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In dieser Arbeit wurden nichtmagnetische und semimagnetische ZnSe-basierte Quantentröge untersucht. Im Mittelpunkt des Interesses standen hierbei vor allem die Modifikation der optischen Spektren mit einer zunehmenden Modulationsdotierung der Strukturen und der Einfluss von Spinflip-Streuungen der freien Band-Elektronen an den Mn-Ionen auf die Magnetisierung und somit die Zeeman-Aufspaltung der Strukturen. Als experimentelle Methoden wurden Photolumineszenz (PL), Photolumineszenzanregung (PLE) und Reflexionsmessungen verwendet, die in Magnetfeldern von bis zu B=48 T und bei Temperaturen im Bereich von 1.6 K bis 70 K durchgeführt wurden. Darüber hinaus wurde die Abhängigkeit der Spin-Gitter-Relaxationszeit der Mn-Ionen von der Mn-Konzentration und der Elektronengasdichte in den Quantentrögen durch zeitaufgelöste Lumineszenzmessungen untersucht. Der Einfluss eines Gradienten in der s/p-d-Austauschwechselwirkung auf die Diffusion der Ladungsträger bildet einen weiteren Schwerpunkt dieser Arbeit. Als experimentelle Methode wurde hierbei ortsaufgelöste Lumineszenz verwendet.
Activity in the healthy brain relies on a concerted interplay of excitation (E) and inhibition (I) via balanced synaptic communication between glutamatergic and GABAergic neurons. A growing number of studies imply that disruption of this E/I balance is a commonality in many brain disorders; however, obtaining mechanistic insight into these disruptions, with translational value for the patient, has typically been hampered by methodological limitations. Cadherin-13 (CDH13) has been associated with autism and attention-deficit/hyperactivity disorder. CDH13 localizes at inhibitory presynapses, specifically of parvalbumin (PV) and somatostatin (SST) expressing GABAergic neurons. However, the mechanism by which CDH13 regulates the function of inhibitory synapses in human neurons remains unknown. Starting from human-induced pluripotent stem cells, we established a robust method to generate a homogenous population of SST and MEF2C (PV-precursor marker protein) expressing GABAergic neurons (iGABA) in vitro, and co-cultured these with glutamatergic neurons at defined E/I ratios on micro-electrode arrays. We identified functional network parameters that are most reliably affected by GABAergic modulation as such, and through alterations of E/I balance by reduced expression of CDH13 in iGABAs. We found that CDH13 deficiency in iGABAs decreased E/I balance by means of increased inhibition. Moreover, CDH13 interacts with Integrin-β1 and Integrin-β3, which play opposite roles in the regulation of inhibitory synaptic strength via this interaction. Taken together, this model allows for standardized investigation of the E/I balance in a human neuronal background and can be deployed to dissect the cell-type-specific contribution of disease genes to the E/I balance.