TY - THES A1 - Knospe, Gloria-Mona T1 - Processing of pronouns and reflexives in Turkish-German bilinguals T1 - Die Verarbeitung von Personal- und Reflexivpronomen bei Deutsch-Türkisch-Bilingualen N2 - Previous studies on native language (L1) anaphor resolution have found that monolingual native speakers are sensitive to syntactic, pragmatic, and semantic constraints on pronouns and reflexive resolution. However, most studies have focused on English and other Germanic languages, and little is currently known about the online (i.e., real-time) processing of anaphors in languages with syntactically less restricted anaphors, such as Turkish. We also know relatively little about how 'non-standard' populations such as non-native (L2) speakers and heritage speakers (HSs) resolve anaphors. This thesis investigates the interpretation and real-time processing of anaphors in German and in a typologically different and as yet understudied language, Turkish. It compares hypotheses about differences between native speakers' (L1ers) and L2 speakers' (L2ers) sentence processing, looking into differences in processing mechanisms as well as the possibility of cross-linguistic influence. To help fill the current research gap regarding HS sentence comprehension, it compares findings for this group with those for L2ers. To investigate the representation and processing of anaphors in these three populations, I carried out a series of offline questionnaires and Visual-World eye-tracking experiments on the resolution of reflexives and pronouns in both German and Turkish. In the German experiments, native German speakers as well as L2ers of German were tested, while in the Turkish experiments, non-bilingual native Turkish speakers as well as HSs of Turkish with L2 German were tested. This allowed me to observe both cross-linguistic differences as well as population differences between monolinguals' and different types of bilinguals' resolution of anaphors. Regarding the comprehension of Turkish anaphors by L1ers, contrary to what has been previously assumed, I found that Turkish has no reflexive that follows Condition A of Binding theory (Chomsky, 1981). Furthermore, I propose more general cross-linguistic differences between Turkish and German, in the form of a stronger reliance on pragmatic information in anaphor resolution overall in Turkish compared to German. As for the processing differences between L1ers and L2ers of a language, I found evidence in support of hypotheses which propose that L2ers of German rely more strongly on non-syntactic information compared to L1ers (Clahsen & Felser, 2006, 2017; Cunnings, 2016, 2017) independent of a potential influence of their L1. HSs, on the other hand, showed a tendency to overemphasize interpretational contrasts between different Turkish anaphors compared to monolingual native speakers. However, lower-proficiency HSs were likely to merge different forms for simplified representation and processing. Overall, L2ers and HSs showed differences from monolingual native speakers both in their final interpretation of anaphors and during online processing. However, these differences were not parallel between the two types of bilingual and thus do not support a unified model of L2 and HS processing (cf. Montrul, 2012). The findings of this thesis contribute to the field of anaphor resolution by providing data from a previously unexplored language, Turkish, as well as contributing to research on native and non-native processing differences. My results also illustrate the importance of considering individual differences in the acquisition process when studying bilingual language comprehension. Factors such as age of acquisition, language proficiency and the type of input a language learner receives may influence the processing mechanisms they develop and employ, both between and within different bilingual populations. N2 - Bisherige Studien zur Auflösung von Anaphern in der Muttersprache (L1) zeigten, dass einsprachig aufgewachsene MuttersprachlerInnen syntaktische, pragmatische und semantische Beschränkungen berücksichtigen. Die meisten dieser Studien haben sich jedoch auf Englisch und andere germanische Sprachen konzentriert, und über die “Online”-Verarbeitung (d.h. Echtzeitverarbeitung) von Anaphern in Sprachen mit syntaktisch weniger eingeschränkten Anaphern, wie beispielsweise Türkisch, ist derzeit wenig bekannt. Wir wissen auch relativ wenig darüber, wie untypischere Populationen wie nicht-muttersprachliche (L2-) SprecherInnen und “Heritage"-SprecherInnen (HSer) Anaphern auflösen. Diese Arbeit untersucht die Interpretation und Echtzeitverarbeitung von Anaphern im Deutschen und in einer typologisch anderen und noch wenig untersuchten Sprache, dem Türkischen. Sie vergleicht Hypothesen über Unterschiede zwischen der Satzverarbeitung von MuttersprachlerInnen (L1er) und von L2-SprecherInnen (L2er), genauer Unterschiede in den Verarbeitungsmechanismen sowie die Möglichkeit eines Einflusses von einer Sprache auf die Verarbeitung in der anderen Sprache. Um die aktuelle Forschungslücke bezüglich des HSer-Satzverständnisses zu schließen, werden die Ergebnisse für diese Gruppe mit denen für L2er verglichen. Um die Repräsentation und Verarbeitung von Anaphern in diesen drei Populationen zu untersuchen, habe ich eine Reihe von Offline-Fragebögen und Visual-World Eye-Tracking-Experimenten zur Auflösung von Reflexivpronomen und Personalpronomen im Deutschen und Türkischen durchgeführt. In den deutschen Experimenten wurden sowohl deutsche MuttersprachlerInnen als auch L2er getestet, während in den türkischen Experimenten einsprachig aufgewachsene türkische MuttersprachlerInnen sowie HSer des Türkischen mit Deutsch als L2 getestet wurden. Dies ermöglichte es mir, sowohl Unterschiede zwischen den Sprachen als auch Populationsunterschiede zwischen monolingualen und verschiedenen Arten von bilingualen SprecherInnen bei der Verarbeitung von Anaphern zu beobachten. Was das Verständnis der türkischen Anaphern durch L1er betrifft, so habe ich im Gegensatz zu früheren Annahmen festgestellt, dass das Türkische kein Reflexivpronomen hat, das dem Prinzip A der Bindungstheorie folgt (Chomsky, 1981). Darüber hinaus schlage ich allgemeinere Unterschiede zwischen Türkisch und Deutsch vor, und zwar in Form eines stärkeren Einflusses pragmatischer Informationen in der Anapherauflösung im Türkischen im Vergleich zum Deutschen. Was die Verarbeitungsunterschiede zwischen L1ern und L2ern einer Sprache betrifft, so fand ich Belege für Hypothesen, die vorschlagen, dass L2er des Deutschen sich stärker auf nichtsyntaktische Informationen verlassen als L1er (Clahsen & Felser, 2006, 2017; Cunnings, 2016, 2017), unabhängig von einem möglichen Einfluss ihrer L1. HSer hingegen zeigten eine Tendenz zur Überbetonung von Interpretationskontrasten zwischen verschiedenen türkischen Anaphern im Vergleich zu einsprachigen Muttersprachlern. Allerdings neigten HSer mit geringeren Sprachkenntnissen dazu, die Unterschiede zwischen Formen zu vereinfachen, indem sie die unterschiedlichen Anaphern sowohl in der Interpretation und in der Verarbeitung gleichbehandelten. Insgesamt zeigten L2er und HSer sowohl in der endgültigen Interpretation von Anaphern als auch bei der Online-Verarbeitung Unterschiede zu monolingualen MuttersprachlerInnen. Diese Unterschiede waren jedoch nicht gleichförmig zwischen den beiden Arten von Bilingualen und unterstützen daher kein einheitliches Modell der L2- und HS-Verarbeitung (vgl. Montrul, 2012). Die Ergebnisse dieser Arbeit tragen durch die Bereitstellung von Daten aus einer bisher unerforschten Sprache, Türkisch, zum Forschungsfeld der Anapherauflösung bei, und leisten außerdem einen Beitrag zur Forschung über Unterschiede in der Verarbeitung zwischen MuttersprachlerInnen und Nicht-MuttersprachlerInnen. Meine Ergebnisse verdeutlichen auch die Bedeutung der Berücksichtigung individueller Unterschiede im Erwerbsprozess bei der Erforschung des bilingualen Sprachverständnisses. Faktoren wie das Erwerbsalter, die Sprachkenntnisse und die Art des Inputs, den SprachlernerInnen erhalten, können die Verarbeitungsmechanismen beeinflussen, die sie entwickeln und anwenden, und somit zu Unterschieden sowohl zwischen als auch innerhalb verschiedener bilingualer Bevölkerungsgruppen führen. KW - language processing KW - bilingualism KW - anaphors KW - eye-tracking KW - visual world KW - pronouns KW - reflexives KW - Sprachverarbeitung KW - Bilingualismus KW - Anaphern KW - Eye-Tracking KW - Visual World KW - Pronomen KW - Reflexivpronomen Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-436442 ER - TY - THES A1 - Hein, Friederike T1 - Das Recht auf Familiennachzug im Ausländerrecht T1 - The right of family reunification in the immigration law BT - Betrachtung von Einzelproblemen unter Gerechtigkeitsaspekten, menschen- und europarechtlichen Gesichtspunkten N2 - Die Arbeit beschäftigt sich mit den aktuellen Regelungen des deutschen Aufenthaltsrechts in Bezug auf die Möglichkeiten des Familiennachzuges. Es werden Schwachstellen der aktuellen Regelungen aufgezeigt, Ursachen, Rechtfertigungsgründe und mögliche Lösungsansätze betrachtet. Schwerpunkt der Betrachtung sind die Konflikte, welche sich unter dem Begriff der Inländerdiskriminierung zusammenfassen lassen. Hierzu wird das Phänomen der Inländerdiskriminierung untersucht und die im Kontext des Familiennachzuges hierzu ergangene Rechtsprechung des EuGH betrachtet. Dabei gilt das Hauptaugenmerk der Figur des grenzüberschreitenden Bezuges, welche der EuGH im Ergebnis mittlerweile aufgelöst hat. Als Ergebnis dieses Abschnittes der Arbeit wird festgestellt, dass eine Unterscheidung von Nachzug zu Deutschen oder zu Unionsbürgern gegen Gleichheitssätze verstößt und aufzuheben ist. Weiterhin betrachtet die Arbeit verschiedene alternative Lebensmodelle neben der klassischen verschiedengeschlechtlichen Ehe. In Bezug auf gleichgeschlechtliche Lebensgemeinschaften werden auch nach Einführung der „Ehe für alle“ weitere Schwachstellen verortet, die vor allem darauf fußen, dass Nachzugsrechte vom Bestehen eines Instituts abhängen, welches in großen Teilen der Welt nicht gibt. In Hinblick auf nichtehelichen Lebensgemeinschaften wird hingegen die geltende Rechtslage als ausreichend betrachtet. Zuletzt betrachtet die Arbeit Ehemodelle, welche im deutschen Recht nicht vorgesehen und anerkannt sind. Dies sind die Zwangs-, Kinder- und Mehrehe. Es wird beleuchtet, wie das deutsche Recht und insbesondere das Aufenthaltsrecht mit diesen Ehen umgeht und welcher Zweck mit den bestehenden Regelungen verfolgt wird. Während der Gesetzgeber den Schutz der Opfer solcher Eheschließungen vor Augen hatte, kommt die Untersuchung zu dem Ergebnis, dass vielmehr eine weitere Gefährdung eintritt, welche nur zu vermeiden wäre, wenn auch diese Ehemodelle zunächst anerkannt würden und den Opfern im Inland sodann Hilfe angeboten würde. Insgesamt stellt die Arbeit gravierende Mängel in menschenrechtlicher Hinsicht im bestehenden Recht des Familiennachzugs fest und schlägt eine generelle Neuordnung vor. Die betrachteten Regelungen entsprechen dem Regelungsstand im Juli 2018. N2 - The thesis deals with the current regulations of the german residence law concerning the possibilities of family reunification. Weaknesses of the current regulations are pointed out, causes, justifications and possible solutions are considered. Focus of the thesis is the conflict, which can be summarized under the term of the discrimination of the nationals. To this end, the phenomenon of discriminiation against the nationals and the case law of the ECJ in the context of family reunification is examined. The main focus here is on the figure of crossborder relations, which the ECJ has meanwhile dropped down. As a result of this section of the paper, ist is stated that distinguishing between German and Union citizens is contrary to equality and must be abolished. Furthermore, the work considers various alternative life models in addition to the classic marriage of different sexes. With regard to same-sex partnerships, even after the introduction of „marriage for all“ further weaknesses are located, which are mainly based on the fact that the right of familiy reunification depends on the existence of an institute that does not exist in large parts of the world. With regard to non-martial partnerships, however the current legal situation is considered sufficient. Finaly, the work considers spouses who are not intended and recognized in German law. These are forced, child and plural marriages. It examines how German law, and in particular the right of residence, deals with these marriages and waht purpose ist pursued by the existing regulations. While the legislator had the protection of the victims of such marriages in mind, the thesis concludes that there is a further danger which could only be avoided if these marriages would be recognized. After this, there could be possibilities to offer help to the victims in Germany. Overall, the thesis identifies serious shortcomings in human rights in the existing right of family reunification and proposes a general reorganization. The regulations considered correspond to the regulatory status in July 2018. KW - Ausländerrecht KW - Aufenthaltsrecht KW - Verwaltungsrecht KW - Familiennachzug KW - immigration law KW - right of abode KW - administrative law KW - family reunification Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-432642 ER - TY - THES A1 - Lühe, Josefine T1 - Das Zusammenspiel von Geschlecht und sozialer Herkunft im Bildungserfolg und in den beruflichen Aspirationen T1 - The interaction of gender and social origin in educational success and occupational aspirations N2 - Studien zum Bildungserfolg in Deutschland weisen auf verschiedene Ungleichheitsdimensionen hin. So wurde wiederholt ein enger Zusammenhang zwischen der sozialen Herkunft und dem schulischen Bildungserfolg dokumentiert. Des Weiteren stellen auch Geschlechterunterschiede im Bildungserfolg einen vielfach berichteten und sowohl wissenschaftlich als auch gesellschaftlich diskutierten Befund dar. Der großen Anzahl an Studien, die sich jeweils einer dieser Ungleichheitsdimensionen widmen, steht jedoch ein Forschungsbedarf bezüglich des systematischen Wissens über die Wechselwirkung von Geschlecht und sozialer Herkunft im Bildungserfolg gegenüber. Vor diesem Hintergrund hat die vorliegende Arbeit zum Ziel, das Zusammenspiel von Geschlecht und sozialer Herkunft zu untersuchen, wobei sie von zwei übergeordneten Fragestellungen geleitet wird, die im Rahmen von vier Teilstudien untersucht werden.Erstens wurde das Zusammenspiel von Geschlecht und sozioökonomischem Status (SES) in unterschiedlichen Facetten des Bildungserfolges sowie in den Berufsaspirationen analysiert (Teilstudien 1-3). Zweitens wurde untersucht, inwiefern die elterlichen Geschlechterrollenvorstellungen mit den Schulleistungen ihres Kindes assoziiert sind. Vor diesem Hintergrund wurde ebenso der Zusammenhang zwischen den elterlichen Geschlechterrollenvorstellungen und Merkmalen des familiären Hintergrundes analysiert (Teilstudie 4). Zusammenfassend betrachtet weisen die Ergebnisse der Teilstudien auf eine Wechselwirkung von Geschlechtszugehörigkeit und sozialer Herkunft im Bildungserfolg sowie in den beruflichen Aspirationen hin, auch wenn die entsprechenden Effekte eher klein ausfallen. Entgegen der gesellschaftlichen Konnotation von Mathematik als „Jungenfach“ stellen die Befunde damit beispielsweise einen Hinweis darauf dar, dass die vielfach zitierten Geschlechterunterschiede in den mathematischen Kompetenzen nicht als „naturgegeben“ sondern beeinflussbar verstanden werden können. Damit untermauern die Ergebnisse die unter anderem im Rahmen verschiedener Theorien herausgestellte Bedeutsamkeit des Sozialisationskontextes für die Entwicklung der Fähigkeiten und Ziele von Jungen und Mädchen sowie die im internationalen Vergleich gezeigte Variabilität von Geschlechterunterschieden in Schulleistungen. N2 - Research on educational success in Germany has shown the existence of different educational inequalities. Besides social origin, the role of gender has become a much debated and researched issue. Although there is a large amount of studies on social inequalities and gender inequalities, little attention has been paid to the interaction of gender and social origin with regard to educational success. Therefore, the objective of this dissertation was to advance a systematic understanding of multidimensional inequalities regarding educational success by examining the interplay between gender and socio-economic status (SES). Two research questions were addressed by four studies. Firstly, the interplay of gender and SES regarding different aspects of educational success as well as occupational aspirations was investigated (studies 1-3). Secondly, the association between parental gender beliefs and their child’s educational success as well as the association between parental gender beliefs and family background was examined (study 4). All in all, the results of the four studies indicated an interaction between gender and SES in educational success as well as in occupational aspirations, although the effects were relatively small. Contrary to societal beliefs of math as a ‘male’ subject, the results indicate that the often cited gender differences in mathematical competences are not innate but can be influenced. Besides, the results correlate with theories that underline the importance of socialization context for the development of boys’ and girls’ abilities and aspirations as well as the international variability of gender differences in school outcomes. KW - Geschlechterunterschiede KW - Bildungserfolg KW - soziale Herkunft KW - gender differences KW - educational success KW - social origin Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-428870 ER - TY - THES A1 - Wulff, Alexander T1 - Essays in macroeconomics and financial market imperfections N2 - This dissertation consists of four self-contained papers that deal with the implications of financial market imperfections and heterogeneity. The analysis mainly relates to the class of incomplete-markets models but covers different research topics. The first paper deals with the distributional effects of financial integration for developing countries. Based on a simple heterogeneous-agent approach, it is shown that capital owners experience large welfare losses while only workers moderately gain due to higher wages. The large welfare losses for capital owners contrast with the small average welfare gains from representative-agent economies and indicate that a strong opposition against capital market opening has to be expected. The second paper considers the puzzling observation of capital flows from poor to rich countries and the accompanying changes in domestic economic development. Motivated by the mixed results from the literature, we employ an incomplete-markets model with different types of idiosyncratic risk and borrowing constraints. Based on different scenarios, we analyze under what conditions the presence of financial market imperfections contributes to explain the empirical findings and how the conditions may change with different model assumptions. The third paper deals with the interplay of incomplete information and financial market imperfections in an incomplete-markets economy. In particular, it analyzes the impact of incomplete information about idiosyncratic income shocks on aggregate saving. The results show that the effect of incomplete information is not only quantitatively substantial but also qualitatively ambiguous and varies with the influence of the income risk and the borrowing constraint. Finally, the fourth paper analyzes the influence of different types of fiscal rules on the response of key macroeconomic variables to a government spending shock. We find that a strong temporary increase in public debt contributes to stabilizing consumption and leisure in the first periods following the change in government spending, whereas a non-debt-intensive fiscal rule leads to a faster recovery of consumption, leisure, capital and output in later periods. Regarding optimal debt policy, we find that a debt-intensive fiscal rule leads to the largest aggregate welfare benefit and that the individual welfare gain is particularly high for wealth-poor agents. N2 - Die vorliegende Dissertation besteht aus vier eigenständigen Papieren, die sich mit den Auswirkungen von Finanzmarktunvollkommenheiten und Heterogenität beschäftigen. Die Analyse bezieht sich dabei vorwiegend auf die Klasse heterogener-Agenten Modelle mit Finanzmarktunvollkommenheiten, greift aber verschiedene Fragestellungen auf. Das erste Papier beschäftigt sich mit den Verteilungseffekten finanzieller Integration in sich entwickelnden Volkswirtschaften. Mit Hilfe eines einfachen heterogene-Agenten Ansatzes wird gezeigt, dass inländische Kapitalbesitzer massiv durch finanzielle Integration verlieren, während ausschließlich Arbeitnehmer moderat durch Lohnanstiege gewinnen. Die erheblichen Wohlfahrtsverluste für Kapitalbesitzer stehen dabei im Kontrast zu den geringen durchschnittlichen Wohlfahrtseffekten und zeigen, dass eine starke Opposition gegenüber der Öffnung von Kapitalmärkten in sich entwickelnde Länder zu erwarten ist. Der zweite Aufsatz beschäftigt sich mit dem neueren Phänomen von Kapitalflüssen von armen zu reichen Ländern sowie mit den einhergehenden inländischen Entwicklungen. Ausgehend von den stark divergierenden Ergebnissen der Literatur wird ein umfassendes heterogene-Agenten Modell mit nicht versicherbaren idiosynkratischen Risiken und Verschuldungsrestriktionen betrachtet. Anhand verschiedener Szenarien wird gezeigt, unter welchen Bedingungen Finanzmarktunvollkommenheiten zur Klärung der empirischen Befunde beitragen können und inwiefern sich die Parameterrestriktionen unter verschiedenen Modellannahmen ändern. Der dritte Aufsatz beschäftigt sich mit den Auswirkungen unvollständiger Informationen im Rahmen eines heterogene-Agenten Modells. Insbesondere werden die Auswirkungen unvollständiger Informationen bezüglich idiosynkratischer Einkommensschocks auf die aggregierte Ersparnisbildung untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass der Einfluss unvollständiger Information nicht nur quantitativ bedeutsam, sondern auch qualitativ verschieden ist und stark mit der konkreten Ausprägung der Finanzmarktunvollkommenheiten variiert. Der vierte Aufsatz beschäftigt sich mit der Ausgestaltung staatlicher Verschuldungspolitik. Insbesondere wird die Finanzierung einer vorübergehenden Erhöhung von Staatsausgaben unter verschiedenen Fiskalregeln analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass eine verschuldungsintensive Fiskalregel einen kurzfristig stabilisierenden Effekt auf Konsum und Freizeit aufweist, von dem insbesondere vermögensarme Haushalte profitieren, die besonders stark von den Verschuldungsrestriktionen betroffen sind. KW - incomplete markets KW - heterogeneous agents KW - financial integration KW - incomplete information KW - fiscal policy KW - unvollständige Märkte KW - heterogene Agenten KW - finanzielle Integration KW - unvollständige Information KW - Fiskalpolitik Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-429956 ER - TY - THES A1 - Ion, Alexandra T1 - Metamaterial devices T1 - Metamaterial-Geräte N2 - Digital fabrication machines such as 3D printers excel at producing arbitrary shapes, such as for decorative objects. In recent years, researchers started to engineer not only the outer shape of objects, but also their internal microstructure. Such objects, typically based on 3D cell grids, are known as metamaterials. Metamaterials have been used to create materials that, e.g., change their volume, or have variable compliance. While metamaterials were initially understood as materials, we propose to think of them as devices. We argue that thinking of metamaterials as devices enables us to create internal structures that offer functionalities to implement an input-process-output model without electronics, but purely within the material’s internal structure. In this thesis, we investigate three aspects of such metamaterial devices that implement parts of the input-process-output model: (1) materials that process analog inputs by implementing mechanisms based on their microstructure, (2) that process digital signals by embedding mechanical computation into the object’s microstructure, and (3) interactive metamaterial objects that output to the user by changing their outside to interact with their environment. The input to our metamaterial devices is provided directly by the users interacting with the device by means of physically pushing the metamaterial, e.g., turning a handle, pushing a button, etc. The design of such intricate microstructures, which enable the functionality of metamaterial devices, is not obvious. The complexity of the design arises from the fact that not only a suitable cell geometry is necessary, but that additionally cells need to play together in a well-defined way. To support users in creating such microstructures, we research and implement interactive design tools. These tools allow experts to freely edit their materials, while supporting novice users by auto-generating cells assemblies from high-level input. Our tools implement easy-to-use interactions like brushing, interactively simulate the cell structures’ deformation directly in the editor, and export the geometry as a 3D-printable file. Our goal is to foster more research and innovation on metamaterial devices by allowing the broader public to contribute. N2 - Digitale Fabrikationsmaschinen, wie 3D-Drucker, eignen sich hervorragend um beliebige Formen zu produzieren. Daher sind sie bei Endnutzern für die Erstellung von dekorativen Elementen sehr beliebt. Forscher hingegen haben in den letzten Jahren damit begonnen, nicht nur die äußere Form zu betrachten, sondern auch Mikrostrukturen im Inneren. Solche Strukturen, die meist auf einem 3-dimensionalen Gitter angeordnet sind, sind als "Metamaterialien" bekannt. Metamaterialien wurden entwickelt, um Eigenschaften wie Volumenänderung oder lokalisiert die Steifheit des Materials zu steuern. Traditionell werden Metamaterialien als Materialien betrachtet, wir hingegen betrachten sie als Geräte. In dieser Arbeit zeigen wir, dass die Betrachtung von Metamaterialien als Geräte es erlaubt Strukturen zu kreieren, die Geräte nach dem Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe Prinzip realisieren -- und das gänzlich ohne Elektronik. Wir untersuchen 3 Aspekte von solchen funktionsfähigen Metamaterial-Geräten die jeweils Teile des EVA Prinzips implementieren: (1) Materialien, die analoge Eingabe als Mechanismen, die durch ihre Mikrostruktur bestimmt sind, verarbeiten, (2) Materialien, die digitale Eingabe verarbeiten und mechanische Berechnungen in ihrer Mikrostruktur durchführen und (3) Materialien, die ihre äußere Textur dynamisch verändern können um mit dem Nutzer zu kommunizieren. Die Eingabe für Metamaterial-Geräte ist in dieser Arbeit direkt durch den Nutzer gegeben, der mit dem Gerät interagiert, zum Beispiel durch Drücken eines Griffs, eines Knopfes, etc. Das Design von solchen filigranen Mikrostrukturen, die die Funktionalität der Metamaterial-Geräte definieren, ist nicht offensichtlich oder einfach. Der Designprozess ist komplex, weil nicht nur eine Zellstruktur gefunden werden muss, die die gewünschte Deformation durchführt, sondern die Zellstrukturen zusätzlich auf wohldefinierte Weise zusammenspielen müssen. Um Nutzern die Erstellung von diesen Mikrostrukturen zu ermöglichen, unterstützen wir sie durch interaktive Computerprogramme, die wir in dieser Arbeit untersuchen und implementieren. Wir haben Software entwickelt, die es Experten erlaubt die Mikrostrukturen frei zu platzieren und zu editieren, während Laien durch automatisch generierte Strukturen geholfen wird. Unsere Software beinhaltet einfach zu bedienende Interaktionskonzepte, wie zum Beispiel das aufmalen von funktionalen Eigenschaften auf Objekte, eine integrierte Vorschau der Deformation, oder der 3D-druckfähige Export der erstellten Geometrie. Das Ziel dieser Arbeit ist es langfristig Forschung und Innovation von Metamaterial-Geräten zu fördern, so dass sich sogar die breite Masse in das Thema einbringen kann. KW - metamaterials KW - computational design KW - fabrication KW - 3D printing KW - programmable matter KW - Metamaterialien KW - computergestützte Gestaltung KW - Fabrikation KW - 3D-Druck KW - programmierbare Materie Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-429861 ER - TY - THES A1 - Scholta, Tobias T1 - Georg Schneider und die ärztliche Selbstverwaltung in Brandenburg zwischen Deutschem Kaiserreich und Sowjetischer Besatzungszone T1 - Georg Schneider and the medical self-administration in Brandenburg between the German Empire and the Soviet occupation zone N2 - Der am 15. Juni 1875 in Frankfurt (Oder) geborene und langjährig in seiner Wahlheimat Potsdam praktizierende Allgemeinmediziner Georg Otto Schneider war einer der bedeutendsten ärztlichen Standesvertreter der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Eng verknüpft mit seinem Namen sind eine geradlinige, liberale Berufspolitik sowie die Entfaltung und der Erhalt beruflicher Selbstverwaltung in der brandenburgischen und gesamtdeutschen Ärzteschaft. Als führendes Mitglied in mehreren provinzialen und reichsweiten Verbänden engagierte sich Schneider über vier historische Epochen stets im Sinne einer freien Ausübung und autonomen Verwaltung des Arztberufes. Im Deutschen Kaiserreich war Schneiders standespolitisches Handeln zunächst noch regional begrenzt. 1912 initiierte er die Errichtung eines Schutzverbandes für die Ärzte des Bezirks Potsdam, dem er über zehn Jahre vorsaß. In der Weimarer Republik stieg Schneider sodann zu einer Schlüsselfigur der Gesundheits- und ärztlichen Berufspolitik auf. 1920 belebte er den Ärzteverband für die Provinz Brandenburg, ab 1928 leitete er dazu in Personalunion die brandenburgische Ärztekammer. Bereits zwei Jahre zuvor hatte er die Geschäftsführung des Deutschen Ärztevereinsbundes übernommen. Infolge der Machtübernahme der Nationalsozialisten schied Schneider bis Mitte 1934 aus allen Ämtern aus, seine Bemühungen für den Erhalt der Berufsautonomie waren vergebens. Anders sah es zunächst nach Ende des Zweiten Weltkriegs aus. In der Sowjetischen Besatzungszone saß Schneider der Fachgruppe Ärzte im Freien Deutschen Gewerkschaftsbund Brandenburg vor und verteidigte die Möglichkeiten der selbstständigen Berufsverwaltung. Zudem war er von 1946 an bis zu seinem Tod am 26. Oktober 1949 Fraktionsvorsitzender der Liberal-Demokratischen Partei im brandenburgischen Landtag. Vor dem Hintergrund des Lebens und Wirkens Georg Schneiders untersucht die Dissertation Kontinuitäten und Brüche im ärztlichen Organisationswesen, ausgehend vom Deutschen Kaiserreich über die Weimarer Epoche und den Nationalsozialismus bis hin zur Zeit der sowjetischen Besatzung. Die Arbeit stellt die Auswirkungen der jeweiligen politischen, sozioökonomischen und gesellschaftlichen Entwicklungen auf den Ärztestand und die entsprechenden Reaktionen der ärztlichen Berufsvertreter, allen voran Georg Schneiders, gegenüber. Dabei hinterfragt sie, inwiefern sich die ärztlichen Organisationsstrukturen dem jeweiligen System anpassten und welchen Einfluss Schneider als einzelne Person in den größeren Institutionen entfalten konnte. N2 - Georg Otto Schneider, who was born on the 15th June 1875 and has worked as a general practitioner in Potsdam, was considered to be one of the most popular representatives of the medical profession in the 20th century. His name stands for a straight and liberal professional policy as well as the development and the maintenance of the professional self-administration of the Brandenburg and whole German medical profession. He supported the free practice and autonomous administration of all medical practitioners as a leading member in different provincial and nationwide associations throughout four historical epochs. Schneider’s political actions were limited to only a few regions in the German Empire. In 1912, he initiated the establishment of a campaigning organization for all medical practitioners of the Potsdam district. For more than ten years he was the head of this organization. In the Weimar Republic Schneider became a central figure of the health and professional policy. In 1920, he put new life into the medical association of the Brandenburg province. From 1928 he, additionally, led the Brandenburg General Medical Council at the same time. Already two years earlier, he took over the management of the “Deutscher Ärzteverband”. As a result of the takeover of power by the National Socialists, Schneider retired from all his duties until the end of 1934. His efforts for the maintenance of the autonomy of professions were in vain. This changed at the end of World War II. Within the Soviet occupation zone Schneider was the head of a team of specialists as a part of the “Freier Deutscher Gewerkschaftsbund” (Free German Trade Union Federation) of Brandenburg. His job was to defend all different options of independent job administration. Moreover, he was the chairman of Germany’s Liberal Democratic Party of the Brandenburg federal state parliament from 1946 until his death on the 26th October 1949. Viewed in the context of Georg Schneider’s life and work, this dissertation examines the continuities and breaks in the medical organization management, starting from the German Empire, followed by the Weimar Republic and the National Socialism until the Soviet occupation. This work deals with the impact of the prevailing political, socio-economic and social development on the medical profession. Furthermore, it shows the response of different medical representatives, especially of Georg Schneider, in reference to this. This work analyses in how far the medical organizational structure adapted to the particular system. Additionally, it discusses the power of Schneider’s influence within bigger institutions. KW - Georg Schneider KW - Selbstverwaltung KW - Ärztekammer KW - Standespolitik KW - LDP (Liberal-Demokratische Partei Deutschlands) KW - Georg Schneider KW - self-administration KW - medical association KW - professional policy KW - LDP (Liberal Democratic Party) Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-430209 ER - TY - THES A1 - Schukraft, Stefan T1 - Legislativer Konflikt in den deutschen Ländern T1 - Legislative Conflict in German Subnational Parliaments BT - eine empirische Studie zur Bildung von Gesetzgebungsmehrheiten zwischen Programmatik, Wettbewerb und Mehrebenensystem N2 - Gesetzgebungsmehrheiten in parlamentarischen Systemen mit ihrem Dualismus aus Regierungslager und Oppositionsparteien bilden sich nicht frei. Vielmehr findet ihre Koordination in einem Spannungsfeld aus den programmatischen Positionen der Akteure und ihrem opportunistischen Wettbewerb untereinander statt. Diese Problematik bricht die Arbeit auf drei konkrete Fragestellungen herunter, im Rahmen derer sie die Konfliktmuster zwischen Akteuren bei der legislativen Mehrheitskoordination unter Mehrheitsregierungen in den deutschen Landesparlamenten untersucht: 1) Inwieweit hängt es von programmatischen Positionen oder vom opportunistischen Wettbewerb des Neuen Dualismus zwischen Regierungslager und Oppositionsparteien ab, ob Oppositionsparteien und Regierungslager bei der Bildung von Gesetzgebungsmehrheiten kooperieren oder konfligieren? 2) Inwieweit kommt es vor dem Hintergrund unterschiedlicher programmatischer Positionen und opportunistischer Überlegungen zu Konflikt statt Kooperation zwischen Koalitionsakteuren bei der Bildung gemeinsamer Gesetzgebungsmehrheiten? Letztere Fragestellung wird sodann auch in den Kontext des bundesrepublikanischen Kooperativföderalismus eingebettet: 3) Inwieweit geht die Bildung von Gesetzgebungsmehrheiten bei der Ausführung von Bundesgesetzen in Mischkoalitionen (bestehend aus Parteien, die sich auf Bundesebene in konkurrierenden Lagern gegenüberstehen) mit mehr Konflikt einher als in ebenenübergreifend kongruenten Regierungskoalitionen? Theoretisch wird ein rationalistisches Modell der grundlegenden Handlungsanreize bei der Bildung von Gesetzgebungsmehrheiten in den deutschen Landesparlamenten erarbeitet. Auf dieser Basis beschäftigt sich die Arbeit damit, wie die Akteure strategisch programmatische und opportunistische Anreize zu Konflikt und Kooperation abwägen. Die Arbeit leitet dann konkrete Determinanten ab, die vorwiegend – aber nicht nur – mittels quantitativer Methoden getestet werden. Die Arbeit stützt sich dabei auf eine größtenteils neu zusammengestellte Gesetzgebungsdatenbank aus 3.359 Gesetzgebungsvorgängen aus 23 Legislaturperioden zwischen 1990 und 2013 in den Ländern Hamburg, Hessen, Mecklenburg-Vorpommern, Nordrhein-Westfalen und Sachsen-Anhalt. Die Analyse der Konfliktmuster zwischen Oppositionsparteien und Regierungslager zeigt, dass programmatische Distanz einer Oppositionspartei zum Regierungslager für Oppositionsverhalten eine Rolle spielt; dies gilt jedoch auch für opportunistische Aspekte (so lässt sich beispielsweise ein kompetitiveres Oppositionsverhalten beobachten, wenn nach der letzten Wahl ein vollständiger Regierungswechsel erfolgte). Oppositionsverhalten erscheint dabei recht kleinteilig ausgeprägt. Neben Unterschieden zwischen Legislaturperioden treten solche auch innerhalb von Legislaturperioden zwischen Akteuren sowie zwischen Gesetzentwürfen auf. Die Analyse generellen Koalitionskonflikts weist darauf hin, dass ein nicht unerheblicher Teil von Koalitionskonflikt strukturell bedingt ist. Handelt es sich bei einer gebildeten Regierungskoalition um die Wunschkoalition der beteiligten Parteien, so ist dies Koalitionskonflikt abträglich. Selbiges gilt für eine größere Mehrheitsmarge des Regierungslagers. Darüber hinaus ergeben sich Hinweise, dass die Ausführung von Bundesgesetzen unter Mischkoalitionen bei bundespolitischer Abgrenzung der Koalitionspartner mit mehr Koalitionskonflikt einhergeht als eine Ausführung unter kongruenten Koalitionen. Der Beitrag der Arbeit ist polymorph angelegt. Sie hilft zunächst, die Strategien von Akteuren im Gesetzgebungsprozess besser zu verstehen. Als normativer Beitrag tritt auf einer zweiten Ebene die bessere Erforschung etwaiger nachteiliger Effekte des Neuen Dualismus unter Mehrheitsregierungen hinzu. Gleichzeitig soll die Arbeit drittens in der Zusammenschau helfen, die Mechanik der parlamentarischen Systeme in den Ländern selbst zu erhellen und besser normativ bewerten zu können. Hintergrund sind hier die jahrzehntealten Debatten um das beste Regierungssystem und -format der deutschen Länder als subnationale Entitäten. Die dritte Fragestellung dieser Arbeit konnte diese Debatte zudem mit einem neuen Aspekt bereichern. Wissen darüber, inwieweit die Ausführung von Bundesgesetzen in den Ländern je nach ebenenübergreifendem Koalitionsmuster in unterschiedlichem Ausmaß mit einem ‚coalition governance‘-Problem verbunden ist, fügt der Forschung zum föderalen Entscheiden in der Bundesrepublik eine neue und beachtenswerte Facette hinzu. Denn dabei handelt es sich um eine föderal bedingte mechanische Beeinträchtigung der Mehrheitskoordination in den Landesparlamenten selbst, die die potenziell gegebene föderale Flexibilität bei der Ausführung von Bundesgesetzen hemmt. Dies ebnet den Weg zu neuen Debatten darüber, wie in den deutschen Ländern mehr legislative Abstimmungsflexibilität ermöglicht werden kann als unter den bisher üblichen Mehrheits-Koalitionsregierungen. N2 - This book analyses the legislative behaviour of political parties in parliamentary systems between programmatic and opportunistic motivation for conflict and cooperation. It focuses on three specific questions: 1) the explanation of conflict or cooperation between government and opposition parties; 2) the explanation of the conflict level in coalition governments; 3) the effect of congruence or incongruence between coalition governments on federal and state level on the conflict level in coalition governments when implementing federal laws in the German Länder. The empirical basis is a comprehensive data set on law-making processes in five German states between 1990 and 2013. KW - Parlamentarismus KW - Föderalismus KW - Landtag KW - Gesetzgebung KW - Legislativer Konflikt KW - Mehrebenensystem KW - Hamburg KW - Hessen KW - Nordrhein-Westfalen KW - Mecklenburg-Vorpommern KW - Sachsen-Anhalt KW - parliamentarism KW - federalism KW - state parliament KW - law-making KW - legislative studies KW - legislative conflict KW - multi level system Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-422162 SN - 978-3-86956-450-0 PB - Universitätsverlag Potsdam CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Rözer, Viktor T1 - Pluvial flood loss to private households T1 - Schäden durch urbane Sturzfluten in Privathaushalten N2 - Today, more than half of the world’s population lives in urban areas. With a high density of population and assets, urban areas are not only the economic, cultural and social hubs of every society, they are also highly susceptible to natural disasters. As a consequence of rising sea levels and an expected increase in extreme weather events caused by a changing climate in combination with growing cities, flooding is an increasing threat to many urban agglomerations around the globe. To mitigate the destructive consequences of flooding, appropriate risk management and adaptation strategies are required. So far, flood risk management in urban areas is almost exclusively focused on managing river and coastal flooding. Often overlooked is the risk from small-scale rainfall-triggered flooding, where the rainfall intensity of rainstorms exceeds the capacity of urban drainage systems, leading to immediate flooding. Referred to as pluvial flooding, this flood type exclusive to urban areas has caused severe losses in cities around the world. Without further intervention, losses from pluvial flooding are expected to increase in many urban areas due to an increase of impervious surfaces compounded with an aging drainage infrastructure and a projected increase in heavy precipitation events. While this requires the integration of pluvial flood risk into risk management plans, so far little is known about the adverse consequences of pluvial flooding due to a lack of both detailed data sets and studies on pluvial flood impacts. As a consequence, methods for reliably estimating pluvial flood losses, needed for pluvial flood risk assessment, are still missing. Therefore, this thesis investigates how pluvial flood losses to private households can be reliably estimated, based on an improved understanding of the drivers of pluvial flood loss. For this purpose, detailed data from pluvial flood-affected households was collected through structured telephone- and web-surveys following pluvial flood events in Germany and the Netherlands. Pluvial flood losses to households are the result of complex interactions between impact characteristics such as the water depth and a household’s resistance as determined by its risk awareness, preparedness, emergency response, building properties and other influencing factors. Both exploratory analysis and machine-learning approaches were used to analyze differences in resistance and impacts between households and their effects on the resulting losses. The comparison of case studies showed that the awareness around pluvial flooding among private households is quite low. Low awareness not only challenges the effective dissemination of early warnings, but was also found to influence the implementation of private precautionary measures. The latter were predominately implemented by households with previous experience of pluvial flooding. Even cases where previous flood events affected a different part of the same city did not lead to an increase in preparedness of the surveyed households, highlighting the need to account for small-scale variability in both impact and resistance parameters when assessing pluvial flood risk. While it was concluded that the combination of low awareness, ineffective early warning and the fact that only a minority of buildings were adapted to pluvial flooding impaired the coping capacities of private households, the often low water levels still enabled households to mitigate or even prevent losses through a timely and effective emergency response. These findings were confirmed by the detection of loss-influencing variables, showing that cases in which households were able to prevent any loss to the building structure are predominately explained by resistance variables such as the household’s risk awareness, while the degree of loss is mainly explained by impact variables. Based on the important loss-influencing variables detected, different flood loss models were developed. Similar to flood loss models for river floods, the empirical data from the preceding data collection was used to train flood loss models describing the relationship between impact and resistance parameters and the resulting loss to building structures. Different approaches were adapted from river flood loss models using both models with the water depth as only predictor for building structure loss and models incorporating additional variables from the preceding variable detection routine. The high predictive errors of all compared models showed that point predictions are not suitable for estimating losses on the building level, as they severely impair the reliability of the estimates. For that reason, a new probabilistic framework based on Bayesian inference was introduced that is able to provide predictive distributions instead of single loss estimates. These distributions not only give a range of probable losses, they also provide information on how likely a specific loss value is, representing the uncertainty in the loss estimate. Using probabilistic loss models, it was found that the certainty and reliability of a loss estimate on the building level is not only determined by the use of additional predictors as shown in previous studies, but also by the choice of response distribution defining the shape of the predictive distribution. Here, a mix between a beta and a Bernoulli distribution to account for households that are able to prevent losses to their building’s structure was found to provide significantly more certain and reliable estimates than previous approaches using Gaussian or non-parametric response distributions. The successful model transfer and post-event application to estimate building structure loss in Houston, TX, caused by pluvial flooding during Hurricane Harvey confirmed previous findings, and demonstrated the potential of the newly developed multi-variable beta model for future risk assessments. The highly detailed input data set constructed from openly available data sources containing over 304,000 affected buildings in Harris County further showed the potential of data-driven, building-level loss models for pluvial flood risk assessment. In conclusion, pluvial flood losses to private households are the result of complex interactions between impact and resistance variables, which should be represented in loss models. The local occurrence of pluvial floods requires loss estimates on high spatial resolutions, i.e. on the building level, where losses are variable and uncertainties are high. Therefore, probabilistic loss estimates describing the uncertainty of the estimate should be used instead of point predictions. While the performance of probabilistic models on the building level are mainly driven by the choice of response distribution, multi-variable models are recommended for two reasons: First, additional resistance variables improve the detection of cases in which households were able to prevent structural losses. Second, the added variability of additional predictors provides a better representation of the uncertainties when loss estimates from multiple buildings are aggregated. This leads to the conclusion that data-driven probabilistic loss models on the building level allow for a reliable loss estimation at an unprecedented level of detail, with a consistent quantification of uncertainties on all aggregation levels. This makes the presented approach suitable for a wide range of applications, from decision support in spatial planning to impact- based early warning systems. N2 - Über die Hälfte der Weltbevölkerung lebt heute in Städten. Mit einer hohen Dichte an Menschen, Gütern und Gebäuden sind Städte nicht nur die wirtschaftlichen, politischen und kulturellen Zentren einer Gesellschaft, sondern auch besonders anfällig gegenüber Naturkatastrophen. Insbesondere Hochwasser und Überflutungen stellen in Folge von steigenden Meeresspiegeln und einer erwarteten Zunahme von Extremwettereignissen eine wachsende Bedrohung in vielen Regionen dar. Um die möglichen Folgen dieser Entwicklung zu vermeiden bzw. zu reduzieren, ist es notwendig sich der steigenden Gefahr durch geeignete Maßnahmen anzupassen. Bisher ist der Hochwasserschutz in Städten beinahe ausschließlich auf Überflutungen durch Flusshochwasser oder Sturmfluten fokussiert. Dabei werden sogenannte urbane Sturzfluten, die in den letzten Jahren vermehrt zu hohen Schäden in Städten geführt haben, nicht berücksichtigt. Bei urbanen Sturzfluten führen lokale Starkniederschläge mit hohen Regenmengen zu einer Überlastung des städtischen Abwassersystems und damit zu einer direkten, oft kleinräumigen Überflutung innerhalb eines bebauten Gebiets. Mit einer prognostizierten Zunahme von Starkniederschlägen, sowie einer baulichen Verdichtung und damit einhergehender Flächenversiegelung in vielen Städten, ist mit einer Zunahme von urbanen Sturzfluten zu rechnen. Dies verlangt die Einbindung des Risikos durch urbane Sturzfluten in bestehende Hochwasserschutzkonzepte. Bisher fehlen allerdings sowohl detaillierte Daten als auch Methoden um das Risiko durch urbane Sturzfluten und die dadurch verursachten Schäden, etwa an Wohngebäuden, zuverlässig abzuschätzen. Aus diesem Grund beschäftigt sich diese Arbeit hauptsächlich mit der Entwicklung von Verfahren und Modellen zur Abschätzung von Schäden an Privathaushalten durch urbane Sturzfluten. Dazu wurden detaillierte Daten durch Telefon- und Online-Umfragen nach urbanen Sturzflutereignissen in Deutschland und in den Niederlanden erhoben und ausgewertet. Die Erkenntnisse aus den detaillierten Analysen zu Vorsorge, Notmaßnahmen und Wiederherstellung, vor, während und nach urbanen Sturzflutereignissen, wurden genutzt um eine neue Methode zur Schätzung von Schäden an Wohngebäuden zu entwickeln. Dabei werden neben Angaben wie Dauer und Höhe der Überflutung, auch Eigenschaften von Haushalten, wie etwa deren Risikobewusstsein, in die Schätzung miteinbezogen. Nach lokaler Validierung wurde die neuentwickelte Methode beispielhaft zur Schätzung von Wohngebäudeschäden nach einem urbanen Sturzflutereignis im Großraum Houston (Texas, USA) erfolgreich angewendet. Anders als bei bisherigen Ansätzen wird der geschätzte Schaden eines Wohngebäudes nicht als einzelner Wert angegeben, sondern als Verteilung, welche die Bandbreite möglicher Schäden und deren Wahrscheinlichkeit angibt. Damit konnte die Zuverlässigkeit von Schadensschätzungen im Vergleich zu bisherigen Verfahren erheblich verbessert werden. Durch die erfolgreiche Anwendung sowohl auf der Ebene einzelner Gebäude als auch für gesamte Städte, ergibt sich ein breites Spektrum an Nutzungsmöglichkeiten, etwa als Entscheidungsunterstützung in der Stadtplanung oder für eine verbesserte Frühwarnung vor urbanen Sturzfluten. KW - Schadensmodellierung KW - Unsicherheiten KW - Starkregen KW - Privathaushalte KW - damage modeling KW - economic impacts KW - uncertainty KW - private households KW - probabilistic KW - pluvial flooding Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-429910 ER - TY - THES A1 - Naseri, Gita T1 - Plant-derived transcription factors and their application for synthetic biology approaches in Saccharomyces cerevisiae T1 - Pflanzenbasierte Transkriptionsfaktoren und ihre Anwendungen in der synthetischen Biologie in Saccharomyces cerevisiae N2 - Bereits seit 9000 Jahren verwendet die Menschheit die Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae für das Brauen von Bier, aber erst seit 150 Jahren wissen wir, dass es sich bei diesem unermüdlichen Helfer im Brauprozess um einzellige, lebende Organismen handelt. Und die Bäckerhefe kann noch viel mehr. Im Rahmen des Forschungsgebietes der Synthetischen Biologie soll unter anderem die Bäckerhefe als innovatives Werkzeug für die biobasierte Herstellung verschiedenster Substanzen etabliert werden. Zu diesen Substanzen zählen unter anderem Feinchemikalien, Biokraftstoffe und Biopolymere sowie pharmakologisch und medizinisch interessante Pflanzenstoffe. Damit diese verschiedensten Substanzen in der Bäckerhefe hergestellt werden können, müssen große Mengen an Produktionsinformationen zum Beispiel aus Pflanzen in die Hefezellen übertragen werden. Darüber hinaus müssen die neu eingebrachten Biosynthesewege reguliert und kontrolliert in den Zellen ablaufen. Auch Optimierungsprozesse zur Erhöhung der Produktivität sind notwendig. Für alle diese Arbeitsschritte mangelt es bis heute an anwendungsbereiten Technologien und umfassenden Plattformen. Daher wurden im Rahmen dieser Doktorarbeit verschiedene Technologien und Plattformen zur Informationsübertragung, Regulation und Prozessoptimierung geplant und erzeugt. Für die Konstruktion von Biosynthesewegen in der Bäckerhefe wurde als erstes eine Plattform aus neuartigen Regulatoren und Kontrollelementen auf der Basis pflanzlicher Kontrollelemente generiert und charakterisiert. Im zweiten Schritt erfolgte die Entwicklung einer Technologie zur kombinatorischen Verwendung der Regulatoren in der Planung und Optimierung von Biosynthesewegen (COMPASS). Abschließend wurde eine Technologie für die Prozessoptimierung der veränderten Hefezellen entwickelt (CapRedit). Die Leistungsfähigkeit der entwickelten Plattformen und Technologien wurde durch eine Optimierung der Produktion von Carotenoiden (Beta-Carotin und Beta-Ionon) und Flavonoiden (Naringenin) in Hefezellen nachgewiesen. Die im Rahmen der Arbeit etablierten neuartigen Plattformen und innovativen Technologien sind ein wertvoller Grundbaustein für die Erweiterung der Nutzbarkeit der Bäckerhefe. Sie ermöglichen den Einsatz der Hefezellen in kosteneffizienten Produktionswegen und alternativen chemischen Wertschöpfungsketten. Dadurch können zum Beispiel Biokraftstoffe und pharmakologisch interessante Pflanzenstoffe unter Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen, Reststoffen und Nebenprodukten hergestellt werden. Darüber hinaus ergeben sich Anwendungsmöglichkeiten zur Bodensanierung und Wasseraufbereitung. N2 - Plant-derived Transcription Factors for Orthologous Regulation of Gene Expression in the Yeast Saccharomyces cerevisiae Control of gene expression by transcription factors (TFs) is central in many synthetic biology projects where tailored expression of one or multiple genes is often needed. As TFs from evolutionary distant organisms are unlikely to affect gene expression in a host of choice, they represent excellent candidates for establishing orthogonal control systems. To establish orthogonal regulators for use in yeast (Saccharomyces cerevisiae), we chose TFs from the plant Arabidopsis thaliana. We established a library of 106 different combinations of chromosomally integrated TFs, activation domains (yeast GAL4 AD, herpes simplex virus VP64, and plant EDLL) and synthetic promoters harbouring cognate cis-regulatory motifs driving a yEGFP reporter. Transcriptional output of the different driver / reporter combinations varied over a wide spectrum, with EDLL being a considerably stronger transcription activation domain in yeast, than the GAL4 activation domain, in particular when fused to Arabidopsis NAC TFs. Notably, the strength of several NAC - EDLL fusions exceeded that of the strong yeast TDH3 promoter by 6- to 10-fold. We furthermore show that plant TFs can be used to build regulatory systems encoded by centromeric or episomal plasmids. Our library of TF – DNA-binding site combinations offers an excellent tool for diverse synthetic biology applications in yeast. COMPASS: Rapid combinatorial optimization of biochemical pathways based on artificial transcription factors We established a high-throughput cloning method, called COMPASS for COMbinatorial Pathway ASSembly, for the balanced expression of multiple genes in Saccharomyces cerevisiae. COMPASS employs orthogonal, plant-derived artificial transcription factors (ATFs) for controlling the expression of pathway genes, and homologous recombination-based cloning for the generation of thousands of individual DNA constructs in parallel. The method relies on a positive selection of correctly assembled pathway variants from both, in vivo and in vitro cloning procedures. To decrease the turnaround time in genomic engineering, we equipped COMPASS with multi-locus CRISPR/Cas9-mediated modification capacity. In its current realization, COMPASS allows combinatorial optimization of up to ten pathway genes, each transcriptionally controlled by nine different ATFs spanning a 10-fold difference in expression strength. The application of COMPASS was demonstrated by generating cell libraries producing beta-carotene and co-producing beta-ionone and biosensor-responsive naringenin. COMPASS will have many applications in other synthetic biology projects that require gene expression balancing. CaPRedit: Genome editing using CRISPR-Cas9 and plant-derived transcriptional regulators for the redirection of flux through the FPP branch-point in yeast. Technologies developed over the past decade have made Saccharomyces cerevisiae a promising platform for production of different natural products. We developed CRISPR/Ca9- and plant derived regulator-mediated genome editing approach (CaPRedit) to greatly accelerate strain modification and to facilitate very low to very high expression of key enzymes using inducible regulators. CaPRedit can be implemented to enhance the production of yeast endogenous or heterologous metabolites in the yeast S. cerevisiae. The CaPRedit system aims to faciltiate modification of multiple targets within a complex metabolic pathway through providing new tools for increased expression of genes encoding rate-limiting enzymes, decreased expression of essential genes, and removed expression of competing pathways. This approach is based on CRISPR/Cas9-mediated one-step double-strand breaks to integrate modules containing IPTG-inducible plant-derived artificial transcription factor and promoter pair(s) in a desired locus or loci. Here, we used CaPRedit to redirect the yeast endogenous metabolic flux toward production of farnesyl diphosphate (FPP), a central precursor of nearly all yeast isoprenoid products, by overexpression of the enzymes lead to produce FPP from glutamate. We found significantly higher beta-carotene accumulation in the CaPRedit-mediated modified strain than in the wild type (WT) strain. More specifically, CaPRedit_FPP 1.0 strain was generated, in which three genes involved in FPP synthesis, tHMG1, ERG20, and GDH2, were inducibly overexpressed under the control of strong plant-derived ATFPs. The beta–carotene accumulated in CaPRedit_FPP 1.0 strain to a level 1.3-fold higher than the previously reported optimized strain that carries the same overexpressed genes (as well as additional genetic modifications to redirect yeast endogenous metabolism toward FPP production). Furthermore, the genetic modifications implemented in CaPRedit_FPP 1.0 strain resulted in only a very small growth defect (growth rate relative to the WT is ~ -0.03). KW - synthetic biology KW - Saccharomyces cerevisiae KW - artificial transcription factor KW - combinatorial optimization KW - biosensor KW - DNA assembly KW - pathway engineering KW - artifizielle Transkriptionsfaktoren KW - Biosensor KW - kombinatorische Optimierung KW - DNA assembly KW - Saccharomyces cerevisiae KW - synthetische Biologie KW - pathway engineering Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-421514 ER - TY - THES A1 - Mainka, Stefan T1 - Wieder gehen lernen mit Musik T1 - Learning To walk again with music BT - Evaluierung eines musikgestützten Laufbandtrainings für hemiparetische Patienten nach Schlaganfall BT - evaluating a music-based treadmill training for hemiparetic patients after stroke N2 - Die Mehrzahl der Schlaganfallpatienten leidet unter Störungen der Gehfähigkeit. Die Behandlung der Folgen des Schlaganfalls stellt eine der häufigsten Indikationen für die neurologische Rehabilitation dar. Dabei steht die Wiederherstellung von sensomotorischen Funktionen, insbesondere der Gehfähigkeit, und der gesellschaftlichen Teilhabe im Vordergrund. In Deutschland wird in der Gangrehabilitation nach Schlaganfall oft das Neurophysiologische Gangtraining nach Bobath (NGB) angewandt, das jedoch in seiner Effektivität kritisch gesehen wird. In Behandlungsleitlinien wird zuerst das Laufbandtraining (LT) empfohlen. Für diese Therapie liegen Wirknachweise für Verbesserungen in Gehgeschwindigkeit und Gehausdauer vor. Auch für die Rhythmisch-auditive Stimulation (RAS), dem ebenerdigen Gangtraining mit akustischer Stimulation liegt vergleichbare Evidenz für Schlaganfallpatienten vor. Ziel der durchgeführten Studie war es, zu klären ob der Einsatz von RAS die Effektivität von LT verbessert. Es wurden die Auswirkungen eines 4-wöchigen musikgestützten Laufbandtrainings auf die Gangrehabilitation von Schlaganfallpatienten untersucht. Für die Kombinationstherapie RAS mit Laufbandtraining (RAS-LT) wurde spezielle Trainingsmusik entwickelt. Diese wurde an die individuelle Laufbandkadenz des Patienten angepasst und in Abstimmung mit der Bandgeschwindigkeit systematisch gesteigert. Untersucht wurde, ob RAS-LT zu stärkeren Verbesserungen der Gehfähigkeit bei Schlaganfallpatienten führt als die Standardtherapien NGB und LT. Dazu wurde eine klinische Evaluation im prospektiven randomisierten und kontrollierten Parallelgruppendesign mit 45 Patienten nach Schlaganfall durchgeführt. 45 Patienten mit Hemiparese der unteren Extremität oder unsicherem und asymmetrischem Gangbild wurden in der Akutphase nach Schlaganfall eingeschlossen. Bei 10 Patienten wurde die Studie während der Interventionsphase abgebrochen, davon 1 Patient mit unerwünschter Nebenwirkung in Folge des LT. Die verwendete Testbatterie umfasste neben Verfahren zur Bestimmung der Gehfunktion wie Fast Gait Speed Test, 3-min-Walking-Time-Test und der apparativen Ganganalyse mit dem Lokometer nach Bessou eine statische Posturographie und eine kinematische 2D-Ganganalyse auf dem Laufband. Diese Methode wurde in Erweiterung der bisherigen Studienlage in dieser Form erstmals für diese Fragestellung und dieses Patientenkollektiv konzipiert und eingesetzt. Sie ermöglichte eine differenzierte und seitenbezogene Beurteilung der Bewegungsqualität. Die primären Endpunkte der Studie waren die longitudinalen Gangparameter Kadenz, Gehgeschwindigkeit und Schrittlänge. Als sekundäre Endpunkte dienten die Schrittsymmetrie, die Gehausdauer, das statische Gleichgewicht und die Bewegungsqualität des Gehens. Prä-Post-Effekte wurden für die gesamte Stichprobe und für jede Gruppe durch T-Tests und wenn Normalverteilung nicht gegeben war mit dem Wilcoxon-Vorzeichen-Rangtest errechnet. Für die Ermittlung der Wirkungsunterschiede der 3 Interventionen wurde eine Kovarianzanalyse mit zwei Kovariaten durchgeführt: (1) der jeweilige Prä-Interventionsparameter und (2) die Zeit zwischen Akutereignis und Studienbeginn. Für einzelne Messparameter waren die Vorbedingungen der Kovarianzanalyse nicht erfüllt, sodass stattdessen ein Kruskal-Wallis H Test durchgeführt wurde. Das Signifikanzniveau wurde auf p < 0,05 und für gruppenspezifische Prä-Post-Effekte auf p > 0,016 gesetzt. Effektstärken wurden mit Cohens d berechnet. Es wurden die Datensätze von 35 Patienten (RAS-LT: N = 11, LT: N = 13, NGB: N = 11) mit einem Alter von 63.6 ±8.6 Jahren, und mit einer Zeit zwischen Akutereignis und Beginn der Studie von 42.1 ±23.7 Tagen ausgewertet. In der statistischen Auswertung zeigten sich in der Nachuntersuchung stärkere Verbesserungen durch RAS-LT in der Kadenz (F(2,34) = 7.656, p = 0.002; partielles η2 = 0.338), wobei auch die Gruppenkontraste signifikante Unterschiede zugunsten von RAS-LT aufwiesen und eine Tendenz zu stärkerer Verbesserung in der Gehgeschwindigkeit (F(2,34) = 3.864, p = 0.032; partielles η2 = 0.205). Auch die Ergebnisse zur Schrittsymmetrie und zur Bewegungsqualität deuteten auf eine Überlegenheit des neuen Therapieansatzes RAS-LT hin, obgleich dort keine statistischen Signifikanzen im Gruppenvergleich erreicht wurden. Die Parameter Schrittlänge, Gehausdauer und die Werte zum statischen Gleichgewicht zeigten keine spezifischen Effekte von RAS-LT. Die Studie liefert erstmals Anhaltspunkte für eine klinische Überlegenheit von RAS-LT gegenüber den Standardtherapien. Die weitere Entwicklung und Beforschung dieses innovativen Therapieansatzes können in Zukunft zu einer verbesserten Gangrehabilitation von Patienten nach Schlaganfall beitragen. N2 - The majority of stroke patients suffer from disorders of walking ability. The treatment of the aftermaths of stroke is one of the most common indications for neurological rehabilitation. The focus is on the restoration of sensorimotor functions, in particular walking ability, and social participation. In Germany, gait rehabilitation after stroke often uses the neurodevelopmental treatment based on Bobath approach (NDT), which however is viewed critically in its effectiveness. Treatment guidelines recommend treadmill training (TT) first. For this therapy proof of action for improvements in walking speed and walking time are available. Also for rhythmic-auditory stimulation (RAS), the ground-level gait training with acoustic stimulation is comparable evidence for stroke patients. The aim of the study was to determine whether the use of RAS improves the efficacy of TT. The effects of 4 weeks of music-assisted treadmill training on gait rehabilitation of stroke patients were investigated. Special training music was developed for the combination therapy RAS with treadmill training (RAS-TT). This was adapted to the individual treadmill cadence of the patient and systematically increased in accordance with the belt speed. It was investigated whether RAS-TT leads to greater improvements in the ability to walk in stroke patients than the standard therapies NDT and TT. For this purpose, a clinical evaluation in the prospective randomized and controlled parallel group design was carried out with 45 patients after stroke. 45 patients with lower extremity hemiparesis or insecure and asymmetric gait were admitted in the acute phase after stroke. In 10 patients, the study was discontinued during the intervention phase, including 1 patient with an adverse event following the TT. The test battery used included static posturography and kinematic 2D gait analysis on the treadmill in addition to methods for determining walking performance such as Fast Gait Speed Test, 3-minute Walking Time Test and an apparatus gait analysis with the Bessou locometer. In extension of the previous study situation, this method was conceived and used for the first time for this research question and this patient collective. It enabled a differentiated and side-related assessment of the quality of movement. The primary endpoints of the study were the longitudinal gait parameters cadence, walking speed and stride length. Secondary endpoints included step symmetry, walking time, static balance, and walking quality of motion. Pre-post effects were calculated for the entire sample and for each group by T-tests and when normal distribution was not given, the Wilcoxon signed rank test was used. Covariance analysis with two covariates was performed to determine the differences in the effects of the three interventions: (1) the respective pre-intervention parameter and (2) the time between the acute event and the beginning of the study. For individual measurement parameters, the preconditions of the covariance analysis were not met, so that a Kruskal-Wallis H test was performed instead. The significance level was set to p <0.05 and for group-specific pre-post effects to p> 0.016. Effect sizes were calculated using Cohen's d. There were data from 35 patients (RAS-TT: N = 11, TT: N = 13, NDT: N = 11) with an age of 63.6 ± 8.6 years, and with a time between acute event and start of study of 42.1 ± Evaluated 23.7 days. In the post assessment, the RAS-TT showed greater improvements in the cadence (F (2,34) = 7,656, p = 0.002, partial η2 = 0.338), and the group contrasts showed significant differences in favor of RAS-TT and a tendency for greater improvement in walking speed (F (2.34) = 3.864, p = 0.032, partial η2 = 0.205). The results on step symmetry and on the quality of movement also indicated a superiority of the new therapeutic approach RAS-TT, although no statistical significance was achieved in the group comparisons. The parameters stride length, walking duration, and static equilibrium did not show any specific effects of RAS-TT. For the first time, the study provides evidence for clinical superiority of RAS-TT over standard therapies. Further development and research of this innovative therapeutic approach may contribute to improved gait rehabilitation of stroke patients in the future. KW - Schlaganfall Rehabilitation KW - Bewegungstraining KW - Musiktherapie KW - Musik KW - Gang KW - stroke rehabilitation KW - exercise movement techniques KW - music therapy KW - music KW - gait Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-430049 ER -