TY  - THES
A1  - Behrens, Verena
T1  - Die Rolle des Glucosetransporters 8 (Slc2a8) in der Regulation der Glucosehomöostase, der Spermienmotilität sowie des Verhaltens
T1  - The physiological role of glucose transporter 8 (Slc2a8) in regulation of glucose homeostasis, sperm motility and behavior
N2  - Der ubiquitär exprimierte, multifunktionale Glucosetransporter GLUT8 gehört zur Klasse III der Familie der passiven Glucosetransporter, die aus insgesamt 14 Proteinen besteht. Die fünf Mitglieder der Klasse IIII unterscheiden sich strukturell leicht von den Mitgliedern der Klasse I und II (Joost und Thorens, 2001). GLUT8 besitzt ein N-terminales Dileucin-Motiv, das Teil eines [DE]XXXL[LI] Motivs ist, welches für die Sortierung des Transporters in späte Endosomen und Lysosomen verantwortlich ist (Augustin et al., 2005). Da bis heute kein Signal identifiziert wurde, das eine Translokation des Transporters zur Plasmamembran auslöst, wird eine intrazelluläre Funktion von GLUT8 vermutet (Widmer et al., 2005). Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die intrazelluläre Funktion des Transporters in der Regulation der Glucosehomöostase des Körpers durch Analyse einer Slc2a8-knockout-Maus untersucht. Die homozygote Deletion des Transporters erbrachte lebensfähige Nachkommen, die sich augenscheinlich nicht von ihren Wildtyp-Geschwistern unterschieden. Allerdings wurde bei Verpaarungen heterozygoter Mäuse eine verminderte Anzahl an Slc2a8-/--Nachkommen beobachtet, die signifikant von der erwarteten Mendel’schen Verteilung abwich. Da Slc2a8 die höchste mRNA-Expression in den Testes aufwies und die Überprüfung der Fertilität mittels verschiedener homozygoter Verpaarungen eine Störung der weiblichen Fortpflanzungsfähigkeit ausschloss, wurden die Spermatozoen der Slc2a8-/--Mäuse eingehender untersucht. Als Ursache für die verringerte Anzahl von Slc2a8-/--Geburten wurde eine verminderte Prozentzahl motiler Slc2a8-/--Spermien ermittelt, die durch eine unzureichende mitochondriale Kondensation in den Spermien bedingt war. Diese Veränderung war mit einem reduzierten mitochondrialen Membranpotential assoziiert, was eine verminderte ATP-Produktion nach sich zog. Somit scheint GLUT8 in den Spermien an einem intrazellulären Transportprozess beteiligt zu sein, der einen Einfluss auf die oxidative Phosphorylierung der Mitochondrien ausübt. Im Gehirn wurde Slc2a8 besonders stark im Hippocampus exprimiert, der in der Regulation von körperlicher Aktivität, Explorationsverhalten, Erinnerungs- und Lernprozessen sowie Angst- und Stressreaktionen eine Rolle spielt. Außerdem wurde GLUT8 im Hypothalamus nachgewiesen, der unter anderem an der Regulation der Nahrungsaufnahme beteiligt ist. Die Slc2a8-/--Mäuse zeigten im Vergleich zu ihren Slc2a8+/+-Geschwistern eine signifikant gesteigerte körperliche Aktivität, die zusammen mit der von Membrez et al. (2006) publizierten erhöhten Zellproliferation im Hippocampus auf eine Nährstoffunterversorgung dieses Areals hindeutet. Die Nahrungsaufnahme war in Abwesenheit von GLUT8 nicht verändert, was zusammen mit dem nur geringfügig niedrigeren Körpergewicht der Slc2a8-/--Mäuse eine Funktion von GLUT8 im Glucose-sensing der Glucose-sensitiven Neurone des Gehirns ausschließt. Das leicht reduzierte Körpergewicht der Slc2a8-/--Mäuse ließ sich keinem bestimmten Organ- oder Gewebetyp zuordnen, sondern schien durch eine marginale Gewichtsreduktion aller untersuchten Gewebe bedingt zu sein. Zusammen mit den erniedrigten Blutglucosespiegeln und der anscheinend gesteigerten Lebenserwartung zeigten die Slc2a8-/--Mäuse Symptome einer leichten Nährstoffunterversorgung. GLUT8 scheint daher am Transport von Zuckerderivaten, die während des lysosomalen/endosomalen Abbaus von Glykoproteinen anfallen, beteiligt zu sein. Die so wiederaufbereiteten Zucker dienen dem Körper offenbar als zusätzliche Energiequelle.
N2  - The family of facilitative glucose transporters consists of 14 different members in human, which are divided into three classes (Joost and Thorens, 2001). The class III family member GLUT8 contains an amino-terminal dileucine sorting signal, which is part of the highly conserved [DE]XXXL[LI] motif responsible for the localization of GLUT8 in lysosomes and late endosomes (Augustin et al., 2005). To date there is no stimulus known, which translocates the transporter to the plasma membrane, therefore an intracellular function rather than at the cell surface is considered (Widmer et al., 2005). The aim of the present dissertation was to analyze the intracellular role of GLUT8 in the regulation of whole body glucose homeostasis, by the characterization of the corresponding knockout mice (Slc2a8-/-). Slc2a8-/- mice were viable and showed no obvious disparity to their wild-type littermates. However, analysis of the offspring distribution of heterozygous mating provided a reduced number of born Slc2a8-/- offspring which differed significantly from the expected Mendelian distribution. Because Slc2a8 mRNA is expressed at highest levels in the testis and the female Slc2a8-/- mice showed no alterations in fertility, we further investigated the function of Slc2a8-/- spermatozoa. An impaired mitochondrial condensation in the Slc2a8-/- spermatozoa, which was associated with decreased ATP levels resulted in a reduced number of motile Slc2a8-/- sperm, which appeared to be responsible for the reduced number of born Slc2a8-/- offspring. Therefore in sperm cells GLUT8 seems to be important for an intracellular transport process, which exerts an influence on the oxidative phosphorylation in the mitochondria. In the brain Slc2a8 is expressed at highest levels in the hippocampus, which is important for the regulation of physical activity, exploration behaviour, memory and learning as well as anxiety related behaviour. Additionally, GLUT8 was detected in the hypothalamus, which is amongst others involved in the regulation of food intake. The Slc2a8-/- mice showed a significant increase in locomotor activity, which indicates a moderate undersupply of the hippocampus area. According to this finding the group of Membrez et al. (2006) observed a raised cell proliferation in the hippocampus of Slc2a8-/- mice. The fact that no alterations in food intake and only a moderate reduction in body weight was detected in Slc2a8-/- mice, indicates that GLUT8 is not important for the hypothalamic glucose sensing. The marginal decreased body weight of the Slc2a8-/- mice appeared to be associated with a slightly reduced weight of different tissues. Together with the lowered blood glucose concentrations and the apparently enhanced lifespan, the Slc2a8-/- mice showed symptoms of a moderate undersupply compareable to caloric restriction. Thus, we hypothesize that GLUT8 is important for the transport of sugar derivatives which arise during lysosomal/endosomal degradation of glycoproteins. These recycled sugars may serve as an additional energy source in the cell.
KW  - Glucosetransport
KW  - GLUT8
KW  - Spermienmotilität
KW  - Verhalten
KW  - Glucosehomöostase
KW  - glucose transport
KW  - GLUT8
KW  - sperm motility
KW  - behavior
KW  - glucose homeostasis
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-36308
ER  - 
TY  - THES
A1  - Grauf, Coronula
T1  - Brutaktivität und Verhalten der Kiwis (Apteryx mantelli) im Zoo Berlin
T1  - Breeding activity and behaviour of kiwis (Apteryx mantelli) at Berlin Zoo
N2  - Der Streifenkiwi (Apteryx mantelli) kommt im Freiland nur auf der Nordinsel Neuseelands vor. Aufgrund des gefährdeten Bestands ist eine sich selbst erhaltene Zoopopulation wichtig. Kenntnisse des Verhaltens helfen, die Ansprüche der Tiere zu verstehen. Zudem können sie darüber Auskunft geben, inwiefern das Wohlbefinden eines Tieres gegeben ist. Durch die Untersuchung der Brutaktivität sollte ein Überblick über den allgemeinen Verlauf der Brut gegeben und Aktivitätsmuster für den Berliner Hahn erarbeitet werden, um den Verlauf zukünftiger Bruten einschätzen und eventuell positiv beeinflussen zu können. Dazu kamen die Untersuchung der täglichen Aktivität einer Henne sowie Beobachtungen des Verhaltens der Tiere. Diese dienten der Bestandsaufnahme der gezeigten Verhaltensweisen und sollten zusammen mit der Aktivität die Grundlage zur Einschätzung bilden, ob die Ansprüche der Kiwis im Zoo Berlin erfüllt werden, und Hinweise zur Verbesserung der Haltung geben. Die Brutaktivität des Hahnes konnte über drei Brutperioden hinweg detailliert dargestellt werden und zeigte, dass nicht nur innerhalb der Art sondern bei einem einzigen Tier unter ähnlichen Bedingungen die Variabilität so groß sein kann, dass sie für Vorhersagen über den Erfolg einer Brut nicht geeignet ist. Im Zusammenhang mit der Aktivität der Henne ließen sich keine Auffälligkeiten erkennen, die auf eine allgemeine Störung der Tiere schließen lassen oder für eine Beeinträchtigung der Brut verantwortlich gemacht werden könnten. Soweit aus den Beobachtungen im Freiland geschlossen werden kann, scheinen die Kiwis im Zoo ein weitgehend natürliches Verhalten zu zeigen. Die Haltungsbedingungen scheinen den Ansprüchen der Tiere zu entsprechen. Es ließen sich nur bedingt Strategien entwickeln, um die Bedingungen für die Brut und damit für die Nachzucht zu verbessern, da sich die Aktivität des Hahnes während der Brut von Jahr zu Jahr als unerwartet variabel erwies. Für ein weiteres Verständnis des Brutverhaltens und eine mögliche Verbesserung der Bedingungen wäre eine Untersuchung zum Einfluss verschiedener Umweltfaktoren auf die Brutaktivität des Hahnes wünschenswert.
N2  - The North Island brown kiwi (Apteryx mantelli) is an endemic inhabitant of New Zealand's North Island. A self-preserving population at the zoos is important because of endangerment in the wild. Knowledge about their behaviour can help to understand the animal's requirements. Additionally it can provide information on the extent to which their well-being is given in captivity. Observing the breeding activity should lead to an overview of the brood's characteristics and the male's activity pattern in order to assess future broods and possibly influence them in a positive way. Additional observations about the female's daily activity and the male's and female's behaviour were conducted. This led to an inventory of their behavioural patterns. Together with the activity data, this provided a basis for assessing the well-being of the kiwis at Berlin Zoo and to optimize the keeping conditions. The male's breeding activity was described in detail for three breeding periods. It was shown that the variability was very high under similar conditions, so predictions about the breeding success were feasible. In conjunction with the female's activity there were no indications implying an overall disturbance negatively influencing the animals or their breeding. As far as it is known from observations in the wild, kiwis at the zoo seem to widely display natural behavioural patterns. The keeping conditions appear to meet the animal's demands. There were only few strategies that could be developed for further optimization of the breeding conditions because of the high variability of the male's activity. For a deeper understanding of the breeding behaviour and possible improvement of the breeding and keeping conditions, additional research about the activity's dependency on environmental factors would be desirable.
KW  - Apteryx
KW  - Zoo
KW  - Aktivität
KW  - Brut
KW  - Verhalten
KW  - Apteryx
KW  - Zoo
KW  - Activity
KW  - Breeding
KW  - Behaviour
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-43709
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bögel, Simon
T1  - Anreize bei der Budgetierung : Welche dysfunktionalen Verhaltensweisen der Manager resultieren aus der Berliner Median-Budgetierung?
T1  - Incentives in the budgeting process : Which dysfunctional behaviors of managers result from the Berlin median-budgeting process?
N2  - Die vorliegende Arbeit untersucht das Zusammenspiel von Motiven und Anreizen sowie beobachtbaren dysfunktionalen Verhaltensweisen von Managern bei der Berliner Median-Budgetierung. Von einer Literaturrecherche ausgehend wird zunächst das theoretische Konzept der Dysfunktionen näher gehend erläutert und erklärt. Um den Aussagegehalt der theoretischen Annahmen zu überprüfen und somit eine Verbindung zwischen Einzelfallstudie und generellem theoretischem Kontext zu erhalten, werden hierzu Hypothesen aufgestellt. Darauf aufbauend folgt eine Einzelfallstudie der Berliner Median-Budgetierung mit Fokus auf die Amtsleiter der Leistungs- und Verantwortungszentren. Auf der fallbezogenen Ebene zeigt sich, dass die ursprünglich in der Berliner Median-Budgetierung intendierten Anreizfunktionen bei den Amtsleitern weitest gehend nicht verfangen. Vielmehr produziert das Verfahren Anreize, die dysfunktionale Verhaltensweisen fördern. Auf der generellen Ebene kann hierzu ein Zusammenhang zwischen theoretischen Annahmen zu Dysfunktionen und den Beobachtungen der Einzelfallstudie hergestellt werden. Somit lassen sich dysfunktionale Handlungsmuster innerhalb der Berliner Median-Budgetierung mittels Erklärungsmodellen der theoretischen Konzeption begründen.
N2  - This thesis analyzes the interaction of motives and incentives and observable dysfunctional behavior of managers at the Berlin median-budgeting system. First, the thesis explains the theoretical concept of dysfunctions, as explained in the literature. Hypotheses are established to verify the significance of the theoretical assumptions, thus establishing a connection between the case-study with the general theoretical context. Thereon a single case-study of the Berlin median-budgeting system follows. The research results show that the intended incentive-functions in the Berlin median- budgeting system do not affect the head officials. The procedure rather supports dysfunctional behavior. A connection can be drawn between the results of the case study and the general theoretical assumptions. Therefore, dysfunctional behavior at the local level of the Berlin median-budgeting system can be explained with the help of explanatory models of the theoretical concept.
T3  - Schriftenreihe für Public und Nonprofit Management - 13 
KW  - Anreize
KW  - Budgetierung
KW  - Dysfunktionen
KW  - Berlin
KW  - Verhalten
KW  - Incentives
KW  - Budget
KW  - Dysfunction
KW  - Berlin
KW  - Behavior
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-58124
ER  - 
TY  - THES
A1  - Polyvyanyy, Artem
T1  - Structuring process models
T1  - Strukturierung von Prozessmodellen
N2  - One can fairly adopt the ideas of Donald E. Knuth to conclude that process modeling is both a science and an art. Process modeling does have an aesthetic sense. Similar to composing an opera or writing a novel, process modeling is carried out by humans who undergo creative practices when engineering a process model. Therefore, the very same process can be modeled in a myriad number of ways. Once modeled, processes can be analyzed by employing scientific methods. Usually, process models are formalized as directed graphs, with nodes representing tasks and decisions, and directed arcs describing temporal constraints between the nodes. Common process definition languages, such as Business Process Model and Notation (BPMN) and Event-driven Process Chain (EPC) allow process analysts to define models with arbitrary complex topologies. The absence of structural constraints supports creativity and productivity, as there is no need to force ideas into a limited amount of available structural patterns. Nevertheless, it is often preferable that models follow certain structural rules. A well-known structural property of process models is (well-)structuredness. A process model is (well-)structured if and only if every node with multiple outgoing arcs (a split) has a corresponding node with multiple incoming arcs (a join), and vice versa, such that the set of nodes between the split and the join induces a single-entry-single-exit (SESE) region; otherwise the process model is unstructured. The motivations for well-structured process models are manifold: (i) Well-structured process models are easier to layout for visual representation as their formalizations are planar graphs. (ii) Well-structured process models are easier to comprehend by humans. (iii) Well-structured process models tend to have fewer errors than unstructured ones and it is less probable to introduce new errors when modifying a well-structured process model. (iv) Well-structured process models are better suited for analysis with many existing formal techniques applicable only for well-structured process models. (v) Well-structured process models are better suited for efficient execution and optimization, e.g., when discovering independent regions of a process model that can be executed concurrently. Consequently, there are process modeling languages that encourage well-structured modeling, e.g., Business Process Execution Language (BPEL) and ADEPT. However, the well-structured process modeling implies some limitations: (i) There exist processes that cannot be formalized as well-structured process models. (ii) There exist processes that when formalized as well-structured process models require a considerable duplication of modeling constructs. Rather than expecting well-structured modeling from start, we advocate for the absence of structural constraints when modeling. Afterwards, automated methods can suggest, upon request and whenever possible, alternative formalizations that are "better" structured, preferably well-structured. In this thesis, we study the problem of automatically transforming process models into equivalent well-structured models. The developed transformations are performed under a strong notion of behavioral equivalence which preserves concurrency. The findings are implemented in a tool, which is publicly available.
N2  - Im Sinne der Ideen von Donald E. Knuth ist die Prozessmodellierung sowohl Wissenschaft als auch Kunst. Prozessmodellierung hat immer auch eine ästhetische Dimension. Wie das Komponieren einer Oper oder das Schreiben eines Romans, so stellt auch die Prozessmodellierung einen kreativen Akt eines Individuums dar. Somit kann ein Prozess auf unterschiedlichste Weise modelliert werden. Prozessmodelle können anschließend mit wissenschaftlichen Methoden untersucht werden. Prozessmodelle liegen im Regelfall als gerichtete Graphen vor. Knoten stellen Aktivitäten und Entscheidungspunkte dar, während gerichtete Kanten die temporalen Abhängigkeiten zwischen den Knoten beschreiben. Gängige Prozessmodellierungssprachen, zum Beispiel die Business Process Model and Notation (BPMN) und Ereignisgesteuerte Prozessketten (EPK), ermöglichen die Erstellung von Modellen mit einer beliebig komplexen Topologie. Es gibt keine strukturellen Einschränkungen, welche die Kreativität oder Produktivität durch eine begrenzte Anzahl von Modellierungsalternativen einschränken würden. Nichtsdestotrotz ist es oft wünschenswert, dass Modelle bestimmte strukturelle Eigenschaften haben. Ein bekanntes strukturelles Merkmal für Prozessmodelle ist Wohlstrukturiertheit. Ein Prozessmodell ist wohlstrukturiert genau dann, wenn jeder Knoten mit mehreren ausgehenden Kanten (ein Split) einen entsprechenden Knoten mit mehreren eingehenden Kanten (einen Join) hat, und umgekehrt, so dass die Knoten welche zwischen dem Split und dem Join liegen eine single-entry-single-exit (SESE) Region bilden. Ist dies nicht der Fall, so ist das Modell unstrukturiert. Wohlstrukturiertheit ist aufgrund einer Vielzahl von Gründen wünschenswert: (i) Wohlstrukturierte Modelle sind einfacher auszurichten, wenn sie visualisiert werden, da sie planaren Graphen entsprechen. (ii) Wohlstrukturierte Modelle zeichnen sich durch eine höhere Verständlichkeit aus. (iii) Wohlstrukturierte Modelle haben oft weniger Fehler als unstrukturierte Modelle. Auch ist die Wahrscheinlichkeit fehlerhafter Änderungen größer, wenn Modelle unstrukturiert sind. (iv) Wohlstrukturierte Modelle eignen sich besser für die formale Analyse, da viele Techniken nur für wohlstrukturierte Modelle anwendbar sind. (v) Wohlstrukturierte Modelle sind eher für die effiziente Ausführung und Optimierung geeignet, z.B. wenn unabhängige Regionen eines Prozesses für die parallele Ausführung identifiziert werden. Folglich gibt es eine Reihe von Prozessmodellierungssprachen, z.B. die Business Process Execution Language (BPEL) und ADEPT, welche den Modellierer anhalten nur wohlstrukturierte Modelle zu erstellen. Solch wohlstrukturiertes Modellieren impliziert jedoch gewisse Einschränkungen: (i) Es gibt Prozesse, welche nicht mittels wohlstrukturierten Prozessmodellen dargestellt werden können. (ii) Es gibt Prozesse, für welche die wohlstrukturierte Modellierung mit einer erheblichen Vervielfältigung von Modellierungs-konstrukten einhergeht. Aus diesem Grund vertritt diese Arbeit den Standpunkt, dass ohne strukturelle Einschränkungen modelliert werden sollte, anstatt Wohlstrukturiertheit von Beginn an zu verlangen. Anschließend können, sofern gewünscht und wo immer es möglich ist, automatische Methoden Modellierungsalternativen vorschlagen, welche "besser" strukturiert sind, im Idealfall sogar wohlstrukturiert. Die vorliegende Arbeit widmet sich dem Problem der automatischen Transformation von Prozessmodellen in verhaltensäquivalente wohlstrukturierte Prozessmodelle. Die vorgestellten Transformationen erhalten ein strenges Verhaltensequivalenzkriterium, welches die Parallelität wahrt. Die Resultate sind in einem frei verfügbaren Forschungsprototyp implementiert worden.
KW  - Strukturierung
KW  - Wohlstrukturiertheit
KW  - Prozesse
KW  - Verhalten
KW  - Modellierung
KW  - Structuring
KW  - Well-structuredness
KW  - Process
KW  - Behavior
KW  - Modeling
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-59024
ER  - 
TY  - THES
A1  - Nitezki, Tina
T1  - Charakterisierung von Stereotypien bei der FVB/NJ-Maus hinsichtlich metabolischer und immunologischer Aspekte auf die Stoffwechselleistung
T1  - Characterization of stereotypies in FVB/NJ mice and their impact on metabolism and immune system
N2  - Im Sinne des Refinements von Tierversuchen sollen alle Bedingungen während der Zucht, der Haltung und des Transports von zu Versuchszwecken gehaltenen Tieren und alle Methoden während des Versuchs so verbessert werden, dass die verwendeten Tiere ein minimales Maß an potentiellem Distress, Schmerzen oder Leiden erfahren. Zudem soll ihr Wohlbefinden durch die Möglichkeit des Auslebens speziesspezifischer Verhaltensweisen und die Anwendung tierschonender Verfahren maximal gefördert werden. Zur Etablierung von Grundsätzen des Refinements sind grundlegende Kenntnisse über die physiologischen Bedürfnisse und Verhaltensansprüche der jeweiligen Spezies unabdingbar. Die Experimentatoren sollten das Normalverhalten der Tiere kennen, um potentielle Verhaltensabweichungen, wie Stereotypien, zu verstehen und interpretieren zu können. Standardisierte Haltungsbedingungen von zu Versuchszwecken gehaltenen Mäusen weichen in diversen Aspekten von der natürlichen Umgebung ab und erfordern eine gewisse Adaptation. Ist ein Tier über einen längeren Zeitraum unfähig, sich an die gegebenen Umstände anzupassen, können abnormale Verhaltensweisen, wie Stereotypien auftreten. Stereotypien werden definiert als Abweichungen vom Normalverhalten, die repetitiv und ohne Abweichungen im Ablauf ausgeführt werden, scheinbar keiner Funktion dienen und der konkreten Umweltsituation nicht immer entsprechen. 
Bisher war unklar, in welchem Ausmaß stereotypes Verhalten den metabolischen Phänotyp eines Individuums beeinflusst. Ziel dieser Arbeit war es daher, das stereotype Verhalten der FVB/NJ-Maus erstmals detailliert zu charakterisieren, systematisch zusammenzutragen, welche metabolischen Konsequenzen dieses Verhalten bedingt und wie sich diese auf das Wohlbefinden der Tiere und die Verwendung stereotyper Tiere in Studien mit tierexperimentellem Schwerpunkt auswirken. 
Der Versuch begann mit der Charakterisierung der mütterlichen Fürsorge in der Parentalgeneration. Insgesamt wurden 35 Jungtiere der F1-Generation vom Absatz an, über einen Zeitraum von 11 Wochen einzeln gehalten, kontinuierlich beobachtet, bis zum Versuchsende wöchentlich Kotproben gesammelt und das Körpergewicht bestimmt. Zusätzlich erfolgten begleitende Untersuchungen wie Verhaltenstests und die Erfassung der physischen Aktivität und metabolischer Parameter. Anschließend wurden u.a. die zerebralen Serotonin- und Dopamingehalte, fäkale Glucocorticoidlevels, hepatisches Glykogen und muskuläre Glykogen- und Triglyceridlevels bestimmt.
Nahezu unabhängig von der mütterlichen Herkunft entwickelte sich bei mehr als der Hälfte der 35 Jungtiere in der F1-Generation stereotypes Verhalten. Diese Daten deuten darauf hin, dass es keine Anzeichen für das Erlernen oder eine direkte genetische Transmission stereotypen Verhaltens bei der FVB/NJ-Maus gibt. Über den gesamten Beobachtungszeitraum zeichneten sich die stereotypen FVB/NJ-Mäuse durch ein eingeschränktes Verhaltensrepertoire aus. Zu Gunsten der erhöhten Aktivität und des Ausübens stereotypen Verhaltens lebten sie insgesamt weniger andere Verhaltensweisen (Klettern, Graben, Nagen) aus. Darüber hinaus waren Stereotypien sowohl im 24-Stunden Open Field Test als auch in der Messeinrichtung der indirekten Tierkalorimetrie mit einer erhöhten Aktivität und Motilität assoziiert, während die circadiane Rhythmik nicht divergierte. Diese erhöhte körperliche Betätigung spiegelte sich in den niedrigeren Körpergewichtsentwicklungen der stereotypen Tiere wieder. Außerdem unterschieden sich die Körperfett- und Körpermuskelanteile. 
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Ausüben stereotypen Verhaltens zu Differenzen im metabolischen Phänotyp nicht-stereotyper und stereotyper FVB/NJ-Mäuse führt. Im Sinne der „Guten Wissenschaftlichen Praxis“ sollte das zentrale Ziel jedes Wissenschaftlers sein, aussagekräftige und reproduzierbare Daten hervorzubringen. Jedoch können keine validen Resultate von Tieren erzeugt werden, die in Aspekten variieren, die für den vorgesehenen Zweck der Studie nicht berücksichtigt wurden. Deshalb sollten nicht-stereotype und stereotype Individuen nicht innerhalb einer Versuchsgruppe randomisiert werden. Stereotype Tiere demzufolge von geplanten Studien auszuschließen, würde allerdings dem Gebot des zweiten R’s – der Reduction – widersprechen. Um Refinement zu garantieren, sollte der Fokus auf der maximal erreichbaren Prävention stereotypen Verhaltens liegen. Diverse Studien haben bereits gezeigt, dass die Anreicherung der Haltungsumwelt (environmental enrichment) zu einer Senkung der Prävalenz von Stereotypien bei Mäusen führt, dennoch kommen sie weiterhin vor. Daher sollte environmental enrichment zukünftig weniger ein „Kann“, sondern ein „Muss“ sein – oder vielmehr: der Goldstandard. Zudem würde eine profunde phänotypische Charakterisierung dazu beitragen, Mausstämme zu erkennen, die zu Stereotypien neigen und den für den spezifischen Zweck am besten geeigneten Mausstamm zu identifizieren, bevor ein Experiment geplant wird.
N2  - In the sense of refinement animal experimentation, all conditions during breeding, husbandry and transport of animals used for experimental purposes and all methods during the experiment should be improved to reduce the degree of potential distress, pain or suffering. In addition, their well-being should be guaranteed by the possibility of expressing natural and species-specific behavioural patterns and by the application of considerate procedures. In order to establish principles for refinement, basic knowledge about the physiological needs and behavioural requirements of the respective species is indispensable. The experimenters should know the normal behaviour of animals in order to understand and interpret potential behavioural deviations, such as stereotypies. Standardized housing conditions of laboratory mice deviate from the natural environment in various aspects and might require a certain adaptation. Behavioural adaptation allows animals to adjust to environmental changes and leads to species’ characteristic behaviour. If an animal is unable to adapt to environmental conditions, abnormal behaviours like stereotypies might occur. Stereotypies are defined as deviations from normal behaviour, which are executed repetitively and without deviations in the performance, seem to serve no function and do not always correspond to the concrete environmental situation.
Since it remains unclear to what extend stereotypic behaviour influences the individual’s metabolic phenotype, this study investigated behaviour of FVB/NJ mice in detail, exemplarily for stereotypy-prone mouse strains, and compiled the impact of behavioural deviations on physical activity, animal metabolism, animal welfare and on results obtained from studies with an animal specific focus. 
To detect early indicators for the later development of stereotypic behaviour in the F1 generation, this study started with investigating maternal care in the parental generation.
Overall, 35 animals of the F1 generation were kept individually from weaning age. For 11 weeks they were observed, faecal samples were obtained and body weight was determined. Additionally, behavioural tests, metabolic parameters and physical activity were investigated. Furthermore, among others, cerebral serotonin and dopamine contents, faecal glucocorticoid levels and hepatic glycogen, muscular triglyceride and glycogen levels were assessed. 
Almost independently of the mother's origin, more than half of the 35 pups developed stereotypic behavior in the F1 generation. Data suggest that there is obviously no evidence of learning or a direct genetic transmission of stereotypic behavior in the FVB/NJ-mouse. The predominant portion of stereotypic animals performed the stereotypy of back-flipping (backwards jumping), some animals demonstrated stereotypic circuit running (running in circles on the cage bottom) and wire gnawing (persistent gnawing on the cage grid while hanging with the forelimbs on it). Because of the increased activity and the performance of stereotypic behaviour, stereotypic mice displayed a restricted behavioural repertoire (reduced climbing, digging, gnawing). Moreover, stereotypies were associated with increased activity and motility, both in the 24-hours open field test and in the ITK system, while the circadian rhythm did not diverge. This elevated physical activity was reflected in the expected gender-dependent lower body weight development of stereotypic animals. In addition, stereotypic FVB/NJ-mice contained more relative muscle mass and less fat mass compared to non-stereotypic FVB/NJ-mice in experimental weeks 7 and 12. Besides, significant differences in relative organ weights were found. 
In conclusion, the performance of stereotypic behaviour leads to differences in the metabolic phenotype between non-stereotypic and stereotypic FVB/NJ mice. In the sense of "Good Scientific Practice", the central aim of any scientist should be to generate meaningful and reproducible data. However, no valid results can be generated with data derived from animals which differ in aspects that were not considered for the designated purpose of the study. Therefore, stereotypic and non-stereotypic individuals should not be randomized within one trial group. To generally exclude stereotypic animals from further studies, though, would interfere with the commandment of the second "R" - the reduction. To guarantee a maximum refinement, the focus should be the highest achievable prevention of stereotypies. Multiple studies indicate that environmental enrichment decreases the prevalence of stereotypic behaviour in mice, nevertheless they still occur. Thus, environmental enrichment of animal housing should not be a "can" but a "must", or rather the “golden standard”. Moreover, a profound phenotypic characterization would help to identify a stereotypy-prone mouse strain and to determine the mouse strain most suitable for the specific purpose before planning an experiment.
KW  - Stereotypien
KW  - Verhalten
KW  - FVB/NJ Maus
KW  - Versuchstierkunde
KW  - stereotypy
KW  - behaviour
KW  - FVB/NJ mouse
KW  - laboratory animal sciences
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-402265
ER  - 
TY  - THES
A1  - Meier, Sebastian
T1  - Personal Big Data
T1  - Personal Big Data
BT  - a privacy-centred selective cloud computing approach to progressive user modelling on mobile devices
BT  - ein mit dem Schwerpunkt auf Privatsphäre entwickelter selektiver Cloud-Computing Ansatz zur fortschreitenden Modellierung von Nutzerverhalten auf mobilen Endgeräten
N2  - Many users of cloud-based services are concerned about questions of data privacy. At the same time, they want to benefit from smart data-driven services, which require insight into a person’s individual behaviour. The modus operandi of user modelling is that data is sent to a remote server where the model is constructed and merged with other users’ data. This thesis proposes selective cloud computing, an alternative approach, in which the user model is constructed on the client-side and only an abstracted generalised version of the model is shared with the remote services.
In order to demonstrate the applicability of this approach, the thesis builds an exemplary client-side user modelling technique. As this thesis is carried out in the area of Geoinformatics and spatio-temporal data is particularly sensitive, the application domain for this experiment is the analysis and prediction of a user’s spatio-temporal behaviour.
The user modelling technique is grounded in an innovative conceptual model, which builds upon spatial network theory combined with time-geography. The spatio-temporal constraints of time-geography are applied to the network structure in order to create individual spatio-temporal action spaces. This concept is translated into a novel algorithmic user modelling approach which is solely driven by the user’s own spatio-temporal trajectory data that is generated by the user’s smartphone.
While modern smartphones offer a rich variety of sensory data, this thesis only makes use of spatio-temporal trajectory data, enriched by activity classification, as the input and foundation for the algorithmic model. The algorithmic model consists of three basal components: locations (vertices), trips (edges), and clusters (neighbourhoods).
After preprocessing the incoming trajectory data in order to identify locations, user feedback is used to train an artificial neural network to learn temporal patterns for certain location types (e.g. work, home, bus stop, etc.). This Artificial Neural Network (ANN) is used to automatically detect future location types by their spatio-temporal patterns. The same is done in order to predict the duration of stay at a certain location. Experiments revealed that neural nets were the most successful statistical and machine learning tool to detect those patterns. The location type identification algorithm reached an accuracy of 87.69%, the duration prediction on binned data was less successful and deviated by an average of 0.69 bins. A challenge for the location type classification, as well as for the subsequent components, was the imbalance of trips and connections as well as the low accuracy of the trajectory data. The imbalance is grounded in the fact that most users exhibit strong habitual patterns (e.g. home > work), while other patterns are rather rare by comparison. The accuracy problem derives from the energy-saving location sampling mode, which creates less accurate results.
Those locations are then used to build a network that represents the user’s spatio-temporal behaviour. An initial untrained ANN to predict movement on the network only reached 46% average accuracy. Only lowering the number of included edges, focusing on more common trips, increased the performance. In order to further improve the algorithm, the spatial trajectories were introduced into the predictions. To overcome the accuracy problem, trips between locations were clustered into so-called spatial corridors, which were intersected with the user’s current trajectory. The resulting intersected trips were ranked through a k-nearest-neighbour algorithm. This increased the performance to 56%. In a final step, a combination of a network and spatial clustering algorithm was built in order to create clusters, therein reducing the variety of possible trips. By only predicting the destination cluster instead of the exact location, it is possible to increase the performance to 75% including all classes.
A final set of components shows in two exemplary ways how to deduce additional inferences from the underlying spatio-temporal data. The first example presents a novel concept for predicting the ‘potential memorisation index’ for a certain location. The index is based on a cognitive model which derives the index from the user’s activity data in that area. The second example embeds each location in its urban fabric and thereby enriches its cluster’s metadata by further describing the temporal-semantic activity in an area (e.g. going to restaurants at noon).
The success of the client-side classification and prediction approach, despite the challenges of inaccurate and imbalanced data, supports the claimed benefits of the client-side modelling concept. Since modern data-driven services at some point do need to receive user data, the thesis’ computational model concludes with a concept for applying generalisation to semantic, temporal, and spatial data before sharing it with the remote service in order to comply with the overall goal to improve data privacy. In this context, the potentials of ensemble training (in regards to ANNs) are discussed in order to highlight the potential of only sharing the trained ANN instead of the raw input data.
While the results of our evaluation support the assets of the proposed framework, there are two important downsides of our approach compared to server-side modelling. First, both of these server-side advantages are rooted in the server’s access to multiple users’ data. This allows a remote service to predict spatio-in the user-specific data, which represents the second downside. While minor classes will likely be minor classes in a bigger dataset as well, for each class, there will still be more variety than in the user-specific dataset. The author emphasises that the approach presented in this work holds the potential to change the privacy paradigm in modern data-driven services. Finding combinations of client- and server-side modelling could prove a promising new path for data-driven innovation.
Beyond the technological perspective, throughout the thesis the author also offers a critical view on the data- and technology-driven development of this work. By introducing the client-side modelling with user-specific artificial neural networks, users generate their own algorithm. Those user-specific algorithms are influenced less by generalised biases or developers’ prejudices. Therefore, the user develops a more diverse and individual perspective through his or her user model. This concept picks up the idea of critical cartography, which questions the status quo of how space is perceived and represented.
N2  - Die Nutzung von modernen digitalen Diensten und Cloud-Services geht häufig einher mit einer Besorgtheit um die Sicherheit der eigenen Privatsphäre. Gleichzeitig zeigt sich, dass die Nutzung eben dieser Dienste nicht rückläufig ist. Dieses Phänomen wird in der Wissenschaft auch als Privacy-Paradox bezeichnet (Barnes, 2006). Viele digitale Dienste bauen einen Großteil ihrer Funktionalitäten auf NutzerInnendaten auf. Der Modus Operandi bei diesen Diensten ist bisher, die Daten der NutzerInnen an einen Server zu schicken, wo diese verarbeitet, analysiert und gespeichert werden. Die vorliegende Doktorarbeit schlägt ein alternatives Konzept vor: Selective Cloud Computing. Kern dieses Konzeptes ist die Verlagerung der NutzerInnen-Modellierung auf die privaten Endgeräte, wodurch für weitere Services nur ein abstrahiertes Daten- und NutzerInnenmodel mit den externen Diensten geteilt wird.
Um dieses Konzept auf seine Machbarkeit und Performanz zu überprüfen wird im Rahmen dieser Arbeit ein beispielhafter Prozess für die nutzerInnenseitige Modellierung von raumzeitlichen Informationen entwickelt. Da raumzeitliche Informationen mit zu den sensibelsten persönlichen Daten gehören, bietet die Verortung der vorliegende Arbeit im Bereich der Geoinformatik für das Anwendungsfeld der NutzerInnen-Modellierung einen passenden disziplinären Rahmen.
Die NutzerInnen-Modellierung fußt auf einem innovativen konzeptuellen Modell, welches Theorien zu räumlichen Netzwerken und Hägerstrands Theorie der Zeitgeographie miteinander kombiniert (Hägerstrand, 1970). Hierbei werden die von Hägerstrand entwickelten raumzeitlichen Einschränkungen (Constraints) auf das Netzwerkmodel übertragen, wodurch individuelle Aktionsräume konstituiert werden. Dieses Model wird schließlich in ein algorithmisches Computermodel übersetzt, dessen Operationen ausschließlich die Daten verarbeiten und nutzen, die auf den Smartphones der NutzerInnen generiert werden.
Moderne Smartphones bieten für die Datengenerierung gute Voraussetzungen, da sie den Zugriff auf eine ganze Bandbreite an Sensoren und anderen Datenquellen ermöglich. Die vorliegende Arbeit beschränkt sich dabei jedoch auf die raumzeitlichen Informationen, welche über die Ortungsfunktionen des Geräts produziert werden (Trajectories). Die Trajektorien werden angereichert durch Aktivitätsklassifikationen (z.B. Laufen, Radfahren, etc.), welche von der App, die diese Daten aufzeichnet, zugeordnet werden. Das Computermodel basiert auf diesen Daten und gliedert diese in drei grundlegende Komponenten: 1) Orte (Knotenpunkte) 2) Trips (Kanten) und 3) Cluster (Nachbarschaften).
Zu Beginn der algorithmischen Verarbeitung werden die eingehenden Daten optimiert und analysiert, um in einem ersten Schritt geographische Orte zu identifizieren. Um diese Orte nun mit semantischen Informationen anzureichern wird ein automatisierter Algorithmus über User-Feedback trainiert, welcher die Orts-Typen selbstständig erkennt (z.B. Zuhause, Arbeitsplatz, Haltestelle). Der Algorithmus basiert auf einem künstlichen neuronalen Netz, welches versucht, Muster in den Daten zu erkennen. Die Entscheidung, neuronale Netze in diesem Prozess einzusetzen, ergab sich aus einer Evaluation verschiedener Verfahren der statistischen Klassifizierung und des maschinellen Lernens. Das Verfahren zur Erkennung der Orts-Typen erreichte unter Zuhilfenahme eines künstlichen neuronalen Netz eine Genauigkeit von 87.69% und war damit das akkurateste. Eine weitere Einsatzmöglichkeit solcher neuronalen Netze ist bei der Vorhersage von Aufenthaltsdauern an bestimmten Orten, welche im Durschnitt 0.69 Klassen vom korrekten Ergebnis abwich. Eine große Herausforderung für alle Module war sowohl die Ungenauigkeit der Rohdaten, also auch die ungleichmäßige Verteilung der Daten. Die Ungenauigkeit ist ein Resultat der Generierung der Positionsinformationen, welche zugunsten eines geringeren Energieverbrauchs der mobilen Geräte Ungenauigkeiten in Kauf nehmen muss. Die ungleichmäßige Verteilung ergibt sich wiederum durch häufig wiederkehrende Muster (z.B. Fahrten zur Arbeit und nach Hause), welche im Vergleich zu anderen Aktivitäten vergleichsweise häufig auftreten und die Datensätze dominieren.
Die Orte, die in der ersten Phase identifiziert und klassifiziert wurden, werden im nächsten Schritt für die Konstruktion des eigentlichen räumlichen Netzwerks genutzt. Basierend auf den über einen bestimmten Zeitraum gesammelten Daten der NutzerInnen und im Rückgriff auf Hägerstrands Einschränkungsprinzip werden Vorhersagen über mögliche raumzeitliche Verhaltensweisen im nutzerspezifischen Netzwerk gemacht. Hierzu werden Methoden des maschinellen Lernens, in diesem Fall künstliche neuronale Netze und Nächste-Nachbarn-Klassifikation (k-nearest-neighbour), mit Methoden der Trajektorien-Analyse kombiniert. Die zugrundeliegenden Orts- und Bewegungsinformationen werden unter Anwendung von Netzwerk-Nachbarschafts-Methoden und klassischen räumlichen Gruppierungsmethoden (Clustering) für die Optimierung der Algorithmen verfeinert. Die aus diesen Schritten resultierende Methodik erreichte eine Genauigkeit von 75% bei der Vorhersage über raumzeitliches Verhalten. Wenn man Vorhersagen mit einbezieht, bei denen der korrekte Treffer auf Rang 2 und 3 der Nächste-Nachbarn-Klassifikation liegt, erreichte die Methodik sogar eine Vorhersagen-Genauigkeit von 90%.
Um zu erproben, welche weiteren Schlussfolgerungen über die NutzerInnen basierend auf den zugrundeliegenden Daten getroffen werden könnten, werden abschließend zwei beispielhafte Methoden entwickelt und getestet: zum einen werden die Trajektorien genutzt um vorherzusagen, wie gut eine NutzerIn ein bestimmtes Gebiet kennt (Potential Memorisation Index). Zum anderen werden zeitlich-semantische Muster für Orts-Cluster extrahiert und darauf basierend berechnet, wann welche Aktivitäten und spezifischen Orte innerhalb eines Clusters für die NutzerIn potenziell von Interesse sind.
Trotz der Herausforderungen, die mit den unausgeglichenen Datensätzen und teilweise fehlerhaften Daten einhergehen, spricht die dennoch vergleichsweise hohe Präzision der nutzerseitigen Klassifizierungs- und Vorhersagemethoden für den in dieser Arbeit vorgestellten Ansatz der nutzerseitigen Modellierung. In einem letzten Schritt kontextualisiert die vorliegende Arbeit die erstellten Ansätze in einem realweltlichen Anwendungsfall und diskutiert den Austausch der generierten Daten mit einem datengestützten Dienst. Hierzu wird das Konzept der Generalisierung genutzt, um im Sinne des Schutzes der Privatsphäre abstrahierte Daten mit einem Dienst zu teilen.
Obgleich der positiven Ergebnisse der Tests gibt es auch klare Nachteile im Vergleich zur klassischen serverseitigen Modellierung, die unter Einbezug mehrerer aggregierter NutzerInnenprofile stattfindet. Hierzu zählt zum einen, dass unterrepräsentierte Klassen in den Daten schlechter identifiziert werden können. Zum anderen ergibt sich der Nachteil, dass nur Verhaltensweisen erkannt werden können, die bereits zuvor von der NutzerIn selber ausgeübt wurden und somit in den Daten bereits enthalten sind. Im Vergleich dazu besteht bei serverseitiger Modellierung auf der Basis zahlreicher Personenprofile der Zugriff auf ein breiteres Spektrum an Verhaltensmustern und somit die Möglichkeit, diese Muster mit dem der NutzerIn abzugleichen, ohne dass dieses Verhalten bereits in ihren nutzerseitig generierten Daten abgelegt ist. Nichtsdestotrotz zeigt die Arbeit, welches Potential die nutzerseitige Modellierung bereithält - nicht nur in Bezug auf den größeren Schutz der Privatsphäre der NutzerInnen, sondern ebenso in Hinsicht auf den Einsatz von Methoden des verteilten Rechnens (distributed computing). Die Kombination von beidem, nutzerInnen- und serverseitiger Modellierung, könnte ein neuer und vielversprechender Pfad für datengetriebene Innovation darstellen.
Neben der technologischen Perspektive werden die entwickelten Methoden einer kritischen Analyse unterzogen. Durch das Einbringen der nutzerseitigen Modellierung in Form von benutzerspezifischen künstlichen neuronalen Netzen trainieren die NutzerInnen ihre eigenen Algorithmen auf ihren mobilen Geräten. Diese spezifischen Algorithmen sind weniger stark von generalisierten Vorannahmen, Vorurteilen und möglichen Befangenheiten der EntwicklerInnen beeinflusst. Hierdurch haben NutzerInnen die Möglichkeit, vielfältigere und persönlichere Perspektiven auf ihre Daten und ihr Verhalten zu generieren. Dieses Konzept setzt Ideen der kritischen Kartographie fort, in welcher der Status Quo der Wahrnehmung und Repräsentation des Raumes hinterfragt werden.
KW  - Personal Data
KW  - mobile
KW  - machine learning
KW  - privacy
KW  - spatio-temporal
KW  - recommendation
KW  - behaviour
KW  - persönliche Informationen
KW  - Mobil
KW  - Machine Learning
KW  - Privatsphäre
KW  - raum-zeitlich
KW  - Empfehlungen
KW  - Verhalten
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-406696
ER  -