TY  - THES
A1  - Rügamer, Stefan
T1  - Multi-Wavelength Observations of the high-peaked BL Lacertae objects 1ES 1011+496 and 1ES 2344+514
T1  - Multiwellenlängenbeobachtungen der hoch-peakenden BL Lacertae Objekte 1ES 1011+496 und 1ES 2344+514
N2  - BL Lacertae objects belong to the most luminous sources in the Universe. They represent a subclass of active galactic nuclei with a spectrum that is dominated by non-thermal emission, extending from radio wavelengths to tera electronvolt (TeV) energies. The emission is strongly variable on time scales of years down to minutes, and arises from relativistic jets pointing at small angles to the line of sight of the observer, which is the reason for naming them “blazars”. Blazars are the dominant extragalactic source class in the radio, microwave and gamma-ray regime, are prime candidates for the origin of the Cosmic Rays and excellent laboratories to study black hole and jet physics as well as relativistic effects. Despite more than 20 years of observational efforts, the physical mechanisms driving their emission are not yet fully understood. So far, studies of their broad-band continuum emission were mostly concentrated on bright, flaring states. However, for a better understanding of the central engine powering the jets, the bias from flux-limited observations of the past must be overcome and their long-term average continuum spectral energy distributions (SEDs) must be determined. This work presents the first simultaneous multi-wavelength campaigns from the radio to the TeV regime of two high-frequency peaked BL Lacertae objects known to emit at TeV energies. The first source, 1ES 1011+496, was observed between February and May 2008, the second one, 1ES 2344+514, between September 2008 and February 2009. The extensive observational campaigns were organised independently from an external trigger for the presence of a flaring state. Since the duty cycle of major flux outbursts is known to be rather low, the campaigns were expected to yield SEDs representative of the long-term average emission. Central for this thesis is the analysis of data obtained with the MAGIC Cherenkov telescope, measuring energy spectra and light curves from ~0.1 to ~10 TeV. For the remaining instruments, observation time was proposed and additional data was organised by collaboration with the instrument teams by the author of this work. Such data was obtained mostly in a fully reduced state. Individual light curves are investigated as well as combined in a search for inter-band correlations. The data of both sources reveal a notable lack of a correlation between the emission at radio and optical wavelengths, indicating that the radio and short-wavelength emission arise in different regions of the jet. Quasi-simultaneous SEDs of two different flux states are observationally determined and described by a one-zone as well as a self-consistent two-zone synchrotron self-Compton model. First approaches to model the SEDs by means of a Chi2 minimisation technique are briefly discussed. The SEDs and the resulting model parameters, characterising the physical conditions in the emission regions, are compared to archival data. Though the models can describe the data well, for 1ES 1011+496 the model parameters indicate that in addition to the synchrotron and inverse-Compton emission of relativistic electrons, emission due to accelerated protons seems to be required. The SEDs of 1ES 2344+514 reveal one of the lowest activity states ever detected from the source. Despite that, the model parameters are not indicative of a distinct quiescent state, which may be caused by the degeneracy of the different parameters in one-zone models. Moreover, indications accumulate that the radiation can not be attributed to a single emission region. The results disfavour some of the current blazar classification schemes and the so-called “blazar sequence”, emphasising the need for a more realistic explanation of the systematics of the blazar SEDs in terms of fundamental parameters.
N2  - BL Lacertae-Objekte sind mit die leuchtkräftigsten Quellen im Universum. Sie stellen eine Unterklasse der Galaxien mit aktiven Kernen dar. Ihr Spektrum erstreckt sich von Radio-Wellenlängen bis in den Tera-Elektronvolt (TeV)-Bereich und ist dominiert durch nicht-thermische Strahlung. Ihre Emission is stark variabel, auf Zeitskalen von Jahren bis Minuten, und entsteht in relativistischen Jets, welche mit einem geringen Winkel zur Sichtlinie beobachtet werden. Daher werden diese Objekte “Blazare” genannt. Blazare sind die dominierende extragalaktische Quellpopulation im Radio-, Mikrowellen- und Gamma-Regime, gehören zu den favorisierten Quellen der Kosmischen Strahlung und bieten ausgezeichnete Bedingungen, um die Physik schwarzer Löcher, Jets sowie relativistische Effekte zu untersuchen. Trotz mehr als 20 Jahre andauernder Beobachtungen sind die physikalischen Mechanismen, welche für die Emission verantwortlich sind, noch nicht völlig verstanden. Bisher konzentrierten sich die Untersuchungen der Breitband-Kontinuumsstrahlung der Quellen hauptsächlich auf deren helle Ausbrüche. Um jedoch die zentrale Komponente der Jetenergetik zu verstehen, muss die in der Vergangenheit aufgebaute Tendenz zu flusslimitierten Beobachtungen überwunden werden, und die über lange Zeiträume gemittelten spektralen Energieverteilungen bestimmt werden. Die vorliegende Arbeit präsentiert die ersten simultanen Multiwellenlängenkampagnen vom Radio- bis in den TeV-Bereich für zwei BL Lacertaue Objekte, welche als TeV-Emitter bekannt sind. Die erste der beiden Quellen, 1ES 1011+496, wurde zwischen Februar und Mai 2008 beobachtet, 1ES 2344+514, die zweite Quelle, von September 2008 bis Februar 2009. Die umfangreichen Beobachtungskampagnen wurden unabhängig von externen Benachrichtigungen über hohe Flusszustände organisiert. Da starke Ausbrüche der Quellen relativ selten sind, wurde von den Kampagnen erwartet, dass eine spektrale Energieverteilung erbringen würden, welche repräsentativ für ein Langzeitmittel der Emission wäre. Die Analyse der Daten des MAGIC-Cherenkov-Teleskops, welches im Bereich von ~0.1 – 10 TeV beobachtet, nahm in dieser Arbeit ein zentrale Rolle ein. Daten der übrigen Instrumente wurde entweder über Anträge auf Beobachtungszeit oder Kooperationen mit den Instrumententeams vom Autor dieser Arbeit eingeworben. Entsprechende Daten wurden hauptsächlich in einer finalen Form übermittelt. In dieser Arbeit werden die individuellen Lichtkurven untersucht sowie für die Suche nach Korrelationen zwischen den verschiedenen Bändern verwendet. Für beide Quellen konnte keine Korrelation zwischen dem Radio- und optischen Bereich gefunden werden, was darauf hindeutet, dass deren Strahlung in unterschiedlichen Regionen des Jets produziert wird. Mit Hilfe der gewonnenen Daten wurden quasi-simultane spektrale Energieverteilungen in je zwei unterschiedlichen Flusszuständen ermittelt und mit Hilfe eines Ein-Zonen sowie eines selbst-konsistenten Zwei-Zonen-Synchrotron-Selbst-Compton-Modells beschrieben. Erste Versuche, die Energieverteilungen mit Hilfe einer Chi2-Minimisierungsstrategie zu untersuchen werden kurz erläutert. Die gewonnen Modellparameter, welche die physikalischen Eigenschaften der Emissionsregionen charakterisieren, werden mit Archivdaten verglichen. Obwohl die Modelle die spektralen Energieverteilungen gut beschreiben können, deuten die Modellparameter darauf hin, dass neben der Synchrotron- und invers-Compton-Strahlung relativistischer Elektronen auch Protonen zur Emission beitragen. Im Fall von 1ES 2344+514 konnte einer der niedrigsten jemals gemessenen Flusszustände beobachtet werden, welcher jedoch nicht durch Modellparameter gegeben ist, die auf einen Grundzustand der Quelle hindeuten würden. Eine Ursache hierfür könnte in der Entartung der Modellparameter der ein-Zonen-Modelle liegen. Zusätzlich zeichnet sich ab, dass mehrere Regionen für die beobachtete Emission verantwortlich sind. Die gewonnenen Ergebnisse sind schwer mit aktuellen Szenarien der Klassifikation der Blazare sowie der sogenannten “Blazar-Sequenz” vereinbar. Diese Erkenntnisse verdeutlichen, dass eine realistischere, auf grundlegenden Parametern basierende Interpretation der Systematiken der spektralen Energieverteilungen von Nöten ist.
KW  - Blazar
KW  - Gammaastronomie
KW  - BL-Lacertae-Objekt
KW  - MAGIC-Teleskop
KW  - 1ES 1011+496
KW  - 1ES 2344+514
KW  - Multiwellenlängen
KW  - BL Lacertae
KW  - HBL
KW  - 1ES 1011+496
KW  - 1ES 2344+514
KW  - multi-wavelength
KW  - BL Lacertae
KW  - HBL
KW  - Radioastronomie
KW  - Röntgenastronomie
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-77846
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Matlach, Juliane
A1  - Slobodda, Joerg
A1  - Grehn, Franz
A1  - Klink, Thomas
T1  - Pars plana vitrectomy for malignant glaucoma in non-glaucomatous and in filtered glaucomatous eyes
N2  - Purpose: To assess the outcomes of pars plana vitrectomy for the treatment of malignant glaucoma in patients with and without previous filtration surgery. Patients and methods: Data of 15 patients developing malignant glaucoma after trabeculectomy (60%) or following ophthalmic interventions other than filtration surgery (40%) were recorded retrospectively. Pars plana vitrectomy was performed in case of failed medical or laser treatment recreating the normal pathway of aqueous humor. The main outcome measures were the postoperative intraocular pressure (IOP), the frequency of complications, and success rate based on the following criteria: IOP reduction by $20% and to #21 mmHg (definition one) or an IOP , 18 mmHg (definition two) with (qualified success) and without (complete success) glaucoma medication. Results: Vitrectomy reduced IOP from baseline in eyes with and without previous trabeculectomy during a median follow-up of 16.4 months (range 7 days to 58 months); although the majority of patients required glaucoma medication to reach desired IOP. The complete success rates were 11% (both definitions) for patients with filtering blebs and none of the patients without previous trabeculectomy had complete success at the 12-month visit. Complications were few and included transient shallowing of the anterior chamber, choroidal detachment, corneal decompensation, filtering bleb failure, and need for further IOP-lowering procedures. Conclusion: Pars plana vitrectomy is equally effective for malignant glaucoma caused by trabeculectomy or interventions other than filtration surgery, although IOP-lowering medication is necessary in nearly all cases to maintain target IOP.
KW  - Medizin
KW  - ciliolenticular block glaucoma
KW  - malignant glaucoma
KW  - pars plana vitrectomy
KW  - trabeculectomy
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-76375
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Herbort, Oliver
A1  - Butz, Martin V.
T1  - Too good to be true? Ideomotor theory from a computational perspective
N2  - In recent years, Ideomotor Theory has regained widespread attention and sparked the development of a number of theories on goal-directed behavior and learning. However, there are two issues with previous studies’ use of Ideomotor Theory. Although Ideomotor Theory is seen as very general, it is often studied in settings that are considerably more simplistic than most natural situations. Moreover, Ideomotor Theory’s claim that effect anticipations directly trigger actions and that action-effect learning is based on the formation of direct action-effect associations is hard to address empirically. We address these points from a computational perspective. A simple computational model of Ideomotor Theory was tested in tasks with different degrees of complexity.The model evaluation showed that Ideomotor Theory is a computationally feasible approach for understanding efficient action-effect learning for goal-directed behavior if the following preconditions are met: (1) The range of potential actions and effects has to be restricted. (2) Effects have to follow actions within a short time window. (3) Actions have to be simple and may not require sequencing. The first two preconditions also limit human performance and thus support Ideomotor Theory. The last precondition can be circumvented by extending the model with more complex, indirect action generation processes. In conclusion, we suggest that IdeomotorTheory offers a comprehensive framework to understand action-effect learning. However, we also suggest that additional processes may mediate the conversion of effect anticipations into actions in many situations.
KW  - Psychologie
KW  - ideomotor theory
KW  - associative learning
KW  - computational model
KW  - planning
KW  - consolidation
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-76383
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Homann, Arne
A1  - Timm, Malte
A1  - Seibel, Jürgen
T1  - Chemo-enzymatic synthesis and in vitro cytokine profiling of tailor-made oligofructosides
N2  - Background It is well known that carbohydrates play fundamental roles in cell signaling and infection processes as well as tumor formation and progression. However, the interaction pathways and cellular receptors targeted by carbohydrates and glycoconjugates remain poorly examined and understood. This lack of research stems, at least to a major part, from accessibility problems of large, branched oligosaccharides. Results To test glycan - cell interactions in vitro, a variety of tailored oligosaccharides was synthesized chemo-enzymatically. Glycosyltransferases from the GRAS organisms Bacillus megaterium (SacB) and Aspergillus niger (Suc1) were used in this study. Substrate engineering of these glycosyltransferases generally acting on sucrose leads to the controlled formation of novel tailored di-, tri- and tetrasaccharides. Already industrially used as prebiotics in functional food, the immunogenic potential of novel oligosaccharides was characterized in this study. A differential secretion of CXCL8 and CCL2 was observed upon oligosaccharide co-cultivation with colorectal epithelial Caco-2 cells. Conclusion Pure carbohydrates are able to stimulate a cytokine response in human endothelial cells in vitro. The type and amount of cytokine secretion depends on the type of co-cultivated oligosaccharide.
KW  - Chemie
KW  - Oligofructoside
KW  - Glycosyltransferase
KW  - Suc1
KW  - Aspergillus niger
KW  - SacB
KW  - Bacillus megaterium
KW  - CXCL8 (IL-8)
KW  - CCL2 (MCP-1)
KW  - Caco-2
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-76393
ER  - 
TY  - THES
A1  - Pauli, Martin
T1  - Bildgebung Aktiver Zonen : Lichtmikroskopische Methoden zur Darstellung präsynaptischer AktiverZonen in lebendem und fixiertem Gewebe
T1  - Imaging active zones : Approaches for visualizing active zones with light microscopy in living and fixed tissue
N2  - Ziel dieser Arbeit war es, strukturelle Veränderungen präsynaptischer Aktiver Zonen als mögliches Korrelat synaptischer Plastizität zu detektieren. Damit soll die Hypothese getestet werden, dass strukturelle Plastizität Aktiver Zonen eine zentrale Rolle bei der Informationsverarbeitung im Gehirn und bei Lern- und Gedächtnisprozessen spielt. Dazu war es notwendig Methoden zu etablieren, die die strukturelle Analyse Aktiver Zonen und deren Veränderung in vitalem Gewebe ermöglichen. Um die Untersuchungen in einem Gewebe mit plastischen Eigenschaften durchzuführen, wurden Methoden zur Herstellung organotypischer hippocampaler Hirnschnittkulturen etabliert, da hippokampale Moosfasersynapsen ausgeprägte präsynaptische Plastizität aufweisen (Bliss und Collingridge, 1993). Durch Einzelzellelektroporation wurde es möglich, individuelle Neurone mit Transgenen zur Markierung der gesamten Zelle (DsRed) und synaptischer Substrukturen wie Aktive Zonen (z.B.: GFP-CAST, einem Fluorophor-markierten AZ-Protein) zu transfizieren. Mit konfokaler Bildgebung transfizierter Zellen konnten strukturierte Anreicherungen von GFP-CAST in Moosfaserboutons dargestellt werden. Konfokale Bildgebung von Doppelimmunfluoreszenzfärbungen zur detaillierten Analyse der Proteinlokalisation zeigte ein diffraktionsbedingtes Auflösungsdefizit, das auch durch die Anwendung von STED-Mikroskopie nicht zufriedenstellend gelöst werden konnte. Um eine präzise Karte synaptischer Proteine zu erstellen, wurde hochauflösende Mikroskopie (dSTORM) mit einer lateralen räumlichen Auflösung von 20 nm etabliert. Dabei erwiesen sich die ausgeprägte Plastizität, die hohe Dichte an Aktiven Zonen und die variable Gestalt der Boutons im hippokampalen Präparat als problematisch. Aus diesem Grund wurde die elektronenmikroskopisch gut charakterisierte neuromuskuläre Endplatte mit ihrer symmetrischen molekularen Struktur als Präparat für dSTORM verwendet. An der Endplatte konnte die molekulare Organisation der Aktiven-Zonen-Proteine Piccolo und Bassoon dargestellt werden. Zudem konnten erstmals die Mündungen postsynaptischer Falten lichtmikroskopisch aufgelöst werden. So gelang es Werkzeuge zu etablieren, die mit lichtmikroskopischen Methoden die Darstellung der Architektur Aktiver Zonen mit molekularer Auflösung ermöglichen. Die Herausforderung wird es sein, diese neue Dimension in funktionellem Kontext zu nutzen. Die experimentellen Grundlagen dazu wurden durch eine spezielle Badkammer und die Etablierung von Rollertubekulturen bereits gelegt. Dabei ermöglicht dSTORM die Adressierung quantitativer Fragestellungen bis hin zur Bestimmung der Molekülanzahl.
N2  - The aim of this work was to visualize structural changes of presynaptic active zones (AZ) as a putative correlate of synaptic plasticity in the brain, thereby testing the hypothesis, that structural plasticity is a key player in information processing, learning and memory. Therefore it was necessary to establish methods that allowed the structural analysis of active zones and their changes in living tissue. To do these investigations in a tissue with plastic characteristics, organotypic hippocampal slice cultures have been established, due to distinct presynaptic plasticity of hippocampal mossy fibre boutons (Bliss and Collingridge, 1993). With single cell electroporation it became possible to mark transgenetically individual neurons (DsRed) and synaptic substructures like active zones (GFP-CAST, a fluorophor labelled AZ- Protein). By imaging transfected neuron using confocal light microscopy, discrete accumulations of GFP-CAST were found in mossy fibre boutons. Aiming to analyse protein localisation in detail, confocal imaging of double-immunofluorescence staining revealed a diffraction based lack of lateral resolution, that couldn’t be solved satisfactory by the application of STED microscopy. To generate a precise map of synaptic protein distribution, superresolution light microscopy (dSTORM) was established with a lateral resolution of 20 nm. Pronounced structural plasticity, high active zone density and complex structure of hippocampal mossy fibre boutons turned out to be a drawback of this preparation. Therefore mammalian neuromuscular endplates that are well characterised by electron microscopy and display a highly symmetrical shape were introduced as a preparation for dSTORM. At the endplate dSTORM revealed a differential distribution of active zone proteins Piccolo and Bassoon. Moreover, for the first time it was possible to resolve the aparture of postsynaptic folds by light microscopy. These results show that it was possible to establish tools based on superresolution light microscopy, that are capable of exploring active zone ultrastructure on a molecular level. It will be future tasks to use these novel techniques in a functional context. Based on experimental advances shown in this work like specialised recording chambers for slicecultures or the use of rollertube cultures, dSTORM will allow to address questions concerning synaptic function and plasticity, down to counting single molecules.
KW  - Hippokampus
KW  - organotypische Schnittkultur
KW  - Aktive Zone
KW  - synaptische Plastizität
KW  - dSTORM
KW  - Hippokampus
KW  - organotypische Schnittkultur
KW  - Aktive Zone
KW  - synaptische Plastizität
KW  - dSTORM
KW  - hippocampus
KW  - organotypic slice cultur
KW  - synaptic plasticity
KW  - active zone
KW  - dSTORM
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-77630
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hausmann, Michael Franz Toni
T1  - Untersuchungen zum Differenzierungspotential humaner Monozyten / Makrophagen in vitro
T1  - A study: The Potential of human monocyte / macrophage-differentiation in vitro
N2  - Unter dem Einfluss von M-CSF und GM-CSF entwickeln sich CD14-positive periphere humane Blutmonozyten zu CD68-positiven M-CSF- bzw. GM-CSF-Makrophagen. M-CSF-Makrophagen lassen sich mit INFg und LPS zu klassisch aktivierten M1-Makrophagen, oder mit IL-4 und IL-10 zu alternativ aktivierten M2-Makrophagen differenzieren. Durch GM-CSF werden aus Monozyten GM-CSF-Makrophagen induziert. Im Gegensatz zu M1-Makrophagen sind GM1-Makrophagen bisher noch wenig untersucht. Mit INFg und LPS werden GM-CSF-Makrophagen zu GM1-Makrophagen aktivert. In der vorliegenden Arbeit wurde überprüft, wie groß die Übereinstimmung zwischen M-CSF- und M2-Makrophagen sowie zwischen GM-CSF- und M1-Makrophagen / GM1-Makrophagen ist. Im Gegensatz zu M-CSF- und GM-CSF stellt Laktat aber keinen Differenzierungsfaktor für Monozyten dar. Jedoch beeinflusst Laktat den Phänotyp von M2-Makrophagen und hemmt die Ausschüttung von IL-12 und NO durch M1- und GM1-Makrophagen.
N2  - In the presence of M-CSF and GM-CSF CD14-positive human blood monocytes develop into CD68-pos M-CSF- or GM-CSF-macrophages. M-CSF-macrophages differentiate when incubated with INFg and LPS to classicly activated M1-marophages, when incubated with IL-4 and IL-10 zu alternativly activated M2-macrophages. Monocytes presented to GM-CSF eventually become GM-CSF-macrophages. There are only few examinations of GM-CSF-macrophages and classicly activated GM1-macrophages compared to M1-macrophages. In this study we focused on comparing the non-activated M-CSF-macrophages to alternativly activated M2-macrophages and non-activated GM-CSF-macrophages to classicly activated GM1-macrophages/M1-macrophages. Furthermore we point out that lactate is not a potential differentiation-signal für monocytes. But lactate does infact interfere with certain macrophage-phenotypes and the secretion of proinflammatory IL-12 and NO-molecules.
KW  - Differenzierung
KW  - Makrophage
KW  - Monozyt
KW  - Mensch
KW  - Zellkultur
KW  - differentiation
KW  - macrophage
KW  - monocyte
KW  - human
KW  - in-vitro
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-77801
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mampe-Keller, Birgit Anna
T1  - Auswirkungen der pränatalen Sprachumgebung auf die Schreimelodie - Ein Vergleich zwischen Neugeborenen mono- und bilingualer Mütter
T1  - Effects of prenatal language input on cry melody contours – A comparison of newborns born to monolingual and bilingual mothers
N2  - Ab dem letzten Schwangerschaftsdrittel können Föten Geräusche, Stimmen und Gespräche hören (Vince et al. 1985, Querleu et al. 1988, Damstra-Wijmenga et al. 1991, Johansson et al. 1992, Hepper/Shahidullah 1994). Die pränatalen Hörerfahrungen werden in einem fötalen Gedächtnis gespeichert und bleiben so bis ins Neugeborenenalter bestehen (u.a. Hepper 1988, Hepper et al. 1993). Neben einer generellen pränatalen Prägung ist für Neugeborene eine muttersprachspezifische Prägung sowohl perzeptiver als auch produktiver Leistungen belegt, die sich in der Differenzierungsfähigkeit der Muttersprache von einer unbekannten Sprache (z.B. Mehler et al. 1986, Byers-Heinlein et al. 2010) sowie in einer deutlichen perzeptiven (z.B. Mehler et al. 1986) und produktiven Präferenz (Mampe et al. 2009) für ihre Muttersprache zeigt. In der vorliegenden Arbeit wurden 1744 Schreimelodien von insgesamt 60 gesunden Neugeborenen untersucht, deren Mütter während der Schwangerschaft entweder eine oder zwei Sprachen gesprochen hatten. 40 Neugeborene hatten monolingual französische Mütter. 20 Neugeborene hatten bilinguale Mütter (französisch und eine weitere Sprache). Neben dem Vergleich des Einflusses einer pränatal monolingualen und einer pränatal bilingualen Sprachumgebung auf die Schreimelodiekonturproduktion Neugeborener wurde untersucht, ob das quantitative Verhältnis mit dem beide Sprachen pränatal gehört wurden die Schreimelodiekonturproduktion der bilingualen Neugeborenen beeinflusst. Ein objektiver Vergleich geeigneter einfachbögiger Schreimelodiekonturen erfolgte mithilfe des EF-Modells. Das Modell lieferte für jede Melodiekontur genau einen Maximalwert (in Form des Formparameters α), der zwischen 0 und 1 variierte. Die von den bilingualen Neugeborenen produzierten Melodiekonturen unterschieden sich statistisch signifikant von denen der monolingualen Neugeborenen (T-Test, p=0,031). Die monolingual französischen Neugeborenen produzierten gehäuft steigende Melodiekonturen (α>0,5). Für die bilingualen Neugeborenen konnte keine Präferenz für die Produktion einer bestimmten Melodiekonturform festgestellt werden. Für die bilingualen Neugeborenen wurde zudem gezeigt, dass zwischen dem quantitativen Verhältnis der pränatal gehörten Umgebungssprachen und der Melodieproduktion im Neugeborenenalter kein statistisch signifikanter Zusammenhang (H-Test nach Kruskal-Wallis, p=0,273) besteht. Der hinreichende Unterschied der α-Verteilungen der mono- und bilingualen Neugeborenen belegt, dass pränatale auditive Erfahrungen bereits die Melodieproduktion Neugeborener prägen.
N2  - Human fetuses can hear different noises, voices and conversations by the last trimester of pregnancy (Vince et al. 1985, Querleu et al. 1988, Damstra-Wijmenga et al. 1991, Johansson et al. 1992, Hepper/Shahidullah 1994). Because of an existing fetal memory auditory stimuli persist into neonatal life (u.a. Hepper 1988, Hepper et al. 1993). Prenatal auditory experiences already imprint early native language specific perceptive and productive performances. That is why newborns are able to differentiate their native language and an unknown language and show a preference for native language stimuli (Mehler et al. 1986, Mampe et al. 2009, Byers-Heinlein et al. 2010). 1744 voiced cry melodies of 60 healthy newborns were analyzed. 40 newborns had monolingual French mothers. 20 newborns hat bilingual mothers. Bilingual mothers spoke French and another language during pregnancy. The influence of a prenatal monolingual compared to a prenatal bilingual language input on cry melody production was analyzed. Furthermore, the influence of the quantitative ratio of the two prenatally heard languages on the melody contours of the bilingual newborns was analyzed. Objective analysis of suitable single arc melody contours was conducted using the EF-Model. Determined melody contour maximum values (α) varied between 0 and 1. Melody contours produced by bilingual newborns differed significantly from those produced by monolingual newborns (T-Test, p=0,031). While monolingual French newborns preferred to produce single rising – then falling melody contours (α>0,5) bilingual newborns didn’t show a preference for the production of a specific melody contour form. Moreover, the quantitative ratio of the two prenatally heard languages didn’t have an influence on the melody contour production of the bilingual newborns (H-Test nach Kruskal-Wallis, p=0,273). The difference in the distribution of the melody contour maximum values shows an imprinting effect of prenatal auditory experience early melody contour productions.
KW  - Melodie
KW  - Schrei
KW  - Neugeborenes
KW  - Zweisprachigkeit
KW  - vorsprachliche Entwicklung
KW  - Säuglingsschrei
KW  - melody
KW  - pre-speech development
KW  - infant cry
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-77885
ER  - 
TY  - THES
A1  - Heiligenthal, Sven
T1  - Strong and Weak Chaos in Networks of Semiconductor Lasers with Time-Delayed Couplings
T1  - Starkes und Schwaches Chaos in Netzwerken aus Halbleiterlasern mit zeitverzögerten Kopplungen
N2  - This thesis deals with the chaotic dynamics of nonlinear networks consisting of semiconductor lasers which have time-delayed self-feedbacks or mutual couplings. These semiconductor lasers are simulated numerically by the Lang-Kobayashi equations. The central issue is how the chaoticity of the lasers, measured by the maximal Lyapunov exponent, changes when the delay time is changed. It is analysed how this change of chaoticity with increasing delay time depends on the reflectivity of the mirror for the self-feedback or the strength of the mutal coupling, respectively. The consequences of the different types of chaos for the effect of chaos synchronization of mutually coupled semiconductor lasers are deduced and discussed. At the beginning of this thesis, the master stability formalism for the stability analysis of nonlinear networks with delay is explained. After the description of the Lang-Kobayashi equations and their linearizations as a model for the numerical simulation of semiconductor lasers with time-delayed couplings, the artificial sub-Lyapunov exponent $\lambda_{0}$ is introduced. It is explained how the sign of the sub-Lyapunov exponent can be determined by experiments. The notions of "strong chaos" and "weak chaos" are introduced and distinguished by their different scaling properties of the maximal Lyapunov exponent with the delay time. The sign of the sub-Lyapunov exponent $\lambda_{0}$ is shown to determine the occurence of strong or weak chaos. The transition sequence "weak to strong chaos and back to weak chaos" upon monotonically increasing the coupling strength $\sigma$ of a single laser's self-feedback is shown for numerical calculations of the Lang-Kobayashi equations. At the transition between strong and weak chaos, the sub-Lyapunov exponent vanishes, $\lambda_{0}=0$, resulting in a special scaling behaviour of the maximal Lyapunov exponent with the delay time. Transitions between strong and weak chaos by changing $\sigma$ can also be found for the Rössler and Lorenz dynamics. The connection between the sub-Lyapunov exponent and the time-dependent eigenvalues of the Jacobian for the internal laser dynamics is analysed. Counterintuitively, the difference between strong and weak chaos is not directly visible from the trajectory although the difference of the trajectories induces the transitions between the two types of chaos. In addition, it is shown that a linear measure like the auto-correlation function cannot unambiguously reveal the difference between strong and weak chaos either. Although the auto-correlations after one delay time are significantly higher for weak chaos than for strong chaos, it is not possible to detect a qualitative difference. If two time-scale separated self-feedbacks are present, the shorter feedback has to be taken into account for the definition of a new sub-Lyapunov exponent $\lambda_{0,s}$, which in this case determines the occurence of strong or weak chaos. If the two self-feedbacks have comparable delay times, the sub-Lyapunov exponent $\lambda_{0}$ remains the criterion for strong or weak chaos. It is shown that the sub-Lyapunov exponent scales with the square root of the effective pump current $\sqrt{p-1}$, both in its magnitude and in the position of the critical coupling strengths. For networks with several distinct sub-Lyapunov exponents, it is shown that the maximal sub-Lyapunov exponent of the network determines whether the network's maximal Lyapunov exponent scales strongly or weakly with increasing delay time. As a consequence, complete synchronization of a network is excluded for arbitrary networks which contain at least one strongly chaotic laser. Furthermore, it is demonstrated that the sub-Lyapunov exponent of a driven laser depends on the number of the incoherently superimposed inputs from unsynchronized input lasers. For networks of delay-coupled lasers operating in weak chaos, the condition $|\gamma_{2}|<\mathrm{e}^{-\lambda_{\mathrm{m}}\,\tau}$ for stable chaos synchronization is deduced using the master stability formalism. Hence, synchronization of any network depends only on the properties of a single laser with self-feedback and the eigenvalue gap of the coupling matrix. The characteristics of the master stability function for the Lang-Kobayashi dynamics is described, and consequently, the master stability function is refined to allow for precise practical prediction of synchronization. The prediction of synchronization with the master stability function is demonstrated for bidirectional and unidirectional networks. Furthermore, the master stability function is extended for two distinct delay times. Finally, symmetries and resonances for certain values of the ratio of the delay times are shown for the master stability function of the Lang-Kobyashi equations.
N2  - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der chaotischen Dynamik von nichtlinearen Netzwerken, die aus Halbleiterlasern bestehen, welche ihrerseits eine zeitverzögerte Selbstrückkopplung oder gegenseitige Kopplungen aufweisen. Diese Halbleiterlaser werden numerisch mit Hilfe der Lang-Kobayashi-Gleichungen simuliert. Die zentrale Fragestellung ist dabei, wie sich die Chaotizität der Laser, die in Form des größten Lyanpunov-Exponenten gemessen wird, mit der Verzögerungszeit ändert. Des Weiteren wird untersucht, wie diese Veränderung der Chaotizität bei Zunahme der zeitlichen Verzögerung entweder von der Reflektivität des Spiegels der Selbstrückkopplung oder aber von der Stärke der gegenseitigen Kopplungen abhängt. Die Folgen der unterschiedlichen Arten von Chaos für den Effekt der Chaossynchronisation gegenseitig gekoppelter Halbleiterlaser werden hergeleitet und diskutiert. Zu Beginn dieser Arbeit wird zunächst der Master-Stability-Formalismus für die Stabilitätsanalyse von nichtlinearen Netzwerken mit Zeitverzögerung erklärt. Nach der Beschreibung der Lang-Kobayshi-Gleichungen und deren Linearisierungen als Modell für die numerische Simulation von Halbleiterlasern mit zeitverzögerten Kopplungen wird der künstliche Sub-Lyapunov-Exponent $\lambda_{0}$ eingeführt. Es wird erläutert, wie das Vorzeichen des Sub-Lyapunov-Exponenten in Experimenten bestimmt werden kann. Die Termini "starkes Chaos" und "schwaches Chaos" werden eingeführt. Diese werden auf Basis der unterschiedlichen Skalierungseigenschaften des größten Lyapunov-Exponenten mit der Verzögerungszeit unterschieden. Es wird gezeigt, dass das Vorzeichen des Sub-Lyapunov-Exponenten $\lambda_{0}$ das Auftreten von starkem oder schwachem Chaos bestimmt. Die Übergangssequenz "schwaches zu starkem Chaos und wieder zurück zu schwachem Chaos" bei monotoner Erhöhung der Kopplungsstärke $\sigma$ eines einzelnen Lasers mit Selbstrückkopplung wird für numerische Berechnungen der Lang-Kobayashi-Gleichungen dargestellt. Beim Übergang zwischen starkem und schwachem Chaos verschwindet der Sub-Lyapunov-Exponent, $\lambda_{0}=0$, was zu einem speziellen Skalierungsverhalten des größten Lyapunov-Exponenten mit der Verzögerungszeit führt. Übergänge zwischen starkem und schwachem Chaos durch Änderung von $\sigma$ können auch für die Rössler- und Lorenz-Dynamik gefunden werden. Der Zusammenhang zwischen dem Sub-Lyapunov-Exponenten und den zeitabhängigen Eigenwerten der Jacobi-Matrix der internen Laserdynamik wird analysiert. Anders als intuitiv erwartet, ist der Unterschied zwischen starkem und schwachem Chaos nicht unmittelbar anhand der Trajektorie ersichtlich, obwohl der Unterschied der Trajektorien die Übergänge zwischen den beiden Chaosarten induziert. Darüber hinaus wird gezeigt, dass ein lineares Maß wie die Autokorrelationsfunktion den Unterschied zwischen starkem und schwachem Chaos auch nicht eindeutig aufzeigen kann. Obwohl die um eine Verzögerungszeit verschobenen Autokorrelationen für schwaches Chaos signifikant größer als für starkes Chaos sind, ist es nicht möglich, einen qualitativen Unterschied festzustellen. Bei Vorliegen zweier zeitskalenseparierter Selbstrückkopplungen muss die kürzere Rückkopplung bei der Definition eines neuen Sub-Lyapunov-Exponenten $\lambda_{0,s}$ berücksichtigt werden, welcher dann das Auftreten von starkem oder schwachem Chaos bestimmt. Falls die beiden Selbstrückkopplungen vergleichbare Verzögerungszeiten aufweisen, so ist der Sub-Lyapunov-Exponent $\lambda_{0}$ nach wie vor das Kriterium für starkes oder schwaches Chaos. Es wird gezeigt, dass der Sub-Lyapunov-Exponent mit der Quadratwurzel des effektiven Pumpstroms $\sqrt{p-1}$ skaliert, und zwar sowohl bezüglich seiner Größe als auch bezüglich der Position der kritischen Kopplungsstärken. Für Netzwerke mit mehreren unterschiedlichen Sub-Lyapunov-Exponenten wird gezeigt, dass der größte Sub-Lyapunov-Exponent des Netzwerks bestimmt, ob der größte Lyapunov-Exponent des Netzwerks mit zunehmender Verzögerungszeit stark oder schwach skaliert. Folglich ist vollständige Synchronisation eines Netzwerks für beliebige Netzwerke, die wenigstens einen stark chaotischen Laser beinhalten, ausgeschlossen. Zudem wird gezeigt, dass der Sub-Lyapunov-Exponent eines getriebenen Lasers von der Anzahl der inkohärent superponierten Eingangssignale der nicht synchronisierten Eingangslaser abhängt. Für Netzwerke aus zeitverzögert gekoppelten Lasern, die im schwachen Chaos betrieben werden, wird die Bedingung $|\gamma_{2}|<\mathrm{e}^{-\lambda_{\mathrm{m}}\,\tau}$ für stabile Chaossynchronisation mit Hilfe des Master-Stability-Formalismus hergeleitet. Folglich hängt die Synchronisation eines jeden Netzwerks nur von den Eigenschaften eines einzelnen Lasers mit Selbstrückkopplung und von der Eigenwertlücke der Kopplungsmatrix ab. Die spezifischen Eigenschaften der Master-Stability-Funktion der Lang-Kobayashi-Dynamik werden beschrieben, und dementsprechend wird die Master-Stability-Funktion angepasst, um eine präzise praktische Vorhersage von Synchronisation zu ermöglichen. Die Vorhersage von Synchronisation mittels der Master-Stability-Funktion wird für bidirektionale und unidirektionale Netzwerke demonstriert. Ferner wird die Master-Stability-Funktion für den Fall zweier unterschiedlicher Verzögerungszeiten erweitert. Schließlich werden Symmetrien und Resonanzen bei bestimmten Werten des Verhältnisses der Verzögerungszeiten für die Master-Stability-Funktion der Lang-Kobyashi-Gleichungen aufgezeigt.
KW  - Halbleiterlaser
KW  - Nichtlineares dynamisches System
KW  - Chaotisches System
KW  - Nonlinear Dynamics
KW  - Chaos
KW  - Synchronization
KW  - Networks
KW  - Delay-Differential Equations
KW  - Semiconductor Lasers
KW  - Simulation
KW  - Chaostheorie
KW  - Nichtlineares System
KW  - Dynamisches System
KW  - Synchronisierung
KW  - Netzwerk
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-77958
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Cornelius, C.
A1  - Leingärtner, A.
A1  - Hoiss, B.
A1  - Krauss, J.
A1  - Steffan-Dewenter, I.
A1  - Menzel, A.
T1  - Phenological response of grassland species to manipulative snowmelt and drought along an altitudinal gradient
N2  - Plant communities in the European Alps are assumed to be highly affected by climate change since temperature rise in this region is above the global average. It is predicted that higher temperatures will lead to advanced snowmelt dates and that the number of extreme weather events will increase. The aims of this study were to determine the impacts of extreme climatic events on flower phenology and to assess whether those impacts differed between lower and higher altitudes. In 2010 an experiment simulating advanced and delayed snowmelt as well as drought event was conducted along an altitudinal transect ca. every 250m (600-2000 m a.s.l.) in the Berchtesgaden National Park, Germany. The study showed that flower phenology is strongly affected by altitude; however there were few effects of the manipulative treatments on flowering. The effects of advanced snowmelt were significantly greater at higher than at lower sites, but no significant difference was found between both altitudinal bands for the other treatments. The response of flower phenology to temperature declined through the season and the length of flowering duration was not significantly influenced by treatments. The stronger effect of advanced snowmelt at higher altitudes might be a response to differences in treatment intensity across the gradient. Consequently, shifts in the date of snowmelt due to global warming may affect species more at higher than at lower altitudes since changes may be more pronounced at higher altitudes. Our data indicate a rather low risk of drought events on flowering phenology in the Bavarian Alps.
KW  - Biologie
KW  - Advanced snowmelt
KW  - Alps
KW  - BBCH
KW  - Climate change
KW  - Delayed snowmelt
KW  - Flowering
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-77969
N1  - ist zugleich: IV. Kapitel der Dissertation von Bernhard Hoiß
ER  - 
TY  - THES
A1  - Cook, Vanessa Janine
T1  - Protection of healthy tissues from infection with systemically administered vaccinia virus strains
T1  - Schutz gesunder Gewebe vor Infektion systemisch verabreichter Vaccinia-Virus Stämme
N2  - Oncolytic virotherapy using recombinant vaccinia virus strains is a promising approach for the treatment of cancer. To further improve the safety of oncolytic vaccinia viruses, the cellular microRNA machinery can be applied as the host’s own security mechanism to avoid unwanted viral replication in healthy tissues. MicroRNAs are a class of small single-stranded RNAs which due to their ability to mediate post-transcriptional gene-silencing, play a crucial role in almost every regulatory process in cellular metabolism. Different cancers display unique microRNA expression patterns, showing significant up- or downregulation of endogenously expressed microRNAs. Furthermore, the behavior of cancer cells can be altered by either adding microRNAs known to inhibit cancer cell spread and proliferation or suppressing cancer promoting microRNAs (oncomirs) making microRNAs promising targets for cancer gene therapy. The cell’s own RNAi machinery can also be utilized to control viral replication due to the virus dependence on the host cell replication machinery, a process controlled by microRNAs. GLV-1h68 is a replication-competent recombinant oncolytic vaccinia virus constructed and generated by Genelux Corp., San Diego, CA, USA which carries insertions of three reporter gene cassettes for detection and attenuation purposes and is currently being evaluated for cancer treatment in clinical trials. Though there are hardly any side effects found in GLV-1h68 mediated oncolytic therapy an increased tropism for replication exclusively in cancer cells is desirable. Therefore it was investigated whether or not further cancer cell specificity of a recombinant vaccinia virus strain could be obtained without compromising its oncolytic activity using microRNA interference. Let-7a is a well characterized microRNA known to be expressed in high levels in healthy tissues and strongly downregulated in most cancers. To control vaccinia virus replication rates, four copies of the mature human microRNA let-7a target sequence were cloned behind the stop codon in the 3’end of the vaccinia virus D4R gene, using a GLV-1h68 derivative, GLV-1h190, as parental strain yielding the new recombinant virus strain GLV-1h250. The D4R gene belongs to the group of early transcribed vaccinia genes and encodes an essential enzyme, uracil DNA glycosylase, which catalyzes the removal of uracil residues from double-stranded DNA. A defect in D4R prevents vaccinia virus from entering into the intermediate and late phase of replication, leading to an aborted virus replication. After expression of the microRNA target sequence from the vaccinia virus genome, the endogenously expressed microRNA-let-7a should recognize its target structure within the viral mRNA transcript, thereby binding and degrading the viral mRNA which should lead to a strong inhibition of the virus replication in healthy cells. GLV-1h250 replication rates in cancerous A549 lung adenocarcinoma cells, which show a strong down-regulation of microRNA let-7a, was comparable to the replication rates of its parental strain GLV-1h190 and the control strain GLV-1h68. In contrast, GLV-1h250 displayed a 10-fold decrease in viral replication in non-cancerous ERC cells when compared to GLV-1h190 and GLV-1h68. In A549 tumor bearing nude mice GLV-1h250 replicated exclusively in the tumorous tissue and resulted in efficient tumor regression without adverse effects leading to the conclusion that GLV-1h250 replicates preferentially in cancerous cells and tissues, which display low endogenous let-7a expression levels.
N2  - Die onkolytische Virotherapie mit rekombinanten Vaccinia Virusstämmen stellt einen vielversprechenden Ansatz zur Behandlung von Krebs dar. Um die Sicherheit von onkolytischen Vaccinia Viren zu erhöhen wird die zelluläre MikroRNA Maschinerie als körpereigener Abwehrmechanismus genutzt um ungewollte virale Replikation in gesundem Gewebe zu verhindern MikroRNAs sind kurze, einzelsträngige RNA-Moleküle die aufgrund Ihrer Fähigkeit des Posttranscriptional Gene Silencing (RNA Interferenz) eine entscheidende Rolle in fast jedem regulativen Prozess im Zellmetabolismus spielen. Diverse Arten von Krebs zeigen spezifische MicroRNA-Expressionsmuster, welche sich als signifikante „Up“-oder „Down“-Regulation der Expression dieser microRNA(s) darstellt. Weiterhin kann das Verhalten von Krebszellen verändert werden, entweder durch Wiedereinbringen von in bestimmten Krebsarten „down“-regulierten MikroRNAs oder durch Unterdrückung der Expression von MikroRNAs, die als krebsfördernd gelten (Oncomirs). Die RNA-Interferenz Maschinerie der Zelle kann des Weiteren auch als Replikationskontrolle z.B. von Viren genutzt werden, da Viren für Ihre eigene Vermehrung auf die Replikationsmaschinerie der Zelle angewiesen sind, ein Prozess welcher von MikroRNAs kontrolliert wird. GLV-1h68 ist ein replikationskompetentes Vaccinia Virus, konstruiert und hergestellt von Genelux Corp., San Diego, CA, USA, welches drei verschiedene Reportergene enthält, welche zu Erkennungs- und Attenuierungszwecken genutzt werden. Obwohl eine Behandlung mit GLV-1h68 kaum Nebenwirkungen zeigt, wäre eine Replikation des Virus ausschliesslich in Krebszellen wünschenswert. Aufgrund dessen wurde versucht ein rekombinantes Vaccinia Virus zu generieren welches, unter Zuhilfenahme der RNA Interferenzmaschinerie der Zelle, ohne Einbusse seiner onkolytischen Fähigkeit ausschliesslich in Krebszellen repliziert. Let-7a ist eine gut charakterisierte MikroRNA die eine hohe Expression in gesunden Geweben und eine starke „Down“-Regulation in Krebszellen zeigt. Um die Replikation von Vaccinia zu kontrollieren wurden 4 Komplementärsequenzwiederholungen der humanen microRNAlet- 7a der 3‘-UTR des Vaccinia Virus D4R-Gens folgend kloniert, wobei GLV-1h190, ein GLV-1h68 Derivat, als parentaler Virusstamm verwendet wurde. D4R gehört zu der Gruppe der frühen Gene von Vaccinia und kodiert ein essentielles Enzym, Uracil- DNA-Glykosylase, welches das Entfernen von Uracilresten aus doppelsträngiger DNA katalysiert. Ein Defekt im D4R Gen verhindert den Eintritt von Vaccinia Viren in die intermediäre und späte Phase der Replikation, was zu einem Abbruch der viralen Replication führt. Nach der Expression der MikroRNA-komplementären Sequenzen durch das Virusgenom sollte die zellulär exprimierte let-7a MikroRNA Ihre Zielstruktur auf der viralen mRNA erkennen und diese degradieren. Dies sollte eine starke Hemmung der viralen Replikation in gesunden Zellen zur Folge haben.GLV-1h250 zeigte keine Beeinträchtigung in der Replikationsrate nach Infektion von A549 Lungenkarzinomzellen, welche eine starke „Down“-Regulation von MikroRNA let-7a aufweisen, im Vergleich zu dem parentalen Virus GLV-1h190 und dem Kontrollvirus GLV-1h68. Im Kontrast dazu zeigte GLV-1h250 eine 10-fache Verringerung in der Replikationsrate nach Infektion der Nicht-Krebszellline ERC im Vergleich zu Virus GLV-1h190 und GLV-1h68. In A549 Lungenkarzinom-tragende Nacktmäusen replizierte GLV-1h250 ausschliesslich im Tumorgewebe und zeigte effiziente Tumorregression ohne Nebenwirkungen im Vergleich zu den Virus Stämmen GLV-1h190 und GLV-1h68. Dies führt zur Vermutung, dass GLV-1h250 bevorzugt in Tumorzellen und –Geweben repliziert, welche geringe let-7a Konzentrationen aufweisen.
KW  - Vaccinia-Virus
KW  - Krebs <Medizin>
KW  - Therapie
KW  - vaccinia virus
KW  - microRNA
KW  - oncolytic virotherapy
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-69654
ER  -