@phdthesis{Reiss1985, author = {Reiss, Harald}, title = {Strahlungstransport in dispersen nicht-transparenten Medien}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-66669}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {1985}, abstract = {In dieser Habilitationsschrift wird das Gesamtgebiet des W{\"a}rmetransports in dispersen Medien untersucht, kompakt, ohne Anspruch auf Vollst{\"a}ndigkeit, jedoch mit Schwerpunkt auf Strahlungstransport in nicht-transparenten Medien; hier sind es bevorzugt hochpor{\"o}se Substanzen, die aus Festk{\"o}rperteilchen bestehen. Die Ergebnisse lassen sich auf andere disperse nicht-transparente Medien wie dichte Gasatmosph{\"a}ren oder einige Zweiphasengemische {\"u}bertragen, wenn Nicht-Strahlungsanteile und Gesamt-Energieerhaltung korrekt formuliert werden. Die vorliegenden Untersuchungen konzentrieren sich auf station{\"a}re Randbedingungen und Strahlungsquellen. Die Motivation zu dieser Arbeit ist mindestens zweifach: Die Trennung des totalen W{\"a}rmestroms in seine Komponenten, in irgendeinem kontinuierlichen oder dispersen Medium, ist eines der herausfordernden, gleichzeitig schwierigsten physikalischen Probleme bei der Analyse des W{\"a}rmetransports; zum zweiten ist es f{\"u}r die Verringerung von W{\"a}rmeverlusten (z. B. in thermischen Isolierungen) dringend erforderlich, die einzelnen Komponenten der W{\"a}rmeverluststr{\"o}me zu kennen, um sie einzeln zu minimieren (das geht offensichtlich nur, wenn man den totalen W{\"a}rmstrom in seine Komponenten zerlegen kann). Die Trennung kann erfolgreich sein, wenn die optische Dicke des untersuchten Mediums sehr groß ist (das Medium ist dann nicht-transparent). In dieser idealen, in der Energietechnik jedoch h{\"a}ufig auftretenden Situation (und nicht nur dort), liefert das Strahlungsdiffusionsmodell den korrekten Ansatz zur Beschreibung des Strahlungsanteils und dessen Temperaturabh{\"a}ngigkeit. Wegen Energieerhaltung und mit der additiven N{\"a}herung erlaubt dieses Ergebnis umgekehrt die Berechnung auch der Nichtstrahlungsanteile im totalen W{\"a}rmestrom; diese sind demnach alle gleichzeitig in kalorimetrischen Messungen zug{\"a}nglich. Damit wird nachfolgende separate Analyse dieser Komponenten mittels geeigneter theoretischer Modelle m{\"o}glich. Da das Temperaturprofil im Medium alle W{\"a}rmestromkomponenten zum totalen W{\"a}rmestrom miteinander koppelt, ist f{\"u}r diesen Ansatz die Kenntnis der Temperaturabh{\"a}ngigkeit auch aller Nicht-Strahlungsanteile erforderlich. Neben der kalorimetrischen Methode kann die Bestimmung der Extinktion des dispersen Mediums und hiermit des Strahlungstransports auch mittels Spektroskopie sowie Berechnung nach der strengen Mie-Theorie der Lichtstreuung und mit dem Rosseland-Mittelwert vorgenommen werden. Dadurch wird ein Vergleich m{\"o}glich zwischen Ergebnissen, die mittels drei voneinander v{\"o}llig unabh{\"a}ngiger Methoden, n{\"a}mlich kalorimetrisch, spektroskopisch und analytisch/numerisch erzielt wurden. Die Ergebnisse stimmen {\"u}berein, wenn das Medium nicht-transparent ist; dieser Nachweis wird in der vorliegenden Habilitationsschrift gef{\"u}hrt. Im ersten Teil der Habilitationsschrift wird in breit angelegtem Review die Fachliteratur zum Strahlungstransport bis zum Jahr 1985 diskutiert und Methoden zur L{\"o}sung der Strahlungstransportgleichung auch im Fall stark anisotroper Streuung beschrieben. Wegen der Forderung nach Energieerhaltung und mit dem oben genannten Ziel, auch die Nicht-Strahlungskomponenten zu analysieren, muß diese Diskussion die theoretischen Aspekte auch dieser Anteile (hier Gas- und Festk{\"o}rperkontakt-W{\"a}rmetransport) einschließen. Den Schluß des ersten Teils bildet ein Katalog offener Fragen, die im zweiten Teil der Habilitationsschrift angegangen werden. Dort werden mittels experimenteller und analytisch/numerischer Ergebnisse das Strahlungsdiffusionsmodell und seine Anwendbarkeit auf disperse nicht-transparente Medien best{\"a}tigt. Die Analysen sind gerichtet auf reine oder mit Infrarot-Tr{\"u}bungsmitteln dotierte Pulver und Faserpapiere; beide sind leicht zug{\"a}ngliche, wohl-definierte Testsubstanzen disperser Medien. Ein wichtiger Teil dieser Untersuchungen enth{\"a}lt Messungen ihrer W{\"a}rmeleitf{\"a}higkeit unter Vakuum und unter externer mechanischer Druckbelastung. Mit evakuierten, druckbelasteten Faserpapieren wurden W{\"a}rmeleitf{\"a}higkeiten erzielt, die zu den niedrigsten geh{\"o}ren, die bis 1985 an solchen Medien bei hohen Temperaturen gemessen wurden. Weiter sollen optimale Teilchendurchmesser gefunden werden, mit denen das Extinktionsverm{\"o}gen solcher Sch{\"u}ttungen signifikant erh{\"o}ht werden kann. Insbesondere ist eine exotische Vorhersage der Mie-Theorie zu pr{\"u}fen, nach welcher die Extinktion perfekt elektrisch leitender, langer, extrem d{\"u}nner Zylinder (unter 50 nm) um Gr{\"o}ßenordnungen {\"u}ber derjenigen herk{\"o}mmlicher (nichtleitender) Pulver oder Fasern liegt; hierf{\"u}r sind Materialproben herzustellen. In der Habilitationsschrift wird aufgezeigt, welcher Weg f{\"u}r diesen Nachweis beschritten werden muß (wenige Jahre nach Vorlage der Habilitationsschrift wurden Gustav Mies und Milton Kerkers Vorhersagen auf diesem Weg mit feinsten metallisierten Glasfasern und mit Nickelfasern in Ver{\"o}ffentlichungen des Autors gemeinsam mit J. Fricke, M. Arduini-Schuster, H.-P. Ebert, R. Caps, D. B{\"u}ttner und A. Kreh erstmalig best{\"a}tigt).}, subject = {Strahlungstransport}, language = {de} } @phdthesis{Dittert2020, author = {Dittert, Natalie Christine}, title = {Modulation der Furchtextinktion durch transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS)}, doi = {10.25972/OPUS-21095}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-210954}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2020}, abstract = {Angsterkrankungen sowie die posttraumatische Belastungsst{\"o}rung sind weit verbreitete psychische Erkrankungen. Trotz gut evaluierter Therapiemethoden gibt es immer noch therapierefrakt{\"a}re oder rezidivierend erkrankende Patienten, f{\"u}r die nicht-invasive Hirnstimulationsverfahren wie die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) eine zus{\"a}tzliche Option darstellen k{\"o}nnen. Diese Studie untersuchte daher die f{\"o}rderliche Wirkung der tDCS auf das Extinktionslernen, dem neuronalen Hintergrundmechanismus der Expositionstherapie. F{\"u}r die Untersuchung der Extinktionsprozesse wurde ein Ein-Tages-Furchtkonditionierungsparadigma mit weiblichen Gesichtern als konditionierte Stimuli (CS) und einem 95 dB lauten weiblichen Schrei als unkonditionierten Stimulus verwendet. Die tDCS zielte darauf ab den ventromedialen pr{\"a}frontalen Kortex (vmPFC), ein wichtiges Kontrollareal der Extinktion, zu aktivieren, wohingegen furchtgenerierende dorsomediale Hirnareale von der Stimulation ausgespart bleiben sollten. Hierf{\"u}r wurden zwei ca. 4 x 4 cm große Elektroden in bitemporaler Anordnung etwas unterhalb der EEG 10-20-Positionen F7 und F8 appliziert und ein Gleichstrom mit einer St{\"a}rke von 1.5 mA verwendet. Die 20- min{\"u}tige Stimulation startete w{\"a}hrend einer 10-min{\"u}tigen Pause zwischen Akquisition und Extinktion und lief bis zum Ende der Extinktion durch. Die gesunden Probanden wurden randomisiert und doppelt verblindet zwei sham- und zwei real-Stimulationsgruppen mit jeweils entgegengesetzten Stromflussrichtungen zugeordnet. Zur Messung der Furchtreaktion dienten die elektrodermale Reaktion sowie subjektive Arousal- und Valenzbewertungen. Zus{\"a}tzlich wurde die Kontingenzerwartung sowie verschiedene Frageb{\"o}gen zu Depressivit{\"a}t, Affekt, State- und Trait-Angst, Angstsensitivit{\"a}t und H{\"a}ndigkeit erhoben. Die Untersuchung der Effekte von tDCS und Stromflussrichtung erfolgte bei allen erfolgreich konditionierten Probanden (N = 84) mittels generalisierten Sch{\"a}tzgleichungen. Erwartet wurde insbesondere eine Verbesserung des fr{\"u}hen Extinktionslernens in den real-Stimulationsgruppen, wobei vermutetet wurde, dass rechts und links anodaler Stromfluss nicht zu identischen Resultaten f{\"u}hren w{\"u}rde. Die Ergebnisse wiesen auf eine Verbesserung der fr{\"u}hen Extinktion unter tDCS hin. Der Effekt spiegelte sich in den Maßen der elektrodermalen Aktivit{\"a}t in einer st{\"a}rkeren Reduktion der CS+/CS- Diskrimination und einem beschleunigten Reaktionsverlust auf CS+ wider. Der vermittelnde Mechanismus kann im intendierten Aktivit{\"a}tsanstieg des vmPFC liegen, eine Steigerung der dopaminergen Neurotransmission ist jedoch ebenso denkbar. Zus{\"a}tzlich ist auch die Verbesserung der Prozessierung von prediction errors durch die Ver{\"a}nderung der Dopaminsekretion bzw. Aktivit{\"a}tssteigerung im vmPFC, Orbitofrontalkortex und mittleren temporalen Gyrus m{\"o}glich. Die subjektiven Valenz- und Arousalbewertungen zeigten sich w{\"a}hrend des gesamten Experiments unbeeinflusst von der tDCS. Neben diesem Haupteffekt kam es zu weiteren nicht erwarteten Effekten. Einer dieser bedeutsamen Nebeneffekte war ein kurzer initialer Reaktionsanstieg auf den CS- zu Beginn des ersten und zweiten Extinktionsblocks in beiden real-Stimulationsgruppen, der u. a. mitverantwortlich f{\"u}r deren st{\"a}rkeren Verlust der CS+/CS- Diskrimination war. Auch negative Auswirkungen auf die stimulierten Personen - insbesondere in Kombination mit Angsterkrankungen - k{\"o}nnen eine denkbare Folge hiervon sein. Daher stellt dieser Nebeneffekt eine wichtige Limitation des Hauptergebnisses dar, dessen Ursachen dringend in weiteren Studien evaluiert werden sollten. Als m{\"o}gliche Gr{\"u}nde werden ein Verlust der Sicherheitsinformation des CS-, Angstgeneralisierungseffekte sowie ein erh{\"o}htes Maß an sustained fear vermutet. Dar{\"u}ber hinaus wurden unerwarteterweise auch keinerlei Unterschiede der Stromflussrichtung w{\"a}hrend der fr{\"u}hen Extinktion manifest, in der sp{\"a}ten bzw. gesamten Extinktion zeigten sich jedoch verschiedene Vor- und Nachteile. Vorteilhaft an der rechts anodalen im Vergleich zur links anodalen Stimulation war ein geringerer gemittelter Reaktionsanstieg auf CS+ und CS- zu Beginn des zweiten Extinktionsblocks. Dieser Effekt beruhte vermutlich auf einer Steigerung der Emotionsregulation durch Stimulation des rechten inferioren frontalen Gyrus. Als nachteilig erwies sich jedoch, dass die Reduktion der State-Angst w{\"a}hrend der Extinktion unter rechts anodaler tDCS geringer ausfiel. Bei Angstpatienten gibt es Hinweise auf eine Unteraktivierung des linken Frontalkortex, sodass angstreduzierende Effekte durch linksfrontale Aktivierung denkbar sind. Die Wahl der Stromflussrichtung sollte demnach je nach gew{\"u}nschten Effekten und Angstausmaß der stimulierten Probanden abgewogen werden. Aufgrund der experimentellen Anordnung ergeben sich einige Limitationen dieser Studie. Der gesamte Extinktionsvorgang war in allen Gruppen nur von sehr kurzer Dauer, dadurch hielten auch die positiven Effekte in den real-Stimulationsgruppen nicht lange an. Zudem fand keine Testung des Extinktionsrecalls statt, sodass keine Aussage {\"u}ber die langfristige Wirkung der tDCS gemacht werden kann. Da die Stimulation direkt nach der Akquisition gestartet wurde, kann es neben bzw. anstelle einer Verbesserung des Extinktionslernens auch zu einer St{\"o}rung der Furchtkonsolidierung und dadurch zu einer geringeren Furchtexpression gekommen sein. Zudem ist der vmPFC, das Hauptstimulationsziel dieser Studie, ebenso an der Suppression von Furchtreaktionen beteiligt, somit k{\"o}nnte auch dieser Mechanismus f{\"u}r die gefundenen Effekte verantwortlich sein. Eine Replikation der Studienergebnisse in einem mehrt{\"a}gigem Konditionierungsparadigma w{\"a}re damit sinnvoll, um die Dauer und Hintergr{\"u}nde der gefundenen Effekte besser zu verstehen. Insgesamt bilden die Ergebnisse dieser Studie eine gute Basis zur Anwendung der tDCS des vmPFC zur Verbesserung des Extinktionslernens. Die Schw{\"a}chen des hier getesteten Stimulationsprotokolls sollten jedoch in k{\"u}nftigen Studien weiter evaluiert und reduziert werden. Falls Testungen an Angstpatienten schließlich zu Erfolgen f{\"u}hren, k{\"o}nnte die tDCS des vmPFC als g{\"u}nstige und leicht anwendbare Erg{\"a}nzung zu Expositionstherapien bei Patienten mit bisher therapieresistenten oder rezidivierenden Angsterkrankungen eingesetzt werden.}, subject = {Hirnstimulation}, language = {de} } @phdthesis{Schneider2020, author = {Schneider, Caroline}, title = {Modulation der Extinktion einer konditionierten Furchtreaktion durch Stimulation des pr{\"a}frontalen Kortex mittels tDCS (transcranial direct current stimulation)}, doi = {10.25972/OPUS-20875}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-208752}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2020}, abstract = {Angstst{\"o}rungen geh{\"o}ren zu den h{\"a}ufigsten psychischen Erkrankungen in Deutschland, dabei k{\"o}nnten Hirnstimulationstechniken unterst{\"u}tzend zu bisherigen Therapieverfahren Anwendung finden. F{\"u}r die Entstehung und Behandlung von Angstst{\"o}rungen spielen die Prozesse der Konditionierung und Extinktion eine große Rolle, wobei im pr{\"a}frontalen Kortex eine erh{\"o}hte Aktivit{\"a}t gemessen werden kann. 51 gesunde Probanden nahmen an einem Furchtkonditionierungsexperiment mit zwei m{\"a}nnlichen Gesichtern als CS+ und CS- sowie einem Schrei als aversiven Stimulus teil. Es wurde untersucht, inwieweit die bilaterale transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) des dorsolateralen pr{\"a}frontalen Kortex die Extinktion moduliert. Die Stimulation erfolgte mittels tDCS links-kathodal {\"u}ber Position F3, rechts-anodal {\"u}ber Position F4 f{\"u}r 20 Minuten mit 2 mA und einer Elektrodengr{\"o}ße von 35 cm². Es wurden die Hautleitf{\"a}higkeit und der Startle-Reflex als physiologische Parameter der Furcht erfasst sowie Valenz und Arousal f{\"u}r die Stimuli durch subjektive Ratings erhoben. Bei den erfolgreich konditionierten Probanden (n = 28) kam es in der verum-tDCS-Gruppe w{\"a}hrend der fr{\"u}hen Extinktion zu einer signifikanten Zunahme der Hautleitf{\"a}higkeit auf CS-. M{\"o}glicherweise wurde durch die tDCS-Stimulation des dorsolateralen pr{\"a}frontalen Kortex eine Furchtgeneralisierung ausgel{\"o}st. Ein anderer Erkl{\"a}rungsansatz f{\"u}r die gefundenen Ergebnisse ist die Modulation von Aufmerksamkeitsprozessen durch die Stimulation. Weitere Forschung ist n{\"o}tig, bevor eine klinische tDCS-Anwendung bei Patienten mit Angstst{\"o}rungen m{\"o}glich ist.}, subject = {pr{\"a}frontale}, language = {de} } @phdthesis{Schwarzmeier2023, author = {Schwarzmeier, Hanna}, title = {From fear extinction to exposure therapy: neural mechanisms and moderators of extinction}, doi = {10.25972/OPUS-22330}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-223304}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2023}, abstract = {Emotional-associative learning processes such as fear conditioning and extinction are highly relevant to not only the development and maintenance of anxiety disorders (ADs), but also to their treatment. Extinction, as the laboratory analogue to behavioral exposure, is assumed a core process underlying the treatment of ADs. Although exposure-based treatments are highly effective for the average patient suffering from an AD, there remains a gap in treatment efficacy with over one third of patients failing to achieve clinically significant symptom relief. There is ergo a pressing need for intensified research regarding the underlying neural mechanisms of aberrant emotional-associative learning processes and the neurobiological moderators of treatment (non-)response in ADs. The current thesis focuses on different applications of the fundamental principles of fear conditioning and extinction by using two example cases of ADs from two different multicenter trials. First, we targeted alterations in fear acquisition, extinction, and its recall as a function of psychopathology in panic disorder (PD) patients compared to healthy subjects using fMRI. Second, exposure-based therapy and pre-treatment patient characteristics exerting a moderating influence on this essential learning process later on (i.e. treatment outcome) were examined using multimodal functional and structural neuroimaging in spider phobia. We observed aberrations in emotional-associative learning processes in PD patients compared to healthy subjects indicated by an accelerated fear acquisition and an attenuated extinction recall. Furthermore, pre-treatment differences related to defensive, regulatory, attentional, and perceptual processes may exert a moderating influence on treatment outcome to behavioral exposure in spider phobia. Although the current results need further replication, on an integrative meta level, results point to a hyperactive defensive network system and deficient emotion regulation processes (including extinction processes) and top-down control in ADs. This speaks in favor of transdiagnostic deficits in important functional domains in ADs. Deficits in transdiagnostic domains such as emotion regulation processes could be targeted by enhancing extinction learning or by means of promising tools like neurofeedback. The detection of pre-treatment clinical response moderators, for instance via machine learning frameworks, may help in supporting clinical decision making on individually tailored treatment approaches or, respectively, to avoid ineffective treatment and its related financial costs. In the long run, the identification of neurobiological markers which are capable of detecting non-responders a priori represents an ultimate goal.}, subject = {Extinktion}, language = {en} } @phdthesis{Wurst2021, author = {Wurst, Catherina}, title = {Eingeschr{\"a}nktes Furchtlernen bei {\"a}ngstlich und nicht-{\"a}ngstlich depressiven Patienten}, doi = {10.25972/OPUS-20503}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-205034}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2021}, abstract = {Depressionen und Angstst{\"o}rungen sind die beiden h{\"a}ufigsten psychischen Erkrankungen. F{\"u}r Angstst{\"o}rungen wurde in zahlreichen Untersuchungen die Bedeutung ver{\"a}nderter Muster in den basalen emotional-assoziativen Lernprozessen f{\"u}r die {\"A}tiologie und Aufrechterhaltung der Erkrankung gezeigt. Hierzu z{\"a}hlen eine verst{\"a}rkte Akquisitionsreaktion auf den konditionierten Stimulus, Defizite in der Inhibition der Furchtreaktion auf den Sicherheit signalisierenden Stimulus, {\"U}bergeneralisierung und Beeintr{\"a}chtigungen in der Extinktion konditionierter Reaktionen. Aufgrund der hohen Pr{\"a}valenzen einer Komorbidit{\"a}t mit Depressionen r{\"u}ckte in den letzten Jahren zunehmend die Untersuchung der genannten Prozesse bei Depressionen in den Fokus. Hierf{\"u}r konnten bisher keine einheitlichen Ergebnisse gezeigt werden. Weiterhin wird der Subtyp der {\"a}ngstlichen Depression einerseits mit hohen Pr{\"a}valenzen beschrieben, andererseits zeigen Untersuchungen eine schlechtere Prognose, st{\"a}rkere Einschr{\"a}nkungen in der Funktionalit{\"a}t und ein schlechteres Ansprechen auf die Therapie im Vergleich zu depressiven Patienten ohne hohes {\"A}ngstlichkeitsniveau. In dieser Arbeit wurden die Akquisition, Generalisierung und Extinktion in einem differentiellen Konditionierungsparadigma bei schwer depressiven {\"a}ngstlichen und nicht {\"a}ngstlich-depressiven Patienten sowie einer gesunden Kontrollgruppe untersucht. {\"A}ngstliche und nicht {\"a}ngstlich-depressive Patienten zeigten ein beeintr{\"a}chtigtes Sicherheitslernen in der Akquisition und Beeintr{\"a}chtigungen in der Extinktion der konditionierten Furcht. Es ergaben sich keine Unterschiede hinsichtlich der St{\"a}rke der Generalisierung zwischen Patienten und den gesunden Kontrollen und es konnten keine differenzierenden Muster zwischen den {\"a}ngstlich- und den nicht {\"a}ngstlich-depressiven Patienten gezeigt werden. Zusammenfassend weisen die Ergebnisse auf Ver{\"a}nderungen im Furchtlernen bei Patienten mit Depressionen hin. Es konnten keine Belege f{\"u}r unterschiedliche Mechanismen im Furchtlernen von {\"a}ngstlich- und nicht {\"a}ngstlich-depressiven Patienten gefunden werden. Unsere Ergebnisse st{\"u}tzen somit die Klassifikation der {\"a}ngstlichen Depression als Subtyp der Depression. Weiterhin weisen die Ergebnisse der beeintr{\"a}chtigten Extinktion bei Patienten mit Depressionen darauf hin, dass Expositionselemente, welche bei der Therapie von Angstst{\"o}rungen als Verfahren der Wahl eingesetzt werden, auch bei der Behandlung von Depressionen integriert werden sollten, um so den Therapieerfolg zu verbessern.}, subject = {Depression}, language = {de} }