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Zu einem plasmaphysikalischen Verständnis von Transport und Diffusion kosmischer Strahlung
No full textCosmic rays (CRs) constitute a significant fraction of the energy density in the interstellar medium despite their negligible number density. Their coupling to the ambient plasma through microphysical plasma instabilities makes them an important cornerstone in studies of galaxy formation and large-scale astrophysical phenomena. However, the development of large-scale models incorporating accurate CR feedback remains challenging due to the vast scale separation between microscopic plasma processes and macroscopic transport phenomena. Effective largescale descriptions of CR feedback must therefore be informed by a detailed understanding of the underlying microphysical processes. In this thesis, I develop a comprehensive theoretical and numerical framework for studying how CRs generate and interact with electromagnetic waves in astrophysical environments, focusing on the microscopic plasma processes that regulate CR transport. My primary methodological contribution is the development of the novel fluid-particle-in-cell (fluid-PIC) numerical method that bridges the substantial computational challenges inherent in simulating the multi-scale nature of the CR streaming instabilities. This approach treats the dense thermal background plasma as a fluid while maintaining a fully kinetic description of the sparse CR population, enabling the investigation of CR-driven instabilities across previously inaccessible temporal and spatial scales. The method successfully captures essential kinetic effects such as Landau damping through appropriate fluid closures while significantly reducing computational costs compared to traditional particle-in-cell simulations. I implement an efficient, parallelizable and accurate algorithm to calculate the Landau closure that is informed by the global wave spectrum. Various test problems establish the accuracy of the employed algorithm. Applying the fluid-PIC method to gyroresonant CR-driven streaming instabilities, I uncover the fundamental mechanism of wave growth and saturation. I demonstrate that these processes are governed by a lopsided bunching of CR gyrophases with respect to the wave magnetic field. This gyrophase bunching provides a unified explanation for the growth of all gyroresonant streaming instabilities, including forward- and backward-moving Alfvén waves, whistler waves and electron cyclotron waves. I show that CRs significantly modify the wave velocity with implications for the resonance condition. These findings are contrasted with the assumptions conventional in quasi-linear theory, calling into question the pitch-angle diffusion coefficients derived by assuming a single wave frame and especially the random phase approximation of the CR distribution function. I advance our understanding of the intermediate-scale instability, revealing its similarities and differences to the larger-scale Alfvén waves. I emphasize the differences in growth rates and saturation levels, and explore a resonance gap at pitch angles close to 90° that is distinct from the nonphysical resonance gap in quasi-linear theory. The theoretical framework and numerical methods developed in this dissertation provide tools for investigating CR transport in realistic astrophysical environments. These advances offer new perspectives on fundamental plasma physics processes, such as wave-particle interactions and instability mechanisms in collisionless plasmas, that influence galaxy formation and evolution.Cos Kosmische Strahlung (CR) trägt trotz ihrer geringen Teilchendichte einen bedeutenden Anteil der Energiedichte im interstellaren Medium in sich. Ihre Kopplung an das umgebende Plasma durch mikroskopische Plasmainstabilitäten macht sie zu einem wichtigen Grundpfeiler bei der Untersuchung von Galaxienbildung und großskaligen astrophysikalischen Phänomenen. Die Entwicklung makroskopischer Modelle mit präziser CR-Rückkopplung erfordert aufgrund der enormen Skalentrennung zwischen mikroskopischen Plasmaprozessen und makroskopischen Transportphänomenen ein detailliertes Verständnis der zugrundeliegenden Prozesse. In dieser Dissertation entwickle ich einen umfassenden theoretischen und numerischen Rahmen zur Untersuchung der Erzeugung und Wechselwirkung elektromagnetischer Wellen durch CR in astrophysikalischen Umgebungen, wobei der Fokus auf den mikroskopischen Plasmaprozessen liegt, die den Transport von CR regulieren. Mein primärer methodischer Beitrag ist die Entwicklung der neuen Fluid-Particle-in-Cell (Fluid-PIC) Methode, zur Überbrückung der rechnerischen Herausforderung von skalenübergreifenden CR-getriebenen Instabilitäten. Dieser Ansatz behandelt das dichte thermische Hintergrundplasma als Fluid, während eine vollständig kinetische Beschreibung der weniger dichten CR-Population beibehalten wird, was die Untersuchung von CR-getriebenen Instabilitäten über bisher unzugängliche zeitliche und räumliche Skalen ermöglicht. Die Methode erfasst erfolgreich wesentliche kinetische Effekte wie Landau-Dämpfung durch eine geeignete Fluid-Abschlussrelation, während sie den Rechenaufwand im Vergleich zu traditionellen PIC-Simulationen erheblich reduziert. Ich implementiere einen effizienten parallelen Algorithmus zur Berechnung der Landau-Abschlussrelation basierend auf dem globalen Wellenspektrum und validiere die Methode in Testproblemen. Durch Anwendung der Fluid-PIC-Methode auf gyroresonante Instabilitäten zeige ich, dass eine asymmetrische Bündelung der CR-Gyrophasen bezüglich des Wellenmagnetfeldes den fundamentalen Mechanismus des Wellenwachstums und der Sättigung darstellt. Dies erklärt einheitlich das Wachstum aller gyroresonanten CR-Instabilitäten, einschließlich vorwärts- und rückwärts propagierender Alfvén-Wellen, Whistler-Wellen und Elektronen-Zyklotron-Wellen. Ich zeige, dass CR die Wellengeschwindigkeit signifikant modifizieren, mit Auswirkungen auf die Resonanzbedingung. Diese Erkenntnisse werden mit der klassischen quasilinearen Theorie verglichen, wobei die Neigungswinkel-Diffusionskoeffizienten in Frage gestellt werden, welche auf den Annahmen einer einzelnen Wellengeschwindigkeit und zufälliger Gyrophasen der CR beruhen. Ich erweitere unser Verständnis der Instabilitäten auf Zwischenskalen und zeige ihre Ähnlichkeiten und Unterschiede zu den Alfvén-Wellen-Instabilitäten auf. Dabei vergleiche ich die Wachstumsraten und Sättigungsniveaus, und untersuche eine Resonanzlücke bei Neigungswinkeln nahe 90°, die sich von der unphysikalischen Resonanzlücke in der quasilinearen Theorie unterscheidet. Der in dieser Dissertation entwickelte theoretische Rahmen und die numerischen Methoden stellen Werkzeuge zur Untersuchung des CR-Transports in realistischen astrophysikalischen Umgebungen bereit. Diese Fortschritte bieten neue Einblicke auf fundamentale plasmaphysikalische Prozesse, wie Wellen-Teilchen-Wechselwirkungen und Instabilitätsmechanismen in kollisionsfreien Plasmen, die Einfluss auf Galaxienentstehung und -entwicklung haben
Business as usual in the face of the populist challenge?
No full textThis paper examines the Alternative for Germany’s (AfD) entry strategy and subsequent party repositioning in the German political space from 2013 to 2021. Integrating the demand and supply side of politics, we employ the spatial theory of party competition and data from the German Longitudinal Election Study. Unlike traditional approaches that rely on predefined dimensions, we derive the dimensionality of political space empirically through computational text analysis of party manifestos. Our findings confirm that the mainstream parties’ disregard for the salient asylum and immigration issues facilitated the AfD’s rise in 2017. We show how the AfD used the dimension of national sovereignty rather than GAL-TAN to enter politics. Despite its entry, political turbulence and party realignment in the AfD’s favour were limited, as incumbents either maintained their positions or distanced themselves. The AfD’s further radicalisation in 2021 contributed to increased polarisation. Over time, the parties’ overall contribution to the national sovereignty dimension increased, making it second only to the socioeconomic dimension in structuring Germany’s political space. Our findings highlight the interplay between established parties’ issue avoidance, populist challengers’ entrepreneurial strategies, and their consequences for party competition in multidimensional spaces
Committed to unity
No full textDie deutsche Parteiendemokratie befindet sich gegenwärtig in einer tiefgreifenden Krise, die sich in den ostdeutschen Bundesländern besonders deutlich manifestiert. Das Vertrauen in politische Institutionen und in die staatliche Handlungsfähigkeit nimmt ab; die Stammwählerschaft demokratischer Parteien schwindet, und die Mitgliederzahlen verzeichnen seit mehreren Jahrzehnten teils erhebliche Rückgänge. Diese Entwicklungen haben eine politische Instabilität zur Folge, die in der Geschichte der Bundesrepublik Deutschland ohne Beispiel ist.
Im Jahr 1990 stellte sich die Lage noch anders dar: Der Fall der Mauer markierte eine historische Zäsur, der Demokratisierungsprozess schien unumkehrbar. Auch innerhalb der Christlich Demokratischen Union (CDU) herrschte überwiegend Aufbruchsstimmung. Nach dem symbolträchtigen Beitritt der ostdeutschen Landesverbände erreichte die Partei einen historischen Höchststand an Mitgliedern. In diesem Kontext stellt sich die Frage, wie die Integration von Mitgliedern oppositioneller DDR-Gruppierungen, ehemaligen Funktionsträgern der Blockparteien und der Sozialistischen Einheitspartei Deutschlands (SED) sowie weiteren Akteuren aus dem autoritären System der DDR in die parlamentarische Demokratie der Bundesrepublik gelang.
Die vorliegende Dissertation untersucht die parlamentarische Integration ostdeutscher CDU-Abgeordneter in den Deutschen Bundestag sowie in die Landtage von Sachsen-Anhalt und Thüringen. Ziel ist es, das Integrationspotenzial der parlamentarischen Demokratie der späten Bonner Republik zu analysieren. Dabei wird insbesondere der Frage nachgegangen, ob sich im Zuge dieses Prozesses innerhalb der ostdeutschen CDU signifikant abweichende politische Denkstile, Kommunikationsformen und Handlungsstrategien herausbildeten, die gegebenenfalls auch im Westen rezipiert wurden – oder ob sich politisch-kulturelle Unterschiede zwischen Ost und West so stark verfestigten, dass von eigenständigen christdemokratischen Traditionen (sui generis) gesprochen werden muss.
Die Arbeit versteht sich als kritischer Beitrag zur zeithistorischen Forschung über die postsozialistische Transformation Ostdeutschlands und stellt bestehende wissenschaftliche sowie publizistische Narrative infrage. Erwartet werden differenzierte Analysen zu innerparteilichen Auseinandersetzungen, erinnerungspolitischen Konflikten sowie zu Entscheidungsprozessen im Kontext des sogenannten „Aufbaus Ost“.German party democracy is currently experiencing a profound crisis, which is particularly evident in the eastern federal states. Trust in political institutions and the state’s ability to act is declining; the core electorate of democratic parties is shrinking, and membership numbers have been experiencing significant declines for several decades. These developments have led to political instability, the likes of which have not been seen in the history of the Federal Republic of Germany.
In 1990, the situation was quite different: The fall of the Berlin Wall marked a historic turning point, and the process of democratization seemed irreversible. There was a prevailing sense of optimism within the Christian Democratic Union (CDU). Following the symbolic accession of the eastern state associations, the party reached a historic peak in membership numbers. In this context, the question arises as to how the integration of members from opposition groups in the former GDR, former functionaries of the block parties and the Socialist Unity Party of Germany (SED), as well as other actors from the authoritarian system of the GDR, into the parliamentary democracy of the Federal Republic was achieved.
This dissertation examines the parliamentary integration of East German CDU members into the Bundestag, as well as into the state parliaments of Saxony-Anhalt and Thuringia. The aim is to analyze the integration potential of the parliamentary democracy of the late Bonn Republic. Specifically, it explores whether, in the course of this process, significantly different political thought patterns, communication styles, and policy approaches emerged within the East German CDU that may have been adopted in the West, or whether political-cultural differences between East and West were so deeply entrenched that distinct Christian Democratic traditions (sui generis) must be acknowledged.
This work contributes critically to the historiographical research on the post-socialist transformation of East Germany, challenging existing academic and journalistic narratives. It offers nuanced analyses of intra-party conflicts, memory-political struggles, and decision-making processes in the context of the so-called "Aufbau Ost" (Eastern reconstruction)
Teaching the United Nations 17 Sustainable Development Goals
No full textFuture teachers will play a vital role when it comes to implementing the 17 Sustainable Development Goals (SDGs) and preparing younger generations for the challenges in an ever-changing world. However, they often feel inadequately prepared for this task and for the increasingly diverse student body they encounter. In light of this, the University of Potsdam developed strategic goals for internationalizing teacher education. The one-week Summer School Teaching the SDGs – Education for Sustainable Development and Global Citizenship held in August 2022 aimed to achieve some of these goals, such as integrating global topics into the curriculum and creating Internationalization at Home offers, while simultaneously implementing the pedagogical approaches of education for sustainable development (ESD) and global citizenship education (GCE). Potsdam lecturers were joined by international lecturers from Australia, Colombia, India, the USA, and several European countries in providing a wide array of expertise, disciplines, and perspectives. The Summer School brought together more than 50 student teachers from various fields of study, representing a US university as well as six European universities. This article reflects on the process of designing the summer school format, on student feedback received as well as on lessons learned from an organizational point of view, and places our experiences in the context of the strategic goals for internationalizing teacher education (ZeLB, 2022). It argues that, under certain conditions, a summer school can serve both as an effective tool for internationalization and as a starting point for developing global citizenship competencies
Engaging in and with Culturally Diverse Classrooms through the Identity Project
No full textClassrooms around the world are becoming more diverse. There is a need to better prepare teachers to engage positively and critically with this increasing diversity. The Identity Project intervention is a theoretically based and empirically tested way to do so through focusing and reflecting on identities. The project emphasizes the importance of affirming hybrid, complex cultural identities in the classroom as well as recognizing and responding to more challenging aspects such as discrimination, marginalization, and exclusion. Through the University of Potsdam Summer School workshop, student teachers learned and imagined what is possible when thinking creatively to build on the Identity Project intervention that was originally developed for secondary school students. We conclude that the Identity Project is a promising way for student teachers to engage in deeper self-reflection regarding their own cultural identities, consider implications for classroom dynamics, and develop a greater understanding and appreciation of their learners’ unique and complex identities
Wie Pestalozzis Bestrebungen zur Elementarbildung des Volkes im Gefolge des Preußi-schen Bildungskrieg gegen Napoleon neue mathematische Theorien hervorbrachte
No full textThe educational reform of Prussia in response to Napoleonic foreign rule also extends to elementary educati-on. With the comprehensive reception of Pestalozzi, the interplay of perception and combinatorial thinking for reading, arithmetic, and geometry could be made fruitful and, with Froebel, extended to preschool age. Thus, on one hand, the foundation for an education was laid that enabled Germany's unprecedented industrial rise in the last third of the 19th century, while on the other hand, the engagement with the elementary combinato-rics of Pestalozzi's visual forms simultaneously inspired reflection on the foundations of science. In reference to Leibniz, in the context of Romanticism (Novalis, von Arnim, Schleiermacher, Weiss), as well as in contrast to Hindenburg (Fischer, Lorenz, Krause, Graßmann), the engagement with combinatorics led to new approa-ches in philosophy (Fries, Herbart), reflections on the subject of mathematics (Lorenz, Krause, Fries, Graß-mann, Riemann), and new theoretical approaches in pedagogy (Herbart, Scheibert, Tillich, Diesterweg). The focus of the contribution is on the reception of Pestalozzi's theory of forms and that of his student Schmid.Die Bildungsreform Preußens als Antwort auf die Napoleonische Fremdherrschaft erstreckt sich auch auf das Elementarschulwesen. Mit der umfassenden Rezeption Pestalozzis konnte das Wechselspiel von Anschauung und kombinatorischem Denken für Lesen, Rechnen und Geometrie fruchtbar gemacht und mit Fröbel auch auf das Vorschulalter aus-gedehnt werden. Wurde so einerseits der Grundstein für eine Bildung gelegt, die den bei-spiellosen industriellen Aufstieg Deutschlands im letzten Drittel des 19. Jhs. ermöglichte, beflügelte die Auseinandersetzung mit der elementaren Kombinatorik der Pestalozzischen Anschauungsformen zugleich die Reflexion über die Grundlagen der Wissenschaft. Im Rückgriff auf Leibniz, im Kontext der Romantik (Novalis, v. Arnim, Schleiermacher, Weiss) sowie in Kontrast zu Hindenburg (Fischer, Lorenz, Krause, Graßmann) führte die Beschäf-tigung mit der Kombinatorik zu neuen Ansätzen in der Philosophie (Fries, Herbart), zur Re-flexion über den Gegenstand der Mathematik (Lorenz, Krause, Fries, Graßmann, Riemann) wie auch zu neuen Theorieansätzen in der Pädagogik (Herbart, Scheibert, Diesterweg). Im Mittelpunkt des Beitrags steht die Rezeption der Formenlehre Pestalozzis und seines Schülers Schmid
Investigations into the evolution of arachidonic acid 15-lipoxygenase within the context of mammalian development and the influence of functional humanization of the enzyme in two murine inflammation models
No full textArachidonsäure-Lipoxygenasen (ALOXs) spielen bei verschiedenen physiologischen und patho-physiologischen Prozessen eine wichtige Rolle. Die Reaktionsspezifität dieser Enzyme mit verschiedenen Polyenfettsäuren ist bedeutsam für einige der diskutierten biologischen Funktionen und die ALOX-Klassifikation basiert ebenfalls auf dieser Enzymeigenschaft. Das menschliche Genom besitzt sechs funktionelle ALOX-Gene, die für distinkte ALOX-Isoformen kodieren. Diese Isoformen sind sich strukturell sehr ähnlich, unterscheiden sich jedoch in ihren funktionellen Eigenschaften. In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Aspekte hinsichtlich des Vorkommens, zur biologischen Rolle und der enzymatischen Eigenschaften in Abhängigkeit zum Evolutionsgrad von Säugetier-ALOX-Isoformen untersucht.
1. Die Genome ausgewählten Meeressäuger wurden auf das Vorhandensein von Genen untersucht, die für Arachidonsäure-oxygenierenden Enzymen kodieren. Dabei konnte festgestellt werden, dass solche Gene in Meeressäugern weit verbreitet vorkommen. Jedoch fehlen in den Genomen von Walen und Delphinen funktionelle ALOX12B und ALOXe3 Gene, die bei landlebenden Säugetieren für die Ausbildung der epidermale Wasserbarriere bedeutsam ist. ALOX15-Orthologe wurden bei allen Meeressäugern nachgewiesen und deren katalytische Eigenschaften bestätigen die Evolutionshypothese der ALOX15-Spezifität.
2. Säugetier-ALOX15-Orthologe kölnnen in Arachidonsäure 12-lipoxygenierende bzw.- 15-lipoxygenierende Enzyme eingeteilt werden. Säugetiere, die aus evolutionärer Sicht über den Gibbons stehen, exprimieren Arachidonsäure 15-lipoxygenierende Enzyme. Säugetiere, die evolutionär niedriger eingeordnet werden, besitzen 12-lipoxygenierende Enzyme. In dieser Arbeit wurden zehn neue Säugetier-ALOX15-Orthologe charakterisiert und die gewonnenen Daten bestätigen die Evolutionshypothese und das Triadenkonzept.
3. Da sich die katalytischen Eigenschaften der ALOX15 Orthologen von Menschen und Mäuse deutlich voneinander unterscheiden, können Daten zur biologischen Rolle dieser Enzyme, die in murinen Krankheitsmodellen erhalten wurden, nicht direkt auf den Menschen übertragen werden. Um dieses Problem minimieren, wurden Knock-in-Mäuse hergestellt, welche anstatt der nativen murinen Alox15 eine funktionell humanisierte Enzymvariante exprimieren. Diese Mäuse sind lebensfähig und zeigten keine gravierenden phänotypischen Veränderungen., wenn sie nicht zusätzlich stimuliert werden. Ältere männliche Individuen besitzen jedoch ein subtil beeinträchtigtes hämatopoietisches System.
4. Arachidonsäure 15-lipoxygenierenden ALOX15 Orthologen besitzen in vitro eine höhere Biosynthesekapazität für Lipoxine und für Resolvin E4 als Arachidonsäure 12-lipoxygenierende Enzyme. In der vorliegenden Arbeit wurden die Alox15-Ki Mäuse, die eine Arachidonsäure-15-lipoxygenierende ALOX15 exprimieren, und ausgekreuzte Wildtyp-Kontrolltiere, die eine Arachidonsäure-12-lipoxygenierendes Enzym aufweisen, in zwei verschiedenen murinen Entzündungsmodellen untersucht. Die Humanisierung der Alox15 führte in einer experimentellen Kolitis zu einer deutlichen Abschwächung der Entzündungssymptome. Im Freund’schen Adjuvans Pfotenödemmodell wurden jedoch keine Unterschiede zwischen beiden Genotypen festgestellt. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass sich die biologische Rolle der ALOX15 in verschiedenen Entzündungsmodellen unterscheidet.Arachidonic acid lipoxygenases (ALOXs) play an important role in various physiological and pathophysiological processes. The reaction specificity of these enzymes with different polyene fatty acids is important for some of the discussed biological functions of ALOX isoforms and the ALOX classification is also based on this enzyme property. The human genome involves six functional ALOX genes that code for functionally distinct ALOX isoforms. In the present work we investigated several aspects of the occurrence, the biological roles, the catalytic properties and the evolutionary relatedness of mammalian ALOX15 orthologs.
1. The genomes of marine mammals were examined for the occurrence of genes encoding for arachidonic acid oxygenating enzymes. We found that most of such genes frequently occur but wales and dolphins lack functional ALOX12B and ALOXE3 genes. ALOX15 orthologs were detected in all marine mammals and functional characterization of the recombinant enzymes confirm evolutionary hypothesis and the Triad concept.
2. Mammalian ALOX15 orthologues can be divided into arachidonic acid 12-lipoxygenating and arachidonic acid 15-lipoxygenating enzymes. Mammals ranked in evolution above gibbons express arachidonic acid 15-lipoxygenating enzyme. In contrast, lower mammals express arachidonic acid 12-lipoxygenating enzymes. In this work, ten new ALOX15 orthologues were functionally characterized and the data confirm the evolutionary hypothesis and the Triad concept.
3. Since the functional properties of ALOX15 orthologs of men and mice are very different, it is impossible to translate findings obtained in mouse whole animal inflammation models into the human situation. To minimize this problem we created knock-in mice, which express a functionally humanized Alox15. These mice expressing an arachidonic acid 15-lipoxygenating Alox15 variant instead of the arachidonic acid 12-lipoxygenating wildtype enzyme are viable and do not exhibit major phenotypic abnormalities unless stimulated otherwise. However, when aging male Alox15-Ki mice show subtle erythropoietic defects, which were not observed in female individuals.
4. Arachidonic acid 15-lipoxygenating ALOX15 ortholos exhibit a higher biosynthetic capacity for pro-resolving mediators such as lipoxins and Resolvin E4 and these data suggest that Alox15-Ki mice might be protected in mouse inflammation models when compared with outbred wildtype animals. Indeed, functional humanization of Alox15 gene protected mice from the development of inflammatory symptoms in a mouse experimental colitis model. In contrast, no differences between the two genotypes were found in the Freund’s adjuvant induced paw edema model. This data suggests that the biological roles of ALOX15 may differ in different models of inflammation
Die Rolle der Zielsalienz und sprachlicher Information bei der Verarbeitung kommunikativer Handlungsdemonstrationen durch Kleinkinder
No full textDas Lernen durch Beobachtung und Nachahmung anderer stellt einen wesentlichen Lernmechanismus bei Kleinkindern dar. In dieser Arbeit wurde in vier Studien untersucht, wie Kleinkinder im zweiten Lebensjahr Handlungen verarbeiten und imitieren, wenn sprachliche Hinweise, die Salienz des Handlungsziels und der soziale Kontext der Demonstration variiert wurden. Die Forschungsfragen lauteten: (1) Wie beeinflusst der semantische Inhalt verbaler Hinweise die Verarbeitung und Nachahmung spielerischer Handlungen im Vergleich zu funktionalen Werkzeughandlungen? (2) Wie beeinflusst die Zielsalienz die Verarbeitung und Nachahmung spielerischer Handlungen? (3) Wie beeinflussen verbale Hinweise die Verarbeitung von Werkzeughandlungen bei der Beobachtung einer Live- im Vergleich zu einer Video-Demonstration?
In vier Studien sahen Kleinkinder Demonstrationen verschiedener Handlungen, begleitet von verbalen Informationen mit unterschiedlichem Informationsgehalt. Die Imitationsstudien 1 (mit 16–18 Monate alten Kindern) und 2 (mit 20–22 Monate alten Kindern) variierten die Salienz von Handlungszielen (3D vs. 2D vs. leerer Raum) sowie den Inhalt der verbalen Hinweise (Ankündigung der Bewegung vs. des Ziels) im Kontext spielerischer Handlungen. Studien 3 und 4 (mit Kindern im Alter von 18 bzw. 24 Monaten) untersuchten neuartige Werkzeughandlungen, die zusammen mit verbalen Hinweisen unterschiedlichen Inhalts gezeigt wurden. Dabei wurde entweder nicht zwischen Werkzeugen und Handlungen unterschieden (Studien 3 und 4) oder es wurden Werkzeuge mit Pseudowörtern und Handlungen mit bedeutungsvollen Verben (Studien 3 und 4) bzw. mit Pseudoverben (Studie 3) bezeichnet. Studie 3 untersuchte die Nachahmung nach einer Labordemonstration, während Studie 4 die Blickzeiten nach einer Videodemonstration in einem unmoderierten Online-Experiment erfasste.
In Studien 1 und 2 wurde die Imitation durch die Zielsalienz beeinflusst, während verbale Hinweise nur in einer Untergruppe von Studie 2 eine Wirkung zeigten. In Studie 1 imitierten 16- bis 18-Monate alte Kinder in der 3D-Bedingung bevorzugt das Ziel, in der Leerraum-Bedingung eher die Bewegung, und in der 2D-Bedingung zeigten sie keine Präferenz. In Studie 2 imitierten 20- bis 22-monatige Kinder in der 3D-Bedingung ebenfalls bevorzugt das Ziel, zeigten jedoch in der 2D-Bedingung eine Präferenz für die Bewegung. Verbale Hinweise hatten einen Einfluss in der Untergruppe, die zuerst 2D- und danach 3D-Bedingungen sah. In dieser Gruppe verstärkte die Betonung des relativ gesehen salienteren Handlungsaspekts (d. h. Bewegung in 2D, Ziel in 3D) die Präferenz für diesen Aspekt. Sprachliche Hinweise auf den jeweils weniger salienten Aspekt reduzierten dagegen die Präferenz, sodass keine klare Präferenz mehr erkennbar war.
In Studie 3 unterschieden sich die 18- und 24-monatigen Kinder nicht in ihrer Imitationsgenauigkeit, jedoch zeigten sich Unterschiede zwischen den Sprachbedingungen. Kleinkinder in den Bedingungen mit bedeutungsvollen Verben und Pseudoverben führten mehr korrekte erste Handlungen mit dem Werkzeug aus als Kinder in der Bedingung mit unspezifischen verbalen Hinweisen. Dabei unterschied sich die Imitation nicht zwischen den beiden Bedingungen mit bedeutungsvollen Verben und Pseudoverben. In der Online-Studie mit Videodemonstrationen (Studie 4) zeigte sich keine vergleichbare Lernleistung und kein Einfluss des semantischen Gehalts der sprachlichen Hinweise.
Diese Befunde werden im Kontext bestehender Theorien diskutiert, die erklären, wie Zielsalienz und verbale Informationen die Handlungsverarbeitung beeinflussen könnten. Dabei werden insbesondere Theorien berücksichtigt, die von einer Veränderung der pragmatischen Interpretation von Handlungen ausgehen, sowie solche, die eine Beeinflussung grundlegender Verarbeitungsprozesse annehmen, etwa durch veränderte Aufmerksamkeit. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass Kleinkinder Handlungen flexibel je nach sprachlichen Hinweisen, Zielsalienz und sozialem Kontext verarbeiten. In Laborstudien passten Kleinkinder ihre Nachahmung flexibel an die Zielsalienz und in geringerem Maße an verbale Hinweise an, während sie in der Online-Studie keine Hinweise auf Lernprozesse zeigten. Die Wirkung verbaler Informationen hing von der Art der Handlung und Kontextfaktoren wie der Zielsalienz ab. Dies deutet darauf hin, dass bestimmte Handlungen oder Situationen den Einsatz verbaler Informationen zur Handlungsverarbeitung begünstigen könnten.Learning by observing and imitating others represents one essential learning mechanism in toddlers. This thesis investigated two potential influencing aspects: first, the role of verbal information presented alongside different action types in different social contexts, that is in face-to-face interactions or remotely via video, and second, the role of the saliency of the action goal. Research questions were (1) how the semantic content of verbal cues affected toddlers’ processing and imitation of playful actions versus functional tool-use actions, (2) how goal saliency influenced toddlers’ processing and imitation of playful actions, and (3) how verbal cues influenced tool-use action processing when observing a live demonstration in a lab-based study and when observing a remote demonstration in an online study.
In four studies, toddlers watched demonstrations of different actions accompanied by verbal information with differently informative content. Imitation Studies 1 (with 16- to 18-month-olds) and 2 (with 20- to 22-month-olds) varied the saliency of action goals (3D vs. 2D vs. empty spaces) and the content of verbal cues (announcing movement vs. goal) in the context of playful actions, that is playful movements performed with a toy animal ending at a goal location. Studies 3 and 4 (with two age groups: 18-month-olds and 24-month-olds) investigated novel tool-use actions that were demonstrated together with verbal cues of varying content, either not differentiating between tools and actions (Study 3 & 4), or labeling tools with pseudo words and actions with meaningful verbs (Study 3 & 4) or pseudo verbs (Study 3). Notably, Study 3 assessed toddlers’ imitation after observing a face-to-face demonstration in the lab, and Study 4 assessed toddlers’ looking times after observing a video demonstration in an unmoderated online experiment.
In Studies 1 and 2, toddlers' imitation was influenced by the saliency of the goals, but verbal cues only influenced imitation in one subgroup in Study 2. In Study 1, 16- to 18-month-olds preferred imitating the goal over the movement in the 3D condition and the movement over the goal in the empty spaces condition, but showed no preference for either movement or goal in the 2D condition, imitating both aspects equally often. In Study 2, 20- to 22-month-olds also imitated the goal more than the movement in the 3D condition. However, unlike the toddlers in Study 1, they preferentially imitated the movement over the goal in the 2D condition. Verbal cues affected imitation in those toddlers in Study 2 who were presented with the 2D trials first and the 3D trials second. In that group, emphasizing the relatively more salient action aspect (i.e., movement in 2D and goal in 3D) enhanced an existing preference for that aspect, whereas cues emphasizing the relatively less salient action aspect (i.e., goal in 2D and movement in 3D) diminished the preference for the salient aspect, resulting in no observable preference for movement and goal. In Study 3, there was no difference in 18- and 24-month-olds’ imitation accuracy, but accuracy differed between the three language groups. Toddlers in the meaningful-verb and pseudo-verb conditions performed more correct first tool-use actions at test than toddlers in the unspecific cue condition, while there was no difference between conditions at baseline. Notably, toddlers’ performance did not differ between the two conditions that used meaningful verbs and pseudo-verbs. In Study 4, neither toddlers in the unspecific cue group nor toddlers in the meaningful-verb group showed evidence for learning the two tool-use actions from video.
These findings are discussed within the context of existing theories on how goal saliency and verbal information might influence action processing, specifically by comparing theories that assume that these factors alter toddlers' pragmatic interpretations of actions with those that assume that these factors influence action processing at a more fundamental level, that is, by changing attentional focuses and representations. Taken together, the findings highlight toddlers’ substantial flexibility but also struggle when processing actions in different situations. Toddlers flexibly adapted their imitation to goal saliency and, to a lesser extent, to verbal cues in laboratory-based studies but failed to learn in an online study. The effect of the content of the verbal information depended on the type of action and other contextual factors such as goal saliency, indicating that particular actions or situations might foster the use of verbal information for action processing