TY  - THES
A1  - Adamek, Julian
T1  - Classical and Quantum Aspects of Anisotropic Cosmology
T1  - Klassische und Quantentheoretische Gesichtspunkte der Anisotropen Kosmologie
N2  - The idea that our observable Universe may have originated from a quantum tunneling event out of an eternally inflating false vacuum state is a cornerstone of the multiverse paradigm. Modern theories that are considered as an approach towards the ultraviolet-complete fundamental theory of particles and gravity, such as the various types of string theory, even suggest that a vast landscape of different vacuum configurations exists, and that gravitational tunneling is an important mechanism with which the Universe can explore this landscape. The tunneling scenario also presents a unique framework to address the initial conditions of our observable Universe. In particular, it allows to introduce deviations from the cosmological concordance model in a controlled and well-motivated way. These deviations are a central topic of this work. An important feature in most of the theories mentioned above is the presumed existence of additional space dimensions in excess of the three which we observe in our every-day experience. It was realized that these extra dimensions could avoid our detection if they are compactified to microscopic length scales far beyond the reach of current experiments. There also seem to be natural mechanisms available for dynamical compactification in those theories. These typically lead to a vast landscape of different vacuum configurations which also may differ in the number of macroscopic dimensions, only the total number of dimensions being determined by the theory. Transitions between these vacuum configurations may hence open up new directions which were previously compact, spontaneously compactify some previously macroscopic directions, or otherwise re-arrange the configuration of compact and macroscopic dimensions in a more general way. From within the bubble Universe, such a process may be perceived as an anisotropic background spacetime - intuitively, the dimensions which open up may give rise to preferred directions. If our 3+1 dimensional observable Universe was born in a process as described above, one may expect to find traces of a preferred direction in cosmological observations. For instance, two directions could be curved like on a sphere, while the third space direction is flat. Using a scenario of gravitational tunneling to fix the initial conditions, I show how the primordial signatures in such an anisotropic Universe can be obtained in principle and work out a particular example in more detail. A small deviation from isotropy also has phenomenological consequences for the later evolution of the Universe. I discuss the most important effects and show that backreaction can be dynamically important. In particular, under certain conditions, a buildup of anisotropic stress in different components of the cosmic fluid can lead to a dynamical isotropization of the total stress-energy tensor. The mechanism is again demonstrated with the help of a physical example.
N2  - Die Vorstellung von einem Multiversum baut unter anderem auf dem Gedanken auf, dass unser beobachtbares Universum in einem Tunnelprozess entstanden sein könnte. Demzufolge hätte es sich dabei von einem ewig währenden, inflationären Vakuumzustand abgekoppelt. Die so entstehende Blase gleicht einer bewohnbaren Insel inmitten eines gewaltigen Ozeans. Moderne Theorien, die als gute Ansätze bezüglich einer fundamentalen und ultraviolett-vollständigen Beschreibung von Elementarteilchen und Gravitation angesehen werden, wie etwa die verschiedenen Ausprägungen der Stringtheorie, legen sogar nahe, dass eine ganze "Landschaft" (im Englischen "landscape") verschiedener Vakuumzustände existiert, und dass Tunnelprozesse einen wichtigen Mechanismus darstellen, mit dem das Universum die Vielzahl an Möglichkeiten erforschen und realisieren kann. Das Tunnelszenario stellt auch einen einzigartigen Rahmen zur Verfügung, um die Anfangsbedingungen unseres beobachtbaren Universums zu untersuchen. Insbesondere besteht damit die Möglichkeit, geringfügige Abweichungen vom kosmologischen Standardmodell in kontrollierter und gut motivierter Art und Weise zu realisieren. Solche Abweichungen stellen eines der zentralen Themen dieser Arbeit dar. Eine wichtige Besonderheit der eben erwähnten Theorien ist die Annahme, dass neben den drei uns bekannten Raumdimensionen eine Vielzahl weiterer existieren könnte. Diese Zusatzdimensionen könnten vor uns verborgen sein, wenn sie kompakt sind und nur extrem mikroskopische Ausmaße haben, so dass sie sich weit unterhalb des Auflösungsvermögens heutiger Experimente befinden. Mechanismen, welche eine solche mikroskopische Gestalt dynamisch erklären könnten, sind in den gängigen Theorien auf ganz natürliche Weise verfügbar. Typischerweise ergibt sich daraus das eben gezeichnete Bild einer ausgedehnten "Landschaft" verschiedener Konfigurationen. Die Vakuumzustände können sich nun auch in der Anzahl und Gestalt der mikroskopischen Dimensionen unterscheiden, da nur die Gesamtzahl an Raumdimensionen von der Theorie vorgegeben wird. Übergänge zwischen diesen Zuständen können also dazu führen, dass neue Raumrichtungen entstehen, indem mikroskopische Dimensionen sich plötzlich aufblähen, alte Raumrichtungen verschwinden, indem sie sich spontan ins Mikroskopische zusammenziehen, oder dass die Konfiguration der Raumdimensionen auf eine noch kompliziertere Art und Weise verändert wird. Aus Sicht des neu entstehenden "Universums" in der Blase führt ein solcher Prozess effektiv zu einem anisotropen Hintergrund - vereinfacht ausgedrückt können die neu entstehenden Raumrichtungen eine Vorzugsrichtung ausweisen. Wenn unser 3+1 dimensionales beobachtbares Universum in einem solchen Prozess entstanden ist, kann man vermuten, dass sich in kosmologischen Beobachtungen Hinweise auf eine Vorzugsrichtung finden lassen müssten. Zum Beispiel könnten zwei Raumrichtungen gekrümmt wie eine Kugeloberfläche sein, während die dritte Richtung keinerlei Krümmung aufweist. Indem ich ein Tunnelszenario benutze, um die Anfangsbedingungen festzulegen, gelingt es mir zu zeigen wie die primordialen Spuren eines solchen anisotropen Universums prinzipiell auszusehen haben und führe eine Berechnung anhand eines speziellen Beispiels explizit vor. Eine geringfügige Abweichung von Isotropie hat ebenfalls phänomenologische Auswirkungen auf die spätere Entwicklung des Universums. Ich gehe auf die wichtigsten Effekte ein und zeige außerdem, dass Rückkopplung dynamisch relevant sein kann. Insbesondere kann sich unter gewissen Voraussetzungen ein Ungleichgewicht der Druckkräfte in verschiedenen Komponenten der "kosmischen Flüssigkeit" aufbauen, das insgesamt zu einer dynamischen Isotropisierung des kollektiven Energie-Impuls-Tensors führt. Dieser Mechanismus wird ebenfalls anhand eines konkreten Beispiels beleuchtet.
KW  - Kosmologie
KW  - Anisotropes Universum
KW  - Quantenkosmologie
KW  - Bianchi-Kosmologie
KW  - Anisotropic Universe
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-65908
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schenkel, Alexander
T1  - Noncommutative Gravity and Quantum Field Theory on Noncommutative Curved Spacetimes
T1  - Nichtkommutative Gravitation und Quantenfeldtheorie auf Nichtkommutativen Gekrümmten Raumzeiten
N2  - Über die letzten Jahrzehnte hat sich die nichtkommutative Geometrie zu einem etablierten Teilgebiet der reinen Mathematik und der theoretischen Physik entwickelt. Die Entdeckung, dass gewisse Grenzfälle der Quantengravitation und Stringtheorie zu nichtkommutativer Geometrie führen, motivierte die Suche nach Physik jenseits des Standardmodells der Elementarteilchenphysik und der Einstein'schen allgemeinen Relativitätstheorie im Rahmen von nichtkommutativen Geometrien. Einen ergiebigen Ansatz zu letzteren Theorien, welcher Deformationsquantisierung (Sternprodukte) mit Methoden aus der Theorie der Quantengruppen kombiniert, wurde von der Gruppe um Julius Wess entwickelt. Die resultierende Gravitationstheorie ist nicht nur imstande nichtkommutative Effekte der Raumzeit zu beschreiben, sondern sie erfüllt ebenfalls ein generalisiertes allgemeines Kovarianzprinzip, welches durch eine deformierte Hopf Algebra von Diffeomorphismen beschrieben wird. Gegenstand des ersten Teils dieser Dissertation ist es Symmetriereduktion im Rahmen von nichtkommutativer Gravitation zu verstehen und damit exakte Lösungen der nichtkommutativen Einstein'schen Gleichungen zu konstruieren. Diese Untersuchungen sind von großer Bedeutung um den physikalischen Inhalt dieser Theorien herauszuarbeiten und den Kontakt zu Anwendungen, z.B. im Rahmen nichtkommutativer Kosmologie und Physik schwarzer Löcher, herzustellen. Wir verallgemeinern die übliche Methode der Symmetriereduktion, welche eine Standardtechnik im Auffinden von Lösungen der Einstein'schen Gleichungen ist, auf nichtkommutative Gravitation. Es wird gezeigt, dass unsere Methode zur nichtkommutativen Symmetriereduktion für ein gegebenes symmetrisches System zu bevorzugten Deformationen führt. Für Abelsche Drinfel'd Twists klassifizieren wir alle konsistenten Deformationen von räumlich flachen Friedmann-Robertson-Walker Kosmologien und des Schwarzschild'schen schwarzen Loches. Aufgrund der deformierten Symmetriestruktur dieser Modelle können wir viele Beispiele von exakten Lösungen der nichtkommutativen Einstein'schen Gleichungen finden, bei welchen das nichtkommutative Metrikfeld mit dem klassischen übereinstimmt. Im Fokus des zweiten Teils sind Quantenfeldtheorien auf nichtkommutativen gekrümmten Raumzeiten. Dazu entwickeln wir einen neuen Formalismus, welcher algebraische Methoden der Quantenfeldtheorie mit nichtkommutativer Differentialgeometrie verknüpft. Als Resultat unseres Ansatzes erhalten wir eine Observablenalgebra für skalare Quantenfeldtheorien auf einer großen Klasse von nichtkommutativen gekrümmten Raumzeiten. Es wird eine präzise Relation zwischen dieser Algebra und der Observablenalgebra der undeformierten Quantenfeldtheorie hergeleitet. Wir studieren ebenfalls explizite Beispiele von deformierten Wellenoperatoren und finden, dass im Gegensatz zu dem einfachsten Modell des Moyal-Weyl deformierten Minkowski-Raumes, im Allgemeinen schon die Propagation freier Felder durch die nichtkommutative Geometrie beeinflusst wird. Die Effekte von konvergenten Deformationen werden in einfachen Spezialfällen untersucht, und wir beobachten neue Aspekte in diesen Quantenfeldtheorien, welche sich in formalen Deformationen nicht zeigten. Zusätzlich zu der erwarteten Nichtlokalität finden wir, dass sich die Beziehung zwischen der deformierten und der undeformierten Quantenfeldtheorie nichttrivial verändert. Wir beweisen, dass dies zu einem verbesserten Verhalten der nichtkommutativen Theorie bei kurzen Abständen, d.h. im Ultravioletten, führt. Im dritten Teil dieser Arbeit entwickeln wir Elemente eines leistungsfähigeren, jedoch abstrakteren, mathematischen Ansatzes zur Beschreibung der nichtkommutativen Gravitation. Das Hauptaugenmerk liegt auf globalen Aspekten von Homomorphismen zwischen und Zusammenhängen auf nichtkommutativen Vektorbündeln, welche fundamentale Objekte in der mathematischen Beschreibung von nichtkommutativer Gravitation sind. Wir beweisen, dass sich alle Homomorphismen und Zusammenhänge der deformierten Theorie mittels eines Quantisierungsisomorphismus aus den undeformierten Homomorphismen und Zusammenhängen ableiten lassen. Es wird ebenfalls untersucht wie sich Homomorphismen und Zusammenhänge auf Tensorprodukte von Moduln induzieren lassen. Das Verständnis dieser Induktion erlaubt es uns die nichtkommutative Gravitationstheorie von Wess et al. um allgemeine Tensorfelder zu erweitern. Als eine nichttriviale Anwendung des neuen Formalismus erweitern wir unsere Studien zu exakten Lösungen der nichtkommutativen Einstein'schen Gleichungen auf allgemeinere Klassen von Deformationen.
N2  - Over the past decades, noncommutative geometry has grown into an established field in pure mathematics and theoretical physics. The discovery that noncommutative geometry emerges as a limit of quantum gravity and string theory has provided strong motivations to search for physics beyond the standard model of particle physics and also beyond Einstein's theory of general relativity within the realm of noncommutative geometries. A very fruitful approach in the latter direction is due to Julius Wess and his group, which combines deformation quantization (star-products) with quantum group methods. The resulting gravity theory does not only include noncommutative effects of spacetime, but it is also invariant under a deformed Hopf algebra of diffeomorphisms, generalizing the principle of general covariance to the noncommutative setting. The purpose of the first part of this thesis is to understand symmetry reduction in noncommutative gravity, which then allows us to find exact solutions of the noncommutative Einstein equations. These are important investigations in order to capture the physical content of such theories and to make contact to applications in e.g. noncommutative cosmology and black hole physics. We propose an extension of the usual symmetry reduction procedure, which is frequently applied to the construction of exact solutions of Einstein's field equations, to noncommutative gravity and show that this leads to preferred choices of noncommutative deformations of a given symmetric system. We classify in the case of abelian Drinfel'd twists all consistent deformations of spatially flat Friedmann-Robertson-Walker cosmologies and of the Schwarzschild black hole. The deformed symmetry structure allows us to obtain exact solutions of the noncommutative Einstein equations in many of our models, for which the noncommutative metric field coincides with the classical one. In the second part we focus on quantum field theory on noncommutative curved spacetimes. We develop a new formalism by combining methods from the algebraic approach to quantum field theory with noncommutative differential geometry. The result is an algebra of observables for scalar quantum field theories on a large class of noncommutative curved spacetimes. A precise relation to the algebra of observables of the corresponding undeformed quantum field theory is established. We focus on explicit examples of deformed wave operators and find that there can be noncommutative corrections even on the level of free field theories, which is not the case in the simplest example of the Moyal-Weyl deformed Minkowski spacetime. The convergent deformation of simple toy-models is investigated and it is shown that these quantum field theories have many new features compared to formal deformation quantization. In addition to the expected nonlocality, we obtain that the relation between the deformed and the undeformed quantum field theory is affected in a nontrivial way, leading to an improved behavior of the noncommutative quantum field theory at short distances, i.e. in the ultraviolet. In the third part we develop elements of a more powerful, albeit more abstract, mathematical approach to noncommutative gravity. The goal is to better understand global aspects of homomorphisms between and connections on noncommutative vector bundles, which are fundamental objects in the mathematical description of noncommutative gravity. We prove that all homomorphisms and connections of the deformed theory can be obtained by applying a quantization isomorphism to undeformed homomorphisms and connections. The extension of homomorphisms and connections to tensor products of modules is clarified, and as a consequence we are able to add tensor fields of arbitrary type to the noncommutative gravity theory of Wess et al. As a nontrivial application of the new mathematical formalism we extend our studies of exact noncommutative gravity solutions to more general deformations.
KW  - Nichtkommutative Geometrie
KW  - Quantenfeldtheorie
KW  - Gravitationstheorie
KW  - Nichtkommutative Differentialgeometrie
KW  - Gravitation
KW  - Nichtlokale Quantenfeldtheorie
KW  - Quantenfeldtheorie
KW  - Noncommutative Geometry
KW  - Gravity
KW  - Quantum Field Theory on Curved Spacetimes
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-65823
ER  - 
TY  - THES
A1  - Fuamenya, Ndemazeh Arnold
T1  - Quantitative analysis of subharmonic and noise phenomena in vocalizations of young infants: Comparing infants with and without orofacial clefts
T1  - Quantitative Analyse von subharmonischen und Geräuschphänomenen in Vokalisationen junger Säuglinge: Vergleich von Säuglingen mit und ohne orofaziale Spaltbildungen
N2  - The delicate anatomical structures involved in infant cry production require intricate neurophysiological control especially in premature infants or those with a reduced respiratory or laryngeal function. Certain features like phonatory noise or subharmonics can be observed in infant cries using spectrograms. These features have a certain indicative valence for characterising the maturation stage of vocal control or its performance. One possible cause of deviation in neurophysiological coordination during voice production is disturbed CNS mechanisms, finally the consequences of orofacial clefts. Another is the influence of a familiar disposition for speech development disorders. The present paper studied the latter two relationships. For the evaluation and interpretation of a noise index (= average value of the noise portion within a cry) in infant’s pre-speech utterances, we analysed 1423 voice-signals emitted during the first 15 weeks of life by 10 orofacial cleft infants (5 females and 5 males), comparing these with a control group. The control group B of healthy infants was subdivided into B1 (FH- infants with a negative family history of speech developmental disorders) and B2 (FH+ infants with a positive family history of speech developmental disorders). Infants born with orofacial clefts are substantially exposed to severe difficulties for speech and language acquisition. Coupled with a premature muscle network, cleft infants are deprived in various ways (vocal nasality, limited consonant repertetoire, backward articulation etc) and their coordination of respiration, phonation and articulation is limited from a very early age. From birth until about 2 months of age, an infant's cry is characterised by a tuning phase between respiration and phonation. After training the production of more complex cry melodies with different rhythms, infants begin at 3 - 4 months of age (Wermke et al., 2005) to tune their phonation and articulation. Successfully absolving these stages of development is presumably a prerequisite for later acquisition of inconspicuous speech and language competence. The development of articulation is based on the tuning of melodies produced in the larynx and resonant frequencies from the vocal tract (Kempf, 2008). For an objective evaluation of pre-speech development in healthy and sick infants, this study produced comparable data on the appearance of selected parameters in age-appropriate control groups. In order to examine the connection between these selected cry properties and the physiological condition in infants, we made comparisons to 2623 voice-signals from 10 FH+ infants and 3002 voice-signals from 10 FH- infants (all without orofacial clefts and age-appropriates). For interpretations of future results, we also analysed 2684 voice-signals from 4 infants in the control group B1 (FH-) taken at closer time intervals until the 20th week of life. This study showed that the appearance of noise-like elements (NI) in the vocalizations of orofacial cleft infants and FH+ infants were identical during the first 15 weeks of life. Also, we could show that in both these groups (A and B2) there was a delayed development in the average signal length (phonation time). Although cleft infants and FH+ infants differ from each other physiologically, our results may propose a common neurophysiological retardation. Comparing prosodic elements in cries from FH+ and FH- infants showed differences (Blohm, 2007; Denner, 2007). Therefore, future research could apply this knowledge to a larger sample of infants in order to establish a better therapy concept, thus preventing late interventions. Infants from our control group B1 (FH-) met our expectations because when they got older, a development in their pre-speech capability was noticed. Our results support the hypothesis that in cry research, physiological differences (orofacial clefts or a family history for speech development disorders) in infants may encourage the appearance of noise-like elements in their vocalisations. However we believe that a period of training enables the infants to reduce their mean NI. The production of more complex melodies with age was better managed by the FH- infants and they also produced longer cries. To avoid a developmental retardation in speech and learning capabilities, it may be necessary in future to make more compact studies considering many other parameters and making comparisons with age-appropriates. Further studies also have to correlate these findings while investigating the consequences of these maturation processes on sound production. Despite physiological differences in the three groups of infants, the noise index (NI) as applied in this study can be used as an objective parameter for daily clinical diagnosis during the first four months of life.
N2  - Säuglinge mit einer orofazialen Spaltbildung sind bezüglich vieler Aspekte in ihrer sprachlichen Entwicklung benachteiligt (hypernasale Resonanz, eingeschränktes Konsonantenrepertoire, Rückverlagerung der Artikulation usw.) sowie bei der Koordination von Respiration, Phonation und Artikulation vor der chirurgische Behandlung. Ab Geburt bis zum Alter von 2 Monaten sind Säuglingslaute durch ausgeprägte Frequenzmodulationen charakterisiert, die auf einer Abstimmung von Respiration und Phonation beruhen. Nachdem Säuglinge in den ersten Wochen die Produktion komplexer Schrei-Melodien mit unterschiedlichen Rhythmen geübt haben, beginnen sie im Alter zwischen 3 - 4 Monaten die Phonation und die Artikulation fein abzustimmen (Wermke et al., 2005). Das erfolgreiche Absolvieren dieser Entwicklungsstadien ist möglicherweise eine Voraussetzung für einen späteren unauffälligen Sprech- und Spracherwerb. Die Artikulation beginnt sowohl mit einen intentionalen Tuning der Melodien, die laryngeal erzeugt werden, als auch mit der Bildung von Resonanzfrequenzen des Vokaltraktes (Kempf, 2008). Diese Entwicklungsprozesse sind bei Säuglingen mit orofazialen Spaltbildungen gestört. Die erhöhte nasale Impedanz führt durch einen rückgekoppelten Regelkreis zu einem Anstieg des subglottischen Druckes (Hauschildt, 2006). Die winzigen Stimmlippen der jungen Säuglinge sind diesem Druck nicht ausreichend gewachsen, so dass es regelmäßig zu phonatorischen Rauschphänomenen in deren erzeugten Lauten kommt. Dies verhindert das "Trainieren" melodisch-rhythmischer Elemente als Vorstufe für die spätere muttersprachliche Prosodie. Für eine objektive Auswertung solcher Phänomene in den vorsprachigen Entwicklungen wurden in dieser Studie das Auftreten und der Grad ihrer Ausprägung anhand ausgesuchter Parameter bei Säuglingen mit orofazialen Spalten (Gruppe A)) und bei solchen in einer altersähnlichen Kontrollgruppe (B) untersucht. Die Kontrollgruppe B bestand aus gesunden Säuglingen ohne (FH- oder B1) bzw. mit (FH+ oder B2) einem familiären Risiko für eine spezifische Spracherwerbsstörung. Letztere wurden einbezogen, da Säuglinge mit orofazialen Spalten (A) und Säuglinge mit einer familiären Disposition für Spracherwerbsstörungen (FH+) ähnlichen Abweichungen in der neurophysiologische Koordination der Lautproduktion aufweisen (Denner, 2007). In der Kontrollgruppe wurden 2623 einzelne Laute von 10 FH+ Kindern und 3002 Laute von 10 FH- Kindern miteinander verglichen. Um Entwicklungstrends besser beurteilen zu können, wurden in dichteren Intervallen (wöchentlich statt monatlich) 2686 Laute aus der Gruppe B1 (FH-) bis zur 20 Lebenswoche analysiert. Diese Studie konnte zeigen, dass während der ersten 15 Lebenswochen sehr identische, geräuschähnliche Phänomene (RI) in der Vokalisation von Spaltkindern und FH+ Kindern auftreten. Außerdem konnte gezeigt werden, dass in diesen beiden Gruppen eine verzögerte Entwicklung der durchschnittlichen Signallänge (Phonationszeit) einzelner Laute auftrat. Trotz allen physiologischen Unterschieden zwischen den Spaltkindern und den FH+ Kindern deuten unsere Ergebnisse auf eine gemeinsame neurophysiologische Entwicklungsverzögerung hin. Ein Vergleich prosodischer Elemente in der Vokalisationen von älteren FH+ und FH- Kindern ergab auch Unterschiede (Blohm, 2007; Denner, 2007). Die vorliegende Studie bestätigt dies und die Erkenntnisse könnten zukünftig verwendet werden um geeignete Therapieverfahren zu entwickeln. Säuglinge aus der Kontrollegruppe B1 (FH-) bestätigen die gestellten Hypothesen, da mit zunehmendem Alter eine signifikante Reduktion von Rauschphänomenen beobachtet wurde. Keine andere Studie hat bis heute eine vergleichbare objektive und detaillierte Analyse der Rauschelemente in Säuglingslauten durchgeführt. Die Ergebnisse bestätigen die Hypothese, dass neurophysiologische Besonderheiten, die auf eine orofaziale Spalte oder eine familiäre Disposition für eine Spracherwerbsstörung zurückzufuhren sind, das Auftreten von rauschähnlichen Elementen in der Vokalisation von Säuglingen beeinflussen könnten. Ganz offenbar gehört eine 'Trainingphase' dazu, um den mittlere RI zu reduzieren. Komplexere Melodien konnten mit zunehmendem Alter von den FH- Kindern besser beherrscht werden, da sie wohl auch längere Schreie koordinierter erzeugten. Die Arbeit bestätigt auch, dass der Rauschindex (RI), wie er in dieser Studie angewandt wurde, geeignet ist, um bei der klinischen Betreuung von orofazialen Spaltkindern, insbesondere während der ersten vier Lebensmonate, als Entwicklungsstandindikator dienen kann. Um einem Entwicklungsrückstand in der Spracherwerbsfähigkeit gefährdeter Säuglinge zu belegen, wird es in Zukunft nötig sein, umfassendere Studien durchzuführen, wobei weitere akustische Parameter berücksichtigt werden sollten.
KW  - orofacial clefts
KW  - subharmonische
KW  - rauschphänomenen
KW  - orofaziale spaltkinder
KW  - rausch index
KW  - subharmonics
KW  - noise phenomena
KW  - cleft infants
KW  - noise index
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-65717
ER  - 
TY  - CHAP
A1  - Scheuermann, Manuela
T1  - Effective or multilateral? The UN-EU partnership in military crisis management
N2  - For the EU “effective multilateralism” in, with and within international organisations is the foundation of a system of global governance, so is laid down in the ESS. Therefore the term is used to label the EU’s activities in the UN-family and to characterise the relations with the UN in the wider context of global governance. It is the political argument for the EU’s commitment in military crisis management, side by side with UN peacekeepers. The UN in turn speaks of multilateralism to call for the EU’s loyalty and partnership. Both organisations build their partnership on the common normative ground of multilateralism. The paper questions these rhetorical denominations critically. It goes beyond the political declarations to analyse the degree and quality of “effective multilateralism” in reality in and with international organisations, using the example of UN-EU-relations in military crisis management. The theoretical approach of multilateralism serves as the starting point of the analysis and theoretical basis of the paper (Chapter 1). The special EU-touch in “effective multilateralism” in comparison to the “UN-touch” is subject of Chapter 2. This analysis is necessary due to the meanwhile inflationary use of the term “effective multilateralism” in almost every CSFP context. Are the institutional steps to a partnership in crisis management as well as the operational collaboration in DR Congo (2003/2006/2009) and Chad/CAR (2008/2009) in line with “multilateralism”? is the question that is answered in the paper (Chapter 3).
KW  - Friedenssicherung
KW  - Europäische Sicherheits- und Verteidigungspolitik
KW  - Multilateralismus
KW  - Krisenmanagement
KW  - inter-organisationale Beziehungen
KW  - GSVP
KW  - UN-Friedenssicherung
KW  - inter-organisational relations
KW  - CSDP
KW  - UN-peacekeeping
KW  - multilateralism
KW  - crisis management
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-65565
ER  - 
TY  - THES
A1  - Buchholzer, Hannes
T1  - The Semismooth Newton Method for the Solution of Reactive Transport Problems Including Mineral Precipitation-Dissolution Reactions
T1  - Das Semismooth-Newtonverfahren für die Lösung von reaktiven Transportproblemen einschließlich Auflösungs-Fällungs-Reaktionen mit Mineralien
N2  - In dieser Arbeit befassen wir uns mit einem reaktiven Transportmodell mit Niederschlags-Auflösung Reaktionen das aus den Geowissenschaften stammt. Es besteht aus PDGs, gewöhnlichen Differentialgleichungen, algebraischen Gleichungen und Komplementaritätsbedingungen. Nach Diskretisation dieses Modells erhalten wir eine großes nichtlineares und nichtglattes Gleichungssystem. Wir lösen dieses System mit der semismoothen Newtonverfahren, das von Qi und Sun eingeführt wurde. Der Fokus dieser Arbeit ist in der Anwendung und Konvergenz dieses Algorithmus. Wir zeigen, dass dieser Algorithmus für dieses Problem wohldefiniert ist und sogar lokal quadratisch konvergiert gegen eine BD-reguläre Lösung. Wir befassen uns auch mit den dabei entstehenden linearen Gleichungssystemen, die sehr groß und dünn besetzt sind, und wie sie effizient gelöst werden können. Ein wichtiger Bestandteil dieser Untersuchung ist die Beschränktheit einer gewissen matrixwertigen Funktion, die in einem eigenen Kapitel gezeigt wird. Als Seitenbetrachtung untersuchen wir wie die extremalen Eigenwerte (und Singulärwerte) von gewissen PDE-Operatoren, welche in unserem diskretisierten Modell vorkommen, genau abgeschätzt werden können.
N2  - In this thesis we consider a reactive transport model with precipitation dissolution reactions from the geosciences. It consists of PDEs, ODEs, algebraic equations (AEs) and complementary conditions (CCs). After discretization of this model we get a huge nonlinear and nonsmooth equation system. We tackle this system with the semismooth Newton method introduced by Qi and Sun. The focus of this thesis is on the application and convergence of this algorithm. We proof that this algorithm is well defined for this problem and local even quadratic convergent for a BD-regular solution. We also deal with the arising linear equation systems, which are large and sparse, and how they can be solved efficiently. An integral part of this investigation is the boundedness of a certain matrix-valued function, which is shown in a separate chapter. As a side quest we study how extremal eigenvalues (and singular values) of certain PDE-operators, which are involved in our discretized model, can be estimated accurately.
KW  - Komplementaritätsproblem
KW  - Newton-Verfahren
KW  - System von partiellen Differentialgleichungen
KW  - Angewandte Geowissenschaften
KW  - semismooth
KW  - nichtglatt
KW  - semismooth Newton method
KW  - complementary problems
KW  - PDE
KW  - large-scale
KW  - Carbon dioxide capture
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-65342
ER  - 
TY  - THES
A1  - Pfister, Johannes
T1  - On the correlation between the electronic structure and transport properties of [2.2]paracyclophanes and other aromatic systems
T1  - Über die Korrelation zwischen der elektronischen Struktur und den Transporteigenschaften von [2.2]Paracyclophan und anderen aromatischen Systemen
N2  - Die vorliegende Arbeit präsentiert theoretische Untersuchungen zu Energie- und Ladungs-Transporteigenschaften in organischen Kristallen. Kapitel 4 behandelt Exzitonentransport in Anthracen bei dem der Fall einer schwachen Kopplung zwischen den π-Systemen vorliegt. Die elektronische Kopplung wird mit dem „monomer transition density“ (MTD) Ansatz berechnet. Aus den Kopplungen und Reorganisationsenergien werden mit der Marcus-Theorie Hüpfraten berechnet. Mit Kenntnis der Kristallstrukturen werden daraus in die experimentell zugänglichen Exzitonendiffusionslängen berechnet, deren isotroper Anteil im Rahmen der Streuung der experimentell zugänglichen Daten reproduziert werden. Auch die Anisotropie der Exzitonendiffusionslängen wird qualitativ und quantitativ im Rahmen der zu erwartenden Messgenauigkeit richtig wiedergegeben. Weiterhin enthält Kapitel 4 Untersuchungen zum Elektronen- und Lochtransport in den zwei verschiedenen Modifikationen (α und β) von Perylen. Reorganisationsenergien sowie Diffusionskonstanten wurden für beide beide Kristallstrukturen und Typen des Ladungstransports berechnet. Den besten Transport stellt dabei Lochtransport in β-Perylen dar, jedoch ist dieser stark isotrop. Die bevorzugte Transportrichtung is entlang der b-Achse der Einheitszelle mit elektronischen Kopplungen von größer als 100 meV. Allerdings gibt es hier keinerlei Lochtransport in Richtung der c-Achse. Die Diffusionskonstante in Richtung der b-Achse ist um zwei Größenordnungen größer als die in c-Richtung (62.7•10-6 m2/s vs. 0.4•10-6 m2/s). Der Ladungstransport wird sowohl für Löcher, als auch für Elektronen in beiden Perylenmodifikationen immer stark anisotrop berechnet. Um diese Resultate zu verifizieren wurden experimentelle Elektronenmobilitäten in α-Perylen mit den Simulationen verglichen. Es stellte sich eine sehr gute Übereinstimmung heraus mit Fehlern von nur maximal 27%. Wie oben gezeigt, ist es möglich Transporteigenschaften in zwischen schwach wechselwirkenden Systemen zu berechnen und zu messen. Allerdings ist es hier schwierig, die Güte der zu Grunde liegenden Kopplungsparameter genau anzugeben. Aus diesem Gunde wurde eine Zusammenarbeit über stark wechselwirkede Systeme zwischen uns sowie den Arbeitskreis von Prof. Ingo Fischer begonnen. Dort wurden [2.2]Paracyclophane und dessen Derivate untersucht um zu zeigen, wie Substitution mit Hydroxylgruppen deren Absorptionseigenschaften beeinflusst. Eine Kombination der SCS-MP2 und SCS-CC2-Methoden liefert hierbei insgesamt die besten Ergebnisse um die geometrischen und elektronischen Strukturen für Grund- und angeregte Zustände dieser Modellsysteme sowie deren Stammmolekülen Benzol und Phenol zu beschreiben. Strukturell weist nur [2.2]Paracyclophan im Grundzustand ein Doppelminimumspotenzial bzgl. Verschiebung und Verdrillung der Benzol/Phenol-einheiten untereinander auf. Alle anderen Systeme sind aufgrund ihrer Substitution weniger flexibel. Fast alle untersuchten [2.2]Paracyclophane zeigen nur geringe Strukturänderungen bei der Anregung in den S1 Zustand: Der Abstand zwischen den Ringen wird kürzer, aber qualitativ behalten sie ihre Verdrillung und Verschiebung bei, wenn auch das Ausmaß dieser Verzerrungen reduziert wird. Die Ausnahme hierbei ist p-DHPC, welches von einer verschoben Struktur im Grundzustand in eine verdrillte Struktur im angeregten Zustand übergeht. Dies hat zur Konsequenz, dass die Intensität des 0-0-Übergangs aufgrund der Franck-Condon Faktoren für p-DHPC experimentell nicht mehr beobachtet werden kann und von Verunreinigungen durch o-DHPC überdeckt wird. Die Strukturen der Paracyclophane und deren Änderung durch elektronische Übergänge werden in dieser Arbeit durch elektrostatische Potenziale sowie den antibindenen (bindenden) HOMO (LUMO) Orbitalen erklärt. Adiabatische Anregungsenergien wurden mit Nullpunktsschwingungsenergien korrigiert und liefern Genauigkeiten deren Fehler weniger als 0,1 eV beträgt. Hierbei ist zu beachten, dass eine Korrektur auf B3LYP Niveau die Ergebnisse verschlechtert und man die Berechnung der Schwingungsfrequenzen auf SCS-CC2 durchführen muss um diese Genauigkeit zu erhalten. Aufgrund dieser Rechnungen wurde eine Interpretation der experimentellen [1+1]REMPI Spektren möglich. Bandenprogressionen für die Schwingungen der Verschiebung, der Verdrillung und einer Atmung im [2.2]Paracyclophanskelett wurden identifiziert und zeigen gute Übereinstimmung zum Experiment. Diese Arbeiten zeigen, dass das Substitutionsschema von [2.2]Paracyclophanen eine erhebliche Auswirkung auf die spektroskopischen Eigenschaften haben kann. Da diese Eigenschaften direkt mit den Transporteigenschaften dieser Materialien verbunden ist, kann das hier gewonnene Verständnis der spektroskopischen Eigenschaften genutzt werden, um Materialien mit maßgeschneiderten Transporteigenschaften zu designen. Es konnte gezeigt werden, dass die SCS-CC2-Methode sehr gut geeignet ist, die zu Grunde liegende Wechselwirkung zwischen den π-Systemen vorherzusagen.
N2  - The present work presents investigations on energy and charge transport properties in organic crystals. Chapter 4 treats exciton transport in anthracene, which is an example for weakly coupled π-systems. The electronic coupling parameter is evaluated by the monomer transition density approach. With these and the reorganization energy hopping rates are calculated in the framework of the Marcus theory. Together with the knowledge of the crystal structure, these allow us to calculate the experimental accessible exciton diffusion lengths, whose isotropic part fits nicely within the scattering of experimental values found in the literature. Furthermore, the anisotropy of the exciton diffusion lengths is reproduced qualitatively and quantitatively correct. This chapter also contains studies about electron and hole transport in both polymorphs (α and β) of perylene. Reorganization energies as well as diffusion coefficients for both crystal structures and types of charge transport were calculated. The best transport is hole transport in β-perylene, but it is strongly isotropic. The preferred transport direction is along the b-axis of the unit cell with couplings of greater than 100 meV. However, there is no transport along the c-axis. The diffusion constant in b-direction is bigger by two orders of magnitude than in c-direction (62.7•10-6 m2/s vs. 0.4•10-6 m2/s). Charge transport is calculated to be strongly anisotropic for holes as well as electrons in both modifications. To verify these results experimental electron mobilities have been compared to the simulations. Good agreement was found with errors of less than 27%. As it was shown above, the calculation and measurement of transport properties between weakly coupled systems is possible. However, it is difficult to exactly determine the quality of the electronic coupling. For this reason a collaboration about strongly interacting π-systems was started between us and the research group of Prof. Ingo Fischer. There, [2.2]paracyclophanes and its derivates were investigated to show how hydroxyl substitution influences absorption properties. Overall, a combination of SCS-MP2 and SCS-CC2 performs best to address the description of geometric and electronic structures for both ground and excited states of these model systems as well as their parent compounds benzene and phenol. Only [2.2]paracyclophane shows a double minimum potential regarding a twist and shift motion between the benzene/phenol subunits towards each other. All other systems are less flexible due to their substitution pattern. Almost all [2.2]paracyclophanes display minor changes in their geometric structure upon excitation to the S1 state: The inter-ring distance shortens, but qualitatively they keep their shift and twist characteristics, although the extent of these deformations diminishes. The exception is p-DHPC, which turns from a shifted ground state structure into a twisted excited state structure. Consequently, the intensity of the 0-0 transition cannot be observed experimentally due to small Franck-Condon factors and impurities of o-DHPC. In the present thesis, the structures and their changes due to excitation are explained by electrostatic potentials as well as antibonding (bonding) HOMO (LUMO) orbitals. Adiabatic excitation energies have been corrected by ZPEs and result in accuracies with errors smaller than 0.1 eV. Note that corrections on the B3LYP level worsen the results and one has to apply SCS-CC2 to achieve this accuracy. These calculations allow an interpretation of the experimental [1+1]REMPI spectra. Band progressions of the twist, shift and breathing of the [2.2]paracyclophane skeleton vibrations have been identified and show good agreement to the experiment. This work shows that the substitution pattern in [2.2]paracyclophanes can have a significant impact on spectroscopic properties. Because these properties are directly linked to the transport properties of these materials, the hereby gained insight can be used to design materials with customized transport properties. It was shown that the SCS-CC2 method is very appropriate to predict the interaction between the π-systems
KW  - Ladungstransport
KW  - Exziton
KW  - Paracyclophane
KW  - Exzitonentransport
KW  - schwach gekoppelte Regime
KW  - Anthracen
KW  - Theoretische Chemie
KW  - REMPI
KW  - Coupled Cluster
KW  - MP-Störungstheorie
KW  - PI-System
KW  - exciton transport
KW  - weak coupling regime
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-65362
ER  - 
TY  - THES
A1  - Shkumatov, Alexander V.
T1  - Methods for hybrid modeling of solution scattering data and their application
T1  - Methoden zur Hybriden Modellierung von SAXS Daten (Röntgenkleinwinkelstreuung) und deren Anwendung
N2  - Small-angle X-ray scattering (SAXS) is a universal low-resolution method to study proteins in solution and to analyze structural changes in response to variations of conditions (pH, temperature, ionic strength etc). SAXS is hardly limited by the particle size, being applicable to the smallest proteins and to huge macromolecular machines like ribosomes and viruses. SAXS experiments are usually fast and require a moderate amount of purified material. Traditionally, SAXS is employed to study the size and shape of globular proteins, but recent developments have made it possible to quantitatively characterize the structure and structural transitions of metastable systems, e.g. partially or completely unfolded proteins. In the absence of complementary information, low-resolution macromolecular shapes can be reconstructed ab initio and overall characteristics of the systems can be extracted. If a high or low-resolution structure or a predicted model is available, it can be validated against the experimental SAXS data. If the measured sample is polydisperse, the oligomeric state and/or oligomeric composition in solution can be determined. One of the most important approaches for macromolecular complexes is a combined ab initio/rigid body modeling, when the structures (either complete or partial) of individual subunits are available and SAXS data is employed to build the entire complex. Moreover, this method can be effectively combined with information from other structural, computational and biochemical methods. All the above approaches are covered in a comprehensive program suite ATSAS for SAXS data analysis, which has been developed at the EMBL-Hamburg. In order to meet the growing demands of the structural biology community, methods for SAXS data analysis must be further developed. This thesis describes the development of two new modules, RANLOGS and EM2DAM, which became part of ATSAS suite. The former program can be employed for constructing libraries of linkers and loops de novo and became a part of a combined ab initio/rigid body modeling program CORAL. EM2DAM can be employed to convert electron microscopy maps to bead models, which can be used for modeling or structure validation. Moreover, the programs CRYSOL and CRYSON, for computing X-ray and neutron scattering patterns from atomic models, respectively, were refurbished to work faster and new options were added to them. Two programs, to be contributed to future releases of the ATSAS package, were also developed. The first program generates a large pool of possible models using rigid body modeling program SASREF, selects and refines models with lowest discrepancy to experimental SAXS data using a docking program HADDOCK. The second program refines binary protein-protein complexes using the SAXS data and the high-resolution models of unbound subunits. Some results and conclusions from this work are presented here. The developed approaches detailed in this thesis, together with existing ATSAS modules were additionally employed in a number of collaborative projects. New insights into the “structural memory” of natively unfolded tau protein were gained and supramodular structure of RhoA-specific guanidine nucleotide exchange factor was reconstructed. Moreover, high resolution structures of several hematopoietic cytokine-receptor complexes were validated and re-modeled using the SAXS data. Important information about the oligomeric state of yeast frataxin in solution was derived from the scattering patterns recorded under different conditions and its flexibility was quantitatively characterized using the Ensemble Optimization Method (EOM).
N2  - Röntgenkleinwinkelstreuung (small angle X-ray scattering, SAXS) ist eine fundamentale niedrigauflösende Methode zur Untersuchung von Proteinen in Lösung und Analyse von Strukturänderungen unter verschiedenen Bedingungen (pH, Temperatur, Ionenstärke, usw.). SAXS ist nicht durch die Teilchengröße begrenzt und die Anwendbarkeit reicht von kleinsten Proteinen bis hin zu großen makromolekularen Maschinen, wie Ribosomen und Viren. SAXS-Experimente sind normalerweise schnell durchzuführen und erfordern eine relativ geringe Menge gereinigten Materials. SAXS wird hauptsächlich eingesetzt, um Größe und Form der globulärer Proteine zu studieren. Die neuesten Entwicklungen ermöglichen jedoch auch die Untersuchung und quantitative Charakterisierung metastabiler Systeme, wie teilweise oder vollständig ungefaltete Proteine. Für die SAXS-Datenanalyse existiert das umfassende Programmpaket ATSAS, welches am EMBL-Hamburg entwickelt wurde. Es ermöglicht die de novo Modellierung der Proteinform mit niedriger Auflösung, wenn keine ergänzende Information über die dreidimensionale Struktur vorhanden ist. Des weiteren können diverse Gesamteigenschaften des untersuchten Systems berechnet werden. Wenn ein hoch oder niedrig aufgelöstes strukturell bestimmtes oder vorgesagtes Modell vorhanden ist, kann es gegen experimentellen SAXS Daten validiert werden. Wenn die Probe polydispers ist, kann der oligomere Zustand und/oder der oligomere Zusammensetzung in Lösung bestimmt werden. Einer der wichtigsten Ansätze für SAXS Untersuchungen an makromolekularen Komplexen ist die kombinierte ab initio/Starrkörper-Modellierung, wenn entweder komplette oder partielle Strukturen der einzelnen Untereinheiten zusammen mit SAXS Daten benutzt werden, um daraus den gesamten Komplex zu konstruieren. Außerdem kann diese Methode mit Informationen von anderen strukturellen, rechnerischen und biochemischen Methoden effektiv kombiniert werden. Um den Anwendungsbereich von SAXS in der Strukturbiologie zu erweitern, müssen Methoden für die SAXS-Datenanalyse weiter entwickelt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei neue Module, RANLOGS und EM2DAM, entwickelt und zur ATSAS Programmsuite hinzugefügt. Ersteres kann eingesetzt werden, um eine Bibliothek verknüpfender Polypeptidketten (linkers) und -schleifen (loops) de novo aufzubauen und ist bereits ein Teil des Programms CORAL zur kombinierten ab initio/Starrkörper-Modellierung. EM2DAM kann eingesetzt werden, um Elektronenmikroskopie-Dichtekarten in Kugelmodelle umzuwandeln, welche für die Modellierung oder Struktur-Validierung benutzt werden können. Außerdem wurden die Programme CRYSOL und CRYSON zur Berechnung von Röntgenstrahl- beziehungsweise Neutronenstreumuster aus Atommodellen erweitert, um die Berechnung zu beschleunigen und neue Optionen einzubauen. Zwei weitere Programme, die noch nicht Teil des ATSAS Pakets sind, wurden entwickelt. Das erste ist ein Programm, das mögliche Proteinmodelle von Komplexen unter Verwendung des SAXS Starrkörper-Modellierung-Programms SASREF erstellt. Dann werden Modelle zu experimentellen SAXS-Daten angepasst, ausgewählt und verfeinert unter Verwendung des Protein-Protein-Docking-Programms HADDOCK. Das zweite Programm verfeinert binäre Protein-Protein-Komplexe unter Verwendung von SAXS-Daten sowie hochaufgelöster Modelle der ungebundenen Untereinheiten. Im Folgenden werden die einige Ergebnisse dargestellt und diskutiert. Die entwickelten Methoden wurden zusammen mit den vorhandenen ATSAS-Modulen im Rahmen von Kollaborationsprojekte eingesetzt. So war es möglich, neue Einblicke in das „strukturelle Gedächtnis“ des natürlicherweise ungefalteten Protein tau zu bekommen und die supramodulare Struktur eines RhoA-spezifischen Guanidinnukleotid-Austauschfaktors zu rekonstruieren. Außerdem wurden hoch aufgelöste Strukturen einiger blutbildender Cytokin-Empfänger-Komplexe unter Verwendung von SAXS Daten validiert und verfeinert. Wichtige Informationen über den oligomeren Zustand von Hefe-Frataxin in Lösung wurden aus den unter verschiedenen experimentelle Bedingungen gemessenen Streumustern abgeleitet, und seine Flexibilität wurde quantitativ unter Verwendung der Ensemble-Optimierungs-Methode (EOM) ermittelt.
KW  - Röntgen-Kleinwinkelstreuung
KW  - Tau-Protein
KW  - Datenanalyse
KW  - teilweise oder vollständig ungefaltete Proteine
KW  - Proteinstruktur
KW  - Alzheimer-Krankheit
KW  - SAXS
KW  - IDPs
KW  - protein structure
KW  - Alzheimer disease
KW  - tau protein
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-65044
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schneider, Matthias
T1  - Characterisation of Metalloprotease-mediated EGFR Signal Transactivation after GPCR Stimulation
T1  - Charakterisierung der EGFR Signaltransaktivierung nach GPCR Stimulation
N2  - In the context of metalloprotease-mediated transactivation of the epidermal growth factor receptor, different monoclonal antibodies against ADAM17 / TACE were characterized for their ability to block the sheddase. Activity of some of them was observed at doses between 2µg/mL and 10µg/mL. Kinetic analyses showed their activity starting at around 30 minutes. In cellular assays performed with the antibodies, especially upon treatment of cells with sphingosine-1-phosphate a reduction in proliferation was observed with some candidates. Moreover this study provides potential new roles for ß-Arrestins. Their involvement in the triple membrane-passing signal pathway of EGFR transactivation was shown. Furthermore, in overexpressing cellular model systems, an interaction between ADAM17 and ß-Arrestin1 could be observed. Detailed analysis discovered that phosphorylation of ß-Arrestin1 is crucial for this interaction. Additionally, the novel mechanism of UV-induced EGFR transactivation was extended to squamous cell carcinoma. The mechanism happens in a dose dependent manner and requires a metalloprotease to shed the proligand Amphiregulin. The involvement of both ADAM9 and ADAM17, being the metalloproteases responsible for this cleavage, was shown for SCC9 cells.
N2  - Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene monoklonale Antikörper gegen ADAM17 / TACE im Kontext der Metalloprotease-vermittelten Transaktivierung des Epidermalen Wachstumsfaktors auf ihre Fähigkeit hin untersucht, die Proteaseaktivität zu unterdrücken. Einige von Ihnen zeigten inhibitorische Aktivität bei Konzentrationen zwischen 2µg/ml und 10µg/ml. Die Untersuchung der Zeitabhängigkeit ihrer Wirkungsweise ergab eine Aktivität ab 30 Minuten Vorinkubation. In zellulären Versuchen konnte eine Verminderung der Proliferation besonders nach Stimulation mit Sphingosin-1-Phosphat gezeigt werden. Darüber hinaus konnten möglich neue Funktionen von ß-Arrestinen gezeigt werden. Eine Beteiligung am „triple membrane-passing“ Signalwegs der Transaktivierung des Epidermalen Wachstumsfaktors wurde dargestellt. Zudem wurde eine Interaktion von ß-Arrestin1 und ADAM17 in überexprimierenden Zellsystemen gezeigt. Detaillierte Analysen belegten, dass die Phosphorylierung von ß-Arrestin1 eine notwendige Voraussetzung dafür ist. Weiterhin wurde der neue Mechanismus der UV-vermittelten Aktivierung des epidermalen Wachstumsfaktors auf Plattenephithelkarzinom-Zellen ausgeweitet. Er findet in einer dosisabhängigen Form statt und bedarf einer Metalloprotease zum Aktivieren des Liganden Amphiregulin. Sowohl ADAM9 als auch ADAM17 wurden als die verantwortlichen Metalloproteasen in den untersuchten SCC9 Zellen ermittelt.
KW  - Epidermaler Wachstumsfaktor-Rezeptor
KW  - G-Protein gekoppelte Rezeptoren
KW  - Metalloprotease
KW  - Krebs <Medizin>
KW  - EGF Rezeptor
KW  - Transaktivierung
KW  - GPCR
KW  - UV
KW  - EGFR Transactivation
KW  - Metalloprotease
KW  - GPCR
KW  - Cancer
KW  - UV
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-65105
ER  - 
TY  - THES
A1  - Likowski, Katja U.
T1  - Facial mimicry, valence evaluation or emotional reaction? Mechanisms underlying the modulation of congruent and incongruent facial reactions to emotional facial expressions
T1  - Faziale Mimikry, Valenzevaluation oder Emotionale Reaktion? Mechanismen der Modulation kongruenter und inkongruenter fazialer Reaktionen auf emotionale Gesichtsausdrücke
N2  - Humans have the tendency to react with congruent facial expressions when looking at an emotional face. Interestingly, recent studies revealed that several situational moderators can modulate strength and direction of these reactions. In current literature, congruent facial reactions to emotional facial expressions are usually described in terms of “facial mimicry” and interpreted as imitative behavior. Thereby, facial mimicry is understood as a process of pure motor resonance resulting from overlapping representations for the perception and the execution of a certain behavior. Motor mimicry, however, is not the only mechanism by which congruent facial reactions can occur. Numerous studies have shown that facial muscles also indicate valence evaluations. Furthermore, facial reactions are also determined by our current emotional state. These thoughts suggest that the modulation of congruent facial reactions to emotional expressions can be based on both motor and affective processes. However, a separation of motor and affective processes in facial reactions is hard to make. None of the published studies that tried that could show a clear involvement of one or the other process so far. Therefore, the aim of the present line of experiments is to shed light on the involvement of motor and affective processes in the modulation of congruent and incongruent facial reactions. Specifically, the experiments are designed to test the assumptions of a working model on mechanisms underlying the modulation of facial reactions and to examine the neuronal correlates involved in such modulations with a broad range of methods. Experiments 1 and 2 experimentally manipulate motor and affective mechanisms by using specific contexts. In the chose settings, motor process models and affective models of valence evaluations make competing predictions about resulting facial reactions. The results of Experiment 1 did not support the involvement of valence evaluations in the modulation of congruent and incongruent facial reactions to facial expressions. The results of Experiments 2a and 2b suggest that emotional reactions are the predominant determinant of facial reactions. Experiment 3 aimed at identifying the psychological mediators that indicate motor and affective mechanisms. Motor mechanisms are assessed via the psychological mediator empathy. Additionally, as a psychological mediator for clarifying the role of affective mechanisms subjective measures of the participants’ current emotional state in response to the presented facial expressions were taken. Mediational analyses show that the modulation of congruent facial reactions can be explained by a decrease of state cognitive empathy. This suggests that motor processes mediate the effects of the context on congruent facial reactions. However, such a mechanism could not be observed for incongruent reactions. Instead, it was found that affective processes in terms of emotional reactions are involved in incongruent facial reactions. Additionally, the involvement of a third class of processes, namely strategic processes, was observed. Experiment 4 aimed at investigating whether a change in the strength of perception can explain the contextual modulation of facial reactions to facial expressions. According to motor process models the strength of perception is directly related to the strength of the spread of activation from perception to the execution of an action and thereby to the strength of the resulting mimicry behavior. The results suggest that motor mechanisms were involved in the modulation of congruent facial reactions by attitudes. Such an involvement of motor mechanisms could, however, not be observed for the modulation of incongruent reactions. In Experiment 5 the investigation of neuronal correlates shall be extended to the observation of involved brain areas via fMRI. The proposed brain areas depicting motor areas were prominent parts of the mirror neuron system. The regions of interest depicting areas involved in the affective processing were amygdala, insula, striatum. Furthermore, it could be shown that changes in the activity of parts of the MNS are related to the modulation of congruent facial reactions. Further on, results revealed the involvement of affective processes in the modulation of incongruent facial reactions. In sum, these results lead to a revised working model on the mechanisms underlying the modulation of facial reactions to emotional facial expressions. The results of the five experiments provide strong support for the involvement of motor mechanisms in congruent facial reactions. No evidence was found for the involvement of motor mechanisms in the occurrence or modulation of incongruent facial reactions. Furthermore, no evidence was found for the involvement of valence evaluations in the modulation of facial reactions. Instead, emotional reactions were found to be involved in the modulation of mainly incongruent facial reactions.
N2  - Menschen haben die automatische Tendenz, auf emotionale Gesichtsausdrücke anderer kongruente muskuläre Reaktionen zu zeigen. Solche Reaktionen werden allerdings durch eine Vielzahl situativer Faktoren moduliert. Die dieser Modulation zugrunde liegenden Prozesse sind bisher jedoch kaum erforscht. Die Modulation kongruenter und inkongruenter fazialer Reaktionen wird in der Literatur zu fazialer Mimikry bisher nahezu ausschließlich mit motorischen Resonanzprozessen erklärt. Faziale Reaktionen haben jedoch noch weitere Determinanten. So belegen Studien, dass faziale muskuläre Reaktionen Valenzindikatoren bei der Beurteilung positiver und negativer Stimuli sind. Weiterhin zeigt der Gesichtsausdruck den momentanen emotionalen Zustand an. Dies legt nahe, dass die in der Literatur zu fazialer Mimikry beobachteten Modulationen fazialer Reaktionen auf Gesichtsausdrücke eventuell nicht nur auf rein motorischen Prozessen beruht haben. Vielmehr könnten affektive Prozesse diese Reaktionen beeinflusst haben. Tatsächlich gibt es bisher keine Studie, die das Zusammenspiel motorischer und affektiver Mechanismen bei der Modulation fazialer Reaktionen auf Gesichtsausdrücke näher aufklären konnte. Dies sollte in dieser Arbeit geleistet werden. Genauer gesagt wurde folgende zentrale Fragestellung untersucht: Welche spezifischen psychologischen Mediatoren und neuronalen Korrelate liegen der sozialen Modulation kongruenter und inkongruenter fazialer Reaktionen auf emotionale Gesichtsausdrücke zugrunde? Zur Beantwortung dieser Frage wurde ein Arbeitsmodell aufgestellt und mit einer systematischen Reihe an Experimenten auf Gültigkeit getestet. In Experiment 1 und 2 wurden mittels spezifischer sozialer Kontextinformationen motorische und affektive Mechanismen experimentell manipuliert, um Aussagen über deren Beteiligung an der Modulation kongruenter und inkongruenter fazialer Reaktionen auf emotionale Gesichtsausdrücke machen zu können. Motorische und affektive Prozessmodelle sagten hier jeweils unterschiedliche faziale Reaktionen vorher. Die Ergebnisse von Experiment 1 lieferten keinen Beleg für die Beteiligung affektiver Mechanismen der Valenzevaluation an der Modulation kongruenter und inkongruenter fazialer Reaktionen. Das Ergebnismuster der Experimente 2a und 2b lässt sich einzig mit emotionalen Reaktionen in Form von Mitleid und Mitgefühl erklären. In Experiment 3 wurden motorische und affektive Mechanismen mittels psychischer Variablen gemessen und deren Beteiligung an der Modulation fazialer Reaktionen durch Mediatorenanalysen festgestellt. Die Stärke motorischer Prozesse wurde mittels zweier Empathie-Maße indiziert. Affektive Prozesse wurden mittels subjektiver Angaben über die eigene emotionale Reaktion erfasst. Die Ergebnisse von Experiment 3 zeigen eine Beteiligung motorischer Prozesse an der Modulation kongruenter Reaktionen. Es zeigte sich zudem, dass affektive Prozesse in der Modulation und dem Zustandekommen inkongruenter Reaktionen involviert sind. Hingegen zeigte sich keine Beteiligung affektiver Prozesse an der Modulation kongruenter Reaktionen. Zusätzlich wurde die Beteiligung von strategischen Prozessen gefunden. In Experiment 4 wurden motorische Prozesse mittels EEG direkt auf neuronaler Ebene erfasst. Aus motorischen Prozessmodellen ließ sich die Annahme ableiten, dass die Aufmerksamkeitsstärke, mit der Stärke der Aktivierung der zugehörigen Repräsentationen einhergeht und folglich eine verringerte oder erhöhte Mimikry zur Folge haben sollte. Die Ergebnisse unterstützen die Annahme, dass motorische Mechanismen an der Modulation kongruenter fazialer Reaktionen beteiligt sind. Solch eine Beteiligung konnte jedoch wiederum nicht für die Modulation inkongruenter Reaktionen gezeigt werden. In Experiment 5 erfolgte mittels fMRT die Untersuchung der neuronalen Korrelate der Modulation fazialer Reaktionen. Zur Aufklärung der Beteiligung motorischer Mechanismen sollte der Zusammenhang des Spiegelneuronensystems sowie von Zentren der emotionalen Verarbeitung mit der Modulation fazialer Reaktionen betrachtet werden. Es konnte gezeigt werden, dass Modulationen des Spiegelneuronensytems mit Modulationen kongruenter, aber inkongruenter Reaktionen in Zusammenhang stehen. Dies spricht dafür, dass motorische Prozesse bei der Modulation kongruenter Reaktionen involviert sind. Weiterhin unterstützen die Ergebnisse die Annahme der Beteiligung affektiver Prozesse an der Modulation inkongruenter Reaktionen. Zusammengefasst führen die Ergebnisse zu einer revidierten Form des Arbeitsmodells. Die Experimente unterstützen die Annahme, dass bei der Modulation kongruenter fazialer Reaktionen vorwiegend motorische Prozesse involviert sind. Weiterhin zeigte sich kein Beleg für eine Beteiligung von Prozessen der Valenzevaluation an der Modulation fazialer Reaktionen. Stattdessen wurden zahlreiche Belege dafür gefunden, dass emotionale Reaktionen für das Zustandekommen und die Modulation inkongruenter Reaktionen verantwortlich sind.
KW  - Gefühl
KW  - Mimik
KW  - Nichtverbale Kommunikation
KW  - Emotionsausdruck
KW  - nonverbale Kommunikation
KW  - Valenz
KW  - Emotion
KW  - mimicry
KW  - valence
KW  - emotion
KW  - facial expressions
KW  - nonverbal communication
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-65013
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schmidt, Marco
T1  - Ground Station Networks for Efficient Operation of Distributed Small Satellite Systems
T1  - Effizienter Betrieb von Verteilten Kleinsatelliten-Systemen mit Bodenstationsnetzwerken
N2  - The field of small satellite formations and constellations attracted growing attention, based on recent advances in small satellite engineering. The utilization of distributed space systems allows the realization of innovative applications and will enable improved temporal and spatial resolution in observation scenarios. On the other side, this new paradigm imposes a variety of research challenges. In this monograph new networking concepts for space missions are presented, using networks of ground stations. The developed approaches combine ground station resources in a coordinated way to achieve more robust and efficient communication links. Within this thesis, the following topics were elaborated to improve the performance in distributed space missions: Appropriate scheduling of contact windows in a distributed ground system is a necessary process to avoid low utilization of ground stations. The theoretical basis for the novel concept of redundant scheduling was elaborated in detail. Additionally to the presented algorithm was a scheduling system implemented, its performance was tested extensively with real world scheduling problems. In the scope of data management, a system was developed which autonomously synchronizes data frames in ground station networks and uses this information to detect and correct transmission errors. The system was validated with hardware in the loop experiments, demonstrating the benefits of the developed approach.
N2  - Satellitenformationen und Konstellationen rücken immer mehr in den Fokus aktueller Forschung, ausgelöst durch die jüngsten Fortschritte in der Kleinsatelliten-Entwicklung. Der Einsatz von verteilten Weltraumsystemen ermöglicht die Realisierung von innovativen Anwendungen auf Basis von hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung in Observationsszenarien. Allerdings bringt dieses neue Paradigma der Raumfahrttechnik auch Herausforderungen in verschiedenen Forschungsfeldern mit sich. In dieser Dissertation werden neue Netzwerk-Konzepte für Raumfahrtmissionen unter Einsatz von Bodenstationnetzwerken vorgestellt. Die präsentierten Verfahren koordinieren verfügbare Bodenstationsressourcen um einen robusten und effizienten Kommunikationslink zu ermöglichen. In dieser Arbeit werden dabei folgende Themenfelder behandelt um die Performance in verteilten Raumfahrtmissionen zu steigern: Das Verteilen von Kontaktfenster (sogenanntes Scheduling) in verteilten Bodenstationssystem ist ein notwendiger Prozess um eine niedrige Auslastung der Stationen zu vermeiden. Die theoretische Grundlage für das Konzept des redundanten Scheduling wurde erarbeitet. Zusätztlich wurde das Verfahren in Form eines Scheduling Systems implementiert und dessen Performance ausführlich an real-world Szenarien getestet. Im Rahmen des Themenfeldes Data Management wurde ein System entwickelt, welches autonom Datenframes in Bodenstationsnetzwerken synchronisieren kann. Die in den Datenframes enthaltene Information wird genutzt um Übertragungsfehler zu erkennen und zu korrigieren. Das System wurde mit Hardware-in-the-loop Experimenten validiert und die Vorteile des entwickelten Verfahrens wurden gezeigt.
T3  - Forschungsberichte in der Robotik = Research Notes in Robotics - 6 
KW  - Kleinsatellit
KW  - Bodenstation
KW  - Verteiltes System
KW  - Scheduling
KW  - Ground Station Networks
KW  - Small Satellites
KW  - Distributed Space Systems
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-64999
SN  - 978-3-923959-77-8
ER  -