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Phase-amplitude cross-frequency coupling is a mechanism thought to facilitate communication between neuronal ensembles. The mechanism could underlie the implementation of complex cognitive processes, like executive functions, in the brain. This thesis contributes to answering the question, whether phase-amplitude cross-frequency coupling - assessed via electroencephalography (EEG) - is a mechanism by which executive functioning is implemented in the brain and whether an assumed performance effect of stress on executive functioning is reflected in phase-amplitude coupling strength. A huge body of studies shows that stress can influence executive functioning, in essence having detrimental effects. In two independent studies, each being comprised of two core executive function tasks (flexibility and behavioural inhibition as well as cognitive inhibition and working memory), beta-gamma phase-amplitude coupling was robustly detected in the left and right prefrontal hemispheres. No systematic pattern of coupling strength modulation by either task demands or acute stress was detected. Beta-gamma coupling might also be present in more basic attention processes. This is the first investigation of the relationship between stress, executive functions and phase-amplitude coupling. Therefore, many aspects have not been explored yet. For example, studying phase precision instead of coupling strength as an indicator for phase-amplitude coupling modulations. Furthermore, data was analysed in source space (independent component analysis); comparability to sensor space has still to be determined. These as well as other aspects should be investigated, due to the promising finding of very robust and strong beta-gamma coupling for all executive functions. Additionally, this thesis tested the performance of two widely used phase-amplitude coupling measures (mean vector length and modulation index). Both measures are specific and sensitive to coupling strength and coupling width. The simulation study also drew attention to several confounding factors, which influence phase-amplitude coupling measures (e. g. data length, multimodality).
Besides well-known positive aspects of conservation tillage combined with mulching, a drawback may be the survival of phytopathogenic fungi like Fusarium species on plant residues. This may endanger the health of the following crop by increasing the infection risk for specific plant diseases. In infected plant organs, these pathogens are able to produce mycotoxins like deoxynivalenol (DON). Mycotoxins like DON persist during storage, are heat resistant and of major concern for human and animal health after consumption of contaminated food and feed, respectively. Among fungivorous soil organisms, there are representatives of the soil fauna which are obviously antagonistic to a Fusarium infection and the contamination with mycotoxins. Earthworms (Lumbricus terrestris), collembolans (Folsomia candida) and nematodes (Aphelenchoides saprophilus) provide a wide range of ecosystem services including the stimulation of decomposition processes which may result in the regulation of plant pathogens and the degradation of environmental contaminants. Several investigations under laboratory conditions and in the field were conducted to test the following hypotheses: (1) Fusarium-infected and DON-contaminated wheat straw provides a more attractive food substrate than non-infected control straw (2) the introduced soil fauna reduce the biomass of F. culmorum and the content of DON in infected wheat straw under laboratory and field conditions (3) the species interaction of the introduced soil fauna enhances the degradation of Fusarium biomass and DON concentration in wheat straw; (4) the degradation efficiency of soil fauna is affected by soil texture. The results of the present thesis pointed out that the degradation performance of the introduced soil fauna must be considered as an important contribution to the biological control of plant diseases and environmental pollutants. As in particular L. terrestris revealed to be the driver of the degradation process, earthworms contribute to a sustainable control of fungal pathogens like Fusarium and its mycotoxins in wheat straw, thus reducing the risk of plant diseases and environmental pollution as ecosystem services.
Shape optimization is of interest in many fields of application. In particular, shape optimization problems arise frequently in technological processes which are modelled by partial differential equations (PDEs). In a lot of practical circumstances, the shape under investigation is parametrized by a finite number of parameters, which, on the one hand, allows the application of standard optimization approaches, but, on the other hand, unnecessarily limits the space of reachable shapes. Shape calculus presents a way to circumvent this dilemma. However, so far shape optimization based on shape calculus is mainly performed using gradient descent methods. One reason for this is the lack of symmetry of second order shape derivatives or shape Hessians. A major difference between shape optimization and the standard PDE constrained optimization framework is the lack of a linear space structure on shape spaces. If one cannot use a linear space structure, then the next best structure is a Riemannian manifold structure, in which one works with Riemannian shape Hessians. They possess the often sought property of symmetry, characterize well-posedness of optimization problems and define sufficient optimality conditions. In general, shape Hessians are used to accelerate gradient-based shape optimization methods. This thesis deals with shape optimization problems constrained by PDEs and embeds these problems in the framework of optimization on Riemannian manifolds to provide efficient techniques for PDE constrained shape optimization problems on shape spaces. A Lagrange-Newton and a quasi-Newton technique in shape spaces for PDE constrained shape optimization problems are formulated. These techniques are based on the Hadamard-form of shape derivatives, i.e., on the form of integrals over the surface of the shape under investigation. It is often a very tedious, not to say painful, process to derive such surface expressions. Along the way, volume formulations in the form of integrals over the entire domain appear as an intermediate step. This thesis couples volume integral formulations of shape derivatives with optimization strategies on shape spaces in order to establish efficient shape algorithms reducing analytical effort and programming work. In this context, a novel shape space is proposed.
Exposure to fine and ultra-fine environmental particles is still a problem of concern in many industrialized parts of the world and the intensified use of nanotechnology may further increase exposure to small particles. Since many years air pollution is recognized as a critical problem in western countries, which led to rigorous regulation of air quality and the introduction of strict guidelines. However, the upper thresholds for particulates in ambient air recommended by the world health organization are often exceeded several times in newly industrialized countries. Such high levels of air pollution have the potential to induce adverse effects on human health. The response triggered by air pollutants is not limited to local effects of the respiratory system but is often systemic, resulting in endothelial dysfunction or atherosclerotic malady. The link between air pollution and cardiovascular disease is now accepted by the scientific community but the underlying mechanisms responsible for the pro-atherogenic potential still need to be unraveled in detail. Based on the results from in- vivo and in vitro studies the production of reactive oxygen species due to exposure to particles is the most important mechanism to explain the observed adverse effects. However, the doses that were applied in many in vivo and in vitro studies are far beyond the range of what humans are exposed to and there is the need for more realistic exposure studies. Complex in vitro coculture systems may be valuable tools to study particle-induced processes and to extrapolate effects of particles on the lung. One of the objectives of this PhD thesis was the establishment and further improvement of a complex coculture system initially described by Alfaro-Moreno et al. [1]. The system is composed of an alveolar type-II cell line (A549), differentiated macrophage-like cells (THP-1), mast cells (HMC-1) and endothelial cells (EA.hy 926), seeded in a 3D-orientation on a microporous membrane to mimic the cell response of the alveolar surface in vitro in conjunction with native aerosol exposure (VitrocellTM chamber). The tetraculture system was carefully characterized to ensure its performance and repeatability of results. The spatial distribution of the cells in the tetraculture was analyzed by confocal laser scanning microscopy (CLSM), showing a confluent layer of endothelial and epithelial cells on both sides of the Transwellâ„¢. Macrophage-like cells and mast cells can be found on top of the epithelial cells. The latter cells formed colonies under submerged conditions, which disappeared at the air-liquid-interface (ALI). The VitrocellTM aerosol exposure system was not significantly influencing the viability. Using this system, cells were exposed to an aerosol of 50 nm SiO2-Rhodamine nanoparticles (NPs) in PBS. The distribution of the NPs in the tetraculture after exposure was evaluated by CLSM. Fluorescence from internalized particles was detected in CD11b-positive THP-1 cells only. Furthermore, all cell lines were found to be able to respond to xenobiotic model compounds, such as benzo[a]pyrene (B[a]P) or 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) with the upregulation of CYP1 mRNA. With this tetraculture system the response of the endothelial part of the alveolar barrier was studied in- vitro in a still realistic exposure scenario representing the conditions for a polluted situation without direct exposure of endothelial cells. After exposure to diesel exhaust particulate matter (DEPM) the expression of different anti-oxidant target genes and inflammatory genes such as NAD(P)H dehydrogenase quinone 1 (NQO1), superoxide dismutase 1 (SOD1) and heme oxygenase 1 (HMOX1), as well as the nuclear translocation nuclear factor erythroid-derived 2 (Nrf2) was evaluated. In addition, the potential of DEPM to induce the upregulation of CYP1A1 mRNA in the endothelium was analyzed. DEPM exposure led not to an upregulation of the anti-oxidant or inflammatory target genes, but to clear nuclear translocation of Nrf2. The endothelial cells responded to the DEPM treatment also with the upregulation of CYP1A1 mRNA and nuclear translocation of the aryl hydrocarbon receptor (AhR). Overall, DEPM triggered a response in the endothelial cells after indirect exposure of the tetraculture system to low doses of DEPM, underlining the sensitivity of ALI exposure systems. The use of the tetraculture together with the native aerosol exposure equipment may finally lead to a more realistic judgment regarding the hazard of new compounds and/or new nano-scaled materials in the future. For the first time, it was possible to study the response of the endothelial cells of the alveolar barrier in vitro in a realistic exposure scenario avoiding direct exposure of endothelial cells to high amounts of particulates.
Im Fokus der Ursachenanalyse der zunehmenden Homogenisierung von Biozönosen und des weltweiten Artenverlustes steht neben dem Flächennutzungs- und Klimawandel vorrangig auch die durch den Menschen verursachte Einbringung gebietsfremder, invasiver Arten. Aufgrund ihrer Charakteristika bilden diese Arten einen wichtigen Schnittpunkt von Ökologie, Ökonomie und Soziologie in Theorie und Praxis und erfahren folglich im Zuge der weltweit steigenden Anzahl von biologischen Invasionen zunehmend eine rechtliche Regulierung. Eine grundsätzliche Herausforderung in der Invasionsforschung liegt in der Identifikation von Faktoren, die Verbreitung, Dynamik und Erfolg der Arten erklären, um anhand dieses Wissens ihr Risiko für das Ökosystem als auch hinsichtlich ökonomischer und gesundheitlicher Aspekte abschätzen zu können. Eine Einschätzung der Invasivität der Art zur Ableitung von Handlungsstrategien und zur rechtlichen Einstufung erfolgt anhand von Risikoanalysen, deren kriterienbasierte Bewertung eine Reihe wissenschaftlicher Fakten voraussetzen. Um mögliche Ausbreitungswege- und barrieren zu identifiziert und Faktoren herauszustellen, welche die erfolgreiche Etablierung und Ausbreitung des Nordamerikanischen Waschbären in Deutschland und Europa erklären, wird in dieser Dissertation unter Verwendung populationsgenetischer Methoden die Ausbreitung der Art rekonstruiert. Darüberhinaus wird in dieser Arbeit die Bedeutung von Verbreitungsmodellen als Analyse- und Präventions-Instrument in der naturschutzfachlichen Risikoabschätzung verdeutlicht und zudem die Problematik einer Risikoabschätzung auf Grundlage einer lückenhaften Wissensbasis erläutert. Der rechtliche Schwerpunkt der Dissertation widmet sich der Regulierung der Haltung von IAS, die als ein aktiver und dominanter Einbringungsweg insbesonders für gebietsfremde Wirbeltierarten zählt und für die hier betrachtete Modellart nachweislich von hoher Bedeutung ist. Die gewonnenen Erkenntnisse geben Hilfestellung zur Einstufung der Invasivität der Art und zur Beurteilung eines Handlungsbedarfes.
Aufgrund der enormen Menge an Informationen, die wir in jedem einzelnen Moment erleben, sind zuverlässige und funktionale Mechanismen, die uns durch die Informationsflut leiten, unerlässlich. Um effizient und sinnvoll einzelne Informationen für die weitere Verarbeitung auszuwählen, sollten die Aufmerksamkeit und kognitive Kapazitäten auf persönlich relevante Inhalte fokussieren. Eine dazu nötige, angemessene Definition von persönlicher Relevanz könnte auf einer stabilen Selbstrepräsentation beruhen, die zum einem spezifisch und zum anderen flexibel bei Veränderungen sein sollte. In Anbetracht einer Vielzahl von Forschungsergebnissen in Bezug auf die noch ungeklärte Frage, inwiefern Selbstrelevanz als allgemeiner Selektionsmechanismus begriffen werden kann, liefert die hier vorliegende Dissertation ein genaueres Verständnis von der Entstehung und Anpassung einer Selbstrepräsentation. Es werden fünf Artikel vorgestellt, die ein relativ neues Paradigma, das sogenannte Matching-Paradigma (Sui, He, & Humphreys, 2012) verwenden und die empirische Evidenz dafür liefern, wie Selbstrepräsentationen kognitive Prozesse beeinflussen. Genauer wird in einem ersten Artikel eine Zusammenschau von Experimenten geliefert, die die Tauglichkeit des Matching-Paradigmas zur Messung von Selbstrelevanzeffekten beurteilt (und bestätigt). In einem zweiten Artikel wird eine Studie vorgestellt, in der die Entstehung von Selbstrepräsentationen untersucht wurde, was zu einem genaueren Verständnis der an der Entstehung von Selbstrepräsentation beteiligten kognitiven Prozesse führt. An diese erste Beschreibung von Selbstrepräsentationen anknüpfend, beschreiben der dritte und vierte Artikel konkrete Charakteristika von Inhalten, die in die Selbstrepräsentation integriert werden können. Schließlich werden in dem fünften Artikel zwei Studien erläutert, in denen Effekte von Selbstrelevanz mit Effekten von negativer Valenz (die als genereller Selektionsmechanismus angesehen wird) verglichen werden, was zu einer Spezifikation des Einflusses von Selbstrelevanz auf Reizverarbeitung beiträgt. Insgesamt kann aufgrund der empirischen Befunde, die in der vorliegenden Dissertation erläutert werden, schlussgefolgert werden, dass das Selbst verstanden werden kann als ein spezifisches, komplexes Netzwerk von Assoziationen zwischen Konzepten und dass Selbstrelevanz die Integration von Inhalten begünstigt, nicht aber die Aufmerksamkeit automatisch lenkt.
Zu Beginn der Frühen Neuzeit stand die Verehrung der hl. Anna, der Anna Selbdritt und der Hl. Sippe in höchster Blüte; der Großmutter Christi wurden sogar die positiven Eigenschaften der Gottesmutter Maria zugeordnet. Meine Dissertation untersucht ca. dreitausend Artefakte unter interdisziplinären Aspekten und verschiedenen Ansätzen und erbringt so eine kulturelle Disposition der Zeit, auch unter Berüksichtigung einer breiten Quellenlage der damaligen Literatur. Die Kontinuität erweist sich bei Anna Selbdritt in erster Linie durch die angewandte Attributformation, was bis weit in den Barock hinein ein eindeutiges Identifizierungspotential für Anna Selbdritt darstellt; bei den traditionellen Kunstwerken mit der Hl. Sippe ist die Verwendung des Motives des Hortus conclusus obligat. Der Wandel erfolgte bereits um 1475, bei welchem eine horizontale Dreierstruktur an Stelle der vordem pyramidalen Anordnung nach Masaccio tritt; somit konnte in prägnanter Weise eine Gegenüberstellung der himmlischen, vertikalen Trias der Hl. Dreifaltigkeit und der irdischen, horizontal aufgefassten Trias der Anna Selbdritt erfolgen. Diese neue Konstellation mit Realitätsnähe durch Lebendigkeit verbreitete sich rasch im gesamten Alten Reich. Eine Zäsur als Indiz der Änderung der familiären Verhältnisse lässt sich bereits vorreformatorisch mit Kunstwerken von Cranach und Dürer belegen, die Verbreitung durch Kupferstiche erfuhren: Es lässt sich eine männliche Dominanz ausmachen. Daneben fällt aber ein überaus harmonisches Familiengefüge ins Auge, das die Relation der Personen durch Kommunikation und Interaktion visualisiert, womit die vordem additive Reihung nun durch eine Symbolik des psychologischen Verhaltens aufgehoben wird: Einheit durch Harmonie. Dies beruht nicht zuletzt auf der psychologischen Selbstdefinition des Menschen, der in der Frühen Neuzeit sein Selbstbewußtsein entdeckt und dieses durch Zugehörigkeit zu einem Kollektiv verstärkt. Durch zeitgenössische Aspekte und durch die Verwendung von Landschafts- und Architekturelementen werden die Artefakte nicht nur dem neuen kunsthistorischen Focus der Ästhetik gerecht, sondern wirken auch affektiv auf den Rezipienten, eine Forderung, die ebenso von der Musiktheorie gestellt wurde. Das Kultbild wird zum Andachtsbild, zum Kulturobjekt, zum Narrativ, zum Historienbild. In der Verkörperung von Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft bieten Anna Selbdritt und die Hl. Sippe eine gegenwarts- und zukunftsorientierte soziologische wie soteriologische Perspektive an; sie bilden mithin ein mediales Spektrum ab, das interdisziplinär die Kultur des Spätmittelalters und der Frühen Neuzeit reflektiert und einen von Theologie und Gesellschaft determiniterten Handlungskanon in konventioneller wie innovativer Art bereitstellt.
Der vorliegende Bericht basiert auf einer universitätsweiten Online-Umfrage zum Status quo des Forschungsdatenma-nagements an der Universität Trier. Er ist ein erster Schritt, um den aktuellen und zukünftigen Bedarf an zentralen Dienstleistungen zu identifizieren. Neue Handlungsfelder sollen frühzeitig erkannt werden, auch um der Strategie-entwicklung eine Richtung zu weisen.rnDie Befragten befürworten generell die Initiative zur Entwicklung zentraler IT- und Beratungsangebote. Sie sind bereit, die eigenen Forschungsdaten anderen zur Nachnutzung zur Verfügung zu stellen, sofern die geeigneten Instrumente vorhanden, sind die eine solche Arbeitsweise unterstützen. Allerdings wird eine unkommentierte Bereit-stellung von Rohdaten eher kritisch beurteilt. Der Dokumentationsaufwand einer öffentlichen Bereitstellung von Daten wird in einem ungünstigen Kosten-Nutzenverhältnis gesehen. Es fällt auf, dass die Datenarchivierung größ-tenteils in proprietären Formaten erfolgt.
Das Geschäftsmodell für den nachhaltigen Betrieb der Virtuellen Forschungsumgebung FuD wird vorgestellt. Es wurde im Rahmen des DFG-Projektes "FuD2015 " eine virtuelle Forschungsumgebung für die Geschichtswissenschaft und deren Überführung in den Regelbetrieb" (01.01.2013-31.07.2015) entwickelt. Ausgehend von Forschungsprojekten aus unterschiedlichen Disziplinen wurden in einer detaillierten Prozessanalyse Aufgabenfelder definiert sowie Organisations- und Finanzierungsstrukturen für den Betrieb der FuD-Basisversion sowie den Aufbau projektspezifischer Anwenderversionen und deren Betreuung erarbeitet. Dabei wurden die notwendigen Aufgaben beschrieben und die Zuständigkeit für die verschiedenen Arbeitsschritte den beteiligten Akteuren zugeordnet; die Workflows wurden fortlaufend evaluiert und angepasst. Ebenso wurden verschiedene Organisations- und Kostenmodelle anhand verschiedener Szenarien geprüft und rechtliche Bestimmungen (z. B. Haushalts- und Beihilferecht) bei diesen Planungen berücksichtigt.
Fehlende Werte und deren Kompensation über Imputation stellen eine große Herausforderung für die Varianzschätzung eines Punktschätzers dar. Dies gilt auch in der Amtlichen Statistik. Um eine unverzerrte Varianzschätzung zu gewährleisten, müssen alle Komponenten der Varianz berücksichtigt werden. Hierzu wird häufig eine Zerlegung der Gesamtvarianz durchgeführt mit dem Ziel, detaillierte Informationen über ihre Komponenten zu erhalten und diese vollständig zu erfassen. In dieser Arbeit stehen Resampling-Methoden im Vordergrund. Es wird ein Ansatz entwickelt, wie neuere Resampling-Methoden, welche alle Elemente der ursprünglichen Stichprobe berücksichtigen, hinsichtlich der Anwendung von Imputation übertragen werden können. Zum Vergleich verschiedener Varianzschätzer wird eine Monte-Carlo-Simulationsstudie durchgeführt. Mit Hilfe einer Monte-Carlo-Simulation findet zudem eine Zerlegung der Gesamtvarianz unter verschiedenen Parameterkonstellationen statt.