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Towards Multiscale Modeling of Morphogenesis
No full textDas Zusammenspiel von Gestalt, Form und Funktion in zellulären Systemen fasziniert WissenschaftlerInnen seit Jahrzehnten, da dessen Verständnis ein wichtiger Schritt zur Modellierung von Morphogenese oder von Gewebeverformungen im Allgemeinen ist. Wir tragen zu dieser Diskussion aus zwei Blickwinkeln bei. Einerseits ist es zur Modellierung von Gewebeverformungen notwendig, zelluläre Systeme auf gekrümmten und auf sich bewegenden Oberflächen zu modellieren. Wir erweitern daher ein etabliertes Modell, das Multiphasefieldmodell, zunächst auf stationäre Oberflächen jenseits der Kugel, genauer Zylinder und Tori, und dann auf sich bewegende Oberflächen. Der Fokus liegt in dieser Arbeit auf dem Multiphasenmodell, da es eine hohe Auflösung der Zellform bietet. Zusätzlich fügen wir dem Modell auf stationären Oberflächen einen Beitrag der extrinsischen Krümmung hinzu, um die Substratkrümmung zu berücksichtigen. Wir zeigen, dass extrinsische Krümmungseffekte die Ausrichtung der Zellelongation mit den Hauptkrümmungsrichtungen erklären können. Zusammen mit spezifischen Zellantriebsmechanismen und Zell-Zell-Wechselwirkungen wird dieser Effekt verstärkt und kann die beobachtete großflächige und anhaltende Rotation auf zylindrischen Oberflächen erklären. Für sich bewegende Oberflächen führen wir ein Zwei-Skalen-Modell ein, das ein Multiphasefieldmodell auf Zellebene und eine Bewegung auf Basis der Helfrich-Energie mit zellabhängiger Biegesteifigkeit auf Gewebeebene verwendet. Damit koppelt unser Modell das individuelle Zellverhalten mit der Mechanik auf Gewebeebene. Andererseits beschäftigen wir uns mit stabilen Methoden zur Formcharakterisierung. Wir stellen fest, dass (irreduzible) Minkowski-Tensoren ein robustes Werkzeug zur Quantifizierung der p-atischen Ordnung von Zellformen sind. Wir untersuchen diese Ordnungen zunächst in der euklidischen Ebene unter Verwendung von Daten aus dem Multiphasefieldmodell, dem Active Vertex Modell und aus Experimenten. Wir diskutieren weiterhin die Abhängigkeit der p-atischen Ordnungen von wichtigen Modellparametern, genauer von der Verformbarkeit und der Stärke der Aktivität, und zeigen, dass verschiedene p-atische Ordnungen unabhängig voneinander betrachtet werden sollten. Danach verallgemeinern wir die (irreduziblen) Minkowski-Tensoren auf gekrümmte Oberflächen und schaffen damit ein nützliches Werkzeug zur Charakterisierung der Zellformen aus unserem Multiphasefieldmodell auf gekrümmten und sich bewegenden Oberflächen.The interplay between shape, form, and function in cellular systems has fascinated scientists for decades, as understanding this is an important step to model morphogenesis or tissue deformations in general. We contribute to this discussion from two directions. On the one hand, to model tissue deformations it is necessary to model cellular systems on curved and even evolving surfaces. We therefore extend a well-established model, the multiphase field model, first to stationary surfaces beyond the sphere, namely cylinders and tori, and then to evolving surfaces. We focus on this model because it offers a high resolution of the cell shapes. Additionally, we add an extrinsic curvature contribution to the model on stationary surfaces to take the substrate curvature into account. We demonstrate that extrinsic curvature effects can explain the alignment of cell elongation with the principal directions of curvature. Together with specific self-propulsion mechanisms and cell-cell interactions, this effect gets enhanced and can explain observed large-scale, persistent, and circumferential rotation on cylindrical surfaces. On evolving surfaces, we introduce a two-scale model, which uses a multiphase field model on the cell scale and a movement based on a Helfrich energy with cell-dependent bending rigidity on the tissue scale. With this, our model couples the behavior of individual cells with the mechanics at tissue level. On the other hand, we are concerned with reliable shape characterization methods. We find that (irreducible) Minkowski tensors are a robust tool to quantify the p-atic order of cell shapes. We first investigate them in the Euclidean plane, using data from the multiphase field model, the active vertex model, and from experiments. We also discuss the dependency of p-atic orders on key model parameters, namely deformability and activity, and show that different p-atic orders should be studied independently. After that, we generalize the (irreducible) Minkowski tensor to curved surfaces, creating a useful tool to evaluate the cell shape from our multiphase field simulations on curved and evolving surfaces
Pandemic Citizenship, Care, and the Joys of Denial in 'It’s a Sin' (2021): Remembering AIDS in the Post-COVID Conjuncture
No full textGround- and ship-based microwave radiometer measurements during EUREC4A
No full textDuring the EUREC4A field study, microwave radiometric measurements were performed at Barbados Cloud Observatory (BCO) and aboard RV Meteor and RV Maria S Merian in the downstream winter trades of the North Atlantic. We present retrieved integrated water vapor (IWV), liquid water path (LWP), and temperature and humidity profiles as a unified, quality-controlled, multi-site data set on a 3 s temporal resolution for a core period between 19 January and 14 February 2020 in which all instruments were operational. Multi-channel radiometric measurements were performed at BCO and aboard RV Meteor between 22 and 31 GHz (K-band) and from 51 to 58 GHz (V-band). Combined radar–radiometer measurements of a W-band Doppler radar with a single-channel radiometer instrument were conducted at 89 GHz aboard RV Meteor and RV Maria S Merian. We present a novel retrieval method to retrieve LWP from single-channel 89 GHz measurements, evaluate retrieved quantities with independent measurements, and analyze retrieval uncertainties by site and instrument intercomparison. Mean IWV conditions of 31.8 kg m−2 match independent radiosoundings at BCO with a root-mean-square difference of 1.1 kg m−2. Mean LWP conditions in confidently liquid cloudy, non-precipitating conditions ranged between 63.1 g m−2 at BCO and 46.8 g m−2 aboard RV Maria S Merian. Aboard the ships, 90 % of LWP was below 120 g m−2 with a 30 % uncertainty for LWP of 50 g m−2. Up to 20 % of confidently liquid cloudy profiles ranged below the LWP detection limit due to optically thin clouds
Umwelterklärung ... / Staatliche Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft, Freistaat Sachsen
No full textUmwelterklärung ... / Staatliche Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft, Freistaat Sachsen
No full textDigitalization in orthopaedics: a narrative review
No full textAdvances in technology and digital tools like the Internet of Things (IoT), artificial intelligence (AI), and sensors are shaping the field of orthopaedic surgery on all levels, from patient care to research and facilitation of logistic processes. Especially the COVID-19 pandemic, with the associated contact restrictions was an accelerator for the development and introduction of telemedical applications and digital alternatives to classical in-person patient care. Digital applications already used in orthopaedic surgery include telemedical support, online video consultations, monitoring of patients using wearables, smart devices, surgical navigation, robotic-assisted surgery, and applications of artificial intelligence in forms of medical image processing, three-dimensional (3D)-modelling, and simulations. In addition to that immersive technologies like virtual, augmented, and mixed reality are increasingly used in training but also rehabilitative and surgical settings. Digital advances can therefore increase the accessibility, efficiency and capabilities of orthopaedic services and facilitate more data-driven, personalized patient care, strengthening the self-responsibility of patients and supporting interdisciplinary healthcare providers to offer for the optimal care for their patients
Orientierung zu ethischen Fragen des assistierten Suizids: für Seelsorger*innen und medizinisches Personal sowie Betroffene und Angehörige
No full textVor dem Hintergrund der christlichen
Erfahrung, dass alles Leben lebenswert
und kein Leben vergeblich ist, sind Kirche
und Diakonie aufgefordert, im Sinne des
biblischen Zeugnisses „Du sollst nicht
töten“ (5. Gebot) den Konflikt mit dem
Recht auf autonome Selbstbestimmung
wahrzunehmen und in diesem Konflikt zu
kommunizieren. Dabei müssen einerseits
die gesellschaftliche Debatte als auch
die jeweilige individuelle Entscheidung in angemessener Weise berücksichtigt
werden, insbesondere innerhalb diakonischer
Einrichtungen. Der Wunsch nach
Beihilfe zum Suizid stellt die Frage nach
dem Umgang mit menschlichem Leid neu
in den Mittelpunkt.
Diese Handreichung will im Folgenden
erste Überlegungen hierzu ausführen.
Auch wenn die Gesetzeslage der höchstrichterlichen
Rechtsprechung derzeit
noch nicht angeglichen wurde und
deshalb keine abschließende Standortbestimmung
möglich ist, soll eine Orientierung
gegeben werden. Sie ist dem Ziel
verpflichtet, Mitarbeitende, Angehörige,
Entscheidungsträgerinnen und Entscheidungsträger
sowie alle, die seelsorglich
Rat suchen, eine Unterstützung in der
Entscheidung um einen assistierten
Suizid zu geben und niemanden ohne
Begleitung zu lassen. Dies gilt auch dann,
wenn diakonische Einrichtungen und
ihre Mitarbeitenden sich nicht zu einer
Unterstützung in Form des assistierten
Suizids entscheiden, weil ihnen das aufgrund
ihrer ethischen Grundhaltung nicht
vorstellbar erscheint
Zur Zitattechnik in Helmut Lachenmanns Tanzsuite mit Deutschlandlied
No full textIn his Tanzsuite mit Deutschlandlied [Dance Suite with German National Anthem, 1979/80] Helmut Lachenmann uses a structure which combines dances from different cultural backgrounds and historical periods. In addition, he incorporates well-known traditional melodies into the work. These are mostly not identifiable by the listener. The German National Anthem (Deutschlandlied) is placed at the core of the work. In the Coda, the lullaby Schlaf, Kindlein, schlaf is added. The Viennese folk song O du lieber Augustin constitutes a “quotation of a quotation” since Arnold Schönberg had already referred to it in the second movement of his Second String Quartet (1907/08). In the analysis, Lachenmann’s criteria for incorporating quotations become apparent: (1) With regard to rhythm he maintains the proportions of the quotations used, yet he applies changes. The exponential increase of note values, for example, reveals a highly structuralist approach to the construction of rhythm. (2) The shape of melodies/pitches from the quoted material are only partly retained and often extensively stretched and thus reshaped; in some instances, Lachenmann retains the pitches literally, sometimes the diatonic scale is transformed into a bright/dark-scale of noise sounds and clusters. (3) Lachenmann perceives the quotations as “structure”. By referencing well-known musical material, this structure is saturated with meaning. Lachenmann’s quotation technique shows the desire to legitimize music through its content; it demonstrates the endeavour to incorporate melody into a language of sound and noise and testifies to the composer’s intention to reach beyond structural realms and produce social and political meaning. All these aspects culminate in Lachenmann’s opera Das Mädchen mit den Schwefelhölzern (1991–96/2001). Thus, Tanzsuite mit Deutschlandlied might be considered an interim stage in Lachenmann’s work
A cloud-by-cloud approach for studying aerosol–cloud interaction in satellite observations
No full textThe effective radiative forcing (ERF) due to aerosol–cloud interactions (ACIs) and rapid adjustments (ERFaci) still causes the largest uncertainty in the assessment of climate change. It is understood only with medium confidence and is studied primarily for warm clouds. Here, we present a novel cloud-by-cloud (C×C) approach for studying ACI in satellite observations that combines the concentration of cloud condensation nuclei (nCCN) and ice nucleating particles (nINP) from polar-orbiting lidar measurements with the development of the properties of individual clouds by tracking them in geostationary observations. We present a step-by-step description for obtaining matched aerosol–cloud cases. The application to satellite observations over central Europe and northern Africa during 2014, together with rigorous quality assurance, leads to 399 liquid-only clouds and 95 ice-containing clouds that can be matched to surrounding nCCN and nINP respectively at cloud level. We use this initial data set for assessing the impact of changes in cloud-relevant aerosol concentrations on the cloud droplet number concentration (Nd) and effective radius (reff) of liquid clouds and the phase of clouds in the regime of heterogeneous ice formation. We find a of 0.13 to 0.30, which is at the lower end of commonly inferred values of 0.3 to 0.8. The between −0.09 and −0.21 suggests that reff decreases by −0.81 to −3.78 nm per increase in nCCN of 1 cm−3. We also find a tendency towards more cloud ice and more fully glaciated clouds with increasing nINP that cannot be explained by the increasingly lower cloud top temperature of supercooled-liquid, mixed-phase, and fully glaciated clouds alone. Applied to a larger number of observations, the C×C approach has the potential to enable the systematic investigation of warm and cold clouds. This marks a step change in the quantification of ERFaci from space