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Haptoglobin buffers lipopolysaccharides to delay activation of NFκB
No full textIt has remained yet unclear which soluble factors regulate the anti-inflammatory
macrophage phenotype observed in both homeostasis and tumourigenesis. We
show here that haptoglobin, a major serum protein with elusive
immunoregulatory properties, binds and buffers bacterial lipopolysaccharides
to attenuate activation of NFkB in macrophages. Haptoglobin binds different
lipopolysaccharides with low micromolar affinities. Given its abundance,
haptoglobin constitutes a buffer for serum-borne lipopolysaccharides,
shielding them to safeguard against aberrant inflammatory reactions by
reducing the amount of free lipopolysaccharides available for binding to TLR4.
Concordantly, NFkB activation by haptoglobin-associated lipopolysaccharides
was markedly delayed relative to stimulation with pure lipopolysaccharide. Our
findings warrant evaluation of therapeutic benefits of haptoglobin for
inflammatory conditions and re-evaluation of purification strategies. Finally,
they allow to elucidate mechanisms of enhanced immunosuppression by
oncofetal haptoglobin.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg
Femoroacetabular impingement syndrome - over-the-top technique without anchor versus over-the-top technique with anchor - a prospective randomized controlled non-inferiority trial
No full textDas femoroacetabuläre Impingement (FAI) betrifft insbesondere junge, sportlich aktive Menschen und die Prävalenz für ein FAI-Syndrom in der Normalbevölkerung reicht von 10 - 25 %. Das FAI birgt ein hohes Risiko für Schmerzen und irreversible Gelenk-, Knorpel- und Labrumschäden, sodass die an FAI erkrankten Menschen folglich früher eine Koxarthrose entwickeln können.
Das Ziel dieser prospektiven, randomisiert-kontrollierten Studie war es, zu untersuchen, ob die labrumschonende Hüftarthroskopie mittels Over-the-Top-Technik ohne Einbringen eines Labrumankers im postoperativen Ergebnis derselben Operationsmethode mit Einbringen eines Labrumankers nicht unterlegen ist. Dazu wurden 82 Fälle von 81 Patienten eingeschlossen, die randomisiert arthroskopisch behandelt, prospektiv befragt sowie röntgenologisch und klinisch untersucht wurden. Eingeschlossen wurden Patienten mit isoliertem Pincer- oder kombiniertem FAI. Ausgeschlossen wurden u.a. Fälle mit isoliertem Cam-FAI, Labrumverletzungen, Anzeichen für eine Koxarthrose und vorangegangener Hüftgelenksoperation.
Von den 82 eingeschlossenen Hüftgelenken wurden 46 Fälle in die Gruppe mit Anker und 36 Fälle in die Gruppe ohne Anker randomisiert. In der Gruppe mit Anker wurde in 14 Fällen aufgrund intraoperativer, anatomischer Gegebenheiten von einer Ankerimplantation abgesehen, was dementsprechend in der Intention-to-Treat- und Per-Protokoll-Analyse berücksichtigt wurde. Bei den 82 Fällen handelte es sich um 46 Frauen (53,1 %) und 36 Männer (43,9 %) sowie um 4 Fälle (4,9 %) mit Pincer-FAI und 78 Fälle (85,1 %) mit Kombi-FAI. Das Durchschnittsalter lag in der Gruppe ohne Anker bei 42 ± 13,5 Jahren (18 - 65 Jahren) und in der Gruppe mit Anker bei 39,8 ± 13,7 Jahren (18 - 64 Jahre) (p > 0,05).
Die Datenerhebung umfasste einerseits subjektive Parameter, die mittels fünf Fragebögen (Hip Outcome Score, International Hip Outcome Score 33, Modified Harris Hip Score, Visuelle Analogskala, Short Item 36 Score) präoperativ und zu definierten Zeitpunkten postoperativ erhoben wurden. Andererseits wurden objektive Parameter in Form von radiologischen Messwerten (Lateral Center Edge Winkel, Medial Center Edge Winkel, Femurextrusionsindex, Alpha Winkel, Kopf-Hals-Offset, Crossover Sign, Posterior Wall Sign) entsprechend präoperativ und postoperativ erhoben.
Die Daten der objektiven Parameter waren vergleichbar zwischen der Gruppe ohne und mit Anker (p > 0,05). Postoperativ zeigten die zuvor teils pathologisch veränderten, radiologischen Messwerte eine deutliche Verbesserung und teilweise sogar eine Normalisierung.
Die Daten der subjektiven Parameter aller verwendeten Fragebögen zeigten ein Jahr nach der Hüftarthroskopie eine Verbesserung der Werte, was u.a. eine Schmerzreduktion und Verbesserung der körperlichen Aktivität, sozialen und psychischen Gesundheit repräsentiert. Im Rahmen der statistischen Auswertung konnte im Rahmen der Intention-to-Treat- und Per-Protokoll-Analyse keine Nicht-Unterlegenheit des Therapieeffekts in der Gruppe ohne Labrumanker gegenüber der Gruppe mit Labrumanker versorgter FAI-Patienten bewiesen werden. Die sehr ähnlichen Ergebniswerte zwischen den Gruppen deuten jedoch daraufhin, dass die Fallzahl zu gering gewesen sein könnte, um eine Nichtunterlegenheit bei solch geringen Unterschieden zwischen den Gruppen beweisen zu können. Zudem zeigte ein höherer präoperativer Status für viele der erhobenen subjektiven Parameter ein signifikant besseres postoperatives Outcome nach einem Jahr, wohingegen der Subtyp des FAI in den allermeisten Fällen keinen Einfluss auf das Ergebnis aufwies.
Zukünftige Studien sollten standardisierte Verlaufskontrollen über einen längeren Beobachtungszeitraum beinhalten, um Endpunkte wie die Entstehung einer Koxarthrose und die Notwendigkeit einer Reoperation oder sogar die Implantation einer Hüftgelenkstotalendoprothese einzuschließen. Um die Fragestellung der vorgelegten Studie beantworten zu können, sind zudem Studien mit größeren Fallzahlen und vorzugsweise mit multizentrischem Studiendesign notwendig.Femoroacetabular impingement (FAI) particularly affects young, athletically active people and the prevalence of FAI syndrome in the general population ranges from 10 - 25 %. FAI carries a high risk of pain and irreversible damage of the hip joint, cartilage and labrum, meaning that people suffering from FAI may develop coxarthrosis at an earlier stage.
The aim of this prospective, randomized controlled study was to investigate whether labrum-sparing hip arthroscopy without insertion of a labral anchor is non-inferior to the same surgical method with insertion of a labral anchor in terms of postoperative outcome. The study included 82 cases of 81 patients who underwent randomized arthroscopic treatment, were prospectively interviewed and underwent radiographic and clinical examination. Patients with isolated Pincer or combined FAI were included. Cases with isolated Cam FAI, labral injuries, signs of coxarthrosis and previous hip joint surgery were excluded.
Of the 82 included hip joints, 46 cases were randomized to the group with anchors and 36 cases to the group without anchors. In the group with anchors, anchor implantation was not performed in 14 cases due to intraoperative anatomical conditions, which was considered in the intention-to-treat and per-protocol analysis. The 82 cases included 46 women (53.1 %) and 36 men (43.9 %) as well as 4 cases (4.9 %) with Pincer-FAI and 78 cases (85.1 %) with combined-FAI. The average age in the group without an anchor was 42 ± 13.5 years (18 - 65 years) and in the group with an anchor 39.8 ± 13.7 years (18 - 64 years) (p > 0.05).
The data collection included subjective parameters, which were measured using five questionnaires (Hip Outcome Score, International Hip Outcome Score 33, Modified Harris Hip Score, Visual Analog Scale, Short Item 36 score) preoperatively and at defined time points postoperatively. On the other hand, objective parameters in the form of radiological measurements (lateral center edge angle, medial center edge angle, femoral extrusion index, alpha angle, head-neck offset, crossover sign, posterior wall sign) were collected preoperatively and postoperatively.
The data of the objective parameters were comparable between the group without and with anchors (p > 0.05). The preoperatively pathologically altered radiological measurements showed a significant improvement and in some cases normalization after surgery.
The data of the subjective parameters of all of the used questionnaires showed an improvement in the values one year after the hip arthroscopy, which among other things represent a reduction in pain and an improvement in physical activity, social and mental health. In the statistical evaluation, the intention-to-treat and per-protocol analysis did not prove non-inferiority of the treatment effect in the group without a labral anchor compared to the group of FAI patients with a labral anchor (p > 0.025). However, the very similar results between the groups suggest that the number of cases may have been too small to prove non-inferiority with such small differences between the groups. In addition, a higher preoperative status showed a significantly better postoperative outcome after one year for many of the subjective parameters collected, whereas the subtype of FAI had no influence on the outcome in most cases.
Future studies should include standardized follow-up over a longer observation period to include endpoints such as the development of coxarthrosis and the need for further surgery or even implantation of a total hip joint endoprosthesis. To be able to answer the research question of the study presented, studies with larger numbers of cases and preferably with a multicenter study design are necessary
Social proof and authenticity: Influence of purchased Instagram followers on trust and perception
No full textIn der Psychologie beschreibt der Begriff „Social Proof" die menschliche Tendenz, sich in unsicheren Situationen am Verhalten anderer zu orientieren. Auf Plattformen wie Instagram äußert sich dieses Phänomen besonders deutlich: Eine hohe Anzahl von Followern und Likes wird häufig als Qualitätsmerkmal interpretiert und kann die Vertrauensbildung positiv beeinflussen. Forschungsarbeiten belegen, dass Profile mit umfangreicher Anhängerschaft oft als besonders ansprechend und vertrauenswürdig eingestuft werden. Paradoxerweise kann jedoch die Aufdeckung manipulierter Followerzahlen genau das Gegenteil bewirken und das aufgebaute Vertrauen nachhaltig beschädigen.
Die vorliegende Arbeit bündelt wesentliche wissenschaftliche Erkenntnisse und untersucht das komplexe Wechselspiel zwischen erworbenen Instagram-Followern, der Wahrnehmung von Authentizität und dem daraus resultierenden Nutzervertrauen. Die Analyse zeigt auf: Während umfangreiche Follower-Communities zunächst Einfluss und Popularität vermitteln können, führt die Entlarvung künstlich aufgeblähter Zahlen zu einem dramatischen Vertrauensverlust.Social proof describes the psychological mechanism whereby individuals look to others' behavior as guidance for their own actions, particularly in ambiguous situations. Within Instagram's ecosystem, this manifests through numerical indicators: substantial follower counts and engagement metrics serve as implicit quality signals that can influence trust formation. Research demonstrates that content creators with extensive audiences are frequently perceived as more credible and appealing. However, when artificial follower inflation is detected, this trust can deteriorate rapidly and substantially.
This analysis synthesizes key research findings while examining the intricate relationship between purchased Instagram followers as social proof mechanisms, perceived authenticity, and resulting user trust dynamics. The findings reveal a critical paradox: although elevated follower counts may initially convey social influence and popularity, the exposure of artificially inflated metrics substantially undermines credibility and long-term trustworthiness
Psychobiologische Prädiktoren des Behandlungsoutcomes nach allogener Stammzelltransplantation
No full textAllogeneic stem cell transplantation represents an essential therapeutic option for various
hematopoietic neoplasms. Over the past decades, success rates have improved, and new
conditioning regimens have expanded the patient population. Molecular genetic insights
contribute increasingly to a better understanding, precise risk stratification, and more ac-
curate therapy. Nevertheless, the physical and psychological burdens of this still-risky
procedure remain significant, with low success rates compared to other oncological con-
ditions.
While many predictors for the success of allo-HSCT have been extensively researched,
the data on psychobiological factors such as age, activity, and depression are limited.
To address this, the P-POST study was conceived as a pilot study to measure the influence
of psychobiological parameters on the outcomes of allo-HSCT. Between December 2020
and December 2021, 42 patients from the Department of Hematology and Oncology at
UKGM Marburg were recruited and examined at four time points (T0: Before HSCT, T1:
10-15 days after HSCT, T2: discharge from the hospital, T3: six months after HSCT)
from the start of conditioning therapy. This work is based on a subset of the data, exam-
ining the impact of depression, physical activity and patient age at the beginning of the
study on the clinical course, measured by the timing of engraftment, the occurrence of
severe adverse events, graft-versus-host disease (GvHD) cases, the number of relapses
and mortality, quality of life and depression after allo-HSCT. Within a six-month obser-
vation interval, the study cohort decreased to 30 patients due to mortality.
Psychometric assessments utilized the PHQ-9 (depressiveness), IPAQ (activity), and
FACT-LEU questionnaire (quality of life). The FACT-LEU-TOI (treatment-related sub-
scale) was additionally considered. Bivariate correlations were used for statistical corre-
lation models, with results considered statistically significant at p < 0.05.
A higher level of reported depressiveness (M = 6.53, SD = 4.98) at the beginning of the
transplantation process predicted a lower global quality of life six months after allo-HSCT
(r = -0.456, p = 0.038, n = 21) but had no impact on other defined endpoints. Similarly,
there was no statistically significant impact of increased subjectively reported physica
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activity (M = 4290.3, SD = 4242.68) on the course of allo-HSCT, both in terms of clinical
endpoints and quality of life six months post-transplantation. Notably, addressing this
hypothesis was challenging due to low compliance,
However, a higher age at the beginning of allo-HSCT (M = 57.7, SD = 10) proved to be
a predictor of a better treatment-related (r = 0.495, p = 0.016, n = 23) and global quality
of life (r = 0.449, p = 0.036, n = 22), as well as lower perceived depressiveness (r = -
0.562, p = 0.005, n = 23) six months after allogeneic stem cell transplantation.
Although the significance of this pilot study is limited by a small sample size, it provides
new hypotheses for future studies. Furthermore, it emphasizes the impact of, contrary to
findings of known retrospective studies, even subclinical depressiveness on the quality of
life after allo-HSCT and contributes to negating the use of mere age limits in the indica-
tion for allo-HSCT. In contrast to the assumption that older patients suffer more from
allo-HSCT, this work identifies younger patients as a risk group for an adverse psycho-
oncological course of allo-HSCT and outlines the need for careful support for this group.
The study also highlights the necessity to consider and to reduce obstacles to patient com-
pliance, when designing studies that implement psychometric surveys.
In the end, among the many approaches investigated, the detrimental impact of increasing
depressiveness on the quality of life six months after allo-HSCT proved to be as signifi-
cant as the favorable influence of higher age on depressiveness and quality of life six
months after allo-HSCT.Die allogene Stammzelltransplantation ist eine essenzielle Therapieoption einer Vielzahl
hämatopoetischer Neoplasien. In den vergangenen Jahrzehnten konnten die Erfolgsraten
verbessert und durch neue Konditionierungsregime ein größeres Patientenkollektiv er-
schlossen werden. Immer mehr tragen heute molekulargenetische Erkenntnisse zum bes-
seren Verständnis wie zur genaueren Risikostratifizierung und zu einer präziseren Thera-
pie bei. Nichtsdestotrotz bleiben die körperlichen und seelischen Belastungen durch das
immer noch risikobehaftete Therapieverfahren beträchtlich, die Erfolgsraten, verglichen
mit anderen onkologischen Erkrankungen, gering. Sind viele Prädiktoren für den Erfolg
einer allo-HSZT schon erforscht, so ist die Datenlage in Bezug auf psychobiologische
Faktoren wie Alter, Aktivität und Depressivität begrenzt.
Zu diesem Zweck wurde die P-POST-Studie als Pilotstudie zur Messung des Einflusses
psychobiologischer Parameter auf das Behandlungsergebnis einer allo-HSZT ersonnen.
Zwischen Dezember 2020 und Dezember 2021 wurden 42 Patienten der Klinik für Hä-
matologie und Onkologie am UKGM Marburg rekrutiert und an vier Messzeitpunkten
(T0: Vor HSZT, T1: 10-15 Tage nach HSZT, T2: bei Entlassung von Station, T3: sechs
Monate nach HSZT) ab Beginn der Konditionierungstherapie untersucht. Die vorliegende
Arbeit gründet sich auf einen Teil der Daten, indem sie den Einfluss von Depressivität
und körperlicher Aktivität sowie den des Patientenalters zu Beginn der Studie auf den
klinischen Verlauf, gemessen anhand des Zeitpunkts des Engraftments, dem Vorliegen
höhergradiger AEs und dem von GvHD-Fällen, der Zahl der Rezidive und der Mortalität,
und auf die Lebensqualität und Depressivität nach allo-HSZT untersucht. Innerhalb des
halbjährigen Beobachtungsintervall bis T3 verkleinerte sich die Kohorte mortalitätsbe-
dingt auf 30 Patienten.
Den psychometrischen Erhebungen dienten der PHQ-9- (Depressivität), der IPAQ- (Ak-
tivität) und der FACT-LEU-Fragebogen (Lebensqualität). Bei letzterem wurde zusätzlich
eine behandlungsbezogene Subskala (FACT-LEU-TOI) betrachtet.
Der Berechnung statistischer Korrelationsmodelle dienten bivariate Korrelationen. Als
statistisch signifikant wurden Ergebnisse ab p < 0,05 angenommen.
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Ein höheres Maß subjektiv berichteter Depressivität (M = 6,53, SD = 4,98) zu Beginn des
Transplantationsprozesses sagte eine als schlechter wahrgenommene globale Lebensqua-
lität sechs Monate nach allo-HSZT voraus (r = -0,456, p = 0,038, n = 21), hatte darüber
hinaus aber keinen Einfluss auf weitere der definierten Endpunkte.
Ebenso wenig ergab sich kein statistisch signifikanter Einfluss vermehrter, subjektiv an-
gegebener, körperlicher Aktivität (M = 4290,3, SD = 4242,68) auf den Verlauf einer allo-
HSZT, gleichermaßen in Bezug auf klinische Endpunkte und auf die Lebensqualität sechs
Monate nach Transplantation. Infolge geringer Compliance wurde die Bearbeitung dieser
Hypothese bemerkenswert erschwert.
Hingegen erwies sich ein höheres Lebensalter (M = 57,7, SD = 10) zu Beginn der Thera-
pie als Prädiktor besser empfundener behandlungsbezogener (r = 0,495, p = 0,016, n =23)
und globaler Lebensqualität (r = 0,449, p = 0,036, n = 22) sowie als Prädiktor geringer
eingeschätzter Depressivität (r = -0,562, p = 0,005, n = 23) sechs Monate nach Durchfüh-
rung einer allogenen Stammzelltransplantation.
Auch wenn die Aussagekraft der Pilotstudie durch eine geringe Patientenzahl limitiert
bleibt, liefert sie mögliche neue Hypothesen für folgende Studien. Darüber hinaus unter-
streicht sie den Einfluss von, im Gegensatz zu bekannten retrospektiven Arbeiten auch
schon subklinischer, Depressivität auf die Lebensqualität nach allo-HSZT und trägt dazu
bei, die Verwendung bloßer Altersgrenzen bei der Indikationsstellung einer allo-HSZT
zu negieren. Im Gegensatz zu der Annahme, ältere Patienten litten mehr unter einer allo-
HSZT, identifiziert die vorliegende Arbeit eher jüngere Patienten als Risikokollektiv ei-
nes nachteiligen psychoonkologischen Verlaufs einer allo-HSZT und betont die Notwen-
digkeit einer sorgsamen Begleitung dieser Patienten. Sie zeigt zudem die Notwendigkeit,
beim Design von Studien, die sich psychometrischer Befragungen bedienen, Hindernisse
für die Compliance zu bedenken und zu reduzieren.
Letztlich erwies sich unter den vielen verfolgten Ansätzen der negative Einfluss zuneh-
mender Depressivität auf die Lebensqualität sechs Monate nach allo-HSZT als ebenso
signifikant, wie der günstige Einfluss höheren Alters auf Depressivität und Lebensqualität
sechs Monate nach allo-HSZT
Effect of Peri-Interventional Blood Loss on In-Stent Thrombosis After Percutaneous Coronary Intervention in Patients with Acute Myocardial Infarction
No full textThis paper evaluates the effect of blood loss on in-stent stenosis after percutaneous coronary intervention (PCI) in patients with acute myocardial infarction (AMI). Nine hundred and ninety-seven patients who underwent PCI for AMI as well as follow-up coronary angiography at 6–12 months from two centers were categorized into three groups based on peri-interventional blood loss at the primary intervention (mild, <1 mmol/L moderate, 1–2 mmol/L; severe > 2 mmol/L). The endpoint was to evaluate the incidence and severity of in-stent stenosis at follow-up angiography and the revascularization rate. The incidence of in-stent stenosis and revascularization in mild, moderate, and severe groups was 19.3%, 33.1%, and 61.1%, respectively (p = 0.001), with HR: 1.35 (95% CI; 1.10–1.65), p < 0.001. Peri-interventional blood loss was associated with a higher incidence of in-stent stenosis and revascularization 6–12 months after successful PCI in patients with AMI.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg
Die Ammonolyse von Uranverbindungen und theoretische Betrachtungen zu Fluoriden in hohen Oxidationsstufen
No full textDie hier vorliegende Arbeit verknüpft die Chemie zweier eng verwobenen
Elemente, Fluor und Uran, wobei die Besonderheit in der Betrachtungsweise
liegt. Die Chemie des Urans wurde experimentell studiert, während
die Betrachtung zur Chemie des Fluors hauptsächlich theoretischer Natur
war.
Im Zusammenhang mit der Ammonolyse von Uranverbindungen werden
in dieser Arbeit zehn neue Verbindungen vorgestellt. Ferner wurden
erfolgreich theoretische Methoden zur Untersuchung der Natur der
Uranbindung in Amminverbindungen durch die Verwendung von Intrinsischen
Bindungs Orbitalen (IBOs) etabliert. Es wurde gezeigt, dass die
IBO-Analyse vernünftige Ergebnisse für Orbitalbeiträge im Vergleich
mit anderen Lokalisierungsmethoden liefert. Die zahlreichen analysierten
Ionen dieser Arbeit stellen eine Basis von Referenzen für zukünftige
Uranamminverbindungen dar und können zum Vergleich mit anderen
verwandten Amminverbindungen, wie die des Thoriums oder Metallen
der Gruppe 6, herangezogen werden. Für das Thoriumatom wurde im
Rahmen dieser Arbeit bereits ein Referenzbasissatz für die IBO-Analyse
entwickelt. Zusätzlich werden die ersten Fluoridionen-Affinitäten (FIAs)
für Uranyl(VI)-Spezies vorgestellt, die weitere Einblicke in die komplexe
Chemie solcher Verbindungen ermöglichen. Die Kristallstruktur von α-
ThBr4 wurde erneut untersucht und zusätzlich ein weiteres Polymorph,
γ-ThBr4, beobachtet.
Im zweiten Teil der theoretischen Betrachtungen von Fluorverbindungen
in hohen Oxidationsstufen werden die elektronischen
Strukturen sowie die anharmonischen Schwingungsfrequenzen der
geschlossenschaligen binären molekularen Hexafluoride MF6, M = S – Po,
Xe, Rn, Cr – W, U, vorgestellt. Diese wurden mittels DFT-PBE0 und coupled-cluster Methoden untersucht. Dies ermöglichte die Zuordnung
der Kombinationsmoden, welche in den experimentell aufgenommenen
Infrarotspektren beobachtet wurden. Des Weiteren wird zum ersten
Mal über die Existenz des NdF6-Moleküls berichtet im Rahmen
einer quantenchemischen Betrachtung. Die Natur der Bindung wurde
untersucht sowie die harmonischen Schwingungsfrequenzen berechnet. Die
FIAs von RuF5 und dem Dimer [Ru2F10] wurden mittels coupled-cluster
Methoden berechnet. Weitere theoretische Studien werden auf dem
Gebiet der BrF5-Chemie präsentiert. Die Verbindung BrF5 wurde
erneut betrachtet und dessen Folgechemie untersucht. Das Wesen der
Bindung des zentralen F-Atoms in den experimentell beobachteten
Anionen [(μx-F)(BrF5)x]– , x = 3, 4 wurde beschrieben. Als theoretisches
Produkt der Oxidation von BrF5 wird eine theoretische Studie über
die elektronische Struktur und die spektroskopischen Eigenschaften
des BrOF5-Moleküls vorgestellt. Abschließend wurde die elektronische
Struktur des P2F8-Moleküls untersucht.
Im Folgenden werden einige Ergebnisse der beiden Projekte kurz
zusammengefasst:
Die Ammonolyse von Uranverbindungen kann nach den jeweiligen
Oxidationsstufen des Uranatoms in den Ausgangsmaterialien unterteilt
werden. Aus den Umsetzungen von UBr3 und UI3 mit AgCN in flüssigem
aNH3 bei +40 ◦C wurden neuartige Uran(IV)-cyanidverbindungen,
1∞
[(μ-CN){(H3N)5U(μ-NH2)3U(NH3)5}]X4 · 2NH3, X = Br, I, beobachtet.
Ein besonderes Merkmal, welches hervorgehoben sei, ist die polymere
Struktur des 1∞
[(μ-CN){(H3N)5U(μ-NH2)3U(NH3)5}]4+-Kations.
Diese beiden Verbindungen sind zwei neue der wenigen bis heute
bekannten Uran(IV)-cyanide. Die Bindungssituation innerhalb der
{(H3N)5U(μ-NH2)3U(NH3)5}-Einheit des Kations zeigt eine σ-Bindung zwischen dem Uranatom und dem Amidoliganden U– (μ-NH2). Zusätzlich
wird jedoch eine π-Wechselwirkung zum zweiten Uranatom beobachtet.
Eine ähnliche Bindungssituation liegt im
[U(NH3)3({U(NH3)6}(μ-NH2)3)2]6+-Kation in der Verbindung
[U(NH3)3({U(NH3)6}(μ-NH2)3)2]Br6 · 8NH3, vor.
Die Reaktion von UO2F2 mit MF-Verbindungen, M = Rb, Cs, Tl, führte
zur Bildung zweier unterschiedlicher Anionen, [UO2F3(NH3)2]– und
[{UO2F2(NH3)}2(μ-F)2]2– . Im Falle von M = Rb, Cs wurde das Anion
[UO2F3(NH3)2]– in den Verbindungen M[UO2F3(NH3)2] bei einer Kristallisationstemperatur
von −40 ◦C erhalten, wohingegen für M = Tl die
Bildung des Anions mit der Zusammensetzung [{UO2F2(NH3)}2(μ-F)2]2–
in der Verbindung [Tl2(NH3)6][{UO2F2(NH3)}2(μ-F)2] bei einer Kristallisationstemperatur
von +40 ◦C beobachtet wurde. Quantenchemische
Betrachtungen deuten darauf hin, dass das [UO2F3(NH3)2]– -Anion
das thermodynamisch bevorzugte Produkt darstellt, welches bei niedrigeren
Temperaturen gebildet wird, während das zweikernige Anion
[{UO2F2(NH3)}2(μ-F)2]2– das kinetisch bevorzugte Produkt ist.
Zusätzlich wurden die FIAs für die Komplexionen der Zusammensetzung
[UO2Fx]2–x und [UO2Fx(NH3)5–x]2–x mithilfe der
CCSD(T)-Methode untersucht. Es zeigte sich, dass für die Komplexionen
[UO2Fx(NH3)5–x]2–x mit x = 0 bis 2, die FIAs im Vergleich zu SbF5 mit
Werten von −216, −193 und −169 kJ mol−1 im Bereich von mittleren bis
starken Akzeptoren liegen.
Eine weitere Besonderheit der Verbindung
[Tl2(NH3)6][{UO2F2(NH3)}2(μ-F)2] ist das in dieser vorliegende
[Tl2(NH3)6]2+-Kation. Bei diesem kann eine thallophile Wechselwirkung
beobachtet werden, welche mit coupled-cluster Methoden untersucht
wurde.
Weitere theoretische Betrachtungen zum Wesen der Bindung
in gemischtvalenten Uranyl(V,VI)-Kationen der Zusammensetzung [(U(VI)O2)2(U(V)O2)2(μ3-O)2(NH3)12]2+ und
[(U(VI)O2)4(U(V)O2)4(μ3-O)4(NH3)22]4+ werden vorgestellt. In beiden
Kationen ist ein μ3-O-Ligand vorhanden. Das letztgenannte Kation zeigt
zusätzlich ein neuartiges Bindungsmotiv im Bereich der gemischtvalenten
Uranyl(V,VI)-Verbindungen, bei welchem ein Sauerstoffatom einer
Uranyl(V)-Einheit als μ3-O-Ligand zu zwei Uranyl(VI)-Einheiten
bindet. Außerdem wurden die berechneten Bindungslängen und -winkel
verwendet, um zwischen N- und O-Atomen innerhalb der Kristallstruktur
zu unterscheiden.
Die elektronische Struktur des
[(NH3)8U(μ-N)U(NH3)5(μ-N)UO2(NH3)4]6+-Kations wurde untersucht,
da dieses eine UN2-Einheit neben einer UO2-Einheit zeigt. Die Verbindung
[(NH3)8U(μ-N)U(NH3)5(μ-N)UO2(NH3)4]Br6 · 18NH3 ist somit die
erste ihrer Art.
Für die geschlossenschaligen binären molekularen Hexafluoride MF6
in der Gasphase, M = S – Po, Xe, Rn, Cr – W, U, wurden anharmonische
Schwingungsfrequenzen auf dem CCSD(T)/cc-pVZT(-PP)-Niveau
berechnet. Es konnte gezeigt werden, dass für die experimentell bekannten
MF6-Verbindungen, M = S – Te, Xe, Mo, W, U, die berechneten
Frequenzen und Intensitäten insgesamt übereinstimmen. Zusätzlich zu
den experimentell bekannten MF6-Molekülen wurden anharmonische
Schwingungsfrequenzen für die unbekannten Moleküle, M = Cr, Po, Rn
theoretisch vorhergesagt. Darüber hinaus konnten die Kombinationsmoden
ν1+ν3 und ν2+ν3 als ein typischer Fingerabdruck dieser Verbindungen
in den Infrarotspektren identifiziert werden.
Zudem findet das NdF6-Molekül in dieser Arbeit erstmalig Erwähnung,
in Form einer theoretischen Beschreibung. Quantenchemische Rechnungen
bestätigten, dass es sich bei der Struktur um ein lokales Minimum auf der
Potentialhyperfläche handelt. Die Natur der Bindung konnte mittels IBO-Analyse studiert werden, für welche ein Nd-Referenzbasissatz entwickelt wurde.
Für die Moleküle RuF5 und [Ru2F10] konnten unter Verwendung der
CCSD(T)-Methode FIAs quantenchemisch vorhergesagt werden. Diese
rangieren im Bereich von starken Akzeptoren mit berechneten Werten
von 602 beziehungsweise 494 kJ mol−1.
Für das BrF5-Molekül wurden anharmonische Frequenzen zusammen
mit 19F-NMR-Verschiebungen berechnet und mit experimentellen Ergebnissen
verglichen. Zusätzlich wurde für FIA quantenchemisch der Wert
276 kJ mol−1 erhalten.
Als Teil der Folgechemie wurden die Anionen [(μx-F)(BrF5)x]– , x = 3, 4,
sowie das Wesen der Bindung zum zentralen Fluoratom quantenchemisch
betrachtet. Die gewonnenen Erkenntnisse wurden in den Kontext der
jeweiligen Verbindungen des Chlors und Iods gesetzt.
Zusätzlich wurde, als mögliches Oxidationsprodukt von BrF5, das
BrOF5-Molekül diskutiert. Es konnte gezeigt werden, dass BrOF5 ein
echtes lokales Minimum auf der Potentialhyperfläche ist. Harmonische
Schwingungsfrequenzen wurden mit DFT-PBE0- und coupled-cluster-
Methoden berechnet und die Bindungssituation mit Hilfe von IBOs untersucht.
Zusätzlich wurden die 19F-NMR-Verschiebungen vorhergesagt.
Als Nebenprojekt wird die elektronische Struktur des P2F8-Moleküls
zusammen mit einer Analyse der Bindungssituation vorgestellt.This work combines the chemistry of two closely entangled elements,
fluorine and uranium, whereby the specialty lies in the approach. The
chemistry of uranium was studied experimentally, while the investigation
of the chemistry of fluorine was mainly of computational nature.
In context of the ammonolysis reaction of uranium compounds, ten novel
compounds are presented in this work. Furthermore, theoretical methods
have successfully been established to characterize the nature of bonding of
uranium in ammine compounds, by the use of Intrinsic Bonding Orbitals
(IBOs). It was shown that the IBO analysis produces reasonable results
for orbital contributions in comparison to other localization methods.
The numerous analyzed ions of this work represent a set of references
for future uranium ammine compounds or can be used for comparison of
other related ammine compounds like of thorium or of group 6 metals.
For the Th atom a reference basis set for the IBO procedure was already
designed as part of this work. Furthermore, the first fluoride ion affinities
(FIAs) for uranyl(VI) species are presented, which enable further insights
into the complex chemistry of such compounds. Additionally, the crystal
structure of α-ThBr4 was rerefined and the novel γ-ThBr4 polymorph
was observed from a chemical vapor transport reaction.
On the theoretical considerations of fluorine compounds in high
oxidation states, the electronic structures and anharmonic vibrational
frequencies of the closed-shell binary molecular hexafluorides MF6,
M = S – Po, Xe, Rn, Cr – W, U, are presented, which have been
studied with DFT-PBE0 and coupled-cluster methods. This allowed the
exact assignment of combination modes observed in the experimentally
recorded infrared spectra. For the first time the NdF6 molecule and its
harmonic vibrational frequencies along with the nature of the bonding is reported. The FIAs of RuF5 and its dimer [Ru2F10] are presented, which
were computed with coupled-cluster methods. Further theoretical studies
are presented in the field of BrF5 chemistry. BrF5 was reinvestigated
and its follow-up chemistry studied. The nature of the bonding of the
central F atom in the experimentally observed anions [(μx-F)(BrF5)x]– ,
with x = 3, 4 is presented. As a theoretical product of oxidation of
BrF5, a computational study on the electronic structure, along with
spectroscopic properties for the BrOF5 molecule is introduced. Lastly,
the electronic structure of the P2F8 molecule is presented.
A few highlights of both projects are shortly summarized in the
following:
The ammonolysis of uranium compounds can be divided into the
respective oxidation states of starting material. From the reaction of
UBr3 and UI3 with AgCN in liquid aNH3 at +40 ◦C, novel uranium
cyanide compounds, 1∞
[(μ-CN){(H3N)5U(μ-NH2)3U(NH3)5}]X4 · 2NH3,
with X = Br, I, were observed. A special feature is the polymeric
structure of the 1
∞[(μ-CN){(H3N)5U(μ-NH2)3U(NH3)5}]4+ cation. These
novel compounds represent two of the very few known uranium(IV)
cyanides, as of today. Furthermore, the bonding situation within the
{(H3N)5U(μ-NH2)3U(NH3)5} unit of the cation, shows the expected σ-
type bond between U– (μ-NH2), but additionally, a π-type interaction
towards the second U atom is observed.
Similar observations were found for the
[U(NH3)3({U(NH3)6}(μ-NH2)3)2]6+ cation in the compound
[U(NH3)3({U(NH3)6}(μ-NH2)3)2]Br6 · 8NH3.
From the reaction of UO2F2 with MF compounds, with M =
Rb, Cs, Tl, two different anions were observed, [UO2F3(NH3)2]–
and [{UO2F2(NH3)}2(μ-F)2]2– . In case of M = Rb, Cs the anion [UO2F3(NH3)2]– was observed in the compounds M[UO2F3(NH3)2] at
−40 ◦C, while for M = Tl the anion [{UO2F2(NH3)}2(μ-F)2]2– was observed
in the compound [Tl2(NH3)6][{UO2F2(NH3)}2(μ-F)2] at +40 ◦C.
Quantum-chemical considerations suggest that the [UO2F3(NH3)2]–
anion represents the thermodynamically favored product, formed at lower
temperatures, while the dinuclear anion [{UO2F2(NH3)}2(μ-F)2]2– is
the kinetically favored product.
Furthermore, the FIAs for the species [UO2Fx]2–x and
[UO2Fx(NH3)5–x]2–x were studied with the CCSD(T) method.
It was found that for the [UO2Fx(NH3)5–x]2–x complexes with
x = 0 to 2, the FIAs are in the range of medium to strong acceptors
in comparison to SbF5, with values of −216, −193, and
−169 kJ mol−1, respectively. A further special feature of the compound
[Tl2(NH3)6][{UO2F2(NH3)}2(μ-F)2] is the [Tl2(NH3)6]2+ cation,
where a thallophilic interaction was observed, and investigated with
coupled-cluster methods.
Theoretical considerations on the nature of the bonding
in the mixed-valent uranyl(V,VI) cations for the composition
[(U(VI)O2)2(U(V)O2)2(μ3-O)2(NH3)12]2+ and
[(U(VI)O2)4(U(V)O2)4(μ3-O)4(NH3)22]4+ are presented, which
both feature μ3-O bridges. The latter cation additionally shows a novel
bonding motif in the field of mixed-valent uranyl(V,VI) compounds, were
an O atom of an uranyl(V) moiety μ3-O bridges towards two uranyl(VI)
units. Moreover, the calculated bond length and angles were used to
distinguish between N and O atom within the crystal structure. The
electronic structure of the [(NH3)8U(μ-N)U(NH3)5(μ-N)UO2(NH3)4]6+
cation was studied, as the cation features a UN2 unit next to a UO2 unit,
which is the first example of its kind.
For the closed-shell binary molecular hexafluorides MF6 molecules in the
gasphase, with M = S – Po, Xe, Rn, Cr – W, U, anharmonic vibrational frequencies were calculated at the CCSD(T)/cc-pVZT(-PP) level of theory.
It was shown that for the experimentally known MF6 compounds, M = S –
Te, Xe, Mo, W, U, the calculated frequencies and intensities are in overall
agreement. In addition to the experimentally known MF6 molecules,
anharmonic vibrational frequencies were calculated for the unknown ones,
with M = Cr, Po, Rn. Furthermore, the combination modes ν1+ν3 and
ν2+ν3, were identified to be a typical fingerprint in the infrared spectra
of these compounds. This work presents the first report of the NdF6
molecule, along with an analysis of the potential energy surface (PES).
The NdF6 molecule was calculated to be true local minimum on it. The
bonding situation is presented by means of IBOs, for which a Nd reference
basis set was designed.
For the molecules RuF5 and Ru2F10 the FIAs are presented, which
were calculated with the CCSD(T) method. The FIAs range in the area
of strong acceptors with values of 602 and 494 kJ mol−1, respectively.
For the BrF5 molecule anharmonic frequencies along with 19F NMR
shifts were calculated and compared to the experimental findings. The FIA
for the BrF5 molecule in the gasphase was calculated to be 276 kJ mol−1.
The electronic structure, and the bonding situation of the central F
atom in particular of interhalogen ions [(μx-F)(BrF5)x]– , with x = 3, 4
are presented. These findings are compared to the related chlorine and
iodine compounds. Furthermore, the hypothetical product of oxidation
of BrF5, BrOF5, was quantum-chemically investigated. It was shown
to be a true local minimum on the PES. Harmonic frequencies were
calculated with DFT-PBE0 and coupled-cluster methods and the bonding
situation studied by means of IBOs. Additionally, the 19F NMR shifts
were predicted.
As a side project the electronic structure of the P2F8 molecule is
presented along with an analysis of the bonding situation
Die Jalousien vor der Ungerechtigkeit abnehmen: Wie Interventionen mit Privilegien Moral nutzen können, um Engagement für sozialen Wandel zu motivieren
No full textIn this cumulative dissertation I examine how people from advantaged groups (i.e., White people, men) react to situations where the unearned advantages they receive from their group membership are being pointed out to them. Such privilege confrontations or interventions have recently received a lot of attention in social psychological literature and the issue has become an increasingly hot topic in political discourse. One hope of researchers and practitioners in this field is to inspire support for pro-egalitarian policies among those who profit from inequality. However, pointing out privilege often triggers defensive reactions. In this dissertation I therefore tackled the important question: How can we point out that inequality is unjust to those who profit from it?
The starting point of this dissertation was the realization that privilege interventions have largely been studied as confrontations with evidence of personal privilege, which reflects an inappropriately individualized perspective on the systemic phenomenon that is inequality. Instead, I argue that research on privilege confrontations should examine how profiting from inequality can be communicated as a moral issue, thereby transforming systemic inequality into systemic injustice. Past research in the field has not explicitly investigated the role of morality, which is surprising because morality sits at the heart of pro-egalitarian motivation among political allies. The two manuscripts reported in this dissertation therefore examine two strategies how privilege confrontations might increase the moral relevance of unearned advantage.
Manuscript 1 was inspired by research on confrontations with sexism, which showed that the positionality of the confronter (male or female) affected men’s responses to such confrontations. We therefore investigated whether men react differently to a male or female confronter of male privilege. Drawing from previous research on confrontations with ingroup transgressions, we examined specifically whether the confronter’s gender affected the amount of image appraisal (i.e., threat to the ingroup’s image) and moral appraisal (i.e., threat to the ingroup’s moral essence). Across three experiments with mixed-method design, we developed and tested a new appraisal-based model. We found that the female confronter triggered both more image and more moral appraisal, whereby image appraisal was associated with negative and moral appraisal was associated with positive attitudes toward male privilege.
Manuscript 2 was based on collective memory research, which indicates that confrontations with a negative collective past can inspire a moral growth mindset. As such, situating White privilege in national colonial history might trigger moral motives of social justice. We indeed found that this contextualized confrontation increased social justice motives, although the effect was confined to groups who are presumably more critically attached to Germany. Interestingly, none of the three experiments replicated the defensive effects of confronting with evidence of White privilege found in previous research from the US and UK. Specifically, confronting White Germans with White privilege did not affect how much life hardships they claimed. Taken together, Manuscript 2 indicates that White privilege can be communicated more effectively to some groups when it is situated in the origins of racial inequality and that reactions to White privilege confrontations are more strongly shaped by cultural differences, even within “Western” nations, than previous research had anticipated.
In total, the findings reported in this dissertation indicate the need to adapt some previous theoretical accounts on reactions to ingroup privilege. Specifically, they highlight the need and potential to investigate how moral considerations shape responses to privilege confrontations. There is also an urgent need to study in more detail how contextual factors shape the effects of confrontations with group-based privilege. More succinctly, the who, how, and where are important questions for future research to develop more effective privilege interventions that emphasize the systemic nature of social inequality to those who profit from it.In dieser kumulativen Dissertation untersuche ich, wie Menschen aus privilegierten Gruppen (d.h. Weiße, Männer) auf Situationen reagieren, in denen sie auf die unverdienten Vorteile hingewiesen werden, die sie durch ihre Gruppenzugehörigkeit genießen. Solche Konfrontationen mit Privilegien haben in der sozialpsychologischen Literatur zuletzt viel Aufmerksamkeit erregt, und das Thema ist auch im politischen Diskurs zunehmend in den Vordergrund gerückt. Eine Hoffnung von Forschenden und Praktiker*innen auf diesem Gebiet besteht darin, diejenigen, die von Ungleichheit profitieren, dazu zu bewegen, pro-egalitäre politische Maßnahmen zu unterstützen. Allerdings löst das Aufzeigen von Privilegien oft Abwehrreaktionen aus. In dieser Dissertation habe ich mich daher mit der wichtigen Frage beschäftigt: Wie können wir denjenigen, die von Ungleichheit profitieren, aufzeigen, dass diese ungerecht ist?
Ausgangspunkt dieser Dissertation war die Erkenntnis, dass Konfrontationen mit Privilegien weitgehend als Konfrontation mit Evidenz oder Beweisen für persönliche Privilegien untersucht wurden, was eine unangemessen individualisierte Perspektive auf das systemische Phänomen der Ungleichheit widerspiegelt. Stattdessen lege ich dar, warum Forschung zu solchen Interventionen stärker untersuchen sollte, wie das Profitieren von Ungleichheit als moralisches Problem kommuniziert werden kann, wodurch also systemische Ungleichheit in systemische Ungerechtigkeit transformiert werden kann. Die bisherige Forschung auf diesem Gebiet hat die Rolle von Moralität nicht explizit untersucht, was überraschend ist, da moralische Überlegungen zentral für die pro-egalitäre Motivation politischer Verbündeter („Allies“) sind. Die beiden Manuskripte in dieser Dissertation untersuchen daher zwei Strategien, wie Privilegienkonfrontationen die moralische Relevanz unverdienter Vorteile erhöhen können.
Manuskript 1 war inspiriert durch Forschung zu Konfrontationen mit Sexismus. Diese zeigte, dass die soziale Stellung der konfrontierenden Person (z.B. männlich oder weiblich) die Reaktionen von Männern auf solche Konfrontationen beeinflusst. Wir untersuchten daher, ob Männer unterschiedlich auf Konfrontationen mit männlichen Privilegien reagieren, abhängig davon ob diese von männlichen oder weiblichen Personen kommen. In Anlehnung an Forschung zu Konfrontationen mit vergangenem Fehlverhalten der eigenen Gruppe, untersuchten wir, ob das Geschlecht der konfrontierenden Person das Ausmaß von Imagebewertung (d. h. Bedrohung durch negative Wahrnehmung der eigenen Gruppe durch andere) und moralischer Bewertung (d. h. Bedrohung der moralischen Essenz der eigenen Gruppe) beeinflusst. In drei Experimenten mit mixed-method design entwickelten und testeten wir ein neues, auf diesen unterschiedlichen Bewertungen basierendes Modell. Dabei fanden wir fanden heraus, dass die weibliche konfrontierende Person sowohl mehr Image- als auch mehr moralische Bewertungen von männlichen Privilegien auslöste, wobei Imagebewertung mit negativen Einstellungen und moralische Bewertung mit positiven Einstellungen gegenüber männlichen Privilegien zusammenhingen.
Manuskript 2 basierte auf Forschung zu collective memory, die darauf hinweist, dass Konfrontation mit einer negativen kollektiven Vergangenheit zu einer moralischen Wachstumsmentalität (moral growth mindset) führen kann. In diesem Sinne könnte die Kontextualisierung weißer Privilegien in der nationalen Kolonialgeschichte moralische Motive der sozialen Gerechtigkeit auslösen. Wir fanden tatsächlich, dass solch eine kontextualisierte Konfrontation die Motive für soziale Gerechtigkeit steigerte, wobei sich allerdings der Effekt auf Gruppen beschränkte, die vermutlich eine kritischere Beziehung zu ihrer Deutschen Nationalität haben. Interessanterweise replizierte keines der drei Experimente die Ergebnisse vergangener Forschung aus den USA und dem Vereinigten Königreich, welche eine defensive Reaktion auf Konfrontation mit Evidenz weißer Privilegien fand. Das heißt, weiße Deutsche scheinen im Vergleich weniger stark dazu zu neigen, vergangene Hindernisse und Schwierigkeiten im eigenen Leben hervorzuheben, um sich von weißen Privilegien zu distanzieren. Insgesamt deutet Manuskript 2 darauf hin, dass weiße Privilegien einigen Gruppen gegenüber effektiver vermittelt werden können, wenn sie in den Ursprüngen rassischer Ungerechtigkeit verortet werden, und dass die Reaktionen auf Konfrontationen mit Privilegien stärker von kulturellen Unterschieden geprägt sind, als es die bisherige Forschung angenommen hat – sogar innerhalb "westlicher" Nationen.
Zusammengenommen deuten die in dieser Dissertation berichteten Ergebnisse darauf hin, dass einige frühere theoretische Darstellungen zu Reaktionen auf gruppenbasierte Privilegien angepasst werden müssen. Insbesondere unterstreichen die Ergebnisse die Notwendigkeit und das Potenzial, weiter zu verfolgen, wie moralischer Erwägungen die Reaktionen auf Privilegienkonfrontationen prägen. Außerdem erscheint es dringend erforderlich, genauer zu untersuchen, wie kontextbezogene Faktoren die Wirkung von Konfrontationen mit gruppenbezogenen Privilegien beeinflussen. Kurz gesagt, das Wer, Wie und Wo sind wichtige Fragen für künftige Forschung, die darauf abzielt, wirksamere Interventionen zu entwickeln, um die systemische Natur sozialer Ungleichheit bei denjenigen hervorzuheben, die von ihr profitieren
Optimierung der neuronalen Antwort im dorsalen visuellen Pfad von Primaten
No full textThe human brain is frequently characterized as a "black box" in the context of comprehending sensory processing and neural optimization. The relationship between input stimuli and the brain's neuronal responses, such as spike rate, tends to remain obscured until it's measured through experiments. This challenge is further compounded by the intrinsic variability of neural responses, which are subject to biological noise, resulting in varying responses even when the same stimulus is repeatedly presented (Goris et al., 2014; Stein et al., 2005).
This thesis focuses on the dorsal visual pathway of primates, a region of the brain that plays a crucial role in interpreting self-motion not only from visual but also from vestibular, tactile and even auditory cues (NHP physiology: Bremmer et al., 2002b; Chen et al., 2011; Schlack et al., 2002; Human fMRI: Bremmer et al., 2001; Huk et al., 2002; Krala et al., 2019; Rosenblum et al., 2023). Non-human primate (NHP) experiments have shown that neurons within this pathway exhibit sensitivity to specific directions of self-motion and typically demonstrate peak activation when the stimuli align with their preferred heading. The directional tuning properties have been the subject of extensive research, focusing especially on the medial superior temporal (MST) area (Bremmer et al., 2010; Duffy and Wurtz, 1995; Lappe et al., 1996; Maunsell and Van Essen, 1983) and the ventral intraparietal area (VIP) (Bremmer et al., 2002b, 2002a; Kaminiarz et al., 2014).
Understanding which stimuli evoke the strongest average responses from such neurons can offer critical insights into the functional organization of the underlying brain area (Dayan and Abbott, 2005). In line with this, tuning curve analysis and reverse correlation techniques have proven instrumental in characterizing preferred stimulus features (Kaminiarz et al., 2014; Kriegeskorte and Wei, 2021; Ringach and Shapley, 2004).
To explore stimulus-response dynamics for visual self-motion stimuli more systematically, I developed a closed-loop optimization framework that adaptively generates visual stimuli to maximize neural activation in real time. At the heart of this approach is a Variational Autoencoder (VAE), which captures the essential structure of complex self-motion stimuli in a compact latent space (Kingma and Welling, 2022). Using the VAE’s decoder, the system can generate new stimuli from any point within this latent space, enabling a focused and efficient search across possible visual inputs.
For optimization, I used a Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy (CMA-ES), an evolutionary algorithm well-suited for high-dimensional, noisy problems (Hansen and Ostermeier, 2001). Here, the optimization objective was defined by neural output, such as spike rate or model-based neural activation, and aimed to find the latent parameters that would drive these outputs as high as possible.
To validate the framework, I applied it to a 3D-ResNet model (He et al., 2016), using its internal filters as stand-ins for actual neural responses. The system successfully identified input patterns that activated specific filters near their tuning peaks, offering the possibility for valuable insights into which features most strongly drive neural-like behavior (Olah et al., 2018), proving the approach suitable for identifying optimal stimuli for in-vivo studies.Das menschliche Gehirn wird im Zusammenhang mit dem Verständnis der sensorischen Verarbeitung und der neuronalen Optimierung häufig als „Black Box“ bezeichnet. Die Beziehung zwischen den Eingangsreizen und den neuronalen Reaktionen des Gehirns, wie z. B. der Spike-Rate, bleibt in der Regel im Dunkeln, bis sie durch Experimente gemessen wird. Diese Herausforderung wird durch die intrinsische Variabilität der neuronalen Antworten noch verstärkt, die biologischem Rauschen unterliegen, was zu variablen Antworten führt, selbst wenn derselbe Stimulus wiederholt präsentiert wird (Goris et al., 2014; Stein et al., 2005).
Diese Arbeit konzentriert sich auf den dorsalen visuellen Pfad bei Primaten, eine Hirnregion, die eine entscheidende Rolle u.a. bei der Kodierung visueller (und nicht-visueller: Bremmer et al., 2002b; Chen et al., 2011; Schlack et al., 2002; Bremmer et al., 2001; Huk et al., 2002; Krala et al., 2019; Rosenblum et al., 2023) Eigenbewegungsinformation spielt. Studien an nicht-menschlichen Primaten zeigen, dass Neuronen in diesem Pfad abgestimmt auf bestimmte Eigenbewegungsrichtungen reagieren und typischerweise die stärkste Aktivierung zeigen, wenn die Reize mit ihrer bevorzugten Richtung übereinstimmen. Diese Tuning-Eigenschaften sind Gegenstand umfangreicher Forschung. Zielareale sind vor allem das mediale superior temporale Areal (MST) (Bremmer et al., 2010; Duffy and Wurtz, 1995; Lappe et al., 1996; Maunsell and Van Essen, 1983) und das ventrale intraparietale Areal (VIP) (Bremmer et al., 2002b, 2002a; Kaminiarz et al., 2014).
Zu verstehen, welche Reize die stärksten durchschnittlichen Antworten von solchen Neuronen hervorrufen, kann wichtige Einblicke in die funktionelle Organisation des zugrundeliegenden Gehirnbereichs bieten (Dayan und Abbott, 2005). In diesem Zusammenhang haben sich die Analyse von Tuning-Kurven und Techniken wie die Rückwärtskorrelation als hilfreich erwiesen, um bevorzugte Stimulusmerkmale zu charakterisieren (Kaminiarz et al., 2014; Kriegeskorte and Wei, 2021; Ringach and Shapley, 2004).
Um die Reiz-Reaktions-Dynamik systematischer zu erforschen, habe ich einen closed-loop Optimierungsalgorithmus entwickelt, welcher adaptiv visuelle Reize erzeugt, um die neuronale Aktivierung in Echtzeit zu maximieren. Das Herzstück dieses Ansatzes ist ein Variational Autoencoder (VAE), der die wesentliche Struktur komplexer visueller Eigenbewegungen in einem niedrigdimensionalen latenten Raum erfasst (Kingma and Welling, 2022). Mithilfe des Decoders des VAE kann das System neue Stimuli von jedem beliebigen Punkt in diesem latenten Raum aus generieren, was eine gezielte und effiziente Suche über mögliche visuelle Inputs ermöglicht.
Für die Optimierung verwendete ich eine Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy (CMA-ES), einen evolutionären Algorithmus, der für komplexe, nicht-lineare, verrauschte Probleme gut geeignet ist (Hansen and Ostermeier, 2001). In diesem Fall wurde das Optimierungsziel durch die neuronale Aktivierung definiert, wie z. B. die Spike-Rate biologischer Neurone, oder die modellbasierte neuronale Aktivierung, und zielte darauf ab, die latenten Parameter zu finden, die einen Reiz generieren, welcher diese Aktivierung maximiert.
Um den Algorithmus zu validieren, habe ich ihn auf ein 3D-ResNet-Modell angewandt und dessen interne Filter stellvertretend für tatsächliche neuronale Reaktionen verwendet. Das System identifizierte erfolgreich Reizmuster, welche bestimmte Filter in der Nähe ihrer Tuning-Maxima aktivierten, und bietet so wertvolle Einblicke in die Merkmale, die neural-ähnliches Verhalten am stärksten antreiben (Olah et al., 2018): Die Ergebnisse legen nahe, dass der Ansatz für die Identifizierung optimaler Stimuli für In-vivo-Studien geeignet ist
Untersuchungen zur Biosynthese stickstoffhaltiger Metabolite in verschiedenen MikroorganismenLösungsmittel Wasser.
No full textNatural products (NPs), typically considered as secondary metabolites (SMs), are not essential for an organism’s growth or reproduction and development, but provide significant adaptive advantages. These compounds, which enhance the competitiveness and survival of organisms in their environments, have long been recognized as a treasure trove of bioactive molecules. Their extensive use spans across human and veterinary medicine, as well as agriculture. In fact, approximately half of the drugs approved by the FDA in the past 40 years are related to NPs, highlighting their crucial role in drug discovery and development.
Microbial sources, particularly fungi and bacteria, have been key to NP discovery since the breakthrough with penicillin in 1928. Advances in biological and analytical techniques have significantly expanded our ability to explore and harness the vast biochemical potential of microorganisms. Additionally, the study of NP biosynthesis offers insight into generating new bioactive compounds. Among these, nitrogen-containing natural products are especially prominent due to their prevalence in pharmaceuticals, functional materials, and biologically active molecules. In this thesis, the focus is placed on the biosynthesis of various nitrogen-containing metabolites, which hold potential for the discovery of new bioactive compounds.
In the first project, we demonstrated the formation of an eight-membered C−N hetero ring via nonenzymatic flavin-conducted oxidative indole ring opening. Five such indole diterpenes were converted to their 6/8/6/6/6 pentacyclic 2,18-dioxo-2,18-seco derivatives. Differing from usual flavin-related oxygenations by O2 activation with FMNH2, FMN in its oxidized form initiates the reactions by taking two electrons from the indole nitrogen or a hydroxyl group. More interestingly, isotopic-labeled experiments with 18O2 or H218O demonstrated that the incorporated oxygen atoms are originated from water instead of molecular O2. In this process, the oxidized form of flavin catalyzes two successive oxidations of amines to imines with involvement of hydrolysis for the ring expansion. The reduced flavin is then regenerated by oxidation with molecular oxygen to form H2O2, which was proved by H2O2 detection and quantitative assay.
In the second project, which was carried out in cooperation with Daniel Ostendorff, we proved the function of a three-gene cluster from Streptomyces albofaciens, coding for a cyclodipeptide synthase (CDPS) SalbA and two cytochrome P450 enzymes SalbB and SalbC. SalbA was identified as a cWL synthase by expression in Escherichia coli and production isolation. Heterologous expression of genes in various combinations in Streptomyces coelicolor and cultivation of the transformants with and without substrates revealed that SalbB and SalbC utilized cWL for divergent metabolism, i.e. cWL guaninylation by SalbB and cWL hydroxylation by SalbC. The pathway products were isolated and their structures were elucidated by extensive spectroscopic analysis. In addition, cultivation in medium containing 15NH4Cl provides evidence for the incorporation of a guanine moiety in the guaninylated product guatrypleumycine A. X-ray crystallographic study confirmed the stereospecific hydroxylation at C-10 of the tryptophanyl residue in the hydroxylated product cyclo(trans-10-hydroxy-L-Trp-L-Leu). Moreover, SalbC is the first β-hydroxylase for cyclodipeptide identified in a CDPS-associated biosynthetic pathway.
In the third project, which was cooperated with Dr. Wen Li, we identified a PKS-NRPS hybrid contained biosynthetic gene cluster pem in Penicillium crustosum and its products penilactams A – C, three enantiomeric pairs of tetramate derivatives. Overexpression of the positive regulator pemC significantly improved the product yields. Gene deletion and feeding experiments with 15N-glycin proved that the tetramic acid units are products of glycine with one or two C2 units co-catalyzed by a PKS-NRPS hybrid enzyme and a trans-acting enol reductase. Feeding with hydroxyclavatol provided evidence for the formation of penilactams A – C via nonenzymatic 1,4-Michael addition of tetramic acids with the highly reactive ortho-quinone methide.Naturstoffe (NPs), die normalerweise als sekundäre Metaboliten (SMs) betrachtet werden, sind für das Wachstum, Reproduktion oder Entwicklung eines Organismus nicht unbedingt erforderlich, bieten jedoch erhebliche Anpassungsvorteile. Diese Verbindungen, die die Wettbewerbsfähigkeit und das Überleben von Organismen in ihrer Umgebung verbessern, werden seit langem als Fundgrube bioaktiver Moleküle angesehen. Ihre umfassende Verwendung erstreckt sich über die Human- und Veterinärmedizin sowie die Landwirtschaft. Tatsächlich stehen etwa die Hälfte der in den letzten 40 Jahren von der FDA zugelassenen Medikamente im Zusammenhang mit NPs, was ihre entscheidende Rolle bei der Arzneimittelentdeckung und -entwicklung unterstreicht.
Mikrobielle Quellen, insbesondere Pilze und Bakterien, waren seit dem Durchbruch des Penicillins im Jahr 1928 der Schlüssel zur NP-Entdeckung. Fortschritte bei biologischen und analytischen Techniken haben unsere Fähigkeit, das enorme biochemische Potenzial von Mikroorganismen zu erforschen und zu nutzen, erheblich erweitert. Darüber hinaus bietet die Untersuchung der NP-Biosynthese Einblicke in die Erzeugung neuer bioaktiver Verbindungen. Unter diesen sind stickstoffhaltige Naturstoffe aufgrund ihrer Häufigkeit in Arzneimitteln, Funktionsmaterialien und biologisch aktiven Molekülen besonders hervorzuheben. In dieser Arbeit liegt der Schwerpunkt auf der Biosynthese verschiedener stickstoffhaltiger Metabolite, die das Potenzial für die Entdeckung neuer bioaktiver Verbindungen birgt.
Im ersten Projekt haben wir die Bildung eines achtgliedrigen C-N-Heterorings durch nicht-enzymatische, von Flavin geleitete oxidative Indolringöffnung demonstriert. Fünf solcher Indol-Diterpene wurden in ihre 6/8/6/6/6-pentazyklischen 2,18-dioxo-2,18-seco-Derivate umgewandelt. Im Unterschied zu den üblichen Flavin-bezogenen Oxygenierungen durch O2-Aktivierung mit FMNH2, initiiert FMN in seiner oxidierten Form die Reaktionen, indem es zwei Elektronen vom Indolstickstoff oder einer Hydroxylgruppe nimmt. Interessanterweise zeigten isotopenmarkierte Experimente mit 18O2 oder H218O, dass die eingebauten Sauerstoffatome aus Wasser und nicht aus molekularem O2 stammen. In diesem Prozess katalysiert die oxidierte Form von Flavin zwei aufeinanderfolgende Oxidationen von Aminen zu Iminen unter Beteiligung einer Hydrolyse zur Ringerweiterung. Das reduzierte Flavin wird dann durch Oxidation mit molekularem Sauerstoff zu H2O2 regeneriert, was durch die H2O2-Erkennung und quantitative Untersuchung nachgewiesen wurde.
Im zweiten Projekt, das in Zusammenarbeit mit Daniel Ostendorff durchgeführt wurde, haben wir die Funktion eines Drei-Gen-Clusters aus Streptomyces albofaciens nachgewiesen, der für eine Cyclodipeptidsynthase (CDPS) SalbA und zwei Cytochrom P450-Enzyme SalbB und SalbC kodiert. SalbA wurde durch Expression in Escherichia coli und Produktisolierung als cWL-Synthase identifiziert. Die heterologe Expression von Genen in verschiedenen Kombinationen in Streptomyces coelicolor und die Kultivierung der Transformanten mit und ohne Substrate zeigten, dass SalbB und SalbC cWL für einen divergenten Stoffwechsel nutzen. Das bedeutet, dass eine cWL-Guaninylierung durch SalbB und eine cWL-Hydroxylierung durch SalbC stattfinden. Die Produkte des Stoffwechselwegs wurden isoliert und ihre Strukturen durch umfangreiche spektroskopische Analysen aufgeklärt. Darüber hinaus liefert die Kultivierung in einem Medium mit 15NH4Cl Hinweise auf den Einbau eines Guaninrests in das guaninylierte Produkt Guatrypleumycin A. Eine röntgenkristallographische Studie bestätigte die stereospezifische Hydroxylierung an C-10 des Tryptophanylrests im hydroxylierten Produkt cyclo(trans-10-hydroxy-L-Trp-L-Leu). Darüber hinaus ist SalbC die erste β-Hydroxylase für Cyclodipeptid, die in einem CDPS-assoziierten Biosyntheseweg identifiziert wurde.
Im dritten Projekt, das in Zusammenarbeit mit Dr. Wen Li durchgeführt wurde, identifizierten wir einen PKS-NRPS-Hybrid, der den biosynthetischen Gencluster pem in Penicillium crustosum enthielt, und dessen Produkte Penilactame A – C, drei enantiomere Paare von Tetramatderivaten. Die Überexpression des positiven Regulators pemC verbesserte die Produktausbeute. Gendeletion und Fütterungsexperimente mit 15N-Glycin bewiesen, dass die Tetramsäureeinheiten Produkte von Glycin mit einer oder zwei C2-Einheiten sind, die von einem PKS-NRPS-Hybridenzym und einer trans-wirkenden Enolreduktase kokatalysiert werden. Die Fütterung mit Hydroxyclavatol lieferte Hinweise auf die Bildung der Penilactame A – C durch nichtenzymatische 1,4-Michael-Addition von Tetramsäuren mit dem hochreaktiven Orthochinonmethid
Zwischen Stadt und Universität. Ökonomische Praktiken Marburger Professorenhaushalte und -familien zwischen 1653 und 1866
No full textIn den letzten zwanzig Jahren ließ sich beobachten, dass innerhalb der universitätsgeschichtlichen Forschung nicht mehr nur die Person des Professors im Zentrum sozialgeschichtlicher Untersuchungen stand, sondern dass vermehrt die Ehefrauen der Professoren, ihre Familien und Haushalte, insbesondere im Hinblick auf die damit zusammenhängenden sozialen Beziehungen in den Blick genommen wurden. Fragen der häuslichen oder familiären Ökonomie spielten dabei keine oder nur eine randständige Rolle. Gleichwohl ist die ökonomische Wohlfahrt ein zentraler Faktor für die Funktionalität eines Professorenhaushalts, insbesondere auch auf dessen universitäre Aufgaben. Die vorliegende Studie fragt nach den ökonomischen Praktiken der Marburger Professorenhaushalte. Dabei geht es nicht nur darum, die Praktiken zu identifizieren, sondern sie ebenso in die damit zusammenhängenden sozialen Beziehungen einzuordnen.
Frühzeitliche Professorenhaushalte fungierten quasi als Bindeglied der Korporationen Stadt und Uni, denn die Professoren, ihre Familien und ihre Haushaltsangehörigen waren einerseits schon durch ihre rechtliche Stellung Teil der Universität und wurden als Universitätsbürger bezeichnet. Andererseits waren sie Teil der Stadtbevölkerung, sozial eingebunden in Nachbarschaften, beschäftigen Personal, kauften Konsumgüter, nutzen Handwerks- und Dienstleistungsbetriebe, mieteten und vermieteten, liehen und verliehen Geld und vieles mehr. Die Grundannahme der mikrohistorisch angelegten Studie ist die Verschränkung sozialer und ökonomischer Beziehungen untereinander, denn ökonomisches Handeln war in der Frühen Neuzeit untrennbar mit sozialen Beziehungen verknüpft und soziale Beziehungen durch ökonomische Aspekte geprägt. In der vorliegenden Studie wurde anhand der ökonomischen Praktiken der Marburger Professorenhaushalten und -familien der Frage nach dem Verhältnis von Stadt und Universität nachgegangen.
Die Studie gliedert sich in drei inhaltliche Schwerpunkte, denen die Kapitel C, D und E gewidmet sind. Zunächst wird in Kapitel C der Professorenhaushalt selbst betrachtet. Hierbei wird danach gefragt, welche Personen einem Professorenhaushalt angehören und welche Funktionen sie innerhalb des Haushalts erfüllen und inwieweit Unterschiede zu städtischen Haushalten bestehen. Ebenso werden die Praktiken des Wohnens und Wirtschaftens der Haushalte herausgearbeitet. So wohnten die Professoren und ihre Familien nicht nur in eigenen Häusern, sondern auch in Dienst- oder Mietwohnungen. In den eigenen oder gepachteten Gärten wurde Obst und Gemüse angebaut und es wurde Vieh gehalten. Einige Haushalte betrieben Landwirtschaft oder brauten Bier. Üblich war in Professorenhaushalten ebenfalls, dass Studenten dort wohnten und/oder ein Mittagstisch angeboten wurde. Diese Einnahmen wiederum trugen zum Haushaltseinkommen bei, dem der zweite Untersuchungsschwerpunkt gewidmet ist.
Im Mittelpunkt des Kapitels D steht die Frage nach dem Haushaltseinkommen der Professoren und ihrer Familien. Zum einen stammte dies aus den Einkünften für die universitäre Tätigkeit, die sich nicht nur aus Geld, sondern auch aus Naturalien zusammensetzten. Dies waren aber nicht zwingend die Haupt- oder gar die einzigen Einnahmen. Vielmehr trugen weitere berufliche Ämter und Tätigkeiten, die die Professoren parallel zu ihrem Ordinariat ausübten, aber auch die Einnahmen ihrer Ehefrauen, z. B. durch die Versorgung der Studenten, zum Haushaltseinkommen bei. Professoren waren während ihrer universitären Tätigkeit beispielsweise auch als Pfarrer oder Prediger, Stadt- oder Leibarzt und Mitglied des Hofgerichts tätig. Gleichzeitig trugen Renditen aus dem Vermögen der Professoren und ihrer Familien entscheidend zum Haushaltseinkommen bei.
Der Frage nach Vermögen und Schulden ist ein dritter Untersuchungsschwerpunkt (Kapitel E) gewidmet. Zum Vermögen der Familien gehörten Häuser, Hofgüter, landwirtschaftliche Flächen und Gärten, Rechte wie Zehnte und Kapital. Hier wird der Frage nachgegangen, wie die Haushalte dieses Vermögen nutzten, welche Praktiken und familiären Verbindungen hierbei eine Rolle spielten. So wie familiäres Vermögen für die ökonomische Wohlfahrt des Haushalts fördernd war, schränkten Schulden diese teilweise ein. Exemplarisch werden die Praktiken des Schuldenmachens und der Umgang mit Schuldverhältnissen ausgeführt.
Im Ergebnis zeigt die Arbeit, dass insbesondere die ökonomischen Praktiken die Funktion der Haushalte als Bindeglied zwischen Universität und Stadt veranschaulichen können. Ebenso gilt dies für den Zusammenhang zwischen ökonomischer Wohlfahrt und verwandtschaftlichen Verflechtungen der Professorenfamilien. Die Familienverbände mit ihren Haushalten stabilisierten die kleine Landesuniversität Marburg und trugen so dazu bei, dass die Universität trotz finanzieller Schwierigkeiten und Krisen ihre Arbeit aufrechterhalten und eine Schließung vermeiden konnte. Damit verbindet die Studie auf der Grundlage der ökonomischen Praxis der Marburger Professorenhaushalte die Forschungsfelder von Universitätsgeschichte, Verwandtschaftsforschung und Stadtgeschichte; und trägt zum Bemühen der universitätsgeschichtlichen Forschung bei, den Begriff der ‚Familienuniversität‘ neu zu denken.In the last twenty years, it has been observed that research into the history of the university has moved away from a focus on the professor as an individual to an increasing interest in the wives of professors, their families and households, and in particular the social relations that went with them. Questions of household or family economics have played no or only a marginal role. However, economic well-being is a central factor in the functioning of a professor's household, especially in relation to their university responsibilities. This study analyses the economic practices of professorial households in Marburg. The aim is not only to identify these practices, but also to place them in the context of their social relations.
Early professorial households acted as a kind of link between the city and the university, as professors, their families and household members were already part of the university by virtue of their legal status and were referred to as university citizens. On the other hand, they were part of the city's population, socially integrated into neighbourhoods, employing staff, buying consumer goods, using craft and service businesses, renting and letting, borrowing and lending money, and much more. The basic assumption of this micro-historical study is that social and economic relations were intertwined, since economic activity in the early modern period was inextricably linked to social relations, and social relations were characterised by economic aspects. In this study, the economic practices of Marburg professors' households and families were used to investigate the relationship between the city and the university.
The study is divided into three main areas, to which chapters C, D and E are devoted. First, Chapter C looks at the professorial household itself. It asks who belongs to a professorial household, what functions they perform within the household, and to what extent there are differences with urban households. The household's living and economic practices are also analysed. The professors and their families lived not only in their own houses, but also in servants' houses or in rented accommodation. They grew fruit and vegetables in their own or rented gardens and kept livestock. Some households farmed or brewed beer. It was also common for professors' households to have students living there and/or providing meals. This income in turn contributed to the household income, which is the focus of the second part of the study.
Chapter D focuses on the question of the household income of professors and their families. On the one hand, this came from income from university activities, which consisted not only of money but also of goods in kind. However, this was not necessarily the main or even the only income. Rather, other professional offices and activities that professors held in parallel to their professorship, as well as the income of their wives, e.g. from taking care of students, contributed to the household income. Professors also worked as pastors or preachers, as municipal or personal physicians, and as members of the court, for example, during their time at university. At the same time, income from assets held by professors and their families contributed significantly to household income.
A third focus of the study (Chapter E) is on the question of assets and debts. Family assets included houses, farms, agricultural land and gardens, rights such as tithes and capital. It examines how households used these assets and what practices and family connections were involved. Just as family assets promoted the economic well-being of the household, so debt limited it to some extent. The practices of incurring debt and dealing with debt relations are analysed as examples.
As a result, the paper shows that economic practices in particular can illustrate the function of households as a link between the university and the city. This also applies to the relationship between economic prosperity and the kinship ties of the professors' families. The family associations with their households stabilised the small state university of Marburg and thus contributed to the fact that the university was able to maintain its work and avoid closure despite financial difficulties and crises. Based on the economic practices of the Marburg professors' households, the study thus combines the research fields of university history, kinship research, and city history, and contributes to the endeavour of university history research to rethink the concept of the "family university"