TY  - JOUR
A1  - Dhillon, Maninder Singh
A1  - Dahms, Thorsten
A1  - Kübert-Flock, Carina
A1  - Steffan-Dewenter, Ingolf
A1  - Zhang, Jie
A1  - Ullmann, Tobias
T1  - Spatiotemporal Fusion Modelling Using STARFM: Examples of Landsat 8 and Sentinel-2 NDVI in Bavaria
JF  - Remote Sensing
N2  - The increasing availability and variety of global satellite products provide a new level of data with different spatial, temporal, and spectral resolutions; however, identifying the most suited resolution for a specific application consumes increasingly more time and computation effort. The region’s cloud coverage additionally influences the choice of the best trade-off between spatial and temporal resolution, and different pixel sizes of remote sensing (RS) data may hinder the accurate monitoring of different land cover (LC) classes such as agriculture, forest, grassland, water, urban, and natural-seminatural. To investigate the importance of RS data for these LC classes, the present study fuses NDVIs of two high spatial resolution data (high pair) (Landsat (30 m, 16 days; L) and Sentinel-2 (10 m, 5–6 days; S), with four low spatial resolution data (low pair) (MOD13Q1 (250 m, 16 days), MCD43A4 (500 m, one day), MOD09GQ (250 m, one-day), and MOD09Q1 (250 m, eight day)) using the spatial and temporal adaptive reflectance fusion model (STARFM), which fills regions’ cloud or shadow gaps without losing spatial information. These eight synthetic NDVI STARFM products (2: high pair multiply 4: low pair) offer a spatial resolution of 10 or 30 m and temporal resolution of 1, 8, or 16 days for the entire state of Bavaria (Germany) in 2019. Due to their higher revisit frequency and more cloud and shadow-free scenes (S = 13, L = 9), Sentinel-2 (overall R\(^2\) = 0.71, and RMSE = 0.11) synthetic NDVI products provide more accurate results than Landsat (overall R\(^2\) = 0.61, and RMSE = 0.13). Likewise, for the agriculture class, synthetic products obtained using Sentinel-2 resulted in higher accuracy than Landsat except for L-MOD13Q1 (R\(^2\) = 0.62, RMSE = 0.11), resulting in similar accuracy preciseness as S-MOD13Q1 (R\(^2\) = 0.68, RMSE = 0.13). Similarly, comparing L-MOD13Q1 (R\(^2\) = 0.60, RMSE = 0.05) and S-MOD13Q1 (R\(^2\) = 0.52, RMSE = 0.09) for the forest class, the former resulted in higher accuracy and precision than the latter. Conclusively, both L-MOD13Q1 and S-MOD13Q1 are suitable for agricultural and forest monitoring; however, the spatial resolution of 30 m and low storage capacity makes L-MOD13Q1 more prominent and faster than that of S-MOD13Q1 with the 10-m spatial resolution.
KW  - Landsat
KW  - Sentinel-2
KW  - NDVI
KW  - fusion
KW  - agriculture
KW  - grassland
KW  - forest
KW  - urban
KW  - water
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-323471
SN  - 2072-4292
VL  - 14
IS  - 3
ER  - 
TY  - THES
A1  - Pietschmann, Thomas
T1  - Molekularbiologische Untersuchungen zur Funktion des Hüllproteins des Humanen Foamyvirus
T1  - Molecular studies on the envelope protein of the human foamy virus
N2  - Im Rahmen dieser Arbeit wurde gezeigt, dass fremde virale Hüllproteine wie das Env Protein des murinen Leukämievirus (MLV) oder das Glykoprotein des Virus der vesiklären Stomatitis (VSV) nicht in der Lage sind, die Funktion des homologen HFV Hüllproteins in Bezug auf die Viruspartikelfreisetzung des Humanen Foamyvirus zu übernehmen. Offenbar werden für die HFV Viruspartikelmorphogenese und -freisetzung spezifische Interaktionen zwischen dem Kapsid und dem homologen Hüllprotein benötigt. Mutationsanalysen ergaben, dass die membranspannende Domäne des HFV Hüllproteins in diesem Zusammenhang spezifische Aufgaben erfüllt, die nicht durch heterologe Formen der Membranverankerung übernommen werden können. Die Analyse der Fusionsaktivität verschiedener Hüllproteinmutanten zeigte, dass die zytoplasmatische Domäne des Proteins nicht essentiell für die Fusionsaktivität benötigt wird. Umfangreichere Deletionen, die auch Teile der langen membranspannenden Domäne des Proteins einschlossen, führten dagegen zum Verlust der Fusionseigenschaften des Hüllproteins. Innerhalb der membranspannenden Domäne des HFV Hüllproteins befindet sich ein konserviertes Lysin-Prolin Motiv, dessen Mutation sich auf den zellulären Transport und auf die Fusionsaktivität des Proteins auswirkte. Es zeichnet sich ab, dass die lange membranspannende Domäne des HFV Hüllproteins nicht nur als Membranverankerung dient, sondern zusätzlich für verschiedene Funktionen des Hüllproteins von Bedeutung ist.
N2  - In the course of these studies it was shown that heterologous viral envelope proteins like the Env protein of MLV (murine leukemia virus) and the glycoprotein of VSV (vesicular stomatitis virus) are not able to substitute for the HFV Env protein in HF virus (human foamy virus) particle morphogenesis. These data suggest that HFV capsids require specific interactions with their homologous envelope protein in order to be enveloped and released from the cell. A mutational analysis revealed that the long membrane-spanning domain (MSD) of HFV Env plays a key role in this respect, since it cannot be replaced by alternative forms of membrane anchorage. The analysis of fusion activity of various HFV env mutants showed that the cytoplasmic domain (CyD) is not required to mediate membrane fusion. However, fusogenicity was lost when C-terminal parts of the MSD were deleted. Furthermore, it was shown, that mutations of the conserved lysine-proline motif within the MSD result in altered transport and fusion activity of HFV Env. Together, these data imply that the MSD of HFV Env does not only function as a domain that anchors the protein in the lipid bilayer. Instead, it appears that it adopts a specific conformation that is required to mediate different functions of the HFV Env protein.
KW  - Spumaviren
KW  - Hüllproteine
KW  - Molekularbiologie
KW  - Foamyvirus
KW  - Retroviren
KW  - Hüllprotein
KW  - Morphogenese
KW  - Fusion
KW  - foamy virus
KW  - retro virus
KW  - envelope protein
KW  - morphogenesis
KW  - fusion
Y1  - 2000
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-1879
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Ehrenfeld, Stephan
A1  - Herbort, Oliver
A1  - Butz, Martin V.
T1  - Modular neuron-based body estimation: maintaining consistency over different limbs, modalities, and frames of reference
JF  - Frontiers in Computational Neuroscience
N2  - This paper addresses the question of how the brain maintains a probabilistic body state estimate over time from a modeling perspective. The neural Modular Modality Frame (nMMF) model simulates such a body state estimation process by continuously integrating redundant, multimodal body state information sources. The body state estimate itself is distributed over separate, but bidirectionally interacting modules. nMMF compares the incoming sensory and present body state information across the interacting modules and fuses the information sources accordingly. At the same time, nMMF enforces body state estimation consistency across the modules. nMMF is able to detect conflicting sensory information and to consequently decrease the influence of implausible sensor sources on the fly. In contrast to the previously published Modular Modality Frame (MMF) model, nMMF offers a biologically plausible neural implementation based on distributed, probabilistic population codes. Besides its neural plausibility, the neural encoding has the advantage of enabling (a) additional probabilistic information flow across the separate body state estimation modules and (b) the representation of arbitrary probability distributions of a body state. The results show that the neural estimates can detect and decrease the impact of false sensory information, can propagate conflicting information across modules, and can improve overall estimation accuracy due to additional module interactions. Even bodily illusions, such as the rubber hand illusion, can be simulated with nMMF. We conclude with an outlook on the potential of modeling human data and of invoking goal-directed behavioral control.
KW  - information
KW  - posterior parietal cortex
KW  - hand
KW  - population code
KW  - conflicting information
KW  - multimodal interaction
KW  - probabilistic inference
KW  - modular body schema
KW  - sensor fusion
KW  - multisensory perception
KW  - fusion
KW  - representation
KW  - multisensory processing
KW  - see
KW  - implementation
KW  - perspective
KW  - multisensory integration
KW  - population codes
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-122253
VL  - 7
IS  - 148
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Dhillon, Maninder Singh
A1  - Dahms, Thorsten
A1  - Kübert-Flock, Carina
A1  - Liepa, Adomas
A1  - Rummler, Thomas
A1  - Arnault, Joel
A1  - Steffan-Dewenter, Ingolf
A1  - Ullmann, Tobias
T1  - Impact of STARFM on crop yield predictions: fusing MODIS with Landsat 5, 7, and 8 NDVIs in Bavaria Germany
JF  - Remote Sensing
N2  - Rapid and accurate yield estimates at both field and regional levels remain the goal of sustainable agriculture and food security. Hereby, the identification of consistent and reliable methodologies providing accurate yield predictions is one of the hot topics in agricultural research. This study investigated the relationship of spatiotemporal fusion modelling using STRAFM on crop yield prediction for winter wheat (WW) and oil-seed rape (OSR) using a semi-empirical light use efficiency (LUE) model for the Free State of Bavaria (70,550 km\(^2\)), Germany, from 2001 to 2019. A synthetic normalised difference vegetation index (NDVI) time series was generated and validated by fusing the high spatial resolution (30 m, 16 days) Landsat 5 Thematic Mapper (TM) (2001 to 2012), Landsat 7 Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) (2012), and Landsat 8 Operational Land Imager (OLI) (2013 to 2019) with the coarse resolution of MOD13Q1 (250 m, 16 days) from 2001 to 2019. Except for some temporal periods (i.e., 2001, 2002, and 2012), the study obtained an R\(^2\) of more than 0.65 and a RMSE of less than 0.11, which proves that the Landsat 8 OLI fused products are of higher accuracy than the Landsat 5 TM products. Moreover, the accuracies of the NDVI fusion data have been found to correlate with the total number of available Landsat scenes every year (N), with a correlation coefficient (R) of +0.83 (between R\(^2\) of yearly synthetic NDVIs and N) and −0.84 (between RMSEs and N). For crop yield prediction, the synthetic NDVI time series and climate elements (such as minimum temperature, maximum temperature, relative humidity, evaporation, transpiration, and solar radiation) are inputted to the LUE model, resulting in an average R\(^2\) of 0.75 (WW) and 0.73 (OSR), and RMSEs of 4.33 dt/ha and 2.19 dt/ha. The yield prediction results prove the consistency and stability of the LUE model for yield estimation. Using the LUE model, accurate crop yield predictions were obtained for WW (R\(^2\) = 0.88) and OSR (R\(^2\) = 0.74). Lastly, the study observed a high positive correlation of R = 0.81 and R = 0.77 between the yearly R\(^2\) of synthetic accuracy and modelled yield accuracy for WW and OSR, respectively.
KW  - MOD13Q1
KW  - precision agriculture
KW  - fusion
KW  - sustainable agriculture
KW  - decision making
KW  - winter wheat
KW  - oil-seed rape
KW  - crop models
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-311092
SN  - 2072-4292
VL  - 15
IS  - 6
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schmid, Erik
T1  - Die Rolle des CD9 bei der CDV-Infektion
T1  - The significance of CD9 for the CDV-infection
N2  - Die Infektion einer Zelle und die Virus-Ausbreitung von Zelle zu Zelle in infiziertem Gewebe oder in der Zellkultur ist abhängig von der Fähigkeit des Virus, die Fusion von Membranen zu induzieren und somit die natürliche Barriere zwischen einzelnen Zellen zu überwinden. Neben den viralen Glykoproteinen sind dabei Proteine in der Membran der Wirtszelle ausschlaggebend für einen erfolgreichen Ablauf dieser Fusionsprozesse. Kürzlich konnten wir mit CD9, einem Mitglied der Tetraspann-Transmembran-Proteinfamilie, ein zelluläres Oberflächenmolekül identifizieren, welches bei einer Infektion von Zellen mit CDV an diesen Fusionvorgängen beteiligt ist: Transfektion eines CD9-Expressionsplasmids in CD9-negative Zellen erhöht deren Infizierbarkeit und CD9-Antikörper inhibieren die Infektion von Zellkulturen mit CDV (OND). In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, welcher Mechanismus hinter der Hemmung der CDV-Infektion durch CD9-Antikörper steht. Es besteht keine Korrelation zwischen der Expression von CD9 und der Virusbindung an Zellen besteht. Zudem konnte mit Antikörpern gegen CD9 die Bindung von CDV an Zellen nicht beeinträchtigt werden. Es konnte des weiteren kein unmittelbarer Effekt von CD9-Antikörpern auf die Virusaufnahme, sowie auf die virale mRNA- und Protein-Synthese festgestellt werden. Auch die posttranslationale Modifikation der viralen Proteine, wie die Spaltung des F0-Proteins in F1 und F2, und ihre Expression an der Zelloberfläche verläuft in Gegenwart von mAK K41 normal. Durch Antikörper gegen CD9 wird jedoch die Synzytienbildung in infizierten Zellkulturen stark gehemmt und die Freisetzung neuer Viruspartikel verringert. Untersuchungen der Fusion von uninfizierten mit persistent CDV-infizierten HeLa-Zellen zeigten, dass mAK K41 direkt die CDV-induzierte Zell-Zell-Fusion beeinflusst. Dabei wird aber kein Teilschritt des Fusionsprozesses, wie z.B. die Hemifusion, vollständig blockiert, da die Synzytienbildung selbst durch den Einsatz hoher Konzentrationen an mAK K41 nicht verhindert werden kann. Die Reduktion der Virustiter und der viralen mRNA-Mengen, die man etwa ab 18 Stunden nach Infektion in Gegenwart von mAK K41 beobachtet, entspricht der Reduktion, die man in Gegenwart eines fusionsinhibierenden Peptids (FIP) beobachtet. In beiden Fällen ist diese Reduktion höchstwahrscheinlich ein Sekundäreffekt der Inhibition der Infektionsaus-breitung durch Synzytienbildung.Bei CDV kann zwischen Stämmen, die Synzytien induzieren und Stämmen, die in infizierten Zellkulturen keine oder nur sehr geringe Plaquebildung zeigen, unterschieden werden. Diese Unterschiede basieren auf Sequenzunterschieden in den viralen Glykoproteinen H und F, die bei Morbilliviren für die Art des zytopatischen Effekts verantwortlich sind. Bei den Stämmen, die keine Synzytien induzieren, und dem Wildstamm A75/17 haben Antikörper gegen CD9 keinen inhibierenden Effekt auf die Infektion und es sind in Zellkulturen keine Unterschiede im Infektionsverlauf in An- oder Abwesenheit von mAK K41 zu beobachten. Die Hemmbarkeit einer CDV-Infektion durch CD9-Antikörper ist also abhängig von der Fähigkeit des jeweiligen Stammes Synzytien zu induzieren.Aus den vorliegenden Daten kann geschlossen werden, das CD9-Antikörper spezifisch die CDV-induzierte Zell-Zell-Fusion hemmen, nicht aber die Virus-Zell-Fusion. Im Gegensatz zur Virus-Zell-Fusion scheint die virusstammspezifischen Induktion der Zell-Zell-Fusion, neben dem zellulären Rezeptormolkül noch von weiteren Interaktionen der viralen Hüllproteine mit anderen Zelloberflächenmolekülen abhängig zu sein. Es ist anzunehmen, dass CD9 dabei direkt oder indirekt mit diesen Oberflächenmolekülen interagiert und somit Einfluß auf die Zellfusion hat. Bei der CDV-Infektion bewirken CD9-Antiköper eine Verzögerung der Synzytienbildung, während sie bei der NDV-Infektion zu einer verstärkten Synzytienbildung führen.Neben dem bereits bekannten fusionregulierenden Protein FRP-1/CD98 konnte so mit CD9 ein weiteres Membranprotein identfiziert werden, das an der Regulierung verschiedener viral-induzierter Zellfusionsvorgänge, aber auch an Zellfusionen im Zuge der Zelldifferenzierung und Entwicklung beteiligt ist. Die Regulierung der Fusion scheint aber bei CD9 und FRP-1 auf unterschiedlichen Mechanismen zu beruhen, da Antikörper gegen die beiden Membran-proteine bei NDV-infizierten Zellen die Zell-Zell-Fusion stimulieren, FRP-1-Antikörper aber keinen Einfluß auf die CDV-induzierte Zellfusion haben. Obwohl einige Interaktionspartner von CD9, wie z.B. Integrine, bekannt sind, konnte der Mechanismus der Regulation der Zell-Zell-Fusion durch CD9-Antikörper noch nicht aufgeklärt werden. Die vorliegende Arbeit zeigt zum ersten mal Unterschiede in der Virus-Zell- und Zell-Zell-Fusion bei Paramyxoviren auf und ist ein erster Schritt zu einem besseren Ver-ständnis des Unterschiedes zwischen zellulären und viralen Fusionsvorgängen.
N2  - Infection of cells and the cell-to-cell spread of a virus in infected tissues as well as in tissue culture depends on the capacity of the virus to induce membrane fusions overcoming the natural barriers between cells. Apart from the viral glycoproteins host cell membrane proteins are essential for successful fusion events. Recently, we found that in CDV infected cell cultures CD9, a member of the tetraspan transmembrane 4 superfamily, takes part in these fusion processes: Expression of CD9 in CD9-negative cell lines enhanced CDV infection, whereas anti-CD9 antibodies inhibited the infection of cells with the Onderstepoort strain of CDV.In this thesis I investigated which step of the CDV-infection is impaired by anti-CD9 antibodies. There is no correlation between the CD9-expression level and the binding of virus to target cells. Moreover antibodies against CD9 do not impair the binding of virus to cells. Neither the virus uptake, nor viral mRNA or protein levels are directly affected by anti-CD9-antibodies. Furthermore, the processing of viral proteins including cleavage of the F protein and the surface expression of viral proteins appears to be normal in presence of mAb K41. However, what is drastically affected by mAb K41 is the syncytium formation in infected cultures and virus release. In a fusion assay of uninfected with persistently infected HeLa cells, we found that mAb K41 directly impaires the CDV-induced cell-cell fusion. Yet none of the single steps of a fusion event, like f.e. hemifusion, is totally blocked, since even large amounts of mAb K41 cannot abolish the formation of syncitia.The reductions of the virus yield and of viral mRNA levels observed late after infection in the presence of mAb K41 are similar to those observed in the presence of a fusion inhibiting peptide (FIP), and therefore most likely are a secondary effect of the inhibition of syncytium formation.In case of CDV one can differentiate between syncytium-inducing strains and strains which don´t induce the formation of syncytia in infected cell cultures. This is propably due to sequenz differences of the H and F glycoproteins, which govern the type of cytopathic effect of Morbilliviruses. In cultures infected with non-syncitium-inducing strains or the wildstrain A75/17 anti-CD9-antibodies show no sign of inhibiting the infection and there is no difference in the progress of CDV-infection in absence or presence of mAb K41. Therefore the possibility to inhibit a CDV-infection by anti-CD9-antibodies depends on whether the used strain induces syncytium-formation or not.From these data we conclude that antibodies against CD9 specifically inhibit the CDV-induced cell-cell fusion, but not the virus-cell fusion. This indicates that the cell-to-cell spread and the infection of cells with extracellular virus are differentially regulated steps dependent on certain combinations and interactions of viral envelope proteins and cell surface molecules. It is probable that CD9 influences cell-cell-fuion by direct or indirect interaction with these surface molecules. CD9-antibodies delay the CDV-induced syncytium-formation and stimulate the NDV-induced syncytium-formation.Beside the allready known fusion regulation proteins FRP-1/CD98 and FRP-2 we found in CD9 another membrane protein that is involved in cell-cell-fusion induced by viruses or induced in the course of cell-differentiation and development. However, the mechanism by which CD9 and FRP-1/CD98 regulate fusion seem to be different, since antibodies against both proteins stimulate the NDV-induced cell-fusion but FRP-1-antibodies show no effect on CDV-induced cell-fusion.Although molecules interacting with CD9, such as integrins, are known, the mechanismus by which antibodies to CD9 regulate cell-cell fusion could not be unraveled yet. The presented thesis demonstrates for the first time differences in virus-cell fusion and cell-cell fusion induced by paramyxoviruses and is a first step for the understanding of differences between viral and cellular fusion processes.
KW  - Staupevirus
KW  - Antigen CD9
KW  - Virusinfektion
KW  - Zellfusion
KW  - CDV
KW  - CD9
KW  - Infektion
KW  - Morbillivirus
KW  - Fusion
KW  - Zell-Zell-Fusion
KW  - Virus-Zell-Fusion
KW  - CDV
KW  - CD9
KW  - infection
KW  - morbillivirus
KW  - fusion
KW  - cell-cell-Fusion
KW  - virus-cell-Fusion
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-1994
ER  -