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Bound by experience: updating the body representation when using virtual objects
No full textObjective: Four web-based experiments investigated flexibility of disembodiment of a virtual object that is no longer actively controlled. Emphasis was on possibilities to modify the timescale of this process.
Background: Interactions with virtual objects are commonplace in settings like teleoperation, rehabilitation, and computer-aided design. These objects are quickly integrated into the operator’s body schema (embodiment). Less is known about how long such embodiment lasts. Understanding the dynamics of this process is crucial because different applied settings either profit from fast or slow disembodiment.
Method: To induce embodiment, participants moved a 2D virtual hand through operating a computer mouse or touchpad. After initial embodiment, participants either stopped or continued moving for a fixed period of time. Embodiment ratings were collected continuously during each trial.
Results: Results across all experiments indicated that embodiment for the virtual hand gradually increased during active use and gradually decreased after stopping to use it. Disembodiment unfolded nearly twice as fast as embodiment and showed a curved decay pattern. These dynamics remained unaffected by anticipation of active control that would be required in an upcoming task.
Conclusion: The results highlight the importance of continuously experiencing active control in virtual interactions if aiming at inducing stable embodiment of a virtual object.
Application: Our findings suggest that applications of virtual disembodiment such as virtual tools or interventions to affect a person’s body representation critically depend on continuous updating of sensorimotor experience. However, if switching between virtual objects, for example, during teleoperation or video gaming, after-effects are unlikely to affect performance
Direct and indirect effects of land use on microbiomes of trap-nesting solitary bee larvae and nests
No full textIntroduction:
The global decline in biodiversity and insect populations highlights the urgent need to conserve ecosystem functions, such as plant pollination by solitary bees. Human activities, particularly agricultural intensification, pose significant threats to these essential services. Changes in land use alter resource and nest site availability, pesticide exposure and other factors impacting the richness, diversity, and health of solitary bee species. In this study, we investigated yet another facet currently less well investigated in such context: Microbial communities associated with wild bees play crucial roles in larval development, metabolism, immunity and overall bee health. However, the drivers and dynamics of healthy microbiome in solitary bees are still poorly understood, especially regarding the direct and indirect effects of land use on the diversity and composition of these microbial communities.
Methods:
We examined bacterial communities in the offspring and nest materials of the Megachilid trap-nesting solitary bee, Osmia bicornis, along a gradient of land use intensification by 16S rRNA gene metabarcoding. Given that landscape composition, climatic conditions, and food resources are known to influence microbial compositions in solitary bee species, we hypothesized that land use changes would alter resources available for food and nest material collection and thereby affecting the microbiomes in offspring and their nest environments. We anticipated reduced microbial diversity and altered composition with increased land use intensification, which is known to decrease the number and diversity of resources, including the pool of floral and soil bacteria in the surrounding environment.
Results:
As expected, we observed significant shifts in the bacterial composition and diversity of bees and their nests across varying degrees of land use intensity, differing in management types and the availability of flowers. The Shannon diversity of bacteria in nest materials (larval pollen provision, soil nest enclosure) and larval guts decreased with increasing land use intensity. However, the pupae microbiome remained unaffected, indicating a reorganization of the microbiome during metamorphosis, which is not significantly influenced by land use and available resources.
Discussion:
Our findings provide new insights into the factors shaping environmental transmission and changes in solitary bee microbiomes. This understanding is crucial for comprehending the impacts of intensive land use on wild bee health and developing strategies to mitigate these effects
E-scooter riding under the influence of substances in the Würzburg catchment area—A first traffic medical evaluation after 4.5 years
No full textHintergrund
E‑Scooter sind seit über 4,5 Jahren Teil des Straßenverkehrs in Deutschland und haben seitdem in der polizeilichen Verkehrskontrolle zunehmend an Bedeutung gewonnen [16]. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, eine Erstbeschreibung über die im Institut für Rechtsmedizin der Universität Würzburg bearbeiteten Fälle anzufertigen.
Materialien und Methoden
Alle Fahrsicherheitsgutachten über E‑Scooter-Fahrer (n = 84) am Institut für Rechtsmedizin Würzburg aus dem Zeitraum Juni 2019 bis Januar 2024 wurden retrospektiv ausgewertet. Hierbei wurden u. a. Ausfallerscheinungen, Fahrfehler, Tatumstände und die im Blut nachgewiesenen Substanzen analysiert.
Ergebnisse
Fast alle E‑Scooter-Fahrer in unserem Kollektiv waren Männer, viele im jüngeren Alter. Die häufigsten nachgewiesenen Substanzen im Blut waren Cannabinoide, Amphetamine und Alkohol, der häufigste Grund einer Verkehrskontrolle ein fehlendes bzw. abgelaufenes Versicherungskennzeichen. Die Vorfallszeitpunkte lagen eher abends bis nachts und zu wärmeren Jahreszeiten. Die Beschuldigten waren bei der späteren ärztlichen Untersuchung weniger leistungsreduziert als bei der polizeilichen.
Diskussion
Im Vergleich zu früheren E‑Scooter-Studien untersuchte diese Arbeit auch den Einfluss von Drogen auf die Fahrsicherheit. Die retrospektive Datenanalyse ergab z. T. ähnliche Tendenzen z. B. bezüglich Alter, Geschlecht und jahreszeitlicher Verteilung, z. T auch Unterschiede. Weitere Studien zum Einfluss von Drogen auf E‑Scooter-Fahren erscheinen vor diesem Hintergrund unabdinglich.Background
E‑scooters have been part of road traffic in Germany for over 4.5 years and have since then become more important in police traffic control. The present study aims to give a first description of e‑scooter cases in the catchment area of the Institute of Forensic Medicine in Würzburg.
Material and methods
All driving ability reports on e‑scooter riders (n = 84) between June 2019 and January 2024 were retrospectively evaluated. Performance deficits, driving errors, circumstances and the substances detected in blood were analyzed.
Results
Almost all e‑scooter riders in our study population were men aged between 20–30 years. Most riders were under the influence of cannabis, amphetamines or alcohol. The main reason for traffic control was missing or expired insurance license plates. The times of offenses had a tendency towards the evening through night and towards warmer seasons of the year. The offenders showed less performance impairment during the medical examination performed later than during the police examination.
Discussion
Compared to previous e‑scooter studies, this work also examined the influence of drugs on e‑scooter riders. The retrospective data analysis revealed similar trends, e.g., in terms of age, gender and seasonal distribution but also some differences. The results show the need of further studies examining the influence of drugs on e‑scooter riding
Generiert von Kreativer KI: Erforschung Menschlicher Reaktionen auf Informationen über KI als Quelle Kreativer Inhalte
No full textArtificial intelligence (AI) can now be used to produce a wide range of creative content, such as images, stories, music or poems. Reactions to this technological advancement could have an impact on the future development and use of this technology. This thesis examines how the information that creative content has been generated by an AI influences the experience and evaluation of creative works. The focus here is on the reception of stories and images. Possible effects on different forms of experience and judgment are examined using different stimuli materials. In addition, the mechanisms underlying these effects are tested using empirical methods. Furthermore, the potential influence of various individual differences on reactions to AI artist or author information is examined.
Manuscript 1 presents the results of two experiments (N1 = 325, N2 = 489) that indicate a negative influence of AI author information on transportation into a story. Furthermore, it was shown that genre of the story can influence this effect. The negative effects of AI author information are only evident for contemporary fiction stories, but not for the science fiction genre. The eeriness experienced while reading and the willingness to share the story are not influenced by AI artist information as originally hypothesized. Openness, affinity for technology and attitude towards AI do not influence the effect of author information on transportation. Manuscript 2 examines in two experiments (N1 = 176, N2 = 381) whether a lower appreciation of supposedly AI-generated images can be attributed to the reduced agency and experience ascribed to AI compared to humans. Both experiments show a significant indirect effect of AI artist information on the appreciation of AI-generated images, although no total effect can be observed. In addition, a positive deviation from pre-set expectations is considered as a potential mediator of a positive effect of AI artist information on appreciation. However, no mediating effect becomes apparent. Manuscript 3 addresses a possible algorithmic bias in AI-generated images. Results of a content analysis of 324 AI-generated images of people working in STEM professions show that women and POC are
strongly underrepresented. Results of an experiment (N = 495) indicate that these biases are not reflected in responses to AI artist information. Rather, the information that images are AI-generated increases the perceived objectivity of some of the images. Furthermore, AI artist information causes moral outrage when the AI-generated images show older people.
In sum, the information that creative content has been generated by an AI, and not created by a human, can impact responses to these works. However, these effects can be influenced by the genre or the specific content. The reactions to AI artist or author information do not always have to reflect actual tendencies but depend on perceptions of AI.Künstliche Intelligenz (KI) kann inzwischen zur Erstellung vieler kreativer Inhalte, wie Bildern, Geschichten, Musik oder Gedichten genutzt werden. Reaktionen auf diesen technologischen Fortschritt könnten sich auf die künftige Weiterentwicklung und Nutzung dieser Technologie auswirken. Die vorliegende Arbeit untersucht wie die Information, dass kreative Inhalte durch eine KI generiert wurden, das Erleben und die Beurteilung kreativer Werke beeinflusst. Hierbei steht die Rezeption von Geschichten und Bildern im Fokus. Es werden mögliche Effekte auf unterschiedliche Formen des Erlebens und des Beurteilens anhand von unterschiedlichem Stimulusmaterial untersucht. Darüber hinaus werden diesen Effekten zugrunde liegende Wirkmechanismen mit empirischen Methoden geprüft. Außerdem wird der potentielle Einfluss verschiedener individueller Unterschiede auf die Reaktionen auf KI-Künstler- oder Autoreninformationen überprüft.
Manuskript 1 stellt die Ergebnisse zweier Experimente (N1 = 325, N2 = 489) vor, die auf einen negativen Einfluss von KI-Autoreninformationen auf die Transportation in eine gelesene Geschichte hindeuten. Des Weiteren zeigt sich, dass das Genre der Geschichte diesen Effekt beeinflussen kann. Die negativen Effekte der KI-Autoreninformationen zeigen sich nur für Contemporary Fiction Geschichten, nicht aber für Geschichten aus dem Genre Science-Fiction. Die erlebte Eeriness während des Lesens und die Bereitschaft die Geschichte zu teilen werden nicht wie erwartet von KI-Künstlerinformationen beeinflusst. Offenheit, Technikaffinität, sowie die Einstellung gegenüber KI haben keinen Einfluss auf die Wirkung der Autoreninformation auf die erlebte Transportation. Manuskript 2 (N1 = 176, N2 = 381) untersucht, ob eine geringere Wertschätzung vermeintlich KI-generierter Bilder auf die geringere Agency und Experience zurückgeführt werden kann, die KI im Vergleich zu Menschen zugeschrieben wird. In beiden Experimenten zeigt sich ein signifikanter indirekter Effekt der KI-Künstlerinformation auf die Wertschätzung KI-generierter Bilder, obwohl kein totaler Effekt beobachtet werden kann. Darüber hinaus wird eine positive Abweichung von den Erwartungen vor der Rezeption als möglicher positiver Wirkmechanismus von KI-Künstlerinformation auf die Wertschätzung untersucht. Allerdings zeigt sich hier kein mediierender Effekt. Manuskript 3 thematisiert eine mögliche algorithmische Darstellungsverzerrung in KI-generierten Bildern. Ergebnisse einer Inhaltsanalyse von 324 KI-generierten Bildern von Personen, die in MINT-Berufen arbeiten zeigt, dass Frauen und POC stark unterrepräsentiert sind. Ergebnisse eines Experiments (N = 495) deuten darauf hin, dass diese Verzerrungen nicht in den Reaktionen auf KI-Künstlerinformationen abgebildet sind. Vielmehr erhöht die Information, dass Bilder KI-generiert sind für einige der Bilder die wahrgenommene Objektivität dieser. Darüber hinaus rufen KI-Künstlerinformationen Empörung hervor, wenn die KI-generierten Bilder ältere Menschen zeigen.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die Information kreative Inhalte seien durch eine KI generiert und nicht durch einen Menschen geschaffen, zu veränderten Reaktionen auf diese Werke führen kann. Diese Effekte können allerdings durch das Genre bzw. den spezifischen Inhalten beeinflusst werden. Hierbei müssen die Reaktionen auf KI-Künstler- oder Autoreninformation nicht immer tatsächliche Tendenzen widerspiegeln, sondern sind stärker von der Wahrnehmung von KI abhängig
Zwischenvalenz-Übergänge in epitaktischen (111) Filmen aus stark korrelierten Thulium-Monochalkogeniden
No full textFundamental insights into complex quantum phases of many-body systems can be obtained by the investigation of the underlying particle interactions. The variety of competing interactions between particles involved determines their behaviour in these quantum phases. In strongly correlated electron systems the involved particles are the localized 4f-electrons and the itinerant 5d-electrons. Their interactions can lead to the fascinating intermediate valence phase of non-integer f-occupation. In TmSe(1-x)Te(x) this phase can be induced by a semiconductor-metal transition whose volume change already indicates a drastic change in electron interaction. This phase transition makes TmSe(1-x)Te(x) suitable to investigate the evolution of the electron interactions. The major issue is the unavailability of TmSe(1-x)Te(x) crystals within the phase transition due to a miscibility gap just located around the point of transition. In order to close this gap and realize TmSe(1-x)Te(x) compounds throughout the whole semiconductor-metal transition, the epitaxial growth of TmSe(1-x)Te(x) by molecular-beam epitaxy is chosen. The advantage of this system is the unique possibility to study the evolution of the electron interactions by photoemission spectroscopy since the whole phase transition and thus the emergence of intermediate valence appears under ambient conditions. Systematic investigations on this phase transition in epitaxial TmSe(1-x)Te(x) have not yet been realised by photoemission spectroscopy which is therefore the task of this work. For this purpose, a high quality epitaxial growth of TmSe(1-x)Te(x) is achieved on SrF2 (111) which in addition opens a spectroscopic access so far unavailable by bulk single crystal cleavage. Two strategies to obtain TmSe(1-x)Te(x) phases throughout the phase transition are investigated. Tuning the lattice parameters of TmTe by substrate-induced strain turns out to be not enough to reach the phase transition. A direct growth of thin TmSe(1-x)Te(x) films varying in x enables the investigation of the overall electronic structure across the phase transition although the miscibility gap is not closed by epitaxy. This includes the first ever observed bandstructure of TmTe and TmSe in the (111) orientation. In the metallic phase of the transition a constant f-occupation is observed while in the semiconducting phase the f-occupation seems to decrease towards the phase transition. Drastic variations in the electronic interactions are hereby displayed which are accompanied by the observed gap opening. The detected separation of the 4f-state in the intermediate valence phase at temperatures below 100K is unexpected by the underlying Anderson model. It shows the possibly necessary inclusion of other interactions among the electrons for the theoretical description of intermediate valence systems. With these results the basis for further investigations of electron interactions in the intermediate valence system TmSe(1-x)Te(x) is given. The goal to provide spectroscopic access by molecular-beam epitaxy to phases throughout the transition has not been ruled out.Grundlegende Einblicke in komplexe Quantenphasen von Vielteilchensystemen lassen sich durch die Untersuchung der zugrunde liegenden Teilchenwechselwirkungen gewinnen. Die Vielfalt der konkurrierenden Wechselwirkungen zwischen den beteiligten Teilchen bestimmt deren Verhalten in diesen Quantenphasen. In stark korrelierten Elektronensystemen sind die beteiligten Teilchen die lokalisierten 4f-Elektronen und die itineranten 5d-Elektronen. Ihre Wechselwirkungen können zu der faszinierenden Phase der Zwischenvalenz mit nicht ganzzahliger f-Besetzung führen. In TmSe(1-x)Te(x) kann diese Phase durch einen Halbleiter-Metall-Übergang ausgelöst werden, dessen Volumenänderung bereits auf eine drastische Änderung der Elektronenwechselwirkung hindeutet. Dieser Phasenübergang macht TmSe(1-x)Te(x) zum geeigneten System, um die Entwicklung der Elektronenwechselwirkungen zu untersuchen. Das Hauptproblem ist die Nichtverfügbarkeit von TmSe(1-x)Te(x)-Kristallen innerhalb des Phasenübergangs aufgrund einer nicht realisierbaren Kompositionslücke in x um den unmittelbaren Punkt des Phasenübergangs. Um diese Lücke zu schließen und TmSe(1-x)Te(x)-Verbindungen über den gesamten Halbleiter-Metall-Übergang zu realisieren, wird das epitaktische Wachstum von TmSe(1-x)Te(x) durch Molekularstrahlepitaxie angestrebt. Der Vorteil dieses Systems ist die einzigartige Möglichkeit, die Entwicklung der Elektronenwechselwirkungen durch Photoemissionsspektroskopie zu untersuchen, da der gesamte Phasenübergang und damit das Auftreten der Zwischenvalenz unter Umgebungsbedingungen erfolgt. Systematische Untersuchungen zu diesem Phasenübergang in epitaktischem TmSe(1-x)Te(x) wurden bisher noch nicht mittels Photoemissionsspektroskopie durchgeführt und sind daher Aufgabe dieser Arbeit. Zu diesem Zweck wird ein qualitativ hochwertiges epitaktisches Wachstum von TmSe(1-x)Te(x) auf SrF2 (111) erreicht, das darüber hinaus einen spektroskopischen Zugang eröffnet, der durch Spaltung von Volumen-Einkristallen bisher nicht zugänglich war. Es werden zwei Strategien untersucht, um TmSe(1-x)Te(x)-Phasen innerhalb des Phasenübergangs zu erzielen. Die Einstellung der Gitterparameter von TmTe durch substratinduzierte Verspannung erweist sich als nicht ausreichend, um den Phasenübergang zu erreichen. Ein direktes Wachstum von dünnen TmSe(1-x)Te(x)-Filmen, die in x variieren, ermöglicht die Untersuchung der gesamten elektronischen Struktur über den Phasenübergang, obwohl die Kompositionslücke durch Epitaxie nicht geschlossen werden kann. Dazu gehört die erstmals beobachtete Bandstruktur von TmTe und TmSe in der (111)-Orientierung. In der metallischen Phase des Übergangs wird eine konstante f-Besetzung beobachtet, während in der halbleitenden Phase die f-Besetzung in Richtung des Phasenübergangs abzunehmen scheint. Hiermit zeigen sich drastische Veränderungen in den elektronischen Wechselwirkungen, die mit der beobachteten Öffnung der Bandlücke einhergehen. Die nachgewiesene Aufspaltung des 4f-Zustands in der zwischenvalenten Phase bei Temperaturen unter 100K ist für das zugrunde liegende Anderson-Modell unerwartet. Diese Aufspaltung weist auf die möglicherweise notwendige Einbeziehung weiterer Wechselwirkungen zwischen den Elektronen für die theoretische Beschreibung von Zwischenvalenzsystemen hin. Mit diesen Ergebnissen ist die Grundlage für weitere Untersuchungen von Elektronenwechselwirkungen in zwischenvalentem TmSe(1-x)Te(x) gegeben. Das Ziel, mittels Molekularstrahlepitaxie einen spektroskopischen Zugang zu Phasen des gesamten Übergangs zu schaffen, bleibt nach wie vor offen
Analysis of cellular NO-GC expression in the murine heart and lineage determination in angiotensin II-induced fibrosis
No full textNO-sensitive guanylyl cyclase (NO-GC) is involved in the (patho)physiology of the mammalian heart. However, little is known about the individual cardiac cell types that express NO-GC and the role of the enzyme in cardiac fibrosis. Here, we describe the cellular expression of NO-GC in healthy and fibrotic murine myocardium; these data were compared with scRNA-seq data. In healthy myocardium, NO-GC is strongly expressed in pericytes and smooth muscle cells but not in endothelial cells or cardiomyocytes. Angiotensin II induced cardiac hypertrophy and fibrosis; fibrotic lesions contained cells positive for NO-GC identified as activated fibroblasts. Lineage tracing indicates that NO-GC-expressing activated fibroblasts originate from PDGFRβ- and Tcf21-positive fibroblast precursors. Our data indicate NO-GC expression in cardiac pericytes and SMC in naive myocardium and in activated fibroblast in fibrotic heart tissue. NO-mediated signaling may modulate fibrotic responses underlying the action of NO-GC stimulators used in the therapy of heart failure
Torsion und Nicht-Metrizität in Gravitation und Holographie
No full textOne of the most important achievements in theoretical physics in the last decades has been the development of the holographic principle. The important achievement of this principle is to illustrate that physical models have the potential to describe both quantum physics and gravity at the same time. In particular, the holographic principle states that a gravitational theory defined in a region of spacetime is equivalently described by a quantum field theory on the boundary of this region. Since the quantum theory is defined on the boundary of the gravitational theory, we study the correspondence of these theories by examining the boundary behavior of gravitational fields. We interpret gravity as an effect emergent of the geometry of spacetime. This geometry is usually characterized solely by curvature, and holography is routinely applied in this case to examine the boundary field theory. The essential new aspect of this thesis is that I consider holography based on geometries which feature non-trivial torsion and non-metricity. These field strengths characterize geometry similar to curvature. Motivated by holography, I focus in particular on the gravitational boundary behavior of geometries described by curvature, torsion and non-metricity.
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If spacetime has a boundary, we generically need to introduce a Gibbons-Hawking-York (GHY) boundary term to render the variational principle well-defined. The first main result of this thesis is a universal GHY term that makes the Dirichlet problem well-defined in spacetimes which are allowed to have non-trivial curvature, torsion and non-metricity. I derive this universal GHY term for space-, time- and lightlike boundaries. As an important corollary, I observe that no GHY term is needed for actions which only depend on torsion and non-metricity. The method I develop allows to calculate GHY terms very efficiently compared to traditional approaches, even when considering theories with vanishing torsion and non-metricity. This enables us to calculate GHY terms for theories for which it was previously highly involved. Furthermore, the universality of my method allows to generalize existing results to spacetimes with non-vanishing torsion and non-metricity as well as to arbitrary dimensions. I illustrate this calculation for general relativity (GR), four-dimensional Chern-Simons modified gravity and Lovelock gravity. All of these examples correctly reproduce existing results for GHY terms in spacetimes with space- or timelike boundaries if torsion and non-metricity are constrained to vanish. I generalize these results to include torsion and non-metricity as well as lightlike boundaries. In the latter case only little is known about GHY terms. My method provides the first consistent approach that allows to technically handle the involved derivation of lightlike GHY terms.
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By means of the methods I have introduced for deriving the universal GHY term, I examine the boundary behavior of the geometrical trinity of general relativity. This trinity consists of three theories that equivalently describe the dynamics of GR by either curvature, torsion or non-metricity. The bulk actions of these theories differ by a boundary term . I generalize the geometrical trinity of general relativity to spacetimes with boundaries by including appropriate GHY terms. Careful analytic manipulation reveals that is a difference of GHY terms. I show that its role is to render the variational principle correct for each way of expressing the bulk action. Since GHY terms are needed only for actions which depend on curvature, we conclude that the GHY term reminiscent of must be eliminated in the curvature-free theories involved in the geometrical trinity. This provides the full equivalence of the actions in the geometrical trinity of general relativity in spacetimes with boundary and shows that the torsionful and non-metric sides do not require additional boundary terms.
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I develop a new perspective on the geometrical trinity of general relativity by proving that all of its theories may be described by the Einstein action. I supplement the Einstein action by a boundary term which makes it covariant. The Einstein action is constructed using the Levi-Civita connection \(\mathring{\omega}^\mu_{~\,\nu}\) which is the connection of a theory with vanishing torsion and non-metricity. I show that \(\mathring{\omega}^\mu_{~\,\nu}\) may equally well be interpreted as a connection which has non-trivial torsion and non-metricity. From this point of view, the equivalence of the theories contained in the geometrical trinity of gravity becomes tautological as all of them are described by the exact same action. I show that the trinity of GR may be generalized to a geometrical trinity of gravity by realizing that every torsion-free, metric-compatible theory of gravity may be described equivalently in terms of torsion and non-metricity. I render the variational problem of these equivalent actions well-defined by discussing their GHY terms.
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I obtain essential new results by applying the method of holographic renormalization to the torsionful equivalent of GR. This involves the construction of a Fefferman-Graham expansion for coframes in the vicinity of the boundary of spacetimes with negative cosmological constant. This coframe expansion reproduces the expansion of the metric tensor underlying the Fefferman-Graham theorem. It allows to apply holographic renormalization to the torsionful equivalent of the Schwarzschild black hole. I explicitly construct the counterterms which are needed to make its on-shell action finite. Furthermore, I prove that torsion holds thermodynamical information by calculating the free energy of the boundary field theory. This is the foundation of an encompassing understanding of holographic renormalization of gravitational theories defined on geometries with curvature, torsion and non-metricity.Das holographische Prinzip stellt eine der wichtigsten Errungenschaften der Physik in den vergangenen Jahrzehnten dar. Die Relevanz dieses Prinzips ist darin begründet, dass es zeigt, wie physikalische Modelle gleichzeitig zur Beschreibung von Quanten- und Gravitationsphysik verwendet werden können. Das holographische Prinzip besagt, dass eine Gravitationstheorie, die in einer Region der Raumzeit definiert ist, zu einer Quantenfeldtheorie auf dem Rand dieser Region äquivalent ist.
Weil die Quantentheorie dabei auf dem Rand der Gravitationstheorie definiert ist, gründet die Erforschung ihrer Korrespondenz auf der Untersuchung der Randwerte der Gravitationsfelder.
Gravitation interpretieren wir dabei als einen Effekt, der aus der Geometrie der Raumzeit erwächst. Diese Geometrie wird üblicherweise lediglich durch ihre Krümmung charakterisiert. Holographie wird in diesem Fall routiniert angewandt, um die auf dem Rand definierte Feldtheorie zu untersuchen. Der maßgebliche neue Aspekt dieser Dissertation ist, dass ich Holographie in Raumzeiten mit nicht-trivialer Torsion und Nicht-Metrizität diskutiere. Diese Feldstärken charakterisieren die Geometrie einer Raumzeit analog zu ihrer Krümmung. Motiviert durch das holographische Prinzip fokussiere ich mich auf das Randverhalten von Geometrien, die durch Krümmung, Torsion und Nicht-Metrizität beschrieben werden.
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In Raumzeiten mit Rand muss im Allgemeinen ein Gibbons-Hawking-York-Randterm (GHY) eingeführt werden, um ein wohldefiniertes Variationsprinzip zu gewährleisten. Das erste wichtige Ergebnis dieser Arbeit ist ein universeller GHY-Term, der die Wohldefiniertheit des Dirichlet-Problems sicherstellt, wenn wir Raumzeiten mit nicht-trivialer Krümmung, Torsion und Nicht-Metrizität betrachten. Ich leite diesen universellen GHY-Term für raum-, zeit- und lichtartige Ränder her. Eine wichtige Konsequenz dieses Ergebnisses ist, dass kein GHY-Term zu Wirkungen hinzugefügt werden muss, wenn diese lediglich von Torsion und Nicht-Metrizität abhängen.
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Die von mir entwickelte Methode erlaubt es, GHY-Terme im Vergleich zu traditionellen Herleitungen äußerst effizient zu berechnen. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn Theorien mit verschwindender Torsion und Nicht-Metrizität betrachtet werden. Diese Effizienz ermöglicht es, GHY-Terme für Theorien herzuleiten, für welche die Berechnung zuvor hochgradig komplex war. Darüber hinaus erlaubt es die Universalität meiner Methode, bereits bekannte Ergebnisse auf Raumzeiten mit nicht-verschwindender Torsion und Nicht-Metrizität sowie auf beliebige Dimensionen zu verallgemeinern. Ich demonstriere diese Effizienz und Universalität am Beispiel der allgemeinen Relativitätstheorie (ART), vier-dimensionaler Chern-Simons-modifizierter Gravitation sowie Lovelock-Gravitation. Für alle betrachteten Gravitationstheorien reproduzieren meine GHY-Terme bekannte Ergebnisse korrekt, wenn wir Raumzeiten mit verschwindender Torsion und Nicht-Metrizität betrachten und uns auf raum- oder zeitartige Ränder beschränken. Ich verallgemeinere diese Ergebnisse, sodass sie Raumzeiten mit Torsion und Nicht-Metrizität sowie lichtartige Ränder mit einschließen. Im letzteren Fall ist bisher nur wenig über GHY-Terme bekannt. Meine Methode stellt den ersten konsistenten Zugang dar, der es erlaubt, die komplexe Herleitung lichtartiger GHY-Terme technisch handzuhaben.
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Mit Hilfe der Methoden, die ich zur Herleitung des universellen GHY-Terms eingeführt habe, untersuche ich das Randverhalten der geometrischen Trinität der allgemeinen Relativitätstheorie. Diese Trinität besteht aus drei Theorien, die zueinander äquivalent die Dynamik der ART entweder durch Krümmung oder durch Torsion oder durch Nicht-Metrizität beschreiben. Die Wirkungen dieser Theorien unterscheiden sich durch einen Randterm \(S^{\mathring{D} A}\). Ich verallgemeinere die geometrische Trinität auf berandete Raumzeiten, indem ich die geeigneten GHY-Terme einführe. Eine analytische Rechnung zeigt, dass \(S^{\mathring{D} A}\) eine Differenz von GHY-Termen ist. Auf Grundlage dieses Ergebnisses argumentiere ich, dass \(S^{\mathring{D} A}\) die Funktion hat, ein wohldefiniertes Variationsprinzip für jede Formulierung der Wirkung sicherzustellen. Weil GHY-Terme nur für Wirkungen benötigt werden, die von der Krümmung abhängen, folgern wir, dass der aus \(S^{\mathring{D} A}\) stammende GHY-Term in den krümmungsfreien Theorien der geometrischen Trinität eliminiert werden muss. Dadurch erhalten wir die volle Äquivalenz der Wirkungen der geometrischen Trinität der allgemeinen Relativitätstheorie in Raumzeiten mit Rand. Darüber hinaus zeigen wir, dass keine Notwendigkeit für das Hinzufügen weiterer Randterme zu den Seiten der geometrischen Trinität besteht, die Gravitation durch Torsion und Nicht-Metrizität modellieren.
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Ich entwickle eine neue Perspektive auf die geometrische Trinität der allgemeinen Relativitätstheorie indem ich zeige, dass alle in dieser Trinität enthaltenen Theorien durch die Einstein-Wirkung beschrieben werden können. Durch das Hinzufügen eines Randterms stelle ich die Kovarianz dieser Wirkung her. Die Einstein-Wirkung wird auf Grundlage des Levi-Civita-Zusammenhangs konstruiert, welcher der Zusammenhang einer Theorie ist, in der Torsion und Nicht-Metrizität verschwinden. Ich zeige, dass mit gleichem Recht als ein Zusammenhang interpretiert werden kann, der eine Theorie mit nicht-trivialer Torsion und Nicht-Metrizität beschreibt. Die Äquivalenz der Theorien, die in der geometrischen Trinität der Gravitation enthalten sind, wird aus diesem Blickwinkel tautologisch, weil all diese Theorien durch ein und dieselbe Wirkung beschrieben werden. Ich zeige, dass die ART-Trinität zu einer geometrischen Trinität der Gravitation verallgemeinert werden kann, indem ich feststelle, dass jede torsionsfreie, metrik-kompatible Gravitationstheorie eine äquivalente Beschreibung durch Torsion und Nicht-Metrizität zulässt. Die Wohldefiniertheit des Variationsprinzips in diesen äquivalenten Wirkungen stelle ich durch eine Diskussion der jeweiligen GHY-Terme sicher.
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Ich leite essentielle neue Ergebnisse her, indem ich die Methode der holographischen Renormierung auf das torsionsbehaftete Äquivalent der ART anwende.
Insbesondere konstruiere ich die Fefferman-Graham-Entwicklung der Ko-Repern in Nähe des Randes von Raumzeiten mit negativer kosmologischer Konstante, wobei Ko-Repern die geordneten Basen der Kotangetialräume bilden. Diese Entwicklung von Ko-Repern reproduziert die Entwicklung des metrischen Tensors, die dem Fefferman-Graham-Theorem zugrundeliegt. Sie erlaubt es, holographische Renormierung auf das torsionsbehaftete Äquivalent des Schwarzschildschen schwarzen Lochs anzuwenden.
Ich konstruiere die Gegenterme, die benötigt werden, um einen endlichen Wert der Wirkung sicherzustellen, wenn diese auf der Schwarzschildschen Lösung ausgewertet wird. Darüber hinaus zeige ich durch Berechnung der freien Energie der korrespondierenden Feldtheorie, dass Torsion Informationen über die thermodynamischen Eigenschaften eines physikalischen Systems enthält. Diese Berechnungen bilden die Grundlage für ein umfassendes Verständnis der holographischen Renormierung von Graviationstheorien, die in Geometrien definiert sind, welche neben ihrer Krümmung durch Torsion und Nicht-Metrizität charakterisiert werden
Impact of polymorphic microfibers for establishment of neuronal model
No full textThe biological and mechanical environment of cells is better mimicked in 3D compared to 2D cell cultures. However, creating accurate 3D cell culture models particularly for ultra-soft tissues like brain or spinal cord is challenging since the hydrogels that match these properties are mechanically fragile. Therefore, implementing reinforcing structures, such as microfibers, is essential to provide the necessary support. Particularly, fibrous systems are of interest since they offer natural fibrillar structures similar to the extracellular matrix. This study focuses on exploring the interactions between a motor neuron-like cell line and multiple microfiber-morphologies and mechanics. Monitoring cell-microfiber interactions over time we unveiled various dynamic undetected behaviors and interactions happening upon contact depending on the used microfiber properties. These highly defined microfiber fragments were fabricated using multiple processes—electrospinning, Melt Electrowriting, and microfluidic spinning—with properties differing in size, mechanics, and surface chemistry. The excellent control over our microfiber systems enabled the investigation of single parameters in an isolated manner. In addition, we quantified the observed varying movement modes of the monitored cell-microfiber tandems. The study demonstrates the significance of microfiber design for biological applications and establishes methodological foundations for the implementation of customized microfiber systems in the field of biofabrication
Scoping Review on the Effects of Simulation-Based Interventions on Reducing Stigma Toward People with Schizophrenia
No full textIntroduction:
Schizophrenia imposes a significant burden on global public health and is associated with pervasive stigmatization, perpetuating misconceptions of danger and incompetence. This review examines the efficacy of simulation interventions in reducing stigmas associated with schizophrenia and fostering empathy towards affected individuals.
Methods:
A comprehensive literature review spanning from August 2021 to September 2022 identified 14 relevant studies meeting inclusion criteria.
Results:
Analysis revealed a diverse landscape of simulation-based interventions, characterized by variability in methodological rigor, intervention design, and technological modalities. While some studies demonstrated promising outcomes in stigma reduction and empathy enhancement, methodological limitations and inconsistencies underscore the need for cautious interpretation of findings. Furthermore, mixed outcomes in stigma characteristics and empathy development highlight the complexity of intervention effectiveness.
Discussion:
Despite these challenges, simulation interventions, particularly when integrated with additional components, hold potential in mitigating stigmatization and promoting empathy. Future research should prioritize methodological rigor, comprehensive outcome assessment, and tailored intervention strategies to advance the field of stigma reduction in schizophrenia
Comparing virtual reality–based and traditional physical objective structured clinical examination (OSCE) stations for clinical competency assessments: randomized controlled trial
No full textBackground
Objective structured clinical examinations (OSCEs) are a widely recognized and accepted method to assess clinical competencies but are often resource-intensive.
Objective
This study aimed to evaluate the feasibility and effectiveness of a virtual reality (VR)–based station (VRS) compared with a traditional physical station (PHS) in an already established curricular OSCE.
Methods
Fifth-year medical students participated in an OSCE consisting of 10 stations. One of the stations, emergency medicine, was offered in 2 modalities: VRS and PHS. Students were randomly assigned to 1 of the 2 modalities. We used 2 distinct scenarios to prevent content leakage among participants. Student performance and item characteristics were analyzed, comparing the VRS with PHS as well as with 5 other case-based stations. Student perceptions of the VRS were collected through a quantitative and qualitative postexamination online survey, which included a 5-point Likert scale ranging from 1 (minimum) to 5 (maximum), to evaluate the acceptance and usability of the VR system. Organizational and technical feasibility as well as cost-effectiveness were also evaluated.
Results
Following randomization and exclusions of invalid data sets, 57 and 66 participants were assessed for the VRS and PHS, respectively. The feasibility evaluation demonstrated smooth implementation of both VR scenarios (septic and anaphylactic shock) with 93% (53/57) of students using the VR technology without issues. The difficulty levels of the VRS scenarios (septic shock: P=.67; anaphylactic shock: P=.58) were comparable to the average difficulty of all stations (P=.68) and fell within the reference range (0.4-0.8). In contrast, VRS demonstrated above-average values for item discrimination (septic shock: r'=0.40; anaphylactic shock: r'=0.33; overall r'=0.30; with values 0.3 considered good) and discrimination index (septic shock: D=0.25; anaphylactic shock: D=0.26; overall D=0.16, with 0.2-0.3 considered mediocre and <0.2 considered poor). Apart from some hesitancy toward its broader application in future practical assessments (mean 3.07, SD 1.37 for VRS vs mean 3.65, SD 1.18 for PHS; P=.03), there were no other differences in perceptions between VRS and PHS. Thematic analysis highlighted the realistic portrayal of medical emergencies and fair assessment conditions provided by the VRS. Regarding cost-effectiveness, initial development of the VRS can be offset by long-term savings in recurring expenses like standardized patients and consumables.
Conclusions
Integration of the VRS into the current OSCE framework proved feasible both technically and organizationally, even within the strict constraints of short examination phases and schedules. The VRS was accepted and positively received by students across various levels of technological proficiency, including those with no prior VR experience. Notably, the VRS demonstrated comparable or even superior item characteristics, particularly in terms of discrimination power. Although challenges remain, such as technical reliability and some acceptance concerns, VR remains promising in applications of clinical competence assessment