, zählen, Zahlen“ (MZZ, Krajewski, Nieding & Schneider 2007) sowie ein von Otto (2007) ausgearbeitetes Konzept mit selbstregulativen Inhalten (SRL) für den unterrichtsintegrierten Einsatz im Erstunterricht adaptiert. Für die Teilnahme an der Studie konnten 30 Grundschulklassen rekrutiert werden. 517 Schüler[innen] wurden klassenweise einer von drei Versuchsbedingungen zugeordnet: (1) Der ersten Experimentalgruppe, in der die Trainingskombination in der Reihenfolge erst SRL, dann MZZ durchgeführt wurde (EGSRL+MZZ) oder (2) der zweiten Experimentalgruppe, die die Trainingskombination in der umgekehrten Reihenfolge (EGMZZ+SRL) erhielt oder (3) der Kontrollgruppe (KG), in der der reguläre Mathematikunterricht erfolgte. Die Durchführung der Trainingskombination wurde von den jeweiligen Mathematiklehrkräften vorgenommen. Vor der Implementierung der Trainingsprogramme erfolgte eine Erfassung der mathematischen Basiskompetenzen, der Fähigkeiten im selbstregulierten Lernen sowie der Fähigkeiten im Wortverständnis. Zur Überprüfung der Wirksamkeit wurden im Anschluss an die Durchführung der Trainingskombination diese Fähigkeiten erneut erhoben. Zudem wurde die Transferwirkung auf die Fähigkeiten im Basisrechnen untersucht. Ein halbes Jahr später erfolgte eine Follow-up-Untersuchung, bei der abermals die Fähigkeiten im selbstregulierten Lernen sowie der Transfer auf das Basisrechnen und die curriculare Mathematikleitung erfasst wurden.
Die Ergebnisse offenbarten für Kinder mit Migrationshintergrund ein schlechteres Vorwissen in den mathematischen Basiskompetenzen. Hinsichtlich der Fähigkeiten im selbstregulierten Lernen konnten keine Unterschiede gefunden werden. Die Ergebnisse des Posttests konnten einen größeren Kompetenzzuwachs in den mathematischen Basiskompetenzen bei den Kindern mit Migrationshintergrund der ersten Experimentalgruppe (EGSRL+MZZ) im Vergleich zu den Kindern mit Migrationshintergrund der Kontrollgruppe nachweisen. Zudem zeigten sich positive Transfereffekte auf das Basisrechnen. Transfereffekte auf die curriculare Mathematikleistung wurden bei den Kindern mit Migrationshintergrund dagegen nicht ersichtlich. Hinsichtlich der Fähigkeiten im selbstregulierten Lernen ließen sich bei den Kindern mit Migrationshintergrund keine Trainingseffekte aufdecken. In Bezug auf die Kompensation der lückenhaften Lernvoraussetzungen in den mathematischen Basiskompetenzen bei Kindern mit Migrationshintergrund konnte für die erste Experimentalgruppe (EGSRL+MZZ) ein höherer Lernzuwachs bei Kindern nicht deutscher Herkunft festgestellt werden. Bei der zweiten Experimentalgruppe (EGMZZ+SRL) zeigten sich zwar keine Unterschiede zwischen Kindern mit und ohne Migrationshintergrund, doch es offenbarte sich, dass Kinder mit deutscher Muttersprache von der Trainingskombination im Hinblick auf ihre mathematischen Basiskompetenzen mehr profitieren. Die Ergebnisse verweisen auf die Bedeutung der sprachlichen Fähigkeiten bei der entwicklungsorientierten Förderung mathematischer Kompetenzen und werden vor dem Hintergrund einer Ausarbeitung zu einem flächendeckend einsetzbaren Unterrichtskonzept diskutiert.
The detailed biophysical mechanisms through which transcranial magnetic stimulation (TMS) activates cortical circuits are still not fully understood. Here we present a multi-scale computational model to describe and explain the activation of different pyramidal cell types in motor cortex due to TMS. Our model determines precise electric fields based on an individual head model derived from magnetic resonance imaging and calculates how these electric fields activate morphologically detailed models of different neuron types. We predict neural activation patterns for different coil orientations consistent with experimental findings. Beyond this, our model allows us to calculate activation thresholds for individual neurons and precise initiation sites of individual action potentials on the neurons’ complex morphologies. Specifically, our model predicts that cortical layer 3 pyramidal neurons are generally easier to stimulate than layer 5 pyramidal neurons, thereby explaining the lower stimulation thresholds observed for I-waves compared to D-waves. It also shows differences in the regions of activated cortical layer 5 and layer 3 pyramidal cells depending on coil orientation. Finally, it predicts that under standard stimulation conditions, action potentials are mostly generated at the axon initial segment of cortical pyramidal cells, with a much less important activation site being the part of a layer 5 pyramidal cell axon where it crosses the boundary between grey matter and white matter. In conclusion, our computational model offers a detailed account of the mechanisms through which TMS activates different cortical pyramidal cell types, paving the way for more targeted application of TMS based on individual brain morphology in clinical and basic research settings.
Die Frankfurter Dissertation von Alexander Krey ist für den Themenkomplex "Rechtsräume" von besonderer Bedeutung. Unter den Leitbegriffen "Gerichtslandschaften" und "Rechtslandschaften" wird anhand der Oberhöfe im Rhein-Main-Gebiet des Spätmittelalters eine vergleichende Untersuchung vorgelegt, die zeigen soll, dass diese juristisch-geographischen Raumbildungen zu einer "Umwälzung in den vielschichtigen Gerichtslandschaften führte, in welche die jeweiligen Oberhöfe eingebettet waren", auch wenn der Terminus "Oberhof" selbst aus der Frühneuzeit stammt. Die bestimmende Frage ist, ob eine "Pluralität lokaler Rechtsordnungen anstelle des einen gemeinen deutschen Rechts" angenommen werden kann. Welchen Stellenwert nehmen Wechselwirkungen zwischen den regional beschränkt wirkenden Oberhöfen ein? Als Untersuchungsgegenstand wählt Krey, wie gesagt, das Rhein-Main-Gebiet, im Einzelnen Frankfurt, Gelnhausen und Ingelheim. ...
Research in cell and developmental biology requires the application of three-dimensional model systems that reproduce the natural environment of cells. Processes in developmental biology are therefore studied in entire systems like insects or plants. In cell biology, three-dimensional cell cultures (e.g. spheroids or organoids) model the physiology and pathology of cells, tissues or organs. In all systems, the cellular neighborhood and interactions, but also physicochemical influences, are realistically presented. The production and handling of these model systems is rather simple and allows for reproducible characterization.
Confocal and light sheet-based fluorescence microscopy (LSFM) enable the observation of these systems while maintaining their three-dimensional integrity. LSFM is applicable to imaging live samples at high spatio-temporal resolution over long periods of time. The quality of the acquired datasets enables the extraction of quantitative features about morphology, functionality and dynamics in the context of the complete system. This approach is referred to as image-based systems biology. Exploiting the potential of the generated datasets requires an image analysis pipeline for data management, visualization and the retrieval of biologically meaningful values.
The goal of this thesis was to identify, develop and optimize modules of the image analysis pipeline. The modules cover data management and reduction, visualization, reconstruction of multiview image datasets, the segmentation and tracking of cell nuclei and the extraction of quantitative features. The modules were developed in an application-driven manner to test and ensure their applicability to real datasets from three-dimensional fluorescence microscopy. The underlying datasets were taken from research projects in developmental biology in insects and plants, as well as from cell biology.
The datasets acquired in fluorescence microscopy are typically complex and require common image processing steps in order to manage, visualize, and analyze the datasets. The first module accomplishes automatic structuring of large image datasets, reduces the data amount by image cropping and compression and computes maximum projection images along different spatial directions. The second module corrects for intensity variations in the generated maximum projection images that occur as a function of time. The program was published as a part of an article in Nature Protocols. Another developed module named BugCube provides a web-based platform to visualize and share the processed image datasets.
In LSFM, samples can be rotated in-between two acquisitions enabling the generation of multiview image datasets. Prior to my work, Frederic Strobl and Alexander Ross acquired the complete embryogenesis of the red flour beetle, Tribolium castaneum, and the field cricket, Gryllus bimaculatus, with LSFM. I evaluated a plugin for the software FIJI as a module for the reconstruction of such datasets. The plugin was optimized for automation and efficiency. We obtained the first high quality three-dimensional reconstructions of Tribolium and Gryllus datasets.
Optical clearing increases the penetration depth into samples, thus providing endpoint images of entire three-dimensional objects with cellular detail. This work contributes a quantitative characterization module that was applied to endpoint images of optically cleared spheroids. A program for the generation of ground truth datasets was developed in order to evaluate the cell nuclei segmentation performance. The program was part of a paper that was published in BMC Bioinformatics. Using the program, I could show that the cell nuclei segmentation is robust and accurate. Approaches from computational topology and graph theory complete the segmentation of cell nuclei. Thus, the developed module provides a comprehensive quantitative characterization of spheroids on the level of the individual cell, the cell neighborhood and the whole cell aggregate. The module was employed in four applications to analyze the influence of different stress conditions on the morphology and cellular arrangement of cells in spheroids. The module was accepted for publication in Scientific Reports along with the results for one application. The cell nuclei segmentation further provided a data source for simulation models that used correlation functions to identify structural zones in spheroids. These results were published in Royal Society Interface.
The final part of this work presents a module for cell tracking and lineage reconstruction. In collaboration with Dr. Alexis Maizel, Dr. Jens Fangerau and Dr. Daniel von Wangenheim, I developed a module to track the positions of all cells involved in lateral root formation in Arabidopsis thaliana and used the extracted positions for extensive data analysis. We reconstructed the cell lineages and established the first atlas of all founder cells that contribute to the formation. The analysis of the retrieved data allowed us to study conserved and individual patterns in lateral root formation. The atlas and parts of the analysis presented in this thesis were published in Current Biology.
In this thesis, I developed modules for an image analysis pipeline in three-dimensional fluorescence microscopy and applied them in interdisciplinary research projects. The modules enabled the organization, processing, visualization and analysis of the datasets. The perspective of the image analysis pipeline is not restricted to image-based systems biology. With ongoing development of the image analysis pipeline, it can also be a valuable tool for medical diagnostics or industrial high-throughput approaches.
The full-length translation-regulating add adenine riboswitch (Asw) from Vibrio vulnificus has a more complex conformational space than its isolated aptamer domain. In addition to the predicted apo (apoA) and holo conformation that feature the conserved three-way junctional purine riboswitch aptamer, it adopts a second apo (apoB) conformation with a fundamentally different secondary structure. Here, we characterized the ligand-dependent conformational dynamics of the full-length add Asw by NMR and by single-molecule FRET (smFRET) spectroscopy. Both methods revealed an adenine-induced secondary structure switch from the apoB-form to the apoA-form that involves no tertiary structural interactions between aptamer and expression platform. This strongly suggests that the add Asw triggers translation by capturing the apoA-form secondary structure in the holo state. Intriguingly, NMR indicated a homogenous, docked aptamer kissing loop fold for apoA and holo, while smFRET showed persistent aptamer kissing loop docking dynamics between comparably stable, undocked and docked substates of the apoA and the holo conformation. Unraveling the folding of large junctional riboswitches thus requires the integration of complementary solution structural techniques such as NMR and smFRET.
SDF-1/CXCR4 expression in head and neck cancer and outcome after postoperative radiochemotherapy
(2017)
Introduction: Outcome after postoperative radiochemotherapy (RT-CT) for patients with advanced head and neck squamous cell carcinomas (HNSCC) remains unsatisfactory, especially among those with HPV negative tumours. Therefore, new biomarkers are needed to further define subgroups for individualised therapeutic approaches. Preclinical and first clinical observations showed that the chemokine receptor CXCR4 and its ligand SDF-1 (CXCL12) play an important role in tumour cell proliferation, survival, cancer progression, metastasis and treatment resistance. However, the data on the prognostic value of SDF-1/CXCR4 expression for HNSCC are conflicting. The aim of our hypothesis-generating study was to retrospectively explore the prognostic potential of SDF-1/CXCR4 in a well-defined cohort of HNSCC patients collected within the multicenter biomarker study of the German Cancer Consortium Radiation Oncology Group (DKTK-ROG).
Material and methods: Patients with stage III and IVA HNSCC of the oral cavity, oropharynx and hypopharynx were treated with resection and adjuvant radiotherapy (RT) with ≥60 Gy and concurrent cisplatin-based chemotherapy (CT). Tissue micro-arrays (TMAs) from a total of 221 patients were generated from surgical specimens, 201 evaluated for the SDF-1 and CXCR4 expression by immunofluorescence and correlated with clinico-pathological and outcome data.
Results: In univariate and multivariate analyses intracellular SDF-1 expression was associated with lower loco-regional control (LRC) in the entire patient group as well as in the HPV16 DNA negative subgroup. CXCR4 expression showed a trend for lower LRC in the univariate analysis which was not confirmed in the multivariate analysis. Neither for SDF-1 nor CXCR4 expression associations with distant metastasis free or overall survival were found.
Conclusions: Our exploratory data support the hypothesis that overexpression of intracellular SDF-1 is an independent negative prognostic biomarker for LRC after postoperative RT-CT in high-risk HNSCC. Prospective validation is warranted and further exploration of SDF-1/CXCR4 as a potential therapeutic target to overcome treatment resistance in HNSCC appears promising.
Motivated by the necessary replacement of the GSI UNILAC poststripper linac, a compact and efficient linac design based on IH-type cavities has been developed. Using KONUS beam dynamics, it was possible to design a linac consisting of only five cavities that can be operated by the existing UNILAC RF amplifier structure. The transversal focusing scheme is based on magnetic quadrupole triplet lenses. The optimized design provides full transmission and low emittance growth for the design current of 15 emA U28+, accelerating the beam from 1.4 MeV/u to 11.4 MeV/u. Extensive error studies were performed to define tolerances and verify the stability of the design with respect to misalignment and injection parameters. The design provides a compact and cost effective alternative to a new Alvarez linac. With a total length of just 22.8 meters it will leave room for future energy upgrades in the UNILAC tunnel.
The Earth's future depends on how we manage the manifold risks of climate change (CC). It is state-of-the-art to assume that risk reduction requires participatory management involving a broad range of stakeholders and scientists. However, there is still little knowledge about the optimal design of participatory climate change risk management processes (PRMPs), in particular with respect to considering the multitude of substantial uncertainties that are relevant for PRMPs. To support the many local to regional PRMPs that are necessary for a successful global-scale reduction of CC risks, we present a roadmap for designing such transdisciplinary knowledge integration processes. The roadmap suggests ways in which uncertainties can be comprehensively addressed within a PRMP. We discuss the concept of CC risks and their management and propose an uncertainty framework that distinguishes epistemic, ontological, and linguistic uncertainty as well as ambiguity. Uncertainties relevant for CC risk management are identified. Communicative and modeling methods that support social learning as well as the development of risk management strategies are proposed for each of six phases of a PRMP. Finally, we recommend how to evaluate PRMPs as such evaluations and their publication are paramount for achieving a reduction of CC risks.
In patients with glioblastoma, antiangiogenic therapy with bevacizumab (BEV) has been shown to improve progression-free survival (PFS), but not overall survival (OS). Especially in patients with an unusual infiltrative phenotype as seen in multifocal glioblastoma, the use of BEV therapy is still more controversial. Therefore, we prepared a retrospective case series with 16 patients suffering from a multifocal glioblastoma treated with BEV. We compared these patients to a matched control cohort of 16 patients suffering from glioblastoma with a single lesion treated with BEV. The objective of this study was to evaluate whether the course of disease differs in glioblastoma patients with a multifocal disease pattern compared to those with a single lesion only. Patients were treated with BEV monotherapy or BEV in combination with irinotecan or lomustine (CCNU). Response rates and PFS were similar in both groups. There was a trend for an unfavorable OS in the patient group with multifocal glioblastoma, which was expected due to the generally worse prognosis of multifocal glioblastoma. We investigated whether BEV therapy affects the invasive growth pattern as measured by the appearance of new lesions on magnetic resonance imaging (MRI). Under BEV therapy, there was a trend for a lower frequency of new lesions both in multifocal and solitary glioblastoma. Based on these results, BEV therapy at relapse appears to be justified to no lesser extent in multifocal glioblastoma than in solitary glioblastoma.
This article describes the motion database for a large sample (n = 2400) of 7-m penalty throws in team handball that includes 1600 disguised throws. Throws were performed by both novice (n = 5) and expert (n = 5) penalty takers. The article reports the methods and materials used to capture the motion data. The database itself is accessible for download via JLU Web Server and provides all raw files in a three-dimensional motion data format (.c3d). Additional information is given on the marker placement of the penalty taker, goalkeeper, and ball together with details on the skill level and/or playing history of the expert group. The database was first used by Helm et al. (2017) to investigate the kinematic patterns of disguised movements. Results of this analysis are reported and discussed in their article "Kinematic patterns underlying disguised movements: Spatial and temporal dissimilarity compared to genuine movement patterns" (doi:10.1016/j.humov.2017.05.010).
Cognitive flexibility, the ability to flexibly switch between tasks, is a core dimension of executive functions (EFs) allowing to control actions and to adapt flexibly to changing environments. It supports the management of multiple tasks, the development of novel, adaptive behavior and is associated with various life outcomes. Cognitive flexibility develops rapidly in preschool and continuously increases well into adolescence, mirroring the growth of neural networks involving the prefrontal cortex. Over the past decade, there has been increasing interest in interventions designed to improve cognitive flexibility in children in order to support the many developmental outcomes associated with cognitive flexibility. This article provides a brief review of the development and plasticity of cognitive flexibility across early and middle childhood (i.e., from preschool to elementary school age). Focusing on interventions designed to improve cognitive flexibility in typically developing children, we report evidence for significant training and transfer effects while acknowledging that current findings on transfer are heterogeneous. Finally, we introduce metacognitive training as a promising new approach to promote cognitive flexibility and to support transfer of training.
Whiteout: animal traces in Werner Herzog’s Grizzly man and encounters at the end of the world
(2017)
Literary animal studies are confronted with a systematic question: How can writing, as a human-made sign system, represent the nonhuman animal as an autonomous agent without falling back into the pitfalls of anthropomorphism? Against the backdrop of this problem, this paper asks how the medium of film allows for a different representation of the animal and analyzes two of Werner Herzog’s later documentary films. Although the depiction of animals and landscapes has always played a significant part in Herzog’s films, critical assessments of his work—including those of Herzog himself—tended to view the role of nature imagery as purely allegorical: it expresses the inner nature, the inner landscapes of the film’s human protagonists. This paper tries to open up a different view. It argues that both Grizzly Man and Encounters at the End of the World develop an aesthetic that depicts nonhuman nature as an autonomous and lively presence. In the close proximity amongst camera, human, and nonhuman agents, a clear distinction between nature and culture is increasingly blurred.
Relativistic jets from active galactic nuclei (AGN) often display a non-uniform structure and are, under certain conditions, susceptible to a number of instabilities. An interesting example is the development of non-axisymmetric, Rayleigh-Taylor type instabilities in the case of differentially rotating two-component jets, with the toroidal component of the magnetic field playing a key role in the development or suppression of these instabilities. We have shown that higher magnetization leads to stability against these non-axisymmetric instabilities. Using ray-casting on data from relativistic MHD simulations of two-component jets, we now investigate the effect of these instabilities on the synchrotron emission pattern from the jets. We recover many well known trends from actual observations, e.g., regarding the polarization fraction and the distribution of the position angle of the electric field, in addition to a different emitting region, depending on the stability of the jet.
CGC aktuell 02/2017
(2017)
Der römische Kaiser Claudius, dritter Prinzeps nach Augustus, regierte von 41 – 54 n. Chr. und wurde vermutlich von Agrippina, seiner letzten Ehefrau, mit einem Pilzgericht vergiftet. Obwohl er wegen seiner angeborenen Körperbehinderung als dynastischer Nachfolger nicht vorgesehen war, folgte er C. Caligula unmittelbar nach dessen Ermordung auf den Kaiserthron.
Die dem Amt inhärenten strukturellen Schwierigkeiten wurden verstärkt durch seine imbecillitas, die nicht nur Seneca, seinen Zeitgenossen, sondern auch Tacitus, Sueton und Cassius Dio, die ihn nachfolgend zum Sujet ihrer Werke machen, erheblich verunsicherte.
Besonders die Vertreter der antiken Historiographie und Biographie stehen vor der Herausforderung, glaubhaft erklären zu müssen, warum ein imbecillus, der Gegenentwurf zu Augustus, an die Macht gelangen und sie 13 Jahre behalten konnte, ohne unterschiedlich motivierten Anschlägen zum Opfer zu fallen. Aus dieser Diskrepanz entstehen – abhängig von der persönlichen Vorstellung des jeweiligen Autors und den gesellschaftlich bedingten Vorurteilen über Behinderung – unterschiedliche Bilder, die nicht nur das Dilemma des behinderten Kaisers, sondern auch das seiner Interpreten illustrieren: Claudius tritt, je nach Situation und Interaktionspartnern, als willenlos Re-agierender oder als taktisch Agierender auf: Als Regierenden hingegen zeigen ihn die Berichte gar nicht oder selten. Unberechenbarkeit, Übertreibung und Wiederholung werden für die antiken Schriftsteller zum Herrschafts- und Persönlichkeitsmerkmal des Prinzeps, die Antithese zum Narrativ.
Das essentielle Kommunikationsproblem des behinderten Claudius scheint, folgt man den Berichten, aus einem bewussten oder charakterbedingten Verzicht auf die patria potestas zu resultieren, mit katastrophalen Auswirkungen auf sein Ansehen als Prinzeps. Die von allen Autoren kritisierte Abhängigkeit von den Mitgliedern seines Hofes, zu deren prominentesten Opfern die junge und unerfahrene Messalina und letztlich Claudius selbst zählen, erregt Spott und Unmut der Plebs und verunsichert die Aristokratie durch eine als willkürlich empfundene Rechtsprechung.
Andererseits verweisen die Darstellungen seiner erstaunlichen Amtserhebung, des siegreichen Britannienfeldzugs, des abrupten Sturzes Messalinas, aber auch Agrippinas plötzlicher Angst, die sie zum Gattenmord veranlasst, auf einen Kaiser, der bei Bedarf offenbar recht gezielt das Klischee des imbecillus als Mittel des Machterhalts zu bedienen vermag.
So entsteht aus Claudius, abhängig vom gesellschaftlichen Status Behinderter, in den antiken und modernen Schriften, die sich mit ihm und seiner Amtsführung befassen, die paradoxe Figur eines schuldigen Opfers bzw. unschuldigen Täters: Sowohl Opfer- als auch Täterrolle sind a priori durch die Behinderung gerechtfertigt und relativiert.
General intelligence is a psychological construct that captures in a single metric the overall level of behavioural and cognitive performance in an individual. While previous research has attempted to localise intelligence in circumscribed brain regions, more recent work focuses on functional interactions between regions. However, even though brain networks are characterised by substantial modularity, it is unclear whether and how the brain’s modular organisation is associated with general intelligence. Modelling subject-specific brain network graphs from functional MRI resting-state data (N = 309), we found that intelligence was not associated with global modularity features (e.g., number or size of modules) or the whole-brain proportions of different node types (e.g., connector hubs or provincial hubs). In contrast, we observed characteristic associations between intelligence and node-specific measures of within- and between-module connectivity, particularly in frontal and parietal brain regions that have previously been linked to intelligence. We propose that the connectivity profile of these regions may shape intelligence-relevant aspects of information processing. Our data demonstrate that not only region-specific differences in brain structure and function, but also the network-topological embedding of fronto-parietal as well as other cortical and subcortical brain regions is related to individual differences in higher cognitive abilities, i.e., intelligence.
In der vorliegenden Arbeit wurde die Dynamik zweier grundlegend verschiedener, deaktivierender Mechanismen von Retinalproteinen untersucht. In einem dritten Projekt wurde die Photodynamik einer Dreifachmutante von visuellem Rhodopsin erforscht, von der eine Mutation zu kongenitaler (angeborener) Nachtblindheit führt und zwei andere Mutationen das Protein über eine Disulfidbrücke stabilisieren. Die Ergebnisse dieser drei Projekte sind im Folgenden zusammengefasst.
Die Aktivität des mikrobiellen Proteorhodopsins als lichtgetriebene Protonenpumpe kann photoinduziert unterbunden werden. Dies erfolgt durch die Absorption von blauem Licht durch das Retinal bei deprotonierter Schiff‘schen Base. Vor dieser Arbeit war allerdings nur wenig über den Mechanismus und die Kinetik dieses Effekts bekannt. Das einzige Retinalprotein, an dem diese Deaktivierungsdynamik auf molekularer Ebene zeitaufgelöst untersucht wurde, ist Bakteriorhodopsin. Doch auch an diesem System wurde die ultraschnelle Primärreaktion in der photoinduzierten Deaktivierungsdynamik - die Photoisomerisierung des 13-cis-Retinals - bisher nicht zeitaufgelöst gemessen.
In dieser Arbeit wurde ein Weg gefunden, diesen Prozess auf einer Sub-Pikosekundenzeitskala zu detektieren. Dazu wurde eine Proteorhodopsinmutante genutzt, in der der primäre Protonendonor E108 durch Glutamin ersetzt ist. Diese Mutante weist eine signifikante Erhöhung der Lebensdauer des M-Intermediats auf. Im photostationären Gleichgewicht führt diese veränderte Kinetik zu einer erheblich erhöhten Akkumulation des Proteins im M-Zustand, die ausreicht, um photoinduzierte Absorptionsänderungen der Deaktivierungsdynamik sowohl im sichtbaren als auch im mittleren Infrarotbereich auf ultrakurzer Zeitskala zu detektieren. Dieses Projekt erfolgte in Kooperation mit dem Arbeitskreis Glaubitz (Goethe-Universität Frankfurt am Main).
Es zeigte sich, dass die Anregung des Retinals von Proteorhodopsin im M-Zustand zur Isomerisierung von 13-cis zu all-trans führt, die nach wenigen Pikosekunden abgeschlossen ist. Der zweite und abschließende Schritt ist die Reprotonierung der Schiff'schen Base. Es stellte sich heraus, dass dieser Prozess auf einer Nanosekundenzeitskala abläuft und über einen Protonentransfer vom primären Protonenakzeptor D97 zur Schiff'schen Base ermöglicht ist.
Die in dieser Arbeit vorgestellte Methodik zur Untersuchung der deaktivierenden Photodynamik von Proteorhodopsin auf ultraschneller Zeitskala, könnte in Zukunft auf weitere mikrobielle Rhodopsine angewandt werden. So ist die Studie der Deaktivierungsdynamik von Channelrhodopsinen von großem Interesse für optogenetische Anwendungen. Eine lichtgesteuerte Kontrolle der Ionenkanalöffnung und -schließung sollte die Präzision in der Regulierung ionischer Permeation erheblich verbessern.
Die Proteorhodopsinmutante E108Q wurde außerdem in ihrer primären Photodynamik sowohl bei grünem als auch blauem Anregungslicht untersucht. Es zeigte sich in beiden Fällen eine Dynamik, die der des Wildtyps sehr ähnlich ist. Eine Beobachtung unterscheidet sich jedoch wesentlich vom Wildtyp. Das K-Intermediat der E108Q-Mutante scheint nach einigen hundert Pikosekunden zumindest partiell zu zerfallen, woraufhin sich eine Signatur im blauen Spektralbereich bildet. Blitzlichtphotolysemessungen lassen vermuten, dass diese blau absorbierende Species im zwei- bis dreistelligen Nanosekundenbereich wieder zerfallen sein muss.
Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit dem Photozerfall von visuellem Rhodopsin. Es ist bekannt, dass die Signaltransduktion durch Wechselwirkung zwischen aktiviertem Rhodopsin und Arrestin unterbunden wird. Im ersten Abschnitt wurde der Einfluss der Arrestin-1-Variante p44 auf die Photodynamik visuellen, bovinen Rhodopsins untersucht. In einer Kooperation mit dem Arbeitskreis Schwalbe (Goethe-Universität Frankfurt am Main) konnte gezeigt werden, dass Arrestin erheblichen Einfluss auf die Zerfallsdynamik von Meta II und Meta III hat. Es wurde festgestellt, dass die Wechselwirkung von p44 mit photoaktiviertem Rhodopsin eine erhöhte Population des Intermediats Meta III bewirkt, mit der Folge einer zweifach langsameren Freisetzungskinetik des all-trans-Retinals. Diese Beobachtung weist auf eine physiologische Rolle des Zustands Meta III in der Retinalhomöostase hin.
Gegenstand einer zweiten Studie mit dem Arbeitskreis Schwalbe ist zum einen die Rhodopsinmutation G90D, die mit kongenitaler (angeborener) stationärer Nachtblindheit zusammenhängt, und zum anderen die Doppelmutation N2C und D282C, die zur Ausbildung einer stabilisierenden Disulfidbrücke zwischen den im extrazellulären Bereich eingeführten Cysteinen führt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Photodynamik des Wildtyps, der Doppelmutante und der stabilisierten G90D-Mutante (Mutationen G90D, N2C und D282C) sowohl auf einer ultrakurzen Zeitskala als auch auf einer Minutenskala untersucht.
Die vorliegende Arbeit untersucht die Möglichkeiten Sozialer Arbeit in segregierten städtischen Gebieten unter den Bedingungen der Festivalisierung von Stadtentwicklungspolitik. Der Hamburger Stadtteil Wilhelmsburg, bisher vorrangig als „benachteiligtes“ oder „gefährliches“ Gebiet charakterisiert, stand bis zum Jahr 2013 im Mittelpunkt des Rahmenprogramms Sprung über die Elbe, dessen zentrale Maßnahmen eine „Internationale Bauausstellung 2013 (IBA)“ und eine „internationale gartenschau 2013 (igs)“ waren. Wenn ein solches Gebiet mit dem Repertoire der unternehmerischen Stadtpolitik entwickelt wird, verändert sich das Verhältnis von Sozialer Arbeit und Stadtentwicklungspolitik.
Eine zentrale Fragestellung der Arbeit beschäftigt sich mit der Veränderung der institutionellen Landschaft in Stadtentwicklungsprozessen: Welche Ausgangslage findet Soziale Arbeit in segregierten Gebieten unter den Bedingungen einer neoliberalisierten Stadtpolitik vor? Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung der Zugänglichkeit von Ressourcen, die die Bewohner_innen des Gebiets für ihre räumliche Reproduktion einsetzen können.
Auffällig am Vorgehen der Hamburger Stadtentwicklungspolitik im Sprung über die Elbe ist, dass sie sich zunächst durch eine veränderte Diskursstrategie definiert, die die Entwick-lungspotentiale des Gebiets hervorhebt. Zentrales Ziel ist die Veränderung der Bevölke-rungszusammensetzung, die mit einer Mischung aus Anreizpolitik für die gewünschten Be-völkerungsgruppen und der Ausrichtung anderer kommunaler Handlungsfelder wie der Kul-turförderung und der Bildungspolitik auf dieses stadtentwicklungspolitische Ziel erreicht wer-den soll. Die dabei transportierte Vorstellung von „Aufwertung“ und der Herstellung einer veränderten Sozialen Mischung geht implizit auf nachfrageorientierte Gentrifizierungstheorien zurück. Institutionen der Sozialen Arbeit sind an diesem Vorgehen nicht beteiligt. Zudem wird deutlich, dass auch die Wissenschaft Sozialer Arbeit dort eine Leerstelle aufweist, wo sie mit der Gentrifizierung städtischer Gebieten konfrontiert ist.
Die Analyse von Interviews mit Bewohner_innen des Untersuchungsgebiets ermöglichte Einblicke in die grundlegender Veränderungen, denen Mietverhältnissen als eine zentrale Form räumlicher Reproduktion unterworfen sind. Dabei ließen sich parallele Entwicklungen zu den Auswirkungen nachweisen, die ein Wandel von Produktionsweisen in Bezug auf Ar-beitsverhältnisse hat.
Die Arbeit beruht auf einem induktiven Vorgehen und besteht aus mehreren empirischen Untersuchungen, die sich auf Teilfragestellungen beziehen. Die Analyse des programmati-schen Vorgehens bedient sich einer diskursanalytischen Dokumentenanalyse und der Aus-wertung von Experteninterviews. Für Veränderungen, die auf die Ressourcenzugänge von Bewohner_innen von segregierten städtischen Gebieten abzielen, kamen leitfadengestützte narrative Interviews zum Einsatz, deren Auswertung sich an dem Dokumentierenden Inter-pretieren orientierte. Die vorliegende Fallanalyse steht in einer Tradition der Untersuchung gesellschaftlicher Veränderungen aus der Perspektive „from below“. Das konkrete und situ-ierte Beforschen eines Stadtentwicklungsprozesses, der zu einem nicht unbeträchtlichen Anteil auf der diskursiven Ebene ausgetragen wird, wird als „Eingreifende Sozialforschung“ entwickelt.
The present PhD thesis comprises structural geology, petrographic and geochronological investiga-tions on crystalline rocks of the Uppermost Unit in the southern Aegean realm. Studies were carried out in three areas: (1) on the island of Anafi, (2) in the area west of Melambes in central Crete and (3) between the villages of Pefkos, Kalami and Sykologos in the municipality of Viannos in eastern Crete.
The Uppermost Unit forms together with the underlying, non-metamorphic Pindos Unit the upper nappe system of the Cretan nappe pile that, unlike the units of the lower nappe system, was not affected by Late Oligocene to Early Miocene subduction-related metamorphism. The upper nappe system must therefore have been at upper levels of the lithosphere in the Late Oligocene. This is of particular im-portance when reconstructing the tectonometamorphic evolution of the Uppermost Unit. The Upper-most Unit is very heterogeneous in composition and is subdivided into several subunits, which differ mainly in their lithological composition and the degree of metamorphic overprint. Usually, it is subdi-vided into several low-grade metamorphic subunits and one high-grade metamorphic subunit. Within the scope of this PhD thesis, three of these subunits were examined; (1) the anchimetamorphic Arvi Unit, (2) the newly described Greenschist Unit and (3) the Asterousia Crystalline Complex (ACC).
The analyses conducted during this PhD thesis include: (1) structural geology investigations in the field, (2) microstructural and petrographic analyses on thin sections, (3) radiometric dating of zircons using isotope dilution thermal ionisation mass spectrometry (ID-TIMS) and laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS), (4) electron microprobe (EMP) analysis, (5) quartz texture analysis using electron-backscattered diffraction (EBSD), (6) semiquantitative analysis of min-eral phases using X-ray powder diffraction (XRD), (7) analysis of the modal composition of intrusive rocks applying point counting on thin sections and (8) X-ray microtomography (micro-CT) on chias-tolite hornfels.
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