Refine
Has Fulltext
- yes (22)
Year of publication
Document Type
- Journal article (12)
- Doctoral Thesis (10)
Keywords
- memory (22) (remove)
Institute
- Theodor-Boveri-Institut für Biowissenschaften (12)
- Physikalisches Institut (2)
- Graduate School of Life Sciences (1)
- Institut für Klinische Neurobiologie (1)
- Institut für Psychologie (1)
- Klinik und Poliklinik für Kinder- und Jugendpsychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie (1)
- Lehrstuhl für Tissue Engineering und Regenerative Medizin (1)
- Neuphilologisches Institut - Moderne Fremdsprachen (1)
- Neurochirurgische Klinik und Poliklinik (1)
- Neurologische Klinik und Poliklinik (1)
EU-Project number / Contract (GA) number
- 618045 (2)
Central place foragers are faced with the challenge to learn the position of their nest entrance in its surroundings, in order to find their way back home every time they go out to search for food. To acquire navigational information at the beginning of their foraging career, Cataglyphis noda performs learning walks during the transition from interior worker to forager. These small loops around the nest entrance are repeatedly interrupted by strikingly accurate back turns during which the ants stop and precisely gaze back to the nest entrance—presumably to learn the landmark panorama of the nest surroundings. However, as at this point the complete navigational toolkit is not yet available, the ants are in need of a reference system for the compass component of the path integrator to align their nest entrance-directed gazes. In order to find this directional reference system, we systematically manipulated the skylight information received by ants during learning walks in their natural habitat, as it has been previously suggested that the celestial compass, as part of the path integrator, might provide such a reference system. High-speed video analyses of distinct learning walk elements revealed that even exclusion from the skylight polarization pattern, UV-light spectrum and the position of the sun did not alter the accuracy of the look back to the nest behavior. We therefore conclude that C. noda uses a different reference system to initially align their gaze directions. However, a comparison of neuroanatomical changes in the central complex and the mushroom bodies before and after learning walks revealed that exposure to UV light together with a naturally changing polarization pattern was essential to induce neuroplasticity in these high-order sensory integration centers of the ant brain. This suggests a crucial role of celestial information, in particular a changing polarization pattern, in initially calibrating the celestial compass system.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden elektronische Bauelemente wie Feldeffekttransistoren, elektronische Speicherelemente sowie resonante Tunneldioden hinsichtlich neuartiger Transporteigenschaften untersucht, die ihren Ursprung in der Miniaturisierung mit Ausdehnungen kleiner als charakteristische Streulängen haben. Die Motivation der vorliegenden Arbeit lag darin, die Physik nanoelektronischer Bauelemente durch einen neuen Computercode: NANOTCAD nicht nur qualitativ sondern auch quantitativ beschreiben zu können. Der besondere Schwerpunkt der Transportuntersuchungen lag im nicht-linearen Transportbereich für Vorwärtsspannungen, bei denen die Differenz der elektrochemischen Potentiale im aktiven Bereich der Bauelemente bei Weitem größer als die thermische Energie der Ladungsträger ist, da nur im nicht-linearen Transportbereich die für eine Anwendung elektronischer Bauelemente notwendige Gleichrichtung und Verstärkung auftreten kann. Hierzu war es notwendig, eine detaillierte Charakterisierung der Bauelemente durchzuführen, damit möglichst viele Parameter zur genauen Modellierung zur Verfügung standen. Als Ausgangsmaterial wurden modulationsdotierte GaAs/AlGaAs Heterostrukturen gewählt, da sie in hervorragender struktureller Güte mit Hilfe der Molekularstrahllithographie am Lehrstuhl für Technische Physik mit angegliedertem Mikrostrukturlabor hergestellt werden können. Im Rahmen dieser Arbeit wurde zunächst ein Verfahren zur Bestimmung der Oberflächenenergie entwickelt und durchgeführt, das darauf beruht, die Elektronendichte eines nahe der Oberfläche befindlichen Elektronengases in Abhängigkeit unterschiedlicher Oberflächenschichtdicken zu bestimmen. Es zeigte sich, dass die so bestimmte Oberflächenenergie, einen äußerst empfindlichen Parameter zur Beschreibung miniaturisierter Bauelemente darstellt. Um die miniaturisierte Bauelemente zu realisieren, kamen Herstellungsverfahren der Nanostrukturtechnik wie Elektronenstrahllithographie und diverse Ätztechniken zum Einsatz. Durch Elektronmikroskopie wurde die Geometrie der nanostrukturierten Bauelemente genau charakterisiert. Transportmessungen wurden durchgeführt, um die Eingangs- und Ausgangskennlinien zu bestimmen, wobei die Temperatur zwischen 1K und Raumtemperatur variiert wurde. Die temperaturabhängigen Analysen erlaubten es, die Rolle inelastischer Streuereignisse im Bereich des quasi-ballistischen Transports zu analysieren. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden dazu verwendet, um die NANOTCAD Simulationswerkzeuge soweit zu optimieren, dass quantitative Beschreibungen von stark miniaturisierten, elektronischen Bauelementen durch einen iterativen Lösungsalgorithmus der Schrödingergleichung und der Poissongleichung in drei Raumdimensionen möglich sind. Zu Beginn der Arbeit wurden auf der Basis von modulationsdotierten GaAs/AlGaAs Heterostrukturen eine Vielzahl von Quantenpunktkontakten, die durch Verarmung eines zweidimensionalen Elektronengases durch spitz zulaufende Elektrodenstrukturen realisiert wurden, untersucht. Variationen der Splitgate-Geometrien wurden statistisch erfasst und mit NanoTCADSimulationen verglichen. Es konnte ein hervorragende Übereinstimmung in der Schwellwertcharakteristik von Quantenpunktkontakten und Quantenpunkten gefunden werden, die auf der genauen Beschreibung der Oberflächenzustände und der Erfassung der realen Geometrie beruhen. Ausgehend von diesen Grundcharakterisierungen nanoelektronischer Bauelemente wurden 3 Klassen von Bauelementen auf der Basis des GaAs/AlGaAs Halbleitersystems detailliert analysiert.