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Development and Evaluation of Immersive User Interfaces for Cognitive and Physical Training
No full textHealthy aging is important to live a fulfilling, independent life. This includes, among others, striving for a good psychological, cognitive, and physical well-being. In order to remain active as long as possible, it is important to continuously promote these aspects of health. One possibility to do this is through virtual reality (VR) exergames -- applications that combine exercise and gaming to create a motivating approach, fostering long-term adherence. In order for them to show the desired effects, they need to be designed in a way that is understandable, operable, and motivating.
This dissertation investigated the effect of different VR exergames and design decisions on the user experience of older adults, aiming to answer the research question how to design immersive cognitive-physical training for older adults.
In five user studies and one systematic literature review, different aspects of VR exergames were investigated. The first study was conducted with older adults with mild dementia, and evaluated an exergame over the course of nine weeks for its effectiveness in improving psychological, cognitive and physical well-being. In a second study, another exergame was compared to traditional video-based training with older adults without dementia, aiming to determine whether these two approaches are comparable. The third study examined the effects of different dynamic difficulty adjustments with younger and older adults, and identified transferabilities and differences between these two user groups.
Further, one aspect of VR exergames was investigated in more depth: The integration of intelligent virtual agents (IVAs). With a systematic literature review, the usage and preferences regarding IVAs in the healthcare domain were investigated. We then conducted a user study to compare the effect of agent visibility on task performance, and social presence. In a final user study, we integrated an IVA communicating with the help of GPT-4o into a VR exergame and evaluated the user experience, communication and preferences of older adults.
The results of this dissertation show that VR exergames can improve psychological, cognitive, and physical well-being, and that they are comparable to video-based exercises. Further, it shows that in the design of VR applications for older adults, a multitude of considerations have to be taken into account, which largely depend on the user group and the context of the application. This emphasizes the need to integrate the end users in the design and evaluation process and to continue research in this important area.Gesundes Altern ist wichtig, um ein erfülltes, unabhängiges Leben zu führen. Um so lange wie möglich aktiv zu bleiben, ist es wichtig, gesundheitliche Aspekte wie das psychologische, kognitive und körperliche Wohlbefinden kontinuierlich zu fördern. Eine Möglichkeit, dies zu tun, sind Exergames in der virtuellen Realität (VR): Anwendungen, die Bewegungen und Spiele kombinieren, um einen motivierenden Ansatz zu schaffen, der eine langfristige Aufrechterhaltung des Trainings fördert. Damit sie die gewünschten Effekte zeigen, müssen die Exergames so gestaltet sein, dass sie verständlich, bedienbar und motivierend sind.
Diese Dissertation untersucht den Effekt verschiedener VR Exergames und Designentscheidungen auf die Nutzungserfahrung älterer Erwachsener. Die Forschungsfrage, welche in fünf Nutzungsstudien und einem systematischen Literaturreview untersucht wurde, beschäftigt sich damit, wie man immersives kognitiv-physisches Training für ältere Erwachsene gestalten kann. Die erste Studie wurde mit älteren Erwachsenen mit leichter Demenz durchgeführt und bewertete ein Exergame über einen Zeitraum von neun Wochen hinsichtlich seiner Wirksamkeit zur Verbesserung des psychologischen, kognitiven und körperlichen Wohlbefindens. In einer zweiten Studie wurde ein Exergame mit traditionellem videobasiertem Training verglichen, um herauszufinden, ob diese beiden Ansätze vergleichbar sind. Die dritte Studie untersuchte die Auswirkungen verschiedener dynamischer Schwierigkeitsanpassungen von Exergames bei jungen und älteren Erwachsenen und identifizierte Übertragungsmöglichkeiten und Unterschiede zwischen diesen beiden Nutzer:innengruppen.
Darüber hinaus wurde ein Aspekt von VR Exergames näher untersucht: die Integration intelligenter virtueller Agenten (IVAs). In einem systematischen Literaturreview wurden die Nutzung und die Präferenzen bezüglich IVAs im Gesundheitsbereich untersucht. Anschließend wurde eine Nutzungsstudie durchgeführt, um den Effekt der Sichtbarkeit von Agenten auf die Leistung bei kognitiv-physischen Aufgaben und die wahrgenommene soziale Präsenz zu vergleichen. In einer abschließenden Nutzungsstudie wurde ein IVA, der mit Hilfe von GPT-4o kommuniziert, in ein VR Exergame integriert und die Nutzungserfahrung, die Kommunikation und die Präferenzen älterer Erwachsener wurde evaluiert.
Die Ergebnisse dieser Dissertation zeigen, dass VR Exergames das psychologische, kognitive und körperliche Wohlbefinden von älteren Erwachsenen verbessern können und dass sie mit videobasierten Übungen vergleichbar sind. Darüber hinaus zeigen sie, dass bei ihrer Gestaltung eine Vielzahl von Betrachtungen zu berücksichtigen ist, die weitgehend von der Nutzer:innengruppe und dem Anwendungskontext abhängen. Dies betont die Notwendigkeit, die Endnutzer:innen in den Design- und Evaluationsprozess miteinzubeziehen um dieses wichtige Thema weiter zu erforschen
Ultraschnelle Transportexperimente an optisch angeregtem K3C60
Full text linkOptical excitation has emerged as a powerful tool to investigate and control the properties of matter. Particular attention in this regard has been devoted to quantum materials, since they present a rich variety of entangled and topologically non-trivial phases that are extraordinarily sensitive to external parameters. Through coherent excitation with ultrashort laser pulses, it has been shown that complex transient phases can be induced on femtosecond timescales, demonstrating great potential for high-speed technology utilising non-equilibrium quantum phenomena.
Harnessing non-equilibrium phenomena in electronic devices is a natural next step for both scientific understanding and potential applications. Electronic devices allow properties to be measured under current and voltage biases, and provide a reliable platform for multiple components to interact, leading to more complex functionalities. However, conducting transport experiments on short-lived non-equilibrium phenomena necessitates a departure from conventional electronics. The first part of this thesis details the development of an ultrafast opto-electronic platform to carry out charge-transport and voltage measurements on timescales shorter than one picosecond.
Recent studies on the alkali-doped fulleride K3C60 have demonstrated signatures of a light-induced superconducting-like phase at temperatures far above its equilibrium critical temperature. To date, however, this phenomenon has predominantly been characterised by its optical features in the terahertz frequency range. In this work, the light-induced phase was investigated in MBE-grown K3C60 by means of sub-terahertz electronic transport. Two ultrafast transport experiments were conducted on granular thin films that revealed a finite enhancement in conductivity, characterised by nonlinear current-voltage behaviour in the excited state (Chapter 5) and inductive voltage dynamics upon in-current excitation (Chapter 6).
The results presented in this work complement a growing body of literature on ultrafast electronics. Furthermore, these experiments demonstrate the ultrafast electronic platform developed here as a valuable tool for investigating non-equilibrium phenomena, paving the way towards high-speed applications
Femtometer-precision displacement sensing via heterodyne cavity-tracking for use in gravitational-wave detectors
Full text linkDisplacement and inertial sensors are used to measure motion in many high-precision experiments. A prime example of such a use case is ground-based gravitational-wave detectors. To enable the detection of gravitational waves, the seismic isolation systems of these detectors employ various inertial and local displacement sensors to reduce the transmission of ground motion to the core optics of the interferometer.
This thesis investigates a displacement sensing technique, named heterodyne cavity-tracking, within the context of current and future ground-based gravitational-wave detectors, as well as future lunar-based concepts. Precise length measurements with femtometer or sub-femtometer readout noise at frequencies below 10 Hz would be extremely beneficial in increasing the overall sensitivity of ground-based gravitational-wave detectors, enabling more astrophysical observations. A specific case of a lunar-based gravitational-wave detection concept involves deploying a femtometer-class inertial sensor array on the Moon's surface to identify gravitational-wave signatures.
This thesis presents a heterodyne-stabilized optical cavity-based interferometer scheme that can serve as a compact, high-sensitivity displacement sensor with a fringe-scale operating range. The dynamic range for displacement readout is aimed at being increased by pushing the precision into the femtometer regime while not completely compromising the achievable operating range.
Specifically, this work studies two aspects of the interferometer scheme that are crucial for achieving the desired displacement readout precision of below 1 fm/√Hz at around 1 Hz. The first aspect is the development of an ultra-fast, high-bandwidth readout system, the GHz Phasemeter, based on a field-programmable gate-array (FPGA) algorithm. The developed phasemeter is the highest bandwidth, highly stable, and fastest phase-tracking instrument reported to date. This implementation has been extended to include a Digital Heterodyne Controller (DHC), which is required for the laser-locking control loop. The second aspect involves the study of laser frequency references aimed at suppressing frequency noise in the readout. A potential frequency reference made of chalcogenide glass, which is 'athermal' in nature, has been investigated during the course of this work.
Finally, these components are combined to realize a displacement sensing scheme and have been analyzed within the scope of this thesis. An overall displacement readout noise floor of less than 20 fm/√Hz has been achieved for frequencies above 5 Hz with the current experimental setup. A dynamic range of six orders of magnitude for displacement measurement has been demonstrated, reaching a maximum motion of about 0.15 µm. The work presented here was conducted between 2020 and 2024 at the Institute of Experimental Physics, University of Hamburg, Germany.Weg- und Inertialsensoren werden in vielen hochpräzisen Experimenten zur Messung von Bewegungen eingesetzt, ein typisches Beispiel sind erdbasierte Gravitationswellendetektoren. Um die Detektion von Gravitationswellen zu ermöglichen, verwenden die seismischen Isolationssysteme dieser Detektoren verschiedene Inertial- und lokale Wegsensoren, welche die Übertragung von Bodenbewegungen auf die Kernoptik des Interferometers reduzieren.
In dieser Arbeit wird eine Technik zur Messung von Verschiebungen, das sogenannte „heterodyne cavity-tracking“, im Zusammenhang mit aktuellen und zukünftigen erdbasierten Gravitationswellendetektoren, sowie zukünftigen Konzepten auf dem Mond untersucht. Präzise Längenmessungen mit Femtometer- oder Subfemtometer-Ausleserauschen bei Frequenzen unter 10 Hz wären vorteilhaft, um die Sensitivität erdbasierter Gravitationswellendetektoren zu erhöhen und eine größere Anzahl astrophysikalischer Beobachtungen zu ermöglichen. Ein Konzept der Detektion auf dem Mond beinhaltet die Installation eines Systems aus Inertialsensoren mit Femtometergenauigkeit auf der Mondoberfläche, um Gravitationswellensignaturen zu identifizieren.
Diese Arbeit stellt ein, auf einem optischen Resonator basierendes, Interferometer mit Heterodynstabilisierung vor, welches als kompakter, hochempfindlicher Wegsensor mit einem Arbeitsbereich in der Größenordnung einer Wellenlänge eingesetzt werden kann. Das Ziel ist es, den dynamischen Bereich für das Auslesen der Verschiebung zu erhöhen, indem eine Genauigkeit im Femtometerbereich erreicht wird, während ein relativ großer Arbeitsbereich erhalten bleibt.
Insbesondere werden zwei Aspekte des Interferometerschemas untersucht, die entscheidend sind, um die gewünschte Auslesegenauigkeit von weniger als 1 fm/√Hz bei etwa 1 Hz zu erreichen. Der erste Aspekt ist die Entwicklung eines ultraschnellen Auslesesystems mit hoher Bandbreite, das GHz Phasenmeter, welches auf einem „field-programmable gate-array (FPGA)“-Algorithmus basiert. Das entwickelte Phasenmeter ist das bisher schnellste, stabilste und breitbandigste Phasenverfolgungsinstrument. Diese Implementierung wurde um einen „Digital Heterodyne Controller (DHC)“ erweitert, der für den Laser-Locking-Regelkreis benötigt wird. Der zweite Aspekt betrifft die Untersuchung von Laserfrequenzreferenzen zur Unterdrückung des Frequenzrauschens beim Auslesen. Eine mögliche Frequenzreferenz aus Chalkogenidglas, die „athermisch“ ist, wurde im Rahmen dieser Arbeit untersucht.
Schließlich werden diese Komponenten kombiniert, um ein Verschiebungsmessverfahren zu realisieren, das im Rahmen dieser Arbeit untersucht wurde. Mit dem aktuellen Versuchsaufbau konnte ein Gesamtausleserauschen unter 20 fm/√Hz für Frequenzen oberhalb von 5 Hz nachgewiesen werden. Es wurde ein dynamischer Bereich von sechs Größenordnungen für die Verschiebungsmessung erreicht, mit einer maximalen Bewegung von etwa 0,15 µm. Die hier vorgestellten Arbeiten wurden zwischen 2020 und 2024 am Institut für Experimentalphysik der Universität Hamburg durchgeführt
Torsion parallel spinors on Lorentzian four-manifolds and supersymmetric evolution flows on bundle gerbes
Full text linkDiese Arbeit befasst sich mit reelle und irreduziblen Spinoren auf einer orientierten und spin-Lorentzschen Viermannigfaltigkeit mit Blick auf Anwendungen in der global hyperbolischen Supersymmetrie und dem damit verbundenen Cauchy-Evolutionsfluss in vier Dimensionen
Search for new particles decaying to top quark pairs with the CMS experiment
Full text linkIn this thesis a search for new particles decaying to top quark pairs is presented. The analysis is based on proton-proton collisions recorded with the CMS experiment at 13 TeV in the years 2016-2018, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb−1. Many theories of physics Beyond the Standard Model predict the existence of new particles that modify the ttbar mass spectrum and could explain some of the shortcomings of the Standard Model, connected for example to the hierarchy problem and the electroweak symmetry breaking. The models considered in this thesis include spin-1 particles, i.e. Z′ bosons and gKK gluons at the multi-TeV scale, as well as spin-0 particles, scalar (H) or pseudoscalar (A) heavy Higgs bosons at masses up to 1 TeV. The heavy Higgs signals present interference with the ttbar background, resulting in a peak-dip structure in the ttbar invariant mass spectrum, while spin-1 particles manifest themselves as peaks. The search is performed in the final state with a muon or an electron, jets and missing transverse momentum. Both the resolved and the boosted final state topologies are probed. In particular, novel machine-learning algorithms are used to identify the hadronic decay of the top quark in the highly Lorentz-boosted regime, where its decay products are collimated. Furthermore, a deep neural network for event classification is applied to categorize the events in the main backgrounds. Upper limits are placed on the production cross section of new spin-1 particles: masses up to 4.3 TeV, 5.3 TeV and 6.7 TeV are excluded for Z′ bosons with 1%, 10% and 30% relative widths, respectively, and up to 4.7 TeV for gKK gluons. Moreover, exclusion limits are placed on the coupling strength modifiers of H and A bosons for masses in the range 365-1000 GeV and 2.5% relative width.
The high instantaneous luminosity reached by the LHC in Run 2 leads to a high number of additional pp interactions in the same bunch crossing (pileup). It is fundamental to identify the interaction of interest in each event and to mitigate the effects of pileup on the object reconstruction. The PUPPI algorithm, used in CMS since Run 2, shows the best performance and it is the default algorithm in CMS for Run 3 and beyond. The new version of the algorithm for the re-reconstruction of Run 2 data, the Ultra Legacy (UL) reconstruction, is presented in this thesis. The new tune, PUPPI v15, features an improved track-vertex association that leads to an improved jet energy and pTmiss resolution. PUPPI v15 is used in all the CMS analysis based on UL Run 2 data that use large-radius jets
Computational and Neuronal Mechanisms of Goal Signaling in Novel Human Interactions
Full text linkThis thesis investigates how humans communicate goals in novel interactions where shared linguistic conventions are absent. Traditional models of communication rely on predictability within established languages to facilitate understanding. However, in situations lacking a common language, communicators must develop alternative strategies. The thesis proposes a unified framework centered on expectation violations as a key mechanism for signaling intentions in such contexts. This approach emphasizes two mechanisms: first, using universal knowledge as shared expectations, and second, intentionally deviating from these established expectations to create moments of surprise, thereby drawing attention to critical aspects of a message.
The proposed framework is validated through the Tacit Communication Game (TCG), an experimental platform designed to study non-verbal communication strategies in novel interactions. Using a computational model called the Surprise model, the thesis demonstrates that effective communication is achieved through expectation violations. Furthermore, it shows that these surprise-based signals correlate with physiological and neural responses of the Receiver, such as pupil dilation and EEG activity, indicating the brain's sensitivity to unexpected communicative cues.
The thesis also compares the effectiveness of the Surprise model with Theory of Mind (ToM)-based models, which require mental state reasoning, in communicating the goal. Results show that the Surprise model performs as effectively as more cognitively demanding ToM strategies in guiding communication, offering a robust alternative approach to goal signaling in novel interactions.
By integrating behavioral, computational, and neurophysiological evidence, the thesis provides a comprehensive framework for understanding how humans adapt their communication strategies to achieve mutual understanding in an unfamiliar context
Unchanged but different? Publication behaviour in economics in the context of open access and rankings
Full text linkDie Kontexte wissenschaftlichen Publizierens unterliegen einem beständigen Wandel. In den vergangenen 20 Jahren hat die Open-Access-Bewegung, die ihren Ausgangspunkt mit der Deklaration der Budapest Open Access Initiative im Jahr 2002 nahm und im Herbst 2023 zuletzt in die UNESCO Recommendation on Open Science mündete, eine Transformation des wissenschaftlichen Publikationssystems in Gang gesetzt. Die Forderung nach dem freien Zugang zu wissenschaftlichen Forschungsergebnissen hat in Deutschland ihren Ausdruck in der Berliner Erklärung von 2003 gefunden. Ziel der Bewegung ist es, wissenschaftliche Forschung aus allen Bereichen zum Nutzen der Forschenden und der Gesellschaft als Ganzes für alle zugänglich zu machen.
Dieser Anspruch trifft auf Praktiken der Forschungsbewertung, die sich auf die Messung von Zitationen, Journal-Impact-Faktoren und Rankings stützen. Auf dieser Basis werden etwa die wissenschaftlichen Leistungen von Forschenden bewertet, obwohl die zugrundeliegenden Metriken vielmehr Aussagen über die Zahl der Zitationen einzelner Publikationen erlauben. Eine angemessene Interpretation oder gar Abschaffung dieser quantitativen Indikatoren, z.B. für Berufungsverfahren, wurde 2012 in der Declaration on Research Assessment (DORA) und 2022 von der CoARA – Coalition for Advancing Research Assessment und vielen anderen wiederholt gefordert.
In der wissenschaftlichen Disziplin Volkswirtschaftslehre ist die Orientierung an einer Reputationshierarchie, die Forschenden auf Grundlage von Veröffentlichungen in hochrangigen internationalen Journals Reputation verleiht, stark ausgeprägt. Für eine wissenschaftliche Karriere sind diese Veröffentlichungen maßgeblich, werden doch im Rahmen von Stellenbesetzungs- respektive Berufungsverfahren Forschungsleistungen basierend auf Journal-Impact-Faktoren und Rankings bewertet. In der Volkswirtschaftslehre in Deutschland ist mit der regelmäßigen Veröffentlichung des Handelsblatt-Rankings seit 2005 ein entscheidender Faktor hinzugekommen, der die Bewertung von Forschungsleistungen determiniert. Somit bestehen Anreize für Forschende in der Volkswirtschaftslehre, ihr Publikationsverhalten auf Rankings auszurichten.
Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, ob sich das Publikationsverhalten von Forschenden in der Volkswirtschaftslehre im Kontext von Open Access und Rankings verändert hat. Zur Beantwortung der Frage fokussiert sich die Untersuchung auf in der Volkswirtschaftslehre zentrale Publikationsformate wie Journal-Artikel und Working Papers. Dabei gilt es zu beachten, dass einerseits Artikel in hochrangigen wissenschaftlichen Zeitschriften in der Volkswirtschaftslehre eine zentrale Rolle für den Erwerb von Reputation spielen, und andererseits die existierende Working-Paper-Kultur genutzt wird, um wissenschaftliche Erkenntnisse frühzeitig zirkulieren und diskutieren zu lassen. Das Zusammenspiel unterschiedlicher Funktionen von wissenschaftlichen Publikationen wird diesbezüglich analysiert. Verschiedene Ausprägungen des Publikationsverhaltens der Forschenden werden zudem mit Blick auf den Stand der Karriere, den institutionellen Hintergrund sowie die Ausrichtung auf unterschiedliche Paradigmen innerhalb der Volkswirtschaftslehre untersucht. Identifizierte allgemeine Trends im wissenschaftlichen Publikationssystem, wie das Größenwachstum nach Anzahl der Publikationen, eine Internationalisierung, ein Anstieg der Co-Autorenschaft, die Zunahme von Open Access und die Relevanz von Forschungsdaten, wer-den dahingehend analysiert, ob sie sich auch für die Volkswirtschaftslehre zeigen lassen. Darauf baut die empirische Untersuchung auf, die in einem Mixed-Methods-Ansatz eine quantitative Analyse mit einem qualitativen Verfahren verbindet. Zum einen werden Publikationslisten von Volkswirt:innen in Deutschland analysiert, zum anderen werden Experteninterviews mit Forschenden aus der Volkswirtschaftslehre zu ihrem Publikationsverhalten geführt und ausgewertet.
Die Ergebnisse bestätigen, dass im wissenschaftlichen Publikationssystem bestehende Reputationshierarchien in der deutschsprachigen Volkswirtschaftslehre fest verankert sind. Die Relevanz von hochrangigen internationalen Journals als zentrale Publikationsorte für den Reputationserwerb und damit verbundene Chancen für den akademischen Aufstieg zeigen sich in einem ausgeprägt strategischen Publikationsverhalten. Starke Anreize, die von Impact-Faktoren und Rankings für die Bewertung von Forschungsleistungen ausgehen, tragen zu der Erklärung bei, warum Forschende in der Volkswirtschaftslehre sich bei der Wahl von Journals an deren Impact-Faktoren orientieren und weniger daran, ob die Zeitschriften im Open Access erscheinen. Zudem erklärt die in der Volkswirtschaftslehre etablierte Working-Paper-Kultur, warum die Potenziale von Open-Access-Journals, wie die freie Verfügbarkeit der Forschungsergebnisse und damit häufig einhergehende höhere Zitationsraten, weder erkannt noch ausgeschöpft werden. Working Paper ermöglichen den freien Zugang zu Forschungsergebnissen in der Volkswirtschaftslehre und damit auch eine frühzeitige Priorisierung der Erkenntnisse für die Forschenden.
Im Hinblick auf die wissenschaftliche Karriere ist es insbesondere für Nachwuchsforschende wichtig, in hochrangigen internationalen Zeitschriften zu publizieren, um mit einem Job-Market-Paper Signale in Richtung des akademischen Arbeitsmarkts zu senden. Auch der institutionelle Hintergrund beeinflusst, wie hoch der Publikationsdruck auf die Forschenden ist. Dabei sind insbesondere Wissenschaftler:innen an außeruniversitären Forschungseinrichtungen und Universitäten mit Blick auf Evaluierungen und die Vergabe von Forschungsmitteln gefordert, ihre Publikationspraxis auf hochrangige referierte Journals auszurichten. Der Blick auf die ökonomische Ausrichtung zeigt, dass es für Forschende abseits des Mainstream Hürden gibt, in hochrangigen Zeitschriften zu publizieren.
Ein Größenwachstum nach Anzahl der Publikationen lässt sich in dieser Untersuchung nicht bestätigen. Zwar besteht eine gängige Praxis, das veröffentlichte Working Paper anschließend auch in Journals publiziert werden. Allerdings trifft das nur für einen Teil der Working Paper zu, denn diese sind in der Volkswirtschaftslehre auch als eigenständige qualitativ hochwertige Publikationen anerkannt. Für den Grad der Internationalisierung lässt sich zeigen, dass es zwar eine starke Ausrichtung auf internationale Journals gibt, aber Forschende in der Volkswirtschaftslehre daneben auch nach wie vor häufig in deutschsprachigen Zeitschriften publizieren. Nachwuchsforschende veröffentlichen in größeren Gruppen von Autor:innen. Relevante Kontexte stellen zum einen das Signaling von Alleinautorenschaft für die Karriere und zum anderen gemeinsame Veröffentlichungen mit (reputierlichen) Co-Autor:innen dar.
Für Open Access lässt sich eine Zunahme von frei verfügbaren Journal-Artikeln zeigen. Allerdings stellt die freie Verfügbarkeit von Artikeln in Zeitschriften kein relevantes Kriterium für die Publikationsentscheidungen der Forschenden dar. Eine Open-Access-Transformation findet hier auf Ebene der Trägerorganisationen der Publikationsinfrastruktur statt, wenn Bibliotheken Lizenzgebühren, Transformationsverträge (DEAL), Publikationsgebühren und Diamond Open Access finanzieren und Wissenschaftsverlage Publikationen im Gegenzug frei zur Verfügung stellen. Der Stellenwert von empirischer Forschung und damit die Nutzung von Daten und die Anwendung statistischer Verfahren nimmt weiter zu. Das lenkt den Blick auf die zukünftige Rolle von Open Data in der Volkswirtschaftslehre.
Die vorliegende Untersuchung zeigt, dass das Publikationsverhalten in der Volkswirtschaftslehre im Kontext von Open Access und Rankings aufgrund der starken Orientierung an einer Reputationshierarchie unverändert scheint und doch je nach institutioneller Anbindung und Karrierestufe der Forschenden anders ist. Ein umfassender Blick auf das Publikationsverhalten zeigt, wie vielfältig in der VWL publiziert wird – dass also je nach Kontext neben den hochrangigen internationalen Journals auch viele weitere Zeitschriften und auch Working Paper zentrale Publikationsmedien für die Forschenden darstellen
Die Erhebung des psychosozialen Hilfebedarfs von Patienten in der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie
Full text linkHintergrund: Menschen mit schweren psychischen Erkrankungen leiden häufig unter komplexen sozialen Problemlagen und umfangreichen Teilhabeeinschränkungen. Sie sind signifikant häufiger von Armut, Arbeitslosigkeit und Obdachlosigkeit betroffen. Die zeitgleiche Behandlung von psychiatrisch-psychologischen und sozialen Problemlagen ist essenziell, um einen möglichst umfassenden und nachhaltigen Behandlungserfolg sicherzustellen. Dem klinischen Sozialdienst kommt innerhalb dieser Versorgungsstrukturen eine zentrale Rolle zu. Zentrale Aspekte der klinischen Sozialarbeit in der Psychiatrie sind die möglichst globale Erfassung von Ressourcen und Problemlagen im individuellen lebensweltlichen Kontext und die Einleitung bedarfsgerechter Unterstützungsmaßnahmen. Vor dem Hintergrund steigender Arbeitsverdichtung, verschärften gesellschaftlichen Lebensbedingungen und gesetzlichen Versorgungsverpflichtungen kommt der psychosozialen Hilfebedarfserhebung eine zentrale Rolle zu. Diese werden im Rahmen der akutpsychiatrischen Behandlung bisher jedoch nicht standardisiert erfasst. Aus diesem Grund wurde am Universitätsklinikum Hamburg Eppendorf, in der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie, ein Screening-Instrument zur psychosozialen Hilfebedarfserhebung (PSH-7) in Form einer Selbsteinschätzung entwickelt und in einer Pilotstudie auf dessen Praxistauglichkeit überprüft. Fragestellung und Ergebnisse: Zunächst wurden bisherige Instrumente zur psychosozialen Bedarfserhebung auf deren Eignung entlang der forschungsleitenden Fragestellung analysiert. Die mangelnde Passung dieser Instrumente und oben genannte Rahmenbedingungen machte die Entwicklung eines kontextspezifischen Instruments notwendig. In einer Querschnittstudie (N=84) wurde der PSH-7 mit Hilfe von quantitativen und qualitativen Methoden auf Praktikabilität überprüft und deskriptiv ausgewertet. Einsamkeit, fehlende Tagesstruktur und Arbeitslosigkeit sind die am häufigsten genannten Problembereiche. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse der Studie ergänzen die internationale Befundlage zum Zusammenhang von psychosozialen Multiproblemlagen und der Entstehung und Aufrechterhaltung psychischer Erkrankungen. Ergänzend hierzu zeigen die Ergebnisse, dass der PSH-7 als inhaltsvalides und geeignetes Instrument zur Erfassung der psychosozialen Hilfebedarfe innerhalb des akutpsychiatrischen Versorgungskontextes eingestuft werden kann. Mit seiner Hilfe lassen sich Hilfebedarfsdimensionen strukturiert und vollständig erfassen. Der PSH-7 steht nach der nun durchgeführten Pilottestung für eine weitere Erprobung und Anwendung in der Praxis zur Verfügung
Der Einfluss der gp130 Signaltransduktion auf die Aktivierung und Differenzierung von T-Zellen und den Organismus Mus musculus
Full text linkDie Wirkung von IL-6 auf T-Zellen wird durch verschiedene Mechanismen begrenzt. Beispielsweise wird der IL-6Rα durch Proteasen der ADAM-Familie von der Zelloberfläche entfernt oder die IL-6Rα/gp130 Signaltransduktion durch SOCS-Proteine gehemmt. Die Konsequenzen dieser Regulation für die Funktion von T-Zellen sind bisher nur teilweise verstanden, unklar ist auch welche Auswirkungen eine fehlerhafte Hemmung der IL 6Rα/gp130 Signaltransduktion auf T-Zellen und generell auf die Funktion von Immunantworten hat.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Folgen einer unkontrolliert gp130 Signaltransduktion in T Zellen untersucht. Hierfür wurden Mauslinien mit einem konstitutiv aktivem gp130, dem Lgp130, in T-Zellen verwendet. In der Lgp130xCD4Cre Mauslinie tragen alle konventionellen CD4+ und CD8+ T-Zellen den Lgp130 Rezeptor. Im Gegensatz dazu wird der Lgp130 Rezeptor in Lgp130xCD4CreERt2 Mäusen nach Induktion in etwa 50 % der CD4+ T Zellen exprimiert.
Es zeigte sich, dass die Expression des konstitutiv aktiven gp130 Rezeptor zu einer systemischen Entzündung mit einer schweren Lungenbeteiligung in Lgp130xCD4Cre Mäusen führte. Die Entzündung war durch eine Akkumulation von TH17-Zellen in allen untersuchten Organen, insbesondere der Lunge gekennzeichnet. Analysen in vitro in der Zellkultur und in vivo in verschiedenen Entzündungsmodellen zeigten, dass Lgp130 T Zellrezeptor-abhängig zu einer deutlich veränderten Differenzierung von CD4+ T-Zellen führte. In vitro hatte die Lgp130 Expression eine verstärkte TH17- und eine verminderte Treg-Zelldifferenzierung zur Folge. Weiterhin wiesen Lgp130 exprimierende Tregs verminderte suppressive Eigenschaften auf. In vivo entwickelten sich nach einer Lungenapplikation eines irrelevanten „Umweltantigens“, hier Ovalbumin, Lgp130 exprimierenden CD4+ T-Zellen verstärkt zu Ovalbumin-spezifischen TH17-Zellen und nur begrenzt zu Tregs. Auch in einem Kolitis-Modell waren Lgp130 exprimierenden CD4+ T-Zellen nur eingeschränkt in der Lage sich zu Tregs zu differenzieren. Insgesamt führte Lgp130 zu einer veränderten Differenzierung von CD4+ T Zellen, mit einer verstärkten Bildung von TH17-Zellen und einer eingeschränkten Bildung und Funktion von Tregs. Diese fehlerhafte T-Zellantwort auf harmlose Umweltantigene und der dadurch verursachte Verlust der peripheren Toleranz gegenüber diesen Antigenen könnte die schwere systemische Entzündungsreaktion in den Lgp130xCD4Cre Mäusen zur Folge haben.
Zusätzlich zur schweren Entzündung entwickelten Lgp130xCD4Cre Mäuse pathologische Veränderungen im Knochenaufbau. Die Mäuse hatten eine verminderte Knochenmasse, die mit einer Disbalance von Osteoklasten und Osteoblasten einherging. Weiterhin waren die für das Knochenwachstum wichtigen Typ H Blutgefäße mit umliegenden Osteoklasten verringert. Insgesamt zeigten die Analysen, dass die Expression von Lgp130 in T-Zellen zu einer schweren Störung der Knochenbildung führt.
Zusammenfassend kann in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, dass eine unkontrollierte IL-6/gp130 Signaltransduktion eine pathologische Differenzierung von CD4+ T-Zellen zur Folge hat. Konsequenzen sind eine eingeschränkte periphere Toleranz und eine deutliche Störung der Knochenbildung und -morphologie
Exploring the Neural Mechanisms Underlying Pain Modulation by Positive and Negative Expectations
Full text linkBesides the nociceptive input, the percept of pain is shaped by many factors. One prominent factor is expectations, as observed in placebo hypoalgesia and nocebo hyperalgesia. There are indications that this influence can even last over longer periods of time. On a neurobiological level, the descending pain modulatory system (DPMS) may partially mediate placebo and nocebo effects. Although they appear crucial for the initiation of expectations for the subsequent modulation of pain, only few studies investigated the neural processes during the anticipation phase.
This dissertation consists of three studies aimed at (1) assessing similarities and differences between the neuronal representations of positive and negative expectations during the anticipation and pain phase, (2) evaluating the temporal stability of expectation effects on pain perception and identifying neural predictors for the persistence of effects, and (3) testing whether a conscious modulation of expectations without deceptive information affects pain perception.
In all studies, expectations regarding an upcoming pain stimulus were manipulated on a trial-by-trial basis. In the first study, EEG and fMRI data were recorded while participants supposedly received real-time feedback on their pain sensitivity on every trial. In the second study, the same sample of participants was re-invited to the lab one week later to test for the stability of effects. Participants in the third study were instructed to consciously modulate their expectations in line with a visual cue, while, as in the second study, EEG data were recorded.
The first study revealed that positive and negative expectations were similarly represented in neural activity during the anticipation phase, and activity only differentiated during the actual pain processing. Strikingly, this pattern was mirrored in the anterior insula and areas of the DPMS including the ACC, DLPFC, and vmPFC. The combined EEG-fMRI analysis showed an earlier onset of activity in the prefrontal cortex and anterior insula compared to activity in the ACC during the anticipation phase. In the second study, it was shown that both positive and negative expectations had lasting effects on pain perception over one week. The stability of effects could be predicted by neural activity recorded during the initial day of expectation induction, with activity in the DLPFC, anterior insula, and amygdala being related to the stability of positive expectations, while activity in the thalamus predicted the stability of negative expectations. Moreover, expectations were reflected in theta-to-alpha oscillatory activity. The third study showed that pain ratings could be modulated when participants consciously adjusted their expectations, which also led to changes in high-frequency oscillatory activity during the pain phase.
The results presented here highlight the relevance of unique anticipatory processes for the subsequent modulation of pain perception. It was shown that areas of the DPMS, especially the prefrontal cortex, and the anterior insula play an important role in the generation of expectations and their longer-term stabilization. The results bear clinical implications, particularly in regard to the high stability of both placebo and nocebo effects and the efficacy of conscious expectation modulations