TY  - THES
A1  - Hugo, Julian
T1  - ‘Signal-close-to-noise’ calcium activity reflects neuronal excitability
T1  - ‘Signal-close-to-noise’ Kalziumaktivität als Ausdruck neuronaler Erregbarkeit
N2  - Chronic pain conditions are a major reason for the utilization of the health care system. Inflammatory pain states can persist facilitated by peripheral sensitization of nociceptors. The voltage-gated sodium channel 1.9 (NaV1.9) is an important regulator of neuronal excitability and is involved in inflammation-induced pain hypersensitivity. Recently, oxidized 1-palmitoyl-2-arachidonoyl-sn-glycerol-3-phosphatidylcholine (OxPAPC) was identified as a mediator of acute inflammatory pain and persistent hyperalgesia, suggesting an involvement in proalgesic cascades and peripheral sensitization. Peripheral sensitization implies an increase in neuronal excitability. This thesis aims to characterize spontaneous calcium activity in neuronal compartments as a proxy to investigate neuronal excitability, making use of the computational tool Neural Activity Cubic (NA3). NA3 allows automated calcium activity event detection of signal-close-to-noise calcium activity and evaluation of neuronal activity states. Additionally, the influence of OxPAPC and NaV1.9 on the excitability of murine dorsal root ganglion (DRG) neurons and the effect of OxPAPC on the response of DRG neurons towards other inflammatory mediators (prostaglandin E2, histamine, and bradykinin) is investigated. Using calcium imaging, the presence of spontaneous calcium activity in murine DRG neurons was established. NA3 was used to quantify this spontaneous calcium activity, which revealed decreased activity counts in axons and somata of NaV1.9 knockout (KO) neurons compared to wildtype (WT). Incubation of WT DRG neurons with OxPAPC before calcium imaging did not show altered activity counts compared to controls. OxPAPC incubation also did not modify the response of DRG neurons treated with inflammatory mediators. However, the variance ratio computed by NA3 conclusively allowed to determine neuronal activity states. In conclusion, my findings indicate an important function of NaV1.9 in determining the neuronal excitability of DRG neurons in resting states. OxPAPC exposition does not influence neuronal excitability nor sensitizes neurons for other inflammatory mediators. This evidence reduces the primary mechanism of OxPAPC-induced hyperalgesia to acute effects. Importantly, it was possible to establish an approach for unbiased excitability quantification of DRG neurons by calcium activity event detection and calcium trace variance analysis by NA3. It was possible to show that signal-close-to-noise calcium activity reflects neuronal excitability states.
N2  - Entzündliche Schmerzzustände können lange fortbestehen, was durch eine periphere Sensibilisierung von Nozizeptoren begünstigt wird. Der spannungsgesteuerte Natriumkanal 1.9 (NaV1.9) ist ein wichtiger Regulator neuronaler Erregbarkeit und ist nachweislich an entzündungsbedingter Schmerzüberempfindlichkeit beteiligt. Kürzlich wurde oxidiertes 1-Palmitoyl-2-arachidonoyl-sn-glycerol-3-phosphatidylcholin (OxPAPC) als Mediator akuter Entzündungsschmerzen und anhaltender Hyperalgesie identifiziert, was auf eine Beteiligung an Mechanismen der peripheren Sensibilisierung hindeutet. Periphere Sensibilisierung setzt eine Erhöhung der neuronalen Erregbarkeit voraus. In dieser Arbeit soll neuronale spontane Kalziumaktivität charakterisiert werden, um Rückschlüsse auf die neuronale Erregbarkeit zu ziehen. Dazu wurde das Tool Neural Activity Cubic (NA3) eingesetzt, welches die automatisierte Detektion von „signal-close-to-noise“ Kalziumaktivitätsereignissen und die Bewertung neuronaler Aktivitätszustände erlaubt. Mittels NA3 wurde der Einfluss von OxPAPC und NaV1.9 auf die Erregbarkeit von murinen Spinalganglion (DRG)-Neuronen untersucht. Zusätzlich wurde die Reaktion von DRG-Neuronen auf weitere Entzündungsmediatoren (Prostaglandin E2, Histamin und Bradykinin) nach Inkubation mit OxPAPC beurteilt. Mittels Calcium-Imaging konnte spontane Kalziumaktivität in murinen DRG-Neuronen identifiziert werden. NA3 wurde verwendet, um diese spontane Kalziumaktivität zu quantifizieren. NaV1.9 Knockout-Neuronen (KO) zeigten signifikant Verringerte Kalziumaktivität im Vergleich Wildtyp (WT)-Neuronen. Die Inkubation von WT-Neuronen mit OxPAPC vor Calcium-Imaging resultierte in unveränderter Kalziumaktivität. Eine OxPAPC-Inkubation hatte ebenso keinen Einfluss auf die Reaktion von DRG-Neuronen, die mit einem Gemisch aus Entzündungsmediatoren stimuliert wurden. Die von NA3 berechnete „variance ratio“ ermöglichte jedoch eine eindeutige Bestimmung der neuronalen Aktivitätszustände. Zusammenfassend weisen meine Ergebnisse auf eine wichtige Funktion von NaV1.9 bei der Bestimmung der neuronalen Erregbarkeit von DRG-Neuronen im Ruhezustand hin. Eine Exposition mit OxPAPC beeinflusst allerdings weder die neuronale Erregbarkeit noch werden Neuronen für andere Entzündungsmediatoren sensibilisiert. Dies legt akute Effekte als primären Mechanismus der OxPAPC-induzierten Hyperalgesie nahe. Es war möglich, eine Methode für die unverzerrte Quantifizierung neuronaler Erregbarkeit von durch die Erkennung von Kalziumaktivitätsereignissen und die Varianzanalyse von Kalziumsignalen mit NA3 zu etablieren. Es konnte gezeigt werden, dass die „signal-close-to-noise“ Kalziumaktivität den Zustand der neuronalen Erregbarkeit widerspiegelt.
KW  - Entzündung
KW  - Schmerz
KW  - Natriumkanal
KW  - Erregbarkeit
KW  - Phospholipide
KW  - neuronal excitability
KW  - NaV1.9
KW  - inflammatory pain
KW  - calcium activity
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-292605
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TY  - THES
A1  - Gregor, Thomas
T1  - {0,1}-Matrices with Rectangular Rule
T1  - {0,1}-Matrizen mit Rechtecksregel
N2  - The incidence matrices of many combinatorial structures satisfy the so called rectangular rule, i.e., the scalar product of any two lines of the matrix is at most 1. We study a class of matrices with rectangular rule, the regular block matrices. Some regular block matrices are submatrices of incidence matrices of finite projective planes. Necessary and sufficient conditions are given for regular block matrices, to be submatrices of projective planes. Moreover, regular block matrices are related to another combinatorial structure, the symmetric configurations. In particular, it turns out, that we may conclude the existence of several symmetric configurations from the existence of a projective plane, using this relationship.
N2  - Die Inzidenzmatrizen vieler kombinatorischer Strukturen erfüllen die sogenannte Rechtecksregel, d.h. das Skalarprodukt zweier beliebiger Zeilen der Matrix ist höchstens 1. Weiterhin wird eine Klasse von Matrizen mit Rechtecksregel untersucht, von denen einige auch Untermatrizen von Inzidenzmatrizen endlicher projektiver Ebenen sind. Es werden notwendige und hinreichende Bedingungen angegeben, wann dies der Fall ist. Darüberhinaus gibt es eine enge Beziehung zwischen dieser Klasse von Matrizen und einer anderen Struktur, den symmetrischen Konfigurationen. Es stellt sich unter anderem heraus, dass aus der Existenz einer projektiven Ebene mittels dieser Beziehung die Existenz verschiedener symmetrischer Konfigurationen gefolgert werden kann.
KW  - Projektive Ebene
KW  - Inzidenzmatrix
KW  - Kombinatorik
KW  - Endliche Geometrie
KW  - Symmetrische Konfiguration
KW  - (0
KW  - 1)-Matrix
KW  - finite projective plane
KW  - incidence matrix
KW  - design
KW  - symmetric configuration
KW  - (0
KW  - 1)-matrix
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-28389
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TY  - THES
A1  - Schumm, Marcel
T1  - ZnO-based semiconductors studied by Raman spectroscopy: semimagnetic alloying, doping, and nanostructures
T1  - Ramanspektroskopische Untersuchung ZnO-basierte Halbleiter: Semimagnetische Legierung, Dotierung und Nanostrukturen
N2  - ZnO-based semiconductors were studied by Raman spectroscopy and complementary methods (e.g. XRD, EPS) with focus on semimagnetic alloying with transition metal ions, doping (especially p-type doping with nitrogen as acceptor), and nanostructures (especially wet-chemically synthesized nanoparticles).
N2  - ZnO-basierte Halbleiter wurden mittels Ramanspektroskopie und komplementärer Methoden (z.B. XRD, EPS) untersucht mit den Schwerpunkten semimagnetische Legierung mit Übergangsmetallen, Dotierung (vor allem p-Dotierung mit Stickstoff als Akzeptor) und Nanostrukturen (vor allem nass-chemisch hergestellte Nanopartikel).
KW  - Wide-gap-Halbleiter
KW  - Würzburg / Sonderforschungsbereich II-VI-Halbleiter
KW  - Verbindungshalbleiter
KW  - Zwei-Sechs-Halbleiter
KW  - Semimagnetischer Halbleiter
KW  - n-Halbleiter
KW  - Niederdimensionaler Halbleiter
KW  - p-Halbleiter
KW  - Kolloider Halbleiter
KW  - Magnetisch
KW  - Ramanspektroskopie
KW  - Raman
KW  - Zinkoxid
KW  - ZnO
KW  - DMS
KW  - Raman spectroscopy
KW  - Raman
KW  - Zinc oxide
KW  - ZnO
KW  - DMS
KW  - Diluted Magnetic Semiconductors
KW  - doping
KW  - secondary phases
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-37045
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TY  - THES
A1  - Wagner, Leonard
T1  - Zinc homeostasis in megakaryocytes
T1  - Studien zur Expression und Regulation von Zink-Transportern in Megakaryozyten
N2  - Zinc is an essential trace element for all living organisms. In mammals, including humans and mice, it is required for normal growth, development, hematopoiesis and immune defense. This thesis investigates the influence of zinc on the development of megakaryocytes (MKs), the cells responsible for bone marrow-derived platelet production. Furthermore, a detailed analysis of the expression of zinc import and export transporters (Slc39a/Slc30a genes) is carried out, firstly over the course of MK differentiation and secondly dependent on extracellular zinc.
N2  - Zink ist ein für alle lebenden Organismen essentiell wichtiges Spurenelement. Bei Säugetieren, einschließlich Menschen und Mäusen, ist es für normales Wachstum, die normale Entwicklung, Hämatopoese und Immunantwort erforderlich. Diese Arbeit untersucht den Einfluss von Zink auf die Entwicklung von Megakaryozyten (MKs), derjenigen Zellen, welche für die Produktion der Thrombozyten im Knochenmark verantwortlich sind. Darüber hinaus wird eine detaillierte Analyse der Expression von Zinkimporttransportern und Zinkexporttransportern (Slc39a / Slc30a-Gene) durchgeführt, zum einen im Verlauf der MK-Differenzierung und zum anderen in Abhängigkeit von extrazellulärem Zink.
KW  - Zink
KW  - Megakaryozyt
KW  - Hämostase
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-214526
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TY  - THES
A1  - Spenst, Peter
T1  - Xylylene Bridged Perylene Bisimide Cyclophanes and Macrocycles
T1  - Xylol verbrückte Perylenbisimid Cyclophane und Makrozyklen
N2  - This work is concerned with the syntheses and photophysical properties of para-xylylene bridged macrocycles nPBI with ring sizes from two to nine PBI units, as well as the complexation of polycyclic aromatic guest compounds.
With a reduced but substantial fluorescence quantum yield of 21% (in CHCl3) the free host 2PBI(4-tBu)4 can be used as a dual fluorescence probe. Upon encapsulation of rather electron-poor guests the fluorescence quenching interactions between the chromophores are prevented, leading to a significant fluorescence enhancement to > 90% (“turn-on”). On the other hand, the addition of electron-rich guest molecules induces an electron transfer from the guest to the electron-poor PBI chromophores and thus quenches the fluorescence entirely (“turn-off”). The photophysical properties of the host-guest complexes were studied by transient absorption spectroscopy. These measurements revealed that the charge transfer between guest and 2PBI(4-tBu)4 occurs in the “normal region” of the Marcus-parabola with the fastest charge separation rate for perylene. In contrast, the charge recombination back to the PBI ground state lies far in the “inverted region” of the Marcus-parabola.
Beside complexation of planar aromatic hydrocarbons into the cavity of the cyclophanes an encapsulation of fullerene into the cyclic trimer 3PBI(4-tBu)4 was observed. 3PBI(4-tBu)4 provides a tube-like structure in which the PBI subunits represent the walls of those tubes. The cavity has the optimal size for hosting fullerenes, with C70 fitting better than C60 and a binding constant that is higher by a factor of 10. TA spectroscopy in toluene that was performed on the C60@3PBI(4-tBu)4 complex revealed two energy transfer processes. The first one comes from the excited PBI to the fullerene, which subsequently populates the triplet state. From the fullerene triplet state a second energy transfer occurs back to the PBI to generate the PBI triplet state.
In all cycles that were studied by TA spectroscopy, symmetry-breaking charge separation (SB-CS) was observed in dichloromethane. This process is fastest within the PBI cyclophane 2PBI(4-tBu)4 and slows down for larger cycles, suggesting that the charge separation takes place through space and not through bonds. The charges then recombine to the PBI triplet state via a radical pair intersystem crossing (RP-ISC) mechanism, which could be used to generate singlet oxygen in yields of ~20%.
By changing the solvent to toluene an intramolecular folding of the even-numbered larger cycles was observed that quenches the fluorescence and increases the 0-1 transition band in the absorption spectra. Force field calculations of 4PBI(4-tBu)4 suggested a folding into pairs of dimers, which explains the remarkable odd-even effect with respect to the number of connected PBI chromophores and the resulting alternation in the absorption and fluorescence properties. Thus, the even-numbered macrocycles can fold in a way that all chromophores are in a paired arrangement, while the odd-numbered cycles have open conformations (3PBI(4-tBu)4, 5PBI(4-tBu)4, 7PBI(4-tBu)4) or at least additional unpaired PBI unit (9PBI(4-tBu)4).
With these experiments we could for the first time give insights in the interactions between cyclic PBI hosts and aromatic guest molecules. Associated with the encapsulation of guest molecules a variety of possible applications can be envisioned, like fluorescence sensing, chiral recognition and photodynamic therapy by singlet oxygen generation. Particularly, these macrocycles provide photophysical relaxation pathways of PBIs, like charge separation and recombination and triplet state formation that are hardly feasible in monomeric PBI dyes. Furthermore, diverse compound specific features were found, like the odd-even effect in the folding process or the transition of superficial nanostructures of the tetrameric cycle influenced by the AFM tip. The comprehensive properties of these macrocycles provide the basis for further oncoming studies and can serve as an inspiration for the synthesis of new macrocyclic compounds.
N2  - In dieser Arbeit wurde die Synthese para-Xylol-verbrückter Makrozyklen nPBI mit Ringgrößen von zwei bis neun PBI Einheiten beschrieben und deren photophysikalische Eigenschaften sowie Komplexierungsvermögen für polyzyklische aromatische Gastverbindungen analysiert.
Mit einer reduzierten, aber noch substantiellen Fluoreszenzquantenausbeute von 21% in CHCl3 eignet sich der freie Wirt 2PBI(4-tBu)4 als dualer Fluoreszenzsensor. Durch die Aufnahme von elektronenarmen Gästen wird die zur Fluoreszenzlöschung führende Wechselwirkung zwischen den Chromophoren unterbunden, was sich in einer deutlichen Steigerung der Fluoreszenzquantenausbeute auf > 90% widerspiegelt („turn-on”). Andererseits führt die Zugabe elektronenreicher Gäste zu einem Elektronentransfer vom Gast auf die elektronenarmen PBI-Chromophore und quencht die Fluoreszenz damit nahezu vollständig („turn-off”). Die photophysikalischen Eigenschaften der Wirt-Gast Komplexe wurden mittels transienter Absorptionsspektroskopie weitergehend untersucht. Diese Studien zeigten, dass die Ladungstrennung zwischen Gast und 2PBI(4-tBu)4 in der „normalen Region“ der Marcus-Parabel stattfindet mit der schnellsten Ladungstrennungsrate für Perylen. Im Gegensatz dazu liegt die Ladungsrekombination zurück zum PBI Grundzustand weit in der „invertierten Region“ der Marcus-Parabel.
Neben der Komplexierung flacher aromatischer Kohlenwasserstoffe in die Kavitäten der Cyclophane konnte auch die Aufnahme von Fullerenen in das zyklische Trimer 3PBI(4 tBu)4 beobachtet werden. 3PBI(4-tBu)4 weist eine röhrenartige Struktur auf, in der die PBI-Untereinheiten die Wände der Röhren darstellen. Damit hat die Kavität die optimale Größe für die Aufnahme von Fullerenen, wobei C70 besser hinein passt als C60 und damit eine um den Faktor 10 höhere Bindungskonstante besitzt. Transiente Absorptions-spektroskopie des C60@3PBI(4-tBu)4 Komplexes zeigte in Toluol zwei Energietransfer-prozesse auf. Der erste erfolgt vom angeregten PBI zum Fulleren, welches daraufhin den Triplettzustand populiert. Vom Fulleren-Triplettzustand erfolgt ein zweiter Energie-transfer zurück zum PBI, was schließlich im PBI-Triplett Zustand mündet.
Für alle mittels transienter Absorptionsspektroskopie untersuchten Zyklen konnte eine symmetriebrechende Ladungstrennung in Dichlormethan beobachtet werden. Dieser Prozess ist für das PBI Cyclophan 2PBI(4-tBu)4 am schnellsten und wird mit zunehmender Ringgröße langsamer. Demnach ist die Ladungstrennung abhängig von der räumlichen Nähe der PBI Chromophore und nicht von deren Verbrückung.
Im Anschluss erfolgt eine Ladungsrekombination zum PBI-Triplettzustand über ein Radikalpaar (radical pair intersystem crossing RP-ISC-Mechanismus), was zur Gewinnung von Singulettsauerstoff in Ausbeuten von ~20% genutzt werden konnte.
Bei Verwendung von Toluol als Lösungsmittel wurde eine intramolekulare Faltung der geradzahligen größeren Zyklen beobachtet, wodurch die Fluoreszenz gequencht und die 0-1 Übergangsbande der Absorption verstärkt wird. Kraftfeldberechnungen für 4PBI(4 tBu)4 legen eine Faltung zu Dimerpaaren nahe, welche den außergewöhnlichen gerade-ungerade Effekt bezogen auf die Anzahl der verknüpften PBI Chromophore und die daraus resultierende Alternanz in den Absorptions- und Fluoreszenzeigenschaften erklärt.
Dementsprechend können die geradzahligen Makrozyklen in der Art falten, dass alle Chromophore in einer gepaarten Anordnung vorliegen, während die ungeradzahligen Zyklen offene Konformationen (3PBI(4 tBu)4, 5PBI(4 tBu)4, 7PBI(4 tBu)4) oder zumindest teilweise ungepaarte PBI-Einheiten (9PBI(4 tBu)4) aufweisen. Mit zunehmender Ringgröße erhöht sich der Anteil an gefalteten Untereinheiten, was dazu führt, dass sich die optischen Eigenschaften des ungeradzahligen 9PBI(4 tBu)4 Zyklus den vollständig gefalteten Systemen angleicht.
Mit diesen Experimenten konnten wir erstmals Enblicke in die Wechselwirkungen zwischen zyklischen PBI-Wirten und aromatischen Gastmolekülen geben. Verbunden mit der Aufnahme von Gastmolekülen ist eine Reihe möglicher Anwendungen wie Fluoreszenzsensorik, Chiralitätserkennung und photodynamische Therapie über die Generierung von Singulettsauerstoff denkbar. Insbesondere ermöglichen diese Makrozyklen photophysikalische Relaxationspfade von PBIs wie die Ladungstrennung und –rekombination und die Ausbildung von Triplettzuständen, welche in monomeren PBI-Frabstoffen nur schwer realisierbar sind. Weiterhin konnten einige verbindungs-spezifische Eigenschaften gefunden werden, wie den gerade-ungerade Effekt im Faltungsprozess oder die für den tetrameren Zyklus gefundene Umwandlung von Oberflächennanostrukturen unter dem Einfluß der AFM-Spitze. Die reichhaltigen Eigenschaften dieser Makrozyklen bilden damit die Basis für weitergehende Untersuchungen und können als Inspiration für die Synthese neuer makrozyklischer Verbindungen dienen.
KW  - Supramolekulare Chemie
KW  - Wirt-Gast-Beziehung
KW  - Perylenbisimid
KW  - Energietransfer
KW  - Elektronentransfer
KW  - Perylene Bisimide
KW  - Energy Transfer
KW  - Electron Transfer
KW  - Elektronentransfer
KW  - Perylenderivate
KW  - Wirt-Gast-Komplex-Chemie
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-139015
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TY  - THES
A1  - Graetz [geb. Dittmann], Jonas
T1  - X-Ray Dark-Field Tensor Tomography : a Hitchhiker's Guide to Tomographic Reconstruction and Talbot Imaging
T1  - Röntgen-Dunkelfeld-Tensor-Tomographie : ein Handbuch zur Tomographischen Rekonstruktion und Talbot-Bildgebung
N2  - X-ray dark-field imaging allows to resolve the conflict between the demand for centimeter scaled fields of view and the spatial resolution required for the characterization of fibrous materials structured on the micrometer scale. It draws on the ability of X-ray Talbot interferometers to provide full field images of a sample's ultra small angle scattering properties, bridging a gap of multiple orders of magnitude between the imaging resolution and the contrasted structure scale. The correspondence between shape anisotropy and oriented scattering thereby allows to infer orientations within a sample's microstructure below the imaging resolution. First demonstrations have shown the general feasibility of doing so in a tomographic fashion, based on various heuristic signal models and reconstruction approaches. Here, both a verified model of the signal anisotropy and a reconstruction technique practicable for general imaging geometries and large tensor valued volumes is developed based on in-depth reviews of dark-field imaging and tomographic reconstruction techniques.

To this end, a wide interdisciplinary field of imaging and reconstruction methodologies is revisited. To begin with, a novel introduction to the mathematical description of perspective projections provides essential insights into the relations between the tangible real space properties of cone beam imaging geometries and their technically relevant description in terms of homogeneous coordinates and projection matrices. Based on these fundamentals, a novel auto-calibration approach is developed, facilitating the practical determination of perspective imaging geometries with minimal experimental constraints. A corresponding generalized formulation of the widely employed Feldkamp algorithm is given, allowing fast and flexible volume reconstructions from arbitrary tomographic imaging geometries. Iterative reconstruction techniques are likewise introduced for general projection geometries, with a particular focus on the efficient evaluation of the forward problem associated with tomographic imaging. A highly performant 3D generalization of Joseph's classic linearly interpolating ray casting algorithm is developed to this end and compared to typical alternatives. With regard to the anisotropic imaging modality required for tensor tomography, X-ray dark-field contrast is extensively reviewed. Previous literature is brought into a joint context and nomenclature and supplemented by original work completing a consistent picture of the theory of dark-field origination. Key results are explicitly validated by experimental data with a special focus on tomography as well as the properties of anisotropic fibrous scatterers. In order to address the pronounced susceptibility of interferometric images to subtle mechanical imprecisions, an efficient optimization based evaluation strategy for the raw data provided by Talbot interferometers is developed. Finally, the fitness of linear tensor models with respect to the derived anisotropy properties of dark-field contrast is evaluated, and an iterative scheme for the reconstruction of tensor valued volumes from projection images is proposed. The derived methods are efficiently implemented and applied to fiber reinforced plastic samples, imaged at the ID19 imaging beamline of the European Synchrotron Radiation Facility. The results represent unprecedented demonstrations of X-ray dark-field tensor tomography at a field of view of 3-4cm, revealing local fiber orientations of both complex shaped and low-contrast samples at a spatial resolution of 0.1mm in 3D. The results are confirmed by an independent micro CT based fiber analysis.
N2  - Die Röntgen-Dunkelfeld-Bildgung vermag den Widerspruch zwischen dem Bedarf nach großen Sichtfeldern im Zentimeterbereich und der nötigen Bildauflösung zur Charakterisierung von Fasermaterialien mit Strukturgrößen im Mikrometerbereich aufzulösen. Sie bedient sich dafür der Eigenschaft von Röntgen-Talbot-Interferometern, Ultrakleinwinkelstreueigenschaften einer Probe vollflächig abzubilden, womit eine Lücke von mehreren Größenordnung zwischen der Bildauflösung und der konstrastgebenden Strukturgröße überbrückt werden kann. Der Zusammenhang zwischen Strukturanisotropie und gerichteter Streuung ermöglicht dabei Rückschlüsse auf die Orientierung der Mikrostruktur einer Probe unterhalb der Bildauflösung. Erste Demonstrationen haben, basiered auf verschiedenen heuristischen Signalmodellen und Rekonstruktrionsansätzen, die grundsätzliche Erweiterbarkeit auf die Volumen-Bildgebung gezeigt. In der vorliegenden Arbeit wird, aufbauend auf einer umfassenden Analyse der Dunkelfeld-Bildgebung und tomographischer Rekonstruktionsmethoden, sowohl ein verifiziertes Modell der Signalanisotropie als auch eine Rekonstruktionstechnik entwickelt, die für große tensorwertige Volumina und allgemeine Abbildungsgeometrien praktikabel ist.

In diesem Sinne wird ein weites interdisziplinäres Feld von Bildgebungs- und Rekonstruktionsmethoden aufgearbeitet. Zunächst werden anhand einer neuen Einführung in die mathematische Beschreibung perspektivischer Projektionen essenzielle Einsichten in die Zusammenhänge zwischen der greifbaren Realraum-Darstellung der Kegelstrahl-Geometrie und ihrer technisch relevanten Beschreibung mittels homogener Koordinaten und Projektionsmatrizen gegeben. Aufbauend auf diesen Grundlagen wird eine neue Methode zur Auto-Kalibration entwickelt, die die praktische Bestimmung von perspektivischen Abbildungsgeometrien unter minimalen Anforderungen an die experimentelle Ausführung ermöglicht. Passend dazu wird eine verallgemeinerte Formulierung des weit verbreiteten Feldkamp-Algorithmus gegeben, um eine schnelle und flexible Volumenrekonstruktion aus beliebigen tomographischen Bildgebungsgeometrien zu ermöglichen. Iterative Rekonstruktionsverfahren werden ebenfalls für allgemeine Aufnahmegeometrien eingeführt, wobei ein Schwerpunkt auf der effizienten Berechnung des mit der tomographischen Bildgebung assoziierten Vorwärtsproblems liegt. Zu diesem Zweck wird eine hochperformante 3D-Erweiterung des klassischen, linear interpolierenden Linienintegrationsalgorithmus von Joseph entwickelt und mit typischen Alternativen verglichen. In Bezug auf die anisotrope Bildmodalität, die die Grundlage der Tensortomographie bildet, wird der Röntgen-Dunkelfeld-Kontrast umfassend besprochen. Die vorhandende Literatur wird dazu in einen gemeinsamen Kontext und eine gemeinsame Nomenklatur gebracht und mit neuen Überlegungen zu einer konsistenten Darstellung der Theorie zur Dunkelfeldsignalentstehung vervollständigt. Zentrale Ergebnisse werden dabei explizit anhand experimenteller Daten verifiziert, wobei besonders die Tomographie und die Eigenschaften anisotroper, faseriger Streuer im Vordergrund stehen. Um die ausgeprägte Empfindlichkeit interferometrischer Bilder auf feinste mechanische Instabilitäten zu kompensieren, wird ein effizientes Optimierungsverfahren zur Auswertung der Rohdaten aus Talbot-Interferometern entwickelt. Schließlich wird die Anwendbarkeit von linearen Tensor-Modellen in Bezug auf die hergeleiteten Anisotropie-Eigenschaften des Dunkelfeld-Kontrastes diskutiert, und ein iteratives Verfahren für die Rekonstruktion tensorwertiger Volumen aus Projektionsbildern vorgeschlagen. Die entwickelten Methoden werden effizient implementiert und auf Proben aus faserverstärktem Kunstoff angewandt, die dafür an der Bildgebungs-Strahllinie ID19 des Europäischen Synchrotrons ESRF abgebildet wurden. Die Ergebnisse stellen eine bisher einmalige Demonstration von Röntgen-Dunkelfeld-Tensor-Tomographie mit einem Sichtfeld von 3-4cm dar, wobei lokale Faserorientierung sowohl für komplex geformte als auch kontrastarme Objekte mit einer räumlichen Auflösung von 0.1mm in 3D dargestellt werden kann. Ein unabhängiger Vergleich mit Mikro-CT basierter Faser-Analyse bestätigt die Ergebnisse.
KW  - Dreidimensionale Rekonstruktion
KW  - Tomografie
KW  - Faserorientierung
KW  - Tensor
KW  - Bildgebendes Verfahren
KW  - X-Ray Dark-Field
KW  - Tensor Tomography
KW  - Volume Reconstruction
KW  - Fiber Orientation
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-281437
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TY  - THES
A1  - Heck, Klaus
T1  - Wireless LAN performance studies in the context of 4G networks
N2  - Wireless communication is nothing new. The first data transmissions based on electromagnetic waves have been successfully performed at the end of the 19th century. However, it took almost another century until the technology was ripe for mass market. The first mobile communication systems based on the transmission of digital data were introduced in the late 1980s. Within just a couple of years they have caused a revolution in the way people communicate. The number of cellular phones started to outnumber the fixed telephone lines in many countries and is still rising. New technologies in 3G systems, such as UMTS, allow higher data rates and support various kinds of multimedia services. Nevertheless, the end of the road in wireless communication is far from being reached. In the near future, the Internet and cellular phone systems are expected to be integrated to a new form of wireless system. Bandwidth requirements for a rich set of wireless services, e.g.\ video telephony, video streaming, online gaming, will be easily met. The transmission of voice data will just be another IP based service. On the other hand, building such a system is by far not an easy task. The problems in the development of the UMTS system showed the high complexity of wireless systems with support for bandwidth-hungry, IP-based services. But the technological challenges are just one difficulty. Telecommunication systems are planned on a world-wide basis, such that standard bodies, governments, institutions, hardware vendors, and service providers have to find agreements and compromises on a number of different topics. In this work, we provide the reader with a discussion of many of the topics involved in the planning of a Wireless LAN system that is capable of being integrated into the 4th generation mobile networks (4G) that is being discussed nowadays. Therefore, it has to be able to cope with interactive voice and video traffic while still offering high data rates for best effort traffic. Let us assume a scenario where a huge office complex is completely covered with Wireless LAN access points. Different antenna systems are applied in order to reduce the number of access points that are needed on the one hand, while optimizing the coverage on the other. No additional infrastructure is implemented. Our goal is to evaluate whether the Wireless LAN technology is capable of dealing with the various demands of such a scenario. First, each single access point has to be capable of supporting best-effort and Quality of Service (QoS) demanding applications simultaneously. The IT infrastructure in our scenario consists solely of Wireless LAN, such that it has to allow users surfing the Web, while others are involved in voice calls or video conferences. Then, there is the problem of overlapping cells. Users attached to one access point produce interference for others. However, the QoS support has to be maintained, which is not an easy task. Finally, there are nomadic users, which roam from one Wireless LAN cell to another even during a voice call. There are mechanisms in the standard that allow for mobility, but their capabilities for QoS support are yet to be studied. This shows the large number of unresolved issues when it comes to Wireless LAN in the context of 4G networks. In this work we want to tackle some of the problems.
KW  - Drahtloses lokales Netz
KW  - Wireless LAN
KW  - Voice-over-IP (VoIP)
KW  - Quality-of-Service (QoS)
KW  - IEEE 802.11e
KW  - 4G Networks
KW  - Wireless LAN
KW  - Voice-over-IP (VoIP)
KW  - Quality-of-Service (QoS)
KW  - IEEE 802.11e
KW  - 4G Networks
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-14896
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TY  - THES
A1  - Saal, Lena
T1  - Whole transcriptome profiling of compartmentalized motoneurons
T1  - Globale Transkriptomanalyse von kompartimentierten Motoneuronen
N2  - Spinal muscular atrophy and amyotrophic lateral sclerosis are the two most common devastating motoneuron diseases. The mechanisms leading to motoneuron degeneration are not resolved so far, although different hypotheses have been built on existing data. One possible mechanism is disturbed axonal transport of RNAs in the affected motoneurons. The underlying question of this study was therefore to characterize changes in transcript levels of distinct RNAs in cell culture models of spinal muscular atrophy and amyotrophic lateral sclerosis, especially in the axonal compartment of primary motoneurons.
To investigate this in detail we first established compartmentalized cultures of Primary mouse motoneurons. Subsequently, total RNA of both compartments was extracted
separately and either linearly amplified and subjected to microarray profiling or whole transcriptome amplification followed by RNA-Sequencing was performed. To make
the whole transcriptome amplification method suitable for compartmentalized cultures, we adapted a double-random priming strategy. First, we applied this method
for initial optimization onto serial dilutions of spinal cord RNA and later on to the compartmentalized motoneurons.
Analysis of the data obtained from wildtype cultures already revealed interesting results. First, the RNA composition of axons turned out to be highly similar to the somatodendritic compartment. Second, axons seem to be particularly enriched for transcripts related to protein synthesis and energy production. In a next step we
repeated the experiments by using knockdown cultures. The proteins depleted hereby are Smn, Tdp-43 and hnRNP R. Another experiment was performed by knocking down the non-coding RNA 7SK, the main interacting RNA of hnRNP R.
Depletion of Smn led to a vast number of deregulated transcripts in the axonal and somatodendritic compartment. Transcripts downregulated in the axons upon Smn depletion were especially enriched for GOterms related to RNA processing and encode proteins located in neuron projections including axons and growth cones.
Strinkingly, among the upregulated transcripts in the somatodendritic compartment we mainly found MHC class I transcripts suggesting a potential neuroprotective role.
In contrast, although knockdown of Tdp-43 also revealed a large number of downregulated transcripts in the axonal compartment, these transcripts were mainly
associated with functions in transcriptional regulation and RNA splicing. For the hnRNP R knockdown our results were again different. Here, we observed
downregulated transcripts in the axonal compartment mainly associated with regulation of synaptic transmission and nerve impulses. Interestingly, a comparison between deregulated transcripts in the axonal compartment of both hnRNP R and 7SK knockdown presented a significant overlap of several transcripts suggesting
some common mechanism for both knockdowns.
Thus, our data indicate that a loss of disease-associated proteins involved in axonal RNA transport causes distinct transcriptome alterations in motor axons.
N2  - Spinale Muskelatrophie und Amyotrophe Lateralsklerose zählen zu den beiden häufigsten und schwersten Motoneuronerkrankungen. Der zugrunde liegende
Mechanismus beider Krankheiten ist bis heute nicht geklärt, dennoch werden verschiedene Theorien diskutiert. Ein möglicher Grund ist ein gestörter axonaler
Transport von RNAs in den betroffenen Motoneuronen. Daraus folgernd ergab sich die zugrunde liegende Frage dieser Arbeit, ob Veränderungen in den
Transkriptleveln bestimmter RNAs unter krankheitsähnlichen Bedingungen vor allem im axonalen Kompartiment von primären Maus-Motoneuronen beobachtet werden können.
Um die Fragestellung genauer zu untersuchen, etablierten wir zuerst kompartimentierte Kulturen von primären Motoneuronen. Darauffolgend haben wir die totale RNA aus beiden Kompartimenten separat extrahiert und entweder diese linear amplifiziert und zur Microarrayanalyse gegeben oder wir führten eine Amplifikation des kompletten Transkriptoms mit anschließender RNA-Sequenzierung durch. Um die Amplifikation des kompletten Transkriptoms auch für die kompartimentierten Kulturen geeignet zu machen, verwendeten wir eine doublerandom
priming Strategie und haben diese entsprechend angepasst. Zuerst wendeten wir die Methode an Serienverdünnungen von RNA aus dem Rückenmark an, um die Methode zu optimisieren. Später benutzten wir die Methode ebenfalls für kompartimentierte Motoneurone.
Schon die Analyse der Wildtyp-Daten lieferte interessante Ergebnisse. Erstens, die Zusammensetzung der RNA in Axonen war höchst ähnlich zu der im somatodendritischen Kompartiment. Zweitens, in Axonen scheinen speziell
Transkripte angereichert zu sein, welche mit Proteinsynthese und Energieproduktion in Verbindung stehen. In einem nächsten Schritt wurden dann die Experimente unter Verwendung von Knockdown-Kulturen wiederholt. Die Proteine, die dabei vermindert
wurden waren Smn, Tdp-43 und hnRNP R. Ein weiteres Experiment wurde durchgeführt indem die nicht-codierende RNA 7SK verringert wurde. Die Depletion
von Smn führte zu einer hohen Anzahl an deregulierten Transkripten sowohl im axonalen, als auch im somatodendritischen Kompartiment. Transkripte, die im
axonalen Kompartiment nach Smn Depletion verringert waren, waren überwiegend für GOTerms angereichert, welche mit RNA Prozessierung in Verbindung stehen oder welche Proteine codieren, die in neuronalen Fortsätzen, einschließlich Axon und Wachstumskegel lokalisiert sind. Bemerkenswert ist, dass wir unter den
hochregulierten Transkripten im somatodendritischen Kompartiment überwiegend MHC Klasse I Transkripte gefunden haben. Dies könnte eine mögliche
neuroprotektive Rolle dieser Transkripte annehmen lassen. Im Gegensatz zu den Ergebnissen beim Smn Knockdown fanden wir beim Tdp-43 Knockdown ebenfalls eine große Anzahl an herunterregulierten Transkripten im axonalen Kompartiment,
diese sind allerdings überwiegend mit Funktionen in der Transkriptionsregulierung und beim RNA Splicing assoziiert. Die Ergebnisse des hnRNP R Knockdowns waren
ebenfalls unterschiedlich. Bei diesem fanden wir die herunteregulierten Transkripte im axonalen Kompartiment überwiegend mit einer Regulierung der synaptischen
Übertragung sowie mit Nervenimpulsen assoziiert. Interessanterweise zeigte ein Vergleich der deregulierten Transkripte sowohl im axonalen Kompartiment vom
hnRNP R Knockdown, als auch vom 7SK Knockdown eine signifikante Übereinstimmung mehrerer Transkripte. Dies lässt einen teilweise gemeinsamen Mechanismus für beide Genprodukte vermuten.
Somit deuten unsere Daten darauf hin, dass ein Verlust von krankheitsassoziierten Proteinen, die eine Rolle beim axonalen RNA-Transport spielen, zu verschiedenen
Transkriptomveränderungen in Axonen von Motoneuronen führt.
KW  - Axon
KW  - Motoneuron
KW  - Spinale Muskelatrophie
KW  - amyotrophic lateral sclerosis
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-140006
ER  - 
TY  - THES
A1  - Römer, Daniela
T1  - Where and how to build? Influence of social and environmental cues on nest building behavior in leaf-cutting ants
T1  - Wo und wie Bauen? Der Einfluss von sozialen und Umwelt-Hinweisen auf das Nestbauverhalten von Blattschneiderameisen
N2  - This thesis explores the influence of social and environmental cues on the nest building behavior of leaf-cutting ants. Especially, the investigations are aimed at evaluating the mechanisms of nest building and how the nest environment can spatially guide building responses that lead to an adaptive nest architecture.	 The emergence of nest chambers in the nest of the leaf-cutting ant Acromyrmex lundi were evaluated. Rather than excavating nest chambers in advance, at places where workers encounter suitable environmental conditions for brood and fungus rearing, these items have to be present at a site. When presented in the laboratory with a choice between two otherwise identical digging sites, offering suitable environmental conditions, but one containing brood, the workers displayed a higher excavation activity at the site where they encountered the putative content of a chamber. The shape of the excavated cavity was also more round and chamber-like. It is concluded that leaf-cutting ants respond to social cues during nest building. Excavation is a costly process and colonies have to spend a part of their energy stores on nest building, so that regulatory responses for the control of nest excavation are expected to occur. Worker density at the beginning of the digging process influenced digging activity while the presence of in-nest stores did not. Stored brood and fungus did however influence the architecture of the excavated nest, leading to the excavation of larger chambers and smaller tunnels. While self-organized mechanisms appear to be involved in the nest building process, the social cues of the ants’ environment during building clearly influence the nest architecture and lead to an adjustment of the nest size to the current space needs of the colony. Workers secondarily regulated nest size by the opportunistic refilling of unused space with excavated soil pellets. As the ants should provide suitable conditions for brood and fungus rearing, they should show a behavioral response to CO2 concentrations, as the gas is known to hinder fungus respiration. Workers of A. lundi did indeed avoid high CO2-levels for fungus rearing but actually preferred CO2-values in the range encountered close to the soil surface, where this species excavates their nests. However, different CO2-levels did not affect their excavation behavior. While fungus chambers make up part of a leaf-cutting ant nest, most leaf-cutting ants of the genus Atta also spent part of the colony’s energy on excavating large, voluminous chambers for waste disposal, rather than scattering the material aboveground. It is expected that leaf-cutting ants also show environmental preferences for waste management. In experiments Atta laevigata workers preferred deposition in a warm and dry environment and showed no preference for specific CO2-levels. The continued accumulation of waste particles in a waste chamber seems to be based on the use of volatiles. These originate from the waste itself, and seem to be used as an orientation cue by workers relocating the material. The ensuing large accumulation of waste at one site should result in the emergence of more voluminous chambers for waste disposal.
N2  - Diese Arbeit erforscht den Einfluss von sozialen und Umwelt-Hinweisen auf das Nestbauverhalten von Blattschneider-Ameisen. Die Untersuchungen sind besonders darauf gerichtet, die Mechanismen des Nestbaus zu erforschen, und wie die Umgebung des Nestes Bau-Antworten räumlich beeinflussen kann, wodurch eine adaptierte Nestarchitektur entsteht. Die Entstehung von Nestkammern in Nestern der Blattschneiderameise Acromyrmex lundi wurde untersucht. Anstatt Nestkammern im Voraus zu graben, an Orten an denen Arbeiterinnen geeignete Umweltbedingungen für Brut- und Pilzwachstum vorfinden, müssen diese Elemente an dieser Stelle anwesend sein. Wenn Arbeiter im Labor die Wahl hatten, an identischen Grabeorten zu graben, aber ein Grabeort ebenfalls Brut anbot, kam es zu einer höheren Grabeaktivität an dem Ort, an dem der voraussichtliche Inhalt einer Kammer, Brut und Pilz, anwesend war. Die Form des gegrabenen Hohlraumes war außerdem runder und entsprach mehr der einer Kammer. Es wurde geschlussfolgert, dass Blattschneiderameisen auf die Anwesenheit dieser sozialen Hinweise während des Nestbaus reagieren. Graben ist ein kostspieliger Prozess und Kolonien müssen einen Teil ihrer Energiereserven für den Nestbau aufwenden. Daher werden regulatorische Prozesse für die Kontrolle des Nestgrabens erwartet. Die Dichte der Arbeiter zu Beginn des Grabeprozesses beeinflusste die Grabeaktivität, während die Anwesenheit von Brut und Pilz dies nicht taten. Anwesende Brut und Pilz beeinflussten hingegen die Architektur des gegrabenen Nestes und führten zum Graben von größeren Kammern und kleineren Tunneln. Während Mechanismen der Selbst-Organisation am Nestbau-Prozess beteiligt sind, beeinflussen die sozialen Hinweise während des Nest-Baus anscheinend die Nest-Architektur und führen zu einer Anpassung der Nestgröße an die momentanen Ansprüche der Kolonie. Arbeiterinnen regulierten sekundär die Nestgröße, indem sie opportunistisch ungenutzten Platz mit ausgegrabenen Pellets auffüllen. Da die Ameisen Brut und Pilz unter geeigneten Umweltbedingungen entwickeln sollten, sollten sie Verhaltensantworten auf verschiedene CO2 Konzentrationen zeigen, da es bekannt ist, dass das Gas die Atmung des symbiontischen Pilzes negativ beeinflussen kann. Arbeiter vermieden in der Tat 4% CO2, zogen aber Konzentrationen von 1% CO2 vor, wie sie auch in den oberflächennahen Erdschichten vorzufinden sind, in denen die untersuchte Art, Acromyrmex lundi, ihre Nester gräbt. Allerdings beeinflussten höhere CO2 Konzentrationen nicht die Grabeaktivität der Arbeiterinnen. Während die Pilzkammern einen Teil eines Blattschneider-Nestes bilden, so verwenden die meisten Arten der Gattung Atta auch einen Teil der Energie der Kolonie auf das Graben von großen, voluminösen Abfallkammern, anstatt das Material an der Erdoberfläche zu verstreuen. Es wird daher erwartet, dass Blattschneiderameisen während der Abfallentsorgung bestimmte Präferenzen für ihre Umwelt zeigen. In Experimenten präferierten Arbeiterinnen von Atta laevigata eine warme und trockene Umgebung, zeigten jedoch keinerlei Präferenz für die CO2 Konzentration ihrer Umgebung. Die kontinuierliche Anhäufung von Abfallpartikeln in einer Abfallkammer scheint auf der Wahrnehmung von Volatilen zu basieren. Diese scheinen vom Abfall selbst auszugehen und zur Orientierung der abfalltragenden Arbeiterinnen zu dienen. Die darauf erfolgende Anhäufung von Abfall an einem Ort sollte zur Entstehung von großvolumigen Kammern zur Abfallentsorgung führen.
KW  - Nestbau
KW  - nest building
KW  - self-organization
KW  - leaf-cutting ant
KW  - environmental cues
KW  - symbiotic fungus
KW  - Blattschneiderameisen
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-109409
ER  - 
TY  - THES
A1  - Karch, Oliver
T1  - Where am I? - Indoor localization based on range measurements
T1  - Wo bin ich? - Lokalisation mit Hilfe von Entfernungsmesswerten
N2  - Nowadays, robotics plays an important role in increasing fields of application. There exist many environments or situations where mobile robots instead of human beings are used, since the tasks are too hazardous, uncomfortable, repetitive, or costly for humans to perform. The autonomy and the mobility of the robot are often essential for a good solution of these problems. Thus, such a robot should at least be able to answer the question "Where am I?". This thesis investigates the problem of self-localizing a robot in an indoor environment using range measurements. That is, a robot equipped with a range sensor wakes up inside a building and has to determine its position using only its sensor data and a map of its environment. We examine this problem from an idealizing point of view (reducing it into a pure geometric one) and further investigate a method of Guibas, Motwani, and Raghavan from the field of computational geometry to solving it. Here, so-called visibility skeletons, which can be seen as coarsened representations of visibility polygons, play a decisive role. In the major part of this thesis we analyze the structures and the occurring complexities in the framework of this scheme. It turns out that the main source of complication are so-called overlapping embeddings of skeletons into the map polygon, for which we derive some restrictive visibility constraints. Based on these results we are able to improve one of the occurring complexity bounds in the sense that we can formulate it with respect to the number of reflex vertices instead of the total number of map vertices. This also affects the worst-case bound on the preprocessing complexity of the method. The second part of this thesis compares the previous idealizing assumptions with the properties of real-world environments and discusses the occurring problems. In order to circumvent these problems, we use the concept of distance functions, which model the resemblance between the sensor data and the map, and appropriately adapt the above method to the needs of realistic scenarios. In particular, we introduce a distance function, namely the polar coordinate metric, which seems to be well suited to the localization problem. Finally, we present the RoLoPro software where most of the discussed algorithms are implemented (including the polar coordinate metric).
N2  - Heutzutage spielen autonome Roboter bei einer wachsenden Zahl von Anwendungsgebieten eine entscheidende Rolle. Sie werden überall dort anstelle von menschlichen Arbeitskräften eingesetzt, wo die jeweiligen Aufgaben für Menschen zu gefährlich, unangenehm, monoton oder schlicht zu teuer sind. Dabei sind die Autonomie und Mobilität des Roboters sehr oft grundlegend für eine gute Problemlösung. Ein solcher Roboter sollte also zumindest die Frage "Wo bin ich?" zufriedenstellend beantworten können. Diese Arbeit behandelt das Problem der Selbstlokalisation in einer Gebäudeumgebung mit Hilfe von Entfernungsmesswerten. Das heißt, ein Roboter - ausgestattet mit einem Entfernungssensor - wacht innerhalb eines Gebäudes auf und muss mit Hilfe seiner Sensordaten und einer Karte seiner Einsatzumgebung seine Position bestimmen. Wir betrachten eine idealisierte Variante dieser Aufgabe, die ein rein geometrisches Problem zum Inhalt hat, und untersuchen ein Verfahren von Guibas, Motwani und Raghavan aus dem Gebiet der Algorithmischen Geometrie, welches dieses löst. Hierbei spielen sogenannte Sichtbarkeitsskelette (vergröberte Darstellungen von Sichtbarkeitspolygonen) eine entscheidende Rolle. Im Hauptteil der Arbeit analysieren wir die Strukturen und die auftretenden Komplexitäten im Rahmen dieses Verfahrens. Es stellt sich heraus, dass die Hauptschwierigkeiten sogenannte überlappende Einbettungen von Skeletten in das Kartenpolygon zur Ursache haben, für die wir einige einschränkende Sichtbarkeitsbedingungen zeigen. Gestützt auf diese Resultate können wir die auftretenden Komplexitätsschranken dahingehend verbessern, dass wir diese nicht nur in Abhängigkeit der Gesamtzahl aller Kartenecken angeben, sondern in Abhängigkeit der Zahl der konkaven Ecken. Dies hat ebenfalls Auswirkungen auf die Worst-Case-Schranken für die Preprocessing-Komplexität des Verfahrens. Der zweite Teil der Arbeit vergleicht die anfangs gemachten idealisierenden Annahmen mit den Gegebenheiten realer Umgebungen und adressiert die auftretenden Probleme. Um diese zu umgehen verwenden wir das Konzept sogenannter Distanzfunktionen, welche die Ähnlichkeit zwischen den Sensordaten und der Karte modellieren, und passen das Verfahren auf geeignete Weise an die Bedürfnisse realistischer Szenarien an. Insbesondere führen wir eine Distanzfunktion ein - die Polarkoordinatenmetrik - welche sich für das Lokalisationsproblem besonders gut zu eignen scheint. Schlussendlich stellen wir die Software RoLoPro vor, in der die meisten der diskutierten Algorithmen (einschließlich der Polarkoordinatenmetrik) implementiert sind.
KW  - Autonomer Roboter
KW  - Mobiler Roboter
KW  - Lokalisation
KW  - Lokalisation
KW  - Autonomer Roboter
KW  - Sichtbarkeit
KW  - Ähnlichkeitsmaß
KW  - Algorithmische Geometrie
KW  - Localization
KW  - Autonomous Robot
KW  - Visibility
KW  - Similarity Measure
KW  - Computational Geometry
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-8442
ER  - 
TY  - THES
A1  - Epstude, Kai
T1  - What you get is what you see? Comparisons influence the social induction of affect
T1  - Soziale Vergleiche beeinflussen sozial induzierten Affekt
N2  - The present research is concerned with the topic of socially induced affect. In previous research the focus was mainly on affective convergence. A prominent topic in that context was “emotional contagion” (Hatfield, Cacioppo, & Rapson, 1994). Affective divergence has been also been found. However, its influence on the theoretical debate remained weak. Besides research on emotions also social comparison research attended to the topic. In order to explain affective divergence and convergence an integrative model based on social comparison processes is proposed here. Based on the selective accessibility model (Mussweiler, 2003) it is assumed that affective convergence can be seen as assimilation to a comparison standard (the observed model). Therefore, the basic assumption is that a comparison between an observer and the model takes place. Affective divergence corresponds to an affective contrast from that standard. Which of these two phenomena occurs depends on the type of comparison processes that took place. Six experiments were conducted. In Experiment 1 it was shown that comparisons intensify the social induction of affect. The influence of the comparison focus was studied in Experiments 2 and 3. If the perceiver searches for similarities between the self and the model, affective convergence occurs. If differences are searched for, affective divergence is found. The latter is mainly found under special circumstances, e.g. if the model belongs to another social group (Experiment 3). In Experiment 1-3 it was shown comparisons influence the social induction of affect. In Experiment 4-6 the underlying processes were explored. The selective accessibility model (Mussweiler, 2003) attributes a central role to the selective activation of self-knowledge in order to explain judgmental assimilation and contrast. In Experiments 4 and 5 the role of the self was explored more thoroughly. Evidence for socially induced affect (affective convergence) has only been found when the self has been previously activated. When the self was not activated no such effect was found. The assumption that the activation of specific self-knowledge is the basis for socially induced affect was tested in Experiment 5. Results supported the assumption. The present experiments give rise to the assumption that social comparisons are a key element in the social induction of affect. Affective convergence and divergence are explained and processes for the affect induction are defined. The findings also have implications for research on automatic behaviour and especially to explain automatic contrast. In addition implications for social comparison research can be derived.
N2  - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Thema des sozial induzierten Affekts. In der bisherigen Forschung das Hauptaugenmerk auf affektiv konvergierenden Zuständen. Besonders die Forschung aus zum Thema „emotionale Ansteckung“ leistete hier wichtige Beiträge (Hatfield, Cacioppo, & Rapson, 1994). Affektiv divergierende Zustände wurden zwar immer wieder gefunden, allerdings hatten sie kaum Einfluss auf die theoretische Debatte zu sozial induziertem Affekt. Neben Ansätzen aus dem Bereich der Emotionsforschung hat sich auch die Soziale Vergleichsforschung mit dem Thema der emotionalen Ansteckung beschäftigt. Um sowohl affektive Divergenz als auch affektive Konvergenz erklären zu können wird in der vorliegenden Arbeit ein Ansatz vorgeschlagen, der auf sozialen Vergleichsprozessen beruht. Basierend auf dem Modell der Selektiven Zugänglichkeit (Mussweiler, 2003) wird angenommen, dass affektive Konvergenz im Sinne einer Assimilation an einen Vergleichstandard (das beobachtete Modell) verstanden werden kann. Die Grundannahme ist demzufolge, dass ein sozialer Vergleich zwischen dem Beobachter und dem Modell stattfindet. Affektive Divergenz entspricht einer affektiven Kontrastierung von diesem Standard. Welcher der beiden Zustände auftritt hängt davon ab, welche Art von Vergleichsprozess abläuft. Es wurden insgesamt 6 Untersuchungen durchgeführt. In Experiment 1 wurde gezeigt, dass Vergleiche die soziale Induktion von Affekt verstärken. Der Einfluss der Vergleichsfokus’ wurde in den Experimenten 2 und 3 untersucht. Sucht der Beobachter nach Ähnlichkeiten zwischen sich selbst und dem Modell, kommt es zu affektiver Konvergenz. Sucht er nach Unterschieden zwischen sich und dem Modell, kommt es zu affektiver Divergenz. Die Suche nach Unähnlichkeiten und die damit verbundene affektive Divergenz tritt nur unter besonderen Umständen auf, z.B. wenn das Modell als Mitglied einer anderen sozialen Gruppe wahrgenommen wird (Experiment 3). Da der Effekt sozialer Vergleiche auf die Entstehung sozial induzierten Affekts durch die Experimente 1-3 nachgewiesen wurden, wurde in Experiment 4-6 versucht, näher auf die zugrundeliegenden Prozesse einzugehen. Das Modell selektiver Zugänglichkeit (Mussweiler, 2003) nimmt an, dass die spezifische Aktivierung von Selbstwissen, die wichtigste Determinante von Urteils-Assimilation oder Kontrast ist. In den Experiment 4 und 5 wurde die Rolle des Selbst daher näher untersucht. Es zeigte sich, dass Hinweise auf sozial induzierten Affekt (in Richtung affektiver Konvergenz) nur dann gefunden wurden, wenn das Selbst aktiviert ist. Wenn das Selbst nicht aktiviert ist, dann zeigte sich kein Einfluss der affektiven Reaktionen andere auf den Affekt eines Beobachters. Die Annahme, dass die Aktivierung spezifischen Selbstwissens der Entstehung sozial induzierten Affekts zugrunde liegt, wurde in Experiment 6 geprüft. Es zeigten sich eindeutige Hinweise für eine spezifische Aktivierung von Selbstwissen.Die hier dargestellten Untersuchungen geben Anlass zu der Annahme, dass soziale Vergleiche bei der sozialen Induktion von Affekt eine wichtige Rolle spielen. Es können affektive Divergenz und Konvergenz erklärt werden und es werden Prozesse für die Affektinduktion definiert. Die Befunde haben Implikationen für die Forschung zu automatischem Verhalten, da auch in diesem Forschungsbereich Kontrastreaktionen auftreten. Zusätzlich können Implikationen für die soziale Vergleichsforschung abgeleitet werden.
KW  - Soziale Vergleiche
KW  - Affekt
KW  - Emotionale Ansteckung
KW  - social comparison
KW  - affect
KW  - emotional contagion
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-14961
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TY  - THES
A1  - Schmitt, Nadine J. B.
T1  - What is integrity and how do we use it? – Enhancing the validity of integrity by reviewing integrity tests, expanding the nomological network, and reducing faking
T1  - Was ist Integrität und wie nutzen wir sie? –  Verbesserung der Validität von Integrität durch Überprüfung von Integritätstests, Erweiterung des nomologischen Netzwerkes und Reduzierung von Faking
N2  - This dissertation focuses on the construct and criterion validity of integrity tests and aims to enhance both. To accomplish this goal, three approaches were adopted: First, an overview and systematic comparison of integrity tests was conducted with reference to the construction and application of the tests. Second, the nomological network of integrity tests was expanded with reference to honesty-humility and organizational citizenship behavior at their factor  and facet level. Third, two promising methods to reduce faking on integrity tests were tested: the double rating method (Hui, 2001) and the indirect questioning technique. In line with previous research, the results of the overview and comparison of integrity measures confirmed that integrity tests are multidimensional and heterogenous. A clear definition of integrity is urgently needed. The personality trait of honesty-humility and its facets of fairness, and modesty revealed the most significant relationships to integrity. Moreover, organizational citizenship behavior and its facets of altruism, conscientiousness, and sportsmanship were found to significantly relate to integrity. Furthermore, integrity tests were able not only to predict organizational citizenship behavior but also to incrementally predict job performance and organizational citizenship behavior beyond the factor and facet level of the personality traits of conscientiousness and honesty-humility. In contrast to the indirect questioning technique, the double rating method, which includes an other rating and a self rating, was shown to be able to significantly reduce faking on integrity tests in an anonymous survey setting. This dissertation makes an important contribution to better explain the construct and nomological network of integrity, provide a more detailed view on integrity tests and their protection against faking, and expand the predictive and incremental validity of these tests. The implications for future research and practice are further discussed.
N2  - Der Fokus dieser Dissertation liegt sowohl auf der Konstrukt- als auch auf der Kriteriumsvalidität von Integritätstests und deren Erhöhung mit Hilfe von drei Ansätzen: (a) Ein Überblick und systematischer Vergleich von Integritätstests mit Bezug auf deren Konstruktion und Anwendung wird erstellt. (b) Das nomologische Netzwerk von Integrität wird erweitert mit Bezug auf Honesty-Humility und freiwilligem Arbeitsverhalten sowohl auf Faktoren- als auch Facettenebene. (c) Zwei vielversprechende Ansätze, um Faking in Integritätstests zu reduzieren, werden getestet: die Doppelte Fragemethode (Hui, 2001) und indirektes Fragen. Im Ergebnis zeigte sich, dass die Multidimensionalität und Heterogenität von Integritätstests bestätigt wurde. Eine klare Definition von Integrität ist dringend notwendig. Mit Blick auf das nomologische Netzwerk zeigte Honesty-Humility und deren Facetten Fairness und Bescheidenheit die höchsten signifikanten Korrelationen mit Integrität. Beim freiwilligen Arbeitsverhalten und deren Facetten Altruismus, Gewissenhaftigkeit und Unkompliziertheit wurden ebenfalls signifikante Zusammenhänge gefunden. Des Weiteren zeigte sich, dass Integritätstests inkrementelle Validität besitzen über die Faktoren und Facetten von Gewissenhaftigkeit und Honesty-Humility hinaus bei der Vorhersage von beruflicher Leistung und bei der Vorhersage von freiwilligem Arbeitsverhalten. Im Hinblick auf die Reduzierung von Faking zeigte nur die Doppelte Fragemethode (d.h. Fremd- und Selbsteinschätzung der Items) in der anonymen Forschungssituation eine signifikante Reduzierung. Diese Dissertation leistet einen wichtigen Beitrag zum besseren Verständnis des Konstruktes und nomologischen Netzwerkes der Integrität, bietet einen detaillierten Einblick in Integritätstests sowie deren Schutz vor Faking und verbessert die prognostische und inkrementelle Validität von Integritätstests. Die Implikationen für zukünftige Forschung und Praxis werden weiterführend diskutiert.
KW  - Integrität
KW  - Integrity
KW  - Integrity tests
KW  - Validity
KW  - Honesty-humility
KW  - OCB
KW  - Integrität
KW  - Integritätstests
KW  - Validität
KW  - Honesty-Humility
KW  - Freiwilliges Arbeitsverhalten
KW  - Psychologie
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-260468
ER  - 
TY  - THES
A1  - Klotzky, Jens
T1  - Well-posedness of a fluid-particle interaction model
T1  - Existenz und Eindeutigkeit von Entropielösungen eines Partikel-Fluid-Modells
N2  - This thesis considers a model of a scalar partial differential equation in the presence of a singular source term, modeling the interaction between an inviscid fluid represented by the Burgers equation and an arbitrary, finite amount of particles moving inside the fluid, each one acting as a point-wise drag force with a particle related friction constant. 
\begin{align*}
\partial_t u + \partial_x (u^2/2) &= \sum_{i \in N(t)} \lambda_i \Big(h_i'(t)-u(t,h_i(t)\Big)\delta(x-h_i(t))
\end{align*}
The model was introduced for the case of a single particle by Lagoutière, Seguin and Takahashi, is a first step towards a better understanding of interaction between fluids and solids on the level of partial differential equations and has the unique property of considering entropy admissible solutions and the interaction with shockwaves.
The model is extended to an arbitrary, finite number of particles and interactions like merging, splitting and crossing of particle paths are considered.
The theory of entropy admissibility is revisited for the cases of interfaces and discontinuous flux conservation laws, existing results are summarized and compared, and adapted for regions of particle interactions. To this goal, the theory of germs introduced by Andreianov, Karlsen and Risebro is extended to this case of non-conservative interface coupling.
Exact solutions for the Riemann Problem of particles drifting apart are computed and analysis on the behavior of entropy solutions across the particle related interfaces is used to determine physically relevant and consistent behavior for merging and splitting of particles. Well-posedness of entropy solutions to the Cauchy problem is proven, using an explicit construction method, L-infinity bounds, an approximation of the particle paths and compactness arguments to obtain existence of entropy solutions. Uniqueness is shown in the class of weak entropy solutions using almost classical Kruzkov-type analysis and the notion of L1-dissipative germs.
Necessary fundamentals of hyperbolic conservation laws, including weak solutions, shocks and rarefaction waves and the Rankine-Hugoniot condition are briefly recapitulated.
N2  - Diese Arbeit befasst sich mit dem Modell einer skalaren partiellen Differentialgleichung mit singulärem Quellterm, das die Interaktion zwischen einem reibungsfreiem Fluid, dargestellt durch die Burgers Gleichung, und einer gegebenen, endlichen Menge von sich in dem Fluid bewegenden Partikeln beschreibt, die eine punktweise Zugkraft auf das Fluid auswirken und durch eine entsprechende Reibungskonstante charakterisiert sind.
\begin{align*}
\partial_t u + \partial_x (u^2/2) &= \sum_{i \in N(t)} \lambda_i \Big(h_i'(t)-u(t,h_i(t)\Big)\delta(x-h_i(t))
\end{align*}
Das Modell wurde für den Fall der Interaktion mit einem einzelnen Partikel durch Lagoutière, Seguin and Takahashi eingeführt, stellt einen ersten Schritt zu einem besseren Verständnis der Interaktion zwischen einem Fluid und Festkörpern auf dem Level der partiellen Differentialgleichungen dar und hat die einzigartige Eigenschaft, dass Entropielösungen und die Interaktion mit Schockwellen berücksichtigt werden.
Das Modell wird zu einer beliebigen, endlichen Anzahl von Partikeln erweitert und Interaktionen wie das Verschmelzen und Spaltung von Partikeln werden behandelt.
Existierende Theorie der Entropie-Zulässigkeit im Hinblick auf Interfaces und Erhaltungsgleichungen mit unstetiger Flussfunktion wird zusammengefasst, die Resultate werden verglichen und für die Regionen mit Partikelinteraktionen angepasst. Zu diesem Zweck wird die Theorie der Germs, eingeführt von Andreianov, Karlsen und Risebro, auf den vorliegenden Fall eines nicht-erhaltenden Interfaces erweitert.
Für das Riemann Problem von auseinanderdriftenden Partikeln werden die exakten Lösungen berechnet und eine Analyse des Verhaltens von Entropielösungen über die von den Partikeln erzeugten Interface wird genutzt, um ein physikalisch sinnvolles und mit der Theorie eines einzelnen Partikels konsistentes Verhalten beim Verschmelzen und Spalten von Partikeln herzuleiten. Mit Hilfe einer expliziten Konstruktionsmethode, hergeleiteten L-infinity Beschränkungen, einer Approximation der Partikelpfade und Kompaktheitsargumenten wird  gezeigt, dass das entsprechende Cauchy Problem wohlgestellt ist. Eindeutigkeit im Raum der schwachen Entropielösungen wird mit beinahe klassischen Argumenten der Theorie von Kruzkov sowie der Theorie von L1-dissipativen Germs gezeigt.
Notwendige Grundlagen zu hyperbolischen Erhaltungsgleichungen, unter anderem die Theorie schwacher Lösungen, Schock- und Verdünnungswellen sowie die Rankine-Hugoniot Bedingung, werden in Grundzügen am Anfang der Arbeit wiederholt.
KW  - Hyperbolische Differentialgleichung
KW  - Entropielösung
KW  - Fluid-Partikel-Strömung
KW  - Burgers-Gleichung
KW  - Korrekt gestelltes Problem
KW  - Existenz und Eindeutigkeit
KW  - Entropiebedingung
KW  - Well-posedness
KW  - Entropy admissibility condition
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-169009
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rehberg, Martin
T1  - Weighted uniform distribution related to primes and the Selberg Class
T1  - Gewichtete Gleichverteilung im Zusammenhang mit Primzahlen und der Selberg-Klasse
N2  - In the thesis at hand, several sequences of number theoretic interest will be studied in the context of uniform distribution modulo one. <br>
<br>
In the first part we deduce for positive and real \(z\not=1\) a discrepancy estimate for the sequence \( \left((2\pi )^{-1}(\log z)\gamma_a\right) \),
where \(\gamma_a\) runs through the positive imaginary parts of the nontrivial \(a\)-points of the Riemann zeta-function. If the considered imaginary
parts are bounded by \(T\), the discrepancy of the sequence \( \left((2\pi )^{-1}(\log z)\gamma_a\right) \) tends to zero like
\( (\log\log\log T)^{-1} \) as \(T\rightarrow \infty\). The proof is related to the proof of Hlawka, who determined a discrepancy estimate for the
sequence containing the positive imaginary parts of the nontrivial zeros of the Riemann zeta-function. <br>
<br>
The second part of this thesis is about a sequence whose asymptotic behaviour is motivated by the sequence of primes. If \( \alpha\not=0\) is real
and \(f\) is a function of logarithmic growth, we specify several conditions such that the sequence \( (\alpha f(q_n)) \) is uniformly distributed
modulo one. The corresponding discrepancy estimates will be stated. The sequence \( (q_n)\) of real numbers is strictly increasing and the conditions
on its counting function \( Q(x)=\#\lbrace q_n \leq x \rbrace \) are satisfied by primes and primes in arithmetic progessions. As an application we
obtain that the sequence \( \left( (\log q_n)^K\right)\) is uniformly distributed modulo one for arbitrary \(K>1\), if the \(q_n\) are primes or primes
in arithmetic progessions. The special case that \(q_n\) equals the \(\textit{n}\)th prime number \(p_n\) was studied by Too, Goto and Kano. <br>
<br>
In the last part of this thesis we study for irrational \(\alpha\) the sequence \( (\alpha p_n)\) of irrational multiples of primes in the context of
weighted uniform distribution modulo one. A result of Vinogradov concerning exponential sums states that this sequence is uniformly distributed modulo one.
An alternative proof due to Vaaler uses L-functions. We extend this approach in the context of the Selberg class with polynomial Euler product. By doing so, we obtain
two weighted versions of Vinogradov's result: The sequence \( (\alpha p_n)\) is \( (1+\chi_{D}(p_n))\log p_n\)-uniformly distributed modulo one, where
\( \chi_D\) denotes the Legendre-Kronecker character. In the proof we use the Dedekind zeta-function of the quadratic number field \( \Bbb Q (\sqrt{D})\).
As an application we obtain in case of \(D=-1\), that \( (\alpha p_n)\) is uniformly distributed modulo one, if the considered primes are congruent to
one modulo four. Assuming additional conditions on the functions from the Selberg class we prove that the sequence \( (\alpha p_n) \) is also
\( (\sum_{j=1}^{\nu_F}{\alpha_j(p_n)})\log p_n\)-uniformly distributed modulo one, where the weights are related to the Euler product of the function.
N2  - In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene zahlentheoretisch interessante Folgen im Kontext der Theorie der Gleichverteilung modulo eins untersucht. <br>
<br>
Im ersten Teil wird für positiv reelles \( z\not = 1\) für die Folge \( \left((2\pi )^{-1}(\log z)\gamma_a\right) \) eine Diskrepanzabschätzung hergeleitet,
wobei \( \gamma_a\) die positiven Imaginärteile der nichttrivialen \(a\)-Stellen der Riemannschen Zetafunktion durchlaufe: Sind die eingehenden Imaginäteile
durch \(T\) beschränkt, dann strebt für \(T\rightarrow \infty\) die Diskrepanz der Folge \( \left((2\pi )^{-1}(\log z)\gamma_a\right) \) wie
\( (\log\log\log T)^{-1}\) gegen Null. Der Beweis knüpft an das Vorgehen von Hlawka an, welcher eine Diskrepanzabschätzung für die Folge, in der die
positiven Imaginärteile der nichttrivialen Nullstellen der Riemannschen Zetafunktion eingehen, ermittelte. <br>
<br>
Der zweite Teil der Arbeit widmet sich einer Folge deren Wachstumsverhalten durch Primzahlen motiviert ist. Ist \(\alpha\not = 0\) reell und \(f\) eine
logarithmisch wachsende Funktion, dann werden mehrere Bedingungen an \(f\) angegeben, unter denen die Folge \( (\alpha f(q_n)) \) gleichverteilt modulo eins
ist. Entsprechende Diskrepanzabschätzungen der Folgen werden angegeben. Die Folge reeller Zahlen \( (q_n) \) ist selbst streng wachsend und die Bedingungen,
die dabei an deren Zählfunktion \(Q(x)=\#\lbrace q_n \leq x \rbrace\) gestellt werden, sind von Primzahlen und Primzahlen in arithmetischen Progressionen
erfällt. Als Anwendung ergibt sich, dass die Folge \( \left( (\log q_n)^K\right) \) für beliebiges \(K>1\) gleichverteilt modulo eins ist, etwa wenn die
\(q_n\) Primzahlen oder Primzahlen in arithmetischen Progessionen durchlaufen. Der Spezialfall das \(q_n\) als die \(n\)te Primzahl \(p_n\) gewählt wird,
wurde von Too, Goto und Kano untersucht. <br>
<br>
Im letzten Teil der Arbeit wird für irrationales \(\alpha\) die Folge \( (\alpha p_n) \) irrationaler Vielfacher von Primzahlen im Rahmen der gewichteten
Gleichverteilung modulo eins untersucht. Nach einem Resultat von Vinogradov über Exponentialsummen ist diese Folge gleichverteilt modulo eins. Ein
alternativer Beweis von Vaaler verwendet L-Funktionen. Dieser Ansatz wird im Kontext von Funktionen aus der Selberg-Klasse mit polynomiellem Eulerprodukt
ausgebaut. Dabei werden zwei gewichtete Versionen des vinogradovschen Resultats gewonnen: Die Folge \( (\alpha p_n) \) ist
\( (1+\chi_{D}(p_n))\log p_n\)-gleichverteilt modulo eins, wobei \(\chi_{D}\) den Legendre-Kronecker Charakter bezeichnet. Der Beweis verwendet die
Dedekindsche Zetafunktion zum quadratischen Zahlkörper \(\Bbb Q (\sqrt{D})\). Als Anwendung ergibt sich etwa für \(D=-1\), dass \( (\alpha p_n) \)
gleichverteilt modulo eins ist, wenn die durchlaufenen Primzahlen kongruent zu eins modulo vier sind. Unter zusätzlichen Bedingungen an die Funktionen aus
der Selberg-Klasse lässt sich weiter zeigen, das die Folge \( (\alpha p_n) \) auch \( (\sum_{j=1}^{\nu_F}{\alpha_j(p_n)})\log p_n\)-gleichverteilt modulo
eins, wobei die Gewichte in direktem Zusammenhang mit dem Eulerprodukt der Funktion stehen.
KW  - Zahlentheorie
KW  - weighted uniform distribution modulo one
KW  - gewichtete Gleichverteilung modulo eins
KW  - Selberg Class
KW  - prime number
KW  - quadratic number field
KW  - Selberg Klasse
KW  - Diskrepanz
KW  - Primzahl
KW  - Selbergsche L-Reihe
KW  - Quadratischer Zahlkörper
KW  - Zetafunktion
KW  - Gleichverteilung
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-209252
ER  - 
TY  - THES
A1  - Scherz, Jan
T1  - Weak Solutions to Mathematical Models of the Interaction between Fluids, Solids and Electromagnetic Fields
T1  - Schwache Lösungen für mathematische Modelle der Wechselwirkung zwischen Flüssigkeiten, Festkörpern und elektromagnetischen Feldern
N2  - We analyze the mathematical models of two classes of physical phenomena. The first class of phenomena we consider is the interaction between one or more insulating rigid bodies and an electrically conducting fluid, inside of which the bodies are contained, as well as the electromagnetic fields trespassing both of the materials. We take into account both the cases of incompressible and compressible fluids. In both cases our main result yields the existence of weak solutions to the associated system of partial differential equations, respectively. The proofs of these results are built upon hybrid discrete-continuous approximation schemes: Parts of the systems are discretized with respect to time in order to deal with the solution-dependent test functions in the induction equation. The remaining parts are treated as continuous equations on the small intervals between consecutive discrete time points, allowing us to employ techniques which do not transfer to the discretized setting. Moreover, the solution-dependent test functions in the momentum equation are handled via the use of classical penalization methods. 

The second class of phenomena we consider is the evolution of a magnetoelastic material. Here too, our main result proves the existence of weak solutions to the corresponding system of partial differential equations. Its proof is based on De Giorgi's minimizing movements method, in which the system is discretized in time and, at each discrete time point, a minimization problem is solved, the associated Euler-Lagrange equations of which constitute a suitable approximation of the original equation of motion and magnetic force balance. The construction of such a minimization problem is made possible by the realization that, already on the continuous level, both of these equations can be written in terms of the same energy and dissipation potentials. The functional for the discrete minimization problem can then be constructed on the basis of these potentials.
N2  - Wir analysieren die mathematischen Modelle von zwei Arten physikalischer Phänomene. Die erste Art von Phänomenen, die wir betrachten, ist die Wechselwirkung zwischen einem oder mehreren isolierenden starren Körpern und einem elektrisch leitenden Fluid, das die Körper umgibt, sowie den elektromagnetischen Feldern in beiden Materialien. Wir untersuchen sowohl den Fall inkompressibler als auch kompressibler Fluide. In beiden Fällen liefert unser Hauptresultat die Existenz von schwachen Lösungen für das zugehörige System partieller Differentialgleichungen. Die Beweise dieser Resultate beruhen auf hybriden diskret-kontinuierlichen Approximationsmethoden: Teile der Systeme werden in der Zeit diskretisiert, um das Problem der lösungsabhängigen Testfunktionen in der Induktionsgleichung zu bewältigen. Die verbleibenden Gleichungen werden als kontinuierliche Gleichungen auf den kleinen Intervallen zwischen aufeinanderfolgenden diskreten Zeitpunkten behandelt, sodass wir Techniken anwenden können, die sich nicht auf das diskretisierte System übertragen lassen. Darüber hinaus wird das Problem der lösungsabhängigen Testfunktionen in der Impulsgleichung durch die Verwendung klassischer Penalisierungsmethoden gelöst. Die zweite Art von Phänomenen, die wir betrachten, ist die Entwicklung eines magnetoelastischen Materials. Auch hier beweist unser Hauptresultat die Existenz schwacher Lösungen für das zugehörige System partieller Differentialgleichungen. Der Beweis basiert auf der Methode von De Giorgi, bei der das System in der Zeit diskretisiert und in jedem diskreten Zeitpunkt ein Minimierungsproblem gelöst wird, dessen zugehörige Euler-Lagrange-Gleichungen eine geeignete Approximation an die ursprüngliche Bewegungsgleichung und mikromagnetische Gleichung darstellen. Die Konstruktion eines solchen Minimierungsproblems wird durch die Erkenntnis ermöglicht, dass diese beiden Gleichungen bereits im kontinuierlichen System mithilfe derselben Energie- und Dissipationspotenziale ausgedrückt werden können. Das Funktional für das diskrete Minimierungsproblem kann dann auf Grundlage dieser Potenziale konstruiert werden.
KW  - Fluid-Struktur-Wechselwirkung
KW  - Magnetoelastizität
KW  - Magnetohydrodynamik
KW  - Navier-Stokes-Gleichung
KW  - Zeitdiskrete Approximation
KW  - Fluid-structure interaction
KW  - Magnetoelasticity
KW  - Magnetohydrodynamics
KW  - Minimizing movements
KW  - Navier-Stokes equations
KW  - Rothe method
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-349205
ER  - 
TY  - THES
A1  - Fritze, Lars
T1  - Ways to Novel Inorganic-Organic Hybrid Materials Applying New B–C Bond Formation Strategies
T1  - Wege zu neuartigen anorganisch-organischen Hybridmaterialien durch Anwendung von neuen B–C Kupplungsstrategien
N2  - π-Conjugated oligomers and polymers with tricoordinate boron centers incorporated into the main chain have attracted considerable attention as the interaction of the vacant p orbital on boron with an adjacent π system of the chain leads to conjugated materials with intriguing optical and electronic properties. This enables applicability in organic electronics and optoelectronics (OLEDs, OFETs, photovoltaics) or as sensory materials.
The potential of our B–C coupling protocol using metal-free catalytic Si/B exchange condensation is demonstrated by the synthesis of a series of π-conjugated monodisperse (het)aryl oligoboranes. Variation of the (het)aryl moieties allowed for tunability of the optoelectronic properties of the materials. Additionally, catalytic C–C cross-coupling strategies were applied to synthesize oligofuryl-based mono- and bisboranes, as well as polymers. These studies led to very robust and highly emissive compounds (f up to 97 %), which allow for tuning of their emission color from blue to orange. Furthermore, this work includes investigations of reaction routes to a kinetically stabilized tetraoxaporphyrinogen.
Being a key aspect of this work, a full investigation of the mechanism of the catalytic Si/B exchange was carried out. Additionally, this work presents the use of borenium cations to perform B–C coupling via intermolecular electrophilic borylation. Similar to the Si/B exchange, this route is capable of giving access to diaryl(bromo)boranes.
N2  - π-konjugierte Oligomere und Polymere mit dreifach koordinierten Bor-Zentren, die in die Hauptkette eingebaut sind, haben große Aufmerksamkeit erregt, da die Wechselwirkung des vakanten p-Orbitals am Bor mit dem π-System der Kette zu konjugierten Materialien mit faszinierenden optischen und elektronischen Eigenschaften führt. Dies ermöglicht die Anwendbarkeit in organischer Elektronik und Optoelektronik (OLEDs, OFETs, Photovoltaik) oder als sensorische Materialien.
Das Potenzial unseres B–C-Kupplungsprotokolls unter Verwendung der metallfreien katalytischen Si/B-Austauschskondensation wird durch die Synthese einer Reihe von π-konjugierten monodispersen (Het)aryl-Oligoboranen demonstriert. Durch Variation der (Het)aryl-Anteile konnten die optoelektronischen Eigenschaften der Materialien eingestellt werden. Zusätzlich wurden katalytische C–C-Kreuzkupplungsstrategien angewandt, um Oligofuryl-basierte Mono- und Bisborane sowie Polymere zu synthetisieren. Diese Untersuchungen führten zu sehr robusten und stark emittierenden Verbindungen (f bis zu 97 %), die die Einstellung ihrer Emissionsfarbe von blau bis orange ermöglichen. Weiterhin beinhaltet diese Arbeit Untersuchungen von Reaktionswegen zu einem kinetisch stabilisierten Tetraoxaporphyrinogen.
Als ein Schlüsselaspekt dieser Arbeit wurde eine vollständige Untersuchung des Mechanismus des katalytischen Si/B-Austauschs durchgeführt. Zusätzlich wird in dieser Arbeit die Verwendung von Borenium-Kationen zur Durchführung von B–C-Kupplungen über intermolekulare elektrophile Borylierungen vorgestellt. Ähnlich wie beim Si/B-Austausch kann dieser Weg genutzt werden, um Zugang zu Diaryl(bromo)boranen zu geben.
KW  - Konjugierte Polymere
KW  - Borverbindungen
KW  - Kation
KW  - Furanderivate
KW  - Silizium-Bor-Austausch
KW  - B–C-Kupplung
KW  - C–C-Kupplung
KW  - Furylborane
KW  - C–H Aktivierung
KW  - Silicon-Boron exchange
KW  - B–C coupling
KW  - C–C coupling
KW  - Furylboranes
KW  - C–H activation
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-242173
ER  - 
TY  - THES
A1  - Then, Patrick
T1  - Waveguide-based single molecule detection in flow
T1  - Wellenleiter-basierte Einzelmoleküldetektion in Strömungen
N2  - In this work fluorescence-based single molecule detection at low concetration is investigated, with an emphasis on the usage of active transport and waveguides.
Active transport allows to overcome the limits of diffusion-based systems in terms of the lowest detectable threshold of concentration.
The effect of flow in single molecule experiments is investigated and a theoretical model is derived for laminar flow. 
Waveguides on the other hand promise compact detection schemes and show great potential for their possible integration into lab-on-a-chip applications. Their properties in single molecule experiments are analyzed with help of a method based on the reciprocity theorem of electromagnetic theory.
N2  - Diese Arbeit untersucht fluoreszenzbasierte Einzelmoleküldetektion bei niedrigen Konzentrationen, mit einem Fokus auf den Einsatz von aktivem Transport und Wellenleitern.
Aktiver Transport ermöglicht es, Limitierungen von diffusionsbasierten Systemen im Hinblick auf die niedrigste erreichbare Konzentration zu überwinden.
Der Einfluss von Strömungen auf Einzelmolekülexperimente wird untersucht und ein theoretisches Modell für laminare Strömungen hergeleitet.
Wellenleiter hingegen versprechen kompakte Detektorsysteme und zeigen beträchtliches Potential für eine mögliche Integration in lab-on-a-chip Anwendungen. Ihre Eigenschaften in Einzelmolekülexperimenten werden mithilfe einer auf dem Reziprozitätstheorem aus der elektromagnetischen Theorie basierenden Methode analysiert.
KW  - Optik
KW  - physics
KW  - optics
KW  - waveguides
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-140548
ER  - 
TY  - THES
A1  - Richter, Julian Alexander Jürgen
T1  - Wave-CAIPI for Accelerated Dynamic MRI of the Thorax
T1  - Beschleunigte Dynamische MR-Bildgebung des Thorax mit wave-CAIPI
N2  - In summary, the wave-CAIPI k-space trajectory presents an efficient sampling strategy for accelerated MR acquisitions. Using wave-CAIPI in parallel imaging reconstructions leads to a reduced noise level in the reconstructed images, compared to the Cartesian standard trajectory. This effect could be quantified by means of noise and SNR calculations. An SNR gain can be traded for a reduced scan time, i.e., additional undersampling, or for an enhanced image quality, keeping scan time constant.

Acceleration of MR imaging is especially important in dynamic applications, since these examinations are inherently time-consuming. The impact of wave-CAIPI sampling on image quality and its potential for scan time reduction was investigated for two dynamic applications: self-gated dynamic 3D lung MRI during free breathing and cardiac 4D flow MRI.

Dynamic 3D Lung MRI
By employing wave-CAIPI sampling in self-gated, free-breathing dynamic 3D lung MRI for the purpose of radiotherapy treatment planning, the image quality of accelerated scans could be enhanced. Volunteer examinations were used to quantify image quality by means of similarity between accelerated and reference images. To this end, the normalized mutual information and the root-mean-square error were chosen as quantitative image similarity measures. 

The wave-CAIPI sampling was shown to exhibit superior quality, especially for short scan times. The values of the normalized mutual information were (10.2 +- 7.3)% higher in the wave-CAIPI case -- the root-mean-square error was (18.9 +- 13.2)% lower on average. SNR calculations suggest an average SNR benefit of around 14% for the wave-CAIPI, compared to Cartesian sampling. 

Resolution of the lung in 8 breathing states can be achieved in only 2 minutes. By using the wave-CAIPI k-space trajectory, precise tumor delineation and assessment of respiration-induced displacement is facilitated.


Cardiac 4D Flow MRI
In 4D flow MRI, acceleration of the image acquisition is essential to incorporate the corresponding scan protocols into clinical routine. In this work, a retrospective 6-fold acceleration of the image acquisition was realized. Cartesian and wave-CAIPI 4D flow examinations of healthy volunteers were used to quantify uncertainties in flow parameters for the respective sampling schemes. 

By employing wave-CAIPI sampling, the estimated errors in flow parameters in 6-fold accelerated scans could be reduced by up to 55%. Noise calculations showed that the noise level in 6-fold accelerated 4D flow acquisitions with wave-CAIPI is 43% lower, compared to Cartesian sampling. Comparisons between Cartesian and wave-CAIPI 4D flow examinations with a prospective acceleration factor R=2 revealed small, but partly statistically significant discrepancies. Differences between 2-fold and 6-fold accelerated wave-CAIPI scans are comparable to the differences between Cartesian and wave-CAIPI examinations at R=2.

Wave-CAIPI 4D flow acquisitions of the aorta could be performed with an average, simulated scan time of under 4 minutes, with reduced uncertainties in flow parameters. Important visualizations of hemodynamic flow patterns in the aorta were only slightly affected by undersampling in the wave-CAIPI case, whereas for Cartesian sampling, considerable discrepancies were observed.
N2  - Die wave-CAIPI k-Raum Trajektorie stellt eine effiziente Methode für beschleunigte MRT Akquisitionen dar. Die Benutzung der wave-CAIPI Trajektorie anstelle der kartesischen Standardmethode in der parallelen Bildgebung führt zu einem reduzierten Rausch-Niveau in den rekonstruierten Bildern. Dieser Effekt kann durch Berechnungen des Rauschpegels und des Signal-zu-Rausch Verhältnisses (SNR) quantifiziert werden. Das höhere Signal-zu-Rausch Verhältnis kann genutzt werden, um entweder die Akquisition durch eine höhere Unterabtastung zu beschleunigen, oder um die Bildqualität zu verbessern. 

Die Beschleunigung von MRT Akquisitionen ist besonders in dynamischen Anwendungen wichtig, da diese Untersuchungen inhärent sehr zeitaufwendig sind. Der Einfluss der wave-CAIPI Methode auf die Bildqualität und das Beschleunigungspotenzial der Messung wurde in dieser Arbeit sowohl für selbst-navigierte, dynamische 3D Lungenbildgebung, als auch für 4D Fluss MRTs des Herzens untersucht

Dynamische 3D Lungen MRT
Durch die Verwendung der wave-CAIPI Samplingmethode konnte die Bildqualität von selbst-navigierten, dynamischen 3D Lungen MRTs bei freier Atmung verbessert werden. Eine wichtige Anwendung dieser Technik liegt im Bereich der Strahlentherapieplanung. Dabei wurde im Rahmen einer Probandenstudie die Bildqualität anhand der Ähnlichkeit zwischen beschleunigten Bildern und den jeweiligen Referenzen quantifiziert. Zu diesem Zweck wurden die normalized mutual information und der root-mean-square error als quantitative Maße gewählt.

Es konnte gezeigt werden, dass -- besonders bei kurzen Akquisitionszeiten -- die wave-CAIPI Methode zu besserer Bildqualität führte, verglichen mit dem kartesischen Standard. Berechnungen der normalized mutual information ergaben im Mittel (10.2 +- 7.3)% höhere Werte für die wave-CAIPI Methode -- der root-mean-square error war (18.9 +- 13.2)% geringer. Darüber hinaus lieferte die wave-CAIPI ein um etwa 14% höheres mittleres SNR. 

In 2 Minuten konnte die Atembewegung der Lunge in 8 Atemzustände aufgelöst werden. Eine präzise Tumor-Abgrenzung und die Evaluierung von respirationsinduzierten Tumorbewegungen wird durch die Verwendung der wave-CAIPI Methode vereinfacht.

4D Fluss Herz MRT
Die Beschleunigung von 4D Fluss MRTs ist essentiell, um solche Untersuchungen in die klinische Routine zu integrieren. In der präsentierten Arbeit wurde eine 6-fache retrospektive Beschleunigung realisiert. 4D Fluss Untersuchungen von gesunden Probanden mit der wave-CAIPI und mit der kartesischen Samplingmethode wurden verwendet, um Unsicherheiten in verschiedenen Flussparametern für die beiden Samplingmethoden zu berechnen.

Dabei zeigte sich, dass die geschätzten Fehler in den Flussparametern der 6-fach beschleunigten wave-CAIPI Untersuchungen bis zu 55% geringer sind als die Fehler der kartesischen Messungen. Ferner zeigten Rausch-Analysen, dass die beschleunigten wave-CAIPI Aufnahmen ein um 43% geringeres Rausch-Niveau aufweisen. Vergleiche zwischen Flussparametern, die aus 2-fach beschleunigten wave-CAIPI und kartesischen Messungen berechnet wurden, zeigten kleine, aber teilweise statistisch signifikante Unterschiede zwischen den beiden Methoden. Unterschiede zwischen 2-fach und 6-fach beschleunigten wave-CAIPI Aufnahmen sind vergleichbar mit den Unterschieden zwischen der wave-CAIPI  Methode und der kartesischen Methode bei R=2.

Wave-CAIPI 4D Fluss Aufnahmen des Herzens konnten mit einer mittleren, simulierten Aufnahmezeit von unter 4 Minuten durchgeführt werden. Die effizientere Samplingmethode ermöglichte dabei erheblich reduzierte Unsicherheiten in den berechneten Flussparametern. Wichtige Visualisierungen des Blutflusses in der Aorta wurden im Falle der wave-CAIPI Methode kaum von der Unterabtastung beeinflusst. Hingegen wiesen die Visualisierungen der beschleunigten kartesischen Messungen erhebliche Diskrepanzen auf.
KW  - Magnetresonanztomographie
KW  - Lunge
KW  - Herz
KW  - Fluss
KW  - Lung
KW  - Heart
KW  - Flow
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-232071
ER  - 
TY  - THES
A1  - Elbracht, Oliver
T1  - Wave Extraction in Numerical Relativity
T1  - Extraktion von Gravitationswellen in numerischer Relativitätstheorie
N2  - Diese Arbeit konzentriert sich auf eine fundamentale Problematik der numerischen Relativitätstheorie: Die Extraktion von Gravitationswellen in einer eich- und koordinateninvarianten Formulierung, um ein physikalisch interpretierbares Objekt zu erhalten. Es wird eine neue Methodik entwickelt, um die physikalisch relevanten Größen aus einer numerisch erzeugten Raumzeit zu extrahieren. Wir präsentieren eine allgemeingültige kanonische Formulierung der Weyl Skalare im Newman-Penrose Formalismus als eine Funktion von fundamentalen Raumzeit-Invarianten. Dadurch zeigt sich, dass mit Hilfe dieser Methodik die explizite Konstruktion eines Vierbeins vollständig redundant ist. Als weiteren Schwerpunkt charakterisieren wir innerhalb des Newman-Penrose Formalismus eine spezielle Untergruppe von Tetraden, die transversen Frames. Es wird eine bisher unbekannte Verbindung zwischen den primär genutzen Vierbeinen für die Extraktion der Wellenform abgeleitet, dem Gram-Schmidt Vierbein und dem quasi-Kinnersley Vierbein. Abschliessend studieren wir die Abhängigkeit der Gravitationswellen eines gestörten Schwarzen Loches vom verwendeten Vierbein. Wir berechnen die Form der Gravitationswellen in dieser Raumzeit und demonstrieren inwieweit unsere neue Methodik robustere und exaktere Ergebnisse liefert, als die gewöhnlich verwendeten Ansätze zur Extraktion des Signals.
N2  - This work focuses on a fundamental problem in modern numerical rela- tivity: Extracting gravitational waves in a coordinate and gauge independent way to nourish a unique and physically meaningful expression. We adopt a new procedure to extract the physically relevant quantities from the numerically evolved space-time. We introduce a general canonical form for the Weyl scalars in terms of fundamental space-time invariants, and demonstrate how this ap- proach supersedes the explicit definition of a particular null tetrad. As a second objective, we further characterize a particular sub-class of tetrads in the Newman-Penrose formalism: the transverse frames. We establish a new connection between the two major frames for wave extraction: namely the Gram-Schmidt frame, and the quasi-Kinnersley frame. Finally, we study how the expressions for the Weyl scalars depend on the tetrad we choose, in a space-time containing distorted black holes. We apply our newly developed method and demonstrate the advantage of our approach, compared with methods commonly used in numerical relativity.
KW  - Allgemeine Relativitätstheorie
KW  - Gravitationswelle
KW  - gravitational waves
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-40672
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jiang, Fan
T1  - Water, mineral nutrient and hormone flows and exchanges in the hemiparasitic association between root hemiparasite Rhinanthus minor and the host Hordeum vulgare
N2  - Summary Using the facultative root hemiparasite Rhinanthus minor and Hordeum vulgare as a host, several aspects of water relations, the flows and partitioning of mineral nutrients, the flows, depositions and metabolism of abscisic acid (ABA) and zeatin type cytokinins (zeatin Z, zeatin riboside ZR, zeatin nucleotide ZN) within the host, the parasite and between host and parasite and the flows and partitioning of the transport metabolites mannitol in the parasite, and of sucrose in the host, have been studied during the study period 41 to 54 days after planting, i.e about 30 to 43 days after successful attachment of the parasite to the host. Water relations Extraction of xylem sap by the parasite from the host’s roots is facilitated by considerably higher transpiration per leaf area in the parasite than in the host and by the fact that stomata of attached Rhinanthus were wide open all day and night despite extremely high ABA concentrations in the leaves. By comparison, another related root hemiparasite, Melampyrum arvense, parasitising on various grasses in the field (botanic garden), showed normal diurnal stomatal behaviour. The abnormal behaviour of Rhinanthus stomata was not due to anatomical reasons as closure could be induced by applying high external ABA concentrations. Remarkable differences have been detected between the hydraulic conductance of barley seminal roots showing relatively low values, and that of Rhinanthus the seminal root showing very high values. The latter could be related to the observed high ABA concentrations in these roots. Whole plant water uptake, transpirational losses, growth-dependent deposition and the flows of water within the plants have been measured in singly growing Rhinanthus and Hordeum plants and in the parasitic association between the two. Water uptake, deposition and transpiration in Rhinanthus were dramatically increased after attachment to the barley host; most of the water used by the parasite was extracted as xylem sap from the host, thereby scavenging 20% of the total water taken up by the host’s roots. This water uptake by the parasitised host, however, due to a parasite induced reduction in the hosts growth, was decreased by 22% as compared to non- parasitised barley. The overall changes in growth-related water deposition in host and parasite pointed to decreased shoot and relatively favoured root growth in the host and to strongly favoured shoot growth and less strongly increased root growth only in the parasite. These changes in the host became more severe, when more than one Rhinanthus was parasitising one barley plant. Mineral nutrients relations 5 mM NO3- supply In parasitising Rhinanthus shoot growth was 12-fold, but root growth only twofold increased compared to the non-parasitising (very small) plants. On the other hand, in the Hordeum host, shoot dry matter growth was clearly reduced, by 33% in leaf laminae and by 52% in leaf sheaths, whereas root growth was only slightly reduced as a consequence of parasitism. Growth-dependent increments of total N and P and of K, Ca and Mg in parasitising Rhinanthus shoot were strongly increased, particularly increments of total N and P, which were 18 and 42 times, respectively, higher than in the small solitary Rhinanthus. On the other hand, increments of the above mineral nutrients in leaf sheaths of parasitised Hordeum vulgare were more strongly decreased than in leaf laminae in response to parasitic attack. Estimation of the flows of nutrients revealed that Rhinanthus withdrew from the host xylem sap about the same percentage of each nutrients: 18% of total N, 22% of P and 20% of K. Within the host almost all net flows of nutrient ions were decreased due to parasitism, but retranslocation from shoot to root-as related to xylem flow-was somewhat increased for all nutrients. Quantitative information is provided to show that the substantially increased growth in the shoot of attached Rhinanthus and the observed decrease in Hordeum shoot growth after infection were related to strongly elevated supply of nitrogen and phosphorus in the parasite and to incipient deficiency of these nutrients in the parasitised host. The flows of nutrients between host and parasite are discussed in terms of low selectivity of nutrient abstraction from the host xylem by the hemiparasite Rhinanthus minor. 1 mM NO3- or 1 mM NH4+ supply Rhinanthus shoot growth as measured by dry matter increase, was 19-fold (1 mM NO3-) and 15-fold (1 mM NH4+), but root growth only twofold (1 mM NO3-) and 2.9-fold (1 mM NH4+) increased-relative to singly growing Rhinanthus-when parasitising on host barley. In the Hordeum host, shoot dry matter growth was clearly reduced, whereas root growth was only slightly affected. Growth-dependent increments of total N and P and of K, Ca and Mg in parasitising Rhinanthus shoot were strongly increased, particularly increments of total N or of P, which were 20 or 53 times (1 mM NO3-) and 18 or 51 times (1 mM NH4+) , respectively, higher than those in solitary Rhinanthus. Within the host almost all net flows of nutrient ions were decreased due to parasitism. Flows of mannitol in parasite and sucrose flows in host barley When the plants were supplied with 5 mM NO3-, the biosynthesis of mannitol in Rhinanthus shoots increased 16-fold by parasitism, resulting in a 15-fold higher mannitol flow in the phloem and a 10-fold higher deposition in the shoot. Also the backward transport of mannitol in the xylem were increased 10-fold after attachment. Lower level nitrogen supply increased the deposition of mannitol in both single and attached Rhinanthus shoot and root. No mannitol was found in barley roots even in the direct vicinity of the haustoria. This indicates there are no backward transport of xylem sap from parasite to host. Compared to unparasitised barley, the net biosynthesis and deposition of sucrose in the shoot and the phloem flow was decreased substantially when plants were supplied with 5 mM NO3- or 1 mM NO3-. No sucrose has been detected in barley xylem sap and consequently there was no indication of a sucrose transfer from the host to the parasite. A possible involvement of mannitol in the abscisic acid relations of the parasite is discussed. ABA relations When the plants were supplied with 5 mM NO3-, there were weak or no effects of parasitism on ABA flows, biosynthesis and ABA degradation in barley. However, ABA growth-dependent deposition was significantly increased in the leaf laminae (3 fold) and in leaf sheath (2.4 fold), but not in roots. Dramatic changes in ABA flows, metabolism and deposition on a per plant basis, however, have been observed in Rhinanthus. Biosynthesis in the roots was 12-fold higher after attachment resulting in 14-fold higher ABA flows in the xylem. A large portion of this ABA was metabolised, a small portion was deposited. Phloem flows of ABA were increased 13-fold after attachment. The concentrations of ABA in tissues and xylem sap were higher in attached Rhinanthus by an order of magnitude than in host tissues and xylem sap. Similar dramatic difference existed when comparing the high concentrations in the xylem sap of single Rhinanthus with unparasitised barley. As compared to 5 mM NO3-, lower NO3- or 1 mM NH4+ supply doubled the ABA concentrations in barley leaf laminae, while having only small or no significant effects in the other organs. The possible special functions of ABA for the parasite are discussed. Zeatin type cytokinins relations Parasitism decreased, in the case of zeatin (Z), the synthesis (by 57%) in the root, xylem flows (by 56%) and metabolism (by 71%) in leaf laminae, however, increased the phloem flows of zeatin massively (3-fold) in host barley. The deposition of zeatin in the root of Rhinanthus and the flowing in xylem and phloem were 24, 12, 29-fold, respectively, increased after successfully attaching to the host barley. However, net biosynthesis of zeatin in Rhinanthus roots decreased by 39% after attachment. This indicates that a large portion (70%) of xylem flow of zeatin in attached Rhinanthus was extracted from the host. In singly growing Rhinanthus plants, the balance of zeatin deposition in the shoot was negative, i.e. zeatin was metabolised and exported back to root in the phloem. The xylem flows of zeatin riboside (ZR) in barley decreased by 39% after infected by Rhinanthus; phloem flow, which was 117% relative to xylem flow was less decreased (by 13%) after infection. Deposition of ZR has not been significantly affected in the leaf laminae, in leaf sheaths and roots. After parasitising on the host barley depositions in root, xylem flow and phloem flow increased 12, 18, 88–fold respectively in Rhinanthus. A large portion (57%) of xylem flow of ZR in attached Rhinanthus was extracted from the host. In single Rhinanthus increament of shoot zeatin riboside was negative and a substantial portion was degraded in shoot and the rest was retranslocated back to the root in the phloem. A significant depositions of Z and ZR were detected in the haustoria of the Rhinanthus/barley association. Flows and deposition of zeatin nucleotides also have been investigated. The possible physiological functions of the large quantities of Z and ZR derived from the host barley, for the improved growth and the stomatal opening in the parasitising Rhinanthus are discussed.
N2  - Zusammenfassung An dem fakultativen Hemiparasiten Rhinanthus minor, einem Wurzelparasiten, und Gerste (Hordeum vulgare) als Wirtspflanze wurden verschiedene Aspekte des Wasserhaushaltes sowie die Flüsse von mineralischen Nährstoffen in den Leitbahnen von Wirt und Parasit, die Verteilung der Nährstoffe in den ganzen Pflanzen sowie deren Transport vom Wirt zum Parasiten untersucht. Auch für die pflanzlichen Hormone Abszisinsäure (ABA) und die Cytokinine vom Zeatintyp - Zeatin (Z), Zeatinribosid (ZR) und Zeatinnukleotid (ZN) - und die hauptsächlichen Transportmetabolite Mannit (im Parasiten) und Saccharose (in der Wirtspflanze) wurden deren Flüsse in den Leitbahnen der Pflanzen, ihre Verteilung in den Pflanzen, ihre metabolischen Umwandlungen und der mögliche Austausch zwischen Wirt und Parasit untersucht. Der Unersuchungszeitraum lag zwischen 41 und 54 Tagen nach der Aussaat und das war zugleich zwischen ca. 30 und 43 Tage nach dem erfolgreichen Befall des Wirtes durch den Parasiten. Wasserhaushalt. Ein Entzug von Xylemsaft durch die Haustorien des Parasiten aus den Wurzeln des Wirtes wird dadurch bewirkt, dass der Parasit eine wesentlich höhere Transpiration pro Blattfläche aufweist als die Wirtspflanze, sowie im speziellen Fall dadurch, dass bei parasitierenden Rhinanthus-Pflanzen trotz sehr hoher ABA-Konzentration in den Blättern die Stomata Tag und Nacht weit geöffnet sind. Bei einem verwandten Wurzel-Hemiparasiten, Melampyrum arvense, der im botanischen Garten auf verschiedenen Gräsern parasitierte, wurde anders als bei Rhinanthus im Freiland ein normales diurnales Öffnen und Schließen der Stomata beobachtet. Das anomale Spaltöffnungsverhalten bei Rhinanthus beruht freilich nicht auf anatomischen Besonderheiten, denn ein Schließen der Stomata ließ sich durch Applikation extrem hoher ABA – Konzentrationen induzieren. Bemerkenswerte Unterschiede zwischen der Wirtspflanze und dem Parasiten wurden hinsichtlich der hydraulischen Leitfähigkeit der Keimwurzeln von Gerste mit vergleichsweise niedrigen Werten und derjenigen der Keimwurzel von Rhinanthus mit sehr hohen Werten gemessen. Letzteres könnte mit den beobachteten hohen ABA Konzentrationen in den Wurzeln des Parasiten zusammenhängen. Die Wasseraufnahme durch die ganze Pflanze, die Transpiration, die Deposition von Zellwasser in den Organen und die Wasserflüsse in den Leitbahnen innerhalb der Pflanze wurden in unabhängig wachsenden Rhinanthus- und in Hordeum- Pflanzen sowie innerhalb der parasitischen Assoziation zwischen beiden gemessen. Die Aufnahme von Wasser, seine Einlagerung und die Transpiration waren bei Rhinanthus nach erfolgreichem Befall einer Gersten – Wirtspflanze drastisch erhöht, wobei der Hauptanteil des vom Parasiten genutzten Wassers vom Wirt stammte und wodurch 20% der gesamten Wasseraufnahme der Gerstenwurzel entzogen wurde. In der vom Parasiten befallenen Gerste wurde dadurch jedoch die Wasseraufnahme im Vergleich zu einer unbefallenen Pflanze um 22% erniedrigt und zugleich auch das Wachstum behindert. Insgesamt kam es in der Wirtspflanze Gerste zu vermindertem Spross- und relativ gefördertem Wurzelwachstum, während im Parasiten Rhinanthus besonders das Sprosswachstum und weniger das Wurzelwachstum gesteigert wurde. Diese Veränderungen in der Wirtspflanze wurden deutlich intensiviert, wenn die Gerste von mehr als einem Rhinanthus-Parasiten befallen wurde. Mineralstoffwechsel. Düngung mit 5 mM NO3- In parasitierenden Rhinanthus-Pflanzen war das Sprosswachstum 12 – fach, das der Wurzel aber nur zweifach im Vergleich zu selbstständig wachsenden (sehr kleinen) Pflanzen erhöht. Andererseits war in der vom Parasiten befallenen Gerste das Sprosswachstum – gemessen als Trockenmassezunahme – deutlich erniedrigt, und zwar um 33% in Blattspreiten und um 52% in Blattscheiden, während das Wurzelwachstum nur geringfügig im Vergleich zur unbefallenen Kontrolle vermindert war. Die mit dem Wachstum verbundenen Inkorporationen von N, von P, von K sowie von Ca und Mg waren im Spross von parasitisch ernährtem Rhinanthus beträchtlich erhöht, besonders die von N und von P, die 18- oder sogar 42-fach im Vergleich zu den selbständig wachsenden Pflänzchen erhöht waren. Andererseits waren in der Wirtspflanze infolge des Parasitenbefalles die Inkorporationen der genannten Mineralstoffe in den Blattscheiden stärker als in den Blattspreiten erniedrigt. Eine Berechnung der Nährstoffflüsse zeigte, dass Rhinanthus dem Xylemsaft des Wirtes jeweils ähnliche Anteile der Nährstoffe entzog: 18% des insgesamt aufgenommenen N, 22% des P und 20% des K. Innerhalb der Wirtspflanze Gerste waren die Nettoflüsse fast aller mineralischen Nährstoff-Ionen in den Leitbahnen infolge des Parasitenbefalles erniedrigt, aber die Retranslokation im Phloem vom Spross zur Wurzel war für alle Nährstoffe – in Bezug auf den Xylemtransport - geringfügig erhöht. Quantitative Daten deuten an, dass das drastisch gesteigerte Sprosswachstum in parasitisch ernährtem Rhinanthus sowie das vermindere Sprosswachstum bei der Gerste nach dem Parasitenbefall kausal einerseits mit der beträchtlich erhöhten Zufuhr von gebundenem Stickstoff und Phosphor an den Parasiten und andererseits mit einem einsetzenden Mangel an diesen Nährstoffen in der befallenen Wirtspflanze verbunden ist. Insgesamt werden die Nährstoff-Flüsse von der Wirtspflanze zum Parasiten im Lichte einer nur geringfügigen Selektivität des Entzuges von Nährstoff-Ionen zusammen mit dem Xylemsaft aus dem Xylem des Wirtes durch die Haustorien des Wurzelparasiten Rhinanthus minor diskutiert. Düngung mit 1 mM NO3- oder 1 mM NH4+ Das als Trockenmassezunahme gemessene Sprosswachstum von parasitisch ernährtem Rhinanthus war 19-fach (1 mM NO3-) bzw. 15-fach (1 mM NH4+) , das Wurzelwachstum aber nur 2-fach (1 mM NO3-) bzw. 2.9-fach (1 mM NH4+) im Vergleich zur selbständig wachsenden Kontrolle erhöht. In der Wirtspflanze Gerste war das Sprosswachstum deutlich vermindert, während das Wurzelwachstum nur wenig beeinflusst war. Die mit dem Wachstum verbunden Zunahme an gebundenem N und P sowie an K, Ca und Mg waren im Spross von parasitisch ernährtem Rhinanthus stark vermehrt, und zwar besonders die Zunahme an gebundenem N bzw. P, die 20- bzw. 53-fach (bei 1 mM NO3-) und 18- bzw. 51-fach (bei 1 mM NH4+) im Vergleich zu selbständig wachsenden Rhinanthus- Pflänzchen erhöht waren. Innerhalb der Wirtspflanze Gerste waren fast alle Nettoflüsse der verschiedenen Nährstoff-Ionen infolge des Parasitenbefalles erniedrigt. Flüsse von Mannit im Parasiten Rhinanthus und von Saccharose in der Wirtspflanze Gerste. Im Falle einer Stickstoffernährung mit 5 mM NO3- war die Biosynthese von Mannit in den Blättern von parasitisch ernährtem Rhinanthus 16-fach im Vergleich zum selbständig wachsenden Pflänzchen erhöht und das führte zu einem 15-fach gesteigerten Phloemtransport zur Wurzel und einer 10-fach erhöhten Einlagerung von Mannit im Spross. Auch der Rücktransport von Mannit im Xylem von der Wurzel zum Spross war 10-fach erhöht. Im Falle einer Stickstoffernährung mit geringerer Konzentration war die Einlagerung von Mannit im Spross und in der Wurzel sowohl bei selbständig wachsendem als auch bei parasitisch ernährtem Rhinanthus im Vergleich zu 5 mM NO3- erhöht. In der Wirtspflanze Gerste konnte kein Mannit detektiert werden, auch nicht in den Wurzeln von Rhinanthus-befallenen Pflanzen, selbst nicht in direkter Nachbarschaft zu den Haustorien des Parasiten; das bedeutet, es erfolgte kein Rücktransport von Xylemsaft vom Parasiten zur Wirtspflanze. In den Gerstenpflanzen – bei Ernährung mit 5 mM oder mit 1 mM NO3- – wurde die Nettosynthese von Saccharose sowie ihre Einlagerung im Spross und ihr Transport im Phloem zur Wurzel erheblich infolge eines Befalles mit Rhinanthus erniedrigt. Im Xylemsaft von Gerste war die Konzentration von Saccharose unterhalb der Nachweisgrenze und folglich gab es keinen Hinweis auf einen Transfer von Saccharose aus dem Wirt in den Parasiten. Eine mögliche Bedeutung von Mannit für die hohen ABA-Konzentrationen in Rhinanthus wird diskutiert. Konzentrationen und Flüsse von ABA. Bei einer Stickstoffernährung mit 5 mM NO3- hatte ein parasitischer Befall mit Rhinanthus nur geringen oder keinen Einfluss auf die Flüsse, die Biosynthese oder den metabolischen Abbau von ABA in der Gerstenpflanze. Wohl aber wurde die wachstumsbedingte Einlagerung von ABA in den Blattspreiten (3-fach) und den Blattscheiden (2.4-fach) vermehrt, diejenige in der Wurzel blieb aber unverändert. In Rhinanthus dagegen führte der erfolgreiche Befall einer Wirtspflanze zu drastischen Veränderungen der Flüsse, des Metabolismus und der Einlagerung von ABA in die Gewebe, jeweils gemessen im Bezug auf eine ganze Pflanze. Auf dieser Basis war die ABA-Biosynthese in den Wurzeln nach erfolgreichem Befall eines Wirtes 12-fach höher und dies führte zu 14-fach höherem ABA-Transport im Xylem. Ein großer Anteil dieser ABA wurde im Spross metabolisiert, ein kleiner Anteil wurde in die Gewebe eingelagert. Auch die ABA-Flüsse im Phloem wurden 13-fach erhöht. Gleichzeitig waren die ABA-Konzentrationen in den Geweben und im Xylemsaft der parasitierenden Rhinanthus-Pflanze um eine Größenordnung höher als in den Geweben und im Xylemsaft der Wirtspflanze. Dasselbe gilt auch für einen Vergleich zwischen den hohen ABA-Konzentrationen im Xylemsaft von selbstständig wachsendem Rhinanthus und den niedrigen in nicht vom Parasiten befallener Gerste. Im Vergleich zur Ernährung mit 5 mM NO3- führte 1 mM NO3- oder auch 1 mM NH4+ zu einer Verdoppelung der ABA-Konzentrationen in den Blattspreiten von Gerste, hatte aber nur geringe oder keine Wirkung in den anderen Organen. Mögliche spezielle Funktionen von ABA für den Parasiten werden diskutiert. Cytokinine vom Zeatin-Typ Ein parasitischer Befall verminderte bei Zeatin (Z) seine Synthese in der Wurzel der Wirtspflanze Gerste (um 57%), den Xylemtransport (um 56%) und den metabolischen Umbau in den Blattspreiten (um 71%), jedoch vergrößerte er zugleich substantiell (3-fach) den Phloemtransport von Zeatin in der Gerste. In Rhinanthus wurde die Einlagerung von Zeatin in der Wurzel und seine auf eine ganze Pflanze bezogenen Flüsse im Xylem und im Phloem 24-, 12- bzw. 29-fach nach erfolgreichem Befall von Gerste erhöht. Jedoch die Netto-Biosynthese von Zeatin in der Wurzel von Rhinanthus verminderte sich um 39% nach erfolgreichem Befall des Wirtes. Das bedeutet, dass ein großer Anteil (70 %) des im Xylem von Rhinanthus transportierten Zeatin zuvor dem Xylem der Wirtspflanze Gerste entzogen wurde. Im Spross selbständig wachsender Rhinanthus-Pflänzchen war die Einlagerung von Zeatin in die Sprossgewebe in der Bilanz negativ, d.h. Zeatin wurde abgebaut bzw. im Phloem abtransportiert. Die Flüsse von Zeatinribosid (ZR) im Xylem von Gerste wurden nach einem Befall durch Rhinanthus um 39% erniedrigt, aber seine Retranslokation vom Spross zur Wurzel im Phloem, die 117% des Xylemtransportes betrug, wurde nur schwach (um 13%) nach dem Befall erniedrigt. Die Einlagerung von ZR in die Gewebe wurde in den Blattspreiten, den Blattscheiden und den Wurzeln nicht signifikant beeinflusst. Andererseits waren nach einem erfolgreichen Befall von Gerste in Rhinanthus die Einlagerung von ZR in Wurzelgewebe und seine Flüsse im Xylem und im Phloem, alle im Bezug auf die ganze Rhinanthus-Pflanze, 12-, 18- bzw. 88-fach erhöht. Ein beträchtlicher Anteil (57%) des im Xylem von Rhinanthus transportierten ZR entstammte freilich wiederum dem Xylem der Wurzel der Wirtspflanze Gerste. Im Spross selbständig wachsender Rhinanthus-Pflänzchen nahm die Menge an ZR (wie die von Zeatin) im Laufe des Untersuchungs-Intervalles ab, wobei ein beträchtlicher Anteil im Spross metabolisiert wurde und der Rest mit dem Phloem in die Wurzel transportiert. In die an den Gerstenwurzeln sitzenden Haustorien des Parasiten Rhinanthus wurden beträchtliche Mengen an Zeatin und an ZR eingelagert. Auch die Flüsse und die Einlagerung der Zeatinnukleotide in die Gewebe sind untersucht worden. Eine mögliche physiologische Funktion der aus dem Wirt stammenden großen Mengen an Zeatin und an ZR für das gesteigerte Wachstum und die Stomata-Öffnung im parasitierenden Rhinanthus wird diskutiert.
KW  - Hemiparasit
KW  - Klappertopf
KW  - Gerste
KW  - Stofftransport <Biologie>
KW  - water
KW  - mineral nutrient
KW  - Rhinanthus
KW  - hemiparasite
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-9863
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mederer, Joachim
T1  - Water Resources and Dynamics of the Troodos Igneous Aquifer-system, Cyprus - Balanced Groundwater Modelling -
T1  - Grundwasserdynamik und Ressourcen des Troodos Aquifersystems, Zypern - Bilanzierte Grundwassermodellierung -
N2  - The study investigates the water resources and aquifer dynamics of the igneous fractured aquifer-system of the Troodos Mountains in Cyprus, using a coupled, finite differences water balance and groundwater modelling approach. The numerical water balance modelling forms the quantitative framework by assessing groundwater recharge and evapotranspiration, which form input parameters for the groundwater flow models. High recharge areas are identified within the heavily fractured Gabbro and Sheeted Dyke formations in the upper Troodos Mountains, while the impervious Pillow Lava promontories - with low precipitation and high evapotranspiration - show unfavourable recharge conditions. Within the water balance studies, evapotranspiration is split into actual evapotranspiration and the so called secondary evapotranspiration, representing the water demand for open waters, moist and irrigated areas. By separating the evapotranspiration of open waters and moist areas from the one of irrigated areas, groundwater abstraction needs are quantified, allowing the simulation of single well abstraction rates in the groundwater flow models. Two sets of balanced groundwater models simulate the aquifer dynamics in the presented study: First, the basic groundwater percolation system is investigated using two-dimensional vertical flow models along geological cross-sections, depicting the entire Troodos Mountains up to a depth of several thousands of metres. The deeply percolating groundwater system starts in the high recharge areas of the upper Troodos, shows quasi stratiform flow in the Gabbro and Sheeted Dyke formations, and rises to the surface in the vicinity of the impervious Pillow Lava promontories. The residence times mostly yield less than 25 years, the ones of the deepest fluxes several hundreds of years. Moreover, inter basin flow and indirect recharge of the Circum Troodos Sedimentary Succession are identified. In a second step, the upper and most productive part of the fractured igneous aquifer-system is investigated in a regional, horizontal groundwater model, including management scenarios and inter catchment flow studies. In a natural scenario without groundwater abstractions, the recovery potential of the aquifer is tested. Predicted future water demand is simulated in an increased abstraction scenario. The results show a high sensitivity to well abstraction rate changes in the Pillow Lava and Basal Group promontories. The changes in groundwater heads range from a few tens of metres up to more than one hundred metres. The sensitivity in the more productive parts of the aquifer-system is lower. Inter-catchment flow studies indicate that - besides the dominant effluent conditions in the Troodos Mountains - single reaches show influent conditions and are sub-flown by groundwater. These fluxes influence the local water balance and generate inter catchment flow. The balanced groundwater models form thus a comprehensive modelling system, supplying future detail models with information concerning boundary conditions and inter-catchment flow, and allowing the simulation of impacts of landuse or climate change scenarios on the dynamics and water resources of the Troodos aquifer-system.
N2  - Die vorliegende Arbeit untersucht die Grundwasserressourcen und die hydraulische Dynamik des Troodos Kluftaquifersystems in Zypern mit Hilfe gekoppelter numerischer Wasserhaushalts- und Grundwasserströmungsmodelle auf Rasterbasis. Die Wasserhaushaltsmodelle quantifizieren die hydrologischen Rahmenparameter des Untersuchungsgebietes. Grundwasserneubildung und Evapotranspiration werden als Eingangsparameter der Grundwassermodelle weiterverarbeitet. Die Grundwasserneubildung ist in den niederschlagsreichen Regionen des höheren Troodos Gebirges, im Bereich der stark geklüfteten Gabbro und Sheeted Dyke Lithologien, am höchsten, nimmt zu den Vorgebirgen ab und erreicht dort ein Minimum in den gering durchlässigen Pillow Lava Sequenzen. Die Evapotranspiration zeigt einen umgekehrten Trend. Zusätzlich zur aktuellen Evapotranspiration wird eine sogenannten Sekundär-Evapotranspiration ermittelt, die sich – unabhängig von der Bodenfeuchte – aus der Verdunstung von Wasser-, Feucht- und Bewässerungsgebieten berechnet. Dieses Konzept erlaubt die Ermittlung der Verdunstungsmenge der bewässerten Flächen und somit die Abschätzung regionaler Grundwasserentnahmeraten, die als Brunnenentnahme in die Grundwassermodelle eingearbeitet werden. Mit zweidimensionalen, bilanzierten, vertikalen Grundwassermodellen, die entlang geologischer Schnitte durch das Untersuchungsgebiet verlaufen, wurde die Grundwasserströmung bis zu einer Tiefe von mehreren Kilometern hoch auflösend simuliert. Die generelle Strömungscharakteristik zeigt eine dominierende Vertikalkomponente in den Neubildungsgebieten des hohen Troodos, quasi stratiforme Strömung in den Mittelläufen im Bereich der Gabbros und Sheeted Dykes, und einen relativen Anstieg des Potentials und Grundwasserausfluss im Bereich der geringdurchlässigen Pillow Laven der Vorgebirge. Indirekte Neubildung durch Grundwasser aus dem Troodos kann in den überlagernden Sedimenten nachgewiesen werden, ebenso wie Lateralflüsse zwischen den Einzugsgebieten. Die Grundwasserverweildauer liegt meist bei wenigen Jahrzehnten. Ausnahmen bilden tiefe Strömungen aus dem hohen Troodos, die Verweilraten von mehreren Jahrhunderten erreichen. Der oberflächennahe, stark geklüftete und für die Wasserwirtschaft wichtige Teil des Aquifersystems wurde in einem horizontalen, den gesamten Troodos umfassenden Grundwassermodell nachgebildet. Bewirtschaftungsszenarien ohne bzw. mit gesteigerten Entnahmeraten simulieren die Dynamik dieses Aquifers. Die Ergebnisse zeigen, dass die Sensitivität auf die Änderung der Entnahmeraten regional sehr unterschiedlich ist. In den Entnahmegebieten des hohen und mittleren Troodos liegen die Spiegelschwankungen meist bei wenigen Metern bis Zehnermetern, während die Schwankungen in den gering durchlässigen und niederschlagsarmen Vorgebirgen teilweise mehr als hundert Meter betragen können. Das laterale Strömungsverhalten wird in einzelnen Test-Einzugsgebieten im Troodos untersucht. Während in den Untersuchungsgebieten generell effluente Grundwasserverhältnisse vorherrschen, gibt es Seitentäler, die vom Grundwasser unterströmt werden und die Grundwasser in benachbarte Einzugsgebiete abgeben. Diese Lateralflüsse können lokal die Wasserbilanz von Einzugsgebieten im Troodos beeinflussen. Die bilanzierten Grundwassermodelle illustrieren sowohl die Tiefenströmung mit hoher Auflösung als auch den oberflächennahen, wasserwirtschaftlich interessanteren Teil des Troodos - Kluftaquifersystems und zeigen die großflächigen Auswirkungen von Änderungen der Grundwasserentnahmerate. Die bilanzierten Grundwassermodelle stellen somit ein Übersichtsmodellsystem dar, mit dessen Hilfe Randbedingungen und Lateralflüsse für zukünftige Detailmodelle bestimmt, sowie Auswirkung künftiger Klima- bzw. Landnutzungsänderungen auf die Dynamik und die Grundwasserressourcen des Troodos Aquifersystems abgeschätzt werden können.
KW  - Zypern
KW  - Troodos
KW  - Hydrogeologie
KW  - Wasserreserve
KW  - Modellierung
KW  - Wasserhaushalt
KW  - Grundwassermodelle
KW  - Ophiolith
KW  - Kluftaquifer
KW  - Groundwater
KW  - Modelling
KW  - Waterbalance
KW  - Ophiolite
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-37306
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schindler, Dorothee
T1  - Water Oxidation with Multinuclear Ruthenium Catalysts
T1  - Wasseroxidation mit mehrkernigen Ruthenium-Katalysatoren
N2  - In terms of the need of environmentally benign renewable and storable energy sources, splitting of water into hydrogen and oxygen by using sunlight is a promising approach. Hereby, water oxidation catalysts (WOCs) are required to perform the water oxidation comprising the transfer of four electrons to provide the reducing equivalents for producing hydrogen. The class of Ru(bda) (bda = 2,2'-bipyridine-6,6'-dicarboxylate) catalysts has proven to be efficient for this reaction. 
 In this thesis, ligand exchange processes in Ru(bda) complexes have been analyzed and the formation of multinuclear macrocyclic WOCs was studied. Based on the knowledge acquired by these studies, new multinuclear cyclic Ru(bda) complexes have been synthesized and their catalytic efficiencies in homogeneous water oxidation have been investigated. Going one step further for setting up functional devices, molecular WOCs have been immobilized on conducting or semiconducting supporting materials. Direct anchoring on carbon nanotubes generated a promising materials for further applications.
N2  - Der Klimawandel als die gesellschaftliche Herausforderung des 21. Jahrhunderts ist der Allgemeinheit in den letzten Jahren insbesondere durch Aktivitäten der jüngeren Generation mehr und mehr ins Bewusstsein gerückt. Mit ihrem Engagement in Klimabewegungen machen sie auf die Dringlichkeit aufmerksam, fossile Brennstoffe als Hauptverursacher schädlicher Emissionen zu ersetzen. Angesichts des Bedarfs an umweltfreundlichen erneuerbaren und zugleich speicherbaren Energie¬quellen ist die Erzeugung von Wasserstoff unter Verwendung von Sonnenlicht zur Spaltung von Wasser in seine Bestandteile ein vielversprechender Ansatz (Kapitel 2.1). Die Wasser¬oxidationsreaktion, die die erforderlichen Reduktionsäquivalenten für die Umwandlung von Protonen in molekularen Wasserstoff liefert, umfasst jedoch einen herausfordernden Vier-Elektronen-Transferprozess, der robuste und effiziente Katalysatoren unverzichtbar macht (Kapitel 2.2). In den letzten Jahrzehnten durchgeführte ausführliche Untersuchungen an molekularen Wasser¬oxidations¬katalysatoren (WOCs, engl: water oxidation catalysts) haben gezeigt, dass Katalysatoren, die das katalytisch aktive Ru(bda) Fragment (bda: 2,2'-bipyridin-6,6'-dicarbonsäure) enthalten, eine hohe Effizienz in der Wasseroxidation aufweisen.[41] Basierend auf diesen Erkenntnissen entwickelten Würthner und Mitarbeiter einen supra-molekularen Ansatz, bei dem drei Ru(bda) Einheiten makrozyklisch organisiert werden.[42] Diese makrozyklischen Ru(bda) Komplexe zeigten außerordentlich hohe katalytische Aktivitäten mit bedeutend höherer Umsatzfrequenz (TOF, engl: turnover frequency) und Umsatzzahl (TON, engl: turnover number) sowie einer verbesserten Stabilität des Katalysators im Vergleich zur einkernigen Referenzverbindung Ru(bda)(pic)2.[40] Interessanter¬weise wurde heraus¬gefunden, dass vermutlich ein wasserstoffverbrücktes Wasser¬netzwerk in der Kavität des Makrozyklus für schnelle Protonen-gekoppelte Elektronen-Transfer-Schritte (PCET, engl: protonen-coupled electron transfer) und somit beschleunigte Reaktionsgeschwindigkeiten verantwortlich ist. Darüber hinaus belegten mechanistische Untersuchungen einen Wechsel des katalytischen Weges von einem bimolekularen I2M (Interaktion  von  zwei  M-O  Einheiten,  engl:  interaction  of  two  M-O units) Mechanismus im  
einkernigen Ru(bda)pic2 Referenzkomplex zu einem mononuklearen WNA (nukleophiler Wasserangriff, engl: water nucleophiilic attack) Mechanismus im dreikernigen makro-zyklischen WOC MC3 (Kapitel 2.3), was letzteren besonders interessant für anwendungs-bezogene Untersuchungen macht.
...
KW  - Rutheniumkomplexe
KW  - catalysis
KW  - Wasser
KW  - Katalyse
KW  - Oxidation
KW  - metallosupramolecular chemistry
KW  - ruthenium complexes
KW  - water oxidation
KW  - Ruthenium Komplexe
KW  - Metallosupramolekulare Chemie
KW  - Wasseroxidation
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-233093
ER  - 
TY  - THES
A1  - Dünkeloh, Armin
T1  - Water Balance Dynamics of Cyprus - Actual State and Impacts of Climate Change
T1  - Dynamik der Wasserbilanz von Zypern - Aktueller Zustand und Einflüsse des Klimawandels
N2  - A completely revised and enhanced version of the water balance model MODBIL of the regional water balance dynamics of Cyprus was developed for this study. The model is based on a physical, process-oriented, spatially distributed concept and is applied for the calculation of all important water balance components of the island for the time period of 1961-2004. The calibrated results are statistically analysed and visualised for the whole island area, and evaluated with respect to the renewability of natural water resources. Climate variability and changes of the past decades are analysed with regard to their influence on water balances. A further part of the study focusses on the simulation of impacts of potential climate change. The water balances are simulated under changing climatic conditions on the base of theoretical precipitation, temperature and relative humidity changes and the revealed impacts on the water balances and renewable resources are discussed. Furthermore, a first principal water balance scenario is developed for the assessment of the regional hydrological changes expected for Cyprus by the end of the 21st century. The scenarios are based on recently calculated climate change assessments for this part of the Mediterranean, under an assumed further increase of greenhouse gasses in the atmosphere.
N2  - Eine vollständig überarbeitete und erweiterte Version des Wasserhaushaltsmodells MODBIL ist für die Untersuchung des Wasserhaushalts auf Zypern entwickelt worden. Auf der Basis dieses physikalischen, prozessorientierten und flächendifferenzierten Modells werden alle wesentlichen Wasserhaushaltskomponenten für die gesamte Insel im Zeitraum 1961-2004 berechnet, die Ergebnisse statistisch und visuell ausgewertet sowie hinsichtlich der Erneuerbarkeit der natürlichen Wasserressourcen bewertet. Weiterhin erfolgt die Untersuchung von Klimavariabilität und Trends der letzten Jahrzehnte und deren Einfluss auf die Wasserbilanzen. Im zweiten Teil dieser Studie werden Auswirkungen potentieller Klimaänderungen anhand simulierter Wasserbilanzen unter veränderten Niederschlags-, Temperatur-, und Luftfeuchtebedingungen ermittelt und hinsichtlich deren Einfluss auf die erneuerbaren Wasserressourcen beurteilt. Abschließend folgt eine erste prinzipielle Simulation der hydrologischen Veränderungen, die für Zypern bis zum Ende des 21. Jahrhunderts zu erwarten sind. Diese Simulation basiert auf aktuellen Klimawandelabschätzungen für diese Teilregion des Mittelmeerraumes unter Verwendung eines Szenarios fortschreitender Zunahme von Treibhausgasen in der Atmosphäre.
KW  - Wasserhaushalt
KW  - Klimaänderung
KW  - Zypern
KW  - Grundwasserhaushalt
KW  - Erneuerbare Ressourcen
KW  - Wasserhaushaltsmodell
KW  - Grundwasserneubildung
KW  - erneuerbare Wasserressourcen
KW  - Klimavariabilität
KW  - Klimawandel
KW  - tragfähiges Wassermanagement
KW  - Grundwasser
KW  - water balance
KW  - groundwater recharge
KW  - renewable water resources
KW  - climate variability
KW  - climate change impacts
KW  - sustainable water management
KW  - Cyprus
KW  - Grundwasseranreicherung
KW  - Klima
KW  - Etesienklima
KW  - Klimaanalyse
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-75165
ER  - 
TY  - THES
A1  - Nghengwa Ache, Patience
T1  - Waste Management As a Correlate of Environmental Sustainability in Sub-Saharan Africa: The Example of Imo State, Nigeria
T1  - Abfallwirtschaft als Korrelat der ökologischen Nachhaltigkeit in Subsahara-Afrika: Das Beispiel des Bundesstaates Imo, Nigeria
N2  - Summary
Introduction. Rapid and uncontrolled industrialisation and urbanisation in most developing countries are resulting in land, air and water pollution at rates that the natural environment cannot fully renew. These contemporary environmental issues have attracted local, national and international attention. The problem of urban garbage management is associated with rapid population growth in developing countries. These are pertinent environmental crises of sustainability and sanitation in Sub-Saharan Africa and other Third World countries. Despite efforts of the various tiers of government (the case of Nigeria with three tiers: Federal, State and Local governments) in managing solid waste in urban centres, it is still overflowing open dumpsites, litters streets and encroaches into water bodies. These affect the quality of urban living conditions and the natural environment.
Sub-Saharan and other developing countries are experiencing an upsurge in the accumulation and the diversity of waste including E-waste, waste agricultural biomass and waste plastics. The need for effective, sustainable and efficient management of waste through the application of 3Rs principle (Reduce, Reuse, and Recycle) is an essential element for promoting sustainable patterns of consumption and production. This study examined waste management in Imo State, Nigeria as an aspect correlated to the sustainability of its environment.
Materials and methods. To analyse waste management as a correlate of environmental sustainability in Sub-Saharan Africa, Imo State, in eastern Nigeria was chosen as a study area. Issues about waste handling and its impact on the environment in Imo have been reported since its creation in 1976; passing through the State with the cleanest State capital in 1980 to a ‘dunghill’ in 2013 and a ‘garbage capital’ on October 1, 2016. Within this State, three study sites were selected – Owerri metropolis (the State capital) Orlu and Okigwe towns. At these sites, households, commercial areas, accommodation and recreational establishments and schools, as well as dumpsites were investigated to ascertain the composition, quantity, distribution, handling patterns of waste in relation to the sustainability of the State’s environment. This was done conveniently but randomly through questionnaires, interviews, focus group discussions and non-participant observation; these were all heralded by a detailed deskwork. Data were entered using Microsoft Office Excel and were explored and analysed using the Statistical Package for Social Sciences - SPSS. 
Data were made essentially of categorical variables and were analysed using descriptive statistics. The association between categorical variables was measured using Cramer’s V the Chi-Square that makes the power and the reliability of the test. Cramer’s V is a measure of association tests directly integrated with cross-tabulation. The Chi-Square test of equal proportions was used to compare proportions for significant differences at 0.05 levels. The statistical package - the Epi Info 6.04d was also used since a contingency table had to be created from several sub-outputs and determine the extent of association between the row and column categories. 
 
The scale variable ‘quantity of waste generated’ was described using measures of central tendency. It was screened for normality using the Kolmogorov-Smirnov and Shapiro-Wilk tests for normality; in all context, the normality assumption was violated (P<0.05). Five null hypotheses were tested using Logistic Regression model. The explanatory power of individual conceptual component was calculated using the Cox & Snell R2 and that of individual indicators was also appraised using the Likelihood Ratio test.
In the context of this work, the significance of the variability explained by the model (baseline model) was appraised using the Omnibus Tests of Model Coefficients, the magnitude of this variability explained by the model using the Cox & Snell R2 and the effects of individual predictors using the Likelihood Ratio test.
Qualitatively, data from open-ended items, observations and interviews were analysed using the process of thematic analysis whereby concepts or ideas were grouped under umbrella terms or keywords. The results were presented using tables, charts, graphs, photos and maps.
Findings and discussions. The total findings and analyses indicated that proper waste handling in Imo State, Nigeria has a positive impact on the environment. This was assessed by the community’s awareness of waste management via sources like the radio and the TV, their education on waste management and schools’ integration of environmental education in their program. Although most community members perceived the State’s environment as compared to it about 10 years’ back has worsened, where they were conscious of proper waste handling measures, the environment was described to be better. This influence of environmental awareness and education on environmental sustainability appraised using Logistic Regression Model, portrayed a significant variability (Omnibus Tests of Model Coefficients: χ2=42.742; P=0.014), inferring that environmental awareness and education significantly predict environmental sustainability.
The findings also revealed that organic waste generation spearheaded amongst other waste types like paper, plastic, E-waste, metal, textile and glass. While waste pickers always sorted paper, plastics, aluminium and metal, some of them also sorted out textile and glass. Statistically (P<0.05), in situations where waste was least generated (i.e., 1-2kg per day), community members maintained that the environmental quality was better in comparison to 10 years’ back. Waste items like broken glass and textile as well as the remains of E-waste after the extraction of copper and brass were not sorted for and these contributed more to environmental degradation.
Similarly, the influence of wealth on environmental sustainability was appraised using Logistic Regression Model including development index related indicators like education, occupation, income and the ability to pay for waste disposal. Harmonising the outcome, farmers, who were mostly the least educated claimed to notice more environmental improvement. In addition, those who did not agree to pay for waste disposal who were mostly those with low income (less than 200,000 Naira, i.e. about 620 Euros monthly) perceived environmental improvement more than those with income above 200,000 Naira. This irony can be attributed to the fact that those with low educational backing lack the capacity to appreciate environmental sustainability pointers well as compared to those with a broader educational background with critical thinking. 
The employment and poverty reduction opportunities pertaining to waste management on environmental sustainability was appraised using qualitative thematic analysis. All community members involved in sorting, buying and selling of waste items had no second job. They attested that the money earned from their activities sustained their livelihood and families. Some expressed love for the job, especially as they were their own masters. Waste picking and trading in waste items are offering employment opportunities to many communities around the world. For instance, in the waste recycling, waste composting, waste-to-energy plants and die Stadtreiniger in Würzburg city. The workers in these enterprises have jobs as a result of waste.  
Waste disposal influence on environmental sustainability was appraised using the Binary Logistic Regression Model and the variability explained by the model was significant. The validity was also supported by the Wald statistics (P<0.05), which indicates the effect of the predictors is significant. Environmental sustainability was greatly reliant on indicators like the frequency at which community members emptied their waste containers; how/where waste is disposed of, availability of disposal site or public bin near the house, etc. Imolites who asserted to have public waste bins or disposal sites near their houses maintained that the quality of the State’s environment had worsened as such containers/disposal sites were always stinking as well as had animals and smoke around them. Imolites around disposal sites complained of traits like diarrhoea, catarrh, insect bites, malaria, smoke and polluted air.
Conclusions.  The liaison between poor waste management strategies and the sustainability of the Imo State environment was considered likely as statistically significant ineffectiveness, lack of awareness, poverty, insufficient and unrealistic waste management measures were found in this study area. In these situations, the environment was said to have not improved. Such inadequacies in the handling of generated waste did not only expose the citizenry to health dangers but also gave rise to streets and roads characterized by filth and many unattended disposal sites unleashing horrible odour to the environment and attracting wild animals. This situation is not only prevalent in Imo State, Nigeria but in many Sub-Saharan cities. 
Future Perspectives. To improve the environment in Sub-Saharan Africa, it is imperative to practice an inclusive and integrated sustainable waste management system. The waste quantity in this region is fast growing, especially food/organic waste. The region should aim at waste management laws and waste reduction strategies, which will help save and produce more food that it really needs. Waste management should be dissociated from epidemic outbreaks like cholera, typhoid, Lassa fever and malaria, whose vectors thrive in filthy environments. Water channels and water bodies should not be waste disposal channels or waste disposal sites.
N2  - Zusammenfassung
Einführung. Die rasante und unkontrollierte Industrialisierung und Verstädterung in den meisten Entwicklungsländern führt zu Boden-, Luft- und Wasserverschmutzung in einem Ausmaß, das die natürliche Umwelt nicht vollständig ausgleichen kann. Diese gegenwärtigen Umweltprobleme haben lokale, nationale und internationale Aufmerksamkeit erregt. Das Problem der städtischen Abfallbewirtschaftung ist mit einem rasanten Bevölkerungswachstum in Entwicklungsländern verbunden. Daraus resultieren relevante Umweltkrisen in Bezug auf Nachhaltigkeit und Hygiene in Subsahara-Afrika und in anderen Ländern der Dritten Welt. Trotz der Bemühungen der verschiedenen Regierungsebenen (im Fall von Nigeria mit drei Regierungsebenen: Bundes-, Landes- und Kommunalregierungen), feste Abfälle in städtischen Zentren zu entsorgen, dominieren immer noch offene Mülldeponien, Straßenabfälle und Einträge in Gewässer. Dies wirkt sich auf die Qualität der städtischen Lebensbedingungen und auf die natürliche Umwelt aus.
In den Subsahara Ländern und in anderen Entwicklungsländern nehmen sowohl die Abfallmenge als auch die Arten von Abfällen zu, darunter Elektroschrott, landwirtschaftliche Biomasse und Kunststoffabfälle. Die Notwendigkeit für eine effektive, nachhaltige und effiziente Bewirtschaftung von Abfällen durch die Anwendung des 3R-Prinzips (Reduzieren, Wiederverwenden (Reuse), Recyceln) ist ein wesentliches Element, um nachhaltigen Konsum und nachhaltige Produktions zu fördern. Diese Studie untersucht die Abfallbewirtschaftung im nigerianischen Bundesstaat Imo als einen Aspekt, der mit der Nachhaltigkeit seiner Umwelt zusammenhängt.
Materialen und Methoden. Um die Abfallbewirtschaftung als Aspekt der Nachhaltigkeit und des Umweltmanagements in Subsahara-Afrika zu analysieren, wurde der Bundesstaat Imo im Osten Nigerias als Untersuchungsgebiet ausgewählt. Aus diesem Bundesstaat wurden seit seiner Gründung im Jahr 1976 Probleme in Bezug auf die Abfallbehandlung und deren Auswirkungen auf die Umwelt gemeldet. Imo State zeigt mit Owerri die sauberste Landeshauptstadt Nigerias im Jahr 1980 die Entwicklung zu einem „dunghill“ (Misthaufen) im Jahr 2013 und zu einer „Müllhauptstadt“ am 1. Oktober 2016 auf. Innerhalb dieses Staates wurden drei Untersuchungsgebiete ausgewählt: Owerri-Metropole (die Landeshauptstadt) und die Städte Orlu und Okigwe. An diesen Standorten wurden Haushalte, Gewerbegebiete, Unterbringungs- und Freizeiteinrichtungen sowie Schulen befragt und Untersuchungen an Mülldeponien vorgenommen. Damit wurde exemplarisch die Zusammensetzung, Menge, Verteilung und die Behandlung der Abfälle in Bezug auf das Nachhaltigkeitsmanagement in der städtischen und staatlichen Umwelt ermittelt. 
Dies geschah durch „convenient random sampling“… mit Fragebögen, Interviews, Fokusgruppendiskussionen und „non-participant observation“. Alle Zielgruppen wurden vorab kontaktiert. Die im Zuge der Untersuchung erhobenen Daten wurden in Microsoft Office Excel eingegeben und mit dem Statistical Package for Social Sciences - SPSS - untersucht und analysiert.
Die Daten bestanden im Wesentlichen aus kategorialen Variablen und wurden unter Verwendung deskriptiver Statistiken analysiert. Die Assoziation zwischen kategorialen Variablen wurde mit Cramers V, dem Chi-Quadrat, gemessen, das die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Tests ausmacht. Cramers V ist ein Maß für Assoziationstests, die direkt in die Kreuztabelle integriert sind. Der Chi-Quadrat-Test mit gleichen Anteilen wurde verwendet, um die Anteile auf signifikante Unterschiede bei 0,05 Niveaus zu vergleichen. Das Statistikpaket - Epi Info 6.04d - wurde zur Erstellung einer Kontingenztabelle aus mehreren Unterausgaben und zur Bestimmung der Zuordnung zwischen den Zeilen- und Spaltenkategorien verwendet.
Die Skalenvariable „Menge des anfallenden Abfalls“ wurde anhand von Maßnahmen zentraler Tendenz beschrieben. Es wurde unter Verwendung der Kolmogorov-Smirnov- und Shapiro-Wilk-Tests auf Normalität untersucht; in allen Zusammenhängen wurde die Normalitätsannahme verletzt (P <0,05). Fünf Nullhypothesen wurden unter Verwendung des logistischen Regressionsmodells getestet. Die Aussagekraft der einzelnen konzeptionellen Komponenten wurde mit dem Cox & Snell R-Square berechnet, und die der einzelnen Indikatoren wurde auch mit dem Likelihood Ratio-Test bewertet.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Bedeutung der vom Modell erklärten Variabilität (Baseline model) anhand der Omnibus-Tests der Modellkoeffizienten, die Größe dieser Variabilität anhand des Modells mit Cox & Snell R2 und die Auswirkungen des Individuums unter Verwendung von Prädiktoren, die den Likelihood Ratio-Test bewertet.
Qualitativ wurden Daten aus offenen Items, Beobachtungen und Interviews unter Verwendung des Prozesses der thematischen Analyse analysiert, wobei Konzepte oder Ideen unter Oberbegriffen oder Schlüsselwörtern gruppiert wurden. Die Ergebnisse wurden anhand von Tabellen, Diagrammen, Grafiken, Fotos und Karten dargestellt.
Erkenntnisse und Diskussionen. Die Gesamtheit der Untersuchungen hat ergeben, dass sich eine ordnungsgemäße Abfallbehandlung im nigerianischen Bundesstaat Imo positiv auf die Umwelt auswirkt. Dies wurde anhand des Bewusstseins der Gemeinschaft für die Abfallbewirtschaftung über Quellen wie Radio und Fernsehen, ihrer Aufklärung über die Abfallbewirtschaftung und der Einbeziehung der Umwelterziehung der Schulen in ihr Unterrichtsprogramm bewertet. Obwohl die meisten Befragten die Umweltsituation im Staat im Vergleich zu vor etwa 10 Jahren als verschlechtert empfanden und sich der Notwendigkeit einer ordnungsgemäßen Abfallentsorgung bewusst waren, wurde die aktuelle Umweltsituation als besser beschrieben. Dieser Einfluss des Umweltbewusstseins und der Umweltbildung auf die Umweltverträglichkeit, die mithilfe des logistischen Regressionsmodells bewertet wurden, zeigen eine signifikante Variabilität (Omnibus-Tests der Modellkoeffizienten: χ2 = 42,742; P = 0,014). Dies lässt darauf schließen, dass das Umweltbewusstsein und die Umweltbildung die Umweltverträglichkeit signifikant vorhersagen lassen. 
Die Ergebnisse zeigten auch, dass organische Abfälle häufiger als andere Abfallarten wie Papier, Kunststoff, Elektroschrott, Metall, Textil und Glas anfallen. Während die Müllsammler immer Papier, Plastik, Aluminium und Metall sortierten, sortierten einige von ihnen auch Textil und Glas. Statistisch gesehen (P <0,05) stellten die Befragten in dem Umfeld, in dem am wenigsten Abfall erzeugt wurde (d. h. 1 bis 2 kg pro Tag), fest, dass die Umweltqualität im Vergleich zu vor 10 Jahren besser war. Abfälle wie zerbrochenes Glas und Textile sowie die Reste von E-Abfällen nach der Gewinnung von Kupfer und Messing nicht sortiert wurden und diese mehr zur Umweltzerstörung beitrugen.
In ähnlicher Weise wurde der Einfluss des Wohlstands auf die Umweltnachhaltigkeit mithilfe eines logistischen Regressionsmodells bewertet, das entwicklungsindexbezogene Indikatoren wie Bildung, Beruf, Einkommen und die Zahlungsfähigkeit für die Art der Abfallentsorgung umfasste. Bei der Harmonisierung des Ergebnisses gaben die Landwirte, die größtenteils am wenigsten ausgebildet waren, an, mehr Umweltverbesserungen zu bemerken. Darüber hinaus sahen diejenigen, die sich nicht bereit erklärten, für die Abfallentsorgung aufzukommen, bei denen es sich hauptsächlich um Personen mit niedrigem Einkommen handelte (weniger als 200.000 Naira, das heißt, 620 € monatlich), eine stärkere Verbesserung der Umweltbedingungen als diejenigen mit einem Einkommen von mehr als 200.000 Naira. Diese scheinbar widersprüchliche Wahrnehmung kann auf die Tatsache zurückgeführt werden, dass Menschen mit geringem Bildungshintergrund nicht in der Lage sind, ökologische Nachhaltigkeitsaspekte richtig einzuschätzen, verglichen mit Menschen mit einem breiteren Bildungshintergrund und eher kritischem Denken. 
Die Beschäftigungs- und Verdienstmöglichkeiten im Zusammenhang mit der Abfallbewirtschaftung im Hinblick auf die Umweltnachhaltigkeit wurden anhand einer qualitativen thematischen Analyse bewertet. Alle Befragten, die mit dem Sortieren, Kaufen und Verkaufen von Abfällen befasst waren, hatten keine zweite Beschäftigung. Sie bescheinigten, dass das Geld, das sie mit ihren Aktivitäten verdient hatten, ihren Lebensunterhalt und den ihrer Familien sicherte. Einige gaben an, ihre Arbeit sehr gerne zu machen, besonders, wenn sie selbständig arbeitend waren. Die Müllsammlung und der Handel mit Abfällen bieten vielen Gruppen auf der ganzen Welt Beschäftigungsmöglichkeiten. Dies reicht vom Abfallrecycling, der Abfallkompostierung und der Beschäftigung bei der Müllverbrennung in Entwicklungsländern bis zur Tätigkeit bei den „Stadtreinigern“ in der Stadt Würzburg. Die Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen in diesen Unternehmen haben durch Abfall-(Behandlung) Arbeitsplätze.
Der Einfluss der Abfallentsorgung auf die Umweltnachhaltigkeit wurde mithilfe des binären logistischen Regressionsmodells bewertet, und die durch das Modell erklärte Variabilität war signifikant. Die Validität wurde auch von der Wald-Statistik (P <0,05) gestützt, die anzeigt, dass die Wirkung der Prädiktoren signifikant ist. Die Umweltnachhaltigkeit ist stark abhängig von Indikatoren wie der Häufigkeit, in der die Befragten ihre Abfallbehälter entleerten; wie / wo Abfälle entsorgt werden, der Verfügbarkeit von Abfalldeponien oder öffentlichen Abfalleimern in der Nähe des Hauses usw. Nach Ansicht von Imolites, die behaupteten, öffentlichen Abfallsammelstellen/-behältern in der Nähe ihrer Häuser zu haben, hat sich die Qualität der staatlichen Umwelt verschlechtert, da sich die Qualität dieser Abfallsammelstellen/-behälter verschlechtert habe. Die Standorte sorgen für ständige Geruchsbelästigung, Rauch und ziehen Tiere/Ungeziefer an. Imolites in der Nähe von Deponien klagten über Beschwerden wie Durchfall, Katarrh, Insektenstiche, Malaria sowie Atembeschwerden durch Rauch und Gestank.
Schlussfolgerungen. Der Zusammenhang zwischen schlechten Abfallbewirtschaftungsstrategien und mangelnder Nachhaltigkeit im Umweltmanagement im nigerianischen Bundestaat Imo wurde als wahrscheinlich angesehen, da in diesem Untersuchungsgebiet statistisch signifikante Ineffektivität in der Abfallbehandlung, mangelndes Bewusstsein, Armut sowie unzureichende und unrealistische Abfallbewirtschaftungsmaßnahmen festgestellt wurden. In diesen Situationen habe sich die Umwelt lt. Umfrageergebnis in den letzten ca. 10 Jahren nicht verbessert. Solche Unzulänglichkeiten im Umgang mit anfallenden Abfällen gefährden nicht nur die Gesundheit der Bürger und Bürgerinnen, sondern führen auch zu Straßen und Wegen, die von Schmutz und vielen unbeaufsichtigten Deponien gekennzeichnet sind. Diese verursachen eine starke Geruchsbelästigung und ziehen wilde Tiere und Ungeziefer an. Diese Situation ist nicht nur im nigerianischen Bundesstaat Imo, sondern auch in vielen Städten in Subsahara-Afrika verbreitet.
Zukunftsperspektiven. Um die Umwelt in Subsahara-Afrika zu verbessern, ist ein integratives und integriertes nachhaltiges Abfallmanagementsystem unabdingbar. Die Abfallmenge in dieser Region wächst rasant, insbesondere Lebensmittel- und Bioabfälle. Die Region sollte auf Gesetze zur Abfallbewirtschaftung und Strategien zur Abfallreduzierung abzielen, um nur die tatsächlich benötigten Lebensmittel bereit zu stellen. Die Abfallbewirtschaftung sollte außerdem auf die Vermeidung von epidemischen Ausbrüchen von Cholera, Typhus, Lassafieber und Malaria abzielen, deren Überträger in schmutzigen Umgebungen gedeihen. Wasserkanäle und Gewässer sollten keine Abfallentsorgungskanäle sein.
N2  - Résumé
Introduction. L'industrialisation et l'urbanisation rapides et incontrôlées dans la plupart des pays en voie de développement entraînent une pollution des sols, de l'air et de l'eau à un rythme que l'environnement naturel ne peut pas entièrement renouveler. Ces questions environnementales contemporaines ont attiré l'attention locale, nationale et internationale. Le problème de la gestion des déchets urbains est associé à une croissance démographique rapide dans les pays en voie de développement. Il s’agit des crises environnementales pertinentes de la durabilité et de l'assainissement en Afrique subsaharienne et dans d'autres pays du tiers monde. Malgré les efforts des différents paliers de gouvernement (le cas du Nigeria avec trois niveaux : gouvernement fédéral, État et collectivités locales) dans la gestion des déchets solides dans les centres urbains, il déborde toujours de décharges ouvertes, de petites rues et empiète sur les plans d’eau. Celles-ci affectent la qualité de la vie urbaine et l'environnement naturel.
L’Afrique subsaharien et les autres pays en voie de développement connaissent une recrudescence de l'accumulation et de la diversité des déchets, notamment les déchets électroniques, les déchets de biomasse agricole et les déchets plastiques. La nécessité d'une gestion durable et efficace des déchets grâce à l'application du principe des 3R (réduire, réutiliser et recycler) est un élément essentiel pour la promotion des modes de consommation et de production durables. Cette étude a examiné la gestion des déchets dans l'État d'Imo, au Nigéria, en tant qu'aspect corrélé à la durabilité de son environnement.
Matériaux et méthodes. Pour analyser la gestion des déchets en tant que corrélat de la durabilité environnementale, en Afrique subsaharienne, l’État d’Imo, dans l’est du Nigéria, a été choisie comme zone d’étude. Depuis sa création en 1976, des problèmes liés à la gestion des déchets et à leur impact sur l’environnement ont été signalés. Passant par l’État avec la capitale la plus propre en 1980 jusqu’à une « colline de fumier » en 2013 et une « capitale des déchets » le 1er Octobre 2016. Dans cet État, trois sites d’étude ont été sélectionnés - la métropole d’Owerri (la capitale de l’État), Orlu et Okigwe villes. Sur ces sites, les ménages, les zones commerciales, les établissements d’hébergement et de loisirs, les écoles ainsi que les dépotoirs ont été examinés afin de déterminer la composition, la quantité, la distribution, les types de traitement des déchets en relation avec la durabilité de l’environnement de l’État. Cela s'est fait de manière pratique mais aléatoire au moyen de questionnaires, d'entretiens, de discussions de groupe et d'observation non-participants ; ceux-ci ont tous été annoncés par un travail de bureau détaillé. Les données ont été entrées à l'aide de Microsoft Office Excel et ont été explorées et analysées à l'aide du progiciel statistique pour les sciences sociales – SPSS.
Les données ont été constituées essentiellement de variables catégorielles et ont été analysées à l'aide de statistiques descriptives. L’association entre les variables catégorielles a été mesurée à l’aide de Cramer’s V, le Chi-carré qui assure la puissance et la fiabilité du test. Cramer’s V est une mesure de tests d’association directement intégrée à la tabulation croisée. Le test du Chi carré de proportions égales a été utilisé pour comparer les proportions des différences significatives à 0,05. Le paquet statistique - Epi Info 6.04d a également été utilisé, car il fallait créer un tableau de contingence à partir de plusieurs sous-sorties et déterminer l’étendue de l’association entre les catégories de rangées et de colonnes. 
La variable d’échelle « quantité de déchets générée » a été décrite à l’aide de mesures de tendance centrale. Il a été testé pour la normalité à l'aide des tests de Kolmogorov-Smirnov et Shapiro-Wilk ; dans tous les contextes, l'hypothèse de normalité a été violée (P<0,05). Cinq hypothèses nulles ont été testées à l'aide du modèle de régression logistique. Le pouvoir explicatif de la composante conceptuelle individuelle a été calculé à l'aide du Cox & Snell R2 et celui des indicateurs individuels a également été évalué à l'aide du test du ratio de vraisemblance (Likelihood Ratio test).
Dans le cadre de ce travail, l’importance de la variabilité expliquée par le modèle (modèle de base) a été évaluée à l’aide des tests Omnibus des coefficients du modèle, l’ampleur de cette variabilité expliquée par le modèle utilisant le Cox & Snell R2 et les effets de prédicteurs utilisant le test du ratio de vraisemblance.
Sur le plan qualitatif, les données d’éléments ouverts, des observations et les entretiens ont été analysées à l’aide du processus d’analyse thématique consistant à regrouper les concepts ou les idées sous des termes génériques ou des mots clés. Les résultats ont été présentés sous forme de tableaux, graphiques, photos et cartes.
Constatations et discussions. L’ensemble des résultats et des analyses indique qu’une gestion appropriée des déchets dans l'État d'Imo, au Nigéria, a un impact positif sur l'environnement. Cela a été évalué par la sensibilisation de la communauté à la gestion des déchets via des sources telles que la radio et la télévision, son éducation sur la gestion des déchets et l’intégration de l’éducation à l’environnement dans son programme. Bien que la plupart des membres de la communauté aient perçu la détérioration de l’environnement de l’État par rapport à celui-ci environ 10 ans en arrière, alors qu’ils étaient conscients de la nécessité de prendre des mesures adéquates pour la gestion des déchets, l’environnement a été décrit comme étant meilleur. Cette influence de la sensibilisation et de l’éducation environnementales sur la durabilité environnementale, évaluée à l’aide du modèle de régression logistique, traduit une variabilité significative (tests Omnibus des coefficients de modèle : χ2 = 42,742; P = 0,014), ce qui en déduit que la sensibilisation et l’éducation environnementales prédisent de manière significative la durabilité environnementale.
Les résultats ont également révélé que la génération de déchets organiques était le fer de lance des autres types de déchets tels que le papier, le plastique, les déchets électroniques, le métal, le textile et le verre. Alors que les ramasseurs de déchets triaient toujours le papier, les plastiques, l'aluminium et le métal, certains d'entre eux triaient également le textile et le verre. Statistiquement (P <0,05), dans les situations où la production de déchets était la plus faible (1 à 2 kg par jour), les membres de la communauté ont affirmé que la qualité de l’environnement était meilleure par rapport à 10 ans en arrière. Les déchets tels que le verre brisé et le textile ainsi que le reste de déchets électroniques après l'extraction du cuivre et du laiton n'étaient pas triés et ceux-ci contribuaient davantage à la dégradation de l'environnement. 

De même, l’influence de la richesse sur la durabilité de l’environnement a été évaluée à l’aide du modèle de régression logistique, notamment des indicateurs liés à l’indice de développement, tels que l’éducation, la profession, le revenu et la capacité de payer pour l’élimination des déchets. En harmonisant les résultats, les agriculteurs, qui étaient pour la plupart les moins scolarisés, ont affirmé qu'ils remarquaient une amélioration de l'environnement. De plus, ceux qui n'acceptaient pas de payer pour l'élimination des déchets et qui étaient pour la plupart ceux ayant un faible revenu (moins de 200 000 nairas, soit 620 € par mois) percevaient une amélioration de l'environnement davantage que ceux ayant un revenu supérieur à 200 000 naira. Cette contradiction peut être attribuée au fait que ceux qui ont un faible niveau d’éducation n’ont pas la capacité d’apprécier les indicateurs de durabilité environnementale ainsi que ceux qui ont une formation plus approfondie avec une pensée critique. 
Les opportunités d'emploi et de réduction de la pauvreté liées à la gestion des déchets sur la durabilité environnementale ont été évaluées à l'aide d'une analyse thématique qualitative. Tous les membres de la communauté impliqués dans le tri, l'achat et la vente de déchets n'avaient pas de second emploi. Ils ont attesté que les revenus de leurs activités ont permis de maintenir leurs moyens de subsistance et leurs familles. Certains ont exprimé leur amour pour le travail, d'autant plus qu'ils étaient leurs propres maîtres. La collecte et le commerce des déchets offrent des possibilités d’emploi à de nombreuses communautés du monde entier. Par exemple, dans le recyclage des déchets, le compostage des déchets, usines d'incinération des déchets (les installations de valorisation énergétique des déchets) et 'die Stadtreiniger' dans la ville de Würzburg. Les travailleurs de ces entreprises ont des emplois grâce aux déchets.
L'influence de l'élimination des déchets sur la durabilité de l'environnement a été évaluée à l'aide du modèle de régression logistique binaire et la variabilité expliquée par le modèle était significative. La validité était également étayée par les statistiques de Wald (P <0,05), qui indiquent que l'effet des prédicteurs est significatif. La durabilité environnementale dépendait en grande partie d'indicateurs tels que la fréquence à laquelle les membres de la communauté vidaient leurs poubelles ; comment / où les déchets sont éliminés, disponibilité de dépotoirs ou de poubelles publiques à proximité de la maison, etc. Les habitants qui prétendaient avoir des poubelles publiques ou des dépotoirs à proximité de leurs maisons ont dit de leur qualité de l'environnement que celle-ci se détériorait, car ces sites étaient nauséabonds, avaient des animaux et de la fumée autour d'eux. Ces habitants se sont également plaints de diarrhée, (de) catarrhe, (de) piqûres d'insectes et (de) morsures d'animaux, de paludisme et d´air puant.
Conclusions. La liaison entre les stratégies de gestion des déchets médiocres et la durabilité de l’environnement de l’État d’Imo a été jugée probable : inefficacité statistiquement significative, manque de sensibilisation, pauvreté, mesures de gestion des déchets insuffisantes et irréalistes ont été trouvées dans cette zone d’étude. Dans ces situations, l’environnement ne s’est pas amélioré. Ces insuffisances dans la gestion des déchets générés exposaient non seulement les citoyens à des risques pour la santé, mais donnaient également lieu à des rues et à des routes caractérisées par la saleté et à de nombreux dépotoirs sans surveillance, dégageant une odeur désastreuse pour l'environnement et attirant des animaux sauvages. Cette situation prévaut non seulement dans l'État d'Imo, au Nigéria, mais dans de nombreuses villes d'Afrique subsaharienne. 
Perspectives d'avenir. Pour améliorer l'environnement en Afrique subsaharienne, il est impératif de mettre en œuvre un système de gestion des déchets durable et inclusif. La quantité de déchets dans cette région augmente rapidement, en particulier les déchets alimentaires / organiques. La région devrait viser des lois sur la gestion des déchets et des stratégies de réduction des déchets, qui contribueront à économiser et à produire plus d´ aliments dont elle a réellement besoin. La gestion des déchets doit être dissociée d'épidémies telles que le choléra, la typhoïde, la fièvre de Lassa et le paludisme, dont les vecteurs se développent bien dans des environnements immondes. Les canaux et les plans d'eau ne doivent pas être des canaux d'évacuation de déchets ou des sites de décharge d´ ordures.
KW  - Waste management
KW  - Abfallwirtschaft
KW  - La gestion des déchets
KW  - Sub-Saharan Africa
KW  - environmental sustainability
KW  - Imo State - Nigeria
KW  - fly-tipping
KW  - flying toilet
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KW  - open waste burning
KW  - Umwelt
KW  - Nachhaltigkeit
KW  - Abfallbehandlung
KW  - Imo Bundesstaat
KW  - Nigeria
KW  - Fliegenkippen
KW  - fliegende Toilette
KW  - la durabilité environnementale
KW  - État d'Imo
KW  - les toilettes volantes
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-192240
ER  - 
TY  - THES
A1  - Scheiner, Christin
T1  - Vulnerability in adolescence: prevalence, pandemic impact and prevention
T1  - Vulnerabilität im Jugendalter: Prävalenzen, Einfluss der Pandemie und Prävention
N2  - This compilation focuses on adolescent mental disorders and their prevention. It comprises three distinct studies, each contributing to a deeper understanding of this critical topic. This work addresses a critical gap in the understanding of, and approach to, adolescent mental health, and as a result reveals a critically important and urgently needed policy implication for action. The thematic structure of these studies begins with an examination of the epidemiology of child and adolescent mental disorders. Baseline data were collected from N = 877 adolescents with a mean age of 12.43 years (SD = 0.65). Mental health problems, such as depressive symptoms, non-suicidal self-injury, suicidal ideation, symptoms of eating disorders, and gender differences, are thoroughly examined. Results revealed a significant portion of our sample displaying mental health problems as early as the 6th and 7th grades, with girls generally being more affected than boys. The findings underscore the importance of early adolescence in the emergence of mental health problems and thereby emphasize the need for preventive measures. Moving beyond prevalence estimates, the compilation delves into the etiology of these disorders, exploring their potential correlation with a COVID-19 infection. Understanding the early signs and risk factors is crucial for timely support. While numerous studies have investigated potential risk and protective factors during the pandemic, our focus shifts to adolescents’ coping when an infection with the virus was involved (N = 2,154, M = 12.31, SD = 0.67). We hypothesized that students infected or with close family members infected, would exhibit an increased psychopathology and a decreased functioning of protective factors such as self-efficacy or self-esteem. We found no connection between infection and the mental health status within our sample, but protective factors and mental well-being were positively associated. Thus, universal primary prevention appears to be the preferred approach for promoting mental health. Lastly, the compilation introduces LessStress, a noteworthy contribution to more evidence-based prevention programs. This universal approach is designed to reduce stress in schools, accompanied by a cluster-randomized trial to evaluate its effectiveness (estimated sample size N = 1,894). Existing studies have demonstrated the effectiveness of stress prevention, leading us to introduce a short and easy-to-implement prevention program. There is positive evidence for one-lesson interventions in schools for promoting well-being and health behaviors among adolescents. LessStress is designed based on a life skills approach that not only imparts psychoeducational content but also teaches skills relevant to everyday life and directly applicable. Throughout these studies, a common thread emerges: the pressing need to address mental disorders during childhood and adolescence. These formative years play a pivotal role in the development of mental health problems. These formative years play a crucial role in the development of mental health problems. They highlight the importance of epidemiological data collection and analysis based on the latest models to develop prevention interventions that are not only effective but also reach young people on a global level.
N2  - Diese Zusammenstellung konzentriert sich auf psychische Störungen bei Jugendlichen und deren Prävention. Sie umfasst drei verschiedene Studien, die jeweils zu einem tieferen Verständnis dieses wichtigen Themas beitragen. Es wird eine kritische Lücke im Verständnis und Umgang mit der psychischen Gesundheit Jugendlicher adressiert und damit ein wichtiger und dringender politischer Handlungsbedarf aufgezeigt. Die thematische Struktur dieser Studien beginnt mit einer Untersuchung der Epidemiologie psychischer Störungen bei Kindern und Jugendlichen. Es wurden Ausgangsdaten von N = 877 Jugendlichen mit einem Durchschnittsalter von 12,43 Jahren (SD = 0,65) erhoben. Psychische Gesundheitsprobleme wie depressive Symptome, nicht-suizidale Selbstverletzungen, Suizidgedanken, Symptome von Essstörungen und geschlechtsspezifische Unterschiede werden eingehend untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass ein erheblicher Teil der Stichprobe bereits in der 6. und 7. Klasse psychische Probleme aufweist, wobei Mädchen stärker betroffen sind als Jungen. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung des frühen Jugendalters für die Entstehung psychischer Probleme und verdeutlichen damit die Notwendigkeit von Präventionsmaßnahmen. Die Zusammenstellung geht über Prävalenzschätzungen hinaus und befasst sich mit der Ätiologie dieser Störungen und untersucht ihren möglichen Zusammenhang mit einer COVID-19-Infektion. Während zahlreiche Studien potenzielle Risiko- und Schutzfaktoren während der Pandemie untersucht haben, konzentriert sich unsere Studie auf die Bewältigung von Jugendlichen im Zusammenhang mit einer Infektion mit dem Virus (N = 2.154, M = 12.31, SD = 0,67). Wir stellten die Hypothese auf, dass eine Infektion mit einer erhöhten Psychopathologie und einer verminderten Funktion von Schutzfaktoren einhergeht. Wir fanden keinen Zusammenhang zwischen der Infektion und dem psychischen Gesundheitszustand in unserer Stichprobe, aber Schutzfaktoren und psychisches Wohlbefinden waren positiv assoziiert. Somit scheint die universelle Primärprävention der bevorzugte Ansatz zur Förderung der psychischen Gesundheit zu sein. Schließlich wird in der Zusammenstellung mit LessStress ein entscheidender Beitrag zu evidenzbasierten Präventionsprogrammen vorgestellt. Dieses universelle Konzept zur Stress-reduzierung in Schulen wird von einer cluster-randomisierten Studie zur Bewertung seiner Wirksamkeit begleitet (geschätzte Stichprobengröße N = 1.894). LessStress wurde auf der Grundlage eines Life-Skills-Ansatzes entwickelt, der nicht nur psychoedukative Inhalte vermittelt, sondern auch alltagsrelevante und direkt anwendbare Fähigkeiten lehrt. Aus den drei vorgestellten Studien geht ein roter Faden hervor: die dringende Notwendigkeit, psychische Störungen im Kindes- und Jugendalter anzugehen. Diese prägenden Jahre spielen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Problemen der psychischen Gesundheit. Sie machen deutlich, wie wichtig die Sammlung epidemiologischer Daten und deren Analyse auf der Grundlage neuester Modelle für die Entwicklung von Präventionsmaßnahmen ist, die nicht nur wirksam sind, sondern auch junge Menschen auf globaler Ebene erreichen.
KW  - Jugend
KW  - Psychische Belastung
KW  - Resilienz
KW  - Stress
KW  - mental health
KW  - epidemiology
KW  - depression
KW  - etiology
KW  - Depression
KW  - Psychische Gesundheit
KW  - Epidemiologie
KW  - Ätiologie
KW  - COVID-19
KW  - Primärprevention
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-351644
ER  - 
TY  - THES
A1  - Höhn, Balthasar
T1  - Voluntary Interim Auditor Reviews and the Enforcement System in Germany
T1  - Freiwillige prüferische Durchsichten und das Enforcement System in Deutschland
N2  - Diese Dissertation behandelt das Thema der Finanzberichterstattung und Wirtschaftsprüfung. In einer allgemeinen Einleitung werden die gesetzlichen Grundlagen zur kapitalmarktorientierten Rechnungslegung und deren Kontrollen beschrieben. Als Folge des Bilanzkontrollgesetzes (BilKoG) wurde die Deutsche Prüfstelle für Rechnungslegung (DPR) gegründet. Diese privatrechtlich organisierte Kontrollinstanz prüft seit dem Jahr 2005 die Rechnungslegung von Unternehmen in Deutschland, die am regulierten Kapitalmarkt gelistet sind (Enforcement). Ziel ist es, eine wahrhafte und transparente Rechnungslegung im Interesse des Kapitalmarkts zu gewährleisten. Neben dem BilKoG wurde durch das am 20.01.2007 in Kraft getretene Transparenzrichtlinie-Umsetzungsgesetz (TUG) die Richtlinie 2004/109/EG in deutsches Recht transformiert. Ziel der EU-Transparenzrichtlinie war ‘die Schaffung effizienter, integrierter und transparenter Wertpapiermärkte, die Anleger und Kapitalgeber besser über die Finanzlage kapitalmarktorientierter Unternehmen informieren’ (Henkel et al. (2008), S. 36). In der vorliegenden Arbeit werden in drei Studien spezielle Fragestellungen ausgehend von der gesetzlichen Entwicklung in Deutschland analysiert. Es werden die Zusammenhänge zwischen freiwilligen Kontrollen eines Wirtschaftsprüfers, staatlichem Enforcement, Prüfungskosten und Bilanzpolitik untersucht.  
Die erste Studie befasst sich mit der freiwilligen Kontrolle der Zwischenberichterstattung kapitalmarktorientierter Unternehmen. Die unterjährige Veröffentlichung von Zwischenberichten bietet entscheidungsrelevante und zeitnahe Informationen für Kapitalmarktakteure. Eine prüferische Durchsicht durch einen Wirtschaftsprüfer kann zusätzliches Vertrauen in die Berichterstattung liefern. Bei der Implementierung des TUG wurde eine pflichtmäßige prüferische Durchsicht von Zwischenberichten in Deutschland diskutiert. Der Gesetzgeber entschied sich gegen eine gesetzliche Verpflichtung und übertrug die Entscheidung einer freiwilligen unterjährigen Kontrolle an Unternehmen und Wirtschaftsprüfer. Dieser Marktlösung in Deutschland steht eine gesetzlich verpflichtete prüferische Durchsicht z.B. in den USA, Frankreich oder Australien gegenüber. Es stellt sich folglich die Frage nach Kosten und Nutzen einer solchen Kontrollleistung, um die Vorteilhaftigkeit der gesetzlichen Pflicht oder der Marktlösung zu bewerten. Diese erste Studie nutzt ausgehend vom TUG einen neu entstandenen, beobachtbaren Markt für prüferische Durchsichten in Deutschland. Die Kategorisierung der Prüfungskosten in ‚Abschlussprüfungskosten‘ und ‚Prüfungsnahen Dienstleistungen‘ ermöglicht eine detaillierte Untersuchung der Kosten für das Unternehmen. Weiter wird der Nutzen in Bezug auf die Qualität der unterjährigen Berichterstattung analysiert. 
In der zweiten Studie wird das Angebot und die Nachfrage von prüferischen Durchsichten beleuchtet. In der Literatur werden die Agency-Kosten, die Corporate Governance Struktur und verschiedene Kostentreiber dieser Prüfungsleistung als Einflussfaktoren identifiziert. Der positive Nachfrageschock bei prüferischen Durchsichten im Jahr 2007 lässt sich durch diese Faktoren jedoch nicht erklären. Ausgehend von der neu beobachtbaren Nachfrage stellt die Studie einen Zusammenhang zwischen dem erstmaligen Enforcement von Zwischenberichten durch die DPR und dem Inkrafttretens des TUG im Jahr 2007 her. Die gesetzlichen Änderungen werden dem theoretischen Rahmen von Angebot und Nachfrage freiwilliger externer Kontrollen zugeordnet. Im nächsten Schritt wird der Einfluss von Fehlerentdeckungsrisiken durch die DPR für Management und Aufsichtsrat auf die Nachfrage von externen Kontrollen untersucht.  
Die dritte Studie befasst sich mit der Effektivität des deutschen Enforcement-Systems, dem Einfluss von Bilanzpolitik und dessen Antizipation in den Prüfungskosten. Die Untersuchung analysiert den zeitlichen Aspekt von Bilanzpolitik auf Fehlerveröffentlichungen in späteren Perioden. Es besteht die Möglichkeit die Verschlechterung der wirtschaftlichen Situation eines Unternehmens durch Bilanzpolitik zu verdecken. Ohne Verbesserung der wirtschaftlichen Lage des Unternehmens führt dieses Verhalten zu einem Bilanzpolitikausmaß außerhalb des gesetzlichen Rahmens und folglich zu einer hohen Wahrscheinlichkeit der Fehlerentdeckung bei DPR Untersuchungen. Die Entwicklung der Bilanzpolitik eines solchen Unternehmens müsste im zweiten Schritt mit der Risikokomponente in den Prüfungskosten des Wirtschaftsprüfers in Verbindung stehen. Der risikoorientierte Prüfungsansatz und die Antizipation von Bilanzpolitik in den Prüfungskosten sollte demnach vor Fehlerbekanntmachung zu einem Anstieg der Prüfungskosten führen. Zusätzlich ist nach offizieller Fehlerveröffentlichung und somit durch eine objektiv beobachtbare Schwäche im Rechnungslegungssystem oder einem hohen Ausmaß an Bilanzpolitik ein Risikoaufschlag zu vermuten. 
Der letzte Abschnitt fasst die wichtigsten Aussagen der Dissertation zusammen und erläutert die Zusammenhänge der Ergebnisse.
N2  - The interim reporting process provides decision-useful information to investors and market participants. However the legal circumstances of external interim auditor reviews differ worldwide. A mandatory review rule in the US as opposed to a contrary decision of the German legislator raises the question of the cost-benefit-relation of auditor reviews. Using a German sample of 1,023 firm-year observations from 2007 to 2010, I extract the costs and the benefits of voluntary semi-annual reviews. The unique German legal environment makes it possible to split the cost effect of a review in the price effect (included in audit-related fees) and a possible reduction of audit fees resulting from an improved year-around audit process. I observe a significant increase of audit and audit-related fees of around 14.5% (total fee effect). Additionally, the study provides evidence on declining audit fees for reviewed firms as compared to a matched sample of non-reviewed firms. The effect of an interim review on quarterly earnings quality – using discretionary accruals as an earning management proxy – shows no significant influence. 
This study investigates the effect of the error announcement risk on the demand for voluntary interim auditor reviews. Material changes in the German legal environment in 2007 introduced an enforcement system for semi-annual financial reports. The demand for voluntary semi-annual reviews increased significantly from 0.8% in 2006 to 14.6% in 2007 and increased further to 19.5% until 2010 for a sample of 1,278 firm-year observations. This study addresses the question whether the enforcement structure and the resulting error announcement risk exposure have an influence on voluntary external monitoring. After controlling for agency costs, the corporate governance structure, and selected review cost factors, results of a logistic regression analysis show a positive influence of error announcement risk on the likelihood of engaging an auditor to review the semi-annual interim report. The findings contribute to the literature by demonstrating that the quality of the enforcement system and the risk of error findings influence the review decision of the board of directors positively.
In 2004 German legislation established the Financial Reporting Enforcement Panel. In 147 cases since then, the panel has ordered the announcement of errors in previously disclosed and audited financial statements of German firms. We use this unique dataset to evaluate the consequences of increasing earnings management over time on enforcement releases and their recognition in audit fees. Ettredge et al. (2010) provide evidence on a phenomenon called ‘balance sheet bloat’ that is due to income increasing earnings management and later influences the disclosure of misstated financial statements. Thus, the evidence of earnings management recognition in audit fees (Abbott et al. 2006) and the hypothesis of future information content in fees by Stanley (2011) leads us to hypothesize that auditors recognize increasing audit risk in audit fees before the enforcement process starts. We extend related earnings management and audit fee literature by modeling the development of earnings management within the misstatement firms and systematically link it to auditor reactions. We find significant predictive power of different commonly used accrual measures for enforcement releases in the period prior and up to the misstatement period. In this period of time, we also observe an audit fee increase, e.g. the recognition of increased audit risk. We investigate an audit fee effect after the misstatement period but find no significant relation.
KW  - Rechnungslegung
KW  - audit fees enforcement interim reporting
KW  - Corporate Governance
KW  - Wirtschaftsprüfung
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-98957
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gehring, Iris
T1  - Volcanostratigraphy using geophysical methods on La Fossa di Vulcano (S-Italy)
T1  - Vulkanostratigraphie mit geophysikalischen Methoden an La Fossa di Vulcano (S-Italien)
N2  - For many active volcanoes all over the world a civil protection program, normally combined with hazard maps, exists. Optimising of hazard maps and the associated hazard assessment implies a detailed knowledge of the volcanostratigraphy, because the deposits provoke information on the potential behaviour during a new activity cycle. Pyroclastic deposits, however, may vary widely in thickness and distribution over very short lateral distances. High resolution characterisation of single strata often cannot be archived, if solely sedimentological and geochemical methods are used. Gamma-ray measurements taken in the field combined with grain-size depended magnetic susceptibility measurements made in the laboratory are used in this work to optimise the resolution of volcanostratigraphic investigations. The island of Vulcano is part of the Aeolian Archipelago sited of the northern coast of Sicily. La Fossa cone is the active centre of Vulcano, where fumarolic and seismic activity can be observed. The cone was built up during the last 6,000 years, whereby the last eruption period is dated to historic times (1888-1890). For the tuff cone La Fossa the most likely volcanic hazards are the emplacement of pyroclastic deposits as well as gas hazards (especially SOx and CO2), due to this the detailed knowledge of the stratigraphy is mandatory. Most of the population resides in Vulcano Porto and the nearby sited peninsula of Vulcanello, which are highly endangered locations for a future eruption scenario. Measurements, made in standard outcrops, allow a characterisation of the successions Punte Nere, Tufi Varicolori, Palizzi, Commenda, and Cratere Attuale. A discrimination of all successions by solely one of the methods is rarely possible. In some cases, however, the combination of the methods leads to clear results. It can also be noticed that the exposition as well as the sedimentation type (wet-surge or dry-surge deposits) affect the measurements. In general it can be assumed that the higher the magma is evolved the higher the g -ray values and the lower the susceptibility values. Measurements from the Wingertsberg (Laacher See deposits, Eifel, W-Germany) show clearly that a higher degree of magma evolution correlates with lower susceptibility and higher gamma-ray values. Variations of the values can be observed not only by the change of the degree of magmatic evolution but also by the inhomogeneous deposition conditions. Particularly the gamma-ray measurements show lower values for the wet-surge deposits than for the dry-surge deposits, even though the erupted material has the same geochemical composition. This can be explained especially by reactions inside of the moist eruption cloud and short-time after deposition, when easily soluble elements like K, U, and Th can be leached by these aggressive fluids. Even extended exposition and high water content can provoke depletion of various elements within the complete or parts of the outcrop, too. If the deposits are affected by a fumarolic activity especially the susceptibility values show significant variations, whereas in general extreme low values are observed. Contamination of deposits also can occur, if they are overlain by weathered deposits of higher concentration of K, U, and Th. Weathering and mobilisation within the upper deposits can generate an element enrichment within the lower deposits. In general the element ratios of the barried underlying deposits are less affected than the exposed ones. After gauging the values of the well defined succession for standard outcrops undefined outcrops were measured. These outcrops are not clearly classified by sedimentological and geochemical methods, thus a correlation with the combined geophysical methods is useful. In general the combination of the methods allows a correlation, although in some cases more than one interpretation is possible. But in connection with time marker horizons as well as sedimentological features an interpretation is feasible. These situations show that a classification solely based on geophysical methods is possible for many cases but, if the volcanic system is more complex, a combination with sedimentological and geochemical methods may be needed. The investigations on Vulcano, documented in this work, recommend a re-interpretation of the dispersial of some successions of La Fossa cone, especially the presumption that Tufi Varicolori only exist inside of the Caldera of La Fossa. As a consequence the eruption and energy model especially for Tufi Varicolori have to be reviewed.
N2  - An den zahlreichen aktiven Vulkanen auf der Erde existiert häufig ein Programm zum Zivilschutz in Kombination mit hazard maps. Die Optimierung von hazard maps und dem damit verbundenen hazard assessement setzt eine detaillierte Kenntnis der Vulkanostratigraphie voraus, da die Ablagerungen Aufschlüsse über ein potentielles Verhalten bei erneuter Aktivität zulassen. Eine detaillierte Stratigraphie pyroklastischen Ablagerungen ist nicht immer eindeutig, da die Verbreitung der Ablagerungen sehr inhomogen sein kann und häufig ein lateraler Fazieswechsel zu beobachten ist. Die Charakterisierung einzelner Horizonte und Einheiten aufgrund von geochemischen und sedimentologischen Untersuchungen ist nicht immer eindeutig. Mit Hilfe von Gamma-ray-Messungen vor Ort und Untersuchungen der korngrößenabhängigen Suszeptibilität wird in dieser Arbeit versucht die Auflösung der Vulkanostratigraphie zu verbessern. Vulcano gehört zur Inselgruppe der Äolischen Inseln vor der Nordküste von Sizilien. Das derzeit aktive Zentrum, La Fossa cone, zeigt heute vorwiegend fumarolische und seismische Aktivität. Hierbei ist zu beachten, daß die letzte große Eruptionsphase in historischer Zeit stattfand (1888-1890). Aufgrund der Geschichte von La Fossa cone, welche vor rund 6000 Jahren begann, kann man vermuten, daß die aktive Phase noch nicht abgeschlossen ist und weitere Eruptionen folgen können. La Fossa cone ist ein Tuffkegel, dessen größte Gefahr, neben der fumarolischen Aktivität (erhöhte Gehalte an SOx und CO2), besonders in der Bildung und Ablagerung von pyroklastischen Strömen liegt, daher ist eine genaue Kenntnis der Stratigraphie unabdingbar. Der Hauptort der Insel, Vulcano Porto, liegt am Fuß von La Fossa cone und ist somit bei einem Ausbruch extrem gefährdet. Hier und auf der angrenzenden Halbinsel Vulcanello hält sich während der Hauptsaison der Großteil der bis zu 9000 Personen (inklusive Tagestouristen) auf der Insel auf. Die Kombination der geophysikalischen Methoden hat sich innerhalb der Standardaufschlüsse von Vulcano als geeignete Methode erwiesen, um die bisher definierten Einheiten: Punte Nere, Tufi Varicolori, Palizzi, Commenda und Cratere Attuale voneinander zu unterscheiden. Dabei ist es allerdings wichtig die beiden Methoden zu kombinieren, da nicht alle Einheiten nur anhand von einer Methode zu unterscheiden sind. Auch hat sich gezeigt, daß die jeweilige Exposition wie auch der Ablagerungstyp - wet-surge oder dry-surge Ablagerung - die Werte der Messungen beeinflussen können. Allgemein gilt, je stärker das Magma differenziert ist umso geringer sind die zu erwartenden Suszeptibilitätswerte und umso höher die zu erwartenden Gamma-ray-Werte. Dies konnte in Vergleichsmessungen am Wingertsberg (Laacher See Ablagerungen, Eifel, W-Deutschland) recht gut beobachtet werden. Solche Ergebnisse sind deutlich bei gleichen Ablagerungsbedingungen zu erkennen, treten jedoch sowohl wet- wie auch dry-surge Ablagerungen auf, so beobachtet man häufig, daß wet-surge Ablagerungen geringere Werte zeigen - besonders für die Gamma-ray-Messungen - als diejenigen von dry-surge Ablagerungen des gleichen Ausgangsmaterial. Dies ist vor allem auf Reaktionen des Materials innerhalb der "feuchten" Eruptionswolke und des pyroklastischen Stromes (wet-surge Ablagerungen) zurückzuführen, bei denen es zu einer Abreicherung unter anderem von K, U, und Th kommen kann. Auch kurz nach der Ablagerung können bevorzugt Alterationsprozesse auftreten. Eine starke Exposition oder auch eine erhöhte Feuchtigkeit führen häufig zur Abreicherung verschiedener Elemente innerhalb des Aufschlusses. Hiervon sind besonders die Werte von Gamma-ray-Messungen betroffen. An Orten fumarolischer Aktivität ist eine signifikante Änderung der Suszeptibilitätswerte zu beobachten, stark betroffene Bereiche zeigen häufig extrem geringe Suszeptibilitätswerte. Überlagerung von Einheiten mit hohen Konzentrationen an K, U, und Th kann bei der Verwitterung dieser Lagen eine Kontamination der darunterliegenden Bereiche zur Folge haben. Diese zeigen dann deutlich erhöhte Elementkonzentrationen - im Gegensatz zu den Durchschnittswerten - wobei aber das Verhältnis der Elemente oft nicht signifikant verändert wird. Nach einer Eichung anhand der Standardprofile wurden Aufschlüsse mit einer nicht immer eindeutigen Zuordnung - durch die "klassischen" sedimentologischen und geochemischen Methoden - bearbeitet. Hierbei zeigte sich, daß die Kombination der beiden geophysikalischen Methoden durchaus eine Charakterisierung erlaubt. Dabei wurde allerdings auch deutlich, daß eine Korrelation durch die kombinierten geophysikalischen Methoden zwar sinnvoll ist, jedoch stellenweise verschiedene Interpretationen möglich sind, daher ist es sicherlich von Vorteil, wenn zur Charakterisierung auch die "klassischen" Methoden hinzugezogen werden. Von besonderem Vorteil erwiesen sich bei den Untersuchungen Zeitmarkerhorizonte, durch welche häufig mehrdeutige Interpretationen geklärt werden konnten. Anhand der Untersuchungen konnten, in dieser Arbeit, nun erstmals die, bisher nur innerhalb der Caldera von La Fossa bekannten, Tufi Varicolori auch außerhalb der Caldera identifiziert werden. Dieser Umstand gibt Anlaß die bisherigen Modelle für den Eruptionsmechanismus und das Energieschema der Tufi Varicolori Eruptionen zu überarbeiten, da für die Überwindung der Calderawand eine deutlich höhere Energie nötig ist als bisher für Tufi Varicolori angenommen wurde.
KW  - Vulcano
KW  - Vulkanologie
KW  - Stratigraphie
KW  - Vulkanologie
KW  - Vulcano
KW  - Vulkanostratigraphie
KW  - Geophysik
KW  - Gamma-ray
KW  - magnetische Suszeptibilität
KW  - Aeolische Inseln
KW  - S-Italien
KW  - volcanology
KW  - Vulcano
KW  - volcanostratigraphy
KW  - geophysics
KW  - gamma-ray
KW  - magnetic susceptibility
KW  - Aeolian Islands
KW  - S-Italy
KW  - pyroclastic deposits
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-1181941
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schneider, Florian Alexander
T1  - Voice Assistants are Social Actors – An Empirical Analysis of Media Equation Effects in Human-Voice Assistant Interaction
T1  - Sprachassistenten als soziale Akteure - Eine empirische Untersuchung von Media Equation Effekten in der Mensch-Sprachassistenten Interaktion
N2  - Ownership and usage of personal voice assistant devices like Amazon Echo or Google Home have increased drastically over the last decade since their market launch. This thesis builds upon existing computers are social actors (CASA) and media equation research that is concerned with humans displaying social reactions usually exclusive to human-human interaction when interacting with media and technological devices. CASA research has been conducted with a variety of technological devices such as desktop computers, smartphones, embodied virtual agents, and robots. However, despite their increasing popularity, little empirical work has been done to examine social reactions towards these personal stand-alone voice assistant devices, also referred to as smart speakers. Thus, this dissertation aims to adopt the CASA approach to empirically evaluate social responses to smart speakers. With this goal in mind, four laboratory experiments with a total of 407 participants have been conducted for this thesis. Results show that participants display a wide range of social reactions when interacting with voice assistants. This includes the utilization of politeness strategies such as the interviewer-bias, which led to participants giving better evaluations directly to a smart speaker device compared to a separate computer. Participants also displayed prosocial behavior toward a smart speaker after interdependence and thus a team affiliation had been induced. In a third study, participants applied gender stereotypes to a smart speaker not only in self-reports but also exhibited conformal behavior patterns based on the voice the device used. In a fourth and final study, participants followed the rule of reciprocity and provided help to a smart speaker device that helped them in a prior interaction. This effect was also moderated by subjects’ personalities, indicating that individual differences are relevant for CASA research. Consequently, this thesis provides strong empirical support for a voice assistants are social actors paradigm. This doctoral dissertation demonstrates the power and utility of this research paradigm for media psychological research and shows how considering voice assistant devices as social actors lead to a more profound understanding of voice-based technology. The findings discussed in this thesis also have implications for these devices that need to be carefully considered both in future research as well as in practical design.
N2  - Die Verbreitung und Nutzung von persönlichen Sprachassistenten wie Amazon Echo oder Google Home haben seit deren Veröffentlichung im Laufe des letzten Jahrzehnts stark zugenommen. Diese Thesis baut auf existierender computers are social actors (CASA) und media equation Forschung auf, die sich mit sozialen Reaktionen auf Medien und technologische Geräte befasst, die normalerweise nur in der Mensch-Mensch Interaktion auftreten. CASA Forschung wurde bereits zu einer Bandbreite an technologischen Geräten durchgeführt, darunter Desktopcomputer, Smartphones, virtuelle Agenten und Roboter. Trotz ihrer zunehmenden Popularität wurde bisher wenig empirische Forschung zu sozialen Reaktionen auf Geräte wie die genannten Sprachassistenten, auch Smart Speaker genannt, durchgeführt. Deshalb ist es das Ziel dieser Dissertation, soziale Reaktionen auf Smart Speaker basierend auf dem CASA Ansatz empirisch zu evaluieren. Zu diesem Zweck wurden im Rahmen dieser Thesis vier Laborexperimente mit insgesamt 407 TeilnehmerInnen durchgeführt. Die Ergebnisse machen deutlich, dass Nutzer eine Bandbreite an sozialen Reaktionen in der Interaktion mit Sprachassistenten zeigen. Darunter die Verwendung von Höflichkeitsstrategien wie des Interviewer-Bias, was zu besseren Bewertungen eines Smart Speakers geführt hat, wenn dieser direkt am Gerät selbst bewertet wurde. Im Vergleich dazu fielen Bewertungen, die an einem separaten Computer abgegeben wurden, schlechter aus. Die TeilnehmerInnen zeigten außerdem prosoziales Verhalten gegenüber einem Sprachassistenten, nachdem eine Interdependenz und Teamzugehörigkeit induziert wurde. In einer dritten Studie wandten die TeilnehmerInnen Geschlechterstereotype auf Sprachassistenten an, basierend nur auf der Stimme, die das Gerät in der Interaktion verwendet hatte. Dies zeige sich sowohl in einer Bewertung des Geräts als auch durch konforme Verhaltensmuster. In einer vierten und letzten Studie zeigten die TeilnehmerInnen reziprokes Verhalten und halfen einem Smart Speaker Gerät, das ihnen zuvor bereits geholfen hatte. Dieser Effekt wurde außerdem durch die Persönlichkeit der TeilnehmerInnen moderiert, was ein starkes Indiz dafür liefert, dass individuelle Unterschiede relevant für die CASA Forschung sind. Folglich liefert diese Dissertation starke empirische Belege für ein voice assistants are social actors Paradigma. Sie demonstriert die Nützlichkeit dieses Paradigmas für medienpsychologische Forschung und wie die Betrachtung von Smart Speaker Geräten als soziale Akteure zu einem vertieften Verständnis von sprachbasierten Technologien führen kann. Die Ergebnisse, die in dieser Dissertation diskutiert werden, haben Implikationen sowohl für zukünftige Forschung als auch für das praktische Design von Sprachassistenten.
KW  - Mensch-Maschine-Kommunikation
KW  - Media Equation
KW  - Voice Assistants
KW  - Human-Computer-Interaction
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-346704
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mayer, Katrin Doris
T1  - Visualization of type I immunity using bicistronic IFN-gamma reporter mice in vitro and in vivo
T1  - Visualisierung der Typ I Immunität durch Verwendung von bizistronischen IFN-gamma Reporter Mäusen in vitro und in vivo
N2  - Typ I Immunantworten, wie z.B. gegen Influenza Virus, Sendai Virus aber auch gegen intrazelluläre Erreger wie Toxoplasma gondii sind klassischerweise durch robuste IFN-&#947; Expression gekennzeichnet. Th1 und CD8+ Effektor T Zellen zählen zu den Hauptproduzenten von IFN-&#947;. Im Zusammenhang mit Autoimmunerkrankungen, Immunpathologie aber auch Impfstoffentwicklung, ist es überaus wichtig die Regulierung von IFN-&#947; zu verstehen. In der vorliegenden Arbeit wurde die IFN-&#947; Expression von CD4+ und CD8+ T Zellen detailliert charakterisiert. Des Weiteren wurde die Rolle des IFN-&#947; Rezeptors für die IFN-&#947; Expression von T Zellen untersucht. Unter Zuhilfenahme von bicistronischen IFN-&#947;-eYFP Reporter Mäusen, welche die direkte Identifizierung und Isolierung von vitalen IFN-&#947; exprimierenden Zellen ermöglichen, wurde die Expression von IFN-&#947; in vitro und in vivo, nach Infektion mit den bereits erwähnten Erregern,visualisiert. Die Expression des IFN-&#947;-eYFP Reporters zeichnete sich, sowohl in vitro als auch in vivo nach Infektion, durch ein äußerst heterogenes Fluoreszenzspektrum aus. Die Helligkeit der Reporter Fluoreszenz korrelierte positiv mit der Menge an IFN-&#947; Transkripten und mit der Menge des sekretierten IFN-&#947; Proteins nach Stimulierung. Die Helligkeit des Reporters reflektierte das Potenzial zur IFN-&#947; Produktion, die eigentliche Sekretion war jedoch weitgehend abhängig von zusätzlicher Stimulierung durch Antigen. Des Weiteren korrelierte die Helligkeit des Reporters mit der zunehmenden Produktion von weiteren proinflammatorischen Zytokinen und Chemokinen. Hoch fluoreszente Zellen exprimierten zudem vermehrt Marker auf ihrer Oberflache, die auf akute Aktivierung hinweisen. Die am hellsten eYFP fluoreszierenden Zellen waren im Allgemeinen weiter ausdifferenziert und ihre Präsenz war auf bestimmte Organe beschränkt. Die anatomische Begrenzung wurde durch den Erreger bestimmt. IFN-&#947; exprimierende Zellen wurden nach Infektion mit Sendai Virus oder Toxoplasma gondii in IFN-&#947; Rezeptor defizienten Reporter Mäusen generiert. Die Frequenz und die Helligkeit der eYFP Reporter Expression waren jedoch verändert. Experimente mit dualen Knochenmarks-Chimären Mäusen, welche mit Wild-Typ und IFN-&#947; Rezeptor defizientem Knochenmark rekonstituiert wurden, ergaben eine T Zell-intrinsische Abhängigkeit von IFN-&#947; Rezeptor vermittelten Signalen für die Expression von IFN-&#947;. Die Helligkeit des Reporters dagegen wurde unabhängig von dem IFN-&#947; Rezeptor reguliert. Abschließend wurde ein Modell für die Expression von IFN-&#947; in CD4+ und CD8+ T Zellen entwickelt. Zusammenfassend führen diese Ergebnisse zu dem Schluss, dass die Expression von IFN-&#947; in CD4+ und CD8+ T Zellen und nach viraler oder parasitärer Infektion unterschiedlich reguliert wird. Zusätzlich wurde gezeigt, dass der IFN-&#947; Rezeptor an der &#65279;Modulation der IFN-&#947; Expression beteiligt ist.
N2  - IFN-&#947; is the signature cytokine of Th1 and CD8+ effector cells generated in type I immune responses against pathogens, such as Influenza virus, Sendai virus and the intracellular protozoan parasite Toxoplasma gondii. Understanding the regulation of IFN-&#947; is critical for the manipulation of immune responses, prevention of immunopathology and for vaccine design. In the present thesis, IFN-&#947; expression by CD4+ and CD8+ T cells was characterized in detail and the requirement of IFN-&#947; receptor mediated functions for IFN-&#947; expression was assessed. Bicistronic IFN-&#947;-eYFP reporter mice, which allow direct identification and isolation of live IFN-&#947; expressing cells, were used to visualize IFN-&#947; expression in vitro and in vivo after infection with the afore mentioned pathogens. Expression of the IFN-&#947;-eYFP reporter by CD4+ and CD8+ T cells was broadly heterogeneous in vitro and in vivo after infection. Increased expression of the reporter correlated positively with the abundance of IFN-&#947; transcripts and IFN-&#947; protein production upon stimulation. eYFP reporter brightness reflected the potential for IFN-&#947; production, but actual secretion was largely dependent on antigenic stimulation. Increased expression of the reporter also correlated with enhanced secretion of additional proinflammatory cytokines and chemokines and cell surface expression of markers that indicate recent activation. Highly eYFP fluorescent cells were generally more differentiated and their anatomical distribution was restricted to certain tissues. The anatomical restriction depended on the pathogen. IFN-&#947; expressing CD4+ and CD8+ T cells were generated in IFN-&#947; receptor deficient reporter mice after infection with Sendai virus or Toxoplasma gondii. However, in the absence of IFN-&#947; receptor mediated functions, the frequency and brightness of the eYFP reporter expression was altered. Dual BM chimeric mice, reconstituted with wild-type and IFN-&#947; receptor deficient reporter BM, revealed a T cell-intrinsic requirement for the IFN-&#947; receptor for optimal IFN-&#947; expression. Reporter fluorescence intensities were regulated independently of IFN-&#947; receptor mediated functions. Finally, we propose a model for IFN-&#947; expression by CD4+ and CD8+ T cells. 2. SUMMARY 10 In summary, the expression of IFN-&#947; is differentially regulated in CD4+ and CD8+ T cells and after viral or protozoan infections. Additionally, the role of IFN-&#947; receptor mediated functions for the expression of IFN-&#947; was determined.
KW  - Interferon <gamma->
KW  - Immunreaktion
KW  - Grippe
KW  - IFN-gamma
KW  - Zytokine
KW  - T Zellen
KW  - Influenza
KW  - Virus
KW  - IFN-gamma
KW  - cytokines
KW  - T cells
KW  - Influenza
KW  - virus
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-19415
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gromova, Kira V.
T1  - Visualization of the Smad direct signaling response to Bone Morphogenetic Protein 4 activation with FRET-based biosensors
T1  - Visualisierung der Smad-vermittelten Signaltransduktion nach Aktivierung mit "Bone Morphogenetic Protein" 4 mittels FRET-basierter Biosensoren
N2  - The Transforming Growth Factor (TGF) superfamily of cytokines and their serine/threonine kinase receptors play an important role in the regulation of cell division, differentiation, adhesion, migration, organization, and death. Smad proteins are the major intracellular signal transducers for the TGF receptor superfamily that mediate the signal from the membrane into the nucleus. Bone Morphogenetic Protein-4 (BMP-4) is a representative of the TGF superfamily, which regulates the formation of teeth, limbs and bone, and also plays a role in fracture repair. Binding of BMP-4 to its receptor stimulates phosphorylation of Smad1, which subsequently recruits Smad4. A hetero-oligomeric complex consisting of Smad1 and Smad4 then translocates into the nucleus and regulates transcription of target genes by interacting with transcription factors. Although the individual steps of the signaling cascade from the receptor to the nucleus have been identified, the exact kinetics and the rate limiting step(s) have remained elusive. Standard biochemical techniques are not suitable for resolving these issues, as they do not offer sufficiently high sensitivity and temporal resolution. In this study, advanced optical techniques were used for direct visualization of Smad signaling in live mammalian cells. Novel fluorescent biosensors were developed by fusing cyan and yellow fluorescent proteins to the signaling molecules Smad1 and Smad4. By measuring Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) between the two fluorescent proteins, the kinetics of BMP/Smad signaling was unraveled. A rate-limiting delay of 2 - 5 minutes occurred between BMP receptor stimulation and Smad1 activation. A similar delay was observed in the complex formation between Smad1 and Smad4. Further experimentation indicated that the delay is dependent on the Mad homology 1 (MH1) domain of Smad1. These results give new insights into the dynamics of the BMP receptor – Smad1/4 signaling process and provide a new tool for studying Smads and for testing inhibitory drugs.
N2  - Die Transforming Growth Factor" (TGF)-Superfamilie der Cytokine und ihrer Serin/Threonin-Kinase-Rezeptoren spielt eine bedeutende Rolle bei der Regulierung der Zellteilung, -differenzierung, -adhäsion, -migration, -organisation, und beim Zelltod. Die Smad-Proteine sind die wichtigsten intrazellulären Signalüberträger für die TGF-Rezeptor-Familie, da sie das Signal von der Zellmembran zum Kern übermitteln. Das ,,Bone Morphogenetic Protein4" (BMP-4) ist ein Vertreter der TGF-Familie, der die Bildung von Zähnen, Gliedmaßen und Knochen reguliert und darüber hinaus eine Rolle bei der Frakturheilung spielt. Das Binden von BMP-4 an seinen Rezeptor stimuliert die Phosphorylierung von Smad1, welches in der Folge Smad4 rekrutiert. Ein hetero-oligomerer Komplex bestehend aus Smad1 und Smad4 verlagert sich dann in den Zellkern, wo er durch Interaktion mit Transkriptionsfaktoren die Transkription von Zielgenen reguliert. Obwohl die einzelnen Schritte der Signalkaskade vom Rezeptor bis in den Zellkern bereits identifiziert wurden, blieben die Kinetik und die geschwindigkeitsbegrenzenden Schritte bisher unbekannt. Gängige biochemische Methoden eignen sich nicht um diese Fragen zu lösen, da sie nicht über ausreichende Empfindlichkeit und zeitliches Auflösungsvermögen verfügen. In der vorliegenden Arbeit wurden hochentwickelte optische Techniken angewandt, um die Smad-vermittelte Signaltransduktion direkt in lebenden Zellen sichtbar zu machen. Neue fluoreszierende Biosensoren wurden konstruiert, indem gelb- und cyan-fluoreszierende Proteine mit den Signalmoleküle Smad1 und Smad4 fusioniert wurden. Durch Messung des "Fluorescent Resonance Energy Transfer" (FRET) zwischen den zwei fluoreszierenden Proteinen konnte die Kinetik der BMP-Smad-Signalkaskade bestimmt werden. Zwischen der Stimulation des Rezeptors und der Aktivierung von Smad1 trat eine geschwindigkeitsbegrenzende Verzögerung von 2-5 Minuten auf. Eine ähnliche Verzögerung wurde bei der Bildung des Komplexes aus Smad1 und Smad4 beobachtet. Weitere Experimente zeigten, dass die Verzögerung von der Mad-Homologie-Domäne 1 (MH1) von Smad1 abhängt. Die Ergebnisse dieser Arbeit geben neue Einblicke in die Dynamik der BMP-Rezeptor-Smad1/4 Signaltransduktion und stellen neue Werkzeuge zur Untersuchung von Smads und zur Austestung inhibitorischer Wirkstoffe zur Verfügung.
KW  - FRET
KW  - Mikroskopie
KW  - Signaltransduktion
KW  - Smad
KW  - BMP
KW  - FRET
KW  - microscopy
KW  - signaling
KW  - Smad
KW  - bone morphogenetic protein
KW  - fluorescent protein
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-25855
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hertlein, Tobias
T1  - Visualization of Staphylococcus aureus infections and antibiotic therapy by bioluminescence and 19F magnetic resonance imaging with perfluorocarbon emulsions
T1  - Darstellung von Staphylococcus aureus Infektionen und Antibiotikatherapie durch Biolumineszenzbildgebung und 19F-Kernspintomografie mit Perfluorcarbon-Emulsionen
N2  - Staphylococcus aureus is a major threat to public health systems all over the globe. This second most cause of nosocomial infections is able to provoke a wide variety of different types of infection in humans and animals, ranging from superficial skin and skin structure infections to invasive disease like sepsis or pneumonia. But not enough, this pathogen is also notorious in acquiring and/or developing resistance to antimicrobial compounds, thus limiting available treatment options severely. Therefore, development of new compounds and strategies to fight S. aureus is of paramount importance. But since only 1 out of 5 compounds, which entered clinical trials, becomes a drug, the preclinical evaluation of promising compounds has to be reconsidered, too. The aim of this thesis was to address both sides of this problem: first, to improve preclinical testing by incorporating in vivo imaging technologies to the preclinical testing procedure in order to acquire additional and clearer data about efficacy of promising compounds and second, by evaluating lysostaphin, which is a promising, new option to fight S. aureus infections.
The first aim of this thesis focused on the establishment of a dual modality in vivo imaging platform, consisting of Bioluminescence Imaging (BLI) and Magnetic Resonance Imaging (MRI), to offer detailed insights into the course and gravity of S. aureus infection in the murine thigh infection model. Since luciferase-expressing S. aureus strains were generated in former studies and enabled thus bioluminescence imaging of bacterial infection, this technology should be implemented into the compound evaluation platform in order to non-invasively track the bacterial burden over time. MRI, in contrast, was only rarely used in earlier studies to visualize and measure the course of infection or efficacy of anti-bacterial therapy. Thus, the first set of experiments was performed to identify benefits and drawbacks of visualizing S. aureus infections in the mouse model by different MR methods. Native, proton-based MR imaging showed in this regard increased T2 relaxation times in the infected thigh muscles, but it was not possible to define a clear border between infected and uninfected tissue. Iron oxide nanoparticles and perfluorocarbon emulsions, two MR contrast agents or tracer, in contrast, offered this distinction. Iron oxide particles were detected in this regard by their distortion of 1H signal in proton-based MRI, while perfluorocarbon emulsion was identified by 19F MRI. Mammals do not harbor sufficient intrinsic amounts of 19F to deliver specific signal and therefore, 19F MR imaging visualizes only the signal of administered perfluorocarbon emulsion. The in vivo accumulation of perfluorocarbon emulsion can be imaged by 19F MRI and overlayed on a simultaneously acquired 1H MR image, which shows the anatomical context in clear detail. Since this is advantageous compared to contrast agent based MR methods like iron oxide particle-based MRI, further experiments were performed with perfluorocarbon emulsions and 19F MRI.
Experimental studies to elucidate the accumulation of perfluorocarbon emulsion at the site of infection showed robust 19F MR signals after administration between day 2 and at least day 8 p.i.. Perfluorocarbon emulsion accumulated in all investigated mice in the shape of a ‘hollow sphere’ at the rim of the abscess area and the signal remained stable as long as the infection prevailed. In order to identify the mechanism of accumulation, flow cytometry, cell sorting and histology studies were performed. Flow cytometry and cell sorting analysis of immune cells at the site of infection showed that neutrophils, monocytes, macrophages and dendritic cells carried contrast media at the site of infection with neutrophils accounting for the overwhelming portion of perfluorocarbon signal. In general, most of the signal was associated with immune cells, thus indicating specific immune cell dependent accumulation. Histology supported this observation since perfluorocarbon emulsion related fluorescence could only be visualized in close proximity to immune cell nuclei.
After establishing and testing of 19F MRI with perfluorocarbon emulsions as infection imaging modality, the effects of antibiotic therapy upon MR signal was investigated in order to evaluate the capability of this modality for preclinical testing procedure. Thus, the efficacy of vancomycin and linezolid, two clinically highly relevant anti - S. aureus compounds, were tested in the murine thigh infection model. Both of them showed reduction of the colony forming units and bioluminescence signal, but also of perfluorocarbon emulsion accumulation strength and volume at the site of infection, which was visualized and quantified by 19F MRI. The efficacy pattern with linezolid being more efficient in clearing bacterial infection was shown similarly by all three methods. In consequence, 19F MRI with perfluorocarbon emulsion as MR tracer proved to be capable to visualize antibacterial therapy in preclinical testing models.
The next step was consequently to evaluate a promising new compound against S. aureus infections. Thus, lysostaphin, an endo-peptidase that cleaves the cell wall of S. aureus, was tested in different concentrations alone or in combination with oxacillin for efficacy in murine thigh and catheter associated infection models. Lysostaphin only in the concentration of 5 mg/kg body weight or combined with oxacillin in the concentration of 2 mg/kg showed strong reduction of bacterial burden by colony forming unit determination and bioluminescence imaging in both models. The perfluorocarbon accumulation was investigated in the thigh infection model by 19F MRI and was strongly reduced in terms of volume and signal strength in both above-mentioned groups. In general, lysostaphin showed comparable or superior efficacy than vancomycin or oxacillin alone. Therefore, further development of lysostaphin for the treatment of S. aureus infections is recommended by these experiments. Overall, the antibiotic efficacy pattern of all applied antibiotic regimens was similar with all three applied methods, demonstrating the usefulness of MRI for antibiotic efficacy testing. Importantly, treatment with oxacillin either alone or in combination with lysostaphin resulted in stronger perfluorocarbon emulsion accumulation at the site of infection than expected compared to the results from bioluminescence imaging and colony forming unit determination. This might be an indication for immunomodulatory properties of oxacillin.
Further murine infection experiments demonstrated in this context a differential release of cytokine and chemokines in the infected thigh muscle in dependence of the applied antibacterial therapy. Especially treatment with oxacillin, but to a less degree with minocycline or linezolid, too, exhibited high levels of various cytokines and chemokines, although they reduced the bacterial burden efficiently. In consequence, possible immunomodulatory effects of antibacterial compounds have to be taken into account for future applications of imaging platforms relying on the visualization of the immune response. However, this observation opens a new field for these imaging modalities since it might be extraordinary interesting to study the immunomodulatory effects of compounds or even bacterial factors in vivo. And finally, a two modality imaging platform which combines methods to visualize on the one hand the bacterial burden and on the other hand the immune response offers an innovative, new platform to study host-pathogen interaction in vivo in a non-invasive fashion.
In summary, it could be shown that perfluorocarbon emulsions accumulate in immune cells at the site of infection in the murine S. aureus thigh infection model. The accumulation pattern shapes a ‘hollow sphere’ at the rim of the abscess area and its size and perfluorocarbon content is dependent on the severity of disease and/or efficacy of antibiotic therapy. Thus, 19F MRI with perfluorocarbon emulsions is a useful imaging modality to visualize sites and course of infection as well as to evaluate promising antibacterial drug candidates. Furthermore, since the accumulation of tracer depends on immune cells, it might be additionally interesting for studies regarding the immune response to infections, auto-immune diseases or cancer, but also to investigate the efficacy of immunomodulatory compounds and immunization.
N2  - Staphylococcus aureus ist als zweithäufigste Ursache nosokomialer Infektionen eine ernste Bedrohung für Gesundheitssysteme weltweit. Dieses Pathogen ist in der Lage eine Vielzahl verschiedener Krankheitsformen, von oberflächlichen Wund- und Gewebsinfektionen bis hin zu invasiven Erkrankungen wie Bakteriämie oder Pneumonie, in Mensch und Tier zu verursachen. Zudem erwies sich dieser Krankheitserreger in der Vergangenheit als höchst anpassungsfähig durch den Erwerb oder die Entwicklung von Resistenzen gegenüber antibakterieller Substanzen, wodurch die Verfügbarkeit wirksamer Therapiemöglichkeiten drastisch eingeschränkt wurde. Aus diesem Grund ist die Entwicklung neuer Antibiotika und Behandlungsstrategien gegen S. aureus Infektionen von enormem gesellschaftlichem Interesse. Da aber lediglich eine von fünf Substanzen, die in klinische Studien eintreten, später als Medikament zugelassen wird, sollte die präklinische Evaluierung neuer, vielversprechender Therapeutika ebenso verbessert und überdacht werden. Diese Doktorarbeit addressiert in diesem Zusammenhang beide Facetten: zum einen wurde durch Einbeziehung von in vivo Bildgebungstechnologien ein deutlicheres Bild von der Effizienz neuer Substanzen während der präklinischen Evaluierung ermöglicht, zum anderen wurde mit Lysostaphin eine neuartige Substanzklasse zur Behandlung von S. aureus Infektionen getestet.
Primärziel dieser Arbeit war deshalb die Entwicklung und Etablierung einer dualen Bildgebungsplattform bestehend aus Biolumineszenz- (BLI) und Kernspintomografischer (MRI) Bildgebung, um detaillierte Einblicke in Verlauf und Schwere von S. aureus Infektionen im Muskelinfektionsmodell der Maus zu ermöglichen. Die Biolumineszenzbildgebung bakterieller Infektionen wurde durch die Entwicklung von Luziferase-exprimierenden S. aureus Stämmen bereits in früheren Arbeiten ermöglicht und wurde in die Bildgebungsplatform integriert, um die Entwicklung der Bakterienlast nicht-invasiv verfolgen zu können. Kernspintomografie wurde in früheren Arbeiten hingegen kaum zur Darstellung der Effizienz anti-bakterieller Therapien während der Präklinik verwendet. Aus diesem Grund dienten die ersten Experimente zur Erkennung von Vor- und Nachteilen der Darstellung von S. aureus Infektionen im Tiermodell durch verschiedene Kernspintomografische Bildgebungsmethoden. Native, Protonen-basierte Kernspintomografie wies verlängerte T2 Relaxationszeiten im infizierten Muskelgewebe nach, doch eine klare Eingrenzung des infizierten Bereiches war nicht möglich. Die Anwendung von Eisenoxid und Perfluorcarbon Nanopartikeln, zwei Kontrastmittel zur Kernspintomografie, ermöglichte ebendiese. Eisenoxid Nanopartikel wurden durch ihren Signalstöreffekt auf das MR Protonensignal detektiert, während Perfluorcarbon Emulsionen durch 19F basierte Kernspintomografie nachgewiesen wurden. Säugetiere verfügen nicht über ausreichende Mengen von 19F Atomen, um ein spezifisches Signal zu liefern, weshalb 19F Kernspintomografie lediglich applizierte Perfluorcarbon Emulsion in vivo abbilden kann. Dieses Bild kann dann über ein zugleich aufgenommenes Protonen MR Bild gelegt werden, wodurch die Akkumulation des Kontrastmittels im Detail in anatomischer Umgebung dargestellt werden kann. Da es sich hierbei um einen Vorteil gegenüber anderen Kontrastmittel-basierten MR Bildgebungsmethoden wie Eisenoxid Nanopartikel gestützter Kernspintomografie handelt, wurden nachfolgende Experimente mit Perfluorcarbon Emulsionen durchgeführt. Studien zur Bildgebung der Perfluorcarbon Akkumulation am Infektionsherd des Muskelabszessmodels von S. aureus in der Maus zeigten deutliches 19F MR Signal nach Gabe zwischen Tag 2 und Tag 8 p.i.. In allen untersuchten Tieren zeigte sich eine Ansammlung des Kontrastmittels in Form einer Hohlkugel um den Abszessbereich, wobei das Signal während der gesamten Infektion stabil war. Um den Akkumulationsmechanismus zu identifizieren, wurden Durchflusszytometrie-, Zellseparations- und histologische Experimente durchgeführt. In diesem Zusammenhang erwiesen sich Neutrophile, Makrophagen, Monozyten und Dendritische Zellen als Perfluorcarbon-tragende Immunzelltypen, wobei das Gros an Kontrastmittel in Neutrophilen nachgewiesen werden konnte. Im Allgemeinen war der Großteil des Perfluorcarbonsignals mit Immunzellen assoziert, weshalb eine spezifische Immunzell-abhängige Akkumulation wahrscheinlich erscheint. Die histologischen Untersuchungen stützten diese Beobachtung, da die Kontrastmittel assoziierten Fluoreszenzmarker nur in der Nähe von Immunzellnuclei gefunden werden konnten.
Die Etablierung von 19F Kernspintomografie mit Perfluorcarbon Emulsionen als Infektionsbildgebungsmethode ermöglichte im nächsten Schritt die Untersuchung von antibakterieller Therapie auf das MR Signal, um die Eignung dieser Methode für die Präklinik zu evaluieren. Deshalb wurden die Wirksamkeit von Vancomycin und Linezolid, zweier klinisch höchst relevanter Antibiotika zur Behandlung von S. aureus Infektionen, im Muskelabszessmodel der Maus untersucht. Beide erwiesen sich als effizient in der Verringerung der bakteriellen Last im infizierten Muskel und des Bakterien-Biolumineszenzsignals, aber auch bei der Reduktion der Stärke und des Volumens der Perfluorcarbon Akkumulation am Infektionsherd, die durch 19F Kernspintomografie dargestellt und vermessen wurde. Alle drei Methoden zeigten dabei das gleiche Effizienzmuster nach dem Linezolid wirksamer bei der Bekämpfung der Infektion war. Folglich erwies sich 19F Kernspintomografie mit Perfluorcarbon Emulsionen als effektiv um den antibakteriellen Effekt von Antibiotika in präklinischen Modellen zu untersuchen.
Konsequenterweise wurde im nächsten Schritt eine neuartige Substanz zur Behandlung von S. aureus Infektionen mit Hilfe der Bildgebungsplattform untersucht: Lyostaphin. Diese Endopeptidase schneidet spezifisch die Zellwand von S. aureus und wurde in verschiedenen Konzentrationen oder in Kombination mit Oxacillin im Muskelabszess- oder Katheterinfektionsmodell der Maus gestestet. Lysostaphin in der Konzentration von 5 mg/kg Körpergewicht (Maus) oder Lysostaphin in der Konzentration von 2 mg/kg in Kombination mit Oxacillin führten zu einer starken Verringerung der Bakterienlast und des Biolumineszenzsignals in beiden Modellen. Die Ansammlung von Perfluorcarbon Kontrastmittel war zudem in diesen beiden Gruppen stark reduziert im Vergleich zur Negativkontrolle und den mit Vancomycin und Oxacillin behandelten Tieren. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass Lysostaphin eine vergleichbare oder bessere Wirksamkeit als Vancomycin oder Oxacillin alleine lieferte. Aus diesem Grund scheint eine Weiterentwicklung dieser Substanz zur Behandlung von S. aureus empfohlen. Der Nutzen der Bildgebungsplattform wurde in diesen Experimenten zudem dadurch deutlich, dass alle drei Methoden zur Bestimmung der Schwere der Erkrankung ähnliche Wirksamkeiten der Antibiotika anzeigten. Dennoch muss festgestellt werden, dass die Gruppen, die Oxacillin entweder alleine oder in Kombination mit Lysostaphin erhielten, stärkere Perfluorocarbon Akkumulation am Infektionsherd aufwiesen als von den Bakterienlast- oder Biolumineszenz-Ergebnissen zu erwarten gewesen wäre. Ein Grund hierfür könnten mögliche immunomodulatorischen Effekte von Oxacillin sein. Tatsächlich zeigten weitere Experimente Variationen in den Konzentrationen von Cytokinen und Chemokinen im infizierten Muskel in Abhängigkeit der verwendeten Antibiotikatherapie. Besonders die Behandlung mit Oxacillin, in geringerem Maße aber auch mit Minocyclin oder Linezolid, führte zu erhöhten Konzentrationen, wenngleich die Bakterienlast deutlich reduziert werden konnte. Folglich sollten mögliche immuno-modulatorischen Effekte antibakterieller Substanzen bei zukünftiger Anwendung von Bildgebungsplattform, die auf dem Markieren von Immunzellen basieren, mit ins Kalkül gezogen werden. Auf der anderen Seite eröffnet diese Beobachtung ein neues Anwendungsfeld für diese Bildgebungsmethoden, da es außerordentlich interessant erscheint, damit immuno-modulatorische Substanzen oder bakterielle Faktoren in vivo zu untersuchen. Zu guter Letzt, ermöglicht diese Bildgebungsplattform, die Methoden zur Darstellung der bakteriellen Last auf der einen und des Immunsystems auf der anderen Seite verknüpft, eine innovative, neue Möglichkeit Wirt-Pathogen Interaktionen nicht-invasiv und in vivo studieren zu können.
Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass Perfluorcarbon Emulsionen in Immunzellen am Infektionsherd des S. aureus Muskelabszessmodells der Maus akkumulieren. Die Ansammlung formt eine Hohlkugel am Rand des Abszessbereiches, deren Größe und Fluorgehalt von der Schwere der Erkrankung und/oder der Wirksamkeit der angewandten Antibiotikatherapie abhängt. Aus diesem Grund erwies sich 19F Kernspintomografie mit Perfluorcarbon Emulsionen als Kontrastmittel als nützliche Platform zur präklinischen Evaluierung antibakterieller Substanzen. Weiterhin erscheint diese Methode wegen der Akkumulation des Kontrastmittels in Immunzellen, als interessant zum Studium der Immunantwort gegenüber Infektionen, aber auch Krebs oder Autoimmunerkrankungen sowie zur Erforschung von immuno-modulatorischen Substanzen und Impfansätzen.
KW  - Staphylococcus aureus
KW  - Kernspintomographie
KW  - Infektion
KW  - In vivo Imaging
KW  - Infection imaging
KW  - Infektionsbildgebung
KW  - Antibiotikum
KW  - Bilderzeugung
KW  - Molekulare Bildgebung
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-105349
ER  - 
TY  - THES
A1  - Pfitzner, Christian
T1  - Visual Human Body Weight Estimation with Focus on Clinical Applications
T1  - Optische Körpergewichtsschätzung für medizinische Anwendungen
N2  - It is the aim of this thesis to present a visual body weight estimation, which is suitable for medical applications. A typical scenario where the estimation of the body weight is essential, is the emergency treatment of stroke patients: In case of an ischemic stroke, the patient has to receive a body weight adapted drug, to solve a blood clot in a vessel. The accuracy of the estimated weight influences the outcome of the therapy directly. However, the treatment has to start as early as possible after the arrival at a trauma room, to provide sufficient treatment. Weighing a patient takes time, and the patient has to be moved. Furthermore, patients are often not able to communicate a value for their body weight due to their stroke symptoms.  Therefore, it is state of the art that physicians guess the body weight. A patient receiving a too low dose has an increased risk that the blood clot does not dissolve and brain tissue is permanently damaged. Today, about one-third gets an insufficient dosage. In contrast to that, an overdose can cause bleedings and further complications. Physicians are aware of this issue, but a reliable alternative is missing.  

The thesis presents state-of-the-art principles and devices for the measurement and estimation of body weight in the context of medical applications. While scales are common and available at a hospital, the process of weighing takes too long and can hardly be integrated into the process of stroke treatment. Sensor systems and algorithms are presented in the section for related work and provide an overview of different approaches.  
The here presented system -- called Libra3D -- consists of a computer installed in a real trauma room, as well as visual sensors integrated into the ceiling. For the estimation of the body weight, the patient is on a stretcher which is placed in the field of view of the sensors.  The three sensors -- two RGB-D and a thermal camera -- are calibrated intrinsically and extrinsically. Also, algorithms for sensor fusion are presented to align the data from all sensors which is the base for a reliable segmentation of the patient. 
 
A combination of state-of-the-art image and point cloud algorithms is used to localize the patient on the stretcher. The challenges in the scenario with the patient on the bed is the dynamic environment, including other people or medical devices in the field of view.  
After the successful segmentation, a set of hand-crafted features is extracted from the patient's point cloud. These features rely on geometric and statistical values and provide a robust input to a subsequent machine learning approach. The final estimation is done with a previously trained artificial neural network. 

The experiment section offers different configurations of the previously extracted feature vector. Additionally, the here presented approach is compared to state-of-the-art methods; the patient's own assessment, the physician's guess, and an anthropometric estimation.  Besides the patient's own estimation, Libra3D outperforms all state-of-the-art estimation methods: 95 percent of all patients are estimated with a relative error of less than 10 percent to ground truth body weight. It takes only a minimal amount of time for the measurement, and the approach can easily be integrated into the treatment of stroke patients, while physicians are not hindered.
Furthermore, the section for experiments demonstrates two additional applications: The extracted features can also be used to estimate the body weight of people standing, or even walking in front of a 3D camera. Also, it is possible to determine or classify the BMI of a subject on a stretcher. A potential application for this approach is the reduction of the radiation dose of patients being exposed to X-rays during a CT examination.  
During the time of this thesis, several data sets were recorded. These data sets contain the ground truth body weight, as well as the data from the sensors. They are available for the collaboration in the field of body weight estimation for medical applications.
N2  - Diese Arbeit zeigt eine optische Körpergewichtsschätzung, welche für medizinische Anwendungen geeignet ist. Ein gängiges Szenario, in dem eine Gewichtsschätzung benötigt wird, ist die Notfallbehandlung von Schlaganfallpatienten: Falls ein ischämischer Schlaganfall vorliegt, erhält der Patient ein auf das Körpergewicht abgestimmtes Medikament, um einen Thrombus in einem Gefäß aufzulösen. Die Genauigkeit der Gewichtsschätzung hat direkten Einfluss auf den Erfolg der Behandlung. Hinzu kommt, dass die Behandlung so schnell wie möglich nach der Ankunft im Krankenhaus erfolgen muss, um eine erfolgreiche Behandlung zu garantieren. Das Wiegen eines Patienten ist zeitaufwändig und der Patient müsste hierfür bewegt werden. Des Weiteren können  viele Patienten aufgrund des Schlaganfalls nicht ihr eigenes Gewicht mitteilen. Daher ist es heutzutage üblich, dass Ärzte das Gewicht schätzen. Erhält ein Patient eine zu geringe Dosis, steigt das Risiko, dass sich der Thrombus nicht auflöst und das Gehirngewebe dauerhaft geschädigt bleibt. Eine Überdosis kann dagegen zu Blutungen und weiteren Komplikationen führen. Ein Drittel der Patienten erhält heutzutage eine unzureichende Dosis. Ärzte sind sich dessen bewusst, aber derzeit gibt es kein alternatives Vorgehen. 

Diese Arbeit präsentiert Elemente und Geräte zur Messung und Schätzung des Körpergewichts, 
die im medizinischen Umfeld verwendet werden. 
Zwar sind Waagen im Krankenhaus üblich, aufgrund des engen Zeitfensters für die Behandlung können sie aber nur schlecht in den Behandlungsablauf von Schlaganfallpatienten integriert werden. Der Abschnitt zum Stand der Technik zeigt verschiedene Sensorsysteme und Algorithmen. Das hier gezeigte System -- genannt Libra3D -- besteht aus einem Computer im Behandlungsraum, sowie den in der Decke integrierten optischen Sensoren. Für die Gewichtsschätzung befindet sich der Patient auf einer Liege im Blickfeld der Sensoren. Die drei Sensoren -- zwei RGB-D- und einer Wärmebildkamera -- sind intrinsisch und extrinsisch kalibriert. 

Des Weiteren werden Algorithmen zur Sensorfusion vorgestellt, welche die Daten für eine erfolgreiche Segmentierung des Patienten zusammenführen. Eine Kombination aus verschiedenen gängigen Bildverarbeitungs- und Punktwolken-Algorithmen lokalisiert den Patienten auf der Liege. Die Herausforderung in diesem Szenario mit dem Patienten auf dem Bett sind ständige Veränderungen, darunter auch andere Personen oder medizinische Geräte im Sichtfeld. Nach der erfolgreichen Segmentierung werden Merkmale von der Punktwolke des Patienten extrahiert. Diese Merkmale beruhen auf geometrischen und statistischen Eigenschaften und bieten robuste Werte für das nachfolgende maschinelle Lernverfahren. Die Schätzung des Gewichts basiert letztlich auf einem zuvor trainierten künstlichen neuronalen Netz. 

Das Kapitel zu den Experimenten zeigt verschiedene Kombinationen von Werten aus dem Merkmalsvektor. Zusätzlich wird der Ansatz mit Methoden aus dem Stand der Technik verglichen: der Schätzung des Patienten, des Arztes, und einer anthropometrischen Schätzung. Bis auf die eigene Schätzung des Patienten übertrifft Libra3D hierbei alle anderen Methoden: 95 Prozent aller Schätzungen weisen einen relativen Fehler von weniger als 10 Prozent zum realen Körpergewicht auf. Dabei benötigt das System wenig Zeit für eine Messung und kann einfach in den Behandlungsablauf von Schlaganfallpatienten integriert werden, ohne Ärzte zu behindern. Des Weiteren zeigt der Abschnitt für Experimente zwei weitere Anwendungen: Die extrahierten Merkmale können dazu verwendet werden das Gewicht von stehenden und auch laufenden Personen zu schätzen, die sich vor einer 3D-Kamera befinden. Darüber hinaus ist es auch möglich den BMI von Patienten auf einer Liege zu bestimmen. Diese kann die Strahlenexposition bei CT-Untersuchungen beispielsweise verringern. Während dieser Dissertation sind einige Datensätze entstanden. Sie enthalten das reale Gewicht, sowie die dazugehörigen Sensordaten. Die Datensätze sind für die Zusammenarbeit im Bereich der Körpergewichtsschätzung für medizinische Anwendungen verfügbar.
T3  - Forschungsberichte in der Robotik = Research Notes in Robotics - 18 
KW  - Punktwolke
KW  - Maschinelles Lernen
KW  - Schlaganfall
KW  - Körpergewicht
KW  - Bildverarbeitung
KW  - 3D Point Cloud Processing
KW  - Image Processing
KW  - Stroke
KW  - Human Body Weight
KW  - Kinect
KW  - Machine Learning
KW  - Sensor Fusion
KW  - Segmentation
KW  - Perception
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-174842
SN  - 978-3-945459-27-0 (online)
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sareen, Preeti
T1  - Visual attention in Drosophila melanogaster
T1  - Visuelle Aufmerksamkeit bei Drosophila melanogaster
N2  - There is such vast amount of visual information in our surroundings at any time that filtering out the important information for further processing is a basic requirement for any visual system. This is accomplished by deploying attention to focus on one source of sensory inputs to the exclusion of others (Luck and Mangun 2009). Attention has been studied extensively in humans and non human primates (NHPs). In Drosophila, visual attention was first demonstrated in 1980 (Wolf and Heisenberg 1980) but this field remained largely unexplored until recently. Lately, however, studies have emerged that hypothesize the role of attention in several behaviors but do not specify the characteristic properties of attention. So, the aim of this research was to characterize the phenomenon of visual attention in wild-type Drosophila, including both externally cued and covert attention using tethered flight at a torque meter. Development of systematic quantifiable behavioral tests was a key aspect for this which was not only important for analyzing the behavior of a population of wild-type flies but also for comparing the wild-type flies with mutant flies. The latter would help understand the molecular, genetic, and neuronal bases of attention. Since Drosophila provides handy genetic tools, a model of attention in Drosophila will serve to the greater questions about the neuronal circuitry and mechanisms involved which might be analogous to those in primates. Such a model might later be used in research involving disorders of attention. Attention can be guided to a certain location in the visual field by the use of external cues. Here, using visual cues the attention of the fly was directed to one or the other of the two visual half-fields. A simple yet robust paradigm was designed with which the results were easily quantifiable. This paradigm helped discover several interesting properties of the cued attention, the most substantial one being that this kind of external guidance of attention is restricted to the lower part of the fly’s visual field. The guiding cue had an after-effect, i.e. it could occur at least up to 2 seconds before the test and still bias it. The cue could also be spatially separated from the test by at least 20° and yet attract the attention although the extent of the focus of attention (FoA) was smaller than one lower visual half-field. These observations excluded the possibility of any kind of interference between the test and the cue stimuli. Another interesting observation was the essentiality of continuous visibility of the test stimulus but not the cue for effective cuing. When the contrast of the visual scene was inverted, differences in response frequencies and cuing effects were observed. Syndirectional yaw torque responses became more frequent than the antidirectional responses and cuing was no longer effective in the lower visual field with inverted contrast. Interestingly, the test stimulus with simultaneous displacement of two stripes not only effectuated a phasic yaw torque response but also a landing response. A 50 landing response was produced in more than half of the cases whenever a yaw torque response was produced. Elucidation of the neuronal correlates of the cued attention was commenced. Pilot experiments with hydroxyurea (HU) treated flies showed that mushroom bodies were not required for the kind of guidance of attention tested in this study. Dopamine mutants were also tested for the guidance of attention in the lower visual field. Surprisingly, TH-Gal4/UAS-shits1 flies flew like wild-type flies and also showed normal optomotor response during the initial calibration phase of the experiment but did not show any phasic yaw torque or landing response at 18 °C, 25 °C or 30 °C. dumb2 flies that have almost no D1 dopamine receptor dDA1 expression in the mushroom bodies and the central complex (Kim et al. 2007) were also tested and like THGal4/ UAS-shits1 flies did not show any phasic yaw torque or landing response. Since the dopamine mutants did not show the basic yaw torque response for the test the role of dopamine in attention could not be deduced. A different paradigm would be needed to test these mutants. Not only can attention be guided through external cues, it can also be shifted endogenously (covert attention). Experiments with the windows having oscillating stripes nicely demonstrated the phenomenon of covert attention due to the production of a characteristic yaw torque pattern by the flies. However, the results were not easily quantifiable and reproducible thereby calling for a more systematic approach. Experiments with simultaneous opposing displacements of two stripes provide a promising avenue as the results from these experiments showed that the flies had a higher tendency to deliver one type of response than when the responses would be produced stochastically suggesting that attention increased this tendency. Further experiments and analysis of such experiments could shed more light on the mechanisms of covert attention in flies.
N2  - Zu jedem Zeitpunkt stellt unsere Umgebung eine so große Menge an visueller Information zur Verfügung, dass das Herausfiltern der wichtigen Informationen für eine weitere Verarbeitung eine grundlegende Herausforderung für jedes komplexe visuelle System darstellt. Bewerkstelligt wird dies u.a. mittels der selektiven Aufmerksamkeit, die die sensorischen Inputs einer Quelle, unter Ausschluss aller anderen, hervorhebt (Luck und Mangun 2009). Aufmerksamkeit wurde an Menschen und nichtmenschlichen Primaten bereits ausgiebig untersucht. Visuelle Aufmerksamkeit bei Drosophila konnte 1980 zum ersten Mal nachgewiesen werden (Wolf und Heisenberg 1980), jedoch blieb dieses Feld bis heute großen Teils unerforscht. In jüngster Zeit tauchten Studien auf, die der Aufmerksamkeit eine Rolle bei verschiedenen Verhaltensleistungen zuweisen, ohne jedoch die charakteristischen Eigenschaften von Aufmerksamkeit zu spezifizieren. Es ist das Ziel dieser Arbeit, das Phänomen der sowohl durch externe Reize ausgelösten, als auch endogen erzeugten (covert attention) visuellen Aufmerksamkeit bei wildtypischen Drosophila im stationären Flug am Drehmoment-Messgerät zu charakterisieren. Hierbei ist ein wesentlicher Aspekt durch die Entwicklung von quantitativen Tests das Verhalten von wildtypischen Fliegen so zu analysieren, dass es mit dem Verhalten genetischer Varianten verglichen werden kann. Ein solcher Vergleich würde helfen, die molekularen, genetischen und neuronalen Grundlagen der Aufmerksamkeit zu verstehen, da bei Drosophila für solche Untersuchungen einfach anwendbare genetische Werkzeuge zur Verfügung stehen. Ein Modell der Aufmerksamkeit bei Drosophila könnte auch für die visuelle Aufmerksamkeit bei Primaten relevant sein, falls diese Systeme homolog sind, d.h. in der Stammesgeschichte einen gemeinsamen Ursprung haben. Mittels äußerer Reize lässt sich die Aufmerksamkeit auf einen bestimmten Ort im visuellen Feld führen. In dieser Arbeit wird die Aufmerksamkeit einer Fliege durch visuelle Reize auf jeweils eines der beiden visuellen Halbfelder gelenkt. Es wird ein einfaches und robustes Paradigma entwickelt, dessen Ergebnisse ohne viel Aufwand quantifizierbar sind. Eine wesentliche Eigenschaft der exogen gelenkten visuellen Aufmerksamkeit, zu deren Entdeckung dieses Paradigma unter anderen beigetragen hat, ist, dass diese Art der Lenkung der Aufmerksamkeit auf den unteren Teil des visuellen Feldes der Fliege beschränkt ist. Der lenkende Reiz hat einen Nacheffekt, das heißt, er kann bis zu zwei Sekunden vor dem Test auftreten und dessen Ergebnis trotzdem beeinflussen. Auch bei einer räumlichen Trennung des Reizes vom Test um mindestens 20° kann er noch die Aufmerksamkeit auf diesen ziehen, wobei hier dann die Ausdehnung des Aufmerksamkeitsfeldes kleiner als ein unteres visuelles Halbfeld 52 ist. Durch diese Beobachtungen wird eine mögliche Interferenz zwischen Reiz und Test ausgeschlossen. Eine weitere interessante Beobachtung ist, dass für ein effektives Lenken der Aufmerksamkeit der Teststimulus aber nicht der lenkende Reiz durchgehend sichtbar sein muss. Eine Invertierung des Kontrastes der visuellen Reizgebung führt zu veränderten Antwortfrequenzen und Effekten der Aufmerksamkeitslenkung. So treten syndirektionale Drehmoment-Antworten häufiger auf als antidirektionale und die Lenkung der Aufmerksamkeit im unteren visuellen Feld durch einen vorhergehenden Reiz tritt nicht auf. Interessanterweise kann der Teststimulus, die simultane Verschiebung zweier Streifen nicht nur eine phasische Drehmoment-Antwort, sondern auch einen Landeversuch auslösen. Dieser wird in mehr als der Hälfte aller Fälle, in denen eine Drehmomentantwort gezeigt wird, beobachtet. Eine Untersuchung der neuronalen Korrelate der reizgelenkten Aufmerksamkeit wurde begonnen. In Pilotexperimenten mit Fliegen, die mit Hydroxyharnstoff (HU) behandelt worden waren, zeigte sich, dass die adulten Pilzkörper nicht für diese Art der Lenkung der Aufmerksamkeit, wie sie in der vorliegenden Arbeit untersucht wird, benötigt werden. Des weiteren wurden auch Fliegenmutanten mit Defekten im Dopamin-System getestet. Überraschenderweise flogen TH-Gal4/UAS-shits1 Fliegen wie wildtypische Fliegen und zeigten auch ein normales optomotorisches Verhalten während der anfänglichen Kalibrierungsphase des Experimentes. Sie zeigten jedoch weder phasische Drehmoment-Antworten noch Landeversuche bei 18°C, 25°C oder 30°C. Auch dumb2 Fliegen, die so gut wie keine D1 Dopaminrezeptoren in den Pilzkörpern und im Zentralkomplex exprimieren (Kim et al. 2007), zeigten die gleichen Verhaltensdefekte wie TH-Gal4/UAS-shits1 -Fliegen. Da bei den Dopaminmutanten die phasische Drehmomentantwort fehlte, konnte die Bedeutung von Dopamin für Aufmerksamkeit aus diesem Test nicht abgeleitet werden. Um diese Mutanten zu testen, bedarf es eines anderen Paradigmas. Die Richtung der Aufmerksamkeit kann nicht nur durch äußere Reize gelenkt, sondern auch endogen verändert werden (covert attention). Experimente mit zwei oszillierenden Streifenmustern in der rechten und linken Sehfeld-Hälfte verdeutlichen das Phänomen der endogen gesteuerten Aufmerksamkeit anschaulich, da die Fliegen hierbei charakteristische Drehmomentmuster für das eine oder andere Muster erzeugen. Weil diese Einzelbeobachtungen aber nicht leicht quantifizierbar sind, ist hier ein neuer Ansatz notwendig. Die obigen Experimente mit zwei einzelnen Streifen, die gleichzeitig nach rechts und links versetzt werden, versprechen systematischere Ergebnisse. Die Fliegen neigen stärker dazu einen bestimmten Antwort-Typ (Drehmoment nach links bzw. nach rechts) beizubehalten, als eine statistische Verteilung annehmen ließe. Es ist zu vermuten, dass dieser Effekt durch die Aufmerksamkeit hervorgerufen wird. Die Analyse solcher Experimente könnte also die endogene Steuerung der Aufmerksamkeit beleuchten.
KW  - Visuelle Aufmerksamkeit
KW  - Taufliege
KW  - Visuelle Aufmerksamkeit
KW  - Drosophila melanogaster
KW  - Visual attention
KW  - Drosophila melanogaster
KW  - torque meter
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-69616
ER  - 
TY  - THES
A1  - Großekathöfer, Jonas David
T1  - Virtually Valid? On the Importance of Ecological Validity and Virtual Reality for Social Attention Research
T1  - Praktischerweise Valide? Über die Bedeutung von ökologischer Validität und virtueller Realität in der sozialen Aufmerksamkeitsforschung
N2  - Gazes are of central relevance for people. They are crucial for navigating the world and communicating with others. Nevertheless, research in recent years shows that many findings from experimental research on gaze behavior cannot be transferred from the laboratory to everyday behavior. For example, the frequency with which conspecifics are looked at is considerably higher in experimental contexts than what can be observed in daily behavior. In short: findings from laboratories cannot be generalized into general statements. This thesis is dedicated to this matter. The dissertation describes and documents the current state of research on social attention through a literature review, including a meta-analysis on the /gaze cueing/ paradigm and an empirical study on the robustness of gaze following behavior. In addition, virtual reality was used in one of the first studies in this research field. Virtual reality has the potential to significantly improve the transferability of experimental laboratory studies to everyday behavior. This is because the technology enables a high degree of experimental control in naturalistic research designs. As such, it has the potential to transform empirical research in the same way that the introduction of computers to psychological research did some 50 years ago. The general literature review on social attention is extended to the classic /gaze cueing/ paradigm through a systematic review of publications and a meta-analytic evaluation (Study 1). The cumulative evidence supported the findings of primary studies: Covert spatial attention is directed by faces. However, the experimental factors included do not explain the surprisingly large variance in the published results. Thus, there seem to be further, not well-understood variables influencing these social processes. Moreover, classic /gaze cueing/ studies have limited ecological validity. This is discussed as a central reason for the lack of generalisability. Ecological validity describes the correspondence between experimental factors and realistic situations. A stimulus or an experimental design can have high and low ecological validity on different dimensions and have different influences on behavior. Empirical research on gaze following behavior showed that the /gaze cueing/ effect also occurs with contextually embedded stimuli (Study 2). The contextual integration of the directional cue contrasted classical /gaze cueing/ studies, which usually show heads in isolation. The research results can thus be transferred /within/ laboratory studies to higher ecologically valid research paradigms. However, research shows that the lack of ecological validity in experimental designs significantly limits the transferability of experimental findings to complex situations /outside/ the laboratory. This seems to be particularly the case when social interactions and norms are investigated. However, ecological validity is also often limited in these studies for other factors, such as contextual embedding /of participants/, free exploration behavior (and, thus, attentional control), or multimodality. In a first study, such high ecological validity was achieved for these factors with virtual reality, which could not be achieved in the laboratory so far (Study 3). Notably, the observed fixation patterns showed differences even under /most similar/ conditions in the laboratory and natural environments. Interestingly, these were similar to findings also derived from comparisons of eye movement in the laboratory and field investigations. These findings, which previously came from hardly comparable groups, were thus confirmed by the present Study 3 (which did not have this limitation). Overall, /virtual reality/ is a new technical approach to contemporary social attention research that pushes the boundaries of previous experimental research. The traditional trade-off between ecological validity and experimental control thus becomes obsolete, and laboratory studies can closely inherit an excellent approximation of reality. Finally, the present work describes and discusses the possibilities of this technology and its practical implementation. Within this context, the extent to which this development can still guarantee a constructive classification of different laboratory tests in the future is examined.
N2  - Blicke sind für Menschen von zentraler Relevanz. Sie sind entscheidend für die Navigation in der Welt und für die Kommunikation mit Mitmenschen. Dennoch zeigt die Forschung der letzten Jahre, dass sich Erkenntnisse aus der experimentellen Forschung zu Blickverhalten vom Labor nicht in alltägliches Verhalten übertragen lassen. So ist beispielsweise die Häufigkeit, mit der Mitmenschen angeschaut werden, erheblich höher in experimentellen Kontexten als das beobachtbare alltägliche Verhalten. Kurz: Erkenntnisse aus Laboren lassen sich nicht zu allgemeinen Aussagen generalisieren. Diesem Spannungsfeld ist die hier vorliegende Arbeit gewidmet. Diese Doktorarbeit beschreibt und dokumentiert den aktuellen Forschungsstand zur sozialen Aufmerksamkeit anhand einer Literaturübersicht inklusive einer Metaanalyse zum /gaze cueing/ Paradigma sowie einer empirischen Untersuchung zur Robustheit des Blickfolgeverhaltens. Zudem wird in einer der ersten Studien in diesem Forschungsfeld virtuelle Realität eingesetzt. Virtuelle Realität hat das Potenzial, die Übertragbarkeit zwischen experimentellen Laboruntersuchungen auf alltägliches Verhalten deutlich zu verbessern. Denn die Technologie ermöglicht eine hohe experimentelle Kontrolle in naturalistischen Forschungdesigns. Damit kann sie die empirische Forschung ebenso stark verändern wie die Einführung des Computers für psychologische Forschung vor rund 50 Jahren. Die Literaturübersicht über soziale Aufmerksamkeit wurde durch eine systematische Begutachtung der Publikationen und einer meta-analystische Auswertung zum klassischen /gaze cueing/ Paradigma erweitert (Studie 1). Die kumulierte Evidenz unterstützt die Befunde primärer Studien: Verdeckte räumliche Aufmerksamkeit wird durch Gesichter gelenkt. Allerdings zeigte sich eine überraschend große Varianz in den publizierten Ergebnissen, die durch die untersuchten experimentellen Faktoren nicht erklärt werden konnte. Es scheint also noch Weitere, nicht gut verstandene Einflussgrößen auf diesen sozial-kognitiven Prozess zugeben. Klassische /gaze cueing/ Studien besitzen zudem eine eingeschränkte ökologische Validität. Diese wird als ein zentraler Grund für die fehlende Generalisierbarkeit diskutiert. Ökologische Validität beschreibt die Übereinstimmung von experimentellen Faktoren mit realistischen Situationen. Ein Stimulus oder ein experimentelles Design kann auf verschiedenen Dimensionen hohe und niedrige ökologische Validität aufweisen. Dies kann auf verschiedene Verhaltensbereiche unterschiedlichen Einfluss haben. Die empirischen Untersuchungen zum Blickfolgeverhalten zeigten, dass der /gaze cueing/ Effekt auch bei kontextuell eingebundenen Stimuli auftritt (Studie 2). Die kontextuelle Einbindung des Richtungscues stellte dabei einen Kontrast zu klassichen /gaze cueing/ Studien dar, die in der Regel Köpfe in Isolation zeigen. Die Forschungsergebnisse lassen sich also /innerhalb/ von kontrollierten Laboruntersuchungen auch auf ökologisch validere Forschungsparadigmen übertragen. Forschungsarbeiten zeigen allerdings, dass die mangelnde ökologische Validität in experimentellen Designs die Übertragbarkeit von experimentellen Befunden auf komplexe Situationen /außerhalb/ des Labors erheblich einschränken. Dies scheint insbesondere der Fall zu sein, wenn soziale Interaktionen und Normen untersucht werden. Die ökologische Validität ist in diesen Studien aber auch für weitere Faktoren häufig eingeschränkt, wie beispielsweise die kontextuelle Einbettung /von Versuchspersonen/, freies Explorationsverhalten (und damit Aufmerksamkeitssteuerung) oder Multimodalität. In einer ersten Arbeit in diesem Forschungsfeld wurde für diese Faktoren mit virtueller Realität eine hohe ökologische Validität erreicht, die so bisher nicht im Labor zu erreichen war (Studie 3). Spannenderweise zeigten sich selbst unter /ähnlichsten/ Bedingungen im Labor und in der natürlichen Umgebung Unterschiede in den beobachteten Fixationsmustern. Interessanterweise sind diese ähnlich zu Befunden, die ebenfalls aus Vergleichen von Augenbewegung im Labor und Felduntersuchung stammten. Diese Befunde, die bisher auf wenig vergleichbare Untersuchungsgruppen beruhen, wurden durch die vorliegende Studie 3 (die diese Einschränkung nicht besitzt) bestätigt. Insgesamt steht der heutigen sozialen Aufmerksamkeitsforschung mit /virtueller Realität/ ein neuer technischer Ansatz zur Verfügung, der die Grenzen bisheriger experimenteller Forschung verschiebt. Die traditionelle Abwägung zwischen ökologische Validität und experimenteller Kontrolle wird damit hinfällig und in Laboruntersuchungen kann die Realität extrem nah nachgebildet werden. Abschließend werden in dieser Arbeit die Möglichkeiten und die praktische Umsetzung dieser Technologie beschrieben und diskutiert. Dabei wird auch kritisch beleuchtet, inwiefern mit dieser Entwicklung auch in Zukunft noch eine konstruktive Einordnung von verschiedenen Laboruntersuchungen gewährleistet werden kann.
KW  - Aufmerksamkeit
KW  - Validität
KW  - Virtuelle Realität
KW  - social attention
KW  - ecological validity
KW  - virtual reality
KW  - eye tracking
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-260417
ER  - 
TY  - THES
A1  - Pinzner, Florian
T1  - Vicinal and Double Chemoselective Biofunctionalization of Polyoxazolines
T1  - Vicinale und doppelt chemoselektive Biofunktionalisierung von Polyoxazolinen
N2  - In this work, a toolbox was provided to create three-component polymer conjugates with a defined architecture, designed to bear different biocomponents that can interact with larger biological systems in biomacromolecular recognition experiments. The target architecture is the attachment of two biomolecule ‘arms’ to the alpha telechelic end point of a polymer and fixating the conjugate to the gold surface of SAW and SPR sensor chips with the polymer’s other omega chain end. This specific design of a conjugate will be implemented by using a strategy to yield novel double alpha as well as omega telechelic functionalized POx and the success of all cascade reaction steps leading to the final conjugation product will be proven through affinity measurements between covalently bound mannose and ConA. All reactions were performed on a low molecular model level first and then transferred to telechelic and also side chain functionalized polymer systems.
N2  - In der vorliegenden Arbeit wurden hydrophile Polymere und Biomakromoleküle chemoselektiv und vicinal miteinander an einer Bindungsstelle verknüpft. Die Kombination der Native Chemical Ligation (NCL) mit der Thiol–En-Reaktion stellte hierfür eine geeignete Methode dar. Ein Machbarkeitsbeweis wurde anhand einer niedermolekularen Modellreaktion erbracht und nachfolgend unter der Verwendung von Polyoxazolinen auf makromolekulare Polymersysteme übertragen. Die erfolgreiche Darstellung der Konjugate wurde durch biomakromolekulare Bindungsaffinitäts-Messungen zu dem Lektin ConA bestätigt.
KW  - Polyoxazoline
KW  - Polyoxazolines
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-229758
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hübner, Dominique
T1  - Vibronic and electronic excitations of large organic molecules in gas and condensed phase
T1  - Vibronische und elektronische Anregungen großer organischer Moleküle in der gas und kondensierten Phase
N2  - In the frame of this thesis vibronic and electronic states of organic molecules have been examined. A central question is the interaction within and between the molecules in thin films and at metal-organic interfaces. The main experimental tools were high resolution electron energy loss spectroscopy (HREELS) and high resolution near edge X-ray absortion fine structure (NEXFAS). The electronic and vibronic structure of thin NTCDA films was examined with low energy electrons as probe, i.e. HREELS. The spectra of the electronic excited molecular orbitals of submonolayer NTCDA on a Ag(111) shows a partially filled orbital. The interaction between this orbital and the total symetric molecular vibrations leads to the typical Fano peak profiles which are seen in the vibrational spectra. The sub-monolayer superstructure can be driven to a phase transition into an disordered phase upon cooling, which is also seen in the electronic and vibronic excitation spectra. Multilayers show flat lying or upright standing molecules as a function of the preparation conditions. The upright standing molecules show an island growth mode, where the islands are well ordered and exhibit a structure in diffraction experiments which can be attributed to the molecular crystal structure. In order to examine the order in more detail various thin films were examined using SPALEED as function of film thickness and preparation parameters. In case of a low temperature substrate no long range order leading to a diffraction pattern was found. In contrast growth on room temperature substrates leads to island growth of films in a structure of the molecular crystal, where two preferred orientations of the islands relative to the substrate were found. In case of thick films the reference to the substrate gets lost and the molecular crystals grow with a defined crystal direction with respect to the surface but with an arbitrary azimuthal orientation leading to circles in the diffraction pattern. NTCDA monolayers on a Ag(111) surface using HREELS as a tool were examined. The electronic excitation spectra reveal a partially filled molecular orbital which is strongly shifted compared to the multilayer. The existence of this state is responsible for the activation of normally forbidden Ag modes in the vibrational spectra. Due to the electron phonon coupling these modes exhibit a Fano like peak shape. Cooling a monolayer leads to a phase transition with strong changes in the spectroscopic features both in electronic and vibronic excitations. In case of the molecule ANQ the intramolecular interaction was examined. In the oxygen NEXAFS spectra a vibronic fine structure is found, which leads to the conclusion that asymmetric potentials are involved. It is an interesting question if the fundamental vibration is has C-H or C=O character. In order to address this question spectra of condensed and gas phase ANQ were compared to an ANQ derivate (ANQ- Br$_2$Cl$_2$), with the conclusion that the coupling is most likely to a C=O mode. High resolution C1s spectra of hydrogenated and fully deuterated naphthalene both in gas and condensed phase have been presented. Depending on the final state orbital distinct differences have been found between gas and condensed phase. A energetic shift of resonances (Res. B, C, D) is interpreted as effect of $\pi$-$\pi$ interaction in the condensed phase. This is especially notable for resonance B which is undoubtly assigned to an excitation into a $\pi^*$ orbital. The results lead to an interpretation, that for organic molecular crystals more than pure van-derWaals interaction has to be taken into account. In summary it is found that the intramolecular interaction in NEXAFS spectra is preferentially coupled to one or a few vibronic progressions. Due to the delocalized electronic system maybe even states which are not spatially near the core excited atom can be involved. It could be shown that a condensation of the molecules in thin films leads to changes within the spectra. The influence the intermolecular interaction can be clearly seen in this finding, where additional hints are found that more than mere van-der-Waals binding has to be taken into account.
N2  - Im Rahmen dieser Arbeit wurden vibronische und elektronische Zustände großer organischer Moleküle untersucht. Eine zentrale Frage ist die Wechselwirkung innerhalb der Moleküle, zwischen Molekülen, in dünnen Filmen und an Metall-Organik Grenzflächen. Als experimentelle Methoden wurden Hochauflösende Elektronenenergie Verlust Spektroskopie (HREELS) und hoch auflösende Röntgenabsorptionsspektroskopie (NEXAFS) verwendet. Die elektronische und vibronische Struktur dünner NTCDA Schichten wurde mit HREELS untersucht. Die elektronischen Anregungsspektren von NTCDA Submonolagen auf einer Ag(111) Oberfläche zeigen ein teilgefülltes Molekülorbital, dessen Wechselwirkung mit totalsymmetrischen Molekülschwingungen zu den typischen asymmetrischen Fano Peaks führt. Die geordnete Monolage lässt sich durch Kühlung in eine ungeordnete Phase überführen, die deutliche Änderungen in den elektronischen und vibronischen Spektren zeigt. Multilagen ergeben in Abhängigkeit von den Präparationsbedingungen flach liegende bzw. fast aufrecht stehende Moleküle. Für aufrecht stehende Moleküle zeigen die Schichten Inselwachstum, wobei die Inseln wohlgeordnet sind und in Streuexperimenten eine Struktur zeigen, die dem Molekülkristall entsprechen. Um die geordneten NTCDA Schichten im Detail zu untersuchen, wurden die verschiedene Schichten in Abhängigkeit von Schichtdicke und Präparationsparametern untersucht. Es zeigt sich, dass sich auf einem gekühlten Substrat keine langreichweitige Ordnung ausbildet, die zu einem Beugungsbild führt. Auf einem Raumtemperatursubstrat dagegen zeigt sich, dass die Moleküle ein Inselwachstum in ihrer Molekülkristallstruktur bevorzugen, wobei zwei Orientierungen der Inseln relativ zum Substrat vorkommen. Bei dicken Schichten geht der Bezug zum Substrat verloren und die Kristallite wachsen mit einem definierten Oberflächenvektor, aber in unterschiedlicher azimutaler Orientierung, was zu Ringen im Beugungsbild führt. NTCDA Monolagen auf einer Ag(111) Oberfläche wurden mittels HREELS untersucht. Die elektronische Struktur der Spektren zeigt ein teilgefülltes Orbital, das im Vergleich mit den Multilagenspektren energetisch stark verschoben ist. Die Existenz dieses Zustandes führt dazu, dass Symmetrie-verbotene A$_g$ Moden in den Schwingungsspektren sichtbar werden. Die Kopplung von elektronischen mit vibronischen Zuständen führt zu den typischen Fano Peak Profilen. Beim Abkühlen dieser Monolagen ist ein Phasenübergang zu beobachten, der zu deutlichen Änderungen der elektronischen und vibronischen Spektren führt. Für das Molekül ANQ wurde die intramolekulare Wechselwirkung untersucht. In den Sauerstoff Spektren zeigt sich eine vibronische Feinstruktur, die auf ein asymmetrisches Potential schließen lässt. Interessant ist die Frage, ob es sich dabei um eine Kopplung an C-H oder an C=O Moden handelt. Um diese Frage zu erörtern wurden, Spektren aus der kondensierten und der Gasphase von ANQ und einem ANQ Derivat (ANQ- Br$_2$Cl$_2$) verglichen, wobei sich zeigt, dass es sich wahrscheinlich um eine Ankopplung an C=O Moden handelt. Hochaufgelöste C1s Spektren von normalem und völlig deuteriertem Naphthalin wurden sowohl in der kondensierten als auch in der Gasphase untersucht. In Abhängigkeit vom Endzustand wurden Unterschiede zwischen Gas- und kondensierter Phase beobachtet. Eine energetische Verschiebung der Resonanzen (Res. B, C, D) wird als Resultat der $\pi$-$\pi$ Wechselwirkung in der kondensierten Phase interpretiert. Dies ist besonders bemerkenswert für Resonanz B, da sie unzweifelhaft einer Anregung in ein $\pi^*$ zugeordnet werden kann. Die Resultate führen zu der Interpretation, dass für einige organische Molekülkristalle mehr als reine Van-der-Waals Wechselwirkung berücksichtigt werden muss. Insgesamt zeigt sich, dass die intramolekulare Wechselwirkung in NEXAFS Spektren eine Ankopplung an eine oder wenige vibronische Progressionen bevorzugt. Dabei können die elektronischen Anregungen wegen der delokalisierten Elektronensysteme auch vibronischen Zustände anregen, die nicht an dem angeregten Kohlenstoff Atom lokalisiert sind. Es konnte gezeigt werden, dass die Kondensation der Moleküle in Filmen zu Änderungen im Spektrum führt. Der Einfluss der intermolekularen Wechselwirkung lässt sich daran deutlich erkennen, wobei es deutliche Hinweise gibt, dass mehr als reine van der Waals Bindung zur Erklärung berücksichtigt werden muss.
KW  - Organisches Molekül
KW  - Schwingungszustand
KW  - Elektronische Anregung
KW  - ntcda
KW  - nexafs
KW  - ntcda
KW  - vibronic electronic excitation
KW  - nexafs
KW  - gas phase
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-66043
ER  - 
TY  - THES
A1  - Pavel, Ioana-Emilia
T1  - Vibrational spectroscopy and density functional theory calculations, a powerful approach for the characterization of pharmaceuticals and new organometallic complexes
T1  - Schwingungsspektroskopie und Dichtefunktionaltheorie-Rechnungen, ein vielversprechender Ansatz zur Charakterisierung von Pharmazeutika und neuer metallorganischer Komplexe.
N2  - In the current work, several well-known pharmaceuticals (1,4-dihydrazinophthalazine sulfate, caffeine, and papaverine hydrochloride) and new organometallic compounds (nickel(II) cupferronato complexes NiL2An, L = PhN2O2-, n = 1, A = o-phenanthroline (1), o,o’-bipyridine (2) and n = 2, A = H2O (3), o-NH2Py (4), o-C6H4(NH2)2 (5); silylene-bridged dinuclear iron complexes [Cp(OC)2Fe]2SiX2 (X = H (6), F (7), Cl (8), Br (9), I (10)); 3-silaoxetane 3,3-dimethyl-2,2,4,4-tetraphenyl-1-oxa-3-silacyclobutane (11) and 3-silathietane 3,3-dimethyl-2,2,4,4-tetraphenyl-1-sila-3-thiacyclobutane (12) compounds), which have successfully been characterized by using vibrational spectroscopy in conjunction with accurate density functional theory (DFT) calculations, are presented. The DFT computed molecular geometries of the species of interest reproduced the crystal structure data very well and in conjunction with IR and Raman measurements helped us to clarify the structures of the compounds, for which no experimental data were available; and this, especially for the new organometallic compounds, where the X-Ray analysis was limited by the non-availability of single crystals (3, 5, 10). Furthermore, a natural population analysis (NPA) and natural bond orbital (NBO) calculations together with a detailed analysis of the IR and Raman experimental as well as calculated spectra of the new organometallic compounds, allowed us to study some special bonding situations (1-12) or to monitor the structural changes observed with the change in temperature during the Raman experiments (11, 12). By combining these two methods (DFT and vibrational spectroscopy), the auspicious results obtained on the organometallic compounds 6-12 and overall in literature, made us confident of the power of theoretical calculations in aiding the interpretation of rich SERS spectra by solving some interesting issues. Consequently, the Raman and SERS spectra of well-known pharmaceuticals (1,4-dihydrazinophthalazine sulfate, caffeine, and papaverine hydrochloride) or new potentially biological active organometallic complexes (1-5), that were synthetized by our coworkers, were discussed with the assistance of the accurate results obtained from DFT calculations (structural parameters, harmonic vibrational wavenumbers, Raman scattering activities), and many previous incomplete assignments have been analyzed and improved. This allowed us to establish the vibrational behavior of these biological compounds near a biological artificial model at different pH values or concentrations (Ag substrate), taking into account that information about the species present under particular conditions could be of great importance for the interpretation of biochemical processes. The total electron density of molecules and the partial charges situated on selected atoms, which were determined theoretically by NPA, allowed us to establish the probability of different atoms acting as an adsorptive site for the metal surface. Moreover, a closer examination of the calculated orbitals of molecules brought further arguments on the presence or absence of the photoproducts at the Ag surface during the irradiation (1,4-dihydrazinophthalazine sulfate). Overall, the results provide a benchmark illustration of the virtues of DFT in aiding the interpretation of rich vibrational spectra attainable for larger polyatomic adsorbates by using SERS, as well as in furnishing detailed insight into the relation between the vibrational properties and the nature of the Ag substrate-adsorbate bonding. Therefore, we strongly believe that theoretical calculations will become a matter of rapidly growing scientific and practical interest in SERS.
N2  - In der vorliegenden Arbeit werden allgemein bekannte Pharmazeutika (1,4-Dihydrazin-phtalazinsulfat, Koffein und Papaverinhydrochlorid) und mehrere neue metallorganische Verbindungen (Nickel(II)-Kupferron-Komplexe NiL2An, L = PhN2O2-, n = 1, A = o-phenanthrolin (1), o,o’-bipyridine (2) and n = 2, A = H2O (3), o-NH2Py (4), o-C6H4(NH2)2 (5); Silicium-verbrückte dinucleare Eisen-Komplexe [Cp(OC)2Fe]2SiX2 (X = H (6), F (7), Cl (8), Br (9), I (10)); 3-Silaoxetan 3,3-Dimethyl-2,2,4,4-tetraphenyl-1-oxa-3-silacyclobutan (11) und 3-Silathietan 3,3-Dimethyl-2,2,4,4-tetraphenyl-1-sila-thiacyclobutan (12) Verbindungen) vorgestellt, die erfolgreich unter Verwendung schwingungsspektroskopischer Methoden in Verbindung mit genauen DFT Rechnungen charakterisiert worden sind. Die mittels DFT berechneten Molekülgeometrien der uns interessierenden Substanzen gaben die Daten, die aus Kristallstrukturanalyse erhalten worden sind, sehr gut wieder und halfen uns zusammen mit IR- und Raman-Messungen die Strukturen der Verbindungen aufzuklären, für die bisher keine experimentellen Daten erhältlich waren. Besondere Aufmerksamkeit wurde denjenigen neuen Metallorganika geschenkt, deren Röntgenstrukturanalyse (3, 5, 10) auf Grund der Fehlens von Einkristallen eingeschränkt war. Desweiteren erlaubten uns “natural population analysis” (NPA)- und ” natural bond orbital“ (NBO)-Analysen, ebenso wie detallierte Auswertungen der experimentellen und berechneten Spektren (IR, Raman) der metallorganischen Verbindungen, die Untersuchung spezieller Bindungssituationen (1-12) und die strukturellen Änderungen (11, 12) zu verfolgen, die mit der Variation der Temperatur während der Raman-Messungen einhergehen. Die vielversprechenden Ergebnisse der Untersuchungen an metallorganischen Verbindungen 6-12 sowie entsprechende bisher publizierte Ergebnisse, die durch Kombination dieser zwei Methoden (DFT und Schwingungsspektroskopie) erhalten worden sind, machten uns zuversichtlich, dass theoretische Berechnungen bei der Auswertung auch komplexer SERS-Spektren durch Lösung einiger interessanter Probleme sehr behilflich sein könnten. Folglich konnten die Raman- und SERS-Spektren von bekannten Pharmazeutika (1,4-Dihydrazin-phtalazinsulfat, Koffein und Papaverinhydrochlorid) oder von neuen, potentiell biologisch aktiven Organometall-Komplexen (1-5), die von Mitarbeitern anderer Institute synthetisiert worden sind, unter Zuhilfenahme genauer Ergebnisse aus DFT-Rechnungen (strukturelle Parameter, harmonische Schwingungswellenzahlen, Raman-Streuaktivitäten) interpretiert werden. So war es möglich, viele bisher unvollständig zugeordnete Schwingungen zuzuordnen und zu erklären. Dies erlaubte uns, das Schwingungsverhalten dieser biologischen Substanzen innerhalb eines künstlichen biologischen Modells (Ag-Substrat) bei verschiedenen pH-Werten und Konzentrationen zu ermitteln. Informationen über das Verhalten solcher Verbindungen unter besonderen Bedingungen könnten bei der Interpretation biologischer Prozesse eine wichtige Rolle spielen. Die totale Elektronendichte dieser Moleküle und die Partialladung an unterschiedlichen Atomen, die durch NPA bestimmt wurden, ermöglichten uns, die Adsorptionswahrscheinlichkeit verschiedener Atome an bestimmten Stellen der Metalloberfläche zu ermitteln. Ferner lieferte eine genauere Betrachtung der berechneten Molekülorbitale weitere Hinweise auf das Auftreten oder Fehlen von Photoprodukten auf der Silberoberfläche während der Bestrahlung (1,4-Dihydrazin-phtalazinsulfat). Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse die Vorteile von DFT-Rechnungen bei der Interpretation komplexer Schwingungsspektren größerer polyatomarer Adsorbate auf, die nur unter Ausnützung des SERS-Effekts aufgenommen werden können. Auch tragen sie dazu bei, einen detaillierten Einblick in den Zusammenhang zwischen den Schwingungseigenschaften und der Natur der Silbersubstratadsorbat-Bindung zu liefern. Demzufolge sind wir davon überzeugt, dass theoretische Methoden einen größeren Stellenwert bei einem schnell wachsenden wissenschaftlichen und praktischen Interesse an SERS gewinnen werden.
KW  - Arzneimittel
KW  - Oberflächenverstärkter Raman-Effekt
KW  - Dichtefunktionsformalismus
KW  - Infrarot- und Raman-Spektroskopie
KW  - SERS
KW  - DFT
KW  - Pharmazeutika
KW  - neue metallorganische Komplexe
KW  - Infrared and Raman spectroscopy
KW  - SERS
KW  - DFT
KW  - pharmaceuticals
KW  - new organometallic complexes
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-7186
ER  - 
TY  - THES
A1  - Peica, Niculina
T1  - Vibrational spectroscopy and density functional theory calculations on biological molecules
T1  - Schwingungsspektroskopie und Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen an biologischen Molekülen
N2  - Infrared (IR) and Raman spectroscopy are among the most widely used techniques in the physical and natural sciences today. Vibrational spectroscopy, including IR and Raman spectroscopy, has both a long and interesting history and an illustrious record of contributions to science. Spectroscopy in the pharmaceutical industry is dominated by techniques such as nuclear magnetic resonance (NMR) and mass spectrometry (MS) for the elucidation of chemical structures. Despite this, the versatility of infrared spectroscopy ensures it still remains a key technique in quality control laboratories, and in applications where solid form characterization or minimal sample preparation is a necessity. Raman spectroscopy has many uses in the pharmaceutical and chemical industry, but its strengths is in solid form analysis. It is regularly used to identify compounds, and results are used in the release of pharmaceutical and chemical products. This work consists of 8 chapters, which cover the vibrational spectroscopy beginning with the theory and instrumentation, continuing with the experimental setup and probes description, and completing with results and discussions of the experiments. The first chapter of this work introduces Raman spectroscopy as a dominant technique used in pharmaceutical and chemical industry. The theoretical background regarding vibrational spectroscopy (IR and Raman) is accounted for in the second chapter of this work, while the samples presentation, the experimental procedures, and the description of the apparatus together with the computational details are briefly specified in the third chapter. The fourth chapter investigates the concentration dependent wavenumber shifts and linewidth changes of tetrahydrofuran in a binary system. Many of the applications in food science rely heavily on Raman spectroscopy, often preceding the biomedical applications. The characterization and identification of food additives using Raman, surface-enhanced Raman spectroscopy, and theoretical calculations is in detail depicted in the fifth chapter, whereas in the sixth and seventh chapters the monitoring of several medicines and various lanthanide complexes with anticancer properties, respectively, employing IR and Raman techniques are treated. These last two chapters address applications of vibrational spectroscopy to pharmaceutical products, and include the use of vibrational spectroscopy in combinatorial chemistry and density functional theory, a modality increasingly used by the pharmaceutical industry for the discovery if new pharmacologically active substances.
N2  - In der vorliegenden Arbeit wurden Schwingungsspektroskopie und exakte Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen (DFT, density functional theory) für Untersuchungen an einigen bekannten Klassen von Lebensmittelzusatzstoffen (Farbstoffe, Konservierungsmittel und Geschmacksverstärker), Medikamenten (entzündungshemmende Arzneimittel, Anti-Malaria-Arzneimittel) und drei verschiedenen Lanthanidkomplextypen einiger pharmazeutisch-aktiver Substanzen verwendet. Ein kurzer Teil der aktuellen Arbeit, nämlich Kapitel IV, befasst sich mit Schwingungsdephasierung der C-O und C-C Streckschwingungsmoden an dem Wasserstoffbrücken-gebunden binären System von THF und Wasser (C4H8O···HOH). Infrarot- und Raman-Schwingungsspektroskopie wurden zur Charakterisierung der Molekülstruktur im Grundzustand angewandt. Außerdem enthalten Resonanz-Raman (RR)-Spektren zusätzliche Informationen über die Molekülstruktur der resonant angeregten Zustände. Oberflächen-verstärkte Raman-Streuung (SERS) erlaubt es, die Wechselwirkungs- und die Adsorptionsstelle der aktiven Wirkstoffe an Metalloberflächen zu bestimmen. Des Weiteren wurden Dichtefunktionaltheorie- (DFT) Rechnungen zur exakten Modenzuordnung in den Schwingungsspektren durchgeführt. Die DFT-berechneten Molekülgeometrien der interessierenden Spezies stimmten sehr gut mit den Kristallstrukturdaten überein und waren zusammen mit Infrarot- und Raman-Messungen hilfreich bei der Aufklärung derjenigen Substanzstrukturen, für welche keine experimentellen Daten verfügbar waren, und dies besonders für die neuen Lanthaniden-Komplexen. Das erste Kapitel gibt eine Einführung zum Themengebiet der Arbeit. Die Beziehung der verschiedenen Projekte zu aktuellen Entwicklungen in der Forschung wird in den entsprechenden Kapiteln hergestellt. Das zweite Kapitel konzentriert sich auf die theoretischen Hintergründe der Schwingungsspektroskopie und der DFT-Rechnungen. Im dritten Kapitel werden die untersuchten Proben vorgestellt, sowie die eingesetzten experimentellen Arbeitsmethoden (Herstellung der Lösungen und der Substrate und Synthesen), die Beschreibung der Geräte und Einzelheiten zu den DFT-Rechnungen. Im vierten Kapitel wird auf die Untersuchung der Schwingungsrelaxation eingegangen, z.B. in Form der Schwingungsdephasierung, welche als nützliches Hilfsmittel zur Erforschung dynamischer Prozesse in der flüssigen Phase eingesetzt werden kann. Das Kapitel V stellt, nach einer kurzen Übersicht über die Anwendung und die Klassifizierung der Lebensmittelzusatzstoffe, eine detaillierte Untersuchung für die Charakterisierung und die Identifizierung von fünf weit verbreiteten Lebensmittelzusatzstoffen (E102, E211, E127, E132 und E621) durch Kombination von Schwingungsspektroskopie mit Dichtefunktionaltheorie-Rechnungen vor. Im sechsten Kapitel werden Messungen an entzündungshemmenden und anti-Malaria-aktiven Arzneimitteln vorgestellt. Die Raman-Spektren von verschiedenen Aspirin-Tabletten können für die Differenzierung der gepufferten und ungepufferten pharmazeutischen Spezies verwendet werden. Es wurde festgestellt, dass diese zwei Spezies des Aspirin leicht unterschiedlich an der Silberoberfläche chemisorbiert sind. Die durch die Kombination beider Methoden gewonnenen vielversprechenden Ergebnisse zu den neuen, potentiell biologisch aktiven Lanthaniden-Komplexen pharmazeutisch aktiver Substanzen (Kapitel VII) überzeugten uns von der Leistungsfähigkeit der Dichtefunktionaltheorie-Rechnungen als Hilfsmittel bei der Auswertung von IR- und Raman-Spektren um verschiedene interessante Problemstellungen zu lösen. Deswegen wurden die IR- und Raman-Spektren neuer potentiell biologisch aktiver Lanthaniden-Komplexe, die von unseren Kooperationspartnern synthetisiert wurden, mit Hilfe exakter Ergebnisse aus DFT-Rechnungen (Strukturparameter, harmonische Schwingungswellenzahlen, Raman-Streuaktivitäten) besprochen, und viele vorher unvollständige Zuordnungen wurden analysiert und verbessert. Die Experimente und Ergebnisse, die in dieser Arbeit präsentiert wurden, demonstrieren, dass die Schwingungsspektroskopie in Verbindung mit quantenchemischen Rechnungen für die Untersuchung molekularer Strukturen ausgezeichnet geeignet ist. Insbesonders hat sich die Rezonanz-Raman-Spektroskopie als eine nützliche Methode zum Erhalt von Informationen über die anfängliche Dynamik und die Struktur des angeregten Zustandes der photochemisch-aktiven Systeme erwiesen.
KW  - Schwingungsspektroskopie
KW  - Dichtefunktionalformalismus
KW  - Zusatzstoff
KW  - Raman
KW  - SERS
KW  - DFT-Berechnungen
KW  - Lebensmittelzusatzstoffe
KW  - Lanthanidkomplexe
KW  - Raman
KW  - SERS
KW  - DFT calculations
KW  - food additives
KW  - lanthanide complexes
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-20913
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bolboaca, Monica-Maria
T1  - Vibrational characterisation of coordination and biologically active compounds by means of IR absorption, Raman and surface-enhanced Raman spectroscopy in combination with theoretical simulations
T1  - Schwingungsspektroskopische Untersuchungen an Koordinationsverbindungen und biologisch aktiven Moleküle mittels IR-Absorptions-, Raman- und Oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie in Kombination mit theoretischen Simulationen
N2  - The thesis contains two major parts. The first part deals with structural investigations on different coordination compounds performed by using infrared absorption and FT-Raman spectroscopy in combination with density functional theory calculations. In the first section of this part the starting materials Ph2P-N(H)SiMe3 and Ph3P=NSiMe3 and their corresponding [(MeSi)2NZnPh2P-NSiMe3]2 and Li(o-C6H4PPh2NSiMe3)]2·Et2O complexes have been investigated in order to determine the influence of the metal coordination on the P–N bond length. In the next section the vibrational spectra of four hexacoordinated silicon(IV) and germanium(IV) complexes with three symmetrical bidentate oxalato(2-) ligands have been elucidated. Kinetic investigations of the hydrolysis of two of them, one with silicon and another one with germanium, have been carried out at room temperature and at different pH values and it was observed that the hydrolysis reaction occurs only for the silicon compound, the fastest reaction taking place at acidic pH. In the last section of this part, the geometric configurations of some hexacoordinated silicon(IV) complexes with three unsymmetrical bidentate hydroximato(2-) ligands have been determined. The second part of the thesis contains vibrational investigations of some biologically active molecules performed by means of Raman spectroscopy together with theoretical simulations. The SER spectra of these molecules at different pH values have also been analysed and the adsorption behaviour on the metal surface as well as the influence of the pH on the molecule-substrate interaction have been established.
N2  - Die vorliegende Arbeit besteht aus zwei Teilen. Der erste Teil beschäftigt sich mit strukturelle Untersuchungen einiger Koordinationsverbindungen mittels IR- und Raman-Spektroskopie in Kombination mit quantenchemischen Rechnungen basierend auf der Dichtefunktionaltheorie. In ersten Kapitel dieses Teils wurden die Edukten Ph2P-N(H)SiMe3 (1a) und Ph3P=NSiMe3 (1b) und ihren entsprechenden Metallkomplexen [(Me3Si)2NZnPh2PNSiMe3]2 (2a) und [Li(o-C6H4PPh2NSiMe3)]2·EtO (2b) untersucht, um so den Einfluss der Koordination zu einem Metallzentrum auf die P-N-Bindungslänge festzustellen. In nächsten Kapitel wurden die IR- und Raman-Spektren einiger neuer hexakoordinierten Silizium(IV)- und Germanium(IV)-Komplexe mit drei symmetrischen zweizähnigen Oxalato(2-)-Liganden untersucht. Zudem wurden noch kinetische Untersuchungen der Hydrolyse zweier Silizium- bzw. Germanium-Komplexe durchgeführt und es konnte festgestellt werden, dass die Hydrolysereaktion nur im Fall des Siliziumkomplexes auftritt. Die Geschwindigkeitskonstanten wurden bei Raumtemperatur für unterschiedliche pH-Werte bestimmt. Somit konnte gezeigt werden, dass die Reaktion am schnellsten im Säuren abläuft. In letzten Kapitel wurde die Konformation einiger hexakoordinierter Silizium(IV)-Komplexe mit drei antisymmetrischen zweizähnigen Liganden vom Hydroximato(2-)-Typ aufgeklärt. Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit wurden Raman-Spektroskopie in Kombination mit theoretischen Berechnungen zur Schwingungscharakterisierung einiger biologisch aktiver Moleküle angewandt. Die SER-Spektren für unterschiedliche pH-Werte wurden untersucht, um die Adsorptionsverhalten auf der Silberoberfläche zu beschreiben.
KW  - Komplexe
KW  - FT-Raman-Spektroskopie
KW  - Infrarotspektroskopie
KW  - FT-Raman-Spektroskopie
KW  - Infrarot-Spektroskopie
KW  - SERS
KW  - DFT
KW  - Koordinationsverbindungen
KW  - biologisch aktiven Moleküle
KW  - FT-Raman spectroscopy
KW  - infrared spectroscopy
KW  - SERS
KW  - DFT
KW  - coordination compounds
KW  - biologically active molecules
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-4616
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schmitt, Susanne
T1  - Vertical microbial transmission in Caribbean bacteriosponges
T1  - Vertikale Weitergabe von Mikroorganismen in karibischen Schwämmen
N2  - Bakterienhaltige Schwämme sind durch große Mengen an morphologisch und phylogenetisch unterschiedlichen Mikroorganismen im Mesohyl gekennzeichnet. Diese mikrobiellen Konsortien sind permanent, stabil und hoch-spezifisch mit den Wirts-Schwämmen assoziiert. Über die Entstehung und die Aufrechterhaltung dieser Assoziation ist jedoch wenig bekannt. Es war das erste Ziel dieser Doktorarbeit, Co-Speziation zwischen mediterranen und karibischen Schwämmen der Gattung Aplysina und assoziierten Cyanobakterien zu untersuchen. Die Wirtsphylogenie wurde sowohl mit 18S rDNA als auch mit ITS-2 Sequenzen erstellt. Das Alignment basierte auf der Sekundärstruktur des jeweiligen molekularen Markers und jeder phylogenetische Stammbaum wurde mit 5 verschiedenen Algorithmen berechnet. Die Gattung Aplysina erschien monophyletisch. Die verschiedenen Arten konnten einer Karibik- und einer Mittelmeer-Gruppe zugeordnet werden und der Ursprung der Gattung Aplysina im Urmeer Tethys erscheint möglich. Der Vergleich von Wirts- und Cyanobakterien-Phylogenie, welche auf 16S rDNA Sequenzen beruht, zeigte, dass die Topologie der Stammbäume sich nicht spiegelbildlich gegenübersteht. Es wird daher angenommen, dass keine Co-Speziation zwischen Aplysina Schwämmen und Cyanobakterien und wahrscheinlich auch nicht mit anderen Schwamm-spezifischen Mikroorganismen vorliegt. Das zweite Ziel dieser Doktorarbeit war, die vertikale Weitergabe von Mikroorganismen über Reproduktionsstadien in Schwämmen zu untersuchen. Eine umfangreiche elektronenmikroskopische Studie zeigte eine klare Korrelation, da bakterienhaltige Schwämme immer auch unterschiedliche mikrobielle Morphotypen in den Reproduktionsstadien aufwiesen, wohingegen in den Reproduktionsstadien bakterienarmer Schwämme keine Mikroorganismen gefunden wurden. Aus diesen Ergebnissen wird die Weitergabe des mikrobiellen Konsortiums über Reproduktionsstadien bakterienhaltiger Schwämme geschlossen. Basierend auf den vorherigen Ergebnissen wurde Ircinia felix für eine detaillierte Dokumentation der vertikalen Weitergabe von Mikroorganismen ausgewählt. Elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigten, dass die Larven von I. felix im zentralen Bereich große Mengen an extrazellulären Mikroorganismen enthielten während der äußere Bereich nahezu frei von Mikroorganismen war. In I. felix Juvenilschwämmen waren die Mikroorganismen zwischen eng gepackten Schwammzellen lokalisiert. Die mikrobiellen Profile von I. felix Adult, Larven und Juvenilen wurden mittels Denaturierender-Gradienten-Gel-Elektrophorese (DGGE) verglichen. Ähnliche mikrobielle Diversitätsmuster waren im Adultschwamm und den respektiven Larven vorhanden. Dies deutet darauf hin, dass ein großer Anteil des adulten mikrobiellen Konsortiums vertikal weitergegeben wird. Im Gegensatz dazu schienen die mikrobiellen Konsortien von Larven, die von unterschiedlichen Adultindividuen stammten, insgesamt variabler zu sein. Die Bandenmuster der Juvenilschwämme waren eine Mischung aus Schwamm-spezifischen und Seewassermikroorganismen, was auf die Methodik der DNA-Extraktion zurückgeführt werden kann. Allerdings kann gesagt werden, dass mindestens die Hälfte des adulten mikrobiellen Konsortiums in der nächsten Generation vorhanden war. Schließlich wurde eine umfangreiche phylogenetische Analyse mit Sequenzen aus Adultschwämmen und Larven durchgeführt. Die Sequenzen wurden durch Sequenzierung von ausgeschnittenen DGGE-Banden der bakterienhaltigen Schwämme Agelas wiedenmayeri, I. felix und Smenospongia aurea gewonnen. Zusätzlich wurden bislang unveröffentlichte Sequenzen aus den Schwämmen Ectyoplasia ferox und Xestospongia muta verwendet, die im Labor erstellt worden waren. Die Identifizierung von 24 "vertical transmission clusters" in mindestens 8 verschiedenen, eubakteriellen Phyla zeigt, dass ein komplexes, aber einheitliches, mikrobielles Konsortium über die Reproduktionsstadien weitergegeben wird. Der Prozess der vertikalen Weitergabe ist spezifisch, da Mikroorganismen der bakterienhaltigen Schwämme, nicht aber Seewasser-Mikroorganismen weitergegeben werden. Zugleich scheint der Prozess der vertikalen Weitergabe nicht selektiv zu sein, da keine Unterscheidung zwischen einzelnen, Schwamm-spezifischen Mikroorganismen erfolgt. Insgesamt deutet vertikale Weitergabe auf eine mutualistische und seit langem bestehende Assoziation zwischen bakterienhaltigen Schwämmen und komplexen, mikrobiellen Konsortien hin.
N2  - Bacteriosponges contain large amounts of morphologically and phylogenetically diverse microorganisms in their mesohyl. The association is permanent, stable and highly specific, however, little is known about the establishment and maintenance of this association. The first aim of this Ph.D. thesis was to examine cospeciation between eight Aplysina species from the Mediterranean and Caribbean and their cyanobacterial associates. Host phylogeny was constructed with 18S rDNA and ITS-2 sequences using an alignment based on the secondary structure of the molecular markers and five different algorithms each. The genus Aplysina appeared as monophyletic. Aplysina sponges could be distinguished into a Caribbean and a Mediterranean cluster and a possible Tethyan origin is suggested. Comparison of the host phylogeny to the 16S rDNA phylogeny of the cyanobacterial strains revealed the lack of a congruent pattern. Therefore it is proposed that Aplysina sponges have not cospeciated with their cyanobacterial phylotypes and probably also not with other sponge specific microbes. The second aim of this Ph.D. thesis was to examine vertical transmission of microorganisms through reproductive stages of sponges. A general transmission electron microscopy (TEM) suvey revealed a clear correlation in that bacteriosponges always contained many microorganisms in their reproductive stages whereas non-bacteriosponges were always devoid of microbes in their reproductive stages. The transmission of the microbial community via sponge reproductive stages is concluded. Based on the previous results Ircinia felix was chosen for a detailed documentation of vertical transmission. I. felix larvae contained large amounts of microorganisms extracellularly in the central region whereas the outer region was almost free of microbes as shown by TEM. In I. felix juveniles microorganisms were located between densely packed sponge cells. The microbial profiles of I. felix adult, larvae, and juveniles were compared using denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE). Similar microbial community patterns were found in adult and the respective larvae indicating that a large subset of the adult microbial community was vertically transmitted. In contrast, microbial communities of larvae pools released by different adult individuals seemed to be more variable. Juvenile banding patterns were a mixture of sponge specific and seawater microbes due to DNA extraction artefacts but demonstrated that at least half of the adult microbial community is present in the next generation. Finally, a comprehensive phylogenetic analysis was conducted by sequencing excised DGGE bands from adult and offspring of the bacteriosponges Agelas wiedenmayeri, I. felix, and Smenospongia aurea and by taking additional 16S rDNA sequences of Ectyoplasia ferox and Xestospongia muta (unpublished data of the laboratory). The identification of 24 vertical transmission clusters in at least 8 eubacterial phyla demonstrates that a complex and uniform microbial community is transferred via sponge reproductive stages. Vertical transmission is specific in that the microorganisms of bacteriosponges, but not those from seawater, are passed on, but unselective in that there appears to be no differentiation between individual sponge-specific lineages. In conclusion, vertical transmission points to a mutualistic and long-term association of bacteriosponges and complex microbial consortia.
KW  - Schwamm
KW  - Koevolution
KW  - mikrobielle Ökologie
KW  - mikrobielle Diversität
KW  - Vertikale Weitergabe
KW  - sponge
KW  - coevolution
KW  - microbial ecology
KW  - microbial diversity
KW  - vertical transmission
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-23621
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ramler, Jacqueline
T1  - Versatile Use of Neutral and Cationic Diorgano Bismuth Compounds: Ligation of Transition Metals, Lewis Acidity, Low Valent Species and Catalysis
T1  - Vielseitiger Einsatz von Diorganobismutverbindungen: Liganden von Übergangsmetallen, Lewis-Azidität, Niedervalente Spezies und Katalyse
N2  - In der vorliegenden Arbeit wurden Diorganobismut-Spezies hinsichtlich ihrer Eigenschaften als Liganden in Übergangsmetallkomplexen, ihrer Lewis-Azidität, ihrer Eignung als Katalysatoren und die Generierung niedervalenter Spezies untersucht.
N2  - In this work, neutral and cationic diorganobismuth species have been studied, focusing on the rationalization of their Lewis acidity, their use as ligands in complexes of main group and transition metals and the identification of active catalysts.
KW  - Bismut
KW  - Lewis-Säure
KW  - Katalyse
KW  - Übergangsmetallkomplexe
KW  - Lewis-Azidität
KW  - Diorganobismut-Spezies
KW  - Niedervalente Spezies
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-240547
ER  - 
TY  - THES
A1  - Knauer, Kim
T1  - Vegetation Dynamics in West Africa - Spatio-temporal Data Fusion for the Monitoring of Agricultural Expansion
T1  - Vegetationsdynamik in Westafrika - Raumzeitliche Datenfusion zur Kartierung landwirtschaftlicher Expansion
N2  - West Africa is one of the fastest growing regions in the world with annual population growth rates of more than three percent for several countries. Since the 1950s, West Africa experienced a fivefold increase of inhabitants, from 71 to 353 million people in 2015 and it is expected that the region’s population will continue to grow to almost 800 million people by the year 2050. This strong trend has and will have serious consequences for food security since agricultural productivity is still on a comparatively low level in most countries of West Africa. In order to compensate for this low productivity, an expansion of agricultural areas is rapidly progressing. The mapping and monitoring of agricultural areas in West Africa is a difficult task even on the basis of remote sensing. The small scale extensive farming practices with a low level of agricultural inputs and mechanization make the delineation of cultivated land from other land cover and land use (LULC) types highly challenging. In addition, the frequent cloud coverage in the region considerably decreases the availability of earth observation datasets. For the accurate mapping of agricultural area in West Africa, high temporal as well as spatial resolution is necessary to delineate the small-sized fields and to obtain data from periods where different LULC types are distinguishable. However, such consistent time series are currently not available for West Africa. Thus, a spatio-temporal data fusion framework was developed in this thesis for the generation of high spatial and temporal resolution time series. 
Data fusion algorithms such as the Enhanced Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model (ESTARFM) enjoyed increasing popularity during recent years but they have hardly been used for the application on larger scales. In order to make it applicable for this purpose and to increase the input data availability, especially in cloud-prone areas such as West Africa, the ESTARFM framework was developed in this thesis introducing several enhancements. An automatic filling of cloud gaps was included in the framework in order to use even partly cloud-covered Landsat images for the fusion without producing gaps on the output images. In addition, the ESTARFM algorithm was improved to automatically account for regional differences in the heterogeneity of the study region. Further improvements comprise the automation of the time series generation as well as the significant acceleration of the processing speed through parallelization. The performance of the developed ESTARFM framework was tested by fusing an 8-day NDVI time series from Landsat and MODIS data for a focus area of 98,000 km² in the border region between Burkina Faso and Ghana. The results of this test show the capability of the ESTARFM framework to accurately produce high temporal resolution time series while maintaining the spatial detail, even in such a heterogeneous and cloud-prone region. 
The successfully tested framework was subsequently applied to generate consistent time series as the basis for the mapping of agricultural area in Burkina Faso for the years 2001, 2007, and 2014. In a first step, high temporal (8-day) and high spatial (30 m) resolution NDVI time series for the entire country and the three years were derived with the ESTARFM framework. More than 500 Landsat scenes and 3000 MODIS scenes were automatically processed for this purpose. From the fused ESTARFM NDVI time series, phenological metrics were extracted and together with the single time steps of NDVI served as input for the delineation of rainfed agricultural areas, irrigated agricultural areas and plantations. The classification was conducted with the random forest algorithm at a 30 m spatial resolution for entire Burkina Faso and the three years 2001, 2007, and 2014. For the training and validation of the classifier, a randomly sampled reference dataset was generated from Google Earth images based on expert knowledge of the region. The overall classification accuracies of 92% (2001), 91% (2007), and 91% (2014) indicate the well-functioning of the developed methodology. The resulting maps show an expansion of agricultural area of 91% from about 61,000 km² in 2001 to 116,900 km² in 2014. While rainfed agricultural areas account for the major part of this increase, irrigated areas and plantations also spread considerably. Especially the expansion of irrigation systems and plantation area can be explained by the promotion through various national and international development projects. The increase of agricultural areas goes in line with the rapid population growth in most of Burkina Faso’s provinces which still had available land resources for an expansion of agricultural area. An analysis of the development of agricultural areas in the vicinity of protected areas highlighted the increased human pressure on these reserves. The protection of the remnant habitats for flora and fauna while at the same time improving food security for a rapidly growing population, are the major challenges for the region in the future. 
The developed ESTARFM framework showed great potential beyond its utilization for the mapping of agricultural area. Other large-scale research that requires a sufficiently high temporal and spatial resolution such as the monitoring of land degradation or the investigation of land surface phenology could greatly benefit from the application of this framework.
N2  - Westafrika ist eine der am schnellsten wachsenden Regionen der Welt. Das jährliche Bevölkerungswachstum liegt in mehreren Ländern der Region über drei Prozent. Seit den 1950er Jahren erlebte Westafrika eine fünffache Zunahme der Einwohner, von 71 auf 353 Millionen Menschen im Jahr 2015 und es wird erwartet, dass die Bevölkerung der Region bis zum Jahr 2050 auf fast 800 Millionen Menschen steigen wird. Dieser Trend hat ernsthafte Konsequenzen für die Nahrungsmittelsicherheit, da die landwirtschaftliche Produktivität in den meisten Ländern Westafrikas immer noch auf einem vergleichsweise niedrigen Niveau liegt. Um diese geringe Produktivität zu kompensieren, schreitet die Ausweitung der landwirtschaftlichen Flächen rasch voran. Die Kartierung und Überwachung der landwirtschaftlichen Gebiete in Westafrika ist eine schwierige Aufgabe, auch auf der Basis der Fernerkundung. Die kleinräumigen, extensiven Anbaumethoden mit geringem landwirtschaftlichen Input und mangelnder Mechanisierung stellen für die Abgrenzung der Anbauflächen von anderen Landbedeckungs- und Landnutzungstypen (LULC) eine große Herausforderung dar. Darüber hinaus wird die Verfügbarkeit von Erdbeobachtungsdaten durch häufige Wolkenbedeckung in der Region erheblich reduziert. Für die genaue Kartierung der landwirtschaftlichen Fläche in Westafrika ist eine hohe zeitliche sowie räumliche Auflösung notwendig, um die meist kleinen Felder abgrenzen zu können und Daten aus Zeiträumen zu erhalten, in denen unterschiedliche LULC-Typen unterscheidbar sind. Allerdings sind solch konsistente Zeitreihen für Westafrika derzeit nicht verfügbar. Daher wurde in dieser Arbeit ein raum-zeitliches Datenfusions-Framework entwickelt, um räumlich und zeitlich hoch aufgelöste Zeitreihen zu erzeugen.
Daten-Fusions-Algorithmen wie das Enhanced Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model (ESTARFM) erfreuten sich in den letzten Jahren zunehmender Beliebtheit, wurden aber kaum auf größeren Skalen verwendet. Um die Nutzbarkeit für diesen Zweck zu verbessern und die Verfügbarkeit der Eingangsdaten vor allem in wolkenreichen Gebieten wie Westafrika zu erhöhen, wurde das ESTARFM-Framework in dieser Arbeit entwickelt. In diesem Framework wurden mehrere Verbesserungen eingebaut. Ein automatisches Füllen von Wolkenlücken wurde eingefügt, um auch teilweise wolkenbedeckte Landsat-Bilder für die Fusion zu verwenden, ohne Lücken auf den Ausgabebildern zu erzeugen. Darüber hinaus wurde der ESTARFM-Algorithmus verbessert, um regionale Unterschiede in der Heterogenität der Studienregion automatisch zu berücksichtigen. Weitere Verbesserungen umfassen die Automatisierung der Zeitreihenerzeugung sowie die signifikante Beschleunigung der Prozessierungsgeschwindigkeit mittels Parallelisierung. Die Leistungsfähigkeit des entwickelten ESTARFM-Frameworks wurde durch die Fusion einer 8-tägigen NDVI-Zeitreihe aus Landsat- und MODIS-Daten für ein Fokusgebiet von 98.000 km² im Grenzgebiet zwischen Burkina Faso und Ghana getestet. Die Ergebnisse dieses Tests demonstrieren die Fähigkeit des ESTARFM-Frameworks, genaue, zeitlich hoch aufgelöste Zeitreihen zu erzeugen, die die räumlichen Details auch in einer solch heterogenen und wolkenreichen Region bewahren können.
Das erfolgreich getestete Framework wurde anschließend angewendet um konsistente Zeitreihen zu erzeugen, die als Grundlage für die Kartierung der landwirtschaftlichen Fläche in Burkina Faso für die Jahre 2001, 2007 und 2014 dienten. In einem ersten Schritt wurden mittels des ESTARFM-Frameworks zeitlich (8 Tage) und räumlich (30 m) hoch aufgelöste NDVI-Zeitreihen für das ganze Land und die drei Jahre abgeleitet. Mehr als 500 Landsat- und 3000 MODIS-Szenen wurden zu diesem Zweck automatisch verarbeitet. Aus den fusionierten ESTARFM NDVI-Zeitreihen wurden phänologische Metriken extrahiert und zusammen mit den einzelnen NDVI-Zeitschnitten als Basis für die Abgrenzung von Regenfeldbau, bewässerten landwirtschaftlichen Flächen und Plantagen genutzt. Die Klassifikation wurde mit dem Random-Forest-Algorithmus in einer räumlichen Auflösung von 30 m für ganz Burkina Faso und die drei Jahre 2001, 2007 und 2014 durchgeführt. Basierend auf Expertenkenntnissen der Region wurde ein zufällig beprobter Referenzdatensatz aus Google-Earth-Bildern generiert, der für die Kalibrierung und Validierung des Klassifikators diente. Die Klassifikationsgenauigkeiten von 92% (2001), 91% (2007) und 91% (2014) demonstrieren die Leistungsfähigkeit der entwickelten Methodik. Die daraus erzeugten Karten zeigen eine Ausweitung der landwirtschaftlichen Fläche um 91%, von etwa 61.000 km² im Jahr 2001 auf 116.900 km² im Jahr 2014. Während der Regenfeldbau den größten Teil dieser Zunahme ausmacht, haben sich auch bewässerte Flächen und Plantagen erheblich ausgebreitet. Insbesondere die Ausweitung der Bewässerungssysteme und der Plantagenfläche lässt sich mit der Förderung durch verschiedene nationale und internationale Entwicklungsprojekte erklären. Die Zunahme der landwirtschaftlichen Gebiete geht einher mit dem raschen Bevölkerungswachstum in den meisten Provinzen Burkina Fasos, welche noch über ungenutzte Landressourcen verfügen. Eine Analyse der Entwicklung der landwirtschaftlichen Fläche im Umland von Schutzgebieten verdeutlicht den erhöhten anthropogenen Druck auf diese Reservate. Der Schutz der verbliebenen Habitate für Flora und Fauna bei gleichzeitiger Verbesserung der Nahrungsmittelsicherheit für eine schnell wachsende Bevölkerung stellen die großen Herausforderungen für die Zukunft der Region dar.
Das entwickelte ESTARFM-Framework zeigt großes Potenzial für weitere Anwendungen, die über die Kartierung landwirtschaftlicher Fläche hinausgehen. Großflächige Forschung, die eine hinreichend hohe zeitliche und räumliche Auflösung erfordern, wie die Überwachung von Bodendegradation oder die Untersuchung von Phänologie der Landoberfläche, könnten von der Anwendung des ESTARFM-Framework erheblich profitieren.
KW  - Fernerkundung
KW  - Landwirtschaft
KW  - Westafrika
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-164776
ER  - 
TY  - THES
A1  - Marquetand, Philipp
T1  - Vectorial properties and laser control of molecular dynamics
T1  - Vektorielle Eigenschaften und Laser-Kontrolle molekularer Dynamik
N2  - In this work, the laser control of molecules was investigated theoretically. In doing so, emphasis was layed on entering vectorial properties and in particular the orientation in the laboratory frame. Therefore, the rotational degree of freedom had to be included in the quantum mechanical description. The coupled vibrational and rotational dynamics was examined, which is usually not done in coherent control theory. Local control theory was applied, where the field is determined from the dynamics of a system, which reacts with an instantaneous response to the perturbation and, in turn, determines the field again. Thus, the field is entangled with the quantum mechanical motion and the presented examples document, that this leads to an intuitive interpretation of the fields in terms of the underlying molecular dynamics. The limiting case of a classical treatment was shown to give similar results and hence, eases to understand the complicated structure of the control fields. In a different approach, the phase- and amplitude shaping of laser fields was systematically studied in the context of controlling population transfer in molecules.
N2  - Das Ziel dieser Arbeit war die theoretische Analyse der Laserkontrolle von Molekülen. Ein Schwerpunkt lag dabei auf vektoriellen Eigenschaften und im Besonderen auf der Orientierung eines Moleküls im Laboratorium. Hierfür wurde der Rotationsfreiheitsgrad in die quantenmechanische Beschreibung einbezogen. Die Kopplung zwischen Vibrations- und Rotationsdynamik wurde explizit berücksichtigt, während dieser Vorgang normalerweise bei theoretischen Untersuchungen zur kohärenten Kontrolle vernachlässigt wird. Als Kontrollschema wurde die lokale Kontrolltheorie (LCT) verwendet, in der das Feld aus der Dynamik eines Systems bestimmt wird, welche sofort auf diese äußere Störung antwortet und damit wiederum das Feld bestimmt. Somit ist das Feld mit der quantenmechanischen Bewegung verknüpft. Die vorgestellten Beispiele dokumentieren, dass dies zu einer intuitiven Interpretation der Felder bzgl. der zu Grunde liegenden molekularen Dynamik führt. In der vereinfachten, klassischen Darstellung der Probleme findet man vergleichbare Resultate. Die klassische Sichtweise ermöglicht ein anschauliches Verständnis der komplizierten Strukturen der Kontrollfelder. Zusätzlich wurde mit einem anderen Ansatz die Phasen- und Amplitudenformung von Laserfeldern systematisch untersucht, wobei der Populationstransfer in Molekülen kontrolliert werden sollte.
KW  - Laserchemie
KW  - Molekularbewegung
KW  - Vektor
KW  - Orientierung
KW  - Orientiertes Molekül
KW  - Photochemie
KW  - Zweiatomiges Molekül
KW  - Nichtstarres Molekül
KW  - Molekülzu
KW  - Kohärente Kontrolle
KW  - Femtochemie
KW  - Pulsformung
KW  - Laser-Kontrolle
KW  - Femtosekunden-Spektroskopie
KW  - Coherent control
KW  - Femto-chemistry
KW  - pulse shaping
KW  - laser control
KW  - femtosecond spectroscopy
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-24697
ER  - 
TY  - THES
A1  - Leikeim, Anna
T1  - Vascularization Strategies for Full-Thickness Skin Equivalents to Model Melanoma Progression
T1  - Vaskularisierungsstrategien für Vollhautäquivalente zur Modellierung der Melanom-Progression
N2  - Malignant melanoma (MM) is the most dangerous type of skin cancer with rising incidences worldwide. Melanoma skin models can help to elucidate its causes and formation or to develop new treatment strategies. However, most of the current skin models lack a vasculature, limiting their functionality and applicability. MM relies on the vascular system for its own supply and for its dissemination to distant body sites via lymphatic and blood vessels. Thus, to accurately study MM progression, a functional vasculature is indispensable. To date, there are no vascularized skin models to study melanoma metastasis in vitro, which is why such studies still rely on animal experimentation. 
In the present thesis, two different approaches for the vascularization of skin models are employed with the aim to establish a vascularized 3D in vitro full-thickness skin equivalent (FTSE) that can serve as a test system for the investigation of the progression of MM. 
Initially, endothelial cells were incorporated in the dermal part of FTSEs. The optimal seeding density, a spheroid conformation of the cells and the cell culture medium were tested. A high cell density resulted in the formation of lumen-forming shapes distributed in the dermal part of the model. These capillary-like structures were proven to be of endothelial origin by staining for the endothelial cell marker CD31. The established vascularized FTSE (vFTSE) was characterized histologically after 4 weeks of culture, revealing an architecture similar to human skin in vivo with a stratified epidermis, separated from the dermal equivalent by a basement membrane indicated by collagen type IV. However, this random capillary-like network is not functional as it cannot be perfused. 
Therefore, the second vascularization approach focused on the generation of a perfusable tissue construct. A channel was molded within a collagen hydrogel and seeded with endothelial cells to mimic a central, perfusable vessel. The generation and the perfusion culture of the collagen hydrogel was enabled by the use of two custom-made, 3D printed bioreactors. Histological assessment of the hydrogels revealed the lining of the channel with a monolayer of endothelial cells, expressing the cell specific marker CD31. 
For the investigation of MM progression in vitro, a 3D melanoma skin equivalent was established. Melanoma cells were incorporated in the epidermal part of FTSEs, representing the native microenvironment of the tumor. Melanoma nests grew at the dermo-epidermal junction within the well stratified epidermis and were characterized by the expression of common melanoma markers. First experiments were conducted showing the feasibility of combining the melanoma model with the vFTSE, resulting in skin models with tumors at the dermo-epidermal junction and lumen-like structures in the dermis. 
Taken together, the models presented in this thesis provide further steps towards the establishment of a vascularized, perfusable melanoma model to study melanoma progression and metastasis.
N2  - Das maligne Melanom (MM) ist die gefährlichste Form von Hautkrebs mit weltweit steigender Inzidenz. Melanom-Hautmodelle können helfen, seine Ursachen und Entstehung aufzuklären oder neue Behandlungsstrategien zu entwickeln. Den meisten bisherigen Hautmodellen fehlt jedoch ein Gefäßsystem, was ihre Funktionalität und Anwendbarkeit einschränkt. Das MM ist auf das Gefäßsystem angewiesen, sowohl für die eigene Versorgung als auch für die Ausbreitung über Lymph- und Blutgefäße zu entfernten Körperstellen. Um die Entwicklung des MM genau zu studieren, ist daher eine funktionelles Gefäßsystem unabdingbar. Bislang gibt es keine vaskularisierten Hautmodelle, um die Melanommetastasierung in vitro zu untersuchen, weshalb solche Studien immer noch auf Tierversuche angewiesen sind. 
In der vorliegenden Arbeit werden zwei unterschiedliche Ansätze zur Vaskularisierung von Hautmodellen mit dem Ziel verfolgt, ein vaskularisiertes 3D in vitro Vollhautmodell (full-thickness skin equivalent, FTSE) zu etablieren, das als Testsystem zur Untersuchung der Entwicklung des MM dienen kann. 
Einerseits wurden Endothelzellen in den dermalen Teil von FTSEs integriert. Die optimale Aussaatdichte, eine sphäroidale Konformation der Zellen und das Zellkulturmedium wurden getestet. Eine hohe Zelldichte führte zur Bildung von lumenbildenden Formen, die im dermalen Teil des Modells verteilt waren. Diese kapillarähnlichen Strukturen wurden durch Färbung für den Endothelzellmarker CD31 als endothelialen Ursprungs nachgewiesen. Das etablierte vaskularisierte FTSE (vFTSE) wurde nach 4 Wochen Kultur histologisch charakterisiert und zeigte eine der menschlichen Haut in vivo ähnliche Architektur mit einer geschichteten Epidermis, die vom dermalen Äquivalent durch eine Basalmembran, gezeigt durch Kollagen Typ IV, getrennt ist. Dieses zufällige kapillarartige Netzwerk ist jedoch nicht funktional, da es nicht durchblutet werden kann. 
Daher konzentrierte sich der zweite Vaskularisierungsansatz auf die Erzeugung eines perfundierbaren Gewebekonstrukts. Ein Kanal wurde in einem Kollagenhydrogel geformt und mit Endothelzellen besiedelt, um ein zentrales, perfundierbares Gefäß zu imitieren. Die Erzeugung und die Perfusionskultur des Kollagenhydrogels wurde durch die Verwendung von zwei speziell angefertigten, 3D-gedruckten Bioreaktoren ermöglicht. Die histologische Beurteilung der Hydrogele zeigte die Auskleidung des Kanals mit einer Einzelschicht von Endothelzellen, die den zellspezifischen Marker CD31 exprimieren. 
Für die Untersuchung der MM-Progression in vitro wurde ein 3D-Melanom-Hautäquivalent hergestellt. Melanomzellen wurden in den epidermalen Teil von FTSEs integriert, was die native Mikroumgebung des Tumors darstellt. Die Melanomnester wuchsen an der dermo-epidermalen Grenzfläche innerhalb der gut stratifizierten Epidermis und wurden durch die Expression gängiger Melanommarker charakterisiert. Zusätzlich konnte die Kombination des Melanom-Modells mit dem vFTSE gezeigt werden, was zu Hautmodellen mit Tumoren an der dermo-epidermalen Grenzfläche und lumenartigen Strukturen in der Dermis führte. 
Alles in allem bieten die in dieser Arbeit vorgestellten Modelle weitere Schritte hin zur Entwicklung eines vaskularisierten, perfundierbaren Melanommodell zur Erforschung der Melanomprogression und Metastasierung.
KW  - Tissue Engineering
KW  - In-vitro-Kultur
KW  - Melanom
KW  - skin model
KW  - vascularization
KW  - in vitro-Testsystem
KW  - perfused hydrogel
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-272956
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kleineisel, Jonas
T1  - Variational networks in magnetic resonance imaging - Application to spiral cardiac MRI and investigations on image quality
T1  - Variational Networks in der Magnetresonanztomographie - Anwendung auf spirale Herzbildgebung und Untersuchungen zur Bildqualität
N2  - Acceleration is a central aim of clinical and technical research in magnetic resonance imaging (MRI) today, with the potential to increase robustness, accessibility and patient comfort, reduce cost, and enable entirely new kinds of examinations. A key component in this endeavor is image reconstruction, as most modern approaches build on advanced signal and image processing. Here, deep learning (DL)-based methods have recently shown considerable potential, with numerous publications demonstrating benefits for MRI reconstruction. However, these methods often come at the cost of an increased risk for subtle yet critical errors. Therefore, the aim of this thesis is to advance DL-based MRI reconstruction, while  ensuring high quality and fidelity with measured data. A network architecture specifically suited for this purpose is the variational network (VN). To investigate the benefits these can bring to non-Cartesian cardiac imaging, the first part presents an application of VNs, which were specifically adapted to the reconstruction of accelerated spiral acquisitions. The proposed method is compared to a segmented exam, a U-Net and a compressed sensing (CS) model using qualitative and quantitative measures. While the U-Net performed poorly, the VN as well as the CS reconstruction showed good output quality. In functional cardiac imaging, the proposed real-time method with VN reconstruction substantially accelerates examinations over the gold-standard, from over 10 to just 1 minute. Clinical parameters agreed on average. 

Generally in MRI reconstruction, the assessment of image quality is complex, in particular for modern non-linear methods. Therefore, advanced techniques for precise evaluation of quality were subsequently demonstrated.
With two distinct methods, resolution and amplification or suppression of noise are quantified locally in each pixel of a reconstruction. Using these, local maps of resolution and noise in parallel imaging (GRAPPA), CS, U-Net and VN reconstructions were determined for MR images of the brain. In the tested images, GRAPPA delivers uniform and ideal resolution, but amplifies noise noticeably. The other methods adapt their behavior to image structure, where different levels of local blurring were observed at edges compared to homogeneous areas, and noise was suppressed except at edges.  Overall, VNs were found to combine a number of advantageous properties, including a good trade-off between resolution and noise, fast reconstruction times, and high overall image quality and fidelity of the produced output. Therefore, this network architecture seems highly promising for MRI reconstruction.
N2  - Eine Beschleunigung des Bildgebungsprozesses ist heute ein wichtiges Ziel von klinischer und technischer Forschung in der Magnetresonanztomographie (MRT). Dadurch könnten Robustheit, Verfügbarkeit und Patientenkomfort erhöht, Kosten gesenkt und ganz neue Arten von Untersuchungen möglich gemacht werden. Da sich die meisten modernen Ansätze hierfür auf eine fortgeschrittene Signal- und Bildverarbeitung stützen, ist die Bildrekonstruktion ein zentraler Baustein. In diesem Bereich haben Deep Learning (DL)-basierte Methoden in der jüngeren Vergangenheit bemerkenswertes Potenzial gezeigt und eine Vielzahl an Publikationen konnte deren Nutzen in der MRT-Rekonstruktion feststellen. Allerdings besteht dabei das Risiko von subtilen und doch kritischen Fehlern. Daher ist das Ziel dieser Arbeit, die DL-basierte MRT-Rekonstruktion weiterzuentwickeln, während gleichzeitig hohe Bildqualität und Treue der erzeugten Bilder mit den gemessenen Daten gewährleistet wird. Eine Netzwerkarchitektur, die dafür besonders geeignet ist, ist das Variational Network (VN). Um den Nutzen dieser Netzwerke für nicht-kartesische Herzbildgebung zu untersuchen, beschreibt der erste Teil dieser Arbeit eine Anwendung von VNs, welche spezifisch für die Rekonstruktion von beschleunigten Akquisitionen mit spiralen Auslesetrajektorien angepasst wurden. Die vorgeschlagene Methode wird mit einer segmentierten Rekonstruktion, einem U-Net, und einem Compressed Sensing (CS)-Modell anhand von qualitativen und quantitativen Metriken verglichen. Während das U-Net schlecht abschneidet, zeigen die VN- und CS-Methoden eine gute Bildqualität. In der funktionalen Herzbildgebung beschleunigt die vorgeschlagene Echtzeit-Methode mit VN-Rekonstruktion die Aufnahme gegenüber dem Goldstandard wesentlich, von etwa zehn zu nur einer Minute. Klinische Parameter stimmen im Mittel überein. 

Die Bewertung von Bildqualität in der MRT-Rekonstruktion ist im Allgemeinen komplex, vor allem für moderne, nichtlineare Methoden. Daher wurden anschließend forgeschrittene Techniken zur präsizen Analyse von Bildqualität demonstriert. Mit zwei separaten Methoden wurde einerseits die Auflösung und andererseits die Verstärkung oder Unterdrückung von Rauschen in jedem Pixel eines untersuchten Bildes lokal quantifiziert. Damit wurden lokale Karten von Auflösung und Rauschen in Rekonstruktionen durch Parallele Bildgebung (GRAPPA), CS, U-Net und VN für MR-Aufnahmen des Gehirns berechnet. In den untersuchten Bildern zeigte GRAPPA gleichmäßig eine ideale Auflösung, aber merkliche Rauschverstärkung. Die anderen Methoden verhalten sich lokal unterschiedlich je nach Struktur des untersuchten Bildes. Die gemessene lokale Unschärfe unterschied sich an den Kanten gegenüber homogenen Bildbereichen, und Rauschen wurde überall außer an Kanten unterdrückt. Insgesamt wurde für VNs eine Kombination von verschiedenen günstigen Eigenschaften festgestellt, unter anderem ein guter Kompromiss zwischen Auflösung und Rauschen, schnelle Laufzeit, und hohe Qualität und Datentreue der erzeugten Bilder. Daher erscheint diese Netzwerkarchitektur als ein äußerst vielversprechender Ansatz für MRT-Rekonstruktion.
KW  - Kernspintomografie
KW  - Convolutional Neural Network
KW  - Maschinelles Lernen
KW  - Bildgebendes Verfahren
KW  - magnetic resonance imaging
KW  - convolutional neural network
KW  - variational network
KW  - cardiac imaging
KW  - machine learning
KW  - local point-spread function
KW  - resolution
KW  - g-factor
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-347370
ER  - 
TY  - THES
A1  - Forster, Johannes
T1  - Variational Approach to the Modeling and Analysis of Magnetoelastic Materials
T1  - Variationeller Zugang zu Modellierung und Analysis Magnetoelastischer Materialien
N2  - This doctoral thesis is concerned with the mathematical modeling of magnetoelastic materials and the analysis of PDE systems describing these materials and obtained from a variational approach.
The purpose is to capture the behavior of elastic particles that are not only magnetic but exhibit a magnetic domain structure which is well described by the micromagnetic energy and the Landau-Lifshitz-Gilbert equation of the magnetization. The equation of motion for the material’s velocity is derived in a continuum mechanical setting from an energy ansatz. In the modeling process, the focus is on the interplay between Lagrangian and Eulerian coordinate systems to combine elasticity and magnetism in one model without the assumption of small deformations.
The resulting general PDE system is simplified using special assumptions. Existence of weak solutions is proved for two variants of the PDE system, one including gradient flow dynamics on the magnetization, and the other featuring the Landau-Lifshitz-Gilbert equation. The proof is based on a Galerkin method and a fixed point argument. The analysis of the PDE system with the Landau-Lifshitz-Gilbert equation uses a more involved approach to obtain weak solutions based on G. Carbou and P. Fabrie 2001.
N2  - Die vorliegende Doktorarbeit beschäftigt sich mit der mathematischen Modellierung magnetoelastischer Materialien und der Analysis von Systemen partieller Differentialgleichungen für diese Materialien. Die Herleitung der partiellen Differentialgleichungen erfolgt mittels eines variationellen Zugangs.
Ziel ist es, das Verhalten elastischer Teilchen zu beschreiben, welche nicht nur magnetisch sind, sondern sich durch eine magnetische Domänenstruktur auszeichnen. Diese Struktur wird beschrieben durch die mikromagnetische Energie und die Landau-Lifshitz-Gilbert Gleichung der Magnetisierung. Die Bewegungsgleichung für die Geschwindigkeit des Materials ist in einem kontinuumsmechanischen Setting von einer Energiegleichung abgeleitet. In der Modellierung liegt der Fokus auf dem Zusammenspiel von Lagrange’schen und Euler’schen Koordinaten, um Elastizität und Magnetismus in einem Modell zu kombinieren. Dies geschieht ohne die Annahme kleiner Deformationen.
Das resultierende allgemeine System partieller Differentialgleichungen wird durch spezielle Annahmen vereinfacht und es wird die Existenz von schwachen Lösungen gezeigt. Der Beweis wird für zwei Varianten des Differentialgleichungssystems geführt. Das erste System enthält die Beschreibung der Dynamik der Magnetisierung mittels Gradientenfluss, im zweiten wird die Dynamik mittels Landau-Lifshitz-Gilbert Gleichung beschrieben. Schlüsselidee des Beweises ist ein Galerkin-Ansatz, kombiniert mit einem Fixpunkt-Argument. Zum Beweis der Existenz schwacher Lösungen des Systems mit Landau-Lifshitz-Gilbert Gleichung wird eine aufwändigere Methode herangezogen, welche auf einer Arbeit von G. Carbou und P. Fabrie aus 2001 beruht.
KW  - Magnetoelastizität
KW  - Mikromagnetismus
KW  - Mathematische Modellierung
KW  - Galerkin-Methode
KW  - Differentialgleichungssystem
KW  - Partielle Differentialgleichungen
KW  - Existenz schwacher Lösungen
KW  - PDEs
KW  - Mathematical modeling
KW  - Calculus of variations
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-147226
ER  - 
TY  - THES
A1  - Christ, Thomas
T1  - Value-distribution of the Riemann zeta-function and related functions near the critical line
T1  - Werteverteilung der Riemannschen Zetafunktion und verwandter Funktionen nahe der kritischen Geraden
N2  - The Riemann zeta-function forms a central object in multiplicative number theory; its value-distribution encodes deep arithmetic properties of the prime numbers. Here, a crucial role is assigned to the analytic behavior of the zeta-function on the so called critical line. In this thesis we study the value-distribution of the Riemann zeta-function near and on the critical line. Amongst others we focus on the following.

PART I: A modified concept of universality, a-points near the critical line and a denseness conjecture attributed to Ramachandra.

The critical line is a natural boundary of the Voronin-type universality property of the Riemann zeta-function. We modify Voronin's concept by adding a scaling factor to the vertical shifts that appear in Voronin's universality theorem and investigate whether this modified concept is appropriate to keep up a certain universality property of the Riemann zeta-function near and on the critical line. It turns out that it is mainly the functional equation of the Riemann zeta-function that restricts the set of functions which can be approximated by this modified concept around the critical line.

Levinson showed that almost all a-points of the Riemann zeta-function lie in a certain funnel-shaped region around the critical line. We complement Levinson's result: Relying on arguments of the theory of normal families and the notion of filling discs, we detect a-points in this region which are very close to the critical line. 

According to a folklore conjecture (often attributed to Ramachandra) one expects that the values of the Riemann zeta-function on the critical line lie dense in the complex numbers. We show that there are certain curves which approach the critical line asymptotically and have the property that the values of the zeta-function on these curves are dense in the complex numbers. 

Many of our results in part I are independent of the Euler product representation of the Riemann zeta-function and apply for meromorphic functions that satisfy a Riemann-type functional equation in general.

PART II: Discrete and continuous moments.

The Lindelöf hypothesis deals with the growth behavior of the Riemann zeta-function on the critical line. Due to classical works by Hardy and Littlewood, the Lindelöf hypothesis can be reformulated in terms of power moments to the right of the critical line. Tanaka showed recently that the expected asymptotic formulas for these power moments are true in a certain measure-theoretical sense; roughly speaking he omits a set of Banach density zero from the path of integration of these moments. We provide a discrete and integrated version of Tanaka's result and extend it to a large class of Dirichlet series connected to the Riemann zeta-function.
N2  - Die Riemannsche Zetafunktion ist ein zentraler Gegenstand der multiplikativen Zahlentheorie; in ihrer Werteverteilung liegen wichtige arithmetische Eigenschaften der Primzahlen kodiert. Besondere Bedeutung kommt hierbei dem analytischen Verhalten der Zetafunktion auf der sog. kritischen Geraden zu. Wir untersuchen in dieser Arbeit die Werteverteilung der Riemannschen Zetafunktion auf und nahe der kritischen Geraden. Wir fokusieren wir uns dabei u.a. auf folgende Punkte.

TEIL I: Ein modifiziertes Universalitätskonzept, a-Stellen nahe der kritischen Geraden und eine Dichtheitsvermutung nach Ramachandra.

Die kritische Gerade fungiert als natürliche Grenze für die Voroninsche Universalitätseigenschaft der Riemannschen Zetafunktion. Wir modifizieren Voronins Universalitätskonzept dahingehend, dass wir die vertikalen Translationen aus Voronins Universalitätssatz mit einer zusätzlichen Skalierung versehen. Wir untersuchen, ob durch dieses modifizierte Konzept eine abgeschwächte Universalitätseigenschaft der Riemannschen Zetafunktion um die kritschen Gerade aufrecht erhalten werden kann. Es stellt sich heraus, dass die Gestalt der Funktionen, die sich auf diese Weise durch die Zetafunktion approximieren lassen, stark von der Funktionalgleichung und der Wahl des skalierenden Faktors abhängt.


Nach einem Resultat von Levinson liegen fast alle a-Stellen der Riemannschen Zetafunktion in einem trichterförmigen Bereich um die kritische Gerade. Gewisse Normalitätsargumenten sowie das Konzept der 'filling discs' erlauben uns Levinsons Resultat zu ergänzen und a-Stellen in diesem trichterförmigen Bereich aufzuspüren, die sehr nahe an der kritischen Geraden liegen.

Man vermutet, dass die Werte der Riemannschen Zetafunktion auf der kritischen Geraden dicht in den komplexen Zahlen liegen. Wir nähern uns dieser Vermutung (die man oft Ramachandra zuschreibt), indem wir die Existenz gewisser Kurven nachweisen, die sich asymptotisch an die kritische Gerade anschmiegen und die Eigenschaft besitzen, dass die Werte der Zetafunktion auf diesen Kurven dicht in den komplexen Zahlen liegen.

Viele unserer Ergebnisse in Teil I sind unabhängig von der Eulerproduktdarstellung der Zetafunktion und gelten allgemein für beliebige meromorphe Funktionen, die einer Funktionalgleichung vom Riemann-Typ genügen.  

TEIL II: Diskrete und kontinuierliche Momente.

Die Lindelöf Vermutung trifft eine Aussage über das Wachstumsverhalten der Zetafunktion auf der kritischen Geraden. Nach klassischen Arbeiten von Hardy und Littlewood lässt sie sich mittels Potenzmomente der Zetafunktion rechts von der kritischen Geraden umformulieren. Tanaka konnte kürzlich nachweisen, dass die asymptotischen Formeln, die man für diese Potenzmomente erwartet in einem gewissen maßtheoretischem Sinne Gülitgkeit besitzen: grob gesprochen wird heibei eine Menge mit Banachdichte null vom Integrationsweg der Potenzmomente ausgespart. Wir stellen eine diskrete und eine integrierte Version von Tanakas Resultat zur Verfügung. Zudem verallgemeinern wir Tanakas Ergebnis auf eine große Klasse von Dirichletreihen.
KW  - Riemannsche Zetafunktion
KW  - Riemann zeta-function
KW  - universality
KW  - a-point distribution
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-97763
ER  - 
TY  - THES
A1  - Koch, Julia Diana
T1  - Value Ranges for Schlicht Functions
T1  - Wertemengen schlichter Funktionen
N2  - This thesis deals with value sets, i.e. the question of what the set of values that a set of functions can take in a prescribed point looks like.
Interest in such problems has been around for a long time; a first answer was given by the Schwarz lemma in the 19th century, and soon various refinements were proven. 
Since the 1930s, a powerful method for solving such problems has been developed, namely Loewner theory. We make extensive use of this tool, as well as variation methods which go back to Schiffer to examine the following questions:
We describe the set of values a schlicht normalised function on the unit disc with prescribed derivative at the origin can take by applying Pontryagin's maximum principle to the radial Loewner equation.
We then determine the value ranges for the set of holomorphic, normalised, and bounded functions that have only real coefficients in their power series expansion around 0, and for the smaller set of functions which are additionally typically real. 
Furthermore, we describe the values a univalent self-mapping of the upper half-plane with hydrodynamical normalization which is symmetric with respect to the imaginary axis can take.
Lastly, we give a necessary condition for a schlicht bounded function f on the unit disc to have extremal derivative in a point z where its value f(z) is fixed by using variation methods.
N2  - Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit Wertemengen, d.h. der Frage, welche Werte eine Menge von Funktionen in einem vorgegeben Punkt annehmen kann.
Probleme dieser Art werden schon seit Langem behandelt; eine erste Antwort in Form des Lemmas von Schwarz wurde bereits im 19. Jahrhundert gegeben, und viele Verfeinerungen folgten. 
Seit den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts steht ein mächtiges Instrument zur Lösung solcher Probleme in Form der Löwner-Theorie zur Verfügung. Wir benutzen diese sowie Variationsmethoden, die auf Schiffer-Variation zurückgehen, um die folgenden Fragestellungen zu klären:
Wir beschreiben die Menge der Werte, die eine schlichte normalisierte Funktion mit fixierter Ableitung im Ursprung annehmen kann, durch Anwendung des Pontryagin-Maximumprinzip auf die radiale Löwner-Gleichung.
Als Nächstes bestimmen wir die Wertemengen für holomorphe normalisierte beschränkte Funktionen, deren Taylor-Entwicklung um 0 nur reelle Koeffizienten hat, und für die kleinere Menge von Funktionen, die zusätzlich typisch reell sind. 
Außerdem beschreiben wir den Wertebereich schlichter Selbstabbildungen der oberen Halbebene mit hydrodynamischer Normalisierung, die symmetrisch bezüglich der imaginären Achse sind. 
Zuletzt geben wir mit Hilfe von Variationsmethoden eine notwenige Bedingung für schlichte beschränkte Funktionen auf dem Einheitskreis an, deren Ableitung in einem Punkt mit vorgegebenem Funktionswert extremal ist.
KW  - Value ranges
KW  - radial Loewner equation
KW  - chordal Loewner equation
KW  - Pontryagins's maximum principle
KW  - univalent functions
KW  - typically real functions
KW  - Pontrjagin-Maximumprinzip
KW  - Schlichte Funktion
KW  - Funktionentheorie
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-144978
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hain, Johannes
T1  - Valuation Algorithms for Structural Models of Financial Networks
T1  - Algorithmen zur Bestimmung von Gleichgewichtslösungen in Finanzsystemen mit Kapitalverflechtung
N2  - The thesis focuses on the valuation of firms in a system context where cross-holdings of the firms in liabilities and equities are allowed and, therefore, systemic risk can be modeled on a structural level. A main property of such models is that for the determination of the firm values a pricing equilibrium has to be found. While there exists a small but growing amount of research on the existence and the uniqueness of such price equilibria, the literature is still somewhat inconsistent. An example for this fact is that different authors define the underlying financial system on differing ways. Moreover, only few articles pay intense attention on procedures to find the pricing equilibria. In the existing publications, the provided algorithms mainly reflect the individual authors' particular approach to the problem. Additionally, all existing methods do have the drawback of potentially infinite runtime. 

For these reasons, the objects of this thesis are as follows. First, a definition of a financial system is introduced in its most general form in Chapter 2. It is shown that under a fairly mild regularity condition the financial system has a unique existing payment equilibrium. In Chapter 3, some extensions and differing definitions of financial systems that exist in literature are presented and it is shown how these models can be embedded into the general model from the proceeding chapter. Second, an overview of existing valuation algorithms to find the equilibrium is given in Chapter 4, where the existing methods are generalized and their corresponding mathematical properties are highlighted. Third, a complete new class of valuation algorithms is developed in Chapter 4 that includes the additional information whether a firm is in default or solvent under a current payment vector. This results in procedures that are able find the solution of the system in a finite number of iteration steps. In Chapter 5, the developed concepts of Chapter 4 are applied to more general financial systems where more than one seniority level of debt is present. Chapter 6 develops optimal starting vectors for non-finite algorithms and Chapter 7 compares the existing and the new developed algorithms concerning their efficiency in an extensive simulation study covering a wide range of possible settings for financial systems.
N2  - Die vorliegende Dissertation hat die Unternehmensbewertung in Finanzsystemen mit Fremd- und Eigenkapitalverflechtung zum Thema. Die zentrale Eigenschaft dieser Modelle ist, dass zur Bestimmung der Firmenwerte eine Gleichgewichtslösung ermittelt werden muss. Die Zahl der Veröffentlichungen mit dem Schwerpunkt des Nachweises von Existenz- und Eindeutigkeitsaussagen der Gleichgewichte steigt zwar stetig an, allerdings ist die Fachliteratur in diesem Bereich teilweise noch sehr inkonsistent. Beispielsweise existieren je nach Autor unterschiedliche Vorgehensweisen, das zugrunde liegende Finanzsystem zu definieren. Darüber hinaus schenken nur wenige Fachartikel der Frage Beachtung, wie die Lösungsgleichgewichte genau bestimmt werden können. Zuletzt weisen die bereits entwickelten Verfahren den Nachteil auf, dass Sie womöglich unendlich viele Iterationsschritte benötigen bis die gesuchte Lösung exakt erreicht wird.  

Aus diesen Gründen beinhaltet die vorliegende Dissertation folgende Themen. Im ersten Schritt wird in Kapitel 2 eine möglichst allgemeine Definition eines Finanzsystems eingeführt. Es wird gezeigt dass unter nicht allzu strengen Voraussetzungen die Gleichgewichtslösung dieses Systems eindeutig bestimmt ist. In Kapitel 3 werden in der Fachliteratur zu diesem Thema zu findende Erweiterungen und abweichende Definitionen des Systems vorgestellt und wie diese in das allgemeine Modell aus dem vorherigen Kapitel eingebettet werden können. Danach wird in Kapitel 4 ein Überblick über bereits entwickelte Lösungsverfahren gegeben, wobei die existierenden Prozeduren in ihrem Vorgehen verallgemeinert und deren zugehörige mathematische Eigenschaften aufgezeigt werden. Des weiteren wird im gleichen Kapitel eine komplett neue Klasse von Lösungsverfahren entwickelt, die noch die zusätzliche Information verarbeiten, ob eine Firma für einen gegebenen Zahlungsvektor solvent oder insolvent ist. Als Folge dieses Ansatzes sind diese Algorithmen in der Lage,  die exakte Gleichgewichtslösung des Systems in endlich vielen Schritten zu finden. In Kapitel 5 werden die entworfenen Konzepte dann für Finanzsysteme angewendet, in denen mehr als nur eine Schulden-Seniorität berücksichtigt wird. Kapitel 6 leitet optimale Startvektoren der nicht-endlichen Verfahren her und Kapitel 7 vergleicht die bereits existierenden und alle neu entwickelten Lösungsverfahren bezüglich ihrer Laufzeiteffizienz im Rahmen einer ausführlichen Simulationsstudie.
KW  - Risikomanagement
KW  - Finanzmathematik
KW  - Financial Networks
KW  - Counterparty Risk
KW  - Numerical Asset Valuation
KW  - Systemic Risk
KW  - Structrual Model
KW  - Unternehmensbewertung
KW  - Kapitalverflechtung
KW  - Finanzielle Netzwerke
KW  - Systemisches Risiko
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-128108
ER  - 
TY  - THES
A1  - Lang, Melanie
T1  - Valence Shell Photoionization of Soot Precursors with Synchrotron Radiation
T1  - Valenzschalen-Photoionisation von Rußvorläufern mit Synchrotron-Strahlung
N2  - A series of combustion relevant species like radicals, carbenes and polycyclic aromatic hydrocarbons were characterized in the gas phase by vacuum UV synchrotron radiation and their ionization energies (IE) and further spectroscopic details of the respective cations were retrieved from threshold photoelectron spectra. The reactive intermediates were generated by flash vacuum pyrolysis from stable precursor molecules. Furthermore three polycyclic aromatic hydrocarbons were investigated by threshold photoelectron spectroscopy, too. The experiment was performed at the VUV beamline of the Swiss Light Source in Villigen/Switzerland and the iPEPICO (imaging photoelectron photoion coincidence) setup was applied to correlate ions and electrons from the same ionization event. From the threshold photoelectron spectra and from quantum chemical computations the vibrational structure of the molecule cations and the geometry changes upon ionization were assigned. The ionization energies of the two C4H5 isomers 2-butyn-1-yl and 1-butyn-3-yl were assigned to 7.94±0.02 eV and 7.97±0.02 eV, respectively. The isomerization between the two isomers was computed to have a barrier of 2.20 eV, so a rearrangement between the two radicals cannot be excluded. From the threshold photoelectron spectra of the two constitutional C4H7 isomers 1-methylallyl and 2-methylallyl the ionization energies were assigned to 7.48±0.02 eV and to 7.59±0.02 eV for 1-E-methylallyl and 1-Z-methylallyl, as well as to 7.88±0.01 eV for 2-methylallyl.  The two radicals 9-fluorenyl, C13H9, and benzhydryl, C13H11, were observed to ionize at 7.01±0.02 eV and 6.7 eV. The threshold photoelectron spectrum of benzhydryl also incorporated the signal of the diphenylmethyl carbene, C13H10, which has an IE at 6.8 eV. In addition, the head-to-head dimers of 9-fluorenyl and benzhydryl were observed as products in the pyrolysis. C26H18 has an IE at 7.69±0.04 eV and C26H22 has an IE at 8.13±0.04 eV. The three polycyclic aromatic hydrocarbon DHP (C14H16) 1-PEN (C18H22) and THCT (C22H16) were investigated in an effusive beam. The ionization energies were determined to IE(DHP)= 7.38±0.02 eV, IE(1-PEN)=7.58±0.05 eV and IE(THCT)=6.40±0.02 eV. Furthermore the thermal decomposition and the dissociative photoionization of diazomeldrum’s acid was investigated. The pyrolysis products yielded beside several other products the two not yet (by photoelectron spectroscopy) characterized molecules E-formylketene, C3O2H2 and 2-diazoethenone, N2C2O. The dissociative photoionization showed the Wolff rearrangement to occur at higher internal energies.
N2  - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit VUV Valenz-Photoionisations-Experimenten, welche in der Gasphase an verschiedenen Kohlenwasserstoffradikalen und drei polyzyklischen aromatischen Kohlen- wasserstoffen (PAH) durchgeführt wurde.	Des Weiteren wurden die Pyrolyseprodukte der Dia- zomeldrumsäure mit dem genannten Experiment untersucht. Die reaktiven Intermediate wurden im Vakuum mittels Flash-Pyrolyse aus stabilen Vorläufermolekülen erzeugt. Die meisten dieser waren kommerziell erhältlich, wobei auch einige Moleküle selbst im Würzburger Chemielabor synthetisiert wurden. Die erzeugten Radikale und Carbene wurden in einem kontinuierlichen Molekularstrahl ex- pandiert. Um den Vorläufer in die Gasphase zu überführen, wurden verschiedene Molekular-Quellen eingesetzt. Die Auswahl erfolgte dabei in Abhängigkeit des Dampfdrucks des Vorläufermoleküls. Die Polyzyklischen Aromaten (PAH) wurden in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Anke Krüger im Insti- tut für Organische Chemie der Universität Würzburg synthetisiert. Die PAH wurden in einer Fest- stoffmolekularquelle geheizt und in einem effusiven Molekularstrahl expandiert. Die Ionisation aller Spezies erfolgte mit monochromatischem VUV-Synchrotronlicht, das an der Bending-Magnet Beam- line an der Swiss Light Source in Villigen/Schweiz erzeugt wird. Das Schwellenphotoelektronen- Photoionen-Koinzidenz (TPEPICO) Experiment wurde zur Detektion und Analyse der Ionisation- sprozesse angewendet. Dieses Experiment ermöglicht es massenselektierte Ionen und Schwellen- photoelektronen des selben Ionisationsereignisses zu korrelieren. Die Ionen wurden in einem Time- of-Flight Massenspektrometer detektiert. Durch Integration des Massensignals und anschließende Auswertung des zugeordneten Schwellenphotoelektronen-Signals erhält man das Schwellenphotoelek- tronen-Spektrum (TPES) des Moleküls bzw.	Fragments.	Aus den TPE-Spektren konnten Ion- isierungsenergien bestimmt werden und mit Hilfe von Franck-Condon-Simulationen sowohl die Schwin- gungsstruktur im Kation, als auch die Geometrieänderung, hervorgerufen durch die Ionisation, analysiert werden. Berechnete Ionisierungsenergien wurden zusätzlich mit den experimentellen Daten verglichen. Im Folgenden werden die einzelnen Ergebnisse aufgelistet. ...
KW  - Ultraviolett-Photoelektronenspektroskopie
KW  - photoelectron-photoion coincidence
KW  - Photoelektronen-Photoionen-Koinzidenz
KW  - reactive intermediates
KW  - pyrolysis
KW  - reaktive Intermediate
KW  - Pyrolyse
KW  - Fotoionisation
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-117038
ER  -