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Die Schulfarm Insel Scharfenberg (Berlin) in der NS-Zeit
No full textDie in Berlin gelegene, 1922 gegründete 'Schulfarm Insel Scharfenberg' war eine der bedeutendsten (höheren) öffentlichen, reformpädagogisch arbeitenden Versuchsschulen der Weimarer Republik. Sie gehörte zu der Gruppe von progressiven Reformschulen, die von den Nationalsozialisten nicht aufgelöst wurden, sondern auch in den Jahren der nationalsozialistischen Herrschaft weiter bestanden (und auch nach 1945 weitergeführt wurden)
Cognitive control: modeling the impact on mental health
No full textThe current study identified and investigated four leading models of the relationships among cognitive control, mental health, and psychological disorders. The Norwegian model of cognitive control emphasizes that the inability to disengage from irrelevant stimuli is related to a hyperreactive state of mind, high levels of anxiety, and deteriorated mental health. Motivational accounts of cognitive control highlight the decisive influence of perceived self-efficacy, which is positively related to mental health and negatively related to psychological disorders. Clinical-health psychological theories of cognitive control focus on the influence of cognitive control on the ability to regulate emotions. The dual competition model highlights the predominant impact of negative affect on cognitive control. This study had a cross sectional and descriptive design (N = 122). Ten Preacher and Hayes mediation analyses were conducted to compare all the models. The bootstrap sample was elevated to 5,000 to reach sufficient power for the statistical analyses. In sum, the findings of this study support most models. I propose a theoretical framework of cognitive control and mental health that integrates existing models and is applicable to various areas of life, such as clinical and neuropsychological practice, work, education, health, and personal relationships. This framework offers practical strategies for intervention and prevention, fostering resilience and well-being across various contexts while simultaneously reducing the risk of mental illnesses.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg
Validierungsstudien im Umfeld der Klassifikation chronischer Schmerzen in der 11. Revision der Internationalen statistischen Klassifikation der Krankheiten und verwandter Gesundheitsprobleme (ICD-11)
No full textBislang waren chronische Schmerzen in der Internationalen statistischen Klassifikation der Krankheiten und verwandter Gesundheitsprobleme (ICD-10) unzureichend repräsentiert. Aus diesem Grund wurde für die 11. Revision der ICD, welche im Januar 2022 in Kraft getreten ist, eine neue Klassifikation chronischer Schmerzen entwickelt. Die neue Klassifikation unterscheidet sieben Hauptkategorien chronischer Schmerzen, die jeweils auf bis zu vier Unterkategorien weiter spezifiziert werden. Für jede Schmerzdiagnose kann zusätzlich die Schmerzschwere kodiert werden, welche ein zusammengesetztes Maß der Schmerzintensität, der schmerzbedingten emotionalen Beeinträchtigung und der schmerzbedingten funktionellen Einschränkungen ist. Die Steigerung der klinischen Nützlichkeit ist eines der Hauptziele für den Revisionsprozess der ICD. Bisherige Feldstudien zur Evaluation der ICD-11 Klassifikation chronischer Schmerzen untersuchten die Reliabilität und Validität der Haupt- bzw. Unterkategorien der Klassifikation, sowie die Einschätzung der klinischen Nützlichkeit aus der Perspektive der Behandelnden. Das übergeordnete Ziel der vorliegenden Dissertation war die Validierung weiterer Aspekte der neuen ICD-11 Klassifikation chronischer Schmerzen: In einem ersten Schritt des Dissertationsvorhabens wurde der neue Schmerzschwere-Zusatzcode validiert. Dabei zeigte sich eine hohe Übereinstimmung mit etablierten Maßen zur Erfassung der schmerzbedingten emotionalen Beeinträchtigung und der funktionellen Einschränkung. Der neue Schmerzschwere-Zusatzcode ist demnach eine valide und effiziente Methode zur Erfassung zusätzlicher dimensionaler Schmerzparameter in verschiedenen Kontexten, wie beispielsweise der Primärversorgung und der Forschung. Zur Vereinfachung der Anwendung der ICD-11 Klassifikation chronischer Schmerzen, wurde in Studie 2 anhand von international etablierten Richtlinien ein Klassifikationsalgorithmus entwickelt. Der Algorithmus führt in Form eines linearen Entscheidungsbaums durch die Diagnosekriterien auf den verschieden Ebenen der Klassifikation und kann sowohl in spezialisierten Kontexten, wie auch im Bereich der Primärversorgung angewendet werden. In einer ersten Pilotevaluation wurde die Nützlichkeit des Klassifikationsalgorithmus positiv eingeschätzt. In Studie 3 wurde der Klassifikationsalgorithmus mithilfe virtueller Patienten validiert. Virtuelle Patienten ermöglichen im Vergleich zu Fallvignetten eine realistischere Simulation der Behandler:in-Patient:in-Interaktion. In der Validierungsstudie wurde neben der Nützlichkeit des Algorithmus und der Einfachheit der Anwendung untersucht, ob seine Verwendung zu mehr korrekten und vollständigen Diagnosen führt als die Verwendung des ICD-11 Browsers. Insgesamt verbesserte die Anwendung des Algorithmus die diagnostische Genauigkeit sowohl für chronische primäre als auch für sekundäre Schmerzdiagnosen. Besonders unerfahrene Anwender:innen profitierten von dem Algorithmus. Darüber hinaus wurde der Algorithmus im Vergleich zum ICD-11 Browser als nützlicher und benutzer:innenfreundlicher bewertet. Die Verwendung des Klassifikationsalgorithmus kann demnach dazu beitragen die Reliabilität der Diagnosen zu erhöhen, den Diagnoseprozess zu vereinfachen und dadurch die klinische Nützlichkeit der ICD-11 Klassifikation chronischer Schmerzen zu steigern. Bei der Revision der ICD steht die klinische Nützlichkeit im Vordergrund. Die bisherige Forschung zur klinischen Nützlichkeit der ICD-11 Klassifikation chronischer Schmerzen basiert auf der Sicht der Behandelnden. Neben der Meinung der Behandelnden ist jedoch auch die Perspektive der Betroffenen von besonderer Bedeutung. In Studie 4 wurde deshalb eine internationale Patient:innenbefragung zu der ICD-11 Klassifikation chronischer Schmerzen und ihren erwarteten Auswirkungen durchgeführt. Die Teilnehmenden bewerteten die neuen Diagnosen positiv und erhoffen sich durch sie eine Verbesserung der Kommunikation und des Verständnisses für chronische Schmerzen. Insgesamt leistet die vorliegende Dissertation einen wichtigen Beitrag für die Validierung der ICD-11 Klassifikation chronischer Schmerzen, besonders in Bezug auf die angestrebte klinische Nützlichkeit der ICD-11.Chronic pain has not been adequately represented in the International Classification of Diseases and Related Health Problems (ICD-10) until now. For this reason, a new classification of chronic pain was developed for the 11th revision of the ICD, which came into effect in January 2022. The new classification distinguishes seven main categories of chronic pain, each further specified in up to four subcategories. For each pain diagnosis, the severity of pain can be coded additionally. The pain severity is a composite measure of pain intensity, pain-related distress and pain-related interference. Increasing clinical utility is one of the main goals for the ICD revision process. Previous field studies evaluating the ICD-11 classification of chronic pain examined the reliability and validity of the main and subcategories of the classification, as well as the assessment of clinical utility from the perspective of clinicians. The overall aim of this dissertation was to validate previously unevaluated aspects of the new ICD-11 classification of chronic pain: In a first step of the dissertation project, the new pain severity code was validated. It showed high agreement with established measures of pain-related distress and pain-related interference. Therefore, the new pain severity extension code is a valid and efficient method for recording additional dimensional pain parameters in different contexts, such as primary care and in research. To facilitate the application of the ICD-11 classification of chronic pain, a classification algorithm was developed in study 2 based on internationally established guidelines. The algorithm guides through the diagnostic criteria at the different levels of the classification in form of a linear decision tree and can be applied in specialised contexts as well as in primary care. In a first pilot evaluation, the utility of the classification algorithm was rated positively. In study 3, the classification algorithm was validated using virtual patients. Virtual patients allow a more realistic simulation of physician-patient interaction compared to case vignettes. In addition to the algorithm’s utility and ease of use, the validation study investigated whether its use resulted in more correct and accurate diagnoses than using the ICD-11 browser. Overall, use of the algorithm improved diagnostic accuracy for both chronic primary and secondary pain diagnoses. Especially novice users benefited from the algorithm. In addition, the algorithm was evaluated as more useful and easier to use compared to the ICD-11 browser. The use of the classification algorithm can therefore contribute to increasing the reliability of the diagnoses, simplifying the diagnostic process and thereby increasing the clinical utility of the ICD-11 classification of chronic pain.
The revision of the ICD focuses on clinical utility. The research on clinical utility of the ICD-11 chronic pain classification is based on the practitioner’s perspective. However, in addition to the opinion of the practitioners, the perspective of patients is of particular importance. Study 4 therefore conducted an international patient survey on the ICD-11 chronic pain classification and its expected impact. Overall, the participants rated the new diagnoses positively and hoped that they would improve communication and understanding of chronic pain. In summary, this doctoral thesis makes an important contribution to the validation of the ICD-11 classification of chronic pain, especially in relation to the intended clinical utility of the ICD-11
Die oszillatorische Signatur emotionaler Verarbeitung bei REM-Schlaf-Verhaltensstörung
No full textDie vorliegende Arbeit diente der Untersuchung der oszillatorischen Signatur emotionaler Verarbeitung bei PatientInnen mit REM-Schlaf-Verhaltensstörung (RBD). Zur Einordnung der neurophysiologischen Ergebnisse wurden diese in Zusammenschau mit behavioralen Daten, Fragebögen und klinischen Testungen im Vergleich zu gesunden Kontrollen und bezüglich des aktuellen Wissenstandes über emotionale Verarbeitung bei Morbus Parkinson betrachtet. Die RBD ist eine Parasomnie, die 0.5% der Bevölkerung betrifft, durch eine veränderte REM- Schlafphase mit aufgehobener Muskelatonie charakterisiert ist und mit autonomer Instabilität, kognitiven und motorischen Einschränkungen sowie veränderter emotionaler Wahrnehmung einhergehen kann. Es wird unterschieden zwischen isolierter und sekundärer RBD; die neurophysiologischen Korrelate der Erkrankung sind nicht abschließend verstanden. Nachgewiesen ist jedoch bei isolierter RBD die Bildung intrazytoplasmatischer Aggregate fehlgefalteten alpha-Synukleins sowie der Untergang monoaminerger und cholinerger Neurone. In 85% der PatientInnen mit isolierter RBD ist innerhalb von 15 Jahren nach Krankheitsbeginn die Konversion zu einer alpha-Synukleinopathie, meist Morbus Parkinson, zu verzeichnen, was RBD zum stärksten klinischen Prädiktor dieser neurodegenerativen Erkrankungen macht.
Es wurde eine hochauflösende Elektroenzephalografie bei 25 PatientInnen mit isolierter RBD sowie alters- und geschlechtsgematchten neurologisch und psychiatrisch gesunden Kontrollen durchgeführt, während der die Teilnehmenden affektive Bilder bezüglich ihrer Valenz und des empfundenen Arousals bewerteten. Die elektroenzephalografischen und behavioralen (bestehend aus Reaktionszeiten, Valenz- und Arousal-Bewertungen), demografischen Daten sowie die Ergebnisse aus klinisch-neurologischen Testungen und Fragebögen wurden in einer MatLab-Umgebung analysiert. Zur Vorverarbeitung der elektroenzephalografischen Daten wurden diese weitestgehend von Bewegungs-, Elektroden-, Strom- und weiteren Artefakten bereinigt und in die Zeitabschnitte der Stimuluspräsentation, prä- und post-Response eingeteilt, um eine vielseitige Analyse unter Berücksichtigung verschiedener neuronaler Prozesse zu ermöglichen. Zur Extraktion frequenzspezifischer neuronaler oszillatorischer Aktivität wurde eine Zeit-Frequenz-Dekomposition unter Implementierung von Morlet- Wavelets durchgeführt, aus der die oszillatorische Aktivität in Form von Power (Signalstärke pro Zeiteinheit pro Elektrodenkanal pro Trial) gewonnen wurde. Neuronale Oszillationen sind repetitive wellenförmige Muster neuronaler Aktivität, die hinsichtlich ihrer Frequenz und Amplitude variieren können. Nach Baseline-Korrektur und Durchschnittsbildung fand die statistische Auswertung hauptsächlich mittels cluster-basierter Permutations-Analyse für die Ergebnisse aus der Zeit-Frequenz-Dekomposition und mittels generalisierter linearer gemischter Modelle für die behavioralen Daten statt.
Die Analysen der behavioralen Daten ergaben, dass RBD-PatientInnen insgesamt langsamer antworteten als gesunde Kontrollen. Ferner führten negative Valenz-Bewertungen und höheres Arousal besonders bei RBD zu langsamerer Reaktion. Höheres Arousal ging, stärker bei RBD, mit negativerer Valenz-Bewertung einher. Die clusterbasierte Permutationsanalyse zeigte statistisch signifikante Haupteffekte während der Stimuluspräsentation und der prä- Response-Periode, die aus verringerter High-Gamma-Aktivität bei RBD im rechts-frontalen und -parietalen Lappen bestehen. Weiter zeigten sich rechtshemisphärisch High-Gamma- Erniedrigungen in RBD bei Stimuli negativer Valenz und hohen Arousals, Stimulus-locked und prä-Response. Außerdem ergaben sich linkshemisphärische und okzipitale Effekte, Stimulus- locked in Beta und prä- sowie post-Response-locked in Alpha, die aus einem geringeren Unterschied der Reaktionen auf positive und negative Stimuli im Vergleich zu neutralen Stimuli bei RBD bestanden.
Zusammenfassend bestätigt sich die Hypothese von Veränderungen der oszillatorischen Signatur emotionaler Verarbeitung in isolierter RBD. Das behaviorale Korrelat zeigt ferner Übereinstimmungen mit den in der Literatur berichteten Einschränkungen emotionaler Verarbeitung bei Morbus Parkinson, die sich in einer Abstumpfung gegenüber negativen und hoch arousenden Stimuli äußern. Es ist unklar, ob die verlangsamte Reaktion in RBD auf veränderte Emotionsverarbeitung oder die gegenüber Kontrollen gering eingeschränkte Motorik zurückzuführen ist. Der Großteil der in der oszillatorischen Reaktion gefundenen Effekte liegt im hochfrequenten Bereich, der normalerweise eine hohe Sensibilität für emotionale Prozesse zeigt. Während emotionaler Verarbeitungsprozesse, besonders bei aversiven Stimuli, ist normalerweise eine Erhöhung der oszillatorischen Aktivität zu erkennen, welche in RBD über die verschiedenen Effekte hinweg stabil vermindert ist. Die Lokalisation der High-Gamma-Effekte rechtshemisphärisch sowie in anterioren Hirnbereichen stimmt mit der Rolle in emotionaler Verarbeitung überein. Die in Alpha und Beta vorliegenden Effekte spiegeln die zu erwartende Reaktion auf aversive und positive Stimuli wider, die in RBD vermindert ist. Der Vergleich der oszillatorischen Signatur mit der von Morbus Parkinson ist durch eingeschränkte wissenschaftlich Literatur nur bedingt möglich. Hierzu ist es sinnvoll, die Ergebnisse aus der analog mit Morbus Parkinson-PatientInnen durchgeführte Studie am Universitätsklinikum Marburg abzuwarten, um diesbezüglich Aussagen treffen zu können.The purpose of this study was to investigate the oscillatory signature of emotional processing in patients with REM sleep behavior disorder (RBD). To classify the neurophysiological results, these were considered in conjunction with behavioral data, questionnaires and clinical assessments in comparison with healthy controls and regarding the current state of knowledge about emotional processing in Parkinson's disease.
RBD is a parasomnia that affects 0.5% of the population, is characterized by an altered REM sleep phase with abolished muscle atonia and can be associated with autonomic instability, cognitive and motor impairments and altered emotional perception. A distinction is made between isolated and secondary RBD; the neurophysiological correlates of the disease are not fully understood. However, the formation of intracytoplasmic aggregates of misfolded alpha- synuclein and the destruction of monoaminergic and cholinergic neurons have been detected in isolated RBD. In 85% of patients with isolated RBD, conversion to an alpha-synucleinopathy, usually Parkinson's disease, occurs within 15 years of the onset of the disease, making RBD the strongest clinical predictor of these neurodegenerative diseases.
High-resolution electroencephalography was performed on 25 patients with isolated RBD and age- and sex-matched neurologically and psychiatrically healthy controls, during which participants rated affective pictures in terms of their valence and perceived arousal. The electroencephalographic and behavioral (consisting of reaction times, valence- and arousal- ratings), demographic data as well as the results from clinical neurological tests and questionnaires were analyzed in a MatLab environment. For pre-processing of the electroencephalographic data, these were largely cleaned of movement, electrode, current and other artefacts and divided into the time periods of stimulus presentation, pre- and post- response to enable a versatile analysis taking into account various neuronal processes. To extract frequency-specific neuronal oscillatory activity, a time-frequency decomposition was performed implementing Morlet wavelets, from which the oscillatory activity was obtained in the form of power (signal strength per time unit per electrode channel per trial). Neuronal oscillations are repetitive wave-like patterns of neuronal activity that can vary in frequency and amplitude. After baseline correction and averaging, the statistical evaluation was mainly performed using cluster-based permutation analysis for the results from the time-frequency decomposition and using generalized mixed effect models for the behavioral data.
The analyses of the behavioral data showed that RBD patients responded more slowly overall than healthy controls. Furthermore, negative valence ratings and higher arousal led to slower responses, especially in RBD. Higher arousal was associated with more negative valence ratings, more so in RBD. Cluster-based permutation analysis revealed statistically significant main effects during stimulus presentation and the pre-response period, consisting of reduced high-gamma activity in RBD in the right frontal and parietal lobes. Furthermore, right hemispheric high-gamma decreases in RBD were seen for negative valence and high arousal stimuli, stimulus-locked and pre-response. There were also left-hemispheric and occipital effects, stimulus-locked in beta and pre- and post-response-locked in alpha, which consisted of a smaller difference in responses to positive and negative stimuli compared to neutral stimuli in RBD.
In summary, the hypothesis of changes in the oscillatory signature of emotional processing in isolated RBD is confirmed. The behavioral correlate also shows similarities with the reported impairments of emotional processing in Parkinson's disease, which manifest themselves in a blunting of negative and highly arousing stimuli. It is unclear whether the slowed response in RBD is due to altered emotion processing or the slightly impaired motor function compared to controls. Most of the effects found in the oscillatory response are in the high-frequency range, which normally shows a high sensitivity to emotional processes. During emotional processing, especially with aversive stimuli, an increase in oscillatory activity is normally seen, which is stably reduced in RBD across the different effects. The localization of the high-gamma effects in the right hemisphere and in anterior brain areas is consistent with their role in emotional processing. The effects present in alpha and beta reflect the expected response to aversive and positive stimuli, which is reduced in RBD. The comparison of the oscillatory signature with that of Parkinson's disease is only possible to a limited extent due to the limited scientific literature. The comparison of the oscillatory signature with that of Parkinson's disease is only possible to a limited extent due to the limited scientific literature. It makes sense to wait for the results of the analogue study conducted with Parkinson's disease patients at Marburg University Hospital to be able to make statements in this regard
Forecasting radiation fog by combining station and satellite data using Machine Learning
No full textFog and the associated poor visibility conditions significantly compromise safety in car, ship, and air traffic. Accurate forecasting of fog formation and dissipation is crucial but remains challenging due to the complexity of the physical processes involved and the influence of local topography and weather conditions on fog dynamics.
Machine learning (ML) methods have shown great potential in fog forecast, offering a promising alternative to traditional numerical weather prediction models (NWP). The goal of the dissertation is to develop a model that predicts fog formation and dissipation by combining satellite data with station data for the very short-term forecasting ranges from one to four hours into the future.
The dissertation consists of three main working packages. In the first work package (WP1), an ML- and classification-based forecasting framework for radiation fog was developed. This included a novel design of model training and evaluation procedures that consider the specific characteristics of a fog dataset and ensure accurate evaluation against benchmark models and chance. This is contrary to the established evaluation scheme that doesn’t contextualize performance indices like F1 score (further discussed in: Vorndran et al. 2023 – Article 1). Station data was used for model training.
In the second work package (WP2), the classification-based ML fog forecast model based on meteorological point observations developed in WP 1 was significantly improved. This was achieved by a rigorous preprocessing of the noisy input data. This preprocessing consisted in the first step of low pass filtering via a gaussian moving average filter. Subsequently, in the second step the first order derivative of selected variables was added to the training dataset. Thus, removing fog-irrelevant high frequency portions of the signal and adding a time development component (further explained in: Schütz et al. 2024 – Article 2).
In the final work package (WP3), the forecasting model was trained with station and satellite data, to learn about the potential of satellite data predictors for area-wide forecasts. Furthermore, the classification-based forecast was changed to a regression-based forecast of horizontal visibility values to provide more precise information on the radiation fog development as urgently needed for operational forecast applications (e.g. airport weather). Different combinations of station and satellite data were assembled to analyze the effects of various data configurations on model performance (further explained in: Schütz et al. (under review) – Article 3).
The dissertation has resulted in a highly efficient machine learning model for radiation fog forecasting. The model demonstrates superior performance compared to baseline models such as logistic regression and persistence, achieving an F1 score of 0.88 in predicting fog. The prediction performance of the model was improved by 17% with rigid predictor selection and preprocessing. The efficient approach, both in computational resources and dataset configuration, underscores the model's potential for the practical application in operational forecasting systems.Nebel und die damit verbundenen schlechten Sichtverhältnisse beeinträchtigen die Sicherheit im Auto-, Schiffs- und Flugverkehr. Eine genaue Vorhersage der Nebelbildung und -auflösung ist deshalb von entscheidender Bedeutung, bleibt aber aufgrund der Komplexität der beteiligten physikalischen Prozesse und des Einflusses der lokalen Topografie und Wetterbedingungen auf die Nebeldynamik eine Herausforderung.
Maschinelle Lernverfahren (ML) bieten großes Potenzial für die Nebelvorhersage und können eine vielversprechende Alternative oder Ergänzung zu traditionellen numerischen Wettervorhersagemodellen (NWP) darstellen. Ziel der Dissertation ist es, ein Modell zu entwickeln, das durch die Kombination von Satellitendaten mit Stationsdaten im sehr kurzfristigen Vorhersagebereich von einer bis vier Stunden die Nebelentstehung und -auflösung vorhersagt.
Die Dissertation besteht aus drei Arbeitspaketen. Im ersten Arbeitspaket (WP1) wurde ein ML- und klassifikationsbasierter Vorhersagerahmen für Strahlungsnebel entwickelt. Dies umfasste ein neuartiges Design von Modelltrainings- und Evaluierungsverfahren, die die spezifischen Eigenschaften von Nebeldatensätzen berücksichtigen und eine belastbare Evaluierung gegenüber Benchmark-Modellen gewährleisten. Dies steht im Gegensatz zu etablierten Bewertungsschemata, die Leistungsindizes wie den F1-Score nicht kontextualisieren (siehe auch: Vorndran et al. 2023 - Artikel 1). Für das Modelltraining wurden Stationsdaten verwendet.
Im zweiten Arbeitspaket (WP2) wurde das in WP 1 entwickelte klassifikationsbasierte ML-Nebelvorhersagemodell auf Grundlage meteorologischer Punktbeobachtungen erheblich verbessert. Dies wurde durch eine rigorose Vorverarbeitung der verrauschten Eingangsdaten erreicht. Diese Vorverarbeitung bestand im ersten Schritt aus einer Tiefpassfilterung mittels eines Gauß’schen gleitenden Mittelwertfilters. Anschließend wurde die erste Ableitung ausgewählter Variablen dem Trainingsdatensatz hinzugefügt. Auf diese Weise wurden nebelirrelevante hochfrequente Signalanteile entfernt und eine Zeitentwicklungskomponente hinzugefügt (näher erläutert in: Schütz et al. 2024 - Artikel 2).
Im letzten Arbeitspaket (WP3) wurde das Vorhersagemodell mit Stations- und Satellitendaten trainiert, um das Potenzial von Satellitendaten für flächendeckende Vorhersagen zu untersuchen. Darüber hinaus wurde die klassifikationsbasierte Vorhersage auf eine regressionsbasierte Vorhersage der horizontalen Sichtweite umgestellt, um präzisere Informationen über die Entwicklung von Strahlungsnebel zu erhalten, die für operationelle Vorhersage (z.B. am Flughafen) dringend benötigt werden. Es wurden verschiedene Kombinationen von Stations- und Satellitendaten zusammengestellt, um die Auswirkungen verschiedener Datensatzkonfigurationen auf die Modellleistung zu analysieren (näher erläutert in: Schütz et al. (under review) - Artikel 3).
Das Ergebnis der Dissertation ist ein effizientes maschinelles Lernmodell für die Vorhersage von Strahlungsnebel. Das Modell zeigt im Vergleich zu den Benchmark-Modellen wie der logistischen Regression und der Persistenz eine überragende Leistung und erreicht bei der Vorhersage von Nebel einen F1-Wert von 0,88. Die Vorhersageleistung des Modells wurde durch eine sorgfältige Auswahl der Prädiktoren und Vorverarbeitung um 17 % verbessert. Die hohe Effizienz des Ansatzes, sowohl bezüglich der Rechenressourcen als auch der Datensatzkonfiguration, unterstreicht das Potenzial des Modells für die praktische Anwendung in operationellen Vorhersagesystemen
Design und Synthese von cyclometallierten chiral-at-Ruthenium Komplexen für asymmetrische Katalyse
No full textCycloruthenated complexes are organometallic compounds useful for many interesting applications in the fields of chemistry, physics, and biology, owing to the strong σ-donating ability of the cyclometalating ligand. In addition, this family of complexes exhibits unique catalytic properties for applications in organic synthesis. This thesis deals with developing new types of octahedral cyclometalated chiral-at-ruthenium complexes and demonstrates applications as chiral catalysts in asymmetric catalysis.
Chapter 2. A method for synthesizing mono-cyclometalated ruthenium complexes containing cyclometalated (C^N) and bidentate nitrogen-containing (N^N) ligands was developed. Preparation of these ruthenium complexes was accomplished by a stepwise protocol that relies on the formation of a stable tetra-MeCN-ruthenium(II) precursor in the first step, and a different second ligand was introduced in the subsequent step. Resolution of the racemic complexes into Ʌ- and Δ-enantiomers was achieved by using a chiral sulfinamide auxiliary. Interestingly, during the formation of the auxiliary complexes, geometrical isomerization of the second N^N ligands occurred. Single crystal X-ray analysis showed that one of the bidentate ligands underwent a reorganization within the ligand sphere. The final nonracemic chiral-at-ruthenium complexes contain a cyclometalated ligand, a bidentate nitrogen ligand, one labile acetonitrile ligand trans to the C, one less labile acetonitrile ligand trans to the N, and a counterion.
The newly prepared cyclometalated chiral-at-ruthenium complex containing a phenylpyrazole ligand catalyzes the conversion of diazoketones to chiral flavanones in up to 99% yield with up to 96% e.e. The competing oxygen attack pathway involving the formation and [1,2]-shift of oxonium ylide intermediates was successfully suppressed and is thus in favor of the catalytic enantioselective ring-closing C(sp3)–H carbene insertion. The new method provides access to a variety of enantioenriched flavanones (27 examples), which are privileged scaffolds in diverse biologically active molecules.
The intermolecular [2,3]-sigmatropic rearrangement of sulfur ylides was achieved by using a cyclometalated chiral-at-ruthenium complex containing a phenylbenzothiazole ligand to provide chiral sulfide products in excellent yields (up to 99%) and with good enantioselectivities (up to 80% e.e.). In this case, the steric hindrance of α-diazo ester substrates plays an essential role in chiral control. Further studies showed that the reaction proceeds through a metal-bound ylide intermediate. The catalytic transformations of diazo esters and sulfides generally proceeded rapidly (reaction completes within 5-10 min in most cases) with excellent results.
Chapter 3. A new cyclometalated tetra-MeCN-ruthenium precursor is described, which contains a cyclometalated N-heterocyclic carbene (NHC) ligand. For increasing the stability of the cyclometalated ruthenium complex, a nitro group was introduced into the phenyl moiety. 8-Mesitylimidazo[1,5-a][1,8]naphthyridin-9(8H)-ylidene was used as the second ligand, which affords the first example of a chiral-at-ruthenium complex that has three carbons bound to the ruthenium center. The chiral-at-ruthenium complex contains two achiral bidentate ligands and two labile acetonitriles. One MeCN is trans to the phenyl unit, and the other is trans to the NHC ligand. The resolution of the racemic ruthenium complex afforded lambda- and delta-Ru enantiomers through a single step. However, this complex is sensitive to air and moisture due to the strong σ-donating ability of both ligands. Nevertheless, the freshly prepared complex is configurationally stable, which was used in a highly enantioselective and high-yielding asymmetric intramolecular cyclopropanation of trans-cinnamyl diazoacetate (89% yield and 93% e.e.).
This ruthenium precursor was also used for coordination with a bidentate 4-mesityl-2-(pyridin-2-yl)thiazole ligand and two acetonitriles to complement the octahedral coordination sphere of a monocationic complex. Tetrafluoroborate served as the counterion. Since all coordinated ligands are achiral, the overall chirality is formally due to the stereogenic metal center generating either a left-handed (lambda) or right-handed (delta) helical topology of the chiral-at-metal complex. Enantiopure lambda- and delta-complexes were synthesized using (R)- and (S)-N-benzoyl-tert-butanesulfinamide as the chiral auxiliary ligand, respectively. The position of the nitro group in the metallated phenyl moiety is crucial for the generation of enantiomerically pure lambda- and delta-complexes. The catalytic activity of the new cycloruthenated chiral-at-metal catalyst was demonstrated for the enantioselective intramolecular cyclopropanation of trans-cinnamyl diazoacetate and an alkenyl diazoketone to generate bicyclic cyclopropanes in high yields (96-97%) and with satisfactory enantioselectivity (93% e.e.).Cycloruthenierte Komplexe sind metallorganische Verbindungen, die aufgrund der starken σ-Donorfähigkeit des cyclometallierenden Liganden für eine Reihe interessanter Anwendungen in den Bereichen Chemie, Physik und Biologie nützlich sind. Darüber hinaus weist diese Familie von Komplexen einzigartige katalytische Eigenschaften für die organische Synthese auf. Diese Dissertation befasst sich mit der Entwicklung neuer Arten von oktaedrischen cyclometallierten chiral-at-ruthenium Komplexen und demonstriert ihre Anwendung als chirale Katalysatoren in der asymmetrischen Katalyse.
Kapitel 2. Eine Methode zur Synthese von mono-cyclometallierten Rutheniumkomplexen mit cyclometallierten (C^N) und bidentaten stickstoffhaltigen (N^N) Liganden wurde entwickelt. Die Herstellung dieser Rutheniumkomplexe erfolgte schrittweise, wobei der erste Schritt auf der Bildung eines stabilen Tetra-MeCN-Ruthenium(II)-Vorläufers beruhte und im darauffolgenden Schritt ein anderer zweiter Ligand eingeführt wurde. Die Trennung der racemischen Komplexe in Ʌ- und Δ-Enantiomere wurde durch Verwendung eines chiralen Sulfinamid-Auxiliars ermöglicht. Interessanterweise erfolgte während der Bildung der Auxiliarkomplexe eine geometrische Isomerisierung des zweiten N^N-Liganden. Eine Einkristall-Röntgenstrukturanalyse zeigte, dass einer der bidentaten Liganden eine Reorganisation innerhalb der Ligandensphäre durchmachte. Die endgültigen nicht-racemischen chiral-at-ruthenium Komplexe enthalten einen cyclometallierten Liganden, einen zweizähnigen Stickstoffliganden, einen labilen Acetonitril-Liganden trans zum C, einen weniger labilen Acetonitril-Liganden trans zum N und ein Gegenion.
Der neu hergestellte cyclometallierte chiral-at-ruthenium Komplex mit einem Phenylpyrazol-Liganden katalysiert die Umwandlung von Diazoketonen in chirale Flavanone in bis zu 99 % Ausbeute mit bis zu 96 % ee. Der konkurrierende Sauerstoffangriffsweg über die Bildung und [1,2]-Verschiebung der Oxonium-Ylid-Zwischenstufen wurde erfolgreich unterdrückt und begünstigte somit die katalytische enantioselektive ringschließende C(sp3)-H-Carben-Insertion. Die neue Methode bietet Zugang zu einer Vielzahl von Enantiomeren angereicherten Flavanonen (27 Beispiele), welche privilegierte Gerüste in diversen biologisch aktiven Molekülen darstellen.
Die intermolekulare [2,3]-sigmatrope Umlagerung von Schwefel-Yliden wurde durch die Verwendung eines cyclometallierten chiral-at-ruthenium Komplexes erreicht, der einen Phenylbenzothiazol-Liganden enthält, um chirale Sulfidprodukte in hervorragenden Ausbeuten (bis zu 99 %) und mit guten Enantioselektivitäten (bis zu 80 % ee) zu erhalten. In diesem Fall spielte die sterische Hinderung von α-Diazoester-Substraten eine wesentliche Rolle für die chirale Kontrolle. Weitere Studien zeigten, dass die Reaktion über ein metallgebundenes Ylid-Zwischenprodukt abläuft. Die katalytischen Umwandlungen von Diazoestern und Sulfiden verliefen im Allgemeinen schnell (die Reaktion war in den meisten Fällen innerhalb von 5–10 min abgeschlossen) mit hervorragenden Ergebnissen.
Kapitel 3. Eine neuer cyclometallierter Tetra-MeCN-Ruthenium(II)-Vorläufer wird beschrieben, der einen cyclometallierten N-heterocyclischen Carben (NHC)-Liganden enthält. Zur Erhöhung der Stabilität des cyclometallierten Rutheniumkomplexes wurde eine Nitrogruppe in den Phenylrest eingeführt. 8-Mesitylimidazo[1,5-a][1,8]naphthyridin-9(8H)-yliden wurde als zweiter Ligand verwendet, welches das erste Beispiel eines chiral-at-ruthenium Komplexes liefert, an dem drei Kohlenstoffatome ans Ruthenium Zentrum gebunden sind. Der chiral-at-ruthenium Komplex enthält zwei achirale bidentate Liganden und zwei labile Acetonitrile. Eines der MeCNs steht in trans-Stellung zur Phenyleinheit und das andere in trans-Stellung zum NHC-Liganden. Die Trennung des racemischen Rutheniumkomplexes lieferte lambda- und delta Ru-Enantiomere in einem einzigen Schritt. Dieser Komplex ist jedoch aufgrund der starken σ-Donorfähigkeit beider Liganden empfindlich gegenüber Luft und Feuchtigkeit. Dennoch war der frisch hergestellte Komplex konfigurativ stabil, welcher in einer hoch enantioselektiven und ertragsreichen asymmetrischen intramolekularen Cyclopropanierung von trans-Cinnamyldiazoacetat (89 % Ausbeute und 93 % ee) verwendet wurde.
Dieser Ruthenium-Präkursor wurde auch zur Koordination mit einem bidentaten 4-Mesityl-2-(pyridin-2-yl)thiazol-Liganden und zwei Acetonitrilen verwendet, um die oktaedrische Koordinationssphäre eines monokationischen Komplexes zu ergänzen. Als Gegenion diente Tetrafluoroborat. Da alle koordinierten Liganden achiral sind, ist die Chiralität formal darauf zurückzuführen, dass das stereogene Metallzentrum entweder eine linksgängige (lambda) oder eine rechtsgängige (delta) helikale Topologie des chiral-at-metal Komplexes erzeugt. Enantiomerenreine lambda- und delta-Komplexe wurden unter Verwendung von (R)- bzw. (S)-N-Benzoyl-tert-butansulfinamid als chirale Auxiliar-Liganden synthetisiert. Die Position der Nitrogruppe in der metallierten Phenyleinheit ist von entscheidender Bedeutung für die Erzeugung enantiomerenreiner lambda- und delta-Komplexe. Die katalytische Aktivität des neuen cycloruthenierten chiral-at-metal Katalysators wurde für die enantioselektive intramolekulare Cyclopropanierung von trans-Cinnamyldiazoacetat und einem Alkenyldiazoketon unter Bildung von bicyclischen Cyclopropanen in hohen Ausbeuten (96–97 %) und mit zufriedenstellender Enantioselektivität (93 % ee) demonstriert
Factors Associated with Preferred Place of Care and Death in Patients with Parkinson’s Disease: A Cross-Sectional Study
No full textDieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglichThis publication is with permission of the rights owner freely accessible due to an Alliance licence and a national licence (funded by the DFG, German Research Foundation) respectivelyBackground: A significant proportion of people with Parkinson’s disease (PwPD) die in hospital settings. Although one
could presume that most PwPD would favor being cared for and die at home, there is currently no evidence to support this
assumption.
Objective:We aimed at exploring PwPD’s preferences for place of end-of-life care and place of death, along with associated
factors.
Methods: A cross-sectional study was conducted to investigate PwPD’s end-of life wishes regarding their preferred place of
care and preferred place of death. Using different approaches within a generalized linear model framework, we additionally
explored factors possibly associated with preferences for home care and home death.
Results: Although most PwPD wished to be cared for and die at home, about one-third reported feeling indifferent about
their place of death. Preferred home care was associated with the preference for home death. Furthermore, a preference for
dying at home was more likely among PwPD’s with informal care support and spiritual/religious affiliation, but less likely if
they preferred institutional care towards the end of life.
Conclusions: The variation in responses regarding the preferred place of care and place of death highlights the need to
distinguish between the concepts when discussing end-of-life care. However, it is worth noting that the majority of PwPD
preferred care and death at home. The factors identified in relation to preferred place of care and death provide an initial
understanding of PwPD decision-making, but call for further research to confirm our findings, explore causality and identify
additional influencing factors.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg
Wachstum und Optimierung von borhaltigen III-V-Legierungen auf (001)-Si mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie
No full textThe ultimate goal of this work was the growth and optimization of boron containing III-V
alloys on (001)-Si substrates with a secondary emphasis on nitride-antimonide-based heterostructures for telecommunication applications. During this study, the growth and optimization processes of several boron containing alloys were presented additionally with some novel developments on nitride-antimonide-based semiconductor heterostructures. This work summarises the most pivotal results obtained during the present work, spanning a range of novel alloy compositions utilizing a variety of metalorganic precursors.Das Ziel dieser Arbeit war das Wachstum und die Optimierung von borhaltigen III-V
Legierungen auf (001)-Si-Substraten mit einem zweiten Schwerpunkt auf Nitrid-Antimonid-basierten Heterostrukturen für Telekommunikationsanwendungen. Im Rahmen dieser Studie wurden die Wachstums- und Optimierungsprozesse verschiedener borhaltiger Legierungen sowie einige neuartige Entwicklungen von Halbleiter-Heterostrukturen auf Nitrid-Antimonid-Basis vorgestellt. Diese Arbeit fasst die wichtigsten Ergebnisse dieser Arbeit zusammen, die eine Reihe neuartiger Legierungszusammensetzungen unter Verwendung einer Vielzahl metallorganischer Ausgangsstoffe umfasst
Data and metadata for: Single Photon Photoelectron Elliptical Dichroism of Amino Acid Anions
No full textThis database contains all the necessary experimental data and results presented in: Jon H. Both, Karl-Michael Weitzel, Single Photon Photoelectron Elliptical Dichroism of Amino Acid Anions, Phys. Chem. Chem. Phys., 27, 23380-23385, (2025), https://doi.org/10.1039/D5CP03324
The Repetition-Based Truth Effect: Substantive and Formal Approaches for Investigating Processing Fluency
No full textThe repetition-based truth effect refers to the phenomenon that repeated statements are judged true more often than novel ones. According to the fluency theory, repetition increases the experienced processing fluency, leading to higher truth ratings. In my thesis, I apply substantive and formal approaches to investigate the role of processing fluency in the context of truth judgments.
In my first paper, in a more substantive approach, I examined processing fluency by manipulating the syntactic complexity of statements. While I replicated the repetition-based truth effect, syntactic complexity did not affect truth judgments in the first two experiments, which contradicted the predictions derived from the fluency theory. These surprising null effects could only be explained when adding critical auxiliary assumptions, that is, discounting processing fluency as a cue for judging truth. This approach demonstrates the limitations of the fluency theory as a falsifiable scientific theory.
In my second paper, I provided a tutorial on multinomial processing tree modeling. This approach is well suited to critically investigate the repetition-based truth effect, as it allows to disentangle contributions of latent cognitive processes. This tutorial demonstrates the benefits of multinomial processing tree models as a formal approach and also facilitates their application to theories of the repetition-based truth effect.
In my third paper, I combine substantive and formal approaches by testing the fluency theory using two multinomial processing tree models and receiver operating characteristics. The models implicitly conceptualize the repetition-based truth effect as a response bias towards answering true more often or a reduced discrimination ability between true and false statements. The results support the more counterintuitive conceptualization of the repetition-based truth effect to emerge as a decrease in discrimination ability. Moreover, the results demonstrate that conceptualizing the repetition-based truth effect as a response bias might still be valid given certain boundary conditions.
In conclusion, my thesis provides a deeper understanding of the relevance of processing fluency for the repetition-based truth effect. I also highlight the relevance of substantive and formal approaches to systematically examining truth judgments.Der wiederholungsbasierte Wahrheitseffekt beschreibt das psychologische Phänomen,
dass wiederholte Aussagen häufiger als wahr beurteilt werden als neue Aussagen.
Nach der Fluency-Theorie erhöht die Wiederholung die erlebte Verarbeitungsflüssigkeit
und führt damit zu höheren Wahrheitsbewertungen. In meiner Dissertation
wende ich inhaltliche und formalisierte Modellierungsansätze an, um die Rolle der
Verarbeitungsflüssigkeit im Zusammenhang mit Wahrheitsurteilen zu untersuchen.
In meinem ersten Artikel habe ich auf Basis einer substantiellen Formalisierung die
Verarbeitungsflüssigkeit untersucht, indem ich die syntaktische Komplexität von Aussagen
manipuliert habe. Obwohl ich den Wahrheitseffekt replizierte, wirkte sich die
syntaktische Komplexität im Gegensatz zu den Vorhersagen der Theorie in den ersten
beiden Experimenten nicht auf Wahrheitsurteile aus. Diese überraschenden Nulleffekte
konnten nur durch Hinzunahme kritischer Hilfsannahmen erklärt werden. Diese
Hilfsannahme beschreibt die Abwertung der Verarbeitungsflüssigkeit als Hinweisreiz
für den Wahrheitsstatus von Aussagen erklärt werden. Dieser Ansatz zeigt die Grenzen
der Fluency-Theorie als wissenschaftlich falsifizierbare Theorie auf.
In meinem zweiten Artikel habe ich eine Einführung in kognitive Modellierun
mittles multinomialer Verarbeitungsbaum-Modelle gegeben. Dieser Ansatz ist gut
geeignet, um den wiederholungsbasierten Wahrheitseffekt kritisch zu untersuchen,
da er es ermöglicht, die Beiträge latenter kognitiver Prozesse zu trennen. Dieses Tutorial
demonstriert die Vorteile von multinomialen Verarbeitungsbaum-Modellen als
formaler Ansatz und erleichtert darüber hinaus ihre Anwendung auf Theorien des
wiederholungsbasierten Wahrheitseffekts.
In meinem dritten Manuskript verbinde ich inhaltliche und formale Ansätze, indem
ich die Theorie der Verarbeitungsflüssigkeit mit Hilfe zweier multinomialer
Verarbeitungsbaum-Modelle und Receiver-Operating-Characteristics prüfe. Die Modelle
konzeptualisieren den Wahrheitseffekt implizit als Antwortverzerrung hin zu
einer häufigeren Beurteilung von Aussagen als wahr, oder aber einer verminderten
Fähigkeit zur Unterscheidung zwischen wahren und falschen Aussagen. Die Ergebnisse
unterstützen die eher kontraintuitive Konzeptualisierung des Wahrheitseffekts als eine Abnahme der Unterscheidungsfähigkeit. Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse,
dass die Konzeptualisierung des Wahrheitseffekts als Antwortverzerrung unter
bestimmten Randbedingungen weiterhin gültig sein könnte.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass meine Arbeit ein tieferes Verständnis für
die Relevanz der Verarbeitungsflüssigkeit im Zusammenhang mit dem wiederholungsbasierten
Wahrheitseffekt liefert. Darüber hinaus zeige ich die Relevanz von inhaltlichen
und formalen Ansätzen für die systematische Untersuchung von Wahrheitsurteilen
auf