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The impact of algorithm awareness training on competent interaction with intelligent voice assistants
No full textIntelligent Voice Assistants (IVAs) have become integral to many users' daily lives, using advanced algorithms to automate various tasks. Nevertheless, many users do not understand the underlying algorithms and how they work, posing potential risks to the competent and self-determined use of IVAs. This work develops three online training modules to promote algorithm awareness, providing (1) basic knowledge of algorithms, (2) risks posed by algorithms in IVAs, and (3) scientific evidence on algorithm aversion. A total of 110 participants were studied to analyze the training effects on various perception levels relevant to IVAs, including usage perception (attitude, exploration), privacy aspects (trustworthiness, privacy control), persuasion aspects (persuasion knowledge, anthropomorphic perception), and self-determined interaction variables (reflection, indulgence). The results show that the modules increase awareness of IVA algorithms, influence user perceptions (e.g., higher exploration intentions), and promote critical engagement with IVAs (e.g., lower trustworthiness). Moreover, the modules contribute to a higher sense of privacy control, reduce persuasive perceptions of IVAs (e.g., anthropomorphic perception), and promote self-determined interaction (e.g., higher indulgent use). The modules offer a new approach to promoting the competent use of IVAs in society and provide a starting point for further research and educational institutions to increase algorithm awareness for IVAs and other AI-based systems
One-time administration of the SpayVac ® vaccine prevents pregnancy in red deer (Cervus elaphus) in a temperate forest ecosystem
No full textContraception has traditionally been used on domesticated and captive animals, but it has also found increasing application in locally overabundant wildlife species. Different immunocontraceptives are available and they vary in their mechanisms, effectiveness, and potential side-effects. In this study, the porcine zona pellucida (pZP)-based vaccine SpayVac® was administered to red deer (Cervus elaphus) in the Bavarian Forest National Park and its contraceptive effectiveness was assessed for one year under field conditions. Twenty red deer were vaccinated with a single intramuscular injection, with 27 additional animals serving as controls. All 47 deer were fitted with GPS collars. Reproduction was tracked by observing calves using camera trap surveys and by measuring the concentrations of fecal progesterone metabolites to determine pregnancy. SpayVac® reduced fertility to 11% in vaccinated deer compared to a fertility rate of 86% in control animals for one year. Camera traps and/or progesterone metabolites aided in evaluating the reproductive status of 85% of the studied female red deer. Specifically, reproductive status was determined in 37 of 46 individuals using camera traps, and pregnancy in 19 of 46 females using progesterone metabolites. In all but one deer, the same results were obtained with the two methods. Our study demonstrates the 1-year efficacy of SpayVac® immunocontraception in red deer. It also describes methods for the improved determination of pregnancy status and calf presence in wildlife, using camera traps and fecal progesterone metabolites. Studies evaluating the long-term contraceptive effectiveness and the effects of fertility control on population structure and behavior are still needed.
Induktion von Myeloiden Suppressorzellen durch IL-3 und durch Mykobakterien-Impfung
No full textMonocytic and granulocytic cells rapidly respond to invading pathogens by participating in host pro-inflammatory responses in attempts to eliminate them. During chronic inflammation and cancer, these cells rather acquire an anti-inflammatory state, and are therefore commonly referred to as myeloid-derived suppressor cells (MDSC). MDSC are characterized by potent T cell suppressive capacities, largely mediated by iNOS or Arg1 expression described for murine monocytic and granulocytic MDSC (M- and G-MDSC) subtypes, respectively. GM-CSF is a key cytokine driving MDSC generation in vitro from murine bone marrow progenitors. Since IL-3 displays high phenotypic and functional similarities to GM-CSF, MDSC induction capacity also by IL-3 was hypothesized. Here, we investigated MDSC generation by IL-3 from murine bone marrow cells in vitro, similar to GM-CSF. Unlike those derived by GM-CSF, IL-3- induced MDSC possessed Arg1-mediated T cell suppressive capacity, in addition to iNOS-mediated NO release. MDSC expansion has also been observed in mice and human patients infected with Mycobacterium tuberculosis. Even immunization with dead-Mtb has been found to induce massive amounts of functionally suppressive M- MDSC in murine spleens. Since BCG, the only approved and currently used TB vaccine is only partially protective, its MDSC induction capacity was studied. Prime- and-boost BCG vaccinations did not induce suppressive cells in mice, in contrast to vaccinations with Mtb. Interestingly, heterologous BCG infection following Mtb immunizations converted such suppressive cell state into effector, pro-inflammatory responses with increased protection at the infection site. Surprisingly, a homologous BCG infection following BCG immunizations rather resulted in an increased bacterial burden and some MDSC markers. These results suggested that TB vaccines that provide higher protective efficacy rather function in a heterologous manner. These novel findings of homologous versus heterologous immunization-challenge effects of Mtb may impact onTB vaccine studies and contribute to the achievement of WHO’s “End TB Strategy”.Monozytäre und granulozytäre Zellen reagieren schnell auf eindringende Krankheitserreger, indem sie sich an proinflammatorischen Reaktionen des Wirts beteiligen und versuchen, diese zu eliminieren. Bei chronischen Entzündungen und Krebs, nehmen diese Zellen eher einen entzündungshemmenden Zustand an und werden daher gemeinhin als myeloid-derived suppressor cells (MDSC) bezeichnet. MDSC zeichnen sich durch potente T-Zell-Suppressions-kapazitäten aus, die größtenteils durch die iNOS- oder Arg1-Expression vermittelt werden, die für die monozytären und granulozytären MDSC-Subtypen der Maus (M- bzw. G-MDSC) beschrieben wurden. GM-CSF ist ein Schlüsselzytokin, welches die MDSC-Bildung in vitro aus Vorläuferzellen des Knochenmarks der Maus vermittelt. Da IL-3 große phänotypische und funktionelle Ähnlichkeiten mit GM-CSF aufweist, wurde angenommen, dass IL-3 auch MDSC induzieren kann. Hier untersuchten wir die MDSC-Generierung durch IL-3 aus murinen Knochenmarkszellen in vitro, ähnlich wie bei GM-CSF. Im Gegensatz zu den durch GM-CSF erzeugten MDSC besaßen die IL- 3-induzierten MDSC zusätzlich zur iNOS-vermittelten NO-Freisetzung eine Arg1- vermittelte T-Zell-Suppressionskapazität. Eine Vermehrung der MDSC wurde auch bei Mäusen und humanen Patienten beobachtet, die mit Mycobacterium tuberculosis infiziert waren. Sogar die Immunisierung mit totem Mtb hat in der Milz von Mäusen große Mengen an funktionell suppressiven M-MDSC induziert. Da BCG, der einzige zugelassene und derzeit verwendete TB-Impfstoff, nur teilweise schützend wirkt, wurde seine Fähigkeit zur MDSC-Induktion untersucht. BCG-Impfungen mit Grund- und Auffrischungsimpfung induzierten bei Mäusen keine suppressiven Zellen, im Gegensatz zu Impfungen mit Mtb. Interessanterweise wandelte eine heterologe BCG- Infektion im Anschluss an eine Mtb-Immunisierung diesen suppressiven Zellzustand in eine proinflammatorische Effektorreaktion mit erhöhtem Schutz im infizierten Organ um. Überraschenderweise führte eine homologe BCG-Infektion nach BCG- Immunisierung eher zu einer erhöhten bakteriellen Belastung und einigen MDSC- Markern. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass TB-Impfstoffe, die eine höhere Schutzwirkung bieten, eher auf heterologe Weise funktionieren. Diese neuen Erkenntnisse über die Auswirkungen homologer bzw. heterologer Immunisierungs- herausforderungen durch Mtb könnten sich auf TB-Impfstoffstudien auswirken und zur Erreichung der "End TB Strategy" der WHO beitragen
Intrazelluläre Transportwege und das endosomale System in
No full textEndocytosis is a widespread process in all eukaryotic cells, but its complexity varies across different organisms. In the case of Trypanosoma brucei, there is a unique selective pressure on the endocytic machinery due to the necessity of rapid membrane recycling for immune evasion. This unicellular parasite effectively removes host antibodies from its cell surface using hydrodynamic forces and rapid endocytic internalization. The entire membrane recycling process occurs exclusively through the flagellar pocket, an external but secluded organelle located at the rear end of the elongated cell.
The fast-paced dynamics of membrane flow in trypanosomes challenge the conventional notion of distinct compartments for early, late, and recycling endosomes. To understand the structural basis for this remarkably efficient membrane traffic, state-of-the-art light and electron microscopy techniques were employed to explore the three-dimensional architecture of the endosomal system. The results demonstrate that the endosomal system in trypanosomes consists of an intricately interconnected structure. Instead of being compartmentalized, it constitutes a continuous membrane system, with specific endosomal functions organized into membrane subdomains enriched with classical markers for early, late, and recycling endosomes. These subdomains can partially overlap or be interspersed with regions lacking endosomal markers. This continuous endosome permits rapid membrane flow through facilitated diffusion that isn't hindered by numerous fission and fusion events.
Considering the significant forces generated by flagellar movements and continuous swimming, it is reasonable to hypothesize that the endosomal system has a supportive framework. As a result, the actomyosin system of T. brucei was characterized using various imaging techniques. TbMyo1 was found in the cytosol and exhibits a strong connection with the endolysosomal system. Intriguingly, only a small portion of TbMyo1 was localized at the flagellar pocket, implying a minor contribution to early endocytic events. However, this limited presence strongly supports the idea that the actomyosin system plays a pivotal role in post-endocytic membrane trafficking and may be essential for maintaining the intricate endosomal membrane morphology in T. brucei.Endozytose ist ein weit verbreiteter Prozess in den meisten eukaryotischen Zellen, jedoch variiert seine Komplexität zwischen verschiedenen Organismen. Da für die Immunabwehr eine schnelle Membranwiederverwertung notwendig ist, ruht auf der endozytotischen Maschinerie von Trypanosoma brucei ein einzigartiger selektiver Druck. Dieser einzellige Parasit entfernt effektiv, unter Verwendung hydrodynamischer Kräfte und rascher endozytotischer Internalisierung, Wirtantikörper von seiner Zelloberfläche. Der gesamte Prozess der Membranwiederverwertung erfolgt ausschließlich durch die Geißeltasche, ein externes und abgeschiedenes Organell, das sich am hinteren Ende der länglichen Zelle befindet.
Die hohe Geschwindigkeit des Membranflusses bei Trypanosomen stellt das herkömmliche Konzept von separaten Kompartimenten für frühe, späte und wiederverwertende Endosomen in Frage. Um die strukturelle Grundlage für diesen bemerkenswert effizienten Membranverkehr zu verstehen, wurden moderne Licht- und Elektronenmikroskopie-Techniken eingesetzt, um die dreidimensionale Architektur des endosomalen Systems zu erforschen. Die Ergebnisse zeigen, dass das endosomale System bei Trypanosomen aus einer komplex vernetzten Struktur besteht. Anstatt kompartimentalisiert zu sein, bildet es ein kontinuierliches Membransystem, wobei spezifische endosomale Funktionen in Membransubdomänen organisiert sind, die mit klassischen Markern für frühe, späte und wiederverwertende Endosomen angereichert sind. Diese Subdomänen können teilweise überlappen oder mit Regionen, die keinen endosomale Marker besitzen, durchsetzt sein. Dieses kontinuierliche Endosom ermöglicht den schnellen Membranfluss. Die Geschwindigkeit ist ausschließlich durch Diffusion bestimmt und wird somit nicht durch zahlreiche Fusions- und Abschnürr-ereignisse verlangsamt.
Angesichts der bedeutenden Kräfte, die durch Geißelbewegungen und kontinuierliches Schwimmen erzeugt werden, ist anzunehmen, dass das endosomale System eine stützende Struktur besitzt. Daher wurde das Aktomyosin System von T. brucei mittels verschiedener Bildgebungstechniken charakterisiert. TbMyo1 wurde im Zytosol gefunden und zeigt eine starke Verbindung zum Endosomen System. Interessanterweise wurde nur ein kleiner Teil von TbMyo1 an der Geißeltasche lokalisiert, was auf einen geringen Beitrag zu frühen endozytotischen Ereignissen hinweist. Die Ergebnisse stützen die Vorstellung, dass das Aktomyosin System eine entscheidende Rolle im postendozytotischen Membranverkehr spielt und für die Aufrechterhaltung der komplexen Membranmorphologie der Endosomen bei T. brucei unverzichtbar sein könnte
Der Einfluss der Heterogenität des Magen-Darm-Epithels auf die -Infektion und SARS-CoV-2-Infektion
No full textThe human gastrointestinal (GI) tract is a highly heterogeneous system composed
of several distinct regions that differ in structure, function and cellular diversity.
The presence of distinct cellular populations greatly affects host factor expres-
sion and limits pathogen tropism in the GI tract. However, there is a lack of
understanding of how GI epithelium heterogeneity affects Helicobacter pylori (H.
pylori ) and SARS-CoV-2 infections in the GI tract.
This thesis focused on examining the effect of gastric epithelium heterogeneity on
H. pylor i infection and the impact of differential expression of ACE2 on SARS-
CoV-2 infection in the GI tract. Although it was known that H. pylori colocalizes
with pit cells in the gastric gland, a cell type-specific tropism of H. pylori has
not been identified. Using gastric organoid-derived monolayers and single-cell
RNA sequencing, this work identifies MUC5AC positive pit cell subpopulation as
preferential attachment sites for H. pylori in gastric epithelium. The preference
of H. pylori for highly differentiated pit cells was verified in tissue biopsies of H.
pylori -infected patients.
The second project included in this thesis focused on the differential susceptibil-
ity of GI organoid-derived monolayers to SARS-CoV-2, the causative agent of the
COVID-19 pandemic. Similarly to previously published data, SARS-CoV-2 ex-
hibited a strong tropism to small intestine organoid-derived monolayers, whereas
corpus organoid-derived monolayers were not infected by SARS-CoV-2. In addi-
tion, a correlation between the differential susceptibility of GI organoid-derived
monolayers to SARS-COV-2 infection and GI tract segment-specific ACE2 ex-
pression patterns was observed. The ectopic expression of ACE2 in adult corpus
organoid-derived monolayers resulted in susceptibility of adult gastric cells to
SARS-CoV-2 infection.
In summary, the GI epithelium and thus host factor expression are highly hetero-
geneous at the cellular level, which greatly influences the infection with H. pylori
and SARS-CoV-2 in the GI tract. The data presented in this thesis contributes to
a better understanding of GI epithelium heterogeneity and provides a stepstone
for further research into host-pathogen interactions in the GI tract.Der menschliche Gastrointestinaltrakt (GI-Trakt) ist ein hoch heterogenes Sys- tem und zusammengesetzt aus mehreren distinkten Regionen, die sich in Struktur, Funktion und zellul¨arer Diversit¨at unterscheiden. Das Auftreten unterschiedlicher Zellpopulationen beeinflusst die Expression von Wirtsfaktoren erheblich und lim- itiert den Tropismus von Krankheitserregern im GI-Trakt. Wie die Heterogenit¨at des GI Epitheliums Helicobacter pylori (H. pylori) und SARS-CoV-2 Infektionen im GI-Trakt beeinflusst, ist jedoch nur mangelhaft verstanden. Diese Thesis fokussiert sich auf die Examinierung des Effekts der Heterogenit¨at von gastrischem Epithelium im Kontext von H. pylori Infektionen, sowie den Ein- fluss der Expression von ACE2 bei SARS-CoV-2 Infektionen im GI-Trakt. Bekan- ntermaßen kolokalisiert H. pylori mit Zellen, genannt ”pit cells“, in der Magen- dr¨use, bislang wurde ein Zelltyp-spezifischer Tropismus jedoch nicht identifiziert. Durch die Verwendung von gastrischen Organoid-abgeleiteten Monoschichten (gastric organoid-derived monolayers) und Einzelzell-RNA-Sequenzierung (single- cell RNA-sequencing) identifiziert diese Arbeit MUC5AC positive pit cell Sub- populationen als pr¨aferierte Anheftungsstelle von H. pylori in gastrischem Ep- ithelium. Die Pr¨aferenz von H. pylori f¨ur hoch differenzierte pit cells wurde in Gewebsbiopsien von H. pylori infizierten Patienten verifiziert. Das zweite Projekt dieser Thesis fokussiert sich auf die differenzielle Suszepti- bilit¨at von gastrointestinalen organoid-derived monolyers f¨ur SARS-CoV-2, der kausative Krankheitserreger der COVID-19 Pandemie. ¨Ahnlich zu publizierten Daten weist SARS-CoV-2 einen starken Tropismus f¨ur Monoschichten aus D¨un- ndarmorganoiden auf, wohingegen Monoschichten aus Korpusorganoiden nicht in- fiziert wurden. Dar¨uber hinaus wurde eine Korrelation zwischen der differenziellen Suszeptibilit¨at von gastrointestinalen organoid-derived monolayers f¨ur eine SARS- CoV-2 Infektion und GI-Trakt Segment-spezifischen ACE2 Expressionsmustern beobachtet. Die ektopische Expression von ACE2 in Monoschichten aus adulten Korpusorganoiden resultierte in Suszeptibilit¨at adulter gastrischen Zellen f¨ur eine SARS-CoV-2 Infektion. Zusammenfassend ist das GI-Epithelium und somit die Expression von Wirtsfaktoren auf zellul¨arer Ebene hoch heterogen, was die Infektion des GI-Trakts mit H. pylori und SARS-CoV-2 stark beeinflusst. Die generierten Daten diese Arbeit tragen zu einem besseren Verst¨andnis der Heterogenit¨at des GI-Epitheliums bei und bilden eine Basis f¨ur weitere Forschung der Wirts-Pathogen-Interaktion im GI-Trakt
Smartwatches in care: Evaluation of AID-Watch regarding user experience (UX) and improvement of time processing ability (TPA) in people with cognitive impairments
No full textMenschen mit kognitiven Einschränkungen weisen häufig Beeinträchtigungen in ihrem Verständnis von Zeit auf. Dies führt zu Defiziten in der zeitlichen Orientierung und Abhängigkeiten von Betreuungspersonen, um alltägliche Abläufe zu verstehen und einzuhalten. Zur Reduktion dieser Abhängigkeit wurde das Smartwatch-Konzept AID-Watch entwickelt, das den Nutzenden ermöglicht, Tagesabläufe eigenständig zu erfassen und Termine sowie Routinen wahrzunehmen. Informationen werden direkt am Handgelenk in barrierefreier und interaktiver Weise dargestellt, wobei das Watchface (Zifferblatt) visuelle Tagespläne durch Sektoren und Symbole anzeigt, anstelle von numerischen Uhrzeiten. In einem viertägigen ABAB-Test mit sechs Jugendlichen in einer Einrichtung für Betreutes Wohnen zeigte sich, dass der Einsatz von AID-Watch signifikante Verbesserungen in der Zeitorientierung und im Zeitmanagement der Versuchspersonen bewirkte. Die Jugendlichen bewerteten das Nutzungserlebnis (User Experience) im Vergleich zu Benchmarks als „Exzellent“, was durch neu erworbene Fähigkeiten, erwartete Lerneffekte und Freude bei der Nutzung bestätigt wurde. Darüber hinaus wurde in pflegefachlichen Bewertungen des Pflegepersonals (Sekundärnutzende) von einer spürbaren Entlastung berichtet, die eine gesteigerte Pflegequalität zu Folge hat. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass AID-Watch sowohl von den Teilnehmenden als auch vom Pflegepersonal überwiegend positiv aufgenommen wurde. Der Einsatz der Smartwatch zeigte ein erhebliches Potenzial, die Stigmatisierung von Hilfsmitteln zu reduzieren und als wirksames Instrument zur Förderung der zeitlichen Orientierung bei Menschen mit kognitiven Beeinträchtigungen zu fungieren. Zukünftige Studien sollten durch Langzeituntersuchungen ergänzt werden, um die langfristigen Lerneffekte sowie die quantitativen Auswirkungen auf die Selbstständigkeit und Autonomie der Nutzenden fundierter zu erfassen.People with cognitive impairments often have an impaired understanding of time. This leads to deficits in time orientation and dependency on caregivers to understand and adhere to daily routines. To reduce this dependency, the smartwatch concept AID-Watch was developed, which enables users to independently comprehend daily routines and keep track of appointments and routines. Information is displayed directly on the wrist in an accessible and interactive way, with the watch face displaying visual daily schedules using sectors and symbols instead of numerical times. In a four-day ABAB test with six adolescents in an assisted living facility, the use of AID-Watch showed significant improvements in the time orientation and time management of the participants. The adolescents rated the user experience as “excellent” compared to benchmarks, which was confirmed by newly acquired skills, expected learning effects and enjoyment of use. In addition, care personnel (secondary users) reported a noticeable reduction in workload, which resulted in an increased quality of care. In summary, findings show that AID-Watch was largely well received by both participants and care personnel. The use of the smartwatch showed considerable potential to reduce the stigmatization of assistive devices and to act as an effective tool to promote temporal orientation in people with cognitive impairments. Future studies should be supplemented by long-term studies in order to gain a better understanding of the long-term learning effects and the quantitative impact on the independence and autonomy of users
Quantification of autophagosome/lysosome fusion in cardiomyocytes and brains of biallelic SPRED2-KO mice reveals a defect in autophagy
No full textZiel dieser Arbeit war es, vorausgegangene Studien, welche phänotypische Veränderungen im Herzen von SPRED2-KO-Mäusen zeigen und eine Beeinflussung in der Autophagie vermuten, weiterzuführen und im Detail aufzuklären (Ullrich et al., 2019). Hierzu wurde ein LC3-Reportersystem in unsere SPRED2-KO-Mäuse mithilfe der Gene Trap Methode eingebracht, um den autophagischen Flux zu quantifizieren und verschiedene immunhistologische als auch Protein-Protein-Interaktionstests durchzuführen, um die Veränderung der Autophagie und den genauen Einfluss von SPRED2 auf diesen Prozess aufzudecken. Durch die Quantifizierung des Reportersystems konnte eine Beeinträchtigung des autophagischen Fluxes in SPRED2-KO-Mäusen festgestellt werden. Diese Beeinträchtigung zeigte sich nicht nur in Kardiomyozyten, sondern auch im Kortex und zum Teil im Hippocampus, was auf eine breite Rolle von SPRED2 in der Autophagie hinweist. Immunhistologische Untersuchungen zeigten eine signifikant erniedrigte Proteinexpression von mehreren Proteinen der Autophagie-Maschinerie, darunter ATG3, ATG5, ATG7 und ATG16L. Besonders auffällig war die Reduktion dieser Proteine der Elongationsphase der Autophagie, während die Initiierung durch ULK1 signifikant erhöht und ATG14 unverändert blieben. Dies deutet darauf hin, dass SPRED2 keinen Einfluss auf die Initiierung, dafür umso mehr auf die frühe Phase der Elongation hat. Bei den immunhistologischen Untersuchungen fielen vermehrt Kerneinschlüsse der Proteine p62 und ATG5 auf. Diese Depositionierung der Proteine lässt auf ein Transportproblem schließen, welches allerdings beim LC3-Protein nicht beobachtet werden konnte. Der Transport dieses in der Autophagie essenziellen Proteins scheint unbeeinflusst. Mithilfe des Proximity Ligation Assays (PLA) konnte eine erhöhte Bindung zwischen LC3 und ATG3 im SPRED2-KO nachgewiesen werden. Durch Berechnungen der Protein-Protein-Interaktionen von SPRED2 durch ChimeraX zeigten sich Bindungsstellen zwischen den Proteinen LC3 und ATG10 mit SPRED2. Zusammenfassend zeigen die Daten dieser Thesis den starken Einfluss von SPRED2 auf die Autophagie in der Maus. Ausgelöst durch die reduzierte Expression der Proteine des ATG16L-Komplexes, welcher wiederum den Platz der Lipidierung von LC3-II und Phosphatidylethanolamin (PE) an der Autophagosomen Membran determiniert, und der erhöhten Bindung von LC3 und ATG3, kommt es zu einer gestörten Lipidierung von LC3-II. Dies ist ein kritischer Schritt für den reibungslosen Ablauf der Autophagie. Der Zusammenbruch der Signalkaskade konnte bereits bis zum upstream-liegenden Protein ATG7 verfolgt werden. Durch die fehlende Konversation von LC3-I kommt es zu einem verringerten Zusammenbau der autophagosomen Membran und damit zu dem beobachteten erniedrigten autophagischen Flux im SPRED2-KO.The aim of this work was to continue and clarify in detail previous studies that showed phenotypic changes in the heart of SPRED2-KO mice and suggested an influence on autophagy (Ullrich et al., 2019). For this purpose, an LC3 reporter system was introduced into our SPRED2-KO mice using the gene trap method to quantify the autophagic flux and perform various immunohistological and protein-protein interaction assays to reveal the change in autophagy and the exact influence of SPRED2 on this process.
Quantification of the reporter system revealed an impairment of autophagic flux in SPRED2-KO mice. This impairment was not only found in cardiomyocytes, but also in the cortex and partially in the hippocampus, indicating a broad role of SPRED2 in autophagy. Immunohistological studies showed significantly reduced protein expression of several proteins of the autophagy machinery, including ATG3, ATG5, ATG7 and ATG16L. Particularly striking was the reduction of these proteins of the elongation phase of autophagy, while initiation by ULK1 was significantly increased and ATG14 remained unchanged. This indicates that SPRED2 has no influence on initiation, but more on the early phase of elongation.
The immunohistological investigations revealed increased nuclear inclusions of the proteins p62 and ATG5. This deposition of the proteins suggests a transport problem, which, however, could not be observed with the LC3 protein. The transport of this protein, which is essential for autophagy, appears to be unaffected. Using the proximity ligation assay (PLA), increased binding between LC3 and ATG3 was detected in SPRED2-KO. Calculations of the protein-protein interactions of SPRED2 by ChimeraX revealed binding sites between the proteins LC3 and ATG10 with SPRED2.
In summary, the data of this thesis show the strong influence of SPRED2 on autophagy in mice. Triggered by the reduced expression of the ATG16L complex proteins, which in turn determines the site of lipidation of LC3-II and phosphatidylethanolamine (PE) at the autophagosomal membrane, and the increased binding of LC3 and ATG3, the lipidation of LC3-II is impaired. This is a critical step for the proper functioning of autophagy. The collapse of the signalling cascade has already been traced to the upstream protein ATG7. The lack of conversation of LC3-I leads to a reduced assembly of the autophagosomal membrane and thus to the observed reduced autophagic flux in SPRED2-KO
Gemischt-kulturelle intelligente virtuelle Agenten
No full textThis cumulative dissertation presents interdisciplinary research in the field of human-computer interaction that is located in both, computer science and psychology. It investigates the implementation and subsequent evaluation of Intelligent Virtual Agents (human-like, interactive characters) with mixed-cultural backgrounds (multiple cultural backgrounds combined in one individual, e.g., as a result of migration).
On the one hand, methods from computer science were applied to develop two novel tools that allow for the automatic generation of synthetic non-native speech and for the efficient implementation of Wizard-of-Oz-based interactive scenarios with mixed-cultural Intelligent Virtual Agents (IVAs). On the other hand, methods from psychology were applied to investigate how users perceive cultural behaviours in IVAs and whether their response is congruent to the one seen in human-human interactions.
Additionally, to use IVAs in cultural interventions, effective intervention strategies from social psychology were adapted for interactive scenarios with IVAs.
The research contribution is divided into two levels:
On the first level, basic research on the design and subsequent perception of mixed-cultural IVAs is conducted. With non-native speech being the most reliable cultural marker of mixed-cultural individuals, this dissertation presents work on the design and perception of synthetically generated non-native speech for IVAs. Focusing on the two most salient markers of non-native speech, grammatical mistakes and non-native accents, it evaluates how users perceive IVAs exhibiting these patterns of non-native speech. Furthermore it investigates in which cases non-native accented synthetically generated speech can be used as a cost-efficient and flexible alternative to non-native accented natural speech.
To simplify and standardise basic research on the perception of mixed-cultural IVAs with non-native speech, this thesis presents a novel tool for automatically generating mixed-cultural speech for IVAs. The tool enables fast and reliable generation of grammatically incorrect and non-native accented synthetic speech based on empirical research.
On the second level, this dissertation presents novel applied research that for the first time implements virtual interactive interventions using mixed-cultural IVAs to raise inter-cultural empathy and reduce implicit cultural bias.
Based on previous research from the social sciences and human-computer interaction, this dissertation also presents the implementation of a Wizard-of-Oz prototyping tool for fast and reliable implementations of complex interactive scenarios with mixed-cultural IVAs.
This dissertation makes a significant contribution to research on the implementation and perception of mixed-cultural IVAs and their application to reduce implicit cultural bias. Presenting the two newly developed tools to automatically generate non-native speech and design interactive scenarios with convincing mixed-cultural IVAs, it also makes an important technical contribution for agent-based research.Diese kumulative Dissertation stellt interdisziplinäre Forschung auf dem Gebiet der Mensch-Computer-Interaktion dar, die sowohl in der Informatik als auch in der Psychologie angesiedelt ist. Sie untersucht die Implementierung und anschließende Evaluation von Intelligenten Virtuellen Agenten (menschenähnliche, interaktive Charaktere) mit gemischt-kulturellem Hintergrund (mehrere kulturelle Hintergründe in einem Individuum vereint, z.B. als Folge von Migration).
Einerseits wurden Methoden aus der Informatik angewandt, um zwei neuartige Tools zu entwickeln, die die automatische Generierung von synthetischer, nicht-muttersprachlicher Sprache und die effiziente Implementierung von Wizard-of-Oz-basierten interaktiven Szenarien mit gemischtkulturellen Intelligenten Virtuellen Agenten (IVAs) ermöglichen. Andererseits wurden Methoden aus der Psychologie angewandt, um zu untersuchen, wie Benutzer kulturelle Verhaltensweisen in IVAs wahrnehmen und ob ihre Reaktion mit derjenigen in Mensch-Mensch-Interaktionen übereinstimmt.
Darüber hinaus wurden effektive Interventionsstrategien aus der Sozialpsychologie für interaktive Szenarien mit IVAs angepasst, um IVAs in kulturellen Interventionen einzusetzen.
Der Forschungsbeitrag gliedert sich in zwei Ebenen:
Auf der ersten Ebene wird grundlegende Forschung über das Design und die anschließende Wahrnehmung von gemischt-kulturellen IVAs durchgeführt. Da nicht-muttersprachliche Sprache der zuverlässigste kulturelle Marker für gemischt-kulturelle Individuen ist, werden in dieser Dissertation Arbeiten zur Gestaltung und Wahrnehmung von synthetisch erzeugter nicht-muttersprachlicher Sprache für IVAs vorgestellt. Sie konzentriert sich auf die beiden auffälligsten Marker für nicht-muttersprachliche Sprache, nämlich grammatikalische Fehler und nicht-muttersprachliche Akzente, und untersucht, wie Benutzer IVAs wahrnehmen, die diese Muster nicht-muttersprachlicher Sprache aufweisen. Darüber hinaus wird untersucht, in welchen Fällen nicht-muttersprachliche, akzentuierte, synthetisch generierte Sprache als kosteneffiziente und flexible Alternative zu nicht-muttersprachlicher akzentuierter natürlicher Sprache verwendet werden kann.
Um die Grundlagenforschung zur Wahrnehmung von gemischtkulturellen IVAs mit nicht-muttersprachlicher Sprache zu vereinfachen und zu standardisieren, wird in dieser Arbeit ein neuartiges Tool zur automatischen Generierung von gemischtkultureller Sprache für IVAs vorgestellt. Das Tool ermöglicht eine schnelle und zuverlässige Generierung von grammatikalisch inkorrekter und nicht-muttersprachlicher akzentuierter synthetischer Sprache auf der Grundlage empirischer Untersuchungen.
Auf der zweiten Ebene stellt diese Dissertation neuartige angewandte Forschung vor, die zum ersten Mal virtuelle interaktive Interventionen mit gemischt-kulturellen IVAs implementiert, um interkulturelle Empathie zu erhöhen und implizite kulturelle Voreingenommenheit zu reduzieren.
Basierend auf früherer Forschung aus den Sozialwissenschaften und der Mensch-Computer-Interaktion wird in dieser Dissertation auch die Implementierung eines Wizard-of-Oz-Prototyping-Tools für die schnelle und zuverlässige Umsetzung komplexer, interaktiver Szenarien mit gemischt-kulturellen IVAs vorgestellt.
Diese Dissertation leistet einen bedeutenden Beitrag zur Forschung über die Implementierung und Wahrnehmung gemischt-kultureller IVAs und deren Anwendung zum Abbau impliziter kultureller Vorurteile. Mit der Vorstellung von zwei neu entwickelten Tools zur automatischen Generierung nicht-muttersprachlicher Sprache und zum Entwurf interaktiver Szenarien mit überzeugenden, gemischt-kulturellen IVAs, leistet sie auch einen wichtigen technischen Beitrag zur agentenbasierten Forschung
Schnelles quantitatives T1-Mapping basierend auf Simultan-Multi-Slice-Akquisitionen unter Verwendung von Spiralgradienten und modellbasierten Rekonstruktionsalgorithmen für die MR-Bildgebung des ganzen Kopfes bei 3 Tesla
No full textQuantitative Magnetic Resonance Imaging is a technique that focuses on obtaining maps
of specific biomarkers in MRI. In comparison to qualitative MRI, it enables:
1- comparison of different tissues within the same individual from different locations or
points in time; 2- comparison between images from different individuals; 3- achievement
of disease-specificity, with studies correlating abnormalities in the absolute values of
certain biomarkers and health conditions. Longitudinal relaxation times, also referred to
as T1 times, are a biomarker that can be quantified using MRI and this variable can be
used for tissue characterization. It stands for the time needed for the spins to realign with
the main magnetic field after a perturbation is applied to the system. One method to
determine T1 is by tracing the transition from an initial state to the steady state of a spoiled
gradient echo sequence (GRE). If several inversion preparation pulses are used, waiting
periods should be introduced before each inversion, to allow the reestablishment of the
equilibrium magnetization. That leads to long measurement times, making this type of
acquisition detrimental for patient and clinical routine applications. Here a new method
that excludes the waiting intervals and measurement repetitions by combining an
innovative acquisition scheme with an iterative model-based reconstruction algorithm is
proposed. It combines a single-shot inversion recovery (IR) with a non-IR-prepared
acquisition without waiting intervals. Shorter acquisition times can be achieved using a
single IR preparation combined with an undersampled spoiled GRE, spiral trajectories,
and simultaneous multi-slice excitation. The experiments were performed on 3T Siemens
Magnetom PRISMA scanner in healthy volunteers and the acquisition parameters were:
TE: 1.1 ms, TR: 7.5 ms, slice thickness: 5 mm, spatial resolution: 0.8 x 0.8 mm².
Combination of the information from non-IR prepared and IR prepared magnetization
allows for the calculation of quantitative T1 maps by using an iterative model-based
reconstruction scheme. In this algorithm, multiple images are reconstructed for different
time points along the T1-recovery process, leading to T1 determination keeping
reasonably short total acquisition times (< 1 minute).Bei der quantitativen Magnetresonanztomographie handelt es sich um eine Technik, die
sich auf die Erstellung von Karten spezifischer Biomarker im MRT konzentriert. Im
Vergleich zur qualitativen MRT ermöglicht sie: 1. den Vergleich verschiedener Gewebe
innerhalb ein und desselben Individuums an unterschiedlichen Orten oder zu
unterschiedlichen Zeitpunkten; 2. den Vergleich zwischen Bildern von verschiedenen
Individuen; 3. das Erreichen von Krankheitsspezifität, wobei Studien Anomalien in den
absoluten Werten bestimmter Biomarker und Gesundheitszustände korrelieren. Die
longitudinale Relaxationszeit, auch T1-Zeit genannt, ist ein Biomarker, der mit Hilfe der
MRT quantifiziert werden kann, und diese Variable kann zur Charakterisierung von
Gewebe verwendet werden. Sie steht für die Zeit, die die Spins benötigen, um sich nach
einer Störung des Systems wieder mit dem Hauptmagnetfeld auszurichten. Eine Methode
zur Bestimmung von T1 ist die Verfolgung des Übergangs von einem Anfangszustand in
den stabilen Zustand einer gespoilten Gradientenechosequenz (GRE). Wenn mehrere
Inversionsvorbereitungspulse verwendet werden, sollten vor jeder Inversion Wartezeiten
eingeplant werden, damit sich die Gleichgewichtsmagnetisierung wieder einstellt. Dies
führt zu langen Messzeiten, was diese Akquisitionen für Patienten und klinische
Routineanwendungen nachteilig macht. Hier wird eine neue Methode vorgeschlagen, die
durch die Kombination eines innovativen Aufnahmeschemas mit einem iterativen
modellbasierten Rekonstruktionsalgorithmus Wartezeiten und Messwiederholungen
ausschließt. Sie kombiniert eine Single-Shot-Inversionserholung (IR) mit einer nicht IR-
vorbereiteten Erfassung ohne Wartezeiten. Kürzere Akquisitionszeiten können mit einer
einzigen IR-Vorbereitung in Kombination mit einem undersampled spoiled GRE,
spiralförmigen Trajektorien und gleichzeitiger Multislice-Anregung erreicht werden. Die
Experimente wurden an gesunden Probanden auf einem 3T-Siemens-Magnetom-
PRISMA-Scanner durchgeführt. Die Aufnahmeparameter waren TE: 1,1 ms, TR: 7,5 ms,
Schichtdicke: 5 mm, räumliche Auflösung: 0,8 x 0,8 mm². Die Kombination der
Informationen aus der nicht-IR-präparierten und der IR-präparierten Magnetisierung
ermöglicht die Berechnung quantitativer T1-Karten mit Hilfe eines iterativen
modellbasierten Rekonstruktionsschemas. Bei diesem Algorithmus werden mehrere
Bilder für verschiedene Zeitpunkte entlang des T1-Erholungsprozesses rekonstruiert, was
zu einer T1-Bestimmung bei relativ kurzen Messzeiten (< 1 Minute) führt
Analysis of the survival rate and complications of proximal and distal femoral replacements in the diaphyseal medullary canal
No full textDie Versorgung gelenknaher knöcherner Defekte mittels Megaendoprothesen stellt eine seltene, aber wichtige Behandlungsoption für die betroffenen Patienten dar.
Durch eine Analyse der Standzeit und Komplikationen von proximalen und dista- len Femurteilersätzen war es Ziel dieser Arbeit die Ergebnisse der operativen Behandlung von Patienten mit Femurteilersätzen, welche vom 1. Juni 2009 bis 31. Dezember 2018 an der orthopädischen Universitätsklinik Würzburg behan- delt wurden, zu evaluieren und eine Grundlage für Handlungsempfehlungen für zukünftige Patienten und Studien zu ermöglichen.
Eine signifikante postoperative Kompli kationsrate dieser aufwändigen Therapie- möglichkeit wurde in dieser Arbeit beobachtet. Infektionen stellten bei den dista- len Femurteilersätzen einen Hauptrevisionsgrund dar. Bei proximalen Femurtei- lersätzen führte vor allem das Auftreten von Luxationen zu notwendigen Revisi- onseingriffen. Trotz genauer präoperativer Vorbereitung sowie einer stabilen Ver- ankerung im Femur und adäquater Weichteilrekonstruktion, können diese Kom- plikationen auch in erfahrenen Händen nicht immer vermieden werden.
Megaprothesen können aufgrund ihrer Modularität intraoperativ den entschei- denden Beitrag zum Extremitätenerhalt und Stabilität bieten. Die patientenindivi- duelle Situation muss im therapeutischen Vorgehen berücksichtigt werden und eine multidisziplinäre Nachbehandlung des Patienten ist für den weiteren Thera- pieerfolg ausschlaggebend.
Der Erhalt der betroffenen Extremität wird häufig ermöglicht, eine Amputation war bei unseren Patienten nur viermal als Ultima Ratio notwendig geworden. Das teils junge und aktive Patientenklientel profitiert von einer langfristig guten Funktion. Weitere möglicherweise multizentrische prospektive Studien zur Verankerung und den Komplikationen der hier untersuchten Prothese vom Typ REVISIO®- RTM der Firma AQS sowie die Evaluation vergleichbarere modularer Prothesen- systeme erscheinen erstrebenswert. Durch den Vergleich der Standzeit der un- terschiedlichen Systeme und Verankerungsarten, könnte eine optimierte Prothe- sen-Verankerungskombination mit guten Ergebnissen identifiziert werden.The use of mega-endoprostheses for addressing bony defects near joints is an uncommon but vital treatment option for affected patients.
This study aimed to evaluate the outcomes of surgical interventions in patients who underwent proximal and distal femoral replacements at the Orthopaedic University Hospital Klinik König-Ludwig-Haus in Würzburg between June 1, 2009, and December 31, 2018. By examining the longevity and complications associated with these procedures, the goal was to establish a foundation for recommendations for future patients and research.
A considerable postoperative complication rate was identified for this complex treatment method. In distal femoral replacements, infections were a leading cause of revision surgeries, while proximal femoral replacements were frequently affected by dislocations, necessitating further surgical intervention. Despite meticulous preoperative planning, secure fixation in the femur, and comprehensive soft tissue reconstruction, such complications cannot always be avoided, even by experienced surgeons.
Megaprostheses, with their modular design, significantly contribute to limb preservation and surgical stability. Treatment approaches must consider the patient’s unique circumstances, and interdisciplinary postoperative care is crucial for achieving successful long-term outcomes.
Limb preservation was often achievable, with amputation required in only four cases as a last resort. Many patients, including young and active individuals, experienced long-term functional benefits. Further research, such as multicenter prospective studies, is warranted to investigate the anchoring techniques and complication rates associated with the REVISIO®-RTM prosthesis from AQS and other comparable modular prosthetic systems