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Morphological and transcriptional heterogeneity of microglia in the normal adult mouse brain
Get PDFZiel dieser Doktorarbeit ist eine umfassende Untersuchung der Heterogenität von Mikroglia aus morphologischer, elektrophysiologischer und transkriptioneller Perspektive mit dem Schwerpunkt auf Unterschiede zwischen weißer und grauer Substanz. Im ersten Kapitel diskutiere ich die morphologische Heterogenität von Mikroglia mit dem Fokus auf Satelliten- und Parenchymale-Mikroglia. Wir führten eine eingehende Analyse mehrerer Hirnareale durch und quantifizierten die Anzahl der Satellitenmikroglia, die mit verschiedenen neuronalen Subtypen in Kontakt stehen. Wir fanden heraus, dass die Anzahl der Satellitenmikroglia stark mit der neuronalen Dichte eines bestimmten Bereichs korreliert. Im zweiten Kapitel dieser Arbeit untersuche ich die transkriptionelle Heterogenität von Mikroglia aus weißer und grauer Substanz, wobei ich die in Gliazellen neu etablierte Patch-seq-Methode anwende. Diese Methode ermöglicht es eine Kombination aus morphologischen, lektrophysiologischen und transkriptionellen Profilen einzelner Zellen zu erhalten, die es erlauben, zelluläre Unterschiede zu charakterisieren. Wir identifizieren einen zellulären Subtyp, wenn wir den Patch-seq-Datensatz mit FACS-basierter Einzelzell-RNA-seq-Datensätzen vergleichen. Dieser Subtyp gehört eindeutig zu dissoziierten Gewebeproben und ist durch die Expression von Stress-assoziierten Genen charakterisiert. Im dritten Kapitel wende ich mich der Frage zu, wie Transkripte mittels SLAM-seq nachverfolgt werden können, die während der Dissoziation des Gewebes entstehen. Das Verfahren ermöglicht es mRNA, die während der Dissoziation der Probe entsteht, metabolisch zu markieren, rechnerisch zu identifizieren und zu entfernen. Indem wir die markierten Transkripte aus dem Mikroglia “entfernen”, beobachten wir, dass ein „aktivierter Mikroglia“-Subtyp zur allgemeinen Mikroglia-Population gehört.The aim of this doctoral work is to provide a comprehensive study and overview on the topic of the heterogeneity of microglia in the normal adult mouse brain from the morphological, electrophysiological and transcriptional perspective with the focus on differences between white and grey matters. In the first Chapter, I discuss the morphological heterogeneity of
microglia in the brain with the focus on two morphologically distinct classes: satellite and parenchymal microglia. We performed an in-depth analysis of multiple brain areas and quantified the number of satellite microglia which is in contact with different neuronal subtypes. We found that satellite microglia numbers are highly correlated with neuronal densities of a certain area, while showing no preferences for any of the neuronal types.
In Chapter two of this work, I study transcriptional heterogeneity of microglia from white and grey matters. For this I am employing Patch-seq, which we newly established in glial cells. This method allows a combination of morphological, electrophysiological and transcriptional profiles of single cells to assess their differences. When comparing Patch-seq dataset to the previously published FACS isolated single cell RNA-seq microglia datasets, we find a subtype of cells which uniquely belongs to FACS sample and is characterized by expression of stress-associated genes. This finding points out to the fact of dissociation-related artifacts in the single cell RNA-seq data which are not present in situ.
In the third chapter, I identified transcripts which are induced during the dissociation of the tissue by employing the SLAM-seq method. This procedure allows to metabolically label newly transcribed mRNA and computationally remove transcripts from the sample. By removing the labeled transcripts from the dataset of cells isolated from the hippocampus via enzymatic dissociation, we observe that an “activated microglia” subtype merges with the general microglia population
Investigation of device related material properties of β-Ga2O3 bulk crystals and homoepitaxial layers
Get PDFDie zentrale wissenschaftliche Fragestellung dieser Arbeit ist die Bewertung von anwendungsorientierten (100) β-Ga2O3 Czochralski (Cz) gewachsenen Bulk-Kristallen und mit metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE) gewachsenen homoepitaktischen Schichten. Zur Charakterisierung der Kristalle wurden elektrische und optische Charakterisierungsmethoden angewandt. Die Ergebnisse der Untersuchungen lassen sich wie folgt zusammenfassen: Das Wachstum der Bulk-Kristalle erfolgt bevorzugt nach der Cz-Methode bei Temperaturen um 1800°C. Bei einer so hohen Temperatur ist der unbeabsichtigte Einbau von Verunreinigungen in den Kristall unvermeidlich, insbesondere von dem Übergangsmetall Iridium (Ir) aus den Ir-Tiegeln. In diesem Zusammenhang wurde resonante elektronischer Raman-Streuung (ERS) untersucht, die von Ir4+-Ionen in β-Ga2O3 aus der Cz-Züchtung stammt. Der beobachtete ERS-Peak bei 5150 cm-1 wird einem internen Übergang innerhalb des gespaltenen 2T2g-Grundzustands der Ir4+-Ionen zugeschrieben. Die optischen und elektrischen Eigenschaften von 3d-TM Co und Ni in β-Ga2O3 wurden experimentell und theoretisch untersucht. Optische Absorptionsspektroskopie, Messungen der Photoleitfähigkeit und Berechnungen der Ladungszustandsübergangsniveaus auf der Grundlage der Dichtefunktionaltheorie wurden kombiniert. Ein (+/0)-Donor-Niveau ~ 0,7 eV, ~ 1,3 eV oberhalb des Valenzband-Maximums und ein (0/-)-Akzeptor-Niveau ~ 2 eV, ~ 2,8 eV unterhalb des Leitungsband-Minimums wurden konsistent für Co- bzw. Ni-dotierte Kristalle abgeleitet. Aufgrund der mittleren Bandlückenposition des Akzeptorniveaus und des daraus resultierenden höheren extrapolierten Widerstandes bei Raumtemperatur schlagen wir vor, dass Co und Ni geeignete Kandidaten für die Kompensationsdotierung von halbisolierenden β-Ga2O3-Bulkkristallen sind.The core scientific question of this thesis is the evaluation of device-related (100) β-Ga2O3 Czochralski (Cz) grown bulk crystals and metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE)-grown homoepitaxial layers. Electrical and optical characterization methods were applied to characterize the crystals. The findings of the investigations can be summarized as follows: The growth of the bulk crystals is preferentially performed by the Cz method at temperatures around 1800°C. At such a high temperature, the unintentional incorporation of impurities into the crystal is inevitable, especially transition metal iridium (Ir) from the Ir crucibles. In this respect, the observation of resonant electronic Raman scattering (ERS) originating from Ir4+ ions in bulk β-Ga2O3 grown by the Cz method was studied. The observed ERS peak at 5150 cm-1 is attributed to an internal transition within the split 2T2g ground state of Ir4+ ions. The optical and electrical properties of the 3d-TM Co and Ni in bulk β-Ga2O3 were experimentally and theoretically investigated. Optical absorption spectroscopy, photoconductivity measurements, and charge-state transition-level calculations based on density functional theory were combined. A (+/0) donor level ~ 0.7 eV, ~ 1.3 eV above the valence band maximum, and a (0/–) acceptor level ~ 2 eV, ~ 2.8 eV below the conduction band minimum are consistently derived for Co- and Ni- doped crystals, respectively. Based on the mid-band gap position of the acceptor level and the resulting higher extrapolated resistivity at room temperature, we propose Co and Ni are suitable candidates for compensation doping of semi-insulating β-Ga2O3 bulk crystal
Zum Zusammenhang von sexueller Orientierung, Geschlechtsidentität und sozialer Herkunft
Get PDFLSBT*-Personen unterscheiden sich häufig in gelebten Familien- und Partnerschaftskonzepten von der heteronormativen Idealvorstellung und weisen womöglich deshalb bedeutsame Differenzen in Bildungsabschlüssen, Löhnen und beruflichen Status verglichen zur heterosexuellen Cisbevölkerung auf. Mithilfe der gezielten Aufstockungsstichprobe von LSBT*-Personen des SOEP und der Onlinebefragung LGBielefeld analysiert die Dissertation die soziale Lage queerer Personen in der Intersektion von sozialer Herkunft, sexueller Orientierung und Geschlechtsidentität. LSB*-Cispersonen aus Arbeiter*innenklassen erreichen in Deutschland höhere Bildungstitel verglichen mit ihren heterosexuellen Pendants. Gemäß der ‚Queer Habitus‘ Hypothese führt das Begehren außerhalb der Heteronormativität zu einer Reflektion des Klassenhabitus und damit einer „Klassenflucht“ durch Bildung. Allerdings lohnen sich die höheren Bildungserrungenschaften finanziell weniger als für heterosexuelle Cispersonen, da LSB*-Cispersonen auf strukturelle Barrieren stoßen. Ambivalente Beziehungen zur Herkunftsfamilie und stärkere Bindungen zur Wahlfamilie bedeuten außerdem elternunabhängige Karrierewege. Das letzte empirische Kapitel präsentiert erstmalig gemeinsam den Gender Pay Gap und Sexual Orientation Wage Gap inkl. vielfältiger Geschlechter. LSBT*-Personen profitieren nicht von einer Eheschließung. Queere Paare organisieren Arbeit egalitärer, weshalb sie nicht wie heterosexuelle Cismänner auf die Übernahme von Fürsorge- und Hausarbeit der Ehefrauen zurückgreifen können und somit lediglich heterosexuelle Cismänner die Vorteile einer Heiratsprämie genießen. Gelebte Partnerschafts- und Familienverhältnisse jenseits heteronormativer Vorstellungen üben also einen bedeutenden Einfluss auf die soziale Lage aus. Vielmehr als Chancen zu erhöhen, legen die Analysen nahe, dass Dominanzverhältnisse und Vorteile abgebaut werden müssen, um Gleichstellung über rechtliche Veränderungen hinaus auch in die Realität zu übertragen.LGBT* people often differ from the heteronormative ideals in their family and partnership concepts and may therefore differ substantially in terms of educational qualifications, wages and occupational status compared to the heterosexual cis-population. The dissertation analyzes the education and social destination of queer people in the intersection of social origin, sexual orientation and gender identity using the oversample of LGBT* people in the SOEP and by using the LGBielefeld online survey. LGB* cisgender people from working-class backgrounds achieve higher educational attainments in Germany compared to their heterosexual counterparts. According to the 'queer habitus' hypothesis, desire outside of heteronormativity can lead to a reflection of the class habitus and thus to "escape from home" through education. However, higher educational attainment is less financially rewarding than for heterosexual cisgender people, as LGB* cisgender people seem to face structural barriers. Ambivalent relationships to the family-of-origin and stronger ties to the family-of-choice also indicate career paths independent of parents. The final empirical chapter jointly presents the Gender Pay Gap and Sexual Orientation Wage Gap including gender diversity for the first time. LGBT* people do not benefit from marriage. Queer couples organize work in a more egalitarian way, which is why they cannot rely on their wives to take on care and housework like heterosexual cisgender husbands, which means that only heterosexual cisgender men enjoy the benefits of a marriage premium. Lived partnership and family relationships beyond heteronormative ideas therefore have a considerable impact on the social situation. Rather than increasing equal opportunities, the analyses suggest that dominance relations and advantages must be minimized in order to implement equality in everyday life beyond legal changes
Gender and Socioeconomic Influences on Ten Pro-Environmental Behavior Intentions: A German Comparative Study
Get PDFPro-environmental behaviors (PEBs) such as climate-friendly mobility and eating habits hold great promise in terms of reducing greenhouse gas (GHG) emissions and, thus, are important goals for addressing climate change from a population perspective. Yet, sociodemographic correlates and differences in PEB intentions have to be considered in designing messages and behavior change interventions. This study implemented a quota-sampling survey (N = 979, 511 women, 468 men, age M = 50.4, SD = 17.2) of the German population and found that, overall, participants exhibit strong intentions to engage in various PEBs, with the exception of cycling and adopting a vegetarian diet. Moreover, women displayed higher intentions to engage in PEBs compared to men, particularly in adopting a vegetarian diet. The relationships between socioeconomic status (SES) and PEB intentions, as well as the combined effects of gender and SES, were inconsistent for different PEB intentions. We conclude that on a population level, intention-building interventions are necessary for vegetarianism and cycling, while for the other PEBs, interventions may focus on closing the intention–behavior gap. There is a need to further research the interplay of different PEBs in diverse groups and for interventional studies targeting the discrepancy in eating habits across genders.Peer Reviewe
Berlin Teufelsberg as leaky archive
Get PDFIn this contribution, we argue that the material process of urbanizing soil is not limited to the transformation of a “natural” into an “urban” element. Rather, soil is produced in and from cities. This is exemplified through the case of Teufelsberg, a rubble mound in the southwest of Berlin, created from 26 cubic metres of city rubble from the early 1950s onwards. We accompany soil scientists on an excursion to trace the scientific debates and troubles around classifying urban soil, studies about sulphate leaching from bricks, and recent ideas of resignifying the experimental rubble mound as a soil monument of both scientific and cultural significance. The Teufelsberg process of rubble pedogenesis confronts us with an imaginary of soils as leaky archives of human activity. Through their hybridity as both material and lively, organic and technogenic, rubble soils trouble imaginaries of elemental “purity”.Peer Reviewe
Belief updating and dopaminergic markers in psychosis
Get PDFDie Dissertation befasst sich mit Computationalen Mechanismen von Belief-Updating und Neuromelanin als Dopamin-Proxy bei Psychosen. Die Entstehung psychotischer Erfahrungen beruht möglicherweise auf einer veränderten Aktualisierung von Glaubenssätzen (Belief-Updating) durch die unausgewogene Gewichtung der Aktualisierungs-Signale anhand von Unsicherheit. Ziel von Studie 1 war, die verhaltensbezogenen und neuronalen Mechanismen von Belief-Updating bei Schizophrenie und speziell von Wahnvorstellungen zu untersuchen. Menschen mit Wahnvorstellungen zeigten stärkere neuronale Enkodierung der Aktualisierungs-Signale, während diagnostizierte Schizophrenie mit höherer Einschätzung der Umweltvolatilität und geringerer neuronalen Repräsentation derselben einherging. Studie 2 zeigte, dass Menschen mit subklinischen psychoseähnlichen Erfahrungen dazu tendierten, Veränderungspunkten der Umwelt weniger zu berücksichtigen. Ihre Beliefs waren weniger präzise, da sie eine geringere Anzahl voriger Beobachtungen berücksichtigten. Dies spricht für verändertes Belief-Updating als relevanten Mechanismus bei psychotischen Erfahrungen, speziell Wahnvorstellungen, über das Psychosespektrum hinweg ist. Belief-Updating Signale werden über dopaminerge Transmission vermittelt. Quantitative Dopamin-Proxys könnten zukünftig Behandlungsentscheidungen informieren. In Studie 3 führten wir eine Meta-Analyse durch, um die Evidenz für Neuromelanin-sensitive MRT als nicht-invasiven Dopamin-Proxy bei Schizophrenie zu untersuchen. Die Resultate weisen auf eine erhöhte Neuromelaninkonzentration in der Substantia nigra der Schizophreniegruppe hin. Studie 4 untersuchte experimentell die effektive transversale Relaxationsrate (R2*-Kontrast) als Neuromelanin-sensitives MRT-Maß. Es zeigte sich ein erhöhter R2*-Kontrast in der Substantia nigra bei Patient:innen mit Psychose-Spektrum Störungen. Beide Studien liefern Belege für Neuromelanin-sensitive MRT als nicht-invasiven Dopamin-Proxy bei Psychosen.This dissertation is concerned with computational mechanisms of belief updating and neuromelanin as dopamine proxy in psychosis. The formation of psychotic experiences may be rooted in altered belief updating due to misbalanced weighting of belief updating signals according to uncertainty. Study 1 aims to delineate behavioral and neural computational mechanisms of belief updating underlying specifically delusions versus diagnosed schizophrenia. People with delusions showed increased neural updating signals in the caudate and anterior cingulate cortex, while people diagnosed with schizophrenia showed higher estimation of environmental volatility and lower neural representation thereof. Study 2 focuses on behavioral alterations of belief updating in people with subclinical psychotic-like experiences. People with psychotic-like experiences disregarded the probability of environmental change points. Their beliefs were less precise because they took fewer previous observations into account. Both studies support altered belief updating as a relevant mechanism in the formation of psychotic experiences, particularly delusions, across the psychosis spectrum. Belief updating signals are conveyed via dopaminergic transmission, which is a main treatment target of antipsychotic drugs. Quantitative dopamine proxies may inform treatment decisions in clinical settings. In study 3, we conducted a meta-analysis to examine the current evidence for neuromelanin-sensitive MRI as non-invasive dopamine proxy. The results indicate increased neuromelanin concentration in the substantia nigra of patients with schizophrenia. Study 4 experimentally investigated the effective transverse relaxation rate (R2*-contrast) as neuromelanin-sensitive MRI-measure to delineate people with and without psychosis spectrum disorder. The study showed higher R2*-contrast in the substantia nigra in patients. Both studies provide evidence for neuromelanin-sensitive MRI as a non-invasive dopamine proxy in psychosis
Materials Genes of CO2 Hydrogenation on Supported Cobalt Catalysts: An Artificial Intelligence Approach Integrating Theoretical and Experimental Data
Get PDFDesigning materials for catalysis is challenging because the performance is governed by an intricate interplay of various multiscale phenomena, such as the chemical reactions on surfaces and the materials’ restructuring during the catalytic process. In the case of supported catalysts, the role of the support material can be also crucial. Here, we address this intricacy challenge by a symbolic-regression artificial intelligence (AI) approach. We identify the key physicochemical parameters correlated with the measured performance, out of many offered candidate parameters characterizing the materials, reaction environment, and possibly relevant underlying phenomena. Importantly, these parameters are obtained by both experiments and ab initio simulations. The identified key parameters might be called “materials genes”, in analogy to genes in biology: they correlate with the property or function of interest, but the explicit physical relationship is not (necessarily) known. To demonstrate the approach, we investigate the CO2 hydrogenation catalyzed by cobalt nanoparticles supported on silica. Crucially, the silica support is modified with the additive metals magnesium, calcium, titanium, aluminum, or zirconium, which results in six materials with significantly different performances. These systems mimic hydrothermal vents, which might have produced the first organic molecules on Earth. The key parameters correlated with the CH3OH selectivity reflect the reducibility of cobalt species, the adsorption strength of reaction intermediates, and the chemical nature of the additive metal. By using an AI model trained on basic elemental properties of the additive metals (e.g., ionization potential) as physicochemical parameters, new additives are suggested. The predicted CH3OH selectivity of cobalt catalysts supported on silica modified with vanadium and zinc is confirmed by new experiments., Deutsche Forschungsgemeinschaft
10.13039/501100001659Max-Planck-Gesellschaft
10.13039/501100004189Max Planck-Cardiff Centre on the Fundamentals of Heterogeneous Catalysis
NAVolkswagen Foundation
10.13039/501100001663Horizon 2020 Framework Programme
10.13039/100010661Peer Reviewe
Überlegungen zu einer quantitativen Analyse
Get PDFDiese Veröffentlichung geht zurück auf eine Masterarbeit im weiterbildenden Masterstudiengang im Fernstudium Bibliotheks- und Informationswissenschaft (Library and Information Science, M. A. (LIS)) an der Humboldt-Universität zu Berlin aus dem Jahr 2023.Die Annahme der Effektivität von Säumnisgebühren – sie bewirken weniger
nicht fristgerecht zurückgegebene Medien – ist das Hauptargument für ihre
Erhebung in Öffentlichen Bibliotheken. Für diese Annahme gibt es jedoch
keine aussagekräftigen Belege. In der vorliegenden Arbeit wird eine
Untersuchung vorgestellt, diskutiert und exemplarisch durchgeführt, mit
der sich die Annahme der Effektivität von Säumnisgebühren belegen lassen
könnte
Rental and sale prices of agricultural lands under spatial competition
Get PDFMuch of the land economics literature has largely ignored the spatial nature of competition and related differences between farmland rental and sales markets. In this note we propose a model for price formation in both markets under a spatial competition
framework. We demonstrate that price formation differs, particularly under policy-induced output price shocks. We suggest that using rent-price ratio as an approximation for expectations in the net returns of farming, based on the net present value model, may
produce biased results. We conclude that estimates for the capitalization of agricultural, environmental and energy policy into farmland prices can be biased
Elektrische und thermische Leitungseigenschaften von ß-Ga2O3 Einkristallen und homoepitaktischen Dünnschichten
Get PDFDie Elektrifizierung unserer Gesellschaft verlangt eine stetige Innovation von elektrischen Bauteilen. Ein vielversprechendes Material ist der transparente Halbleiter ß-Ga2O3. Mit seiner hohen Bandlücke von 4,8 eV bietet das Material gute Voraussetzungen, um im Bereich der Hochleistungselektronik verwendet zu werden. In dieser Arbeit wurden die elektrischen und thermischen Leitungseigenschaften von ß-Ga2O3 untersucht. Dabei werden die Streumechanismen, die den Transport von Elektronen oder Phononen bestimmen, diskutiert. Es wurde eine Abhängigkeit der Ladungsträgerbeweglichkeit von der Schichtdicke der leitfähigen homoepitaktischen ß-Ga2O3 Schichten festgestellt. Während in Volumenproben und dicken Schichten (>150 nm) eine Kombination aus Streuung von Elektronen an Phononen und an ionisierten Störstellen den Transport dominiert, so spielen bei dünnen Schichten Grenzflächeneffekte eine Rolle. Dieser Effekt konnte mit einer modifizierten Variante des Modells nach Bergmann beschrieben werden. Messungen der Wärmeleitfähigkeit haben deren aus der Literatur bekannte Anisotropie bei Raumtemperatur bestätigt. Die Wärmeleitfähigkeit steigt mit sinkender Temperatur, bis bei etwa 30 K ein Maximum von über 1000 W/(mK) erreicht wird. Anhand der mittleren freien Weglängen der Phononen konnte gezeigt werden, dass der Wärmetransport oberhalb von 80 K von Phonon-Phonon Umklappstreuung bestimmt wird. Zwischen 30 K und 80 K zeigt sich der Einfluss von Punktdefektstreuung. Unterhalb von 30 K zeigen sich die Einflüsse der Grenzflächen des Kristalls. Es findet ein Übergang des Phononentransports aus dem diffusiven Transportregime nach Fourier zum ballistischen Phononenstrahlungstransport nach Casimir und Majumdar statt. Eine Betrachtung dieser Materialparameter zeigt, dass ein möglicher Einsatzbereich für ß-Ga2O3 basierte Bauelemente mit flüssigem Stickstoff gekühlte Anwendungen sein könnten. Hier sind sowohl elektrische als auch thermische Parameter gut für hohe Stromdichten geeignet.The electrification of our society demands continuous innovation in the field of electronic devices. One promising material is the transparent semiconductor ß-Ga2O3. With its high bandgap of 4.8 eV the material shows a great potential to be used in the field of high-power electronics. In this work, the electrical and thermal properties of ß-Ga2O3 have been investigated. The scattering mechanisms that determine the transport of electrons or phonons are discussed. A dependence of the charge carrier mobility on the thickness of the conductive homoepitaxial ß-Ga2O3 layers has been observed. While a combination of electron-phonon scattering (high temperatures) and scattering of electrons on ionized impurities (low temperatures) was shown to dominate the transport in bulk samples and bulk-like layers (>150 nm), in thin layers the influence of boundary scattering plays an increasing role. This effect could be described by a modified version of the Bergmann scattering model for an ideal thin film. Measurements of the thermal conductivity have reproduced the anisotropy previously reported in literature. The thermal conductivity rises with decreasing temperature until it reaches a maximum at approximately 30 K exceeding 1000 W/(mK). The phonon mean free path showed, that the phonon transport is dominated by phonon-phonon Umklapp-scattering above 80 K. Between 30 K and 80 K the influence of point defect scattering was visible. Below 30 K surface effects influence the thermal transport. A transition from diffusive phonon transport in the Fourier model into ballistic phonon-radiative transport described by Casimir and Majumdar takes place. A comparison of these material parameters with those of materials currently used in high-power electronics like SiC and GaN shows, that a possible application for ß-Ga2O3 are devices, that are cooled with liquid nitrogen. In this temperature range the electrical and thermal conductivity of are both well-suited for high current densities