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Nachweis mesenchymaler Stamm-/Progenitorzellen im ovinen peripheren Blut und Vergleich mit mesenchymalen Progenitorzellen aus ovinem Nabelschnurblut - eine in vitro-Studie -
No full textEinleitung: Im Gegensatz zum Einsatz embryonaler Stammzellen ist der Einsatz von Progenitorzellen aus dem Nabelschnurblut (CB) auf dem orthopädischen Fachgebiet möglich. Multipotente, mesenchymalen Progenitorzellen (MSC) sind zwar auch im erwachsenen Organismus in zahlreichen Geweben (u. a. im peripheren Blut (PB), Knochenmark, Fettgewebe) nachweisbar, sind jedoch v.a. in der Anzahl begrenzt. In jüngster Vergangenheit wurden MSC auch im ovinen Nabelschnurblut (USSC) nachgewiesen. In dieser vitro-Studie wurde untersucht, ob bei dieser Spezies neben den im Nabelschnurblut nachgewiesenen MSC auch im peripheren
Blut Progenitoren existieren.
Methoden: Aus dem peripheren Blut (PB) von sechs Schafen und aus dem Nabelschnurblut von zwei Schafen erfolgte die Isolation, Kultivierung und Expansion mononukleärer Zellen. Nach der Passagierung wurde der Anteil der MSC mittels Durchflusszytometrie detektiert und quantifiziert(CD34-/45-/14-/CD44+/90+/105+). Die Zellen wurden osteogen, chondrogen und adipogen stimuliert. Unstimulierte Zellen dienten als Kontrollgruppe. Nach jeweils 10 und 21 Tagen Inkubation wurde
der Differenzierungsstatus morphologisch, (immun-)zytochemisch (Adiponectin, PPAR, Ölrot O, Osteocalcin, Rank, Alkalische Phosphatase, Cartilage Proteoglycan, Collagen 2, Safranin O, Alzianblau-PAS) und molekularbiologisch mittels RT-PCR (Collagen 1, PPAR, Aggrecan) erhoben.
Ergebnisse: In allen PB-Proben wurden MSC durchflusszytometrisch nachgewiesen. Es zeigte sich eine deutlich stärkere Expression der jeweiligen zelllinientypischen Parameter im Vergleich zur unstimulierten Kontrollgruppe, wobei auch diese eine
geringe Differenzierungstendenz aufwies. Die Expression von CD105 und CD90 fiel in der CB-Population höher aus als in der PB-Gruppe. (Immun-)zytochemisch unterschieden sich Progenitorzellen aus CB und PB weitestgehend nicht voneinander.
Konklusion: Das PB von jungen Schafen beinhaltet MSC, ähnlich dem CB der gleichen Spezies. Es bedarf weiterer Untersuchungen, um diese leicht zugängliche Quelle für die Tissue engineering-Forschung zu etablieren. Der Schwerpunkt sollte im Bereich der monoklonalen Antikörper und in situ-Marker gesetzt werden, da diese für die Spezies Schaf bisher nur vereinzelt verfügbar sind
Hydrothermale Karbonisierung – Nutzen dieser Konversionstechnik für die optimierte Entsorgung feuchter Massenreststoffe
Get PDFVor dem Hintergrund der Ressourceneffizienz sowie des Umweltschutzes bietet die Hydrothermale Karbonisierung (HTC) neue Verwertungsoptionen für wasserhaltige organische Abfall- und Reststoffe. In den meisten der betrachteten Anwendungsfälle ist theoretisch eine verbesserte energetische Nutzung möglich. Viele der untersuchten Einsatzstoffe werden jedoch in etablierten Verwertungswegen genutzt. Das aktuelle Bedarfsfeld für den Einsatz der HTC-Technologie in Deutschland beschränkt sich zunächst auf die Verwertung von Gärrest (Wirtschaftsdünger) und Klärschlamm.
In beiden untersuchten Einsatzbereichen bildet die verbesserte Fest-flüssig-Separation nach der HTC die Basis für eine sinnvolle Anwendung. Das Feststoffprodukt erweist sich als wesentlich transportwürdiger und heizwertreicher als das Ausgangsmaterial. Das entstehende Prozesswasser muss gereinigt werden, wobei aus energetischer Sicht eine Vergärung zu Biogas sinnvoll ist. Ob der notwendige Aufwand für die Reinigung der Prozesswässer und -gase den Nutzen der HTC-Technologie übersteigt, ist im Einzelfall zu klären.
Essenzielle Ansätze zur Prozessoptimierung bei der HTC von Gärrest und Klärschlamm werden in der Prozesswasserkreislaufführung und der pH-Senkung gesehen. Letzteres führt zu einer erheblichen Verbesserung des Entwässerungsverhaltens, wodurch eine weitere Massenreduktion und Heizwertsteigerung stattfindet. Darüber hinaus weisen die Prozesswässer eine deutliche Verringerung der Belastung auf, die zudem besser biologisch abgebaut werden kann. Zusätzlich werden viele Nährstoffe (u.a. Phosphor) in das Prozesswasser überführt. Dies bietet die Möglichkeit einer Phosphorrückgewinnung mittels Fällung von Struvit. Dem stehen ein hoher Chemikalienverbrauch und beim Einsatz von z.B. Schwefelsäure die Aufstockung der Produktphasen mit Schwefel entgegen. Um die HTC als Verfahrensschritt der Phosphorrückgewinnung zu bewerten, sind die in dieser Arbeit aufgeführten Potenziale in weiteren Arbeiten zu vertiefen.
Bei der ökonomischen Betrachtung wird deutlich, dass die verfahrenstechnisch intensive HTC-Technologie für eine Gärresteverwertung zum derzeitigen Zeitpunkt keine ökonomischen Vorteile bieten kann und deshalb nicht relevant werden wird. Nach wirtschaftlicher Bewertung lässt sich jedoch bei der Anwendung der HTC zur Klärschlammverwertung eine ökonomische Machbarkeit erreichen. Um zukünftig einen Beitrag in diesem Sektor zu leisten, wird eine stetige Weiterentwicklung der Technologie als notwendig erachtet.The process of Hydrothermal Carbonization (HTC) offers new options to recycle wet organic waste and residues. Energy utilization of wet biomass is improved in most of the considered cases theoretically. However, many of the investigated waste streams are used in established pathways. Therefore, at the time being, there is a limit set to the use of the HTC-technology in Germany. Possible fields of application are the treatment of fermentation residue from biogas plants (digested crops/manure) and sewage sludge. These are the two examples considered in this thesis.
The research into these both fields shows, that the improved solid-liquid separation after HTC forms the basis for a meaningful application. The solid product is substantially more reasonable to transport and has a higher heating value than the input material has before HTC. However, the resulting process water after the dewatering step has to be treated additionally. From the energy point of view, an anaerobic treatment of process water to produce methane is recommended. It must be examined, in each individual case, if the additional expenditure for treatment of process water and gases exceeds the advantages of the HTC-technology.
Important approaches to optimize the HTC-process are available in the process water management (recycle) and pH value reduction. The latter improves the dewatering behavior considerably, which additionally leads to a mass reduction and an increase in heating value. In this case, the process water shows a significant reduction in the load of organic compounds, which also has an improved specific biodegradability. In addition, many nutrients (NPK) are transferred into the process water, which gives the possibility of nutrient recovery (e.g. P-recycling) from the liquid phase, but this is associated with a high consumption of chemicals. The use of e.g. sulfuric acid to reduce the pH value is accompanied by an increase of sulfur in the product phases. To evaluate the HTC-technology as a process step for recovering phosphorous the potentials presented in this work must be investigated in future projects.
The economic evaluation shows high costs for the process-intensive HTC-technology. Currently, there are no seen economic advantages for the sector of agriculture (treatment of fermentation residues). In this case there is no short-term technical relevance obtained. After consideration of the economic conditions in the field of sewage sludge treatment the application of HTC can reach economic feasibility. To make a contribution to this sector, a further development of the technology will be necessary
From failure to success - An empirical study on the educational career of Muslim girls and women with Turkish migration background
No full textDas Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung des Bildungsverlaufs von Frauen mit türkischem Migrationshintergrund, die als Bildungsverliererinnen die deutsche Schule verließen oder nur eine geringe Schulbildung aus der Türkei besaßen, bei gleichzeitigen geringen deutschen Sprachkenntnissen, die nachträglich Bildungserfolge in Form von deutschen Schulabschlüssen bis hin zum Abitur sowie weitere berufliche Ausbildungen bis hin zu Studien erzielten. Bei der Gruppe der Befragten handelt es sich um Teilnehmerinnen türkischer Herkunft, die in den Jahren 1995 bis 2011 in der Migrantinnenorganisation "Begegnungs- und Fortbildungszentrum muslimischer Frauen (BFmF) e.V." einen Hauptschulabschluss Klasse 9, 10A oder einen FOR-Abschluss abgelegt hatten und die im Rahmen der Befragung erreicht werden konnten. Von den insgesamt 153 Absolventinnen mit türkischem Migrationshintergrund, die zum Zeitpunkt des Schulabschlusses zwischen 18 und 45 Jahre alt waren, konnten 63 Prozent erreicht und befragt werden, so dass sich die quantitative Untersuchung auf diese 96 Befragte bezieht.
Das besondere an dieser Gruppe ist, dass es sich ausschließlich um sunnitische Musliminnen türkischer Herkunft handelt, die überwiegend hoch religiös sind. Im Gegensatz zu anderen Untersuchungen zu bildungserfolgreichen Migrant/innen war es durch die Tätigkeit der Verfasserin in der muslimischen Migrantinnenorganisation BFmF möglich, Musliminnen für die Befragung zu gewinnen, die von sich angeben überwiegend die fünf täglichen islamischen Gebete und das Fasten im Ramadan einzuhalten und wovon vier Fünftel ein Kopftuch tragen. Dadurch war es im Rahmen der Untersuchung nicht nur möglich die Gründe für das Schulversagen in der deutschen Schule aus der retroperspektivisch subjektiven Sicht der Migrantinnen und die Gründe für den nachträglichen Erfolg im BFmF zu erheben, sondern auch das Wertesystem hochreligiöser Musliminnen türkischer Herkunft.
Aus den ehemaligen Bildungsverliererinnen (ein Viertel hatte weniger als 5 Jahre eine Schule besucht und ein weiteres Drittel weniger als acht Jahre) wurden mehrheitlich Bildungserfolgreiche. Viele Frauen wurden langfristig zur Bildung motiviert, so dass sie im Anschluss an den erfolgreichen BFmF-Abschluss weiter lernten, jede fünfte bis zum (Fach-) Abitur, 10 Frauen nahmen (bis 2011) ein Studium auf, wovon zwei promovierten. Die aus einem bildungsfernen Arbeitermilieu stammenden Migrantinnen stiegen so auch sozial auf. Aufgrund der sozialen Lebensbedingungen und Bildung sind die Hälfte der Frauen zum Befragungszeitpunkt einem gut bürgerlichen sozialen Milieu und ein Viertel einem hohen sozialen Milieu zuzurechnen. Nur ein Viertel der Befragten verblieb in dem sozial schwachen Milieu, dem sie durch ihre Herkunftsfamilie entstammen.
Die Motivation zu weiterer Bildung sowie die besonderen Bildungserfolge (bescheinigt durch die überwiegenden Zweier- und Einser- Notendurchschnitte der Abschlusszeugnisse) wurden durch die besondere Lehrmethode im BFmF erreicht. Aus der Sicht der Befragten waren insbesondere die Lehrerinnen im BFmF verantwortlich für den großen Lernerfolg der Frauen. Vor allem das motivierende Verhalten der Lehrenden den Lernenden gegenüber und die Intensität des Erklärens der Lehrinhalte stehen im Gegensatz zur deutschen Schule. In der deutschen Schule hatten die Befragten wenig unterstützende Lehrer/innen erlebt, ein Befund, der sich mit den Ergebnissen der Literaturanalyse, die in einem Kapitel der vorliegenden Arbeit durchgeführt wurde, in der neun Veröffentlichungen zu bildungserfolgreichen Migrant/innen analysiert sowie deren übereinstimmende Ergebnisse herausgearbeitet wurden, deckt. So sind als übergreifende Ergebnisse der Studien und der vorliegenden Arbeit festzuhalten, dass sich die deutsche Schule für den überwiegenden Teil der Bildungsversagerinnen, aber auch für die in der Schule bereits erfolgreichen Migrant/innen, zumindest nicht bildungsfördernd, wenn nicht sogar eher Bildungslaufbahn behindernd erwiesen hat. Ein großer Teil der Bildungsaufsteigerinnen erlebte während der Schulzeit abwertende, kulturalistische, demotivierende und z.T. rassistische Bemerkungen von Lehrkräften. Als unterstützend werden weder die Lehrkräfte noch Gatekeeper/innen der Mehrheitsgesellschaft erinnert, sondern die Migrant/innen machen ihre eigenen großen Anstrengungen sowie die Unterstützung durch die Eltern und das eigenethnische Milieu für ihren Bildungserfolg verantwortlich.
Das Wertesystem der befragten muslimischen Frauen türkischer Herkunft unterscheidet sich von dem der Elterngeneration in erster Linie dadurch, dass den Eltern der Nationalitäten spezifische Bezug zum Türkischen neben den religiösen die wichtigsten Werte sind, wohingegen die Frauen für sich selbst und als Erziehungsziel für ihre Kinder keine Unterscheidung der Bedeutung des türkischen und deutschen Bezugsfeldes angeben, sie sehen sich als hybride Persönlichkeit. Sie entwickelten mittelschichtnahe Werte in Bezug auf Bildung und individualistische Lebensgestaltung, so dass die Frauen die Erreichung des individuellem Glück für ihre Kinder sogar auf den ersten Rangplatz im Wertesystem wählen. Auch wenn es für die Frauen zu den wichtigsten Werten gehört, auf eigenen Füßen zu stehen und durch gute Berufstätigkeit ein unabhängiges selbstbestimmtes Leben zu führen, sind die religiösen Werte für Eltern, befragte Frauen und als Erziehungsziel für die Kinder (die dritte Generation) die bedeutendsten. Die Wichtigkeit der Identität als Muslimin und die Möglichkeit der Ausübung der Religion sind für die sunnitisch religiösen Frauen türkischer Herkunft zentrale Werte, die ihren emanzipierten Zielen nach Bildung, Unabhängigkeit und Selbstbestimmung nicht entgegenstehen.
Die Bewertung der Bedingungen für erfolgreiches Lernen aus der Sicht der Frauen, die als ehemalige Bildungsversagerinnen und letztendliche Bildungserfolgreiche dies aus ihrem Erleben beurteilen sowie der Mangel, der für wesentlich erachteten Faktoren in der deutschen und die für wichtig erachteten im BFmF, in dem es schließlich zum Lernerfolg kam, sind insbesondere für Lehramtsstudenten und deren Lehrende interessant. Ebenso die aus dieser Arbeit hervorgehenden Forderungen an Lehrende "leidenschaftlich" in der Aufgabe des Lehrens zu sein und zu bleiben, um bei Schülerinnen und Schülern die Freude am Lernen für "Lebenslanges Lernen" zu initiieren. Der Vergleich der Bildungssituation in Deutschland zu anderen Ländern zeigt, dass ein "tatsächliches" inklusives Schulsystem zu mehr Bildungsgerechtigkeit führt, da die türkischen Zuwander/innen der gleichen Herkunftsgruppen in anderen Ländern, die zudem Elternhaus unabhängig unterrichten und fördern, wesentlich bildungserfolgreicher sind. Zudem verweist die vorliegende Arbeit darauf, dass Migrant/innenorganisationen, hier exemplarisch das BFmF, als Partner des zweiten Bildungswegs bedeutende integrative Arbeit für die Bildungsverlierer/innen mit Migrationshintergrund, die unser Bildungssystem nach wie vor produziert, sein können.The aim of this doctoral dissertation is the study of the educational career of women with Turkish migration background. The study focused on girls and women who dropped out of German schools, had had very little schooling back in Turkey, and little command of German language when they came to Germany. They succeeded in acquiring qualifications ranging from secondary school qualifications, including A-Levels, vocational training diploma, and university degrees. The survey group consisted of female participants of Turkish background. From 1995 to 2011, these women completed their secondary school education (ordinary levels and advanced levels) at the non- profit organisation for migrants called “Begegnungs- und Fortbildungszentrummuslimischer Frauen (BFmF)”. Out of the total of 153 participants, aged between 18 and 45, 63 percent could be contacted and surveyed. So the quantitative study refers to 96 former students.
What makes this study group special is the fact that they are Sunni Muslim girls and young women of Turkish origin who are to a significant degree observant tomatters of faith. They report that they perform the daily prayers five times a day, do the fasting in the month of Ramadan, and four out of five respondents wear the Muslim headscarf. Therefore it was not only possible to examine the reasons for the initial educational failure and their later success at the BFmF, from the retrospective and subjective point of view of the participants, but also to examine the system of values of highly religious Muslim women of Turkish origin.
The respondents were largely able to turn failure into success. Many of these girls and women were motivated to continue their academic education. After graduation from the BFmF, one in five former student continued to do their A-Levels, 10 women started to study and two of them did a post-graduate study. Hence these female migrants, coming from a working class background, which was remote to education, did not only achieve academic success, but also higher social status. At the time of the survey half of the women reported to be of good middle-class and one-quarter said to belong to higher social class. Only one-quarter of the women still remained in a socially weaker environment, which they belong to though their families.
The distinctive teaching method at the BFmF was key for the students’ excellent performance (they all had an average of very good and good marks) and their motivation to continue with their educational career. From their point of view, the teachers at the BFmF were decisive for the students’ academic success. It was predominantly the teachers’ encouraging attitude and their way to explain subject contents extensively and intensively that set their teaching method apart from German schools. The respondents explained that they did not teachers who were supportive and encouraging. This is a finding which also corresponds and reflects the results found in the analysis of secondary literature done in one chapter of this dissertation as well. The analysis focuses on nine publications on the topic academically successful migrants. Therefore we can state as overall results of the studies that German schools were not supportive in the educational success but even obstructive in the academic advancement of the study group. A large number of the women experienced derogative, culturally demotivating at times even racist remarks from teachers during their time at German state schools. The respondents in the survey did not remember the teachers or the gatekeepers of the majority society to be supportive and encouraging, but they remembered their own efforts as well as the support from their families to be crucial contributors to their success.
The system of value of the surveyed Muslim women of Turkish origin is different form the parents’ with regard to their national and religious identity. The parent generation places the highest value on being Turkish and religious whereas the surveyed group stated that there is no difference between being Turkish or German for themselves and also regarding their aims in the upbringing of the own offspring. They rather see themselves as hybrid personalities. They developed middle-class values regarding their individual way of life, in so far that they even placed their children’s personal happiness top in their value system. Even if it is essential to the women to achieve independence and autonomy in their life by having a good occupation, they see religious values as equally or even as more important. The importance which they place in their identity as Muslims and the possibility to practice their religion do not interfere with their emancipating aims in to achieve academic successes, independence and autonomy.
The evaluation of the conditions which ensure successful learning and schooling, based on what the participants of the study reported and assessed, is particularly important to prospective teachers and teacher trainers and others involved teaching. The results are similarly crucial when calling future teachers to be and stay “passionate” when it comes to teaching so that the teachers and initiate the will to learn and motivate to “lifelong learning”. The comparison of the German school system to school systems in other countries reveals that a “truly” inclusive system leads more justice in education. Turkish migrants with the same background as the one surveyed had significantly more success in their state school careers in other countries. Moreover, this dissertation makes clear that organisations such as the BFmF play an important integrative role in the schooling of people with a migration background who have not been schooled successfully in state schools. Our education systems still produces people who need second-chance education
Glottic Width and Respiratory Flow in Patients With Various Lung Diseases
No full textUm die Frage zu beantworten, welche Stimmbandbewegungsmuster physiologisch sind, wenn eine Lungenerkrankung vorliegt und wann eine Vocal Cord Dysfunction (VCD) diagnostiziert werden kann, wurde in dieser Arbeit die Stimmbandbewegung bei 52 Patienten mit unterschiedlicher Lungenfunktion untersucht. Eine Videolaryngoskopie und der Atemfluss wurden synchron aufgezeichnet und später Frame für Frame analysiert. Der Winkel zwischen den Stimmbändern und die Öffnungsfläche wurden als Maß für die Glottisweite gemessen.
Sowohl der maximale inspiratorische als auch der minimale exspiratorische Winkel zeigen eine sehr breite Streuung. Die Glottisöffnung unterscheidet sich signifikant zwischen Patienten mit unterschiedlichen Lungenfunktionsstörungen. Bei Patienten mit obstruktiver Lungenfunktionsstörung war die Stimmbandadduktion bei der Exspiration stärker ausgeprägt. Außerdem kann ein Zusammenhang zwischen Glottisweite und Lungenfunktionsparameter nachgewiesen werden. Am deutlichsten korreliert eine geringe Einsekundenkapazität in % des Sollwertes mit einer größeren Stimmbandbewegungsamplitude. Diese Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass eine verstärke Stimmbandadduktion in Exspiration insbesondere bei Patienten mit obstruktiver Lungenfunktionsstörung auftritt als ein physiologischer Mechanismus, um ein intrinsischer positiv-endexpiratorischer Druck sicherzustellen.
Da die Stimmbandbewegung eine sehr breite Streuung zeigt und unter anderem durch die Lungenfunktion beeinflusst zu werden scheint, schlussfolgern wir, dass die Glottisweite allein für die Diagnose und den Schweregrad einer VCD ein unzureichendes Kriterium ist. Die exemplarische Analyse des zeitlichen Zusammenhangs zwischen Stimmbandbewegung und Atemfluss zeigt tendenziell gleichläufige Kurven bei allen Patienten. Bei einem Patienten mit dem klinischen Bild einer VCD zeigt sich hingegen eine komplette Phasenverschiebung zwischen der Stimmbandbewegung und dem Atemfluss. So lässt sich vermuten, dass der zeitliche Zusammenhang zwischen Stimmbandbewegung und Atemfluss für die Beurteilung der Relevanz und des Schweregrads einer VCD der entscheidende Faktor ist
Die sensorische Biologie des Rotfuchses - Hörsinn, Sehsinn, Magnetwahrnehmung
No full textIn dieser Studie werden die Sinnessysteme des Rotfuchses behandelt, im Speziellen der Hörsinn, der visuelle Sinn sowie der Magnetsinn. Im ersten Kapitel präsentiere ich ein Verhaltensaudiogramm dreier Rotfüchse. Der Hörbereich des Rotfuchses umfasst 9,84 Oktaven und erstreckt sich von 51 Hz bis 48 kHz. Die absolute Sensitivität (-15 dB SPL bei 4 kHz) ist außergewöhnlich und übertrifft sogar jene der Katze. Ergänzend beschreibe ich die Morphologie des auditorischen Systems des Rotfuchses. Die Beschreibung umfasst die funktionell relevanten Parameter des Außen-, Mittel- und Innenohrs, wie z. B. Abmessungen und Gewichte der Gehörknöchelchen, Flächen der akustischen Membranen, Haarzelldichten sowie die Feinmorphologie der Cochlea. Anschließend zeige ich, dass sich die Sensitivität des auditorischen Systems gut in der Morphologie widerspiegelt und es nur aufgrund der morphologischen Parameter möglich ist, eine recht genaue Vorhersage des Audiogramms zu erstellen.
Im zweiten Kapitel stelle ich morphologische Aspekte des visuellen Systems des Rotfuchses vor. Mithilfe von Nissl-Färbungen und Immunhistochemie kartiere ich die retinalen Ganglienzellen und Fotorezeptoren für kurz- (S) und langwelliges (M/L) Licht auf der Retina des Fuchses. Auf dieser Basis berechne ich die Sehschärfe auf 6,3 Zyklen/Grad und die Schalllokalisierungsfähigkeit auf 3-4 Grad, beides innerhalb der Bandbreite anderer Karnivoren liegend. Selbiges gilt für die Verteilung der Zapfen, wobei die M/L-Zapfen einen zentroperipher abfallenden Dichtegradienten aufweisen und die S-Zapfen entlang eines dorsoventralen Gradienten an Dichte zunehmen.
Das dritte Kapitel behandelt den Magnetsinn. Für Rotfüchse wurde ein Magnetsinn postuliert, welcher ihnen womöglich bei der Jagd auf Kleinnager zunutze sein könnte. Da der Fuchs beim Jagen hauptsächlich akustische Reize benutzt, wurde ein Einfluss magnetischer Felder auf den Hörsinn hypothetisiert. Aufgrund dessen habe ich die Hörschwelle von Rotfüchsen unter verschiedenen magnetischen Bedingungen getestet, jedoch keinen Hinweis auf einen Einfluss gefunden, weshalb die Hypothese als widerlegt gelten kann. Allerdings konnte ich histologische Befunde sammeln, die für eine Alternativhypothese sprechen, die ein visuell-magnetisches System, analog wie es bei Vögeln vermutet wird, zur Annahme hat: Beim Rotfuchs befindet sich das potentielle Magnetsensormolekül der Vögel, Cryptochrom 1, in den S-Zapfen der Retina.
Im abschließenden Teil des letzten Kapitels präsentiere ich die Ergebnisse von Nestbauexperimenten mit Waldmäusen, welche das Vorhandensein eines Magnetsinnes bei diesen Tieren demonstrieren. Weiterhin scheint dieser Magnetsinn durch sehr schwache Radiofrequenzfelder beeinflussbar zu sein – ein Charakteristikum des Radikalpaar-Mechanismus der Magnetwahrnehmung. Dies ist der erste starke Hinweis für das Vorkommen eines derartigen Systems bei einem Säugetier.This study deals with the sensory systems of the red fox, more specifically with audition, vision, and magnetoreception. In the first chapter, I present the behavioural audiograms of three red fox specimens obtained by psychoacoustic procedures. The hearing range of the red fox covers 9.84 octaves ranging from 51 Hz to 48 kHz. The absolute sensitivity (-15 dB SPL at 4 kHz) of the red fox auditory sense is extraordinary, even exceeding that of the domestic cat. Complementary, I describe in detail the morphology of the red fox auditory system, including functionally relevant parameters of the outer, middle and inner ear, such as ossicle measurements and weight, acoustic membrane areas, sensory hair cell densities, and cochlear fine morphology. Subsequently, I demonstrate that the hearing sensitivity of the red fox is well reflected in the measurements and can be predicted with good accuracy on the morphological basis alone.
The second chapter is a treatise of some morphological aspects of the visual system of the red fox. By means of Nissl staining and immunohistochemistry, I map the distribution of retinal ganglion cells and short (S) as well as long (M/L) wavelength photoreceptors over the fox retina. Based on the retinal ganglion cell maps the visual acuity of the red fox is assumedly 6.3 cy-cles/degree and the sound localization ability within the range of 3-4 degrees, thus, within the range of other carnivores. The same holds true for the cone distribution, with a centroperipheral decreasing gradient of M/L cones and a dorsoventral increasing density of S cones.
The third chapter deals with the sense of magnetoreception. Foxes have been postulated to be magnetosensitive as that might help them during capture of small rodents. As prey capture is mainly auditorily guided, one hypothesis states an influence of magnetic fields on hearing sensitivity. Therefore, I determine the auditory sensitivity of red foxes in different magnetic fields and show that no influence I detectable, making the hypothesis unlikely. However, I show histological evidence in support of an alternative hypothesis which assumes a visual-magnetic system aiding prey capture, similar to the magnetosensitive system in birds: Red foxes, but not rodents, possess the potential magnetosensor of birds, cryptochrome 1 in the S cones of their retina.
As an additional part of this chapter I present the results of nest building experiments with wood mice that demonstrates the existence of a magnetic sense and furthermore suggests sensitivity to very weak radiofrequency fields, characteristic for a radical-pair based system of magnetoreception. This is the first strong evidence for such a system in mammals
Social Learnung in School - Development and Implementation
No full textIn der vorliegenden Arbeit wird untersucht, wie soziales Lernen in der Schule als ein extra Unterrichtsfach entwickelt werden kann und was bei der Implementierung zu beachten ist. Hierzu wurden zwei Studien durchgeführt. Studie 1 beschäftigt sich mit der Entwicklungsphase eines Konzeptes zum Sozialen Lernen als Unterrichtsfach und Studie 2 mit der Implementierung. Der Forschungsstand zeigt, dass es zwar Konzepte zum Erwerb von sozialen Kompetenzen gibt, die jedoch aus der Praxis heraus entstanden und häufig nicht theoretisch fundiert sind. Ziel der hier vorliegenden Arbeit ist es, auf Basis von theoretischen Grundlagen ein Konzept zur Sozialerziehung in der Schule zu entwickeln. Hierzu wurden die altersspezifischen Entwicklungsaufgaben im Jugendalter, die Theorie zum Selbstkonzept und die Rational-Emotive Verhaltenstherapie, als eine Selbsttechnologie, als Basis ausgewählt. Im Rahmen der Studie 1 fand eine zeit- und informationsintensive Felderkundung statt sowie die Entwicklung eines Konzeptes zum „Sozialen Lernen“ für eine 7. Klasse, dessen Effektivität durch Selbst- und Beobachtungsdaten erfasst wurde. Im Anschluss an die darauf folgende Darstellung der Ergebnisse werden die Erkenntnisse der Arbeit diskutiert und ein Ausblick auf die Studie 2 gegeben. In Studie 2 wird das Unterrichtskonzept in 4 Klassen getestet und der Zeitraum der Durchführung auf ein Schuljahr verlängert. In dieser Studie wurden quantitative Daten aus Selbst- und Fremdberichten erhoben und es werden die Ergebnisse vorgestellt und diskutiert. Die Ergebnisse aus Studie 1 und Studie 2 legen nahe, dass die Schüler/innen, die am Unterrichtsfach „Soziales Lernen“ teilgenommen haben, sich positiv hinsichtlich ihrer sozialen Kompetenzen entwickelt haben. Die Verlängerung des zeitlichen Rahmens von einem Halbjahr auf ein Schuljahr hatte positive Auswirkungen auf die Entwicklung der Schüler/innen. Ein wichtiger Aspekt in der Gesamtdiskussion der Ergebnisse sind die weiteren Einflussfaktoren auf die Entwicklung der Schüler/innen außerhalb des Unterrichts „Soziales Lernen“. Im Vorfeld der Studien wurde versucht, mögliche Einfluss- und Störfaktoren zu ermitteln. Wie sich in dem Verlauf der Studien gezeigt hat, konnten einige Faktoren erst während der Durchführung ermittelt werden. Auch wenn diese Faktoren ermittelt werden konnten, ist zum einen nicht abzuschätzen, wie groß der wirkliche Einfluss auf die Ergebnisse war und zum anderen ob es nicht noch weitere Faktoren gibt, die aber nicht wahrgenommen wurden.The present study examines how social learning in school can be developed as a specific teaching subject and which factors need to be considered when implementing such a program for social learning. In order to examine the issues mentioned, two studies have been conducted. Study 1 is engaged in the development of a concept for “social learning” as a subject whereas study 2 examines the implementation of the so called subject at schools. The state of research shows that concepts for the acquisition of social skills are available however, these concepts usually emerge from practice and are often not well-founded in theory. The aim of the present work is based on theoretical foundations to develop a concept for social education at school. The age-related development tasks in adolescence, theory of self-concept and the rational emotive behavior therapy as a matter of self-technology were selected as a basis for this concept. In study 1 (N=18), a time- and information-intensive field exploration was held as a basis for the development of a concept for "Social Learning" in a 7th grade class, whose effectiveness has been detected by self-observation data. Following the subsequent presentation of the results, the findings of the work are discussed and an outlook on study 2 is given. In Study 2 (N= 85), the teaching concept was tested in 4 classes and the duration of the implementation has been prolonged to one school year. In this study, the collected quantitative data from self and external reports are presented and results are discussed. The results of Study 1 and Study 2 suggest that the students who participated in the project "Social Learning", developed positively in terms of their social skills. The extension of the time frame from half a school year to one school year had a further positive impact on the development of the students. There are also further important aspects in the discussion of the results which influence the development of students apart from the project "Social Learning". Possible factors of the impact and interference could be identified before the start of studies. As it has been shown within the course of the studies, further factors of the impact could be determined during the execution of the studies (for example confounding factors like the school system or the class teacher). Although these factors could be identified, their actual influence on the results has not been assessed and furthermore, it remains unclear if there are other confounding factors of the impact that remain unperceived
Investigating magnetic and optical properties of hybrid magnetic-noble metallic nanowires synthesized by electrodeposition
No full textThe structural and magnetic properties of Ni nanowires (NWs) electrodeposited in anodic aluminum oxide (AAO) membranes with diameters in the range from 35 to 75 nm and an interpore distance of 105 nm have been investigated. The expected interplay between the shape anisotropy and the dipole-dipole interactions between the NWs of different aspect ratios and packing density is analyzed. The growth rate, crystallinity, and magnetic properties of the NWs with diameter 45 nm are compared as a function of different electrodeposition potentials (-0.8V to -1.5V vs. the Ag/AgCl) to optimize the deposition process. It is observed that the average growth rate of the synthesis increases nearly linearly by increasing the deposition potential. The synthesized NWs with different deposition potentials are uniform and mostly polycrystalline but with larger grain sizes up to 50 nm for nanowires synthesized at -1 V and -1.1 V. The magnetic properties (coercivity and remanence) of the NWs (fcc structure) with the same aspect ratio are independent on the deposition potentials. It is found that for NWs with 40 nm diameter, the shape anisotropy dominates the magnetic properties. Annealed Ni NWs (650◦C under Ar atmosphere for 24h) show a smaller coercivity than as-prepared samples which suggests a lower defect density inside the nanowires. The FMR measurements on two samples of Ni NWs with different diameters (35 nm and 45 nm) but with the same length (1.6 µm), and the interpore distance of 105 nm reveal the effect of the magnetic dipole-dipole interactions between the nanowires on the effective anisotropy field. The effective field of 35 nm diameter, with the dipolar field of 68.5 mT, is µ0Heff=215 mT, while for 45 nm diameter, with the dipolar field of 109.5 mT, is µ0Heff=160 mT.
In a second study, hybrid nanowires consisting of Ni and Ag segments have been synthesized and characterized by structural, magnetic, and optical techniques. The electrodeposition process was optimized to create Ni-Ag NWs with sharp interfaces. It is demonstrated that the localized surface plasmon resonance transverse mode of the Ag segment (75(±5) nm diameter and the length of 210(±20) nm) changes by 12 nm with the wavelength of 438 nm due to the contact to ferromagnetic Ni. It is also revealed that higher order transverse plasmon modes of the Ag segment can clearly be identified as a distinct peak at 366 nm in the hybrid of Ag/Ni NWs rather than for individual Ag NWs that appeared as a shoulder at 375 nm. In addition, one high intensity plasmon peak at 313 nm related to Ni segments is observed.
In a third study, a new approach for the design, synthesis and optimization of complex Ni capped Ag nanohybrids, was investigated. This technique is carried out using a multi-step process combining electrochemical deposition and partial removal of the membrane
Development of Functional Numerical Scores for Improving the Diagnostic of Motion Impairment of Stroke Patients using Non-Traditional Gait Parameters
No full textThe impact of a stroke and the individual neuronal regeneration capacity varies highly from patient to patient. In this context, a consistent scoring method is very desirable to quantify the motion impairment and to evaluate the result of rehabilitation. Traditional internationally recognized clinical scores (e.g. Barthel Index, Berg Balance Scale, etc.) are widely used but fail to assess the functional mobility or to assist clinicians in the planning of personalized therapy. For this reason, a new score (the ReHabX score) has been developed, which evaluates 6 functional gait motion criteria, namely “trunk movement”, “arm movement”, “leg movement”, “gait speed”, “gait fluency”, and “stability/risk of falling”.
The gait of 59 stroke patients was measured using motion capture technology, and evaluated by a team of medical experts using the ReHabX score. 168 parameters (so-called “features”) were identified and extracted from each measurement. This list of features included conventional gait metrics, discretized joint angles, and non-traditional gait parameters designed to represent specific pathological gait characteristics.
Due to the good reliability and normal distribution of the scorings, a linear model was chosen for the reconstruction of the clinicians’ ratings from the features.
By a stepwise multilinear regression algorithm, features which allowed the reproduction of the functional scores provided by the medical experts were selected.
For each scoring criteria, 3 to 6 features were inserted in the corresponding linear model.
The accuracy of the numerical models was evaluated using both the traditional measures of the goodness of fit, and a novel technique. In this context, a novel so-called “bubble plot” was developed, which allows the visualization of the level of agreement among the raters together with the comparison of the numerical scoring with the average medical score. It was thereby shown that the determination of the individual criteria using the gait features accurately corresponds to the reliability of the medical experts.
The numerical scores obtained are a valuable contribution to the diagnostics of motion impairment that ensure objectivity and reproducibility. They may support the creation of a personalized therapy and speed-up the post-stroke recovery process
Assessment, evaluation and visualisation of the trafficability of inland waterways
No full textEin allgemeingültiges oder ganzheitliches Verfahren zur Beurteilung, Bewertung und flächigen Visualisierung der Befahrbarkeit existiert nicht. Die Befahrbarkeit von Binnenwasserstraßen wird - je nach Fragestellung und Zielsetzung - auf unterschiedliche Weise ermittelt. Ein zentrales Ziel dieser Arbeit ist es aufzuzeigen, dass durch geeignete Kombination nautisch relevanter Informationen aus unterschiedlichen Fachbereichen die Befahrbarkeit von Binnenwasserstraßen analysiert und bewertet werden kann.
Im Rahmen der Dissertation wird die Entwicklung des Verfahrens RiNA (River Navigation Assessment) zur Beurteilung, Bewertung und flächigen Visualisierung der Befahrbarkeit von Binnenwasserstraßen aufgezeigt, prototypisch umgesetzt und in Fallstudien am Rhein angewendet. Die Befahrbarkeitsanalyse wird in den Untersuchungen mit verschiedenen Elementen aus unterschiedlichen Fachbereichen charakterisiert, welche aus geometrischen Flusseigenschaften, den Schiffs- bzw. Fahrrinneneigenschaften und den hydraulischen Strömungskenngrößen sowie deren Wechselwirkungen bestehen. Sowohl Binnenschifffahrtsinformationsdienste zur Unterstützung der Schifffahrt als auch Verkehrsregeln werden ebenfalls in dem Verfahren mit berücksichtigt.
Das Bewertungsverfahren RiNA wurde auf der Basis eines weltweit verbreiteten Geoinformationssystems entwickelt. Nach der Überführung der unterschiedlich komplexen Eingangsdaten in ein gemeinsames Koordinatensystem werden aus hydraulischen Parametern (z. B. Fließtiefen, Fließgeschwindigkeiten) unter Berücksichtigung nautisch relevanter Kenngrößen (z. B. Tiefgang) sogenannte Einzelpotentiale generiert. Anschließend werden diese Einzelpotentiale durch geeignete Kombinationen in Gesamtpotentiale überführt. Die Gesamtpotentiale stellen eine flächige Verteilung der Befahrbarkeit von Binnenwasserstraßen dar. Diese Befahrbarkeitspotentiale werden für unterschiedliche Abflussszenarien, Schiffstypen, Veränderung des Tiefgangs, Fahrtrichtung (Berg- / Talfahrt) aufbereitet und mittels aufgezeichneten Schiffsfahrten aus Großausführungsmessungen validiert. Die Einzel- bzw. Gesamtpotentiale werden für den ungestörten Verkehr entwickelt und können zudem durch Berücksichtigung aufgezeichneter Messfahrten für den fließenden Verkehr erweitert werden.
Mit dem Verfahren RiNA kann eine objektive Beurteilung und Bewertung von Wasserstraßen nach nautischen Gesichtspunkten (u. a. Fließgeschwindigkeit, Tiefgang, Fahrregeln) durchgeführt sowie kritische Stellen aufgezeigt werden. Anwendungsbeispiele, wie z. B. die Bewertung von Fahrrinnen- bzw. Schiffsabmessungen, die Bewertung und Analyse von Engstellenbereichen oder die Bewertung der Simulationsergebnisse eines Binnenschiffsführungssimulators bzw. hydrodynamisch-numerischer Modelle, sollen mit dem Verfahren bearbeitet werden. Das entwickelte Bewertungsverfahren RiNA leistet einen wesentlichen Beitrag dazu, aus einer Flut von Informationen zentrale Inhalte aufzubereiten, diese gewichtet zu kombinieren und darzustellen. Es bietet eine Plattform für die Beurteilung, Bewertung und flächige Visualisierung der Befahrbarkeit von Binnenwasserstraßen und trägt dadurch künftig zu einer optimierten Nutzung der Wasserstraßen bei.Currently, there is no universal or holistic approach to evaluate, assess and visualise the trafficability of navigable areas of inland waterways. The trafficability of inland waterways is determined in various ways, depending on the underlying question and objective. A central aim of this thesis is to demonstrate that the trafficability of inland waterways can be analysed and assessed by a suitable combination of nautical relevant information from several disciplines.
Within the scope of the thesis, the development of the RiNA procedure (River Navigation Assessment) for the evaluation and assessment of the trafficability of inland waterways and for the visualisation of navigable areas is presented, implemented prototypically and applied in case studies concerning the river Rhine. In the investigations, the analysis of the trafficability is defined by different elements from several disciplines, which comprise the geometric properties of the river and the navigation channel, the vessel characteristics and the flow characteristics as well as their interaction. River information services to support the navigation as well as traffic rules are taken into consideration by the assessment procedure.
The RiNA assessment procedure has been developed on the basis of a global geographic information system. After the transmission of the initial data, the complexity of which varies, into a mutual coordinate system, firstly the so-called single potentials are generated from hydraulic parameters (e.g. flow depth, flow velocities), taking into account nautically relevant parameters (e.g. draught). Then, those single potentials are transferred to total potentials by appropriate combinations. The total potentials represent a surface visualisation of the trafficability of inland waterways. These total potentials are prepared regarding different discharge scenarios, types of vessels, changes in the draught, direction (up- / downstream navigation) and then validated, based on recorded passages of vessels. The single and total potentials are developed for undisturbed traffic and can be extended for fluent traffic by taking into consideration recorded vessel passages.
With the RiNA procedure, an objective evaluation and assessment of waterways according to nautical criteria (among others flow velocity, draught, traffic rules) can be made and critical points be shown. This procedure shall also be applied to fields like, for example, the evaluation of fairway or vessel dimensions, the assessment and analysis of bottlenecks or the evaluation of the simulation results of an inland ship handling simulator and of hydrodynamic-numerical models, respectively. The RiNA assessment procedure developed significantly helps to process essential elements out of a flood of data and information, combine them according to their relevance and to visualise them. It provides a platform for the assessment and evaluation of inland waterways and the surface visualisation of their trafficability which in future leads to an optimized use of the waterways
Analysis and numerical approximation of minimal surfaces with free boundaries
No full textIn dieser Arbeit entwickeln wir eine Strafmethode zur Approximation von Lösungen des freien Randwertproblems für Minimalflächen. Wir untersuchen das Problem, Minimierer eines Funktionals F zu finden, welches als Summe aus dem Dirichletintegral und einem geeigneten, durch einen Parameter gewichteten Strafterm definiert ist.
In einem ersten, analytischen Teil beweisen wir Existenz einer Lösung ebenso wie Konvergenz gegen eine Lösung des freien Randwertproblems. Außerdem beweisen wir Regularität der Randwerte dieser Lösungen, was essentiell für weitere numerische Berechnungen ist.
Da wir zeigen können, dass Lösungen harmonische Funktionen sind, können wir unsere Untersuchungen auf den Rand beschränken, indem wir die harmonische Erweiterung verwenden.
In einem zweiten, numerischen Teil entwickeln wir ein vollständig diskretes Finite-Elemente-Verfahren zur Approximation von Lösungen dieses eindimensionalen Problems und beweisen eine Fehlerabschätzung, die eine Konvergenzordnung bezüglich der Gitterweite enthält.In this thesis we develop a penalty method to appoximate solutions of the free boundary problem for minimal surfaces. We study the problem of finding minimizers of a functional which is defined as the sum of the Dirichlet integral and an appropriate penalty term weighted by a parameter.
In a first, analytical part we prove existence of a solution as well as convergence to a solution of the free boundary problem. Additionally we prove regularity of the boundary of these solutions, which is crucial for following numerical calculations.
As we can show that solutions are harmonic functions, we are able to restrict our investigations to the boundary by using the harmonic extension.
In a second, numerical part we develop a fully discrete finite element procedure for approximating solutions to this one-dimensional problem and prove an error estimate which includes an order of convergence wih respect to the grid size