TY - THES A1 - Zühlke, Martin T1 - Elektrosprayionisation Ionenmobilitätsspektrometrie T1 - Electrospray ionization Ion mobility spectrometry BT - Entwicklung, Charakterisierung und Anwendung zur HPLC-Detektion und zum Reaktionsmonitoring BT - development, characterization and application for HPLC detection and reaction monitoring N2 - Die Elektrosprayionisation (ESI) ist eine der weitverbreitetsten Ionisationstechniken für flüssige Pro-ben in der Massen- und Ionenmobilitäts(IM)-Spektrometrie. Aufgrund ihrer schonenden Ionisierung wird ESI vorwiegend für empfindliche, komplexe Moleküle in der Biologie und Medizin eingesetzt. Überdies ist sie allerdings für ein sehr breites Spektrum an Substanzklassen anwendbar. Die IM-Spektrometrie wurde ursprünglich zur Detektion gasförmiger Proben entwickelt, die hauptsächlich durch radioaktive Quellen ionisiert werden. Sie ist die einzige analytische Methode, bei der Isomere in Echtzeit getrennt und über ihre charakteristische IM direkt identifiziert werden können. ESI wurde in den 90ger Jahren durch die Hill Gruppe in die IM-Spektrometrie eingeführt. Die Kombination wird bisher jedoch nur von wenigen Gruppen verwendet und hat deshalb noch ein hohes Entwick-lungspotential. Ein vielversprechendes Anwendungsfeld ist der Einsatz in der Hochleistungs-flüssigkeitschromatographie (HPLC) zur mehrdimensionalen Trennung. Heutzutage ist die HPLC die Standardmethode zur Trennung komplexer Proben in der Routineanalytik. HPLC-Trennungsgänge sind jedoch häufig langwierig und der Einsatz verschiedener Laufmittel, hoher Flussraten, von Puffern, sowie Laufmittelgradienten stellt hohe Anforderungen an die Detektoren. Die ESI-IM-Spektrometrie wurde in einigen Studien bereits als HPLC-Detektor eingesetzt, war dort bisher jedoch auf Flussratensplitting oder geringe Flussraten des Laufmittels beschränkt. In dieser kumulativen Doktorarbeit konnte daher erstmals ein ESI IM-Spektrometer als HPLC-Detektor für den Flussratenbereich von 200-1500 μl/min entwickelt werden. Anhand von fünf Publi-kationen wurden (1) über eine umfassende Charakterisierung die Eignung des Spektrometers als HPLC-Detektor festgestellt, (2) ausgewählte komplexe Trenngänge präsentiert und (3) die Anwen-dung zum Reaktionsmonitoring und (4, 5) mögliche Weiterentwicklungen gezeigt. Erfolgreich konnten mit dem selbst-entwickelten ESI IM-Spektrometer typische HPLC-Bedingungen wie Wassergehalte im Laufmittel von bis zu 90%, Pufferkonzentrationen von bis zu 10 mM, sowie Nachweisgrenzen von bis zu 50 nM erreicht werden. Weiterhin wurde anhand der komplexen Trennungsgänge (24 Pestizide/18 Aminosäuren) gezeigt, dass die HPLC und die IM-Spektrometrie eine hohe Orthogonalität besitzen. Eine effektive Peakkapazität von 240 wurde so realisiert. Auf der HPLC-Säule koeluierende Substanzen konnten über die Driftzeit getrennt und über ihre IM identifi-ziert werden, sodass die Gesamttrennzeiten erheblich minimiert werden konnten. Die Anwend-barkeit des ESI IM-Spektrometers zur Überwachung chemischer Synthesen wurde anhand einer dreistufigen Reaktion demonstriert. Es konnten die wichtigsten Edukte, Zwischenprodukte und Produkte aller Stufen identifiziert werden. Eine quantitative Auswertung war sowohl über eine kurze HPLC-Vortrennung als auch durch die Entwicklung eines eigenen Kalibrierverfahrens, welches die Ladungskonkurrenz bei ESI berücksichtigt, ohne HPLC möglich. Im zweiten Teil der Arbeit werden zwei Weiterentwicklungen des Spektrometers präsentiert. Eine Möglichkeit ist die Reduzierung des Drucks in den intermediären Bereich (300 - 1000 mbar) mit dem Ziel der Verringerung der benötigten Spannungen. Mithilfe von Streulichtbildern und Strom-Spannungs-Kurven wurden für geringe Drücke eine verminderte Freisetzung der Analyt-Ionen aus den Tropfen festgestellt. Die Verluste konnten jedoch über höhere elektrische Feldstärken ausgeglichen werden, sodass gleiche Nachweisgrenzen bei 500 mbar und bei 1 bar erreicht wurden. Die zweite Weiterentwicklung ist ein neuartiges Ionentors mit Pulsschaltung, welches eine Verdopplung der Auflösung auf bis zu R > 100 bei gleicher Sensitivität ermöglichte. Eine denkbare Anwendung im Bereich der Peptidanalytik wurde mit beachtlichen Auflösungen der Peptide von R = 90 gezeigt. N2 - Electrospray ionization (ESI) is one of the most widespread ionization techniques for liquid samples in mass and ion mobility (IM) spectrometry. Due to its gentle ionization, ESI is often used for sensitive, complex molecules in biology and medicine. However, it is also applicable to a wide range of substance classes. IM spectrometry was originally developed for the detection of gaseous samples, which are mainly ionized by radioactive sources. It is the only analytical method in which isomers can be separated in real time and directly identified by their characteristic IM. ESI was introduced to IM spectrometry by the Hill Group in the 90s. So far, the combination was only used by a limited number of groups and therefore there is still a large development potential. A highly promising field of application is highperformance liquid chromatography (HPLC) for multidimensional separations. At present, HPLC is the standard method for the separation of complex samples in routine analysis. However, HPLC separations are often time-consuming and the use of different solvents, high flow rates, buffers, as well as solvent gradients impose high demands on the detectors. ESI IM spectrometry was already used as an HPLC detector in a number of studies. However, these studies were restricted to splitting or low flow rates of the mobile phase. In this cumulative thesis, an ESI IM spectrometer was developed as an HPLC detector for the flow rate range of 200-1500 μl/min for the first time. Based on five publications, (1) the suitability of the spectrometer as an HPLC detector was comprehensively characterized, (2) selected complex separations are presented, and (3) the application to the reaction monitoring as well as (4, 5) possible further developments are shown. With the in-house developed ESI IM spectrometer, typical HPLC conditions such as water contents in the mobile phase of up to 90%, buffer concentrations of up to 10 mM, as well as detection limits of up to 50 nM, were achieved successfully. Furthermore, on the basis of a complex separation (24 pesticides/18 amino acids), it could be demonstrated that HPLC and IM spectrometry possess a high degree of orthogonality. An effective peak capacity of 240 was thus realized. Substances coeulating on the HPLC column could be separated in the drift time and were identified by their IM. Thus, the overall separation times could be significantly reduced. The applicability of the ESI IM spectrometer for the monitoring of chemical syntheses was demonstrated for a three-stage reaction. The main starting materials, intermediates and products of all stages could be identified. A quantitative evaluation was possible both by means of a short HPLC pre-separation as well as by a newly developed calibration procedure, which takes charge competition during ESI into account, without HPLC. In the second part of the thesis, two further developments of the spectrometer are presented. One possibility is a reduction of the pressure to the intermediate range (300 - 1000 mbar) with the aim of reducing the required voltages. With the help of scattered light images and current-voltage curves, a reduced release of analyte ions from the droplets was determined at low pressures. However, these losses could be compensated for by higher electric field strengths. Therefore, the same detection limits were achieved at 500 mbar and at 1 bar. The second development is a novel ion gate with pulse switching, which allows a doubling of the resolution up to R > 100 with equal sensitivity. A possible application in the field of peptide analysis was demonstrated, achieving a considerable resolutions of R = 90 for the peptides. KW - HPLC KW - HPLC KW - Ionenmobilitätsspektrometrie KW - Elektrosprayionisation KW - ion mobility spectrometry KW - electrospray ionization (ESI) Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-407452 ER - TY - GEN A1 - Zwickel, Theresa A1 - Kahl, Sandra M. A1 - Klaffke, Horst A1 - Rychlik, Michael A1 - Müller, Marina E. H. T1 - Spotlight on the underdogs BT - an analysis of underrepresented alternaria mycotoxins formed depending on varying substrate, time and temperature conditions N2 - Alternaria (A.) is a genus of widespread fungi capable of producing numerous, possibly health-endangering Alternaria toxins (ATs), which are usually not the focus of attention. The formation of ATs depends on the species and complex interactions of various environmental factors and is not fully understood. In this study the influence of temperature (7 °C, 25 °C), substrate (rice, wheat kernels) and incubation time (4, 7, and 14 days) on the production of thirteen ATs and three sulfoconjugated ATs by three different Alternaria isolates from the species groups A. tenuissima and A. infectoria was determined. High-performance liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry was used for quantification. Under nearly all conditions, tenuazonic acid was the most extensively produced toxin. At 25 °C and with increasing incubation time all toxins were formed in high amounts by the two A. tenuissima strains on both substrates with comparable mycotoxin profiles. However, for some of the toxins, stagnation or a decrease in production was observed from day 7 to 14. As opposed to the A. tenuissima strains, the A. infectoria strain only produced low amounts of ATs, but high concentrations of stemphyltoxin III. The results provide an essential insight into the quantitative in vitro AT formation under different environmental conditions, potentially transferable to different field and storage conditions T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 353 KW - Alternaria infectoria KW - A. tenuissima KW - mycotoxin profile KW - wheat KW - rice KW - Alternaria toxin sulfates KW - modified Alternaria toxins KW - altertoxins KW - altenuic acid KW - HPLC-MS/MS Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-400438 ER - TY - THES A1 - Zuo, Zhe T1 - From unstructured to structured: Context-based named entity mining from text T1 - Von unstrukturiert zu strukturiert: Kontextbasierte Gewinnung benannter Entitäten von Text N2 - With recent advances in the area of information extraction, automatically extracting structured information from a vast amount of unstructured textual data becomes an important task, which is infeasible for humans to capture all information manually. Named entities (e.g., persons, organizations, and locations), which are crucial components in texts, are usually the subjects of structured information from textual documents. Therefore, the task of named entity mining receives much attention. It consists of three major subtasks, which are named entity recognition, named entity linking, and relation extraction. These three tasks build up an entire pipeline of a named entity mining system, where each of them has its challenges and can be employed for further applications. As a fundamental task in the natural language processing domain, studies on named entity recognition have a long history, and many existing approaches produce reliable results. The task is aiming to extract mentions of named entities in text and identify their types. Named entity linking recently received much attention with the development of knowledge bases that contain rich information about entities. The goal is to disambiguate mentions of named entities and to link them to the corresponding entries in a knowledge base. Relation extraction, as the final step of named entity mining, is a highly challenging task, which is to extract semantic relations between named entities, e.g., the ownership relation between two companies. In this thesis, we review the state-of-the-art of named entity mining domain in detail, including valuable features, techniques, evaluation methodologies, and so on. Furthermore, we present two of our approaches that focus on the named entity linking and relation extraction tasks separately. To solve the named entity linking task, we propose the entity linking technique, BEL, which operates on a textual range of relevant terms and aggregates decisions from an ensemble of simple classifiers. Each of the classifiers operates on a randomly sampled subset of the above range. In extensive experiments on hand-labeled and benchmark datasets, our approach outperformed state-of-the-art entity linking techniques, both in terms of quality and efficiency. For the task of relation extraction, we focus on extracting a specific group of difficult relation types, business relations between companies. These relations can be used to gain valuable insight into the interactions between companies and perform complex analytics, such as predicting risk or valuating companies. Our semi-supervised strategy can extract business relations between companies based on only a few user-provided seed company pairs. By doing so, we also provide a solution for the problem of determining the direction of asymmetric relations, such as the ownership_of relation. We improve the reliability of the extraction process by using a holistic pattern identification method, which classifies the generated extraction patterns. Our experiments show that we can accurately and reliably extract new entity pairs occurring in the target relation by using as few as five labeled seed pairs. N2 - Mit den jüngsten Fortschritten in den Gebieten der Informationsextraktion wird die automatisierte Extrahierung strukturierter Informationen aus einer unüberschaubaren Menge unstrukturierter Textdaten eine wichtige Aufgabe, deren manuelle Ausführung unzumutbar ist. Benannte Entitäten, (z.B. Personen, Organisationen oder Orte), essentielle Bestandteile in Texten, sind normalerweise der Gegenstand strukturierter Informationen aus Textdokumenten. Daher erhält die Aufgabe der Gewinnung benannter Entitäten viel Aufmerksamkeit. Sie besteht aus drei groen Unteraufgaben, nämlich Erkennung benannter Entitäten, Verbindung benannter Entitäten und Extraktion von Beziehungen. Diese drei Aufgaben zusammen sind der Grundprozess eines Systems zur Gewinnung benannter Entitäten, wobei jede ihre eigene Herausforderung hat und für weitere Anwendungen eingesetzt werden kann. Als ein fundamentaler Aspekt in der Verarbeitung natürlicher Sprache haben Studien zur Erkennung benannter Entitäten eine lange Geschichte, und viele bestehenden Ansätze erbringen verlässliche Ergebnisse. Die Aufgabe zielt darauf ab, Nennungen benannter Entitäten zu extrahieren und ihre Typen zu bestimmen. Verbindung benannter Entitäten hat in letzter Zeit durch die Entwicklung von Wissensdatenbanken, welche reiche Informationen über Entitäten enthalten, viel Aufmerksamkeit erhalten. Das Ziel ist es, Nennungen benannter Entitäten zu unterscheiden und diese mit dazugehörigen Einträgen in einer Wissensdatenbank zu verknüpfen. Der letzte Schritt der Gewinnung benannter Entitäten, die Extraktion von Beziehungen, ist eine stark anspruchsvolle Aufgabe, nämlich die Extraktion semantischer Beziehungen zwischen Entitäten, z.B. die Eigentümerschaft zwischen zwei Firmen. In dieser Doktorarbeit arbeiten wir den aktuellen Stand der Wissenschaft in den Domäne der Gewinnung benannter Entitäten auf, unter anderem wertvolle Eigenschaften und Evaluationsmethoden. Darüberhinaus präsentieren wir zwei Ansätze von uns, die jeweils ihren Fokus auf die Verbindung benannter Entitäten sowie der Aufgaben der Extraktion von Beziehungen legen. Um die Aufgabe der Verbindung benannter Entitäten zu lösen schlagen wir hier die Verbindungstechnik BEL vor, welche auf einer textuellen Bandbreite relevanter Begriffe agiert und Entscheidungen einer Kombination von einfacher Klassifizierer aggregiert. Jeder dieser Klassifizierer arbeitet auf einer zufällig ausgewählten Teilmenge der obigen Bandbreite. In umfangreichen Experimenten mit handannotierten sowie Vergleichsdatensätzen hat unser Ansatz andere Lösungen zur Verbindung benannter Entitäten, die auf dem Stand der aktuellen Technik beruhen, sowie in Bezug auf Qualität als auch Effizienz geschlagen. Für die Aufgabe der Extraktion von Beziehungen fokussieren wir uns auf eine bestimmte Gruppe schwieriger Beziehungstypen, nämlich die Geschäftsbeziehungen zwischen Firmen. Diese Beziehungen können benutzt werden, um wertvolle Erkenntnisse in das Zusammenspiel von Firmen zu gelangen und komplexe Analysen ausführen, beispielsweise die Risikovorhersage oder Bewertung von Firmen. Unsere teilbeaufsichtigte Strategie kann Geschäftsbeziehungen zwischen Firmen anhand nur weniger nutzergegebener Startwerte von Firmenpaaren extrahieren. Dadurch bieten wir auch eine Lösung für das Problem der Richtungserkennung asymmetrischer Beziehungen, beispielsweise der Eigentumsbeziehung. Wir verbessern die Verlässlichkeit des Extraktionsprozesses, indem wir holistische Musteridentifikationsmethoden verwenden, welche die erstellten Extraktionsmuster klassifizieren. Unsere Experimente zeigen, dass wir neue Entitätenpaare akkurat und verlässlich in der Zielbeziehung mit bereits fünf bezeichneten Startpaaren extrahieren können. KW - named entity mining KW - information extraction KW - natural language processing KW - Gewinnung benannter Entitäten KW - Informationsextraktion KW - maschinelle Verarbeitung natürlicher Sprache Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-412576 ER - TY - GEN A1 - Zohsel, Katrin A1 - Hohm, Erika A1 - Schmidt, Martin H. A1 - Brandeis, Daniel A1 - Banaschewski, Tobias A1 - Laucht, Manfred T1 - Langfristige Folgen früher psychosozialer Risiken T1 - Long-term consequences of early psychosocial risks BT - Child Behavior Checklist-Dysregulationsprofil als vermittelnder Faktor BT - a mediating role of the Child Behavior Checklist-Dysregulation Profile T2 - Postprints der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe N2 - In einer prospektiven Längsschnittstudie wurden Auswirkungen früher psychosozialer Risiken bis ins junge Erwachsenenalter untersucht und dabei die Rolle von affektiver und behavioraler Dysregulation im Kindesalter als vermittelndem Faktor überprüft. Drei Monate nach der Geburt wurde das Vorliegen von 11 psychosozialen Belastungsfaktoren erfasst. Im Alter von 8 – 15 Jahren wurde dreimal das Child Behavior Checklist-Dysregulationsprofil (CBCL-DP) erhoben. Mit 25 Jahren wurde ein Strukturiertes Klinisches Interview durchgeführt und 309 der Teilnehmer füllten den Young Adult Self-Report aus. Frühe psychosoziale Risiken gingen mit einem erhöhten Risiko für das Vorliegen eines Substanzmissbrauchs im jungen Erwachsenenalter sowie mit erhöhtem externalisierendem und internalisierendem Problemverhalten einher. Der Zusammenhang zwischen frühen psychosozialen Risiken und späterem externalisierendem bzw. internalisierendem Problemverhalten wurde durch das CBCL-DP vermittelt. N2 - Numerous studies suggested an association between childhood adversities and later increased risk for mental illness. However, most studies have used adults’ retrospective self-reports for assessing adverse childhood experiences. Mechanisms underlying the association between childhood adversities and later psychopathology are not yet well understood. In the Mannheim Study of Children at Risk, we prospectively examined the impact of early psychosocial risks on psychopathology in early adulthood. In addition, we tested the mediating role of childhood affective and behavioral dysregulation. In a total of 384 infants from the Rhine-Neckar region of Germany born between 1986 and 1988, the presence of 11 adverse family factors was assessed by use of a standardized parent interview conducted when the child was 3 months old. At the child’s age of 8, 11, and 15 years, parents completed the Child Behavior Checklist (CBCL). The CBCL-Dysregulation Profile (CBCL-DP) was formed by summing up the scores of the syndrome scales of aggressive, inattentive, and anxious/depressed behavior. At the age of 25 years, the Structured Clinical Interview for DSM-IV (SCID) was conducted with n = 307 participants to obtain psychiatric diagnoses for the period of young adulthood. In addition, 309 participants filled out the Young Adult Self-Report (YASR) to assess current externalizing and internalizing problem behavior. With respect to psychiatric diagnoses during young adulthood, early psychosocial risks were associated with a significantly increased probability for suffering from substance abuse/dependence. By contrast, risk was not significantly increased for anxiety, depressive, and personality disorders. In addition, early psychosocial risks significantly predicted externalizing and internalizing behavior problems as measured by the YASR. The CBCL-DP was found to mediate this association. To conclude, our results confirm an association between childhood adversities and psychopathology in adulthood. Hence, findings from retrospective studies can also be replicated by the use of prospective study designs. Affective and behavioral dysregulation as measured by the CBCL-DP seems to be a mediating bridge between early psychosocial risks and long-term adverse consequences. The CBCL-DP may be used to identify children at an enhanced risk for developing chronic mental problems. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe - 609 KW - Psychosoziales Risiko KW - Längsschnittstudie KW - Mannheimer Risikokinderstudie KW - Child Behavior Checklist-Dysregulationsprofil KW - early adversity KW - longitudinal study KW - Mannheim Study of Children at Risk KW - Child Behavior Checklist-Dysregulation Profile Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-433424 SN - 1866-8364 IS - 609 SP - 203 EP - 209 ER - TY - GEN A1 - Zohsel, Katrin A1 - Hohm, Erika A1 - Schmidt, Martin H. A1 - Brandeis, Daniel A1 - Banaschewski, Tobias A1 - Laucht, Manfred T1 - Die langfristigen Auswirkungen von Frühgeburtlichkeit auf kognitive Entwicklung und Schulerfolg T1 - Long-term consequences of preterm birth on cognitive development and academic achievement BT - Gibt es einen protektiven Effekt mütterlicher Responsivität? BT - Is there a protective effect of maternal responsiveness? T2 - Postprints der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe N2 - In einer prospektiven Längsschnittstudie wurde der Zusammenhang zwischen früher Responsivität der Mutter und kognitiver Entwicklung ihrer früh- bzw. reifgeborenen Kinder untersucht. Im Alter von drei Monaten wurde dafür die Mutter-Kind-Interaktion mittels Verhaltensbeobachtung erfasst. Bei n=351 der teilnehmenden Kinder (101 frühgeboren) wurde die allgemeine Intelligenz (IQ) im Alter von 11 Jahren und bei n=313 (85 frühgeboren) zusätzlich der höchste erreichte Schulabschluss bis 25 Jahren erhoben. Frühgeborene wiesen mit 11 Jahren einen signifikant niedrigeren IQ als Reifgeborene auf, nachdem für mögliche konfundierende Faktoren kontrolliert worden war. Nur bei Früh-, nicht aber bei Reifgeborenen zeigte sich ein signifikanter positiver Zusammenhang zwischen mütterlicher Responsivität und IQ. Für die Wahrscheinlichkeit einen höheren Schulabschluss (mind. Fachabitur) zu erreichen, fand sich weder ein signifikanter Effekt von Frühgeburtlichkeit noch von mütterlicher Responsivität. N2 - Preterm birth is associated with adverse long-term consequences regarding cognitive development. Whereas children born very preterm represent a subgroup at special risk, also so-called “late preterms” are affected to a lesser degree. Effects of prematurity can be observed until adulthood. For example, decreased wealth was reported in adults born preterm, which was mediated by decreased intelligence during childhood and lower educational qualifications during young adulthood. Hence, it is highly relevant to examine whether certain factors can buffer against the adverse effects of preterm birth on cognitive development. Parenting might play an important role here. There is evidence suggesting a protective effect of sensitive parenting during childhood on later cognitive outcome in preterms. In the current study, we examined whether early responsive maternal care was associated with later intelligence and academic achievement in children born preterm versus fullterm. As part of an ongoing cohort study, early maternal responsiveness was assessed at the child's age of 3 months (adjusted for gestational age) during a nursing and playing situation. At age 11 years, general intelligence (IQ) was determined in n=351 children (101 born preterm; 168 male). Until age 25 years, educational qualification was assessed in n=313 participants (85 born preterm; 145 male). IQ at age 11 was significantly lower in preterms compared to fullterms after adjusting for potential confounders like maternal educational background and early psychosocial risk. A significant interaction between preterm birth and early maternal responsiveness was detected. In preterms only, higher levels of early maternal responsiveness were significantly associated with higher child IQ. Lower IQs in children born preterm as compared to fullterm were observed in the subaverage to average range of maternal responsiveness. Interestingly, preterms exposed to very high levels of maternal responsiveness showed slightly higher IQs when compared to children born at term. With regard to academic achievement, neither a significant effect of preterm birth nor of early maternal responsiveness occurred after adjusting for potential confounders. The results of the current study replicate and extend earlier findings with regard to a protective effect of sensitive parenting on childhood cognitive outcome in preterms. The lacking impact of prematurity on academic achievement may be explained by the exclusion of participants with IQs outside the normal range in the current study. Interventions enhancing early responsive care in parents of preterms may be advisable. More studies on long-term outcomes of such interventions on cognitive development are encouraged. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe - 701 KW - Frühgeburt KW - Elternverhalten KW - kognitive Entwicklung KW - Längsschnittstudie KW - Mannheimer Risikokinderstudie KW - preterm birth KW - parental quality KW - cognitive development KW - longitudinal study KW - Mannheim Study of Children at Risk Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-433536 SN - 1866-8364 IS - 701 ER - TY - GEN A1 - Zimmermann, Heike Hildegard A1 - Raschke, Elena A1 - Epp, Laura Saskia A1 - Stoof-Leichsenring, Kathleen Rosemarie A1 - Schwamborn, Georg A1 - Schirrmeister, Lutz A1 - Overduin, Pier Paul A1 - Herzschuh, Ulrike T1 - Sedimentary ancient DNA and pollen reveal the composition of plant organic matter in Late Quaternary permafrost sediments of the Buor Khaya Peninsula (north-eastern Siberia) T2 - Postprints der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe N2 - Organic matter deposited in ancient, ice-rich permafrost sediments is vulnerable to climate change and may contribute to the future release of greenhouse gases; it is thus important to get a better characterization of the plant organic matter within such sediments. From a Late Quaternary permafrost sediment core from the Buor Khaya Peninsula, we analysed plant-derived sedimentary ancient DNA (sedaDNA) to identify the taxonomic composition of plant organic matter, and undertook palynological analysis to assess the environmental conditions during deposition. Using sedaDNA, we identified 154 taxa and from pollen and non-pollen palynomorphs we identified 83 taxa. In the deposits dated between 54 and 51 kyr BP, sedaDNA records a diverse low-centred polygon plant community including recurring aquatic pond vegetation while from the pollen record we infer terrestrial open-land vegetation with relatively dry environmental conditions at a regional scale. A fluctuating dominance of either terrestrial or swamp and aquatic taxa in both proxies allowed the local hydrological development of the polygon to be traced. In deposits dated between 11.4 and 9.7 kyr BP (13.4-11.1 cal kyr BP), sedaDNA shows a taxonomic turnover to moist shrub tundra and a lower taxonomic richness compared to the older samples. Pollen also records a shrub tundra community, mostly seen as changes in relative proportions of the most dominant taxa, while a decrease in taxonomic richness was less pronounced compared to sedaDNA. Our results show the advantages of using sedaDNA in combination with palynological analyses when macrofossils are rarely preserved. The high resolution of the sedaDNA record provides a detailed picture of the taxonomic composition of plant-derived organic matter throughout the core, and palynological analyses prove valuable by allowing for inferences of regional environmental conditions. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 670 KW - NE Siberia KW - vegetation patterns KW - environmental DNA KW - Arctic vegetation KW - frozen sediments KW - lake-sediments KW - gas-production KW - carbon KW - polygon KW - climate Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-417130 SN - 1866-8372 IS - 670 ER - TY - THES A1 - Ziegler, Moritz O. T1 - The 3D in-situ stress field and its changes in geothermal reservoirs T1 - Das 3D in-situ Spannungsfeld und seine Änderungen in Geothermiereservoiren N2 - Information on the contemporary in-situ stress state of the earth’s crust is essential for geotechnical applications and physics-based seismic hazard assessment. Yet, stress data records for a data point are incomplete and their availability is usually not dense enough to allow conclusive statements. This demands a thorough examination of the in-situ stress field which is achieved by 3D geomechanicalnumerical models. However, the models spatial resolution is limited and the resulting local stress state is subject to large uncertainties that confine the significance of the findings. In addition, temporal variations of the in-situ stress field are naturally or anthropogenically induced. In my thesis I address these challenges in three manuscripts that investigate (1) the current crustal stress field orientation, (2) the 3D geomechanical-numerical modelling of the in-situ stress state, and (3) the phenomenon of injection induced temporal stress tensor rotations. In the first manuscript I present the first comprehensive stress data compilation of Iceland with 495 data records. Therefore, I analysed image logs from 57 boreholes in Iceland for indicators of the orientation of the maximum horizontal stress component. The study is the first stress survey from different kinds of stress indicators in a geologically very young and tectonically active area of an onshore spreading ridge. It reveals a distinct stress field with a depth independent stress orientation even very close to the spreading centre. In the second manuscript I present a calibrated 3D geomechanical-numerical modelling approach of the in-situ stress state of the Bavarian Molasse Basin that investigates the regional (70x70x10km³) and local (10x10x10km³) stress state. To link these two models I develop a multi-stage modelling approach that provides a reliable and efficient method to derive from the larger scale model initial and boundary conditions for the smaller scale model. Furthermore, I quantify the uncertainties in the models results which are inherent to geomechanical-numerical modelling in general and the multi-stage approach in particular. I show that the significance of the models results is mainly reduced due to the uncertainties in the material properties and the low number of available stress magnitude data records for calibration. In the third manuscript I investigate the phenomenon of injection induced temporal stress tensor rotation and its controlling factors. I conduct a sensitivity study with a 3D generic thermo-hydro-mechanical model. I show that the key control factors for the stress tensor rotation are the permeability as the decisive factor, the injection rate, and the initial differential stress. In particular for enhanced geothermal systems with a low permeability large rotations of the stress tensor are indicated. According to these findings the estimation of the initial differential stress in a reservoir is possible provided the permeability is known and the angle of stress rotation is observed. I propose that the stress tensor rotations can be a key factor in terms of the potential for induced seismicity on pre-existing faults due to the reorientation of the stress field that changes the optimal orientation of faults. N2 - Kenntnis des derzeitigen in-situ Spannungszustandes der Erdkruste ist essenziell für geotechnische Anwendungen und seismische Gefährdungsabschätzungen, welche auf physikalischen Beobachtungen basieren. Jedoch sind die Spannungsinformationen jedes Datenpunktes unvollständig und die Menge an vorhandenen Datenpunkten ist normalerweise nicht groß genug, um schlüssige Ergebnisse zu erzielen. Daher ist eine eingehende Untersuchung des in-situ Spannungsfeldes, welche durch 3D geomechanisch-numerische Modellierung geleistet wird, erforderlich. Jedoch ist die räumliche Auflösung der Modelle begrenzt und der resultierende Spannungszustand ist großen Unsicherheiten unterworfen, welche die Aussagekraft der Ergebnisse beschränken. Zusätzlich gibt es zeitliche Änderungen des Spannungsfeldes, welche durch natürliche Prozesse bedingt oder menschengemacht sind. In meiner Dissertation behandle ich diese Herausforderungen in drei Manuskripten, welche (1) die Orientierung des derzeitigen Spannungszustandes, (2) die 3D geomechanisch-numerische Modellierung des in-situ Spannungszustandes und (3) das Phänomen injektionsinduzierter zeitlicher Rotationen des Spannungstensors zum Thema haben. In dem ersten Manuskript präsentiere ich die erste umfassende Spannungsdatensammlung von Island mit insgesamt 495 Einträgen. Dafür habe ich Bilddatenlogs aus 57 Bohrlöchern in Island auf Indikatoren der maximalen horizontalen Spannungsorientierung hin untersucht. Diese Studie ist die erste ganzheitliche Spannungsuntersuchung, welche sich auf verschiedene Indikatoren der Spannungsorientierung stützt und in einem geologisch sehr jungen und tektonisch aktiven Gebiet auf einem Mittelozeanischen Rücken an Land liegt. Es zeigt sich, dass selbst sehr nahe an der Plattengrenze eine tiefenunabhängige, eindeutige Spannungsorientierung existiert. In dem zweiten Manuskript präsentiere ich einen kalibrierten 3D geomechanisch-numerischen Modellierungsansatz des in-situ Spannungszustandes des bayrischen Molassebeckens welches den regionalen (70x70x10km³) und den lokalen (10x10x10km³) Spannungszustand untersucht. Um diese zwei Modelle zu verbinden, habe ich ein mehrstufigen Modellansatz entworfen, welcher eine zuverlässige und effiziente Methode darstellt um Randbedingungen und Initialbedingungen für das kleinere Modell aus dem größeren Modell abzuleiten. Des Weiteren quantifiziere ich die Unsicherheiten in den Modellergebnissen, welche im Allgemeinen durch geomechanisch-numerische Modellierung und im Speziellen durch den Mehrstufenansatz entstehen. Ich zeige, dass die Signifikanz der Modellergebnisse hauptsächlich durch die Unsicherheiten in den Materialeigenschaften sowie der geringen Anzahl vorhandener Spannungsmagnitudendaten zur Kalibrierung reduziert wird. In dem dritten Manuskript untersuche ich das Phänomen injektionsinduzierter zeitlicher Rotationen des Spannungstensors und deren kontrollierende Parameter. Ich führe eine Sensitivitätsanalyse mit einem generischen 3D thermo-hydro-mechanischen Modell durch. Darin zeige ich, dass die Schlüsselparameter, welche die Rotationen des Spannungstensors kontrollieren, die Permeabilität des Reservoirgesteins als der entscheidende Faktor, die Injektionsrate und die initiale Differenzspannung sind. Insbesondere für geothermische Systeme nach dem Hot-Dry-Rock-Verfahren mit einer geringen Permeabilität weisen die Ergebnisse auf große Rotationen des Spannungstensors hin. Gemäß diesen Ergebnissen kann die initiale Differenzspannung in einem Reservoir abgeschätzt werden, sollte die Permeabilität bekannt sein und der Winkel der Spannungsrotation beobachtet werden. Ich schlage vor, dass Spannungsrotationen ein Schlüsselfaktor in Bezug auf das Potenzial für induzierte Seismizität sind, welche auf prä-existierenden Störungen entsteht, die durch die Reorientierung des Spannungsfeldes optimal orientiert werden. KW - stress KW - stress changes KW - induced seismicity KW - geothermal KW - geomechanical modelling KW - Spannung KW - Spannungsänderungen KW - induzierte Seismizität KW - Geothermie KW - geomechanische Modellierung Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-403838 ER - TY - THES A1 - Zieger, Tobias T1 - Self-adaptive data quality BT - automating duplicate detection N2 - Carrying out business processes successfully is closely linked to the quality of the data inventory in an organization. Lacks in data quality lead to problems: Incorrect address data prevents (timely) shipments to customers. Erroneous orders lead to returns and thus to unnecessary effort. Wrong pricing forces companies to miss out on revenues or to impair customer satisfaction. If orders or customer records cannot be retrieved, complaint management takes longer. Due to erroneous inventories, too few or too much supplies might be reordered. A special problem with data quality and the reason for many of the issues mentioned above are duplicates in databases. Duplicates are different representations of same real-world objects in a dataset. However, these representations differ from each other and are for that reason hard to match by a computer. Moreover, the number of required comparisons to find those duplicates grows with the square of the dataset size. To cleanse the data, these duplicates must be detected and removed. Duplicate detection is a very laborious process. To achieve satisfactory results, appropriate software must be created and configured (similarity measures, partitioning keys, thresholds, etc.). Both requires much manual effort and experience. This thesis addresses automation of parameter selection for duplicate detection and presents several novel approaches that eliminate the need for human experience in parts of the duplicate detection process. A pre-processing step is introduced that analyzes the datasets in question and classifies their attributes semantically. Not only do these annotations help understanding the respective datasets, but they also facilitate subsequent steps, for example, by selecting appropriate similarity measures or normalizing the data upfront. This approach works without schema information. Following that, we show a partitioning technique that strongly reduces the number of pair comparisons for the duplicate detection process. The approach automatically finds particularly suitable partitioning keys that simultaneously allow for effective and efficient duplicate retrieval. By means of a user study, we demonstrate that this technique finds partitioning keys that outperform expert suggestions and additionally does not need manual configuration. Furthermore, this approach can be applied independently of the attribute types. To measure the success of a duplicate detection process and to execute the described partitioning approach, a gold standard is required that provides information about the actual duplicates in a training dataset. This thesis presents a technique that uses existing duplicate detection results and crowdsourcing to create a near gold standard that can be used for the purposes above. Another part of the thesis describes and evaluates strategies how to reduce these crowdsourcing costs and to achieve a consensus with less effort. N2 - Die erfolgreiche Ausführung von Geschäftsprozessen ist eng an die Datenqualität der Datenbestände in einer Organisation geknüpft. Bestehen Mängel in der Datenqualität, kann es zu Problemen kommen: Unkorrekte Adressdaten verhindern, dass Kunden (rechtzeitig) beliefert werden. Fehlerhafte Bestellungen führen zu Reklamationen und somit zu unnötigem Aufwand. Falsche Preisauszeichnungen zwingen Unternehmen, auf Einnahmen zu verzichten oder gefährden die Kundenzufriedenheit. Können Bestellungen oder Kundendaten nicht gefunden werden, verlängert sich die Abarbeitung von Beschwerden. Durch fehlerhafte Inventarisierung wird zu wenig oder zu viel Nachschub bestellt. Ein spezielles Datenqualitätsproblem und der Grund für viele der genannten Datenqualitätsprobleme sind Duplikate in Datenbanken. Duplikate sind verschiedene Repräsentationen derselben Realweltobjekte im Datenbestand. Allerdings unterscheiden sich diese Repräsentationen voneinander und sind so für den Computer nur schwer als zusammengehörig zu erkennen. Außerdem wächst die Anzahl der zur Aufdeckung der Duplikate benötigten Vergleiche quadratisch mit der Datensatzgröße. Zum Zwecke der Datenreinigung müssen diese Duplikate erkannt und beseitigt werden. Diese Duplikaterkennung ist ein sehr aufwändiger Prozess. Um gute Ergebnisse zu erzielen, ist die Erstellung von entsprechender Software und das Konfigurieren vieler Parameter (Ähnlichkeitsmaße, Partitionierungsschlüssel, Schwellwerte usw.) nötig. Beides erfordert viel manuellen Aufwand und Erfahrung. Diese Dissertation befasst sich mit dem Automatisieren der Parameterwahl für die Duplikaterkennung und stellt verschiedene neuartige Verfahren vor, durch die Teile des Duplikaterkennungsprozesses ohne menschliche Erfahrung gestaltet werden können. Es wird ein Vorverarbeitungsschritt vorgestellt, der die betreffenden Datensätze analysiert und deren Attribute automatisch semantisch klassifiziert. Durch diese Annotationen wird nicht nur das Verständnis des Datensatzes verbessert, sondern es werden darüber hinaus die folgenden Schritte erleichtert, zum Beispiel können so geeignete Ähnlichkeitsmaße ausgewählt oder die Daten normalisiert werden. Dabei kommt der Ansatz ohne Schemainformationen aus. Anschließend wird ein Partitionierungsverfahren gezeigt, das die Anzahl der für die Duplikaterkennung benötigten Vergleiche stark reduziert. Das Verfahren findet automatisch besonders geeignete Partitionierungsschlüssel, die eine gleichzeitig effektive und effiziente Duplikatsuche ermöglichen. Anhand einer Nutzerstudie wird gezeigt, dass die so gefundenen Partitionierungsschlüssel Expertenvorschlägen überlegen sind und zudem keine menschliche Konfiguration benötigen. Außerdem lässt sich das Verfahren unabhängig von den Attributtypen anwenden. Zum Messen des Erfolges eines Duplikaterkennungsverfahrens und für das zuvor beschriebene Partitionierungsverfahren ist ein Goldstandard nötig, der Auskunft über die zu findenden Duplikate gibt. Die Dissertation stellt ein Verfahren vor, das anhand mehrerer vorhandener Duplikaterkennungsergebnisse und dem Einsatz von Crowdsourcing einen Nahezu-Goldstandard erzeugt, der für die beschriebenen Zwecke eingesetzt werden kann. Ein weiterer Teil der Arbeit beschreibt und evaluiert Strategien, wie die Kosten dieses Crowdsourcingeinsatzes reduziert werden können und mit geringerem Aufwand ein Konsens erreicht wird. KW - data quality KW - Datenqualität KW - Duplikaterkennung KW - duplicate detection KW - Machine Learning KW - Information Retrieval KW - Automatisierung KW - automation Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-410573 ER - TY - GEN A1 - Zibulski, Romy A1 - Wesener, Felix A1 - Wilkes, Heinz A1 - Plessen, Birgit A1 - Pestryakova, Luidmila Agafyevna A1 - Herzschuh, Ulrike T1 - C / N ratio, stable isotope (δ 13 C, δ 15 N), and n-alkane patterns of brown mosses along hydrological gradients of low-centred polygons of the Siberian Arctic T2 - Postprints der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe N2 - Mosses are a major component of the arctic vegetation, particularly in wetlands. We present C / N atomic ratio, delta C-13 and delta N-15 data of 400 brown-moss samples belonging to 10 species that were collected along hydrological gradients within polygonal mires located on the southern Taymyr Peninsula and the Lena River delta in northern Siberia. Additionally, n-alkane patterns of six of these species (16 samples) were investigated. The aim of the study is to see whether the inter-and intraspecific differences in C / N, isotopic compositions and n-alkanes are indicative of habitat, particularly with respect to water level. Overall, we find high variability in all investigated parameters for two different moisture-related groups of moss species. The C / N ratios range between 11 and 53 (median: 32) and show large variations at the intraspecific level. However, species preferring a dry habitat (xero-mesophilic mosses) show higher C / N ratios than those preferring a wet habitat (meso-hygrophilic mosses). The delta C-13 values range between 37.0 and 22.5% (median D 27.8 %). The delta N-15 values range between 6.6 and C 1.7%(median D 2.2 %). We find differences in delta C-13 and delta N-15 compositions between both habitat types. For some species of the meso-hygrophilic group, we suggest that a relationship between the individ-ual habitat water level and isotopic composition can be inferred as a function of microbial symbiosis. The n-alkane distribution also shows differences primarily between xeromesophilic and meso-hygrophilic mosses, i. e. having a dominance of n-alkanes with long (n-C29, n-C31 /and intermediate (n-C25 /chain lengths, respectively. Overall, our results reveal that C / N ratios, isotopic signals and n-alkanes of studied brown-moss taxa from polygonal wetlands are characteristic of their habitat. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 672 KW - atmospheric nitrogen deposition KW - Lena River delta KW - free amino-acids KW - ombrotrophic peat KW - carbon isotopes KW - aquatic macrophytes KW - methane oxidation KW - organic matter KW - soil-nitrogen KW - plants Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-417104 SN - 1866-8372 IS - 672 ER - TY - GEN A1 - Zhu, Fangjun A1 - Schlupp, Ingo A1 - Tiedemann, Ralph T1 - Allele-specific expression at the androgen receptor alpha gene in a hybrid unisexual fish, the Amazon molly (Poecilia formosa) N2 - The all-female Amazon molly (Poecilia formosa) is the result of a hybridization of the Atlantic molly (P. mexicana) and the sailfin molly (P. latipinna) approximately 120,000 years ago. As a gynogenetic species, P. formosa needs to copulate with heterospecific males including males from one of its bisexual ancestral species. However, the sperm only triggers embryogenesis of the diploid eggs. The genetic information of the sperm donor typically will not contribute to the next generation of P. formosa. Hence, P. formosa possesses generally one allele from each of its ancestral species at any genetic locus. This raises the question whether both ancestral alleles are equally expressed in P. formosa. Allele-specific expression (ASE) has been previously assessed in various organisms, e.g., human and fish, and ASE was found to be important in the context of phenotypic variability and disease. In this study, we utilized Real-Time PCR techniques to estimate ASE of the androgen receptor alpha (arα) gene in several distinct tissues of Amazon mollies. We found an allelic bias favoring the maternal ancestor (P. mexicana) allele in ovarian tissue. This allelic bias was not observed in the gill or the brain tissue. Sequencing of the promoter regions of both alleles revealed an association between an Indel in a known CpG island and differential expression. Future studies may reveal whether our observed cis-regulatory divergence is caused by an ovary-specific trans-regulatory element, preferentially activating the allele of the maternal ancestor. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 395 Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-403875 ER - TY - THES A1 - Zhou, Bin T1 - On the assessment of surface urban heat island T1 - Bewertung des urbanen Hitzeinseleffekts BT - size, urban form, and seasonality BT - Stadtgröße, Stadtform, und Seasonalität N2 - Inwiefern Städte unter den Megatrends der Urbanisierung und des Klimawandels nachhaltig gestaltet werden können, bleibt umstritten. Dies ist zum Teil auf unzureichende Kenntnisse der Mensch-Umwelt-Interaktionen zurückzuführen. Als die am vollständigsten dokumentierte anthropogene Klimamodifikation ruft der Urbane Hitzeinsel (UHI) Effekt weltweit Sorgen hinsichtlich der Gesundheit der Bevölkerung hervor. Dazu kommt noch ein immer häufigeres und intensiveres Auftreten von Hitzewellen, wodurch das Wohlbefinden der Stadtbewohner weiter beeinträchtigt wird. Trotz eines deutlichen Anstiegs der Zahl der UHI-bezogenen Veröffentlichungen in den letzten Jahrzehnten haben die unterschiedlichen Definitionen von städtischen und ländlichen Gebieten in bisherigen Studien die allgemeine Vergleichbarkeit der Resultate stark erschwert. Darüber hinaus haben nur wenige Studien den UHI-Effekt und seine Einflussfaktoren anhand einer Kombination der Landnutzungsdaten und der thermischen Fernerkundung systematisch untersucht. Diese Arbeit stellt einen allgemeinen Rahmen zur Quantifizierung von UHI-Intensitäten mittels eines automatisierten Algorithmus vor, wobei Städte als Agglomerationen maximal räumlicher Kontinuität basierend auf Landnutzungsdaten identifiziert, sowie deren ländliche Umfelder analog definiert werden. Durch Verknüpfung der Landnutzungsdaten mit Landoberflächentemperaturen von Satelliten kann die UHI-Intensität robust und konsistent berechnet werden. Anhand dieser Innovation wurde nicht nur der Zusammenhang zwischen Stadtgröße und UHI-Intensität erneut untersucht, sondern auch die Auswirkungen der Stadtform auf die UHI-Intensität quantifiziert. Diese Arbeit leistet vielfältige Beiträge zum tieferen Verständnis des UHI-Phänomens. Erstens wurde eine log-lineare Beziehung zwischen UHI-Intensität und Stadtgröße unter Berücksichtigung der 5,000 europäischen Städte bestätigt. Werden kleinere Städte auch berücksichtigt, ergibt sich eine log-logistische Beziehung. Zweitens besteht ein komplexes Zusammenspiel zwischen der Stadtform und der UHI-Intensität: die Stadtgröße stellt den stärksten Einfluss auf die UHI-Intensität dar, gefolgt von der fraktalen Dimension und der Anisometrie. Allerdings zeigen ihre relativen Beiträge zur UHI-Intensität eine regionale Heterogenität, welche die Bedeutung räumlicher Muster während der Umsetzung von UHI-Anpassungsmaßnahmen hervorhebt. Des Weiteren ergibt sich eine neue Saisonalität der UHI-Intensität für individuelle Städte in Form von Hysteresekurven, die eine Phasenverschiebung zwischen den Zeitreihen der UHI-Intensität und der Hintergrundtemperatur andeutet. Diese Saisonalität wurde anhand von Luft- und Landoberflächentemperaturen untersucht, indem die Satellitenbeobachtung und die Modellierung der urbanen Grenzschicht mittels des UrbClim-Modells kombiniert wurden. Am Beispiel von London ist die Diskrepanz der Saisonalitäten zwischen den beiden Temperaturen vor allem auf die mit der einfallenden Sonnenstrahlung verbundene Besonderheit der Landoberflächentemperatur zurückzuführen. Darüber hinaus spielt das regionale Klima eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der UHI. Diese Arbeit ist eine der ersten Studien dieser Art, die eine systematische und statistische Untersuchung des UHI-Effektes ermöglicht. Die Ergebnisse sind von besonderer Bedeutung für die allgemeine räumliche Planung und Regulierung auf Meso- und Makroebenen, damit sich Vorteile der rapiden Urbanisierung nutzbar machen und zeitgleich die folgende Hitzebelastung proaktiv vermindern lassen. N2 - To what extent cities can be made sustainable under the mega-trends of urbanization and climate change remains a matter of unresolved scientific debate. Our inability in answering this question lies partly in the deficient knowledge regarding pivotal humanenvironment interactions. Regarded as the most well documented anthropogenic climate modification, the urban heat island (UHI) effect – the warmth of urban areas relative to the rural hinterland – has raised great public health concerns globally. Worse still, heat waves are being observed and are projected to increase in both frequency and intensity, which further impairs the well-being of urban dwellers. Albeit with a substantial increase in the number of publications on UHI in the recent decades, the diverse urban-rural definitions applied in previous studies have remarkably hampered the general comparability of results achieved. In addition, few studies have attempted to synergize the land use data and thermal remote sensing to systematically assess UHI and its contributing factors. Given these research gaps, this work presents a general framework to systematically quantify the UHI effect based on an automated algorithm, whereby cities are defined as clusters of maximum spatial continuity on the basis of land use data, with their rural hinterland being defined analogously. By combining land use data with spatially explicit surface skin temperatures from satellites, the surface UHI intensity can be calculated in a consistent and robust manner. This facilitates monitoring, benchmarking, and categorizing UHI intensities for cities across scales. In light of this innovation, the relationship between city size and UHI intensity has been investigated, as well as the contributions of urban form indicators to the UHI intensity. This work delivers manifold contributions to the understanding of the UHI, which have complemented and advanced a number of previous studies. Firstly, a log-linear relationship between surface UHI intensity and city size has been confirmed among the 5,000 European cities. The relationship can be extended to a log-logistic one, when taking a wider range of small-sized cities into account. Secondly, this work reveals a complex interplay between UHI intensity and urban form. City size is found to have the strongest influence on the UHI intensity, followed by the fractality and the anisometry. However, their relative contributions to the surface UHI intensity depict a pronounced regional heterogeneity, indicating the importance of considering spatial patterns of UHI while implementing UHI adaptation measures. Lastly, this work presents a novel seasonality of the UHI intensity for individual clusters in the form of hysteresis-like curves, implying a phase shift between the time series of UHI intensity and background temperatures. Combining satellite observation and urban boundary layer simulation, the seasonal variations of UHI are assessed from both screen and skin levels. Taking London as an example, this work ascribes the discrepancies between the seasonality observed at different levels mainly to the peculiarities of surface skin temperatures associated with the incoming solar radiation. In addition, the efforts in classifying cities according to their UHI characteristics highlight the important role of regional climates in determining the UHI. This work serves as one of the first studies conducted to systematically and statistically scrutinize the UHI. The outcomes of this work are of particular relevance for the overall spatial planning and regulation at meso- and macro levels in order to harness the benefits of rapid urbanization, while proactively minimizing its ensuing thermal stress. KW - urban heat island effect KW - surface urban heat island effect KW - UHI KW - urban form KW - der Urbane Hitzeinsel Effekt KW - der Städtische Wärmeinseleffekt KW - der Urbane Hitzeinsel Effekt basierend auf Landoberflächentemperatur KW - UHI KW - die Stadtform Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-404383 ER - TY - GEN A1 - Zehbe, Kerstin A1 - Kollosche, Matthias A1 - Lardong, Sebastian A1 - Kelling, Alexandra A1 - Schilde, Uwe A1 - Taubert, Andreas T1 - Ionogels based on poly(methyl methacrylate) and metal-containing ionic liquids BT - correlation between structure and mechanical and electrical properties N2 - Ionogels (IGs) based on poly(methyl methacrylate) (PMMA) and the metal-containing ionic liquids (ILs) bis-1-butyl-3-methlimidazolium tetrachloridocuprate(II), tetrachloride cobaltate(II), and tetrachlorido manganate(II) have been synthesized and their mechanical and electrical properties have been correlated with their microstructure. Unlike many previous examples, the current IGs show a decreasing stability in stress-strain experiments on increasing IL fractions. The conductivities of the current IGs are lower than those observed in similar examples in the literature. Both effects are caused by a two-phase structure with micrometer-sized IL-rich domains homogeneously dispersed an IL-deficient continuous PMMA phase. This study demonstrates that the IL-polymer miscibility and the morphology of the IGs are key parameters to control the (macroscopic) properties of IGs. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 361 KW - microstructure KW - ionogels KW - ionic liquids KW - phase separation KW - mechanical properties KW - ionic conductivity Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-400607 ER - TY - GEN A1 - Zaks, Michael A. A1 - Pikovskij, Arkadij T1 - Chimeras and complex cluster states in arrays of spin-torque oscillators N2 - We consider synchronization properties of arrays of spin-torque nano-oscillators coupled via an RC load. We show that while the fully synchronized state of identical oscillators may be locally stable in some parameter range, this synchrony is not globally attracting. Instead, regimes of different levels of compositional complexity are observed. These include chimera states (a part of the array forms a cluster while other units are desynchronized), clustered chimeras (several clusters plus desynchronized oscillators), cluster state (all oscillators form several clusters), and partial synchronization (no clusters but a nonvanishing mean field). Dynamically, these states are also complex, demonstrating irregular and close to quasiperiodic modulation. Remarkably, when heterogeneity of spin-torque oscillators is taken into account, dynamical complexity even increases: close to the onset of a macroscopic mean field, the dynamics of this field is rather irregular. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 384 Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-402180 ER - TY - GEN A1 - Yarman, Aysu A1 - Jetzschmann, Katharina J. A1 - Neumann, Bettina A1 - Zhang, Xiaorong A1 - Wollenberger, Ulla A1 - Cordin, Aude A1 - Haupt, Karsten A1 - Scheller, Frieder W. T1 - Enzymes as tools in MIP-sensors T2 - Postprints der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe N2 - Molecularly imprinted polymers (MIPs) have the potential to complement antibodies in bioanalysis, are more stable under harsh conditions, and are potentially cheaper to produce. However, the affinity and especially the selectivity of MIPs are in general lower than those of their biological pendants. Enzymes are useful tools for the preparation of MIPs for both low and high-molecular weight targets: As a green alternative to the well-established methods of chemical polymerization, enzyme-initiated polymerization has been introduced and the removal of protein templates by proteases has been successfully applied. Furthermore, MIPs have been coupled with enzymes in order to enhance the analytical performance of biomimetic sensors: Enzymes have been used in MIP-sensors as tracers for the generation and amplification of the measuring signal. In addition, enzymatic pretreatment of an analyte can extend the analyte spectrum and eliminate interferences. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 1098 KW - enzymatic MIP synthesis KW - template digestion KW - enzyme tracer KW - enzymatic analyte conversion KW - molecularly imprinted polymers Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-474642 SN - 1866-8372 IS - 1098 ER - TY - GEN A1 - Wurzbacher, Christian A1 - Fuchs, Andrea A1 - Attermeyer, Katrin A1 - Frindte, Katharina A1 - Grossart, Hans-Peter A1 - Hupfer, Michael A1 - Casper, Peter A1 - Monaghan, Michael T. T1 - Shifts among Eukaryota, Bacteria, and Archaea define the vertical organization of a lake sediment T2 - Postprints der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe N2 - Background Lake sediments harbor diverse microbial communities that cycle carbon and nutrients while being constantly colonized and potentially buried by organic matter sinking from the water column. The interaction of activity and burial remained largely unexplored in aquatic sediments. We aimed to relate taxonomic composition to sediment biogeochemical parameters, test whether community turnover with depth resulted from taxonomic replacement or from richness effects, and to provide a basic model for the vertical community structure in sediments. Methods We analyzed four replicate sediment cores taken from 30-m depth in oligo-mesotrophic Lake Stechlin in northern Germany. Each 30-cm core spanned ca. 170 years of sediment accumulation according to 137Cs dating and was sectioned into layers 1–4 cm thick. We examined a full suite of biogeochemical parameters and used DNA metabarcoding to examine community composition of microbial Archaea, Bacteria, and Eukaryota. Results Community β-diversity indicated nearly complete turnover within the uppermost 30 cm. We observed a pronounced shift from Eukaryota- and Bacteria-dominated upper layers (<5 cm) to Bacteria-dominated intermediate layers (5–14 cm) and to deep layers (>14 cm) dominated by enigmatic Archaea that typically occur in deep-sea sediments. Taxonomic replacement was the prevalent mechanism in structuring the community composition and was linked to parameters indicative of microbial activity (e.g., CO2 and CH4 concentration, bacterial protein production). Richness loss played a lesser role but was linked to conservative parameters (e.g., C, N, P) indicative of past conditions. Conclusions By including all three domains, we were able to directly link the exponential decay of eukaryotes with the active sediment microbial community. The dominance of Archaea in deeper layers confirms earlier findings from marine systems and establishes freshwater sediments as a potential low-energy environment, similar to deep sea sediments. We propose a general model of sediment structure and function based on microbial characteristics and burial processes. An upper “replacement horizon” is dominated by rapid taxonomic turnover with depth, high microbial activity, and biotic interactions. A lower “depauperate horizon” is characterized by low taxonomic richness, more stable “low-energy” conditions, and a dominance of enigmatic Archaea. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 1111 KW - Archaea KW - Eukaryota KW - Bacteria KW - community KW - freshwater KW - lake KW - DNA metabarcoding KW - beta-diversity KW - sediment KW - turnover Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-431965 SN - 1866-8372 IS - 1111 ER - TY - GEN A1 - Wolff, Wanja A1 - Brand, Ralf A1 - Baumgarten, Franz A1 - Lösel, Johanna A1 - Ziegler, Matthias T1 - Modeling students’ instrumental (mis-)use of substances to enhance cognitive performance BT - Neuroenhancement in the light of Job Demands-Resources Theory N2 - Background: Healthy university students have been shown to use psychoactive substances, expecting them to be functional means for enhancing their cognitive capacity, sometimes over and above an essentially proficient level. This behavior called Neuroenhancement (NE) has not yet been integrated into a behavioral theory that is able to predict performance. Job Demands Resources (JD-R) Theory for example assumes that strain (e.g. burnout) will occur and influence performance when job demands are high and job resources are limited at the same time. The aim of this study is to investigate whether or not university students’ self-reported NE can be integrated into JD-R Theory’s comprehensive approach to psychological health and performance. Methods: 1,007 students (23.56 ± 3.83 years old, 637 female) participated in an online survey. Lifestyle drug, prescription drug, and illicit substance NE together with the complete set of JD-R variables (demands, burnout, resources, motivation, and performance) were measured. Path models were used in order to test our data’s fit to hypothesized main effects and interactions. Results: JD-R Theory could successfully be applied to describe the situation of university students. NE was mainly associated with the JD-R Theory’s health impairment process: Lifestyle drug NE (p < .05) as well as prescription drug NE (p < .001) is associated with higher burnout scores, and lifestyle drug NE aggravates the study demands-burnout interaction. In addition, prescription drug NE mitigates the protective influence of resources on burnout and on motivation. Conclusion: According to our results, the uninformed trying of NE (i.e., without medical supervision) might result in strain. Increased strain is related to decreased performance. From a public health perspective, intervention strategies should address these costs of non-supervised NE. With regard to future research we propose to model NE as a means to reach an end (i.e. performance enhancement) rather than a target behavior itself. This is necessary to provide a deeper understanding of the behavioral roots and consequences of the phenomenon. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe - 362 KW - Neuroenhancement KW - study demands KW - burnout KW - Job Demands Resources Theory KW - students Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-401441 SN - 1866-8364 ER - TY - GEN A1 - Wolf, Thomas J. A. A1 - Holzmeier, Fabian A1 - Wagner, Isabella A1 - Berrah, Nora A1 - Bostedt, Christoph A1 - Bozek, John A1 - Bucksbaum, Philip H. A1 - Coffee, Ryan A1 - Cryan, James A1 - Farrell, Joe A1 - Feifel, Raimund A1 - Martinez, Todd J. A1 - McFarland, Brian A1 - Mucke, Melanie A1 - Nandi, Saikat A1 - Tarantelli, Francesco A1 - Fischer, Ingo A1 - Gühr, Markus T1 - Observing Femtosecond Fragmentation Using Ultrafast X-ray-Induced Auger Spectra N2 - Molecules often fragment after photoionization in the gas phase. Usually, this process can only be investigated spectroscopically as long as there exists electron correlation between the photofragments. Important parameters, like their kinetic energy after separation, cannot be investigated. We are reporting on a femtosecond time-resolved Auger electron spectroscopy study concerning the photofragmentation dynamics of thymine. We observe the appearance of clearly distinguishable signatures from thymine′s neutral photofragment isocyanic acid. Furthermore, we observe a time-dependent shift of its spectrum, which we can attribute to the influence of the charged fragment on the Auger electron. This allows us to map our time-dependent dataset onto the fragmentation coordinate. The time dependence of the shift supports efficient transformation of the excess energy gained from photoionization into kinetic energy of the fragments. Our method is broadly applicable to the investigation of photofragmentation processes. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 386 KW - Auger electron spectroscopy KW - photochemistry KW - photofragmentation KW - ultrafast dynamics Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-402692 ER - TY - THES A1 - Wolf, Julia T1 - Schadenserkennung in Beton durch Überwachung mit eingebetteten Ultraschallprüfköpfen T1 - Monitoring with embedded ultrasound sensors to detect damage in concrete N2 - Die zerstörungsfreien Prüfungen von Bauwerken mit Hilfe von Ultraschallmessverfahren haben in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen. Durch Ultraschallmessungen können die Geometrien von Bauteilen bestimmt sowie von außen nicht sichtbare Fehler wie Delaminationen und Kiesnester erkannt werden. Mit neuartigen, in das Betonbauteil eingebetteten Ultraschallprüfköpfen sollen nun Bauwerke dauerhaft auf Veränderungen überprüft werden. Dazu werden Ultraschallsignale direkt im Inneren eines Bauteils erzeugt, was die Möglichkeiten der herkömmlichen Methoden der Bauwerksüberwachung wesentlich erweitert. Ein Ultraschallverfahren könnte mit eingebetteten Prüfköpfen ein Betonbauteil kontinuierlich integral überwachen und damit auch stetig fortschreitende Gefügeänderungen, wie beispielsweise Mikrorisse, registrieren. Sicherheitsrelevante Bauteile, die nach dem Einbau für Messungen unzugänglich oder mittels Ultraschall, beispielsweise durch zusätzliche Beschichtungen der Oberfläche, nicht prüfbar sind, lassen sich mit eingebetteten Prüfköpfen überwachen. An bereits vorhandenen Bauwerken können die Ultraschallprüfköpfe mithilfe von Bohrlöchern und speziellem Verpressmörtel auch nachträglich in das Bauteil integriert werden. Für Fertigbauteile bieten sich eingebettete Prüfköpfe zur Herstellungskontrolle sowie zur Überwachung der Baudurchführung als Werkzeug der Qualitätssicherung an. Auch die schnelle Schadensanalyse eines Bauwerks nach Naturkatastrophen, wie beispielsweise einem Erdbeben oder einer Flut, ist denkbar. Durch die gute Ankopplung ermöglichen diese neuartigen Prüfköpfe den Einsatz von empfindlichen Auswertungsmethoden, wie die Kreuzkorrelation, die Coda-Wellen-Interferometrie oder die Amplitudenauswertung, für die Signalanalyse. Bei regelmäßigen Messungen können somit sich anbahnende Schäden eines Bauwerks frühzeitig erkannt werden. Da die Schädigung eines Bauwerks keine direkt messbare Größe darstellt, erfordert eine eindeutige Schadenserkennung in der Regel die Messung mehrerer physikalischer Größen die geeignet verknüpft werden. Physikalische Größen können sein: Ultraschalllaufzeit, Amplitude des Ultraschallsignals und Umgebungstemperatur. Dazu müssen Korrelationen zwischen dem Zustand des Bauwerks, den Umgebungsbedingungen und den Parametern des gemessenen Ultraschallsignals untersucht werden. In dieser Arbeit werden die neuartigen Prüfköpfe vorgestellt. Es wird beschrieben, dass sie sich, sowohl in bereits errichtete Betonbauwerke als auch in der Konstruktion befindliche, einbauen lassen. Experimentell wird gezeigt, dass die Prüfköpfe in mehreren Ebenen eingebettet sein können da ihre Abstrahlcharakteristik im Beton nahezu ungerichtet ist. Die Mittenfrequenz von rund 62 kHz ermöglicht Abstände, je nach Betonart und SRV, von mindestens 3 m zwischen Prüfköpfen die als Sender und Empfänger arbeiten. Die Empfindlichkeit der eingebetteten Prüfköpfe gegenüber Veränderungen im Beton wird an Hand von zwei Laborexperimenten gezeigt, einem Drei-Punkt-Biegeversuch und einem Versuch zur Erzeugung von Frost-Tau-Wechsel Schäden. Die Ergebnisse werden mit anderen zerstörungsfreien Prüfverfahren verglichen. Es zeigt sich, dass die Prüfköpfe durch die Anwendung empfindlicher Auswertemethoden, auftretende Risse im Beton detektieren, bevor diese eine Gefahr für das Bauwerk darstellen. Abschließend werden Beispiele von Installation der neuartigen Ultraschallprüfköpfe in realen Bauteilen, zwei Brücken und einem Fundament, gezeigt und basierend auf dort gewonnenen ersten Erfahrungen ein Konzept für die Umsetzung einer Langzeitüberwachung aufgestellt. N2 - The non-destructive testing of concrete structures with the ultrasound method has become increasingly important in recent years. With the ultrasound technique the geometry of concrete elements can be determined and defects can be detected which are not visible on the surface, such as delaminations and honeycombs. New ultrasound sensors were developed to monitor changes in concrete structures continuously and permanently. Those ultrasound sensors will be embedded into the concrete to transmit and receive ultrasound waves within the structure. This allows a new interpretation of the condition of a structure. The use of the embedded sensors expands the options of the traditional monitoring methods. The ultrasonic technique could monitor a voluminous part of a concrete structure continuously and integral with just a few strategically placed embedded ultrasound sensors and thus register small changes in the concretes texture. Vital parts of concrete structures which are inaccessible for the ultrasonic method after construction can be monitored with embedded sensors. Inaccessibility could be caused by a surface layered with a medium reflecting or absorbing the ultrasonic wave or by to much steel obstruct"-ing the waves path. The sensors can be embedded into existing structures using boreholes and grouting mortar or installed during construction and can thus serve as a tool for quality control. The quick damage evaluation of a construction after a natural disaster such as an earthquake or a flood, is conceivable as well. As the contact between the embedded sensors and the surrounding concrete is assumed as constant over a long time, highly sensitive signal evaluation tools, such as the cross correlation between signals, the Coda Wave Interferometry and the amplitude evaluation, can be used. Therefore, with regular measurements, damage in a construction can be detected at an early stage. But, the damage of a structure can not be measured directly. A distinct damage detection needs a quantity of measured parameters, such as time of flight and amplitude of the ultrasonic wave as well as temperature, which need to be linked to each other. To achieve this, correlations between the state of the concrete construction and those parameters of the measured ultrasonic signal must be investigated. In this work the newly developed ultrasound sensors are introduced. Their installation into a concrete structure is described. The sensors sensitivity to small changes in the concrete is investigated and compared to other Non Destructive Testing (NDT) methods. The highly sensitive signal evaluation tools proof to be particularly advantageous when using embedded sensors. Installations of embedded ultrasound sensors for long time monitoring of real constructions are presented. Based on the gained experience with those installations a concept is presented for the set up of a long time monitoring system. KW - Ultraschall KW - Beton KW - Überwachung KW - Prüfköpfe KW - Temperatur KW - Frost-Tau-Wechsel KW - Schaden KW - Riss KW - ultrasound KW - concrete KW - monitoring KW - sensors KW - temperature KW - Freeze-Thaw-Cycles KW - damage KW - crack Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-397363 ER - TY - THES A1 - Wittenbecher, Clemens T1 - Linking whole-grain bread, coffee, and red meat to the risk of type 2 diabetes T1 - Der Einfluss von Vollkornbrot, Kaffee, und rotem Fleisch auf das Typ 2 Diabetesrisiko BT - using metabolomics networks to infer potential biological mechanisms BT - Verwendung von Metabolomics-Netzwerken, um auf biologische Mechanismen zu schließen N2 - Background: Consumption of whole-grain, coffee, and red meat were consistently related to the risk of developing type 2 diabetes in prospective cohort studies, but potentially underlying biological mechanisms are not well understood. Metabolomics profiles were shown to be sensitive to these dietary exposures, and at the same time to be informative with respect to the risk of type 2 diabetes. Moreover, graphical network-models were demonstrated to reflect the biological processes underlying high-dimensional metabolomics profiles. Aim: The aim of this study was to infer hypotheses on the biological mechanisms that link consumption of whole-grain bread, coffee, and red meat, respectively, to the risk of developing type 2 diabetes. More specifically, it was aimed to consider network models of amino acid and lipid profiles as potential mediators of these risk-relations. Study population: Analyses were conducted in the prospective EPIC-Potsdam cohort (n = 27,548), applying a nested case-cohort design (n = 2731, including 692 incident diabetes cases). Habitual diet was assessed with validated semiquantitative food-frequency questionnaires. Concentrations of 126 metabolites (acylcarnitines, phosphatidylcholines, sphingomyelins, amino acids) were determined in baseline-serum samples. Incident type 2 diabetes cases were assed and validated in an active follow-up procedure. The median follow-up time was 6.6 years. Analytical design: The methodological approach was conceptually based on counterfactual causal inference theory. Observations on the network-encoded conditional independence structure restricted the space of possible causal explanations of observed metabolomics-data patterns. Given basic directionality assumptions (diet affects metabolism; metabolism affects future diabetes incidence), adjustment for a subset of direct neighbours was sufficient to consistently estimate network-independent direct effects. Further model-specification, however, was limited due to missing directionality information on the links between metabolites. Therefore, a multi-model approach was applied to infer the bounds of possible direct effects. All metabolite-exposure links and metabolite-outcome links, respectively, were classified into one of three categories: direct effect, ambiguous (some models indicated an effect others not), and no-effect. Cross-sectional and longitudinal relations were evaluated in multivariable-adjusted linear regression and Cox proportional hazard regression models, respectively. Models were comprehensively adjusted for age, sex, body mass index, prevalence of hypertension, dietary and lifestyle factors, and medication. Results: Consumption of whole-grain bread was related to lower levels of several lipid metabolites with saturated and monounsaturated fatty acids. Coffee was related to lower aromatic and branched-chain amino acids, and had potential effects on the fatty acid profile within lipid classes. Red meat was linked to lower glycine levels and was related to higher circulating concentrations of branched-chain amino acids. In addition, potential marked effects of red meat consumption on the fatty acid composition within the investigated lipid classes were identified. Moreover, potential beneficial and adverse direct effects of metabolites on type 2 diabetes risk were detected. Aromatic amino acids and lipid metabolites with even-chain saturated (C14-C18) and with specific polyunsaturated fatty acids had adverse effects on type 2 diabetes risk. Glycine, glutamine, and lipid metabolites with monounsaturated fatty acids and with other species of polyunsaturated fatty acids were classified as having direct beneficial effects on type 2 diabetes risk. Potential mediators of the diet-diabetes links were identified by graphically overlaying this information in network models. Mediation analyses revealed that effects on lipid metabolites could potentially explain about one fourth of the whole-grain bread effect on type 2 diabetes risk; and that effects of coffee and red meat consumption on amino acid and lipid profiles could potentially explain about two thirds of the altered type 2 diabetes risk linked to these dietary exposures. Conclusion: An algorithm was developed that is capable to integrate single external variables (continuous exposures, survival time) and high-dimensional metabolomics-data in a joint graphical model. Application to the EPIC-Potsdam cohort study revealed that the observed conditional independence patterns were consistent with the a priori mediation hypothesis: Early effects on lipid and amino acid metabolism had the potential to explain large parts of the link between three of the most widely discussed diabetes-related dietary exposures and the risk of developing type 2 diabetes. N2 - Hintergrund: Evidenz aus prospektiven Kohortenstudien belegt, dass der gewohnheitsmäßige Verzehr von Vollkorn, Kaffee und rotem Fleisch mit dem Risiko an Typ 2 Diabetes zu erkranken assoziiert ist. Dieser Risikobeziehung eventuell zugrunde liegende Mechanismen sind allerdings noch weitgehend unklar. Des Weiteren wurde gezeigt, dass Metabolitenprofile im Blut durch die oben genannten Ernährungs-expositionen beeinflusst werden und außerdem in Zusammenhang mit dem Typ 2 Diabetesrisiko stehen. Zusätzlich wurde beschrieben, dass grafische Netzwerkmodelle von Metabolitenprofilen die zugrunde liegenden Stoffwechselprozesse gut abbilden. Zielstellung: Das Ziel dieser Arbeit war es, Hypothesen bezüglich biologischer Mechanismen zu generieren, die die Assoziationen des Vollkornverzehrs, des Kaffeekonsums und des Fleischverzehrs mit dem Typ 2 Diabetesrisiko erklären könnten. Im speziellen sollten Aminosäure- und Lipidprofile als mögliche Mediatoren des Risikozusammenhangs untersucht werden. Studienpopulation: Analysen wurden auf Grundlage von Daten aus der prospektiven EPIC-Potsdam Kohortenstudie (n=27,548) durchgeführt, wobei ein Fall-Kohorten-Design verwendet wurde (n=2317, darunter 692 inzidente Typ 2 Diabetesfälle). Ernährungsgewohnheiten wurden mit einem validierten, semiquantitativen Verzehrshäufigkeitsfragebogen erfasst. Die Konzentrationen von 126 Metaboliten (Aminosäuren, Acylcarnitine, Sphingomyeline und Phosphatidylcholine) wurden zur Basiserhebung genommen Blutproben gemessen. Inzidente Typ 2 Diabetesfälle wurden im Rahmen einer aktiven Folgeerhebung detektiert und verifiziert. Die mediane Dauer des berücksichtigten prospektiven Erhebungszeitraums lag für diese Studie bei 6,6 Jahren. Aufbau der Analysen: Die theoretische Grundlage für den methodischen Ansatz dieser Arbeit bildete die kontrafaktische Theorie der Kausalinferenz. Die in Netzwerken kodierte konditionale Unabhängigkeitsstruktur wurde genutzt, um den Raum möglicher Modelle zu begrenzen, die die beobachteten Zusammenhänge zwischen den Metaboliten erklären könnten. Unter Annahme weniger grundlegender Effektrichtungen (von der Ernährung auf die Netzwerke gerichtete Effekte; von den Netzwerken auf das Diabetesrisiko gerichtete Effekte) genügt die Adjustierung für eine Teilmenge der direkten Nachbarn im Netzwerk, um netzwerkunabhängige direkte Effekte konsistent zu schätzen. Eine weitere Spezifizierung der Modelle war allerdings aufgrund fehlender Richtungsinformationen zu den Metaboliten-abhängigkeiten nicht möglich. Deshalb wurde ein Multi-Modellierungsansatz gewählt, um die Grenzen möglicher Effekte zu schlussfolgern. Alle möglichen Ernährungs-Metaboliten-Beziehungen und Metaboliten-Typ 2 Diabetesrisiko-Beziehungen wurden dadurch in eine der folgenden drei Kategorien klassifiziert: Direkter Effekt, Unklar, Kein Effekt. Querschnittsbeziehungen wurden in multivariabel adjustierten linearen Regressionsmodellen untersucht. Longitudinale Zusammenhänge wurden mit Cox-Regressionsmodellen geschätzt. Alle Modelle wurden für Alter, Geschlecht, Body-Mass-Index, prävalente Hypertonie, Ernährungs- und Lebensstilfaktoren und die Einnahme von Medikamenten adjustiert. Ergebnisse: Der Verzehr von Vollkornbrot stand im Zusammenhang mit niedrigeren Konzentrationen gesättigter und einfach ungesättigter Fettsäuren. Kaffee stand in Beziehung zu niedrigeren Konzentrationen verzweigtkettiger und aromatischer Aminosäuren und hatte potentielle Effekte auf das Fettsäureprofil in den Lipidmetaboliten. Rotes Fleisch zeigte einen Zusammenhang mit niedrigeren Glyzinspiegeln und mit höheren Konzentrationen verzweigtkettiger Aminosäuren. Außerdem stand das Fettsäureprofil in den verschieden Gruppen von Lipidmetaboliten in Zusammenhang mit dem Fleischverzehr. Des Weiteren wurden potentielle Effekte der Metabolite auf das Typ 2 Diabetesrisiko gefunden. Aromatische Aminosäuren und Lipidmetabolite mit geradzahligen, gesättigten (C14-C16) und mit spezifischen mehrfach ungesättigten Fettsäureseitenketten standen mit einem erhöhten Typ 2 Diabetesrisiko in Beziehung. Glyzin, Glutamin und Lipidmetabolite mit einfach ungesättigten und anderen mehrfach ungesättigten Fettsäureseitenketten zeigten einen günstigen Zusammenhang mit dem Diabetesrisiko. Mögliche Mediatoren der Beziehung der Ernährungsexpositionen wurden identifiziert, indem diese Informationen in gemeinsamen grafischen Modellen integriert wurden. Mediationsanalysen zeigten, dass die möglichen Effekte von Vollkornverzehr auf die Lipidmetabolite ungefähr ein Viertel des günstigen Einflusses von Vollkornverzehr auf das Diabetesrisikos erklären könnten. Die möglichen Effekte von Kaffeekonsum und von Fleischverzehr auf Aminosäuren und Lipidmetabolite könnten jeweils ungefähr zwei Drittel der Zusammenhänge mit dem Diabetesrisiko erklären. Schlussfolgerung: Grundlage für die Ergebnisse dieser Arbeit war die Entwicklung eines Algorithmus, der externe Faktoren (kontinuierlich Expositionsvariablen, Ereigniszeit-Daten) und hochdimensionale Metabolitenprofile in einem gemeinsamen grafischen Modell integriert. Die Anwendung dieses Algorithmus auf Daten aus der EPIC-Potsdam Kohortenstudie hat gezeigt, dass die beobachteten konditionalen Unabhängigkeitsstrukturen mit der a priori Mediationshypothese konsistent waren. Der frühe Einfluss auf den Aminosäure- und Lipidstoffwechsel könnte die beobachteten Zusammenhänge zwischen drei wichtigen Ernährungsfaktoren und dem Risiko an Typ 2 Diabetes zu erkranken zu großen Teilen erklären. KW - type 2 diabetes KW - nutrition KW - lipid metabolism KW - metabolomics KW - epidemiology KW - networks KW - graphical models KW - mediation analysis KW - red meat KW - whole-grain KW - Diabetes mellitus Typ 2 KW - Ernährung KW - Fettstoffwechsel KW - Metabolomics KW - Epidemiologie KW - Netzwerke KW - grafische Modelle KW - Mediationsanalyse KW - rotes Fleisch KW - Vollkorn KW - Kaffee KW - coffee Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-404592 ER - TY - GEN A1 - Wippert, Pia-Maria A1 - Rector, Michael V. A1 - Kuhn, Gisela A1 - Wuertz-Kozak, Karin T1 - Stress and Alterations in Bones BT - An Interdisciplinary Perspective N2 - Decades of research have demonstrated that physical stress (PS) stimulates bone remodeling and affects bone structure and function through complex mechanotransduction mechanisms. Recent research has laid ground to the hypothesis that mental stress (MS) also influences bone biology, eventually leading to osteoporosis and increased bone fracture risk. These effects are likely exerted by modulation of hypothalamic–pituitary–adrenal axis activity, resulting in an altered release of growth hormones, glucocorticoids and cytokines, as demonstrated in human and animal studies. Furthermore, molecular cross talk between mental and PS is thought to exist, with either synergistic or preventative effects on bone disease progression depending on the characteristics of the applied stressor. This mini review will explain the emerging concept of MS as an important player in bone adaptation and its potential cross talk with PS by summarizing the current state of knowledge, highlighting newly evolving notions (such as intergenerational transmission of stress and its epigenetic modifications affecting bone) and proposing new research directions. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe - 323 KW - biomechanics KW - bone–brain–nervous system interactions KW - endocrine pathways KW - exercise KW - osteoporosis Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-395866 ER -