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Monocentric retrospective analysis of the presence of a prognostic marker in marginal zone lymphoma based on clinical data and further target sequencing of a lymphatic gene panel.
No full textMarginalzonenlymphome stellen eine seltene Entität aus der Gruppe der indolenten B-Zell-Lymphome dar. Prognostische Marker stehen aktuell für die klinische Praxis nur eingeschränkt zur Verfügung. Diese Arbeit untersuchte retrospektiv ein monozentrisches Patientenkollektiv an der Universitätsmedizin Göttingen mit histologisch gesicherten Marginalzonenlymphom. Ziel stellte die Exploration von klinischen und molekularen prognostischen Markern dar. In die Auswertung wurden alle Subtypen des Marginalzonenlymphom (nodal, splenisch, extranodal) einbezogen, die histologisch im Zeitraum vom 2007-2021 gesichert wurden. Epidemiologische, klinische, ätiologische und therapeutische Aspekte wurden erfasst und in einem repräsentativen klinischen Datensatz (n=109 Patient*innen) zusammengeführt. Zudem wurden bereits etablierte Risiko-Scores anderer Lymphomentitäten (u.a. IPI, alters-adjustierst IPI, MALT-IPI und POD24) subtypenübergreifend auf das Marginalzonenlymphom angewandt. Sowohl der Datensatz als auch die Risiko-Scores wurden mittels Time-to-Event-Analysen untersucht, um Einflussfaktoren für das Gesamt- und Progressionsfreie Überleben zu identifizieren. Bei der statischen Analyse wurden jeweils 2 Gruppen gebildet: Gruppe A (Patient*innen mit allen Therapiekonzepten, inclusive einem watch & wait-Konzept) versus Gruppe B (Patient*innen mit einer antiproliferativen Therapie). In den Berechnungen zeigte sich überwiegend kein signifikanter Unterschied für beide Gruppen hinsichtlich Gesamt- und Progressionsfreiem Überleben. Hier konnte gezeigt werden, dass nodale Marginalzonenlymphome im Vergleich zu den anderen Subtypen ein signifikant schlechteres Gesamt- (p=<0,005) und Progressionsfreie Überleben (p=0,001) aufwies. Die Analyse der etablierten Prognose-Scores (IPI (p=0,006), MALT-IPI (p=0,001)) scheinen für das Gesamtüberleben aller Marginalzonen-Subtypen aussagekräftig zu sein. Die Einzelparameter des IPI und MALT-IPI könnten separate Risikofaktoren für das Gesamtüberleben beim MZoL darstellen. Der Nachweis einer Knochenmarksinfiltration (p=0,0007) und POD24(p=<0,005) scheinen mögliche Risikofaktoren für ein schlechteres Gesamtüberleben darzustellen. Auch der Remissionsstatus hat einen prognostischen Einfluss auf das Gesamtüberleben (p=0,0003).
Anhand einer zusätzlichen Pilotstudie von 10 Marginalzonenlymphompatient*innen aus dem untersuchten Kollektiv wurde eine Targetsequenzierung durchgeführt. Eingeschlossen wurden Patient*innen mit einer Knochenmarksinfiltration, die a priori einen prognostisch ungünstigen Faktor darstellt. Ziel war es, mittels eines determinierten B-NHL Genpanel von Illumina (30 Gene) Punktmutationen zu identifizieren, die einen prädiktiven Einfluss auf den Krankheits- und Therapieverlauf nehmen. Insgesamt konnten 5 potentielle Drivermutationen identifiziert werden: eine repetitiv auftretende JAK3 Mutation, eine Spleißing Mutation im ATM Gen, eine CREBBP, TNFAIP3 Mutation und eine potentielle Hotspot Mutation im MYD88 Gen. Da es sich hier um eine sehr kleine Kohorte handelt und eine erforderliche Keimbahnkontrolle nicht implementiert war, konnten hier zunächst Tendenzen bzw. Hinweise für eine mögliche prognostische Aussagekraft konstatiert werden. Zusammenfassend konnten sowohl in der retrospektiven Analyse als auch in der Pilotstudie neue Hypothesen für klinische und molekulare prognostische Marker generiert werden, die allerdings in weiterführenden, prospektiv ggf. multizentrisch angelegten Studien validiert werden sollten.Marginal zone lymphomas are a rare entity within the group of indolent B-cell lymphoma. Prognostic markers for clinical practice are currently only available to a limited extent. This retrospective study examined a monocentric patient cohort at Göttingen University Medical Center with histologically confirmed marginal zone lymphoma. The aim was to explore clinical and molecular prognostic markers. All subtypes of marginal zone lymphoma (nodal, splenic, extranodal) that were histologically confirmed between 2007 and 2021 were included in the evaluation. Epidemiological, clinical, etiological, and therapeutic aspects were recorded and collected in a representative clinical dataset (n=109 patients). In addition, established risk scores for other lymphoma entities (including IPI, age-adjusted IPI, MALT-IPI, and POD24) were applied to marginal zone lymphoma across all subtypes. Both the data set and the risk scores were examined using time-to-event analyses to identify factors influencing overall and progression-free survival. In the static analysis, two groups were formed: group A (patients with all treatment concepts, including a watch & wait concept) versus group B (patients with antiproliferative therapy). The analysis showed no significant difference between groups in terms of overall and progression-free survival. Nodal marginal zone lymphomas had significantly poorer overall (p=<0.005) and progression-free survival (p=0.001) compared to the other subtypes. The analysis of established prognostic scores (IPI (p=0.006), MALT-IPI (p=0.001)) appears to be significant for the overall survival of all marginal zone subtypes. The individual parameters of the IPI and MALT-IPI could represent separate risk factors for overall survival in MZL. Evidence of bone marrow infiltration (p=0.0007) and POD24 (p=<0.005) appear to be possible risk factors for poorer overall survival. Remission status also has a prognostic influence on overall survival (p=0.0003). Target sequencing was performed based on an additional pilot study of 10 marginal zone lymphoma patients from the study cohort. Patients with bone marrow infiltration, which is a priori a prognostically unfavorable factor, were included. The aim was to use a determined B-NHL gene panel from Illumina (30 genes) to identify point mutations with a predictive influence on the course of the disease and therapy. A total of five potential driver mutations were identified: a repetitive JAK3 mutation, a splice mutation in the ATM gene, a CREBBP mutation, a TNFAIP3 mutation, and a potential hotspot mutation in the MYD88 gene. Since the patient cohort was small and the necessary germline verification was not performed, only trends or indications of possible prognostic significance could be identified at this stage. In summary, both the retrospective analysis and the pilot study have generated new hypotheses for clinical and molecular prognostic markers, which should be validated in further prospective, possibly multicenter studies.2025-12-2
Der zusätzliche Effekt psychologischer Interventionen im Vergleich zur trainingsbasierten Rehabilitation alleine auf die Endpunkte Depressivität, Angst und Stress bei kardial erkrakten Patient*innen - eine Metaanalyse
No full textPsychological interventions are often added to exercise-based cardiac rehabilitation (ebCR) for patients with cardiovascular disease, but it remains unclear to what extent these interventions provide additional mental health benefits beyond training-based rehabilitation alone.
Design: Meta-analysis.
Methods: Randomized controlled and controlled cohort trials (1995–2017) comparing ebCR with or without predefined psychosocial interventions were evaluated based on prespecified criteria.
Results: Of 15,373 records, 15 studies met inclusion criteria. Study quality was low to moderate and heterogeneity substantial. Psychological interventions showed a small trend toward reduced depressive symptoms (standardized mean difference –0.13, 95% CI –0.30 to 0.05), with no additional effects on anxiety. A post hoc analysis examining changes over time indicated inconsistent assessment schedules and baseline imbalances between studies.
Conclusions: Specific psychological interventions delivered alongside ebCR in cardiac patients may help reduce depressive symptoms, but considerable uncertainty remains regarding the conditions under which these interventions are most effective. The post hoc findings underscore the need for future trials with more standardized assessment schedules and improved baseline comparability to allow more reliable evaluation of effects over time.2026-01-0
Pilot study on endocrinological and psychiatric abnormalities in people with PSSD
No full textThis pilot study investigated whether patients with post-SSRI-sexual-dysfunction (PSSD) exhibit abnormal leptin levels and sex hormone parameters. In addition, correlations between PSSD and eating disorders, obsessive-compulsive personality disorder, and hypersexuality were explored.
A total of 21 patients who developed sexual dysfunction after taking selective serotonin-reuptake-inhibitors (SSRIs) or selective serotonin-norepinephrine-reuptake-inhibitors (SNRIs) were included in the study. A medical history interview was conducted at the Clinic for Psychiatry and Psychotherapy at Göttingen University Medical Center to diagnose PSSD. All patients underwent a blood count, thyroid-stimulating hormone, albumin, estradiol, luteinizing hormone, follicle-stimulating hormone, sex hormone-binding globulin, testosterone, free testosterone, progesterone, and leptin. Subsequently, the Structured Clinical Interview for DSM-5 Personality Disorders (SCID-5-PD) for obsessive-compulsive personality disorder was conducted. The participants then independently completed the psychometric tests Beck-Depression-Inventory (BDI)-II, Eating-Disorder-Inventory (EDI)-II, Hypersexual-Behavior-Inventory (HBI), and Compulsive-Sexual-Behavior-Disorder (CSBD)-19-Scale.The results of the groups were evaluated in comparative statistics with regard to various parameters (including age, gender, height, weight, medication, body mass index (BMI), laboratory parameters, psychometric tests) using SPSS software. Parametric tests, such as t-tests for independent samples including Cohen's d and Pearson correlation, and non-parametric methods, such as the chi-square test and Fisher's exact test, were performed.
PSSD was diagnosed in 12 of 21 patients (57.14%) and not in nine of 21 patients (42.86%). The participants were divided into two subgroups, PSSD and non-PSSD, and did not differ significantly in terms of gender, age, height, BDI-II, and SSRI/SNRI intake. The parameters weight and BMI were significantly different (weight: t (19) = 2.642; p= .016; BMI: t (19) = 2.869; p= .010). The average leptin level in the PSSD group was below the lower reference value (men: 2.05-5.63 ng/ml; women: 3.63-11.09 ng/ml) and was significantly lower than in the non-PSSD group (t (19) = 3.31; p = .004; d = 1.46). After adjusting the leptin levels for BMI, age, and gender, no significant deviation was found, only a tendency toward lower leptin levels compared to normal values (PSSD: z value: M±SD = -1.01 ± 0.29). The sex hormone levels of the two groups showed no significant differences and were within the normal range, except for an increase in progesterone in 10 subjects. The average total scores of the EDI-II were significantly higher in the non-PSSD group than in the PSSD group (t = .754; Cohen's d = 1.096). The total scores for the SCID-5-PD, HBI, and CSBD were numerically, but not significantly, higher in the PSSD group than in the non-PSSD group.
The initial hypothesis of leptin alterations in individuals with PSSD should be further investigated in subsequent studies. Furthermore, a structured collection of testosterone and progesterone data is of interest. Scientific analysis of personality traits and behavioral patterns in individuals with PSSD initially appears less promising. Nevertheless, the differential diagnosis and exclusion of other psychiatric disorders in individuals suspected of having PSSD is of particular importance.2026-01-1
Enhancing RNAi-Based Pest Control through Effective Target Gene Selection and Optimal dsRNA Design
No full textDas weltweite Bevölkerungswachstum erfordert neue Strategien für ein nachhaltiges Schädlingsmanagement. Chemische Insektizide waren zwar historisch erfolgreich bei der Kontrolle von Schädlingspopulationen, um landwirtschaftliche Erträge zu sichern und Krankheitsüberträger zu unterdrücken, stoßen jedoch auf erhebliche Einschränkungen. Ihr Einsatz hat zu Umweltschäden und zur Entwicklung von Insektizidresistenzen geführt. RNA-Interferenz (RNAi) hat sich als mögliche Alternative herausgestellt. Sie bietet eine artspezifische und umweltfreundliche Schädlingsbekämpfung durch die Verabreichung von doppelsträngiger RNA (dsRNA), die lebenswichtige Gene in Schädlingen ausschaltet. Trotz kommerzieller Fortschritte und neuer Technologien zur dsRNA-Abgabe gibt es mehrere Hürden für eine breite Anwendung von RNAi-basierten Methoden. Zu diesen Herausforderungen gehören eine geringere Wirksamkeit im Vergleich zu chemischen Insektiziden, eine Verzögerung zwischen der Aufnahme von dsRNA und dem Eintritt tödlicher Effekte sowie das Ausbleiben einer Reaktion auf dsRNA bei vielen wichtigen Schädlingsarten. Die Auswahl der wirksamsten Zielgene und die Optimierung der dsRNA-Sequenzen können die Effektivität verbessern und damit helfen, einige der größten Herausforderungen der RNAi-basierten Schädlingsbekämpfung zu überwinden. Kapitel 1 gibt eine allgemeine Einführung in die Themen der Arbeit, erklärt den Mechanismus von RNAi und ihre Anwendung in der Schädlingsbekämpfung und verknüpft den Stand der Forschung mit den Zielen der Dissertation.
Die Hauptziele dieser Arbeit sind die Entwicklung standardisierter Ansätze zur Identifizierung wirksamer Zielgene in Insektenschädlingen und die Optimierung von dsRNA-Sequenzen zur Steigerung der insektiziden Wirksamkeit. Ein übergeordnetes Ziel ist die Entwicklung datenbasierter und benutzerfreundlicher computergestützter Werkzeuge, die es Forschern ermöglichen, diese Erkenntnisse praktisch für RNAi-Anwendungen umzusetzen. Diese Ziele haben sowohl wissenschaftliche als auch praktische Bedeutung, da sie die Suche nach den besten Zielgenen beschleunigen und die Gestaltung optimaler dsRNA-Sequenzen erleichtern können. Damit soll die Wirksamkeit von RNAi in Feldanwendungen verbessert und die Kosten reduziert werden.
Kapitel 2 untersucht, ob sich wirksame Zielgene, die in einem genomweiten RNAi-Screening im Roten Mehlkäfer Tribolium castaneum identifiziert wurden, auf einen wichtigen Rapsschädling, den Großer Rapserdfloh Psylliodes chrysocephala, übertragen lassen. Die Ergebnisse zeigten eine moderate Übertragbarkeit (~50 %) hochwirksamer Zielgene aus T. castaneum, die auf etwa 80 % anstieg, wenn Gene berücksichtigt wurden, die bereits bei anderen Blattkäfern validiert waren. Diese Ergebnisse sind konzeptionell bedeutsam, da sie eine teilweise, aber deutliche Übertragbarkeit von RNAi-Zielen zwischen Arten zeigen. Gleichzeitig sind sie praktisch wertvoll, da sie die Entwicklung von RNAi-Lösungen gegen diesen Schädling unterstützen können.
Kapitel 3 ist ein Übersichtsartikel, der die Fortschritte bei der Identifizierung wirksamer RNAi-Zielgene über verschiedene Insektenschädlinge hinweg zusammenfasst. Es nutzt die genomweiten Daten von T. castaneum, die Ergebnisse aus Kapitel 2 und weitere Transferstudien. Dabei wird hervorgehoben, dass wirksame RNAi-Ziele sich stark von den klassischen Zielen chemischer Insektizide unterscheiden. Das Kapitel argumentiert, dass unvoreingenommene, screeningbasierte Ansätze besser sind als hypothesengetriebene Gen-Auswahl, da zelluläre Prozesse die RNAi-Wirksamkeit unvorhersehbar beeinflussen. Schließlich wird eine kuratierte Liste hochwirksamer RNAi-Ziele zusammengestellt, die bereits in mehreren Schädlingen validiert wurden – eine wichtige Ressource für künftige Entdeckungen.
Kapitel 4 stellt die Hypothese auf, dass die Wirksamkeit von RNAi von den Sequenzmerkmalen der kleinen interfering RNAs (siRNAs) abhängt, die aus den verabreichten dsRNAs gebildet werden. Um dies zu testen, wurden siRNAs mit unterschiedlichen Sequenzparametern in T. castaneum untersucht, indem ein essentielles Gen gezielt wurde und die insektizide Wirkung gemessen wurde. Diese Daten, zusammen mit Erkenntnissen aus der siRNA-Therapieforschung, dienten zur Entwicklung eines Algorithmus, der Wirksamkeitsmerkmale bei der dsRNA-Entwicklung berücksichtigt. In den meisten Fällen verbesserte dieser Algorithmus die insektizide Leistung von dsRNA-Behandlungen in T. castaneum und zwei weiteren Käferarten. Der Optimierungsalgorithmus sowie Werkzeuge zur Identifizierung von Zielgenen und zur Risikominimierung für Nicht-Zielarten wurden in die Webplattform dsRIP integriert (https://dsrip.uni-goettingen.de). Diese Plattform bietet eine umfassende Pipeline zur Verbesserung der RNAi-basierten Schädlingsbekämpfung. Kapitel 5 zeigt die Anwendung dieser Pipeline am Hanferdfloh, Psylliodes attenuata, einem wichtigen Schädling von Hopfenpflanzen. Drei dsRNAs mit tödlicher und fraßhemmender Wirkung wurden erfolgreich identifiziert. Damit wurde erstmals die Machbarkeit von RNAi zur Bekämpfung dieses Schädlings gezeigt und der Nutzen von dsRIP verdeutlicht.
Kapitel 6 und 7 verfolgen einen explorativen Ansatz und nutzen Hochdurchsatz-Sequenzierung nach der Gabe von insektizider dsRNA, um neue Einblicke in den Wirkmechanismus der RNAi zu gewinnen. Kapitel 6 kombiniert RNA-Degradomik, small RNA-seq und Proteomik, um die Wirkungsweise einer proteasomzielenden dsRNA auf molekularer Ebene zu charakterisieren. Überraschenderweise zeigten sich Unterschiede zwischen siRNA-Mengen und den Spaltungsmustern der Ziel-mRNAs. Dies deutet darauf hin, dass eine Erhöhung der Menge an siRNAs mit der höchsten Spaltungswirksamkeit ein weiterer Ansatz zur Verbesserung von dsRNA sein könnte. Kapitel 7 untersucht die Verarbeitung insektizider dsRNA in siRNAs anhand von small RNA-seq in T. castaneum, das mit vielen verschiedenen dsRNAs behandelt wurde. Der Vorteil dieses Kapitels liegt in der großen Anzahl untersuchter dsRNAs, die ein tieferes Verständnis allgemeiner Verarbeitungsmuster ermöglicht. Auffällig war eine geringere siRNA-Produktion vom Sense-Strang, jedoch nicht vom Antisense-Strang, an den Enden der dsRNAs sowie keine Wirkung von Änderungen im Leserahmen der dsRNA auf die entstehenden siRNA-Pools.
Kapitel 8 schließt mit einer allgemeinen Diskussion der Ergebnisse. Es wird betont, dass die Arbeit Forschung und Anwendung der RNAi-basierten Schädlingsbekämpfung erleichtern und verbessern kann. Gleichzeitig werden bestehende Lücken und mögliche zukünftige Forschungsrichtungen aufgezeigt.The growing global population demands new strategies for sustainable pest management. Chemical insecticides, while historically successful in controlling pest populations to protect agricultural yields and suppress disease vectors, face critical restrictions and issues, as their use has led to environmental harm and development of insecticide-resistance. RNA interference (RNAi) has emerged as a potential alternative, offering species-specific and environmentally friendly pest control through the delivery of double-stranded RNA (dsRNA) to silence essential pest genes. Despite commercial progress and advances in dsRNA delivery technologies, several challenges limit the large-scale application of RNAi-based pest control strategies. These challenges include lower efficacy compared to chemical insecticides, a delay between dsRNA uptake and the onset of lethal effects, and a lack of response to dsRNA in many important pest species. Selecting the most effective target gene and optimizing the dsRNA sequence have the potential to improve efficacy, thereby helping to overcome some of the main challenges in RNAi-based pest control. Chapter 1 provides a general introduction to the thesis topics, focusing on the mechanism of RNAi and its application in pest control, while linking the state of the literature to the aims of the thesis.
The main aims of this thesis are to establish standardized approaches for effective target gene identification in insect pests and to optimize dsRNA sequences for improved insecticidal efficacy. A further overarching goal is to develop data-driven and user-friendly computational tools that allow researchers to translate these insights into RNAi-based pest control applications. These aims have both scientific and practical implications, as they have the potential to accelerate research on identifying the best target genes and designing optimal dsRNA sequences, thereby improving insecticidal efficacy in field applications and reducing the cost of RNAi-based pest control.
Chapter 2 investigates the transferability of effective target genes identified in a genome-wide RNAi screen in the red flour beetle, Tribolium castaneum, to a major oilseed rape pest, the cabbage stem flea beetle, Psylliodes chrysocephala. The results revealed moderate transferability (~50%) of highly effective targets from T. castaneum, which increased to approximately 80% when considering genes already validated in other leaf beetles. These findings are conceptually important, as they demonstrate partial but significant cross-species transferability of RNAi targets, and practically valuable, as they can guide the development of RNAi-based solutions against this important pest.
Chapter 3 is a review article that synthesizes progress in identifying effective RNAi target genes across insect pests. Drawing on genome-wide data from T. castaneum, experimental results from Chapter 2, and other transfer studies, it highlights that effective RNAi targets are largely distinct from the targets of conventional chemical insecticides. The chapter argues that unbiased, screen-based approaches outperform hypothesis-driven gene selection due to the unpredictable influence of cellular processes on RNAi efficacy. Finally, it compiles a curated list of highly effective RNAi targets validated across multiple pest species, providing an important resource for future discovery efforts.
Chapter 4 hypothesizes that the efficacy of RNAi-based pest control depends on the sequence features of the small interfering RNAs (siRNAs) processed from delivered dsRNAs. To test this, siRNAs with different sequence parameters were evaluated in T. castaneum by targeting an essential gene and measuring insecticidal efficacy. These data, together with insights from the siRNA therapeutics literature, were used to develop an algorithm that enriches efficacy-associated siRNA features during dsRNA design. In most cases, this algorithm improved the insecticidal performance of dsRNA treatments in T. castaneum and two other coleopteran pests. The dsRNA sequence optimization algorithm, as well as tools for identifying effective target genes in pests and minimizing risks to non-target species, were integrated to develop the dsRIP web platform (https://dsrip.uni-goettingen.de), which offers a comprehensive pipeline for enhancing RNAi-based pest control. Chapter 5 demonstrates the application of the dsRIP pipeline to the hop flea beetle, Psylliodes attenuata, a key pest of hop plants. Three dsRNAs with lethal and feeding-inhibitory effects were efficiently identified, demonstrating the feasibility of RNAi for managing this pest for the first time and highlighting the utility of dsRIP as a comprehensive pipeline for establishing new pest species.
Chapters 6 and 7 adopt an exploratory approach and use high-throughput sequencing following insecticidal dsRNA delivery to gain novel insights into the mode of action of RNAi-based pest control at the molecular level. Chapter 6 combines RNA degradomics, small RNA-seq, and proteomics to characterize the mode of action of a proteasome-targeting insecticidal dsRNA at the molecular level. Interestingly, the study identified discrepancies between siRNA abundance and target mRNA cleavage patterns. This suggests that increasing the abundance of siRNAs with the highest cleavage efficacies might be an additional strategy to enhance dsRNA efficacy. Chapter 7 investigates the processing of insecticidal dsRNA into siRNAs using small RNA-seq from T. castaneum injected with many different dsRNAs. The key advantage of this chapter compared to the existing literature is the extensive number of different dsRNAs included in the small RNA-seq experiments, which provided an opportunity to understand general dsRNA processing patterns. Notable observations included lower siRNA production from the sense, but not the antisense, strand at dsRNA termini, and no influence of changes in dsRNA processing frames on the siRNA pools.
Finally, Chapter 8 concludes with a general discussion of the thesis findings, highlighting their potential to facilitate and improve research and applications in RNAi-based pest control, while also addressing notable remaining gaps and future directions.2025-12-1
Food Consumption and Malnutrition: Machine Learning Applications and Agricultural Trade Analysis
No full textDie Ernährungsgesundheit von Verbrauchern sieht sich weltweit erheblichen Herausforderungen gegenüber, zu denen Mangelernährung, Adipositas und übergewichtsbedingte Gesundheitsrisiken zählen. Der anhaltend hohe Fleischkonsum verschärft zudem die Ressourcenverknappung, beeinträchtigt das Tierwohl und trägt zur Umweltverschmutzung bei. Die vorliegenden Untersuchungen zeigen, dass Verbraucherentscheidungen nicht nur die individuelle Gesundheit beeinflussen, sondern auch die Struktur der Lebensmittelindustrie, die Umweltverträglichkeit und die internationalen Handelsmuster prägen. Die Optimierung des Kaufverhaltens der Verbraucher ist daher sowohl für politische Entscheidungsträger als auch für Marktforscher zu einem wichtigen Thema geworden. Der Lebensmittelmarkt unterliegt derzeit einem tiefgreifenden Wandel. Dieser ist geprägt von der zunehmenden Relevanz neuartiger Produkte, wie pflanzenbasiertes und kultiviertes Fleisch, die sich sukzessive in das Bewusstsein der Verbraucherinnen und Verbraucher integrieren. Gleichzeitig führen diese Entwicklungen zu einer zunehmenden Komplexität traditioneller Konsumentscheidungsmechanismen. Entwicklungen der Datenverarbeitungskapazitäten, durch u. a. Machine-Learning-Techniken, können dabei helfen, komplexe Entscheidungsmuster zu identifizieren.
Vor diesem Hintergrund versucht die vorliegende Dissertation, Machine Learning in der Verbraucherverhaltensforschung anzuwenden, und nutzt dabei die Lasso-Regularisierung zur Identifizierung zentraler Determinanten von Verbraucherentscheidungen. Lasso erreicht eine automatische Merkmalsauswahl, indem es einen Strafterm zur Residuenquadratsumme (RSS) hinzufügt, und mildert damit wirkungsvoll Multikollinearitäts- und Overfittingprobleme im Datensatz.
Im ersten Essay wird der Einsatz von Methoden des Maschinellen Lernens in Choice Experiments (CE) untersucht. Als effiziente Erhebungsmethode zur Ermittlung von Konsumentenpräferenzen ist CE häufig von sogenannter Attribut-Nichtbeachtung (Attribute Non-Attendance, ANA) betroffen, was zu Verzerrungen in der Parameterschätzung führen kann. Maschinelles Lernen bietet eine effektive Vorgehensweise, um dieses Problem anzugehen, und bietet eine vielversprechende Alternative zu traditionellen Methoden. Um dies zu illustrieren, haben wir ein CE zu biologisch angebauten Äpfeln in Deutschland durchgeführt, wobei der Lasso-Algorithmus verwendet wurde, um potenzielle ANA auszuschließen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die biologische Zertifizierung möglicherweise keine bedeutende Determinante bei den Kaufentscheidungen der Verbraucher für Äpfel darstellt. Stattdessen tendieren die Verbraucher dazu, intuitivere Attribute wie Aussehen und Geschmack zu priorisieren. Dieses Muster hat Implikationen für die Formulierung von Marketingstrategien. Lasso erweist sich dabei sowohl in der Gestaltung von CE mit begrenztem Vorwissen als auch bei der nachträglichen Schätzung der Zahlungsbereitschaft (Willingness to Pay, WTP) als nützlich und eröffnet neue operative Perspektiven für verwandte Forschungsfelder.
Der zweite Essay widmet sich dem Markt für Fleischalternativen in China. Als eines der weltweit größten Fleischtkonsumierenden Länder befindet sich die Industrie von Fleischalternativen Chinas noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Ein besseres Verständnis der Kaufpräferenzen chinesischer Verbraucher somit ist von großer Bedeutung, da es nicht nur das Wachstum dieser Branche fördert und zur Ausbalancierung von Fleischangebot und -nachfrage beiträgt, sondern auch positive Effekte auf umweltbezogene Nachhaltigkeit und Tierwohl haben kann. Zudem kann eine Abkehr von übermäßigem Fleischkonsum zur Verringerung gesundheitlicher Risiken beitragen, die mit unausgewogener Ernährung einhergehen. Auch hier wenden wir eine Methode des Maschinellen Lernens an, um das Kaufverhalten chinesischer Verbraucher im Hinblick auf Fleischalternativen vorherzusagen und die maßgeblichen Einflussfaktoren zu identifizieren. Die Ergebnisse der Lasso-Regression zeigen, dass der erste Eindruck eine entscheidende Rolle spielt: Neugierde fördert tendenziell die Kaufbereitschaft, während Unsicherheit und Angst gegenüber kultiviertem Fleisch abschreckend wirken. Darüber hinaus messen die Verbraucher Aspekten wie Lebensmittelsicherheit, gesundheitlichem Nutzen und ökologischer Nachhaltigkeit große Bedeutung bei. Gleichzeitig stellen wahrgenommene Geschmacksunterschiede im Vergleich zu herkömmlichem Fleisch sowie hohe Preise nach wie vor wesentliche Hürden für die Akzeptanz dar.
Auf Grundlage dieser Erkenntnisse sollten Entscheidungsträger strenge Lebensmittelstandards und regulatorische Rahmenbedingungen etablieren, während gleichzeitig Unternehmen dazu ermutigt werden sollten, Produktionstechnologien zu verbessern und den Markt für Fleischalternativen auszuweiten. Darüber hinaus können innovative Marketingstrategien dazu beitragen, den Kreis potenzieller Konsumenten zu vergrößern. Langfristig ist es jedoch entscheidend, bei den Verbrauchern ein wissenschaftlich fundiertes Verständnis für Fleischalternativen zu fördern, um Wiederholungskäufe zu begünstigen und eine nachhaltige Marktakzeptanz sicherzustellen.
Gleichzeitig hat der Agraraußenhandel signifikanten Einfluss auf Ernährungsstandards und Lebensmittelsicherheit. Die Erreichung der von den Vereinten Nationen definierten Nachhaltigkeitsziele (SDGs) setzt voraus, dass alle Menschen jederzeit Zugang zu sicheren, nahrhaften und ausreichenden Lebensmitteln haben. Dabei spielt Handel eine wichtige Rolle, weil er dazu beitragen kann, Ernährungssysteme in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen zu entlasten und die Ernährung, Nährstoffversorgung sowie die Vorbeugung chronischer Krankheiten zu verbessern.
Vor diesem Hintergrund entwickelt die dritte Studie einen Nutrition Trade Index (NTI), um den Abhängigkeitsgrad der Ernährungsstandards verschiedener Länder vom Agraraußenhandel zu messen. Wir verwenden die Kalorienversorgung als Maß für das Ernährungsniveau und berechnen auf Grundlage von FAO-Daten entsprechende Indizes für Länder weltweit. Die Analyse berücksichtigt soziale, wirtschaftliche, ökologische und politische Faktoren. Zweiseitige Fixed-Effects-Modelle mit separaten Regressionen für Entwicklungs- und Industrieländer untersuchen, wie sich der Handel auf Mangelernährung auswirkt.
Die Ergebnisse zeigen, dass der NTI in Entwicklungsländern signifikant negativ mit der Prävalenz von Wachstumsverzögerungen, Ernährungsunsicherheit und Übergewicht im Kindesalter korreliert, während er die Proteinversorgung positiv beeinflusst. Dies deutet darauf hin, dass eine stärkere Integration in den internationalen Handel zur Verbesserung des Ernährungszustands in Entwicklungsländern beitragen kann. In Industrieländern hingegen hat der NTI einen signifikant positiven Einfluss auf die Adipositasrate bei Erwachsenen und trägt damit zu Überernährung bei. Die Studie liefert neue Evidenz über die Auswirkungen des internationalen Handels auf Formen der Mangelernährung. Obwohl der Rahmen der SDGs günstige Voraussetzungen für die Entwicklung des Agrarhandels schafft, stehen Länder vor der Herausforderung, die potenziell negativen Effekte dieses Handels möglichst gering zu halten.
Insgesamt fokussieren sich diese drei Abhandlungen auf Fragestellungen des Lebensmittelkonsums und der Ernährungssicherheit und erforschen dabei sowohl die zentralen Faktoren, die das Kaufverhalten von Verbrauchern bei Lebensmitteln beeinflussen, als auch die Mechanismen, durch welche der Agraraußenhandel die Ernährungsbedingungen in Entwicklungs- und Industrieländern prägt. Sie identifizieren die tatsächlichen Bedürfnisse und Bedenken der Verbraucher bezüglich biologischer und neuartiger Lebensmittelprodukte und unterstützen Regierungen, Lebensmittelunternehmen und Einzelhändler bei der Entwicklung von Strategien, die die Marktakzeptanz der Produkte verbessern. Die Forschung liefert zudem neue theoretische Rahmenwerke und empirische Belege für die Aufrechterhaltung der Ernährungssicherheit und die Verbesserung der öffentlichen Gesundheit.
Insgesamt befassen sich die drei Studien dieser Dissertation mit Fragen des Lebensmittelkonsums und der Ernährungssicherheit. Sie untersuchen die zentralen Faktoren, die das Kaufverhalten der Verbraucher beeinflussen, sowie die Mechanismen, über die der Agrarhandel die Ernährungsbedingungen in Entwicklungs- und Industrieländern prägt. Zudem identifizieren sie die tatsächlichen Bedürfnisse und Anliegen der Konsumenten in Bezug auf biologische und neuartige Lebensmittelprodukte und unterstützen politische Entscheidungsträger, Lebensmittelunternehmen und Einzelhändler dabei, Strategien zu entwickeln, die die Marktakzeptanz solcher Produkte erhöhen. Die drei Aufsätze liefern neue theoretische Ansätze und empirische Evidenz zur Sicherung der Ernährungssicherheit und zur Förderung der öffentlichen Gesundheit.
Aus methodischer Sicht leistet die Dissertation einen Beitrag, indem sie Methoden des maschinellen Lernens in die Forschung zum Verbraucherverhalten integriert. Supervised algorithms erweisen sich insbesondere bei hochdimensionalen Datensätzen als wirksame Instrumente für die automatisierte Merkmalsauswahl. Dieser Ansatz verbessert die Schätzgenauigkeit und die Robustheit der Modelle und eröffnet neue Möglichkeiten für zukünftige empirische Anwendungen in diesem Forschungsfeld.Consumers’ nutritional health status is facing significant global challenges, including malnutrition, obesity, and overweight-related health risks. The persistent high consumption of meat further exacerbates resource depletion, compromises animal welfare, and contributes to environmental pollution. Consumers’ choices not only affect individual health but also shape the structure of the food industry, environmental sustainability, and international trade patterns. Optimizing consumer purchasing behavior has thus become a critical issue in both public policy and market research. The current food market is undergoing profound transformation, with novel products such as plant-based and cultured meat gradually entering consumer awareness, making traditional consumption decision mechanisms increasingly complex. The rapid development of machine learning techniques has significantly improved data processing capabilities and enabled the identification of complex decision-making patterns.
Against this backdrop, this dissertation seeks to apply machine learning to consumer behavior research, utilizing Lasso regularization to identify key determinants of consumer decisions. Lasso achieves automatic feature selection by adding a penalty term to the residual sum of squares (RSS), thereby effectively mitigating multicollinearity and overfitting issues in the dataset.
In particular, essay 1 explores the application of machine learning in Choice Experiments (CE). As an efficient survey method for estimating consumer preferences, CE is often affected by Attribute Non-Attendance (ANA), which can cause parameter estimation bias. Machine learning provides an effective approach to deal with this issue, offering a promising alternative to traditional methods. To illustrate this, we conducted a CE on organic apples in Germany, employing the Lasso algorithm to filter out potential ANA. The findings suggest that organic certification may not be a significant determinant in consumers’ apple purchasing decisions. Instead, consumers tend to prioritize more intuitive attributes, such as appearance and taste. This pattern holds implications for the formulation of marketing strategies. Lasso proves to be useful both in CE design with limited prior information and in ex-post willingness-to-pay (WTP) estimation, opening up new operational directions for future related fields.
Essay 2 focuses on China’s alternative meat market. As a major meat-consuming country, China remains in the early stages of developing its alternative meat industry. It is of great significance to understand Chinese consumers’ purchasing preferences for it, as this not only fosters the industry growth and helps balance meat supply and demand but also contributes to environmental sustainability and animal welfare. Additionally, shifting dietary patterns away from excessive meat consumption can help mitigate potential health risks associated with unbalanced diets. Thus, we use machine learning technique to predict Chinese consumers’ purchasing behavior for alternative meat and identify the key factors driving their choices. The results of Lasso regression reveal that first impressions play a significant role in consumer decisions: curiosity tends to encourage purchases, whereas uncertainty and fear surrounding cultured meat act as deterrents. Consumers also place great importance on food safety, health benefits, and environmental sustainability. At the same time, perceived taste differences from conventional meat and high prices remain major barriers to adoption.
Given these findings, the government should establish strict food standards and regulatory frameworks while encouraging businesses to enhance production technologies and scale up the alternative meat market. Furthermore, innovative marketing strategies can help expand the consumer base. However, in the long run, it is essential to help consumers develop a scientific understanding of alternative meat to encourage repeat purchases and ensure sustained market acceptance.
Meanwhile, the impact of agricultural trade on nutritional levels and food security has become increasingly significant. To achieve the Sustainable Development Goals (SDGs) of “ensuring that all people have access to safe, nutritious and sufficient food all year round”, particularly in alleviating food system pressures in low- and middle-income countries, trade must be considered within the context of improving diet, nutrition, and preventing chronic diseases.
Building on this foundation, the third paper constructs a novel indicator, the Nutrition Trade Index (NTI), to effectively measure the degree of dependence of countries’ nutritional levels on agricultural trade. We use calorie supply to represent nutritional levels and calculate indices for countries worldwide based on FAO data. The analysis controls for social, economic, environmental, and political factors. Two-way fixed effects models with separate regressions for developing and developed countries examine how trade affects malnutrition.
The results show that NTI has a significant negative correlation with the prevalence of stunting, food insecurity, and childhood overweight in developing countries, while positively impacting protein supply. This indicates that actively participating in international trade helps improve the nutritional status of developing countries. However, NTI has a significant positive impact on adult obesity rates in developed countries, contributing to overnutrition. This study provides new evidence on the impact of international trade on malnutrition. While the SDGs framework establishes favorable conditions for agricultural trade development, countries must address how to minimize the potential negative effects of such trade.
Overall, these three essays focus on food consumption and food security issues, exploring the key factors influencing consumer food purchasing behavior as well as the mechanisms through which agricultural trade affects nutritional conditions in developing and developed countries. They identify consumers’ genuine demands and concerns regarding organic and novel food products, helping governments, food companies, and retailers develop strategies that enhance product market acceptance. The research also provides new theoretical frameworks and empirical support for maintaining food security and improving public health.
From a methodological perspective, the essays offer methodological contributions by integrating machine learning techniques into consumer behavior research. Supervised learning algorithms prove effective for automated feature selection, particularly with high-dimensional datasets. This approach enhances estimation accuracy and model robustness, creating new opportunities for future empirical applications in this field.2026-01-1
A split approach to concord in Arabic
No full textDeutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation), RTG 2636 “Form-meaning mismatches”, Project number 429844083Diese Dissertation entwickelt einen neuartigen Ansatz zur Aufteilung nominaler Merkmale bei postnominalen Modifikatoren. Der empirische Schwerpunkt dieser Studie liegt auf der Nominalphrase im modernen Standardarabisch, wobei Adjektive, Partizipien und Relativsätze als Modifikatoren untersucht werden. Die untersuchten Kernphänomene sind: (i) die Aufteilung nominaler Merkmale, die die Muster von Kongruenzfehlern charakterisiert, (ii) die Richtung der Übereinstimmung mit postnominalen Modifikatoren und Fälle von fehlplatzierter Kongruenz und (iii) die Variation in der Wortstellung mehrerer (und unterschiedlicher) postnominaler Modifikatoren.
In Bezug auf das erste Phänomen untersuche ich mehrere Fälle von Kongruenzfehlern in der arabischen Nominalphrase, die alle durch eine Aufspaltung der nominalen Merkmale gekennzeichnet sind. Das heißt, die Fehler beim Modifikator betreffen immer eine Kombination aus zwei Merkmalen, entweder Zahl und Geschlecht oder Bestimmtheit und Kasus, und keine anderen Kombinationen dieser Merkmale können Gegenstand von Kongruenzfehlern sein. Ich untersuche solche Spaltungen in nominalen Merkmalen in drei Kontexten: (i) wenn der Modifikator in einen Relativsatz eingebettet ist und eine teilweise Kongruenz in Zahl und Geschlecht aufweist, (ii) wenn der Modifikator auf ein pluralisches Kollektiv-/Nicht-Mensch-Substantiv folgt und eine teilweise Kongruenz in Bestimmtheit und Kasus aufweist, und (iii) wenn der Modifikator zwischen zwei Substantiven auftritt und eine geteilte Kongruenz aufweist, wobei er mit dem ersten Substantiv in Bestimmtheit und Kasus und mit dem zweiten Substantiv in Zahl und Geschlecht übereinstimmt. Die Untersuchung solcher Spaltungen hat direkten Einfluss auf die aktuelle Debatte in der Literatur über die Position der Kongruenz in der Grammatik und die Verteilung von Merkmalen im Nominal-System. In dieser Hinsicht schlage ich einen geteilten Ansatz für die Kongruenz vor und argumentiere, dass Modifikatoren, die Merkmalsaufteilungen aufweisen, aus einer Prädikatquelle abgeleitet sind und daher zwei Domänen für die Bewertung ihrer Merkmale haben. Während Zahl und Geschlecht in einer Subjekt-Prädikat-Konfiguration bewertet werden, werden Definitheit und Kasus in einer Nominal-Modifikator-Konfiguration bewertet. Nach dieser Auffassung hängt die Aufteilung der nominalen Merkmale davon ab, ob der Modifikator in einem Bereich eine Übereinstimmungsrelation eingeht, im anderen jedoch nicht (teilweise Übereinstimmung), oder ob er in beiden Bereichen Übereinstimmungsrelationen eingeht, jedoch mit zwei verschiedenen Substantiven (geteilte Übereinstimmung). Ich behaupte, dass eine Analyse nach diesen Gesichtspunkten die Aufteilung der nominalen Merkmale erklären und alle nachgewiesenen Muster von Kongruenzfehlern in der arabischen Nominalphrase ableiten kann. Sie liefert auch eine grundsätzliche Erklärung dafür, warum andere Kombinationen dieser Merkmale nicht Ziel von Kongruenzfehlern sein können.
In Bezug auf das zweite Phänomen untersuche ich einen Kontext, in dem der Modifikator eine falsche Kongruenz aufweist. Dies ist ein Kontext, in dem der Modifikator zwischen zwei Substantiven [N1-A-N2] steht und semantisch das zweite Substantiv [N2] modifiziert. In dieser Position kann der Modifikator nicht mit dem semantisch modifizierten Substantiv [N2] übereinstimmen, sondern stimmt stattdessen in allen Merkmalen mit dem vorangehenden Substantiv [N1] überein. Die Untersuchung dieses Kongruenzmusters hat Auswirkungen auf die aktuelle Debatte in der Literatur über die Richtung von Agree und die Lokalitätsbedingung, unter der Agree stattfinden kann. In dieser Hinsicht argumentiere ich, dass Agree keine semantische Modifikation verfolgen muss und dass Modifikatoren ihre Merkmale bewerten, sobald die Lokalitätsbedingung für das Auftreten von Agree erfüllt ist. Dementsprechend argumentiere ich, dass Modifikatoren im Arabischen nur mit einem strukturell höheren Substantiv nach oben übereinstimmen können. Ich argumentiere, dass diese Sichtweise der Agree-Beziehung alle Fälle von Kongruenz in dieser Sprache ableiten kann.
In Bezug auf das dritte Phänomen untersuche ich Variationen in der Wortstellung mehrerer (und unterschiedlicher) postnominaler Modifikatoren im Arabischen. Während einfache Adjektive in dieser Sprache bestimmten Reihenfolgebeschränkungen unterliegen und daher vor der Zahl stehen müssen, unterliegen Adjektive und Partizipien, die PP-Komplementierungen oder adverbiale Modifikatoren haben, keinen Reihenfolgebeschränkungen und müssen daher hinter der Zahl stehen. Die Untersuchung dieser Variation hat Auswirkungen auf die derzeitige Sichtweise in der Literatur hinsichtlich der Ableitung von postnominalen Modifikatoren und der Frage, ob alle Modifikatoren aus derselben syntaktischen Quelle abgeleitet sind. In diesem Zusammenhang zeige ich, dass diese Variation eine Herausforderung für die Ansicht darstellt, dass die Modifikatoren im Arabischen ihren Ursprung in einer pränominalen Position haben und dass ihre postnominale Position abgeleitet wird, wenn das Substantiv eine Bewegung nach links durchläuft. Ich zeige, dass diese Sichtweise der Ableitung von postnominalen Modifikatoren falsche Vorhersagen für die nachgewiesene Verteilung von postnominalen Modifikatoren im Arabischen liefert. Stattdessen argumentiere ich, dass alle postnominalen Modifikatoren im Arabischen ihren Ursprung in einer postnominalen Position haben, wo sie rechts an das Substantiv angehängt sind. Ich argumentiere auch, dass postnominale Modifikatoren in dieser Sprache aus zwei verschiedenen syntaktischen Quellen abgeleitet werden. Während Modifikatoren, die Reihenfolgebeschränkungen unterliegen, als nicht-klasale Adnominale verschmelzen, stammen Modifikatoren, die keinen Reihenfolgebeschränkungen unterliegen, ursprünglich aus Prädikaten in reduzierten Relativsätzen. Dementsprechend verschmelzen Modifikatoren, die ursprünglich aus Prädikaten stammen, über nicht-klasalen Modifikatoren, ähnlich wie bei der Verteilung von Standard-Relativsätzen. Ich behaupte, dass eine Analyse entlang dieser Linien die Variation in der Wortstellung von postnominalen Modifikatoren im Arabischen ableiten kann.This dissertation develops a novel approach to the split in nominal features on postnominal modifiers. The empirical focus of this study is the noun phrase in Modern Standard Arabic and the modifiers under focus include adjectives, participles and relative clauses. The core phenomena under investigation are: (i) the split in nominal features which characterises the patterns of concord mismatches, (ii) the directionality of Agree with postnominal modifiers and cases of misplaced concord, and (iii) the variation in the word order of multiple (and different) postnominal modifiers.
With respect to the first phenomenon, I investigate several instances of concord mismatches in the Arabic noun phrase which are all characterised by a split in nominal features. That is, the mismatches on the modifier always target a combination of two features, either number and gender or definiteness and case, and no other combinations of these features can be the target of concord mismatches. I examine such splits in nominal features in three contexts: (i) when the modifier is embedded in a relative clause and displays partial concord in number and gender, (ii) when the modifier follows a plural collective/nonhuman noun and displays partial concord in definiteness and case, and (iii) when the modifier occurs in between two nouns and displays split concord, agreeing with the first noun in definiteness and case and with the second noun in number and gender. The investigation of such splits directly bears on the ongoing debate in the literature concerning the location of concord in grammar and how features are distributed in the nominal system. In this respect, I propose a split approach to concord, arguing that modifiers that show feature-splits are derived from a predicate source and therefore have two domains for the valuation of their features. While number and gender are valued in a subject-predicate configuration, definiteness and case are valued in a noun-modifier configuration. Under this view, the split in nominal features depends on whether the modifier enters an Agree relation in one domain but not the other (partial concord), or if it enters Agree relations in both domains but with two different nouns (split concord). I argue that an analysis along these lines can account for the split in nominal features and derive all the attested patterns of concord mismatches in the Arabic noun phrase. It also provides a principled account for why other combinations of these features cannot be the target of concord mismatches.
With respect to the second phenomenon, I investigate a context where the modifier displays misplaced concord. This is a context in which the modifier occurs in between two nouns [N1-A-N2] and is semantically modifying the second noun [N2]. In this position, the modifier cannot agree with the semantically modified noun [N2] and instead agrees in all features with the preceding noun [N1]. The investigation of this pattern of concord has implications for the current debate in the literature concerning the directionality of Agree and the locality condition under which Agree can take place. In this respect, I argue that Agree does not need to track semantic modification, and modifiers value their features once the locality condition for Agree to take place is met. Accordingly, I argue that modifiers in Arabic can only Agree upwardly with a structurally higher noun. I argue that this view of the Agree relation can derive all instances of concord in this language.
With respect to the third phenomenon, I investigate variation in the word order of multiple (and different) postnominal modifiers in Arabic. While simple adjectives in this language are subject to ordering restrictions and therefore must precede the numeral, adjectives and participles that have PP complements or adverbial modifiers are not subject to ordering restrictions and therefore must follow the numeral. The investigation of this variation has implications for the current view in the literature concerning the derivation of postnominal modifiers, and whether or not all modifiers are derived from the same syntactic source. In this regard, I show that this variation poses a challenge for the view that takes the modifiers in Arabic to originate in a prenominal position, and that their postnominal position is derived when the noun undergoes leftward movement. I show that this view of the derivation of postnominal modifiers makes the wrong predictions for the attested distribution of postnominal modifiers in Arabic. Instead, I argue that all postnominal modifiers in Arabic originate in a postnominal position where they are right-adjoined to the noun. I also argue that postnominal modifiers in this language are derived from two different syntactic sources. While modifiers that are subject to ordering restrictions merge as non-clausal adnominals, modifiers that are not subject to ordering restrictions originate as predicates in reduced relative clauses. Accordingly, modifiers that originate as predicates merge above non-clausal modifiers, similar to the distribution of standard relative clauses. I argue that an analysis along these lines can derive the variation in the word order of postnominal modifiers in Arabic.2025-12-1
Bridging Theory and Practice: Development and Evaluation of Production Scheduling Algorithms for Real-World Production Environments
No full textDie zunehmende Individualisierung, Variabilität und Echtzeitstörungen erhöhen die Komplexität der Ablaufplanung, während Industrie-4.0-Technologien Echtzeitdaten und neue Steuerungsmöglichkeiten der Produktion ermöglichen. Diese Dissertation adressiert die Lücke zwischen stilisierter Forschung und realen Fabrikumgebungen mit zusätzlichen Restriktionen. Dazu adressiert die Dissertation zwei Bereiche: die Entwicklung praxistauglicher Ablaufplanungs¬algorithmen und deren Evaluation unter realistischen Bedingungen.
In dem ersten Bereich schafft diese Dissertation zuerst eine Grundlage für die Entwicklung von praxisrelevanten Ablaufplanungsalgorithmen durch eine Zusammenführung der realen Komplexitäten in einer Taxonomie, der Entwicklung einer Problemrepräsentation und einer Referenzarchitektur zur Entwicklung von praxisrelevanten Ablaufplanungsalgorithmen. Auf diesen Grundlagen aufbauend wird in dieser Dissertation ein Reinforcement-Learning-basierter Ablaufplanungs¬algorithmus entwickelt, der die Komplexität realer Produktionen berücksichtigt und Echtzeitplanung ermöglicht.
In dem zweiten Bereich vereinfacht die Dissertation die Evaluation von praxisrelevanten Ablaufplanungsalgorithmen. Dazu führt sie die Evaluationsumgebung Simfia ein, auf der unabhängige Ablaufplanungsdienste orchestriert werden und Experimente in anpassbaren Produktionsumgebungen mit flexiblen Kennzahlen durchgeführt werden können. Anschließend wird ein Benchmark vorgestellt, der eine einheitliche Evaluation von praxisrelevanten Ablaufplanungsalgorithmen in der Forschung ermöglicht.
In Summe liefert die Arbeit Anforderungen an praxisrelevante Ablaufplanung, eine wiederverwendbare Problemrepräsentation samt Referenzarchitektur, praxistaugliche Reinforcement-Learning-Ablaufplanungsalgorithmen sowie Möglichkeiten zur Evaluation solcher Algorithmen, bestehend aus einer Evaluationsplattform und einem Benchmark. Dadurch schließt diese Dissertation die Lücke zwischen Forschung und den Anforderungen der Produktionswelt und trägt dazu bei, dass zukünftige Forschung eine größere Relevanz für die Praxis haben wird.Production scheduling is becoming increasingly complex due to customization, variability, and real-time disturbances, while Industry 4.0 technologies offer real-time data and opportunities for reactive control. This dissertation addresses the gap between simplified research on production scheduling and complex real-world production environments with additional constraints, by targeting two areas: the development of real-world-capable scheduling approaches and the evaluation of such approaches under realistic conditions.
In the first area, this dissertation lays the foundation for the development of real-world scheduling algorithms. First, it synthesizes real-world complexities into a taxonomy, then proposes a general problem representation, and designs a reference architecture for scheduling applications that expose these complexities to algorithms. Building on these foundations, it develops and iterates reinforcement learning–based schedulers for real-time decision making, demonstrating that state-of-the-art learning methods can integrate constraints such as sequence-dependent changeovers, alternative resources, and dynamic events while remaining computationally viable.
In the second area, this dissertation enables the evaluation of such real-world scheduling algorithms. It introduces Simfia, an evaluation environment that manages individually deployable scheduling services, orchestrates experiments, and reports performance against customizable criteria. Furthermore, this dissertation proposes a benchmark that incorporates real-world complexity usable for future research to compare the performance of real-world production scheduling algorithms, thereby addressing common shortcomings of existing evaluations.
Overall, the dissertation presents a comprehensive view of real-world scheduling requirements, a reusable problem representation and reference architecture, reinforcement learning schedulers tailored to practice-relevant constraints, and an evaluation stack comprising a platform and a benchmark. Together, these contributions provide actionable building blocks for researchers and practitioners, narrowing the gap between academic advances and factory-floor needs and advancing the relevance and reproducibility of production scheduling research.2025-12-2
Unraveling ezrin's binding to PtdIns[4,5]P2 and F-actin in biomimetic systems
No full textUm vielfältige lebenserhaltende Funktionen wie Zellmotilität, Aufrechterhaltung
der Zellform und Zellteilung zu erfüllen, ist eine dünne Schicht aus filamentösem Aktin
zusammen mit regulatorischen Proteinen unterhalb der Plasmamembran unverzichtbar. Darüber
hinaus spielt dieser Aktin-Kortex eine entscheidende Rolle bei pathophysiologischen Prozessen,
darunter neurodegenerative Erkrankungen, Krebswachstum und HIV-1-Aufnahme in die Zelle.
Dieses Netzwerk ist über ERM-Proteine direkt mit der Plasmamembran verbunden. Es ist bereits
bekannt, wie die meisten regulatorischen Proteine die Aktinarchitektur verändern und wie
Ezrin eine Konformationsänderung durchläuft, um PtdIns[4,5]P2 und F-Aktin zu verbinden.
Der Einfuss bestimmter natürlicher Lipide auf die PtdIns[4,5]P2/Ezrin-Verbindung ist jedoch
noch unklar, genauso wie das bevorzugte Bindungsmotiv von Ezrin/F-Aktin.
Diese Arbeit befasst sich mit diesen offenen Fragen, indem sie unterstützte Lipid-Doppelschichten
als Modellsystem mit kontrollierbaren Lipidzusammensetzungen verwendet. Um den phosphorylierten
Zustand von Ezrin zu imitieren, wurde die phosphomimetische Mutante T567D verwendet.
Die reflektometrische Interferenzspektroskopie zeigte, dass die Anwesenheit von sauren
Lipiden und Cholesterin die Rekrutierung von Ezrin T567D zu PtdIns[4,5]P2-haltigen Membranen
signifikant verstärkt. Die Einbindung dieser Komponenten erhöhtht die negative Oberflächenladung
der Membran und verstärkt dadurch die elektrostatischen Wechselwirkungen, die die
Bindung von Ezrin an PtdIns[4,5]P2 vermitteln. Diese Ergebnisse unterstreichen die entscheidende
Rolle der umgebenden Lipidumgebung bei der Regulierung der Ezrin-Rekrutierung. Um
die essentiellen Aminosäuren zu identifizieren, die die Ezrin/F-Aktin-Wechselwirkung vermitteln,
wurde die Komplexität des Aktin-Kortex durch die Verwendung biomimetischer minimaler
Aktin-Kortexe auf ein Minimum reduziert. Um die F-Aktin-Bindung zu ermöglichen, wurde die
phosphomimetische Mutation T567D in alle Ezrin-Mutanten eingeführt. Mittels ortsspezifischer
Mutagenese wurden einzelne Reste in der C-terminalen Domäne von Ezrin, Arg-569, Lys-577 und Ile-580, durch Ala ersetzt. Fluoreszenzmikroskopie und quantitative Bildanalyse von
membrangebundenem F-Aktin zeigten, dass Ala-Mutationen an Arg-569 die F-Aktin-Bindung
verstärken, während der Ersatz von Ile-580 und Lys-577 durch Ala die Bindung drastisch verringert oder vollständig aufhebt. Diese Ergebnisse unterstreichen, dass die letzte a-Helix der
C-terminalen Domäne von Ezrin ein kritischer und mutationsempfindlicher Determinant der
F-Aktin-Bindung ist. Aufgrund des Mangels an hochauflösenden Strukturdaten für F-Aktin
und die Aktin-Bindungsstelle von Ezrin deuten Strukturvorhersagen mit AlphaFold darauf hin,
dass diese terminale a-Helix mit der konservierten hydrophoben Spalte von Aktin in Wechselwirkung
tritt. Zusammengenommen unterstreichen die Ergebnisse den tiefgreifenden Einfluss einzelner Aminosäuresubstitutionen innerhalb der C-terminalen Domäne von Ezrin und liefern
erste mechanistische Einblicke in das bevorzugte Bindungsmotiv von Ezrin für F-Aktin.To fulfil manifold life-sustaining functions such as cell motility, maintenance of cell
shape, and cell division, a thin layer of filamentous actin together with regulatory proteins beneath
the plasma membrane is indispensable. Moreover, this actin cortex plays a decisive role
in pathophysiological processes, including neurodegenerative diseases, cancer progression, and
HIV-1 uptake. This intertwined network is directly tethered to the plasma membrane via ERM
proteins. It is already known how most regulatory proteins alter actin architecture and how
ezrin undergoes a conformational change to bridge PtdIns[4,5]P2 and F-actin. Yet, the influence
of certain natural lipids on the PtdIns[4,5]P2/ezrin linkage remains unclear, as well as the
preferential binding motif of ezrin/F-actin.
This work addresses these open questions by employing supported lipid bilayers as a model system
with controllable lipid compositions. To mimic the phosphorylated state of ezrin, the phosphomimetic
mutant T567D was used. Reflectometric interference spectroscopy revealed that the
presence of acidic lipids and cholesterol significantly enhances the recruitment of ezrin T567D
to PtdIns[4,5]P2-containing membranes. The incorporation of these components increases the
negative membrane surface charge, thereby strengthening the electrostatic interactions that mediate
ezrin-PtdIns[4,5]P2 binding. These findings underscore the crucial role of the surrounding
lipid environment in regulating ezrin recruitment. To pinpoint essential amino acids mediating
the ezrin/F-actin interaction, the complexity of the actin cortex was reduced to a minimum by
using biomimetic minimal actin cortices. To permit F-actin binding, the phosphomimetic mutation
T567D was introduced in all ezrin mutants. Using site-directed mutagenesis, individual
residues in ezrin's C-terminal domain Arg-569, Lys-577, and Ile-580 were substituted with Ala.
Fluorescence microscopy and quantitative image analysis of membrane-bound F-actin revealed
that Ala mutations at Arg-569 enhances F-actin binding, whereas replacing Ile-580 and Lys-577
by Ala drastically decrease or abolish binding entirely. These findings highlight that the last
a-helix of ezrin's C-terminal domain is a critical and mutation-sensitive determinant of F-actin
binding. Owing to the lack of high-resolution structural data for F-actin and ezrin's actin binding
site, structural predictions using AlphaFold suggest that this terminal a-helix engages
with the conserved hydrophobic cleft of actin.
Conclusively, the results underscore the profound impact of single amino acid substitutions
within ezrin's C-terminal domain and provide first mechanistic insights into ezrin's preferential
binding motif for F-actin.2026-01-2
Resource development for the study of adaptive traits and resilience in long-lived tree species
No full textResilience and adaptability are essential traits for forest tree species facing the increasing challenges of climate change. This study focuses on developing genetic and analytical resources to investigate adaptive traits and resilience mechanisms in forest trees, emphasizing gene flow, family structure, and growth responses to climatic stressors. Through this integrated approach, the study aims to improve our understanding of how forest trees respond to environmental variability and disturbance, providing essential knowledge for the design of effective conservation strategies to maintain forest health and productivity under changing climatic conditions.
The research focuses on two key forest species: Quercus rubra L. (Northern red oak) and Fagus sylvatica L. (European beech). In a small, isolated Q. rubra plantation located outside its natural distribution range in Germany, microsatellite genotyping and paternity analyses were employed to explore gene flow and pollen dispersal patterns. The results revealed a predominance of internal gene flow, with most of the effective pollen coming from neighbouring trees. However, a significant influx of external pollen from various distant donors was also detected, highlighting the persistence of long-distance gene flow despite geographic isolation. This external pollen contribution plays a crucial role in maintaining genetic variation and connectivity, which are vital for population resilience in fragmented landscapes.
Based on this understanding of reproductive dynamics and genetic structure, the study identified and characterised large full-sib families within the isolated Q. rubra population by paternity analyses. Seedling genotyping validated several large full-sib families, providing valuable genetic resources for quantitative trait locus (QTL) mapping and further genetic analyses. This approach, named ‘breeding without breeding’, allows for accelerated breeding cycles by avoiding the need for controlled pollination. Such strategies are especially valuable in long-lived species, where traditional breeding approaches are limited by time-consuming and high resource demands, thereby supporting the more efficient development of trees resilient to climate change.
In parallel with the genetic studies, dendroecological analyses were conducted in F. sylvatica populations distributed along an altitudinal gradient in the south-eastern Carpathian Mountains. By examining the relationship between wood formation, specifically earlywood and latewood as measured by tree-ring indices and basal area increments, and environmental factors such as temperature and water availability, the study explores population-level differences in climate sensitivity. Results showed distinct, site-specific growth strategies of F. sylvatica. At lower elevations (Lempes), trees showed a potential adaptation strategy and resilience, characterized by a decline in earlywood growth and a corresponding increase in latewood growth, suggesting a potential adaptation to drought. In contrast, higher-elevation populations (Solomon) were more strongly limited by spring temperatures but exhibited a pronounced growth response to rising temperatures. These results suggest that phenotypic plasticity may influence growth resilience under local changing climate regimes.
Together, these findings advance our understanding of how forest trees adapt and remain resilient in the face of environmental change. The study highlights the critical role of internal and external gene flow in maintaining genetic diversity in isolated populations, and it reveals diverse climate-driven growth patterns under local conditions. This work provides practical tools and fundamental knowledge to support forest conservation and breeding programs, ensuring the sustainability of forest ecosystems under future climate scenarios.2026-01-3
Investigating biomarker profiles in patients on the spectrum between Alzheimer’s disease and vascular dementia
No full textDie Entwicklung einer Demenz hat erhebliche Folgen für den Alltag und die Lebensqualität der betroffenen Patienten. Häufig ist das Endstadium einer Demenz durch komplette Hilflosigkeit und Pflegebedürftigkeit charakterisiert. Im Gegensatz zur Alzheimer Demenz (AD) und Vaskuläre Demenz (VaD) gibt es für die Mischdemenz (MD) bisher keine einheitlichen Diagnosekriterien und die Diagnose ist klinisch weiterhin schwer zu differenzieren. Zudem ist noch nicht abschließend geklärt, ob es sich bei der MD lediglich um den Überlappungsbereich zwischen der AD und der VaD handelt oder die MD ein eigenes Krankheitsbild darstellt.
Viele Studien untersuchen und vergleichen Blut- und Liquormarker, NPT oder Bildgebungen bei Patienten mit AD im Vergleich zu Patienten mit VaD oder kognitiv Gesunden. Dahingegen liegen kaum Studien vor, die versuchen diese Informationen zu nutzen, um den Bereich der MD abzugrenzen und diese zu charakterisieren.
Zur vertieften Untersuchung dieses Bereiches wurden in dieser Studie Patienten mit AD, VaD und Patienten mit MD (VaD plus pathologischen pTau, Aß-Ratio oder Aß1-42) verglichen. Dazu wurden die einzelnen Blut- und Liquormarker, die Ergebnisse der NPT und die ausgewerteten MRT-Bilder verglichen. In einem weiteren Schritt wurden Korrelationen zwischen den Parametern durchgeführt.
In der Literatur wurden bereits mehrfach einzelne oder mehrere dieser Parameter genutzt, um die Gruppen voneinander abzugrenzen oder miteinander zu vergleichen, dabei waren die Ergebnisse allerdings in ihrer Signifikanz uneinheitlich. Dies liegt sicherlich auch an den unterschiedlichen Methoden zur Proteinbestimmung oder Genanalyse. Zudem gibt es verschiedene Quantifizierungsmöglichkeiten der WML und Testverfahren in der Neuropsychologie. Jede Studie arbeitet zudem mit anderen untersuchten Populationen und Definitionen. Dies erschwert einen direkten Vergleich zu anderen Studien.
Zusammenfassend zeigten sich signifikante Unterschiede zwischen den drei Diagnosen. Dabei war die AD neben den Einschlusskriterien zusätzlich durch einen signifikant niedrigeren Anteil an Patienten mit arterieller Hypertonie, höhere Tau-Werte und niedrigere Lipocalin 2-Werte charakterisiert. Die VaD zeichnete sich durch einen höheren Anteil an Patienten mit Diabetes mellitus, einer nicht signifikant höheren Albuminratio und schlechtere Ergebnisse im TMT A und der semantischen Wortflüssigkeit aus. Die MD kennzeichnete höhere Aß1-40- und Lipocalin 2- Werte und nicht signifikant höhere Anteile an Patienten mit Vorhofflimmern.Developing dementia significantly alters the everyday life and quality of life of the affected patients. In the end stage of dementia, the diseased often experience complete helplessness and need for care. In contrast to Alzheimer's dementia (AD) and Vascular dementia (VaD), there currently are no universally accepted diagnostic criteria for Mixed dementia (MD) rendering the diagnosis and differenciation from other forms of dementia difficult. In addition, it has not yet been conclusively clarified whether MD is merely an overlap between AD and VaD or whether MD represents a distinct disease entity.
AD and VaD have each been characterized extensively using serum and cerebrospinal fluid biomarkers , NPT as well as imaging. In contrast, the available data on MD is insufficient for the purpose of characterizing the disease.
Aiming to contribute to this open research question and to characterize MD in more detail, this study compared patients with AD, VaD and patients with MD (VaD plus pathological pTau, Aß ratio or Aß1-42). For this purpose, blood and cerebrospinal fluid markers, the results of the NPT and the MRI imaging were compared between the groups by Kruskal-Wallis-Test. In a further step, correlations between the parameters were analyzed.
Many of the parameters used in the present study have already been investigated several times trying to differentiate the groups from one another or to compare them with one another. The results were inconsistent in their significance. Certainly, this is at least partially due to the different laboratory methods evaluating the biomarkers (proteins or genes). In addition, there are various options quantifying white matter lesions (WML) and test procedures in neuropsychology. Each study also works with different populations and inclusion/exclusion criteria. This limits the option to compare data from different studies studies.
In the present study, there were significant differences between the three diagnoses.
In addition to the inclusion criteria, AD was characterized by a significantly lower proportion of patients with arterial hypertension, higher tau values and lower lipocalin 2 values. VaD was characterized by a higher proportion of patients with diabetes mellitus, higher Albumin ratio (not significant) and poorer results in the TMT A and semantic verbal fluency. The MD was characterized by higher Aß1-40 and lipocalin 2 levels and non-significantly higher proportions of patients with atrial fibrillation (not significant).2025-03-3