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In-vivo-Untersuchung von Biokompatibilität, Degradationsverhalten und Osseointegration 3D-pulvergedruckter Calcium-Magnesium-Phosphat-Zement Scaffolds
Get PDFKo-Risikofaktoren für das Auftreten einer Medikamenten-assoziierten Kiefernekrose unter antiresorptiver Therapie mit Denosumab
Get PDFProteomics uncover EPHA2 in cetuximab resistant colorectal cancer cell lines as a potential novel therapeutic target
Get PDFColorectal cancer (CRC) affects more than 50 000 people yearly in Germany alone, with one fifth of patients presenting with UICC stage IV, metastatic disease (mCRC). These patients are typically treated with polychemotherapy combined with targeted anti-EGFR, anti-BRAF or anti-VEGF targeted therapies. Patients with left-sided mCRC and KRAS, NRAS and BRAF wildtype disease are typically treated with double chemotherapy (FOLFOX or FOLFIRI) combined with the anti-EGFR targeted monoclonal antibodies cetuximab (CET) or panitumumab. Despite the intensive therapy regimens, 5-year survival rates in metastatic disease are as low as 16%, owing to primary treatment resistance or the rapid development of acquired (or secondary) treatment resistance. Both primary and secondary resistance to anti-EGFR therapies, such as CET, have been linked to alterations in the RAS genes (mainly KRAS and NRAS), as these cause self-sufficient mitogenic signalling. RAS small GTPase proteins sit at a crossroad of multiple signalling pathways and constitutively active RAS signalling affects many cellular functions besides mitogenic signalling, making it difficult to assess the full biological implications of oncogenic RAS signalling. This study therefore used mass-spectrometric based proteomics to identify kinome reprogramming in mCRC cell lines with KRAS associated, acquired CET resistance in order to investigate the molecular implications of RAS oncogenic signalling and uncover potential second-line therapy options to overcome acquired CET resistance.
The cell line-based model of acquired CET resistance used in this study, comprising two CET sensitive parental cell lines and four isogenic CET resistant cell lines, was characterised by significant changes in the kinome associated with resistance, most of which were specific to individual cell lines. Chemical proteomics identified Ephrin type-A receptor 2 (EPHA2) overexpression as a common feature in all CET resistant cell lines. These resistant cells displayed significantly stronger migration than their parental counterparts (p<0,01) and EPHA2 was found to be a molecular driver of cell migration. Migration rates could be significantly reduced by targeting EPHA2 using RNA interference (RNAi) (p<0,001), ligand stimulation (p<0,001), tyrosine kinase inhibitor treatment (p<0,01) and anti-EPHA2 antibody treatment (p<0,001). These results identify EPHA2 as a potential actionable target for second-line targeted therapies in CET resistant mCRC. This study supported by recent findings emphasises the potential role of EPHA2 as a biomarker and target for precision medicine approaches in mCRC.In Deutschland erkranken jährlich über 50 000 Menschen am kolorektalen Karzinom (KRK), und etwa jede fünfte Erkrankung manifestiert sich im metastasierten Stadium (UICC Stadium IV). Die Behandlung des metastasiertem KRK (mKRK) umfasst typischerweise eine Polychemotherapie in Kombination mit einer zielgerichteten anti-EGFR, anti-BRAF oder anti-VEGF zielgerichteter Behandlung. Patient*innen mit linksseitigem mKRK und KRAS, NRAS und BRAF Wildtyp werden typischerweise mit einer Chemotherapie Doublette (FOLFOX oder FOLFIRI) und einem der monoklonalen anti-EGFR Antikörper Cetuximab (CET) oder Panitumumab behandelt. Trotz intensiver Therapie beträgt das 5-Jahres Überleben im metastasierten Stadium lediglich 16%, geschuldet durch das Vorhandensein von primäre Resistenzmechanismen oder durch die rasche Entwicklung von sekundären Resistenzmechanismen. Sowohl primäre als auch sekundäre Resistenzen gegen anti-EGFR Therapeutika werden durch Alterationen der RAS-Gene (hauptsächlich KRAS und NRAS) stark begünstigt. Onkogenes RAS hält in Krebszellen mitotische Signalwege aufrecht. Diese kleine GTPasen sitzen an einem molekularen Schaltwerk verschiedener Signalwege und ihre konstitutive Aktivierung beeinflusst viele weitere zelluläre Funktionen als nur mitotische Signalwege, sodass die genaue Wirkung von onkogenem RAS in Krebszellen schwer zu beurteilen ist. Daher untersuchte dieses Forschungsprojekt Änderungen des Kinoms in mKRK-Zelllinien mit sekundärer, KRAS assoziierter CET-Resistenz, um die molekulare Auswirkung von onkogenem RAS zu beurteilen und um potenzielle alternative Zielstrukturen für zielgerichtete Therapien zu finden.
Das in diesem Projekt benützte Zelllinien-basierte Model sekundärer CET-Resistenz bestand aus zwei CET-sensitiven parentalen- und vier isogenen CET-resistenten Zelllinien. CET-resistente Zellen wiesen eine stark individuelle Alteration des Kinoms auf. Eine Gemeinsamkeit aller resistenten Zelllinien war die Überexpression von Ephrin Typ-A Rezeptor 2 (EPHA2). Resistente Zellen migrierten signifikant stärker als parentale Zellen (p<0,01) und EPHA2 konnte als molekularer Treiber zellulärer Migration identifiziert werden, denn die Migrationsrate konnte durch spezifisches Eingreifen in den EPHA2 Signalweg signifikant reduziert werden. Dies konnte durch RNA-Interferenz (RNAi) (p<0,001), Ligandenstimulation (p<0,001), Tyrosinkinaseinhibition (p<0,01) und anti-EPHA2 Antikörperbehandlung (p<0,001) erzielt werden. Diese Ergebnisse identifizieren EPHA2 als potentiell spezifisches Ziel für eine zielgerichtete Therapie in CET-resistentem mKRK. Dieses Projekt, gestützt durch aktuelle wissenschaftliche Erkenntnisse, zeigt die Rolle von EPHA2 als Biomarker und potenzielles Ziel für eine zielgerichtete Behandlungsstrategie in Patient*innen mit mKRK auf
Quantitation of SARS-CoV-2 neutralizing antibodies using virus-like particles
Get PDFNeutralizing antibodies specifically block the infection of cells by viruses, such as the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Their concentration in the sera of convalescents and vaccinees is therefore a good correlate of protection from COVID-19, the disease caused by this virus. Yet, titers in clinical samples are difficult to assess with conventional virus neutralization tests (cVNTs), as they are often cumbersome and work with the pathogen requires precautions of biological safety level 3. Alternative tests mostly rely on viral vectors with the spike protein (S) as the only structural component of the original virus and are therefore biologically distant.
To overcome these issues, this work describes the development of a safe, virus-free, and rapid in vitro diagnostic test, that is based on engineered but authentic virus-like particles (VLPs). The VLPs share all structural features of SARS-CoV-2 except for the viral RNA genome and are thus incapable of replication or reprogramming cells. As they enter susceptible cells via the viral fusion protein S and the respective host cell receptor ACE2, as well as a genuine processing by the protease TMPRSS2, they are nearly ideal functional mimics of the virus and a good model to study viral entry. The VLPs can be traced upon uptake, as they are equipped with an activator peptide that enables immediate enzymatic readout. Neutralizing antibodies induced by infection or vaccination, but also from recombinant sources, interfere with this process and can be reliably quantified within few hours. When tested with a set of COVID-19 patient serum samples, results from this VLP neutralization test (VLPNT) showed excellent sensitivity and specificity and correlated very well with a cVNT using fully infectious SARS-CoV-2. The test was also adapted to variants of concern and demonstrated a reduced neutralizing capacity of sera from vaccinees against B.1.617.2 Delta and B.1.1.529 BA.1 Omicron, as expected.
Despite its many advantages, this serologic test requires living cells as VLP recipients. However, it was identified for the first time that VLPs also efficiently fuse with ACE2 bearing extracellular vesicles, following the same tropism. This process was characterized, and the finding utilized to demonstrate the proof-of-concept for a second, novel, virus neutralization tests that does not depend on living cells. Similarly, this assay quantitated neutralizing antibodies and correlated with the cVNT but requires further optimization. Additionally, several S specific neutralizing monoclonal antibodies were generated from immunizations, characterized, and used as reference and molecular tools for this work.Neutralisierende Antikörper sind Proteine des adaptiven Immunsystems, die spezifisch die Infektion von Zellen mit Viren wie SARS-CoV-2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2) verhindern können. Ihre Serumkonzentration im Blut von genesenen und geimpften ist deshalb ein geeignetes Maß für den Schutz vor COVID-19, der durch das Virus verursachten Krankheit. Titer in klinischen Proben sind mit konventionellen Virusneutralisationstests (cVNTs) jedoch schwierig zu bestimmen, da diese oft aufwändig sind und der Umgang mit dem Erreger Sicherheitsvorkehrungen der biologischen Schutzstufe 3 erfordert. Alternativen bedienen sich meist viraler Vektoren, die lediglich das Spike Protein (S) als einzige Komponente des eigentlichen Virus tragen und daher biologisch nur bedingt ähnlich sind.
Die vorliegende Dissertation beschreibt die Entwicklung eines sicheren, virusfreien und schnellen in vitro diagnostischen Tests, der auf modifizierten, aber authentischen virusähnlichen Partikeln (VLPs) basiert. Die VLPs enthalten alle strukturellen Merkmale von SARS-CoV-2, mit Ausnahme des viralen RNA-Genoms, weswegen sie nicht in der Lage sind sich zu replizieren oder Zellen umzuprogrammieren. Da sie über das virale Fusionsprotein S und den Rezeptor der Wirtszelle ACE2 in suszeptible Zellen eindringen, nachdem sie von der Protease TMPRSS2 prozessiert wurden, sind sie annähernd ideale funktionelle Abbilder des Virus und ein geeignetes Modell, um dessen Eintritt zu erforschen. Bei ihrer Aufnahme können die VLPs nachverfolgt werden, da sie mit einem Peptid und Aktivator ausgestattet sind, das ein sofortiges enzymatisches Auslesen ermöglicht. Neutralisierende Antikörper, induziert durch Infektion oder Impfung, aber auch aus rekombinanten Quellen, verhindern diesen Prozess und lassen sich daher innerhalb weniger Stunden verlässlich quantifizieren. Ergebnisse mit Serumproben von COVID-19 Patienten belegten die hervorragende Sensitivität und Spezifität des VLP Neutralisationstest (VLPNT) und zeigten eine sehr gute Korrelation mit einem cVNT mit infektiösem Virus. Der Test wurde auch an Virusvarianten angepasst und wies, wie erwartet, eine verringerte Neutralisationskapazität von Seren geimpfter gegenüber B.1.617.2 Delta und B.1.1.529 BA.1 Omikron nach.
Trotz seiner vielen Vorteile, benötigt dieser serologische Test lebende Zellen als Akzeptoren für die VLPs. Es konnte jedoch erstmals festgestellt werden, dass VLPs auch effizient mit ACE2 tragenden extrazellulären Vesikeln fusionieren, wobei sie dem gleichen Tropismus folgen. Dieser Prozess wurde charakterisiert und genutzt, um die Machbarkeit eines zweiten neuen Neutralisationstest zu demonstrieren, der ohne lebende Zellen auskommt. Dieser Test korrelierte ebenfalls mit dem cVNT, bedarf jedoch weiterer Optimierung. Im Rahmen dieser Arbeit wurden außerdem mehrere S-spezifische neutralisierende monoklonale Antikörper durch Immunisierungen generiert, charakterisiert und als molekulare Hilfsmittel eingesetzt
Role of spindle forces in centromeric cohesin deprotection and chromosome segregation at meiosis II
Get PDFErstellung von Referenzwerten für verschiedene rechtsventrikuläre Parameter, einschließlich 3D-Volumen und 2D-Strain mittels Speckle-Tracking-Echokardiographie, und Evaluierung dieser Parameter bei Hunden mit pulmonaler Hypertonie
Get PDFStrategien zur Evakuierung von Milchvieh bei Stallbränden
Get PDFStallbrände sind ein betriebliches Risiko, welches sich nie gänzlich ausschließen lässt. Auf Grund einer schlechten Datenlage lässt sich aber nicht genau beschreiben, wie oft Ställe brennen und wie viele Tiere dabei zu Schaden kommen. Auch wenn das Entstehen von Bränden möglichst zu verhindern ist, dürfen sich die Bemühungen um den vorbeugenden Brandschutz in Tierhaltungen nicht nur auf die Brandverhütung beschränken, denn die Tierrettung im Brandfall ist keineswegs trivial. Das Prinzip der Selbstrettung ist auf Kühe nicht ohne Weiteres übertragbar. Sie fliehen auch bei geöffneten Stalltoren in der Regel nicht selbstständig, sondern weichen vor aufgeregten Helfern, Einsatzkräften, Fahrzeugen, Sirenen und Warnlichtern zurück und suchen mitunter Schutz in dem als „sicher“ kennengelernten Stall. Folglich besteht Aufklärungsbedarf, wie Rettungswege an die sinnesphysiologischen und ethologischen Bedürfnisse der Rinder angepasst werden können, um im Notfall die Evakuierung zu erleichtern. Dabei müssen die Anpassungen in der Praxis umsetzbar und ihre Prinzipien verständlich sein, um im Ernstfall schnell und sachgerecht von Rettungskräften und Landwirten anwendbar zu sein. In einem Evakuierungsversuch wurde der Effekt solcher Anpassungen auf das Tierverhalten, die benötigte Zeit für den Austrieb und der erlebte Stress der Tiere untersucht. Zudem wurde untersucht, ob eine vorhergehende Gewöhnung der Rinder an den Austrieb, am Tag und in Ruhe, einen Effekt auf eine nächtliche Evakuierung hat.
Ergänzend wurde eine Online-Befragung durchgeführt, um Erfahrungen von Feuerwehrangehörigen und Landwirten aus bisherigen Stallbränden zu erfassen und die beschriebenen Evakuierungsverläufe und das Tierverhalten auszuwerten. Die Evakuierung von 69 Milchrindern, aufgeteilt in drei Versuchsgruppen zu je 23 Rindern mit jeweils einem eigenen Ausgang aus einem Boxenlaufstall, erfolgte nachts in Zusammenarbeit mit der örtlichen Feuerwehr, die einsatzmäßig mit kompletter persönlicher Schutzausrüstung, Blaulicht und Martinshorn anrückte. Eine der Versuchsgruppen wurde zuvor über 8 Tage hinweg jeweils morgens nach dem Melken in Ruhe stundenweise auf die angrenzende Weide getrieben (HABIT), um sie an ihren Ausgang zu gewöhnen. Die anderen zwei Gruppen erfuhren keine Gewöhnung daran, den Stall zu verlassen. Bei der Evakuierung unterschieden sich die Rettungswege dieser beiden Gruppen. Während eine Gruppe so wie HABIT eine einfache, breite Öffnung zur Verfügung hatte (NonH), wurde die andere Gruppe über einen Treibgang aus Weidepanelen und angebrachtem Sichtschutz auf die Weide getrieben (NonH-R). Der Treibgang sollte die Tiere am Umkehren außerhalb des Stalls hindern und ihnen die womöglich Stress induzierende Sicht auf die Einsatzfahrzeuge mit Blaulicht blockieren. Die Feuerwehr leuchtete die Weide aus, ohne die Ausgänge aus dem Stall direkt anzuleuchten, um die Rinder nicht zu blenden und ihnen freie Sicht auf die gut ausgeleuchtete Weide vor ihnen zu geben. Querverbindungen zwischen den Gängen im Stall wurden geschlossen, sodass die Rinder in gerader Linie ausgetrieben werden konnten. Die Stallausgänge endeten jeweils an einem Gülleabwurfgitter, welche rutschfest mit Holzplatten mit Gummibeschlag, sowie mit passgenau in die Gitter greifenden Streben an der Unterseite, überdeckt wurden. Mit diesen Maßnahmen konnten die Tiergruppen HABIT und NonH erfolgreich in unter einer Minute aus dem Stall verbracht werden. Der Treibgang von NonH-R erwies sich als nicht zielführend. Nur eine Kuh von NonH versuchte außerhalb des Stalls umzukehren und konnte leicht von den nachrückenden Treibern davon abgebracht werden. Die gewöhnte Versuchsgruppe HABIT aber lief zielstrebig und signifikant (p=0,01) dichter beisammen auf die Weide. Innerhalb von 14 Sekunden, nachdem die erste Kuh den Stall verließ, war die ganze Gruppe evakuiert. Bei NonH dauerte dies 38 Sekunden. Um den Stress der Tiere zu bewerten, wurden Kotproben genommen um die fäkalen Kortisolmetaboliten (FCM) zu bestimmen. Es wurden jedoch keine signifikanten Unterschiede im Anstieg der FCM-Konzentrationen, von den tierindividuellen Basalwerten ausgehend, nach der Evakuierung zwischen den drei Gruppen gefunden. Auch wurden keine signifikanten Unterschiede in der Reduktion der Milchleistung nach der Evakuierung zwischen den drei Gruppen gefunden. Die Online-Umfrage hatte 950 Teilnehmende. Es konnte ein signifikant (p=0,038) besserer Evakuierungserfolg bei Weidebetrieben gegenüber Betrieben ohne Auslaufmöglichkeit festgestellt werden. Die Anzahl betroffener Tiere hatte jedoch keinen Einfluss auf den Evakuierungserfolg. Dass die Rettungskräfte wenig Erfahrung im Umgang mit landwirtschaftlichen Nutztieren hatten, stellte sich als Schwierigkeit bei der Tierrettung heraus. Diese Ergebnisse bestätigen, dass der Weidezugang für Rinder einen positiven Effekt auf eine nächtliche Evakuierung hat. Mit gewissen Vorbereitungen im Vorfeld durch den Landwirt und mit Sachverstand der Rettungskräfte ist jedoch auch die Tierrettung einer nicht an den Austrieb gewöhnten Milchviehherde zügig umsetzbar. Rettungskräfte benötigen daher ein erweitertes Schulungsangebot zu den Besonderheiten beim Brand landwirtschaftlicher Betriebe.There is much discussion about preventing fires in barns, but the evacuation of farm animals is a rarely considered subject. Field reports of firefighters and affected farmers state that barn animals hesitate to leave their familiar surroundings and rather try to withdraw to their known housing, which they deem as safe. Tangible figures about the occurrence of barn fires and prospects of a successful evacuation of farm animals are scarce internationally. In this pilot study, the effect of prepared exits and habituation, on the readiness of cattle to leave the barn and on their stress level was examined on a planned evacuation at night. For this purpose, we examined the evacuation of three groups of dairy cattle with 23 animals each, out of a freestall barn to an adjacent pasture. Each group had a separate exit out of the barn. One group of cattle was herded to pasture for 8 days prior to evacuation, habituating them to using their exit (HABIT). The other two groups had no habituation to exiting the barn. Between them, the means of egress differed, with one group exiting through a single-file race (NonH-R) and the other group exiting through a wider opening (NonH). Evacuation took place at night in collaboration with the fire brigade, advancing with sirens and flashing lights. Along with the time needed for evacuating all animals, we measured faecal cortisol metabolites (FCMs) and daily milk yield to assess stress levels in the animals. In addition, an online survey was conducted to assess experiences made in past barn fires by fire fighters and farmers. After evacuation, there was neither a significant difference in the rise of FCM concentrations nor in the milk reduction between groups. However, the habituated group HABIT left the barn significantly (p=0.01) more in bulk. After the first cow left the barn, it took only 14 seconds for the rest of the group to follow. This was 38 seconds for NonH. Both groups left the barn in under one minute after opening the gates. The single-file race of NonH-R did not prove to be more effective. Only one cow in NonH tried to return to the stable. The online survey had 950 participants. A significantly (p=0.038) higher percentage of cows per farm have been evacuated in past barn fires when cows had access to pasture for grazing, compared to when cows were not habituated to pasture or other outdoor areas.. The number of affected cows had no significant impact on the success of evacuation. Rescue services not having experience in handling cattle was described as the main challenge in evacuating cattle. These results confirm the positive impact of access to pasture for cattle on the success of an evacuation at night. However, given a certain amount of preparedness and given that the rescue services apply the depicted strategies, the rescue of unhabituated dairy cattle can be quickly achieved, too. Thus, rescue services need more support and training about the particular challenges of barn fires
Determinanten des Verlaufs bei Patienten mit chronisch-obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) sowie der Symptome in Bezug auf Lungenfunktion, kardiale Funktion und Komorbidität
Get PDFDie chronisch-obstruktive Lungenerkrankung (COPD) ist eine weit verbreitete Erkrankung mit einer hohen Prävalenz und gehört zu den sogenannten Volkskrankheiten. Zur Diagnose sind gemäß internationalen Expertenempfehlungen, vor allem der GOLD-Arbeitsgemeinschaft [1], Kriterien üblich, die sich an spirometrischen Lungenfunktionsmessungen orientieren und anhand welcher man Patienten in die GOLD-Stadien 1 bis 4 unterteilen kann. Als Hauptkriterium gilt das Verhältnis von Einsekundenvolumen (FEV1) und forcierter Vitalkapazität (FVC). Allerdings gibt es immer wieder Patienten mit COPD-typischen Symptomen, die dieses Kriterium nicht erfüllen. Diese Patienten werden häufig mit einer für die COPD typischen Medikation therapiert [5] und in der Praxis als COPD-Patienten geführt. Inwieweit diese Patienten das Anfangsstadium einer COPD repräsentieren oder einen eigenen Phänotyp der Erkrankung, ist unklar. Daher hat sich die zusammenfassende Bezeichnung „at risk“ für diese Patienten nicht generell durchgesetzt. Im Folgenden werden diese Patienten der Einfachheit halber als „GOLD 0“ bezeichnet, wenngleich diese Bezeichnung keine allgemeine Anerkennung gefunden hat.
Insgesamt ergibt sich somit das Bild einer heterogenen Gruppe an Patienten, und es stellt sich die Frage, inwiefern und anhand welcher Kriterien man bei diesen Patienten Untergruppen mit unterschiedlicher Prognose identifizieren kann. Hierzu gehören einerseits Patienten, die tatsächlich eine Progredienz in ihrem Krankheitsverlauf zeigen und in der Folge das spirometrische Kriterium für COPD erfüllen, und andererseits Patienten, die im Laufe der Zeit stabil bleiben und in ihrer Gruppe verbleiben. Die erstgenannten Patienten wäre tatsächlich im ursprünglichen Sinne „at risk“ [2, 3], die letztgenannten nicht. Zu diesem Zweck wären einfache Kriterien der Lungenfunktion oder klinischer Befunde hilfreich. Hierbei sollten die Kriterien der Lungenfunktion nach Möglichkeit auf der Spirometrie basieren, die ohne größeren Aufwand, beispielsweise auch von Hausärzten, durchgeführt werden kann. Diese bisher noch nicht geklärte Fragestellung in Bezug auf GOLD 0-Patienten wurde in der ersten der beiden aufgeführten Veröffentlichungen adressiert. Zum Vergleich wurden Patienten des niedrigsten GOLD-Grades 1 herangezogen, mit dem Ziel, herauszufinden, ob die Kriterien der Progression in einen höheren Schweregrad für Patienten der „irregulären“ Gruppe GOLD 0 und der „regulären“ Gruppe GOLD 1 die gleichen waren. Die Arbeit diente also dazu, innerhalb der GOLD 0-Gruppe diejenigen Patienten zu identifizieren, die ein besonderes Potential besitzen, eine COPD im vollen Sinne der Definition zu entwickeln.
Zu den oft nur teilweise bekannten Charakteristika der Patienten mit COPD gehören auch ihre Komorbiditäten. Die COPD ist bekanntermaßen häufig mit Komorbiditäten assoziiert, die ein breites Spektrum darstellen [22, 24 - 27]. Sie reichen von Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes und Hyperlipidämie bis hin zu kardiovaskulären Erkrankungen. Es ist nur teilweise geklärt, inwieweit diese Erkrankungen auf gemeinsame Risikofaktoren, vor allem das Rauchen, zurückgehen, oder dem Alter der Patienten zuzuschreiben sind, oder aber durch die Lungenerkrankung begünstigt werden, welche eine systemische Entzündung hervorruft oder fördert. Diese komplexe Situation hat zur Folge, dass die Frage nach den Komorbiditäten bei Patienten mit COPD keineswegs von vornherein klar zu beantworten ist. Dies gilt umso mehr, da Lungenerkrankung und Komorbiditäten gemeinsam Symptome, Lebensqualität und körperliche Leistungsfähigkeit beeinflussen können. Dies gilt vor allem für kardiale Erkrankungen, die als Komorbiditäten der COPD von primärem Interesse sind, da sie wesentlich für die Prognose und insbesondere die Mortalität von Bedeutung sind [32 - 35]. Man muss von einer Unterdiagnose dieser Erkrankungen bei Patienten mit COPD ausgehen.
Aus den genannten Gründen sind zwei Fragen von Interesse. Erstens, wie häufig sich Indizien für eine kardiale Erkrankung bei Patienten mit COPD finden, und zweitens, ob sie sich in den Symptomen auf eine detektierbare Weise niederschlagen, auch dann, wenn diese primär auf die Lungenerkrankung zurückgehen. Die erste Fragestellung beinhaltet wiederum die Frage, wie häufig die bereits bestehende Diagnose einer kardialen Komorbidität und das Vorliegen einer entsprechenden Medikation relativ zu Hinweisen aus kardialen Messungen sind; letztere können durch Parameter der Echokardiographie in einer für praktische Zwecke hinreichenden Form dargestellt werden. Die zweite Fragestellung läuft darauf hinaus, zu klären, ob unter Berücksichtigung dieser Befunde, sowie der potentiellen Effekte der Lunge auf das Herz, überhaupt ein unabhängiger Beitrag einer kardialen Funktionsstörung auf die Symptome der COPD entdeckt werden kann. Aus vorangegangenen Arbeiten ist bekannt, dass echokardiographische Parameter des Herzens vom Bestehen einer Atemwegobstruktion und einer Lungenüberblähung abhängen. Eine mögliche Alternative wäre daher, dass alle Effekte auf die Symptome von der Lungenfunktion ausgehen und Effekte, die scheinbar durch das Herz bedingt sind, in Wirklichkeit durch die Effekte der Lungenfunktion auf das Herz verursacht werden. In diesem Falle wäre eine genuine Funktionsstörung beziehungsweise Erkrankung des Herzens nicht anhand der Symptome entdeckbar. Auch diese Frage war ungeklärt und wurde in der zweiten der beiden Veröffentlichungen untersucht. Es ist offenkundig, dass die vielfachen Verflechtungen zwischen Störungen der Funktion und Symptomen bei der COPD einen speziellen statistischen Ansatz erforderten, um genuine Effekte einer Herzerkrankung bei Patienten mit COPD zu detektieren. Hierzu wurde das Verfahren der Strukturgleichungsmodelle eingesetzt, das bereits zuvor in der Analyse von COSYCONET-Daten erfolgreich eingesetzt worden war
Contextual modulation of perceptual decisions and neuronal representations by stimulus and reward history
Get PDFUtilizing regularities in this complex but stable environment is important for survival. Hence, our decisions do not only depend on current sensory input but are also influenced by previous experiences. This thesis investigates such effects on behavior during visual perceptual decision-making. I further implemented a long-term neuronal recording method and provide a proof of concept on how such a method can be utilized to reveal the neuronal encoding of previous experiences.
I designed behavioral setups and trained head-fixed mice to perform a lick-left / lick-right orientation discrimination task using a two-alternative forced choice paradigm. Using Logistic Regression, I estimated the contributions of task-relevant (current stimulus) and task-irrelevant (past stimuli, past response, past outcomes) factors on the animals' decisions. To investigate how mice trade-off stimulus-related and contextual information, I introduced blocks of trials with stimulus-specific imbalances of reward. I further designed a neuronal recording setup and implemented a long-term recording method using an immobile silicone probe.
Mice learned the task and reached stable performance in 6--8~weeks. For the current stimulus, model weights were negligible for trials with short reaction times, suggesting that on these trials, animals failed to use relevant sensory evidence to guide decisions. Irrespective of reaction time, significant weights were assigned to past stimulus, response, and outcome, indicating that history effects influence decisions across all trials. When contextual information (i.e., reward size) was manipulated, mice showed a consistent bias towards the response side associated with larger rewards and the model weight assigned to the current stimulus decreased. However, given the performance during balanced reward condition, mice performed at an optimal bias level to maximize reward. To understand how contextual signals influence neuronal responses and sensory representations in the primary visual cortex, I performed long-term neuronal recording during learning. Stable recordings were obtained for~2 months and specific neurons were tracked for several days. Preliminary data suggest that there might be variation in responses of neurons in the primary visual cortex based on previous outcomes.
Taken together, even for simple visual stimuli well above threshold, perceptual decision-making in mice is influenced not only by the current visual stimulus but also by the history of past trials and the context of reward. In addition, it is important to account for trial-to-trial variability in the speed of the response to understand behavior. Finally, influences of prior outcomes might be reflected in the primary visual cortex