Frankfurt Institute for Advanced Studies
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Sustainability of seed harvesting in wild plant populations: an insight from a global database of matrix population models
No full textAbstract
Seed harvesting from wild plant populations is key for ecological restoration, but may threaten the persistence of source populations. Consequently, several countries have set guidelines limiting the proportions of harvestable seeds. However, these guidelines are so far inconsistent, and they lack a solid empirical basis. Here, we use high-resolution data from 298 plant species to model the demographic consequences of seed harvesting. We find that the current guidelines do not protect populations of annuals and short-lived perennials, while they are overly restrictive for long-lived plants. We show that the maximum possible fraction of seed production – what can be harvested without compromising the long-term persistence of populations – is strongly related to the generation time of the target species. When harvesting every year, this safe seed fraction ranges from 80% in long-lived species to 2% in most annuals. Less frequent seed harvesting substantially increases the safe seed fraction: In the most vulnerable annual species, it is safe to harvest 5%, 10% or 30% of population seed production when harvesting every two, five or ten years, respectively. Our results provide a quantitative basis for seed harvesting legislations worldwide, based on species’ generation time and harvesting regime.
Significance The UN Decade on Ecosystem Restoration, 2021-2030, foresees upscaling restoration, and the demand for native seed is skyrocketing. Seeds for restoring native vegetation are often harvested in wild, but too intensive harvest can threaten the donor populations. Existing guidelines that set limits to wild seed harvest are mostly based on expert opinions, yet they commonly lack empirical basis and vary among regions in one order of magnitude. We show that the current guidelines urgently need to be reformulated, because they are overly restrictive in long-lived species, while they do not protect annual plants from extinction. Using matrix population models of nearly 300 plant species, we provide a quantitative basis for a new seed harvesting legislation world-wide
β2-adrenoceptors kick osteoarthritis – time to rethink prevention and therapy?
No full textAlthough, during the past decades, substantial advances emerged in identifying major local and systemic factors contributing to initiation and progression of osteoarthritis (OA), some neuroendocrine mechanisms are still not understood or even neglected when thinking about novel therapeutic options. One of which is the sympathetic nervous system that exhibits various OA-promoting effects in different tissues of the joint. Interestingly, the β2-adrenoceptor (AR) mediates the majority of these effects as demonstrated by several in vitro, in vivo as well as in clinical studies. This review article does not only summarize studies of the past two decades demonstrating that the β2-AR plays an OA-promoting role in different tissues of the joint but also aims to encourage the reader to think about next-level research to discover novel and innovative preventive and/or therapeutic strategies targeting the β2-AR in OA
Collision-energy dependence of deuteron cumulants and proton-deuteron correlations in Au+Au collisions at RHIC
No full textWe report the first measurements of cumulants, up to 4th order, of deuteron number distributions and proton-deuteron correlations in Au+Au collisions recorded by the STAR experiment in phase-I of Beam Energy Scan (BES) program at the Relativistic Heavy Ion Collider. Deuteron cumulants, their ratios, and proton-deuteron mixed cumulants are presented for different collision centralities covering a range of center-of-mass energy per nucleon pair sNN−−−−√~=~7.7 to 200~GeV. It is found that the cumulant ratios at lower collision energies favor a canonical ensemble over a grand canonical ensemble in thermal models. An anti-correlation between proton and deuteron multiplicity is observed across all collision energies and centralities, consistent with the expectation from global baryon number conservation. The UrQMD model coupled with a phase-space coalescence mechanism qualitatively reproduces the collision-energy dependence of cumulant ratios and proton-deuteron correlations
Das Kaleidoskop des Lebens : Hightech und Künstliche Intelligenz bringen Licht in den Nanokosmos
No full textDer Chemiker Mike Heilemann will Prozesse in menschlichen Zellen besser verstehen, um die biomedizinische Forschung voranzubringen. Dabei arbeitet er mit superauflösender Mikroskopie, die das Unsichtbare sichtbar macht
Die Mutter der wissenschaftlichen Ordnungssysteme : Mathematik vom antiken Ägypten bis zur Coronapandemie
No full text• Zahlen und Maßsysteme sind bereits aus dem antiken Ägypten und aus Mesopotamien belegt. Im 4. Jahrtausend vor unserer Zeitrechnung haben sich mit der hierarchisierten Gesellschaft auch Zahl- und Schriftzeichen entwickelt. Sie dienten vor allem der Zuteilung von Ressourcen.
• Die 13 Bücher der »Elemente« von Euklid (3. Jahrhundert vor unserer Zeit) sind die früheste erhaltene axiomatisch-deduktiv aufgebaute Sammlung mathematischen Wissens. Die Begeisterung für dieses Werk hielt über Jahrhunderte an.
• Die Ordnung von Beobachtungen durch die mathematische Erfassung und Auswertung von Daten ist in Wissenschaft und Alltag selbstverständlich. Mathematische Techniken der Statistik und Kartierung halfen Dr. John Snow im 19. Jahrhundert, die Ausbreitung der Cholera zu erforschen und zu bekämpfen.
• Trotzdem stößt die Mathematik bei der Schaffung von Ordnungen auch an Grenzen: Denn es gibt weder eine Garantie noch eine Anleitung für deren bestmögliche Nutzung. Dies zeigen nicht zuletzt Krisen wie die Coronapandemie oder die Klimakrise
Tinnitus bei Normalgehör : Untersuchung von Hörschwellenfeinstruktur, otoakustischen Emissionen und Hörnervenpotenzialen
No full textTinnitus is a symptom experienced by most people at least once in their lifetime. In most documented cases, a new onset of chronic tinnitus can be chronologically correlated with hearing loss. However, tinnitus can also occur in people with (apparently) normal hearing and remains without a traceable preceding cause. Despite the frequency of occurrence of tinnitus, the pathophysiological mechanisms are still not fully understood. A currently proposed hypothesis focuses on a "hidden" hearing loss called synaptopathy as a pathomechanism of tinnitus in normal hearing subjects. In the present study, the objective was to test whether finestructure audiometry or measurement of otoacoustic emissions can reveal possibly overlooked hearing impairment in presumed normalhearing individuals with chronic tinnitus. Thus, a hearing loss not audiologically detectable by the usual methods would supplement or replace the presumed synaptopathic pathomechanism. Another objective was to attempt to replicate the existing findings of another research group on synaptopathy as cause for tinnitus in normal hearing people. Schaette and McAlpine (2011) were able to demonstrate a significant difference in wave I amplitudes between groups of normal hearing subjects with and without chronic tinnitus by deriving clickevoked auditory brainstem potentials, thus supporting the hypothesis of synaptopathy18.
For the present study, a cohort of normal-hearing subjects consisting of a group of tinnitus subjects (N = 15) and a control group (N = 14) was tested. Manual puretone audiometry with 11 test frequencies was conducted to determine hearing performance. Inclusion criteria were defined as air conducted hearing thresholds of 10 dB HL or lower. A deviation at a test frequency of 15 dB HL or less was tolerated. Data of tinnitus characteristics, such as pitch and intensity, were collected by presentation and matching of comparative tones, quality and subjective disturbance by questionnaire. Furthermore, data was obtained from both test groups by Békésy gliding frequency audiometry (794 test frequencies), as well as DPOAE measurement (36 test frequencies) and auditory brainstem response (ABR) audiometry (derivation of early auditory evoked potentials). The results showed a correlation of the determined tinnitus comparison pitch with the frequency location of the largest deviation (impairment) from the normal hearing curve in the Békésy gliding frequency audiometry (p = 0.032). All further analyses of the finestructure hearing curve (steepness of hearing loss, slope, number of hearing loss dips) showed no statistically significant relationship between the morphology of the fine-structure hearing curve and tinnitus characteristics. Finestructure measurement revealed areas of hearing loss that were not mapped in manual puretone audiometry. These "undetected" hearing losses would have led to the exclusion of 12 of 29 subjects (41.4 %) if the finestructure hearing curve had been used as an inclusion criterion. A direct comparison of the mean finestructure hearing curves of both test groups showed a statistically significant better mean hearing performance of the tinnitus group (p < 0.05) in 3 different test frequency ranges (1.5 kHz, 3 kHz, 7 kHz) with a maximum of 4 dB HL. Analy-sis of the mean amplitudes of wave I of the ABRs showed, contrary to expectation, a weak trend toward higher amplitudes in the tinnitus group (p = 0.06). According to Schaette and McAlpine (2011), synaptopathy pathogenesis should have resulted in an opposite trend, i.e., a decrease in wave I amplitude in the tinnitus group. As a secondary finding, a weak trend between wave I amplitude and subjectively perceived disturbance of tinnitus was demonstrated (p = 0.06). Statistical analysis of the parameters determined from the DPOAE measurements did not reveal any significant differences between the tinnitus group and control group. Direct comparison of the DPOAE and finestructure hearing curves, revealed a significant difference in the differences of the frequencyspecific measurements around 2.4 kHz (p = 0.007).
The results of the study suggest that in previous studies with supposedly normal hearing tinnitus subjects there were unrecognized hearing losses that either went unrecognized by the screening by manual puretone audiometry, or subjects with previously aboveaverage hearing experienced a subtle spontaneous decrease in their hearing as tinnitus pathogenesis. This assumption is also supported by the fact that there is a significant correlation between the frequency range of the greatest hearing loss in the finestructure hearing curves and the tinnitus frequency.
The suspected pathomechanism of synaptopathy in "normal hearing" subjects with tinnitus could not be confirmed. The correlation between wave I amplitudes and subjectively perceived disturbance by tinnitus, indicated by the data of this study, should be investigated in more detail in future studies. Further research with more accurate measurement methods and larger subject groups is needed to clarify the hypothesis "Genesis of chronic subjective tinnitus without hearing loss".Tinnitus ist ein Symptom, welches von den meisten Menschen mindestens einmal im Le-ben verspürt wird. In den meisten dokumentierten Fällen kann ein neu aufgetretener, chronischer Tinnitus mit einem Hörverlust in einen zeitlichen Zusammenhang gebracht werden. Ein Tinnitus kann aber auch bei (scheinbar) normalhörenden Menschen auftreten und verbleibt ohne nachzuvollziehende vorhergegangene Ursache. Trotz der Häufigkeit des Auftretens von Tinnitus sind die pathophysiologischen Zusammenhänge immer noch nicht vollends erforscht. Eine aktuelle Hypothese stellt einen „versteckten“ Hörverlust genannt Synaptopathie als Pathomechanismus des Tinnitus bei Normalhörenden in den Fokus. In der vorliegenden Arbeit sollte geprüft werden, ob eine Feinstrukturaudiometrie oder die Messung otoakustischer Emissionen eventuell übersehene Hörschäden bei vermeintlich Normalhörenden mit chronischem Tinnitus demaskieren kann. Somit würde ein mit den üblichen Methoden audiologisch nicht nachweisbarer Hörverlust in Ergänzung oder an die Stelle des vermuteten Synaptopathie-Pathomechanismus treten. Ein weiteres Ziel lag in dem Versuch der Replikation von bereits vorliegenden Ergebnissen einer an-deren Arbeitsgruppe zur Synapthopathie bei Tinnitus. Schaette und McAlpine (2011) konnten mittels der Ableitung von klick-evozierten akustischen Hirnstammpotenzialen einen signifikanten Unterschied zwischen Gruppen von Normalhörenden mit und ohne chronischem Tinnitus in den Amplituden der Welle I nachweisen, und damit die Hypothese der Synaptopathie erhärten.
Für die vorliegende Studie wurde eine Studienkohorte aus normalhörenden Probanden bestehend aus einer Gruppe von Tinnitusprobanden (N = 15) und einer Kontrollgruppe (N = 14) untersucht. Zur Bestimmung der Hörleistung wurde eine manuelle Reintonaudiometrie mit 11 Testfrequenzen durchgeführt. Aufnahmekriterium waren Luftleitungs-Tonhörschwellen von 10 dB HL oder geringer. Eine Abweichung bei einer Prüffrequenz von maximal 15 dB HL wurde hierbei toleriert. Die Daten der Tinnitus-Charakteristika, wie Tonhöhe und Intensität wurden durch Vergleichsdarbietungen, die Qualität und die subjektive Belästigung per Fragebogen erhoben. Des Weiteren wurden bei beiden Testgruppen Daten mittels Békésy-Gleitfrequenzaudiometrie erhoben (794 Prüffrequenzen), sowie eine DPOAE Messung (36 Prüffrequenzen) und eine Hirnstammaudiometrie (Ableitung früher akustisch evozierter Potenziale, FAEP) durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten eine Korrelation der ermittelten Tinnitus-Vergleichstonhöhe mit der Frequenzlage der größten Abweichung (Verschlechterung) von der normalen Hörkurve in der Békésy-Gleitfrequenzaudiometrie (p = 0,032). Alle weiteren Analysen der Feinstruktur-Hörkurve (Steilheit der Hörverlust-Absenkung, Anzahl der Hörverlust-Senken) zeigten keinen sta-tistisch signifikanten Zusammenhang zwischen der Morphologie der Feinstruktur-Hör-kurve und den Tinnitus-Charakteristika. Die Feinstrukturmessung deckte Hörverlustbereiche auf, die in der manuellen Reintonaudiometrie nicht abgebildet wurden. Diese „unentdeckten“ Hörverluste hätten zum Ausschluss von 12 von 29 Testpersonen (41,4 %) geführt, wenn die Feinstruktur-Hörkurve als Inklusionskriterium verwendet worden wäre. Im direkten Vergleich der mittleren Feinstruktur-Hörkurven beider Testgruppen zeigte sich eine mit etwa maximal 4 dB statistisch signifikant bessere mittlere Hörleistung der Tinnitusgruppe (p < 0,05) in 3 unterschiedlichen Prüffrequenzbereichen (1,5 kHz, 3 kHz, 7 kHz). Die Analyse der mittleren Amplituden der Welle I der FAEP zeigte entgegen der Erwartung einen schwachen Trend zu höheren Amplituden in der Tinnitusgruppe (p = 0,06). Nach Schaette und McAlpine (2011) hätte sich der Synaptopathie-Pathogenese zu Folge ein gegenläufiger Trend, also eine Verringerung der Amplitude der Welle I in der Tinnitusgruppe ergeben sollen. Nebenbefundlich konnte ein schwacher Trend zwischen der Amplitude der Welle I und der subjektiv empfundenen Belästigung des Tinnitus nachgewiesen werden (p = 0,06). Die statistische Analyse der aus den DPOAE-Messungen ermittelten Parameter erbrachte keinen signifikanten Unterschied zwischen der Tinnitus- und Kontrollgruppe. Im direkten Vergleich der DPOAE und Feinstruktur-Hörkurven wurde ein signifikanter Unterschied in den Differenzen der frequenzspezifischen Messungen um 2,4 kHz gefunden (p = 0,007).
Die Ergebnisse der Arbeit legen die Schlussfolgerung nahe, dass in bisherigen Studien mit vermeintlich normalhörenden Tinnitusprobanden ein unerkannter Hörverlust vorlag, der entweder durch das Raster der Prüffrequenzen der manuellen Reintonaudiometrie fiel, oder Probanden mit vormals überdurchschnittlichem Gehör eine dezente spontane Absenkung ihres Hörvermögens als Tinnitus-Pathogenese erfahren haben. Für diese Vermutung spricht auch, dass zwischen dem Frequenzbereich des größten Hörverlustes in den Feinstruktur-Hörkurven und der Tinnitusfrequenz eine signifikante Korrelation besteht.
Der vermutete Pathomechanismus der Synaptopathie bei „Normalhörenden“ mit Tinnitus konnte nicht bestätigt werden. Der Zusammenhang zwischen der Amplitude der Welle I und der subjektiv wahrgenommenen Belästigung durch den Tinnitus, auf den die Daten dieser Studie hinweisen, sollte in zukünftigen Studien genauer untersucht werden. Weitere Forschungsarbeiten mit genaueren Messmethoden und größeren Probandengruppen sind zur Klärung der Hypothese „Genese des chronischen subjektiven Tinnitus ohne Hörminderung“ erforderlich
Von der Sorge um das Ephemere : Filmamateur_innen radikal empathisch kuratieren am Beispiel von Elfriede Irrall
No full textJan-Hendrik Müller und Stefanie Zingl verfolgen mit ihrem radikal empathischen Ansatz des Archivierens Strategien des In-Beziehung-Setzens filmischen und afilmischen Materials, wobei sie den Nachlass der österreichischen Schauspielerin und Filmemacherin, Elfriede Irrall, ins Zentrum ihrer Untersuchung stellen. Ziel dieser Auslegungen des archivarischen Kuratierens ist es, dominierender Filmgeschichtsschreibung von den Rändern her zu begegnen und sie mit anti-kanonischen Ordnungsprämissen zu konfrontieren, die dem teleologischen Positivismus der Filmgeschichte etwas entgegenstellen
Repetitive Verhaltensweisen in Kindern und Jugendlichen: Psychometrische Eigenschaften der deutschsprachigen Version der Repetitiven Verhaltensskala – Revidiert
No full textZielsetzung der vorliegenden Dissertation war die Validierung einer deutschsprachigen Version, der bereits für andere Sprachen validierten Repetitiven Verhaltensskala – Revidiert (RBS-R) für Kinder- und Jugendliche im Alter zwischen 4-17 Jahren. Die RBS-R ist ein aus 43 Items bestehendes, gut untersuchtes Screeninginstrument, welches restriktives, repetitives Verhalten (RRV) erfasst. RRV stellen einen heterogenen Symptomkomplex dar, welcher durch stereotype motorische, sprachliche und kognitive Verhaltensmuster gekennzeichnet ist.
RRV sind neben Abweichungen sozialer Interaktion und Kommunikation eines der Hauptkriterien für eine Autismus-Spektrum-Störung (ASS). RRV sind jedoch nicht nur Teil des Symptomspektrums einer ASS, sondern treten häufig auch bei anderen psychiatrischen Erkrankungen (PE), einer Intelligenzminderung (IM) oder bei altersentsprechend entwickelten Kindern (AE), beispielsweise in bestimmten Phasen des Heranwachsens auf. Bisher wurde die RBS-R fast ausschließlich an ASS untersucht. Es besteht die Notwendigkeit für ein valides und zuverlässiges Messinstrument für den deutschen Sprachraum, welches RRV hinsichtlich ihrer Heterogenität transdiagnostisch erfassen und den Schweregrad der Ausprägung ermitteln kann. Das Ziel dieser Arbeit war, dies durch eine möglichst große und heterogene Stichprobe (n= 948) mit Inklusion von Probanden mit einer ASS (n= 218), IM (n= 120), PE (n= 166) und AE (n = 444) zu gewährleisten. Zur Überprüfung der psychometrischen Eignung erfolgte nach der Adaptation der RBS-R für den deutschen Sprachraum eine Evaluation gemäß den Prinzipien der klassischen Testtheorie, insbesondere hinsichtlich Validität und Reliabilität. Darüber hinaus erfolgte unter Einbeziehung der vier Stichproben eine explorative Faktoranalyse (EFA) um eine geeignete Faktorlösung zu finden. Diese sollte sowohl den Anspruch Klinisch-Tätiger als auch Forschender erfüllen und eine Anwendung der RBS-R auch außerhalb von ASS ermöglichen. Zudem sollten RRV in den unterschiedlichen Kohorten, sowie in Bezug auf Alters- und Geschlechtseffekte bei ASS untersucht werden.
Die Bedeutung der Ergebnisse dieser Arbeit ist, ob der schon breit erforschten Eigenschaften der RBS-R, vor allem im Kontext mit den vorliegenden Studien zu betrachten. Einzigartig für diese deutschsprachige Validierung der RBS-R ist die Diversität und große Anzahl der teilnehmenden Probanden.
Die vorliegende Validierung der RBS-R erbrachte gute Ergebnisse für die Reliabilität und konvergente Validität der Skalen, vergleichbar mit den Ergebnissen vorheriger Studien. Die untersuchte Itemschwierigkeit war relativ gering, was durch die geringe Antwortvarianz in der großen Kohorte der AE erklärbar ist. Die Itemgesamtkorrelation zeigte gute Werte. Auch Items mit niedrigen Ergebnissen für die Itemzustimmung wurden nicht exkludiert. Dies geschah konkordant zum Vorgehen vorheriger Studien und hatte den Hintergrund, eine internationale Vergleichbarkeit des RBS-R beizubehalten. Die EFA bestätigte die gute Anwendbarkeit einer Vielzahl von Faktorlösungen. Wir legten eine 4-Faktorlösung für die deutschsprachige Version der RBS-R fest. Grundlage hierfür war das Bestreben die ursprünglichen Subskalen für eine internationale Vergleichbarkeit so getreu wie möglich beizubehalten. Die 4 Faktoren bildeten treffend RRV niedriger und hoher Ordnung ab. Gegen eine 5- oder 6-Faktorlösung sprach hierbei, dass dies zu Subskalen mit wenig Items und schwachen psychometrischen Eigenschaften führte (Lam et al, kritisiert durch Georgiades et al). Gegen eine 2- oder 3-Faktorlösung sprach die eingeschränkte klinische Interpretierbarkeit durch Subskalen mit vielen kumulierten Items. Hinsichtlich der Kohortenzugehörigkeit kann der RBS-R übereinstimmend mit Fulceri et al valide zwischen RRV in ASS und AE unterscheiden. Eine valide Unterscheidung zwischen ASS, PE und IM konnten wir nicht verifizieren. Betreffend der untersuchten Alterseffekts bestätigte sich, dass RRV bei ASS mit dem Alter abnehmen. Im Gegensatz zu einigen vorherigen Studien, welche keinen Geschlechtsunterschied bezüglich RRV bei ASS fanden, zeigten die männlichen Probanden der ASS Kohorte bei uns häufiger und ausgeprägter RRV.The aim of the present dissertation was to validate a German version of the Repetitive Behavior Scale - Revised (RBS-R) for children and adolescents aged 4-17 years. The RBS-R has already been validated for other languages. The RBS-R is a well-studied screening instrument consisting of 43 items, measuring restrictive repetitive behavior (RRB).1,2 RRBs represent a heterogeneous symptom complex, characterized by stereotyped motor, language, cognitive and behavior symptoms.3 RRB are one of the main criteria for autism spectrum disorder (ASD), along with deviations of social interaction and communication.4,5 However, RRB are not only part of the symptom spectrum of ASD, but also frequently occur in individuals with mental disabilities (MD), intelligence disabilities (ID) or in typical developed (TD), for example, at certain stages of growing up.6–8 However, to date the RBS-R has been studied almost exclusively in subjects with ASD. Ultimately, there is a need of a valid and reliable measure in German language that can transdiagnostically assess RRB with regard to its heterogeneity and determine the severity of its expression. The aim was to ensure this by using as large and heterogeneous a sample as possible (n= 948) with inclusion of subjects with an ASD (n= 218), ID (n= 120), MD (n= 166), and TD (n = 444). In order to check the psychometric suitability, an evaluation according to the principles of classical test theory, in particular with regard to validity and reliability, was carried out after the adaptation of the German RBS-R. In addition, an explorative factor analysis (EFA) was conducted with the four samples. This was applied in order to find a suitable factor solution that meets the requirements of clinicians as well as researchers and allows the RBS-R to be used outside of ASD diagnosis. In addition, RRV should be investigated in the different clinical groups, as well as in relation to age and sex effects in ASD.
The significance of the results of this work, whether the already widely researched properties of RBS-R, should be considered especially in the context with the existing studies. Unique to this, validation of the German version of the RBS-R The present validation of the RBS-R yielded good results for the reliability and convergent validity of the scales, comparable to the results of previous studies.9,12 The item difficulty studied was relatively low, which is explained by the low response variance in the large cohort of TD. The item-total correlation showed good values.13 Also, items with low scores for item endorsement were not excluded. This was done concordantly to the approach of some, previous studies10,13 and had the background to maintain an international comparability of the RBS-R. The EFA confirmed the result of previous studies, which presented the good applicability of a variety of factor solutions (2-6 factors).1,14,15 We specified a 4-factor solution for the German version of the RBS-R. This was based on the desire to retain the original subscales as faithfully as possible for international comparability. Furthermore, the four factors accurately represented low and high order RRB.16–18 The argument against a 5- or 6-factor solution was that this resulted in subscales with few items and weak psychometric properties (Lam et al9, criticized by Georgiades et al10). A 2- or 3-factor solution was opposed by the limited clinical interpretability due to subscales with many cumulative items. Regarding affiliation to clinical groups, the RBS-R can validly discriminate between RRB in ASD and TD, consistent with results from Fulceri et al2. We could not verify a valid distinction for this between ASD, MD and ID. Regarding the investigated age effect, it was confirmed that RRB in ASD decrease with age.19 In contrast to some previous studies, which found no sex difference in RRB in ASD20 the male subjects of the ASD cohort in our study showed more frequent and pronounced RRB
