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Cortex-wide BOLD fMRI activity reflects locally-recorded slow oscillation-associated calcium waves
(2017)
Spontaneous slow oscillation-associated slow wave activity represents an internally generated state which is characterized by alternations of network quiescence and stereotypical episodes of neuronal activity - slow wave events. However, it remains unclear which macroscopic signal is related to these active periods of the slow wave rhythm. We used optic fiber-based calcium recordings of local neural populations in cortex and thalamus to detect neurophysiologically defined slow calcium waves in isoflurane anesthetized rats. The individual slow wave events were used for an event-related analysis of simultaneously acquired whole-brain BOLD fMRI. We identified BOLD responses directly related to onsets of slow calcium waves, revealing a cortex-wide BOLD correlate: the entire cortex was engaged in this specific type of slow wave activity. These findings demonstrate a direct relation of defined neurophysiological events to a specific BOLD activity pattern and were confirmed for ongoing slow wave activity by independent component and seed-based analyses.
Funktionelle Analyse der Helper-Component Proteinase (HC-Pro) aus Zucchini Yellow Mosaic Virus
(2010)
In dieser Arbeit wurde der Einfluss einer Punktmutation der ZYMV HC-ProFINK auf die RNA Silencing Suppressor-Aktivität und die miRNA-Akkumulation in N. benthamiana-Pflanzen untersucht. Dabei konnte eine RNA Silencing Suppressor-Aktivität der HC-ProFINK nachgewiesen werden. Sowohl die HC-ProFRNK als auch die HC-ProFINK zeigten in vivo keinen Einfluss auf die Änderung der miRNA-Mengen in N. benthamiana-Pflanzen. Untersuchungen der in vitro sRNA-Bindung mit rekombinanten HC-Pro-Proteinen aus Pflanzen führte zu einer Bindung von 21 bp siRNAs und miRNAs durch die HC-ProFRNK, wobei kein Einfluss zwischen der Anzahl und Lage der Basenfehlpaarungen der miRNAs und der Bindungskapazität identifiziert werden konnte. Diese Bindung ist vermutlich abhängig von der Sequenz der miRNAs. Die Mutation von HC-ProFRNK zu HC-ProFINK bewirkte dagegen den Verlust der Bindung von kleinen RNA-Molekülen. Die HC-Pro Proteine konnten rekombinant mit einem N-terminalen Fusionsprotein exprimiert und gereinigt werden. Die funktionelle Analyse des MBP-HA-HC-ProFRNK-Proteins wies eine längenspezifische Bindung von 21 bp siRNAs auf. Die Analyse der in vitro Bindung von unterschiedlichen miRNAs aus A. thaliana und Mensch durch das rekombinante HC-ProFRNK-Protein aus Bakterien zeigte keinen Zusammenhang zwischen der Anzahl und Lage der Basenfehlpaarungen in den miRNAs und der Bindekapazität. Die Mutation im MBP-HA-HC-ProFINK-Protein führte zum Verlust der sRNA-Bindung. Diese Ergebnisse bestätigten die Beobachtungen der Gelshift-Analysen mit den rekombinanten HC-Pro-Proteinen aus Pflanzen. Durch die Fraktionierung eines A. thaliana-Proteinextrakts konnte ein nicht näher beschriebenes Protein unbekannter Funktion, welches eine Cupin-Domäne (QP) besitzt, identifiziert werden. Dies hat einen Einfluss auf die in vitro Bindung von sRNA-Molekülen durch die HC-Pro. Eine funktionelle Analyse des Trx-QP-His-Proteins mit Hilfe von Gelshift-Analysen nach der Expression in Bakterien und Reinigung zeigte einen konzentrationsabhängigen verstärkenden Effekt der siRNA Bindung durch das rekombinante MBP-HA-HC-Pro-Protein. Die Zugabe eines fraktionierten N. benthamiana-Proteinextrakts zur in vitro Bindungsreaktion führte ebenfalls zu einer verstärkten siRNA-Bindung durch die HC-Pro; Proteinextrakte von N. tabacum und der ZYMV Wirtspflanze Zucchini zeigten jedoch keinen Effekt. Die ZYMV HC-Pro besitzt eine von der TEV HC-Pro abweichende proteolytisch aktive Domäne. Durch eine rekombinante Expression des MBP-HA-HC-Pro-GFP-Fusionsproteins in Bakterien und Deletionsanalysen konnten zwei kritische Aminosäuren im C-terminalen Bereich der HC-Pro identifiziert werden. Eine Deletion der AS Asn-353 oder Glu-356 führte zum vollständigen Verlust der autoproteolytischen Aktivität des Proteins. Ein Austausch der AS Gly-456 innerhalb der Schnittstelle sowie eine N-terminale Deletion von 93 AS der HC-Pro hatten dagegen keinen Einfluss auf die autoproteolytische Aktivität. Mit Hilfe einer N-terminalen Sequenzierung des C-terminalen Spaltproduktes des MBP HC Pro mut C7-GFP, welches vermutlich in Folge einer Spaltung durch bakterielle Proteasen entsteht, sollten durch Deletionsmutanten die kritischen Aminosäuren für die Spaltung untersucht werden. Eine Deletion der konservierten AS Thr-146 von ZYMV HC-Pro sowie der flankierenden AS Val-145 bzw. Gln-147 hatte jedoch keinen Einfluss auf die Spaltung der HC-Pro. Dies deutet darauf hin, dass die Schnittstelle der Protease von deren Erkennungssequenz abweicht. Die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse zeigen, dass die ZYMV HC-Pro neben der sRNA-Bindung einen weiteren Mechanismus besitzt, um die Funktion als RSS auszuüben. Weitere Analysen sind nötig, um die Interaktion mit pflanzlichen Komponenten zu identifizieren und den Einfluss auf den RNA Silencing-Mechanismus aufzuklären.
Poster Presentation from Nineteenth Annual Computational Neuroscience Meeting: CNS*2010 San Antonio, TX, USA. 24-30 July 2010 In order to model extracellular potentials the Line-Source method provides [1] a very powerful and accurate approach. In this method transmembane fluxes are understood as sources for potential distributions which obey the Poission-equation with zero boundary conditions in the infinity. Its solutions reveal that the waveforms are proportional to local transmembrane net currents. The extracellular potentials are comparable small in amplitude and with the aid of their second special derivatives, it is possible to interpret them as additional fluxes to be included into the cable equation having an impact on the membrane potential of surrounding cells [2]. On this basis ephaptic interactions have been studied and have been considered to play a minor role in the network activity. This modeling study provides a new approach based on the first principle of the conservation of charges which leads to a generalized form of the cable equation taking into account the full three-dimensional detail of the cell’s geometry and the presence of the extracellular potential. So instead of coupling the compartment model and the model for extracellular potentials by means of the transmembrane currents, a non-linear system of partial differential equations is solved. Because the abstraction of deviding the cell’s geometry into compartments falls apart, it is possible to examine the contribution of the precise cell geometry to the signal processing while not neglecting the impact which could result from the extracellular potential. Some simulations of propagating action potentials on ramified geometries are going to be shown as well as the resulting distributions of extracellular action potentials.
AStA-Zeitung : Dezember 2010
(2010)
AStA-Zeitung : April 2010
(2010)
The likely manifestations of climate change like flood hazards are prominent topics in public communication. This can be shown by media analysis and questionnaire data. However, in the case of flood risks an information gap remains resulting in misinformed citizens who probably will not perform the necessary protective actions when an emergency occurs. This paper examines more closely a newly developed approach to flood risk communication that takes the heterogeneity of citizens into account and aims to close this gap. The heterogeneity is analysed on the meso level regarding differences in residential situation as well as on the micro level with respect to risk perception and protective actions. Using the city of Bremen as a case study, empirical data from n=831 respondents were used to identify Action Types representing different states of readiness for protective actions in view of flood risks. These subpopulations can be provided with specific information to meet their heterogeneous needs for risk communication. A prototype of a computer-based information system is described that can produce and pass on such tailored information. However, such an approach to risk communication has to be complemented by meso level analysis which takes the social diversity of subpopulations into account. Social vulnerability is the crucial concept for understanding the distribution of resources and capacities among different social groups. We therefore recommend putting forums and organisations into place that can mediate between the state and its citizens.
Ausgangspunkt dieser Dissertation ist die Frage: „Was ist fundamentaler als die Raum-Zeit?“ Nach Immanuel Kant sind aber Raum & Zeit als reine Formen der sinnlichen Anschauung „a priori“ aller Erfahrung und allen Denkens und konstituieren somit die „Bedingungen, unter denen Erfahrung erst möglich ist“. Im Jahre 1941 hat Konrad Lorenz diese Apriori biologisch interpretiert und damit das Konzept einer Evolutionären Erkenntnislehre formuliert. Deren Hauptthese lautet: „Unser Erkenntnis-Apparat ist ein Ergebnis der Evolution. Die Subjektiven Erkenntnisstrukturen passen auf die Welt, weil sie sich im Laufe der Evolution in Anpassung an eben diese reale Welt herausgebildet haben. Sie stimmen mit den realen Strukturen (teilweise) überein, weil nur eine solche Übereinstimmung das Überleben ermöglichte.“ Wendet man dies auf die Erfahrung von Raum & Zeit an, so gelangt man zur Kognitionswissenschaft von Raum & Zeit. Das Ergebnis der Analyse der Kognition von Raum & Zeit lässt sich wie folgt zusammenfassen. Im Kognitiven System des Menschen gibt es mehrere Informationsrepräsentationssysteme. Ein Sprachlichlogisches Repräsentationssystem, ein Nonverbales Repräsentationssystem zur Speicherung von Multimodalen Spatiotemporalen Informationen und ein Internes Repräsentationssystem zur Speicherung von Subjektiven Informationen über interne Körperzustände. Das Multimodal-Spatiotemporale Repräsentationssystem lässt sich dann weiter in Modalitätsspezifische Repräsentationssysteme für die einzelnen Sinnesmodalitäten und ein Amodales Repräsentationssystem für Spatiotemporale Information untergliedern. Letzteres ist weiter in Amodale Repräsentationssysteme für Reinräumliche Informationen, Spatiotemporale Informationen & Reinzeitliche Informationen untergliedert. Mit dem Reintemporalen Repräsentationssystem hat dieses Amodale Repräsentationssystem auch Anteil am Internen Körperrepräsentationssystem. Für die Kognition der Zahlen kommt nur noch ein Zahlenrepräsentationssystem für die Zahlen 1-3 als eigenständiges Repräsentationssystem hinzu. Alle anderen Zahlenrepräsentationen benutzen das Räumliche oder das Sprachlichlogische Repräsentationssystem. Alle diese Repräsentationssysteme sind das Ergebnis von Phylogenetischen, Ontogenetische & Psychogenetischen Entwicklungsprozessen. Aus diesen Erkenntnissen wird anschließend untersucht, naturphilosophische Konsequenzen für die Raum-Zeit-Physik ergeben. Insbesondere geht es um die Frage von Gerhard Vollmer, die lautet: „Nach der Evolutionären Erkenntnistheorie sind die subjektiven Strukturen des Erkenntnis-Apparates für die Erkenntnis konstitutiv. Gilt dies für alle Stufen des Erkenntnis-Prozesses?“ Das Ergebnis dieser Analyse ist, dass das Visuospatiotemporale Informationsrepräsentationssystem die Kognitive Basis der Physikalischen Theorien mit Klassischem Materiekonzept bildet, mit dessen Hilfe das Visuell-Nonverbale Sensomotorische System diese Theorien mit Hilfe von Kognitionsprozessen aus Interaktionen mit der Physikalischen Außenwelt konstruiert hat. Darüber hinaus beruhen diese Theorien auch auf dem Sprachlichlogischen Informationsrepräsentations-System als Kognitiver Basis und sind das Produkt von Kognitiven Math. Basisfähigkeiten, mit deren Hilfe sie ebenfalls aus Interaktionen mit der Physikalischen Außenwelt abgeleitet wurden. Dabei dominiert das Visuospatiotemporale Informationsrepräsentationssystem in der Kognitiven Basis gegenüber dem Sprachlichlogischen Informationsrepräsentationssystem eindeutig! Auch die Quantenmechanik hat diese beiden Informationsrepräsentationssysteme als Kognitive Basis. Allerdings dominiert hier das Sprachlichlogische Informationsrepräsentationssystem gegenüber dem Visuospatiotemporalen Informationsrepräsentationssystem! Da das Sprachlichlogische Informationsrepräsentationssystem aber ein Symbolisches Informationsrepräsentationssystem ist, bedarf es zu seiner Funktionsfähigkeit der Abbildung seiner Symbole auf Informationsstrukturen des Multimodalen Spatiotemporalen Informationsrepräsentationssystems, damit die mit seiner Hilfe repräsentierten Sprachlichlogischen Informationen überhaupt Teil des Informationellen Modells der Außenwelt des Kognitiven Systems sein können. Damit lässt sich die oben gestellte Frage wie folgt beantworten: Ja, diese Kognitiven Strukturen sind nicht nur für die Ebenen der Wahrnehmungs- & Erfahrungserkenntnis konstitutiv, sondern für alle Stufen des Erkenntnisprozesses. Das heißt: „Auch die Wissenschaftliche Erkenntnis ist biologisch/genetisch determiniert!“
Ziel der vorliegenden Arbeit war die spektroskopische Untersuchung der aromatischen Aminosäuren L-Phenylalanin (Phe), L-Tyrosin (Tyr) und L-Tryptophan (Trp) in der Gasphase. Dabei sollte bei den in der isolierten Gasphase als neutral vorliegenden aromatische Aminosäuren, der Übergang zur Bildung von Zwitterionen mit fortschreitender Solvatisierung untersucht werden. Der Wechsel von einer neutralen Konformation der Aminosäuren hin zum Zwitterion sollte sich mit Hilfe der IR/R2PI-Schwingungsspektroskopie beobachten lassen.Die Untersuchung wurde an dem bereits gut erforschten Niedertemperatursystem Phenol/NH3 begonnen und durch die Hochtemperatursubstanzen der aromatischen Aminosäuren L-Phenylalanin, L-Tyrosin und L-Tryptophan sowie deren Wassercluster erweitert. Aminosäuren besitzen mehrfache Einfachbindungen, um welche sich die Methyl-, Carboxyl- und Aminogruppen relativ frei drehen können. Daraus resultieren in der Potenzialhyperfläche auch mehrere minima; dies bedeutet die Existenz von verschiedenen Konformeren selbst bei tiefen Temperaturen. Durch intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen (H-Bindung) werden die Konformer-Geometrien sehr stark beeinflusst, wobei diese wiederum die intermolekularen Geometrien beeinflussen. Durch die intramolekularen Kräfte sind nicht alle Konformeren zur Ausbildung intermolekularen H-Bindungen fähig, da diese schon durch die intramolekularen H-Bindungen abgesättigt sind. Solche Konformere, die bei den aromatischen Aminosäuren intramolekularen H-Bindungen, der Art COOH-NH2-pi ausbilden, werden als geschlossene Konformere bezeichnet. Bei den offenen Konformeren ist die Carboxylgruppe frei. Für die elektronische Anregung der Aminosäuren und ihren Aggregaten wurde hier die 1C-R2PI-Methode angewendet. Dabei wurden die Moleküle mit einem UV-Photon resonant angeregt und mit einem zweiten, „farbgleichen“ Photon ionisiert. Durch die Auftragung der Anregungswellenlänge gegen die Ionenintensität erhält man ein R2PI-Spektrum. Die charakteristischen Schwingungen der Moleküle wurden durch die IR/R2PI-Methode ermittelt. Bei Einstrahlung auf einer UV-Resonanz wird zunächst ein (konstantes) Ionensignal erhalten. Mit Hilfe eines IR-Laser wird vorher der elektronische schwingungslose Grundzustand depopuliert, dadurch wird immer dann eine Ionensignal-Abschwächung erhalten, wenn eine IR-Resonanz (Schwingungsbande) durchlaufen wird. Durch Auftragung der IR-Wellenzahl gegen die Ionenintensität erhält man IR/R2PI-Spektren. Die eingesetzte IR/R2PI-Spektroskopie erlaubt die Bestimmung der Geometrien von AAA und AAA-(H2O)1,2 Clustern über die Messung der Vibrationsspektren im OH- und NH-Bereich, die dann mit den theoretisch berechneten Spektren (DFT/ MP2) verglichen wurden.
Die Frage nach dem Stellenwert der »jüdischen Religionswissenschaft « an der Universität Frankfurt lässt sich nur beantworten, wenn man deutlich macht, welche Haltung die Frankfurter Hochschule im Laufe ihrer Geschichte generell gegenüber der Errichtung Theologischer Fakultäten beziehungsweise der Einführung einer konfessionellen Lehre einnahm. Um es gleich vorweg zu sagen: Frankfurt war in den 1920er Jahren die einzige deutsche Universität, an der ein konfessionell gebundener Lehrauftrag für »Jüdische Religionswissenschaft und Ethik« existierte – ausgeführt wurde er von Martin Buber. Dem Kulturhistoriker Wolfgang Schivelbusch zufolge war die Frankfurter Universität in der Weimarer Republik die »bürgerlichste Hochschule in Deutschland«. Wie die Spitzenuniversitäten in Amerika verstand sie sich als eine moderne säkulare Bildungseinrichtung. Als einzige deutsche Hochschule besaß sie keine Theologische, dafür aber die landesweit erste Wirtschafts- und Sozialwissenschaftliche Fakultät. Gegenüber dem Staat hatte sie sich dank des privaten Stiftergeistes eine große Unabhängigkeit bewahrt. Dagegen befürchteten die Mitglieder der deutschen Rektorenkonferenz geschichtslose amerikanische Verhältnisse, als sie im Vorfeld der Universitätsgründung erfuhren, dass die Frankfurter entschlossen waren, gegebenenfalls auf eine Theologische Fakultät zu verzichten. Sie mahnten den Bestand der »Kulturnation« an und verwiesen darauf, dass in Deutschland Theologische Fakultäten aufgrund staatsrechtlicher und kulturhistorischer Traditionen integraler Bestandteil der Universitätsverfassung seien. ...
Rezensionen zu: Markus Breitscheidel : Abgezockt und totgepflegt. Alltag in deutschen Pflegeheimen Berlin 2005, Econ Verlag, Ullstein Buchverlage, ISBN 978-3-548-36901-3, 240 Seiten, 16,95 Euro. Markus Breitscheidel : Gesund gepflegt statt abgezockt. Wege zur würdigen Altenbetreuung ; Berlin 2006, Econ Verlag, Ullstein Buchverlage, ISBN-13: 978-3430-30011-7, ISBN-10: 3-430-30011-8, 175 Seiten, 16,95 Euro.
Deutschland ist ein Einwanderungsland – wie wirkt sich das Zusammenleben von Menschen unterschiedlicher Herkunft im Alltag und am Arbeitsplatz aus? Muss es unweigerlich zu Konflikten kommen, oder welche Voraussetzungen sind notwendig, um diese Vielfalt positiv zu nutzen? Wer dies ergründen will, muss sich mit Gruppenkonflikten und sozialer Identität, die der Einzelne in der Gruppe erlebt, intensiv beschäftigen. Der Frankfurter Sozialpsychologe Prof. Dr. Rolf van Dick und seine Kollegen haben ein Modell entwickelt, das vorhersagt, wann die Heterogenität einer Gruppe eher positive und wann eher negative Effekte erzeugt.
Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit einem Wandbild aus dem Jahre 1914 von Professor Dr. Wilhelm Steinhausen, das in mehrfacher Hinsicht Neugier weckt. Es ist sein letztes Werk vor dem Ersten Weltkrieg, während eines Jahres, als Frucht eines 40-jährigen Künstlerlebens, gereift, wovon der Erste und der Zweite Weltkrieg nichts haben sichtbar bleiben lassen - bis 2006, als der größere Teil an bisher unveröffentlichten Quellen zu Tage gefördert wurde, die Einblicke erlauben, wie biographische Entwicklungen im Leben eines Künstlers sowie die theologischen Inhalte seines Bildes in der kriegsideologischen Inanspruchnahme gewichen sind. Der Schwerpunkt des Themas liegt zwar auf Territorialkirchengeschichte, da das Ölbild Bestandteil der Kirchenraumausmalung der Frankfurter Lukaskirche war und der Verfasser von Haus aus Theologe ist. Maler Steinhausen war gebürtiger Jude; auch deswegen wurde sein Gemälde, obwohl Teil der teuersten deutschen Kirchenausmalung im 20. Jahrhundert, bewußt nicht vor Bombenangriffen in Sicherheit gebracht und verbrannte am 22. März 1944 mit der Lukaskirche. Die Arbeit ließe sich deshalb ebenso in der Kunst-, Zeit- und Stadtgeschichte einordnen. Mit dieser Publikation werden zum einen Bilder (in der pdf-Version nicht zugänglich), zum andern Dokumente (Briefe, Protokolle, Akten, Urkunden), die in verschiedenen Archiven gefunden und transkribiert wurden, erstmalig veröffentlicht und ausgewertet.
The potential use of variola virus, the causative agent of smallpox, as a bioweapon and the endemic presence of monkeypox virus in Africa demonstrate the need for better therapies for orthopoxvirus infections. Chemotherapeutic approaches to control viral infections have been less successful than those targeting bacterial infections. While bacteria commonly reproduce themselves outside of cells and have metabolic functions against which antibiotics can be directed, viruses replicate in the host cells using the cells' metabolic pathways. This makes it very difficult to selectively target the virus without damaging the host. Therefore, the development of antiviral drugs against poxviruses has initially focused on unique properties of the viral replication cycle or of viral proteins that can be selectively targeted. However, recent advances in molecular biology have provided insights into host factors that represent novel drug targets. The latest anti-poxvirus drugs are kinase inhibitors, which were originally developed to treat cancer progression but in addition block egress of poxviruses from infected cells. This review will summarize the current understanding of anti-poxvirus drugs and will give an overview of the development of the latest second generation poxvirus drugs.
Wissenschaft im Wettbewerb
(2007)
Rezensionen zu: Karl-Heinz Wellmann (Hrsg.) : Haben Fische Durst? : 111 Antworten auf Fragen, die Ihnen schon immer auf den Nägeln brannten. Jonas-Verlag, Marburg 2003, ISBN 3894453168 , 128 Seiten, 10 Euro. Karl-Heinz Wellmann (Hrsg.) : Können Vögel husten? : 111 neue Antworten auf Fragen, die Ihnen schon immer auf den Nägeln brannten ; Das zweite Buch zur »Entdeckungsreise« in hr1, Jonas Verlag, Marburg 2005, ISBN 389445346X, 120 Seiten, 10 Euro.
Background: The APOBEC3G protein represents a novel innate defense mechanism against retroviral infection. It facilitates the deamination of the cytosine residues in the single stranded cDNA intermediate during early steps of retroviral infection. Most poxvirus genomes are relatively A/T-rich, which may indicate APOBEC3G-induced mutational pressure. In addition, poxviruses replicate exclusively in the cytoplasm where APOBEC3G is located. It was therefore tempting to analyze whether vaccinia virus replication is affected by APOBEC3G.
Results: The replication of vaccinia virus, a prototype poxvirus, was not, however, inhibited in APOBEC3G-expressing cells, nor did other members of the APOBEC3 family alter vaccinia virus replication. HIV counteracts APOBEC3G by inducing its degradation. However, Western blot analysis showed that the levels of APOBEC3G protein were not affected by vaccinia virus infection.
Conclusion: The data indicate that APOBEC3G is not a restriction factor for vaccinia virus replication nor is vaccinia virus able to degrade APOBEC3G.