TY - THES A1 - Martin, Johannes T1 - Synthesis of protein-polymer conjugates and block copolymers via sortase-mediated ligation N2 - In den vergangenen Jahrzehnten haben therapeutische Proteine in der pharmazeutischen Industrie mehr und mehr an Bedeutung gewonnen. Werden Proteine nichtmenschlichen Ursprungs verwendet, kann es jedoch zu einer Immunreaktion kommen, sodass das Protein sehr schnell aus dem Körper ausgeschieden oder abgebaut wird. Um die Zirkulationszeit im Blut signifikant zu verlängern, werden die Proteine mit synthetischen Polymeren modifiziert (Protein-Polymer-Konjugate). Die Proteine aller heute auf dem Markt erhältlichen Medikamente dieser Art tragen eine oder mehrere Polymerketten aus Poly(ethylenglycol) (PEG). Ein Nachteil der PEGylierung ist, dass viele Patienten bei regelmäßiger Einnahme dieser Medikamente Antikörper gegen PEG entwickeln, die den effizienzsteigernden Effekt der PEGylierung wieder aufheben. Ein weiterer Nachteil der PEGylierung ist die oftmals deutlich verringerte Aktivität der Konjugate im Vergleich zum nativen Protein. Der Grund dafür ist die Herstellungsmethode der Konjugate, bei der meist die primären Amine der Lysin-Seitenketten und der N-Terminus des Proteins genutzt werden. Da die meisten Proteine mehrere gut zugängliche Lysine aufweisen, werden oft unterschiedliche und teilweise mehrere Lysine mit PEG funktionalisiert, was zu einer Mischung an Regioisomeren führt. Je nach Position der PEG-Kette kann das aktive Zentrum abgeschirmt oder die 3D-Struktur des Proteins verändert werden, was zu einem teilweise drastischen Aktivitätsabfall führt. In dieser Arbeit wurde eine neuartige Methode zur Ligation von Makromolekülen untersucht. Die Verwendung eines Enzyms als Katalysator zur Verbindung zweier Makromoleküle ist bisher wenig untersucht und ineffizient. Als Enzym wurde Sortase A ausgewählt, eine gut untersuchte Ligase aus der Familie der Transpeptidasen, welche die Ligation zweier Peptide katalysieren kann. Ein Nachteil dieser Sortase-vermittelten Ligation ist, dass es sich um eine Gleichgewichtsreaktion handelt, wodurch hohe Ausbeuten schwierig zu erreichen sind. Im Rahmen dieser Dissertation wurden zwei zuvor entwickelte Methoden zur Verschiebung des Gleichgewichts ohne Einsatz eines großen Überschusses von einem Edukt für Makromoleküle überprüft. Zur Durchführung der Sortase-vermittelten Ligation werden zwei komplementäre Peptidsequenzen verwendet, die Erkennungssequenz und das Nukleophil. Um eine systematische Untersuchung durchführen zu können, wurden alle nötigen Bausteine (Protein-Erkennungssequenz zur Reaktion mit Nukleophil-Polymer und Polymer-Erkennungssequenz mit Nukleophil-Protein) hergestellt. Als Polymerisationstechnik wurde die radikalische Polymerisation mit reversibler Deaktivierung (im Detail, Atom Transfer Radical Polymerization, ATRP und Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer, RAFT polymerization) gewählt, um eine enge Molmassenverteilung zu erreichen. Die Herstellung der Bausteine begann mit der Synthese der Peptide via automatisierter Festphasen-Peptidsynthese, um eine einfache Änderung der Peptidsequenz zu gewährleisten und um eine Modifizierung der Polymerkette nach der Polymerisation zu umgehen. Um die benötigte unterschiedliche Funktionalität der zwei Peptidsequenzen (freier C-Terminus bei der Erkennungssequenz bzw. freier N-Terminus bei dem Nukleophil) zu erreichen, wurden verschiedene Linker zwischen Harz und Peptid verwendet. Danach wurde der Kettenüberträger (chain transfer agent, CTA) zur Kontrolle der Polymerisation mit dem auf dem Harz befindlichen Peptid gekoppelt. Die für die anschließende Polymerisation verwendeten Monomere basierten auf Acrylamiden und Acrylaten und wurden anhand ihrer Eignung als Alternativen zu PEG ausgewählt. Es wurde eine kürzlich entwickelte Technik basierend auf der RAFT-Polymerisation (xanthate-supported photo-iniferter RAFT, XPI-RAFT) verwendet um eine Reihe an Peptid-Polymeren mit unterschiedlichen Molekulargewichten und engen Molekulargewichtsverteilungen herzustellen. Nach Entfernung der Schutzgruppen der Peptid-Seitenketten wurden die Peptid-Polymere zunächst genutzt, um mittels Sortase-vermittelter Ligation zwei Polymerketten zu einem Blockcopolymer zu verbinden. Unter Verwendung von Ni2+-Ionen in Kombination mit einer Verlängerung der Erkennungssequenz um ein Histidin zur Unterdrückung der Rückreaktion konnte ein maximaler Umsatz von 70 % erreicht werden. Dabei zeigte sich ein oberes Limit von durchschnittlich 100 Wiederholungseinheiten; die Ligation von längeren Polymeren war nicht erfolgreich. Danach wurden ein Modellprotein und ein Nanobody mit vielversprechenden medizinischen Eigenschaften mit den für die enzymkatalysierte Ligation benötigten Peptidsequenzen für die Kopplung mit den zuvor hergestellten Peptid-Polymeren verwendet. Dabei konnte bei Verwendung des Modellproteins keine Bildung von Protein-Polymer-Konjugaten beobachtet werden. Der Nanobody konnte dagegen C-terminal mit einem Polymer funktionalisiert werden. Dabei wurde eine ähnliche Limitierung in der Polymer-Kettenlänge beobachtet wie zuvor. Die auf Ni-Ionen basierte Strategie zur Gleichgewichtsverschiebung hatte hier keinen ausschlaggebenden Effekt, während die Verwendung von einem Überschuss an Polymer zur vollständigen Umsetzung des Edukt-Nanobody führte. Die erhaltenen Daten aus diesem Projekt bilden eine gute Basis für weitere Forschung in dem vielversprechenden Feld der enzymkatalysierten Herstellung von Protein-Polymer-Konjugaten und Blockcopolymeren. Langfristig könnte diese Herangehensweise eine vielseitig einsetzbare Herstellungsmethode von ortsspezifischen therapeutischen Protein-Polymer Konjugaten darstellen, welche sowohl eine hohe Aktivität als auch eine lange Zirkulationszeit im Blut aufweisen. N2 - During the last decades, therapeutical proteins have risen to great significance in the pharmaceutical industry. As non-human proteins that are introduced into the human body cause a distinct immune system reaction that triggers their rapid clearance, most newly approved protein pharmaceuticals are shielded by modification with synthetic polymers to significantly improve their blood circulation time. All such clinically approved protein-polymer conjugates contain polyethylene glycol (PEG) and its conjugation is denoted as PEGylation. However, many patients develop anti-PEG antibodies which cause a rapid clearance of PEGylated molecules upon repeated administration. Therefore, the search for alternative polymers that can replace PEG in therapeutic applications has become important. In addition, although the blood circulation time is significantly prolonged, the therapeutic activity of some conjugates is decreased compared to the unmodified protein. The reason is that these conjugates are formed by the traditional conjugation method that addresses the protein's lysine side chains. As proteins have many solvent exposed lysines, this results in a somewhat uncontrolled attachment of polymer chains, leading to a mixture of regioisomers, with some of them eventually affecting the therapeutic performance. This thesis investigates a novel method for ligating macromolecules in a site-specific manner, using enzymatic catalysis. Sortase A is used as the enzyme: It is a well-studied transpeptidase which is able to catalyze the intermolecular ligation of two peptides. This process is commonly referred to as sortase-mediated ligation (SML). SML constitutes an equilibrium reaction, which limits product yield. Two previously reported methods to overcome this major limitation were tested with polymers without using an excessive amount of one reactant. Specific C- or N-terminal peptide sequences (recognition sequence and nucleophile) as part of the protein are required for SML. The complementary peptide was located at the polymer chain end. Grafting-to was used to avoid damaging the protein during polymerization. To be able to investigate all possible combinations (protein-recognition sequence and nucleophile-protein as well as polymer-recognition sequence and nucleophile-polymer) all necessary building blocks were synthesized. Polymerization via reversible deactivation radical polymerization (RDRP) was used to achieve a narrow molecular weight distribution of the polymers, which is required for therapeutic use. The synthesis of the polymeric building blocks was started by synthesizing the peptide via automated solid-phase peptide synthesis (SPPS) to avoid post-polymerization attachment and to enable easy adaptation of changes in the peptide sequence. To account for the different functionalities (free N- or C-terminus) required for SML, different linker molecules between resin and peptide were used. To facilitate purification, the chain transfer agent (CTA) for reversible addition-fragmentation chain-transfer (RAFT) polymerization was coupled to the resin-immobilized recognition sequence peptide. The acrylamide and acrylate-based monomers used in this thesis were chosen for their potential to replace PEG. Following that, surface-initiated (SI) ATRP and RAFT polymerization were attempted, but failed. As a result, the newly developed method of xanthate-supported photo-iniferter (XPI) RAFT polymerization in solution was used successfully to obtain a library of various peptide-polymer conjugates with different chain lengths and narrow molar mass distributions. After peptide side chain deprotection, these constructs were used first to ligate two polymers via SML, which was successful but revealed a limit in polymer chain length (max. 100 repeat units). When utilizing equimolar amounts of reactants, the use of Ni2+ ions in combination with a histidine after the recognition sequence to remove the cleaved peptide from the equilibrium maximized product formation with conversions of up to 70 %. Finally, a model protein and a nanobody with promising properties for therapeutical use were biotechnologically modified to contain the peptide sequences required for SML. Using the model protein for C- or N-terminal SML with various polymers did not result in protein-polymer conjugates. The reason is most likely the lack of accessibility of the protein termini to the enzyme. Using the nanobody for C-terminal SML, on the other hand, was successful. However, a similar polymer chain length limit was observed as in polymer-polymer SML. Furthermore, in case of the synthesis of protein-polymer conjugates, it was more effective to shift the SML equilibrium by using an excess of polymer than by employing the Ni2+ ion strategy. Overall, the experimental data from this work provides a good foundation for future research in this promising field; however, more research is required to fully understand the potential and limitations of using SML for protein-polymer synthesis. In future, the method explored in this dissertation could prove to be a very versatile pathway to obtain therapeutic protein-polymer conjugates that exhibit high activities and long blood circulation times. KW - biohybrid molecules KW - sortaseA KW - polymerization KW - RAFT KW - ATRP KW - peptide synthesis KW - enzymatic conjugation KW - sortagging Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-645669 ER - TY - THES A1 - Adam, Jan P. T1 - Top-Management-Support und die Digitalisierung von Verwaltungsleistungen T1 - Top management support and the digitalization of administrative services BT - Analyse zu den Effekten begrenzter Rationalität auf die Umsetzung von OZG-Leistungen und die Rolle des Verwaltungsmanagements BT - an analysis of the effects of bounded rationality on the implementation of OZG services and the role of administrative management N2 - Digitalization is a key component of current administrative reforms. Despite its high importance and long-standing efforts, the balance of administrative digitalization in Germany remains ambivalent. This study investigates the influencing factors on the implementation of digitalization projects in public administration, with a special focus on the role of top management support. This study focuses on three successful digitalization projects from the German Online Access Act (OZG) and analyzes, using problem-centered expert interviews, the influencing factors on the implementation of OZG projects and the role of management in this process. The analysis is theoretically grounded and based on the approach of bounded rationality and the economic theory of bureaucracy. The results suggest that the identified influencing factors affect the reusability and maturity level of administrative services differently and can be interpreted as consequences of bounded rationality in the human problem-solving process. Managers influence the bounded rationality of operational actors by implementing appropriate strategies in the support of their implementation tasks. This includes providing resources, contributing their expertise, making information accessible, changing decision-making pathways, and contributing to conflict resolution. The study provides valuable insights into actual management practices and derives recommendations for the implementation of public digitalization projects and the management of public administrations. This study makes an important contribution to understanding the influence of management in digitalization. It also underscores the need for further research in this area to better understand the practices and challenges of administrative digitalization and to effectively address them. N2 - Die Digitalisierung ist ein wesentlicher Bestandteil aktueller Verwaltungsreformen. Trotz der hohen Bedeutung und langjähriger Bemühungen bleibt die Bilanz der Verwaltungsdigitalisierung in Deutschland ambivalent. Diese Studie konzentriert sich auf drei erfolgreiche Digitalisierungsvorhaben aus dem Onlinezugangsgesetz (OZG) und analysiert mittels problemzentrierter Expertenbefragung Einflussfaktoren auf die Umsetzung von OZG-Vorhaben und den Einfluss des Managements in diesem Prozess. Die Analyse erfolgt theoriegeleitet basierend auf dem Ansatz der begrenzten Rationalität und der ökonomischen Theorie der Bürokratie. Die Ergebnisse zeigen, dass anzunehmen ist, dass die identifizierten Einflussfaktoren unterschiedlich auf Nachnutzbarkeit und Reifegrad von Verwaltungsleistungen wirken und als Folgen begrenzter Rationalität im menschlichen Problemlösungsprozess interpretiert werden können. Managerinnen unterstützen die operativen Akteure bei der Umsetzung, indem sie deren begrenzte Rationalität mit geeigneten Strategien adressieren. Dazu können sie Ressourcen bereitstellen, mit ihrer Expertise unterstützen, Informationen zugänglich machen, Entscheidungswege verändern sowie zur Konfliktlösung beitragen. Die Studie bietet wertvolle Einblicke in die tatsächliche Managementpraxis und leitet daraus Empfehlungen für die Umsetzung öffentlicher Digitalisierungsvorhaben sowie für die Steuerung öffentlicher Verwaltungen ab. Diese Studie liefert einen wichtigen Beitrag zum Verständnis des Einflusses des Managements in der Verwaltungsdigitalisierung. Die Studie unterstreicht außerdem die Notwendigkeit weiterer Forschung in diesem Bereich, um die Praktiken und Herausforderungen der Verwaltungsdigitalisierung besser zu verstehen und effektiv zu adressieren. KW - Verwaltungsdigitalisierung KW - Top-Management-Support KW - öffentliche Verwaltung KW - E-Government KW - begrenzte Rationalität KW - Digitalisierung KW - OZG-Umsetzung KW - Verwaltungsreformen KW - administrative digitalization KW - top management support KW - public administration KW - eGovernment KW - digitalization projects KW - bounded rationality KW - OZG implementation KW - management practices Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-647132 ER - TY - THES A1 - Franke, Vanessa T1 - Die Entwicklung des Verantwortungseigentums anhand der Carl-Zeiss-Stiftung unter Ernst Abbe T2 - Europäische Hochschulschriften Recht N2 - Die Dissertation untersucht die Entwicklung des Verantwortungseigentums insbesondere anhand der Carl-Zeiss-Stiftung unter Ernst Abbe. Der Begriff des Verantwortungseigentums wird seit einigen Jahren in der rechtspolitischen Debatte zu alternativen Unternehmens- und Eigentumsformen diskutiert. Dabei wird die Einführung einer eigenen Gesellschaftsform gefordert. Die Dissertation widmet sich diesen Forderungen und den Entwicklungen des Verantwortungseigentums anhand der Carl-Zeiss-Stiftung und ihrer Stiftungsbetriebe Zeiss und Schott. Dort wurde bereits Ende des 19. Jahrhunderts eine Form dessen, was Jurist:innen heute unter Verantwortungseigentum verstehen, kautelar-juristisch eingeführt und geprägt. Ziel und Zweck der Arbeit war es, die Überschneidungen, Parallelen und Unterschiede der Rechtssubjekte zu untersuchen und der Frage auf den Grund zu gehen, ob das Verantwortungseigentum einer längeren Rechtstradition folgt oder eine rein zeitgenössische Idee ist. Y1 - 2024 SN - 978-3-631-92255-2 SN - 978-3-631-92268-2 SN - 978-3-631-92269-9 U6 - https://doi.org/10.3726/b22044 SN - 0531-7312 VL - 6798 PB - Peter Lang CY - Berlin ER - TY - THES A1 - Pregla, Andreas T1 - Word order variability in OV languages T1 - Wortstellungsvariabilität in verbfinalen Sprachen BT - a study on scrambling, verb movement, and postverbal elements with a focus on Uralic languages BT - eine Untersuchung von Scrambling, Verbbewegung und postverbalen Elementen mit besonderem Augenmerk auf die uralischen Sprachen N2 - This thesis explores word order variability in verb-final languages. Verb-final languages have a reputation for a high amount of word order variability. However, that reputation amounts to an urban myth due to a lack of systematic investigation. This thesis provides such a systematic investigation by presenting original data from several verb-final languages with a focus on four Uralic ones: Estonian, Udmurt, Meadow Mari, and South Sámi. As with every urban myth, there is a kernel of truth in that many unrelated verb-final languages share a particular kind of word order variability, A-scrambling, in which the fronted elements do not receive a special information-structural role, such as topic or contrastive focus. That word order variability goes hand in hand with placing focussed phrases further to the right in the position directly in front of the verb. Variations on this pattern are exemplified by Uyghur, Standard Dargwa, Eastern Armenian, and three of the Uralic languages, Estonian, Udmurt, and Meadow Mari. So far for the kernel of truth, but the fourth Uralic language, South Sámi, is comparably rigid and does not feature this particular kind of word order variability. Further such comparably rigid, non-scrambling verb-final languages are Dutch, Afrikaans, Amharic, and Korean. In contrast to scrambling languages, non-scrambling languages feature obligatory subject movement, causing word order rigidity next to other typical EPP effects. The EPP is a defining feature of South Sámi clause structure in general. South Sámi exhibits a one-of-a-kind alternation between SOV and SAuxOV order that is captured by the assumption of the EPP and obligatory movement of auxiliaries but not lexical verbs. Other languages that allow for SAuxOV order either lack an alternation because the auxiliary is obligatorily present (Macro-Sudan SAuxOVX languages), or feature an alternation between SVO and SAuxOV (Kru languages; V2 with underlying OV as a fringe case). In the SVO–SAuxOV languages, both auxiliaries and lexical verbs move. Hence, South Sámi shows that the textbook difference between the VO languages English and French, whether verb movement is restricted to auxiliaries, also extends to OV languages. SAuxOV languages are an outlier among OV languages in general but are united by the presence of the EPP. Word order variability is not restricted to the preverbal field in verb-final languages, as most of them feature postverbal elements (PVE). PVE challenge the notion of verb-finality in a language. Strictly verb-final languages without any clause-internal PVE are rare. This thesis charts the first structural and descriptive typology of PVE. Verb-final languages vary in the categories they allow as PVE. Allowing for non-oblique PVE is a pivotal threshold: when non-oblique PVE are allowed, PVE can be used for information-structural effects. Many areally and genetically unrelated languages only allow for given PVE but differ in whether the PVE are contrastive. In those languages, verb-finality is not at stake since verb-medial orders are marked. In contrast, the Uralic languages Estonian and Udmurt allow for any PVE, including information focus. Verb-medial orders can be used in the same contexts as verb-final orders without semantic and pragmatic differences. As such, verb placement is subject to actual free variation. The underlying verb-finality of Estonian and Udmurt can only be inferred from a range of diagnostics indicating optional verb movement in both languages. In general, it is not possible to account for PVE with a uniform analysis: rightwards merge, leftward verb movement, and rightwards phrasal movement are required to capture the cross- and intralinguistic variation. Knowing that a language is verb-final does not allow one to draw conclusions about word order variability in that language. There are patterns of homogeneity, such as the word order variability driven by directly preverbal focus and the givenness of postverbal elements, but those are not brought about by verb-finality alone. Preverbal word order variability is restricted by the more abstract property of obligatory subject movement, whereas the determinant of postverbal word order variability has to be determined in the future. N2 - Diese Dissertation behandelt die Wortstellungsvariabilität verbfinaler Sprachen. Verbfinale Sprachen haben den Ruf, ein hohes Maß an Wortstellungsvariabilität aufzuweisen. Dieser Ruf beruht jedoch lediglich auf anekdotischen Befunden, da es einer systematischen Untersuchung eines solchen Zusammenhangs ermangelt. Die vorliegende Dissertation stellt eine solche systematische Untersuchung dar. Dafür werden neu erhobene Daten zu mehreren verbfinalen Sprachen präsentiert. Der Schwerpunkt liegt dabei auf vier uralischen Sprachen: Estnisch, Udmurtisch, Wiesenmari und Südsamisch. Der Ruf der Wortstellungsvariabilität erweist sich teils als wahr, da viele nicht miteinander verwandte, verbfinale Sprachen dieselbe Art Wortstellungsvariabilität teilen, das sogenannte A-Scrambling. A-Scrambling zeichnet sich gegenüber anderen Arten der Wortstellungsvariabilität dadurch aus, dass vorangestellten Elementen keine spezielle informationsstrukturelle Rolle wie Topic oder kontrastiver Fokus zukommt. A-Scrambling geht mit einem rechtsbefindlichen, unmittelbar präverbalen Fokus einher. Variationen des Musters aus A-Scrambling und präverbalem Fokus finden sich im Uigurischen, Standard-Dargwa, Ostarmenischen und in drei der uralischen Sprachen, nämlich Estnisch, Udmurtisch und Wiesenmari. Insofern bestätigt sich der Eindruck einer homogenen Wortstellungsvariabilität in verbfinalen Sprachen. Die vierte untersuchte uralische Sprache, Südsamisch, widerspricht diesem Eindruck jedoch. Südsamisch weist eine vergleichsweise feste Wortstellung auf trägt nicht die Kennzeichen von A-Scrambling. Darüberhinaus gibt es noch weitere, vergleichsweise starre, scramblinglose verbfinale Sprachen: Niederländisch, Afrikaans, Amharisch und Koreanisch. Im Gegensatz zu Sprachen mit A-Scrambling weisen scramblinglose Sprachen obligatorische Subjektbewegung (EPP) auf. Das EPP führt neben anderen typischen EPP-Effekten zu einer starren Wortstellung. Das EPP ist ein zentrales Merkmal der Satzstruktur im Südsamischen. Das Südsamische weist eine bislang nicht attestierte Alternation zwischen SOV- und SAuxOV-Stellung auf. Diese Alternation kann durch das Zusammenspiel von EPP und der obligatorischen Bewegung von Hilfsverben, nicht jedoch von lexikalischen Verben, erfasst werden. Andere Sprachen mit SAuxOV-Stellung weisen entweder keine systematische Alternation auf, weil das Hilfsverb obligatorisch vorhanden ist (Makro-Sudanische SAuxOVX-Sprachen), oder sie weisen eine Alternation zwischen SVO und SAuxOV auf (Kru-Sprachen; V2 mit zugrundeliegender Verbfinalität als Zweifelsfall). In den SVO–SAuxOV-Sprachen bewegen sich sowohl Hilfsverben als auch lexikalische Verben. Somit zeigt das Südsamische, dass eine sonst nur für VO-Sprachen bekannte parametrische Unterscheidung auch für OV-Sprachen gilt: der weithin bekannte Unterschied zwischen VO-Sprachen wie Englisch und Französisch, ob Verbbewegung auf Hilfsverben beschränkt ist. SAuxOV-Sprachen bilden insgesamt eine Ausnahme unter den OV-Sprachen, aber sie sind durch das Vorhandensein des EPP vereint. Wortstellungsvariabilität beschränkt sich in verbfinalen Sprachen nicht auf die präverbale Domäne. Die meisten verbfinalen Sprachen weisen postverbale Elemente (PVE) auf. PVE stellen den Status der Verbfinalität infrage. Strikt verbfinale Sprachen ohne jegliche satzinterne PVE sind jedoch selten. Diese Dissertation stellt zum ersten Mal eine strukturelle und deskriptive PVE-Typologie vor. Verbfinale Sprachen variieren in den Kategorien, die sie als PVE zulassen. Das Zulassen von nicht-oblike PVE ist eine entscheidende Schwelle: Wenn nicht-oblike PVE erlaubt sind, können PVE für informationsstrukturelle Effekte verwendet werden. Viele areal und genetisch nicht verwandte Sprachen erlauben nur gegebene PVE, unterscheiden sich jedoch darin, ob die PVE kontrastiv kontrastiv sein können. In diesen Sprachen steht die Verbfinalität nicht zur Debatte, da verbmediale Ordnungen nicht neutral sind. Im Gegensatz dazu erlauben die uralischen Sprachen Estnisch und Udmurtisch jede Art von PVE, einschließlich Informationsfoki. Verbmediale Stellungen können dort also in denselben Kontexten wie verbfinale Stellungen verwendet werden, ohne dass es zu semantischen und pragmatischen Unterschieden kommt. Hier kann also die Rede von tatsächlicher freier Variation in der Verbstellung sein. Die zugrunde liegende Verbfinalität des Estnischen und Udmurtischen kann nur mithilfe einer Reihe syntaktischer Tests abgeleitet werden, die auf optionale Verbbewegung in beiden Sprachen hinweisen. Insgesamt ist es nicht möglich, PVE mit einer einheitlichen Analyse zu erfassen: Merger nach rechts, linksgerichtete Verbbewegung und rechtsgerichtete Phrasenbewegung sind erforderlich, um die inter- und intralinguistische Variation zu erfassen. Zu wissen, dass eine Sprache verbfinal ist, erlaubt keine unfehlbaren Schlüsse über die Wortstellungsvariabilität in dieser Sprache. Es gibt Muster der Homogenität, wie die durch unmittelbar präverbalen Fokus und die Gegebenheit postverbaler Elemente getriebene Wortstellungsvariabilität. Diese Muster ergeben sich aber nicht allein aus der Verbfinalität. Die präverbale Wortstellungsvariabilität wird durch die abstraktere Eigenschaft der obligatorischen Subjektbewegung (EPP) bestimmt. Was die Möglichkeiten postverbaler Wortstellungsvariabilität bestimmt muss künftig ermittelt werden. KW - Uralic languages KW - syntax KW - word order KW - information structure KW - verb-final languages KW - uralische Sprachen KW - Syntax KW - Informationsstruktur KW - Wortstellung KW - verbfinale Sprachen Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-643636 ER - TY - THES A1 - Haskamp, Thomas T1 - Products design organizations T1 - Produkte designen Organisationen BT - how industrial-aged companies accomplish digital product innovation BT - wie etablierte Industrieunternehmen digitale Produktinnovationen erreichen N2 - The automotive industry is a prime example of digital technologies reshaping mobility. Connected, autonomous, shared, and electric (CASE) trends lead to new emerging players that threaten existing industrial-aged companies. To respond, incumbents need to bridge the gap between contrasting product architecture and organizational principles in the physical and digital realms. Over-the-air (OTA) technology, that enables seamless software updates and on-demand feature additions for customers, is an example of CASE-driven digital product innovation. Through an extensive longitudinal case study of an OTA initiative by an industrial- aged automaker, this dissertation explores how incumbents accomplish digital product innovation. Building on modularity, liminality, and the mirroring hypothesis, it presents a process model that explains the triggers, mechanisms, and outcomes of this process. In contrast to the literature, the findings emphasize the primacy of addressing product architecture challenges over organizational ones and highlight the managerial implications for success. N2 - Die Entwicklung neuer digitaler Produktinnovation erfordert in etablierten Industrieunternehmen die Integration von digitalen und physischen Elementen. Dies ist besonders in der Automobilindustrie sichtbar, wo der Trend zu vernetzter, autonomer, gemeinsam genutzter und elektrischer Mobilität zu einem neuen Wettbewerb führt, welcher etablierte Marktteilnehmer bedroht. Diese müssen lernen wie die Integration von gegensätzlichen Produktarchitekturen und Organisationsprinzipien aus der digitalen und physischen Produktentwicklung funktioniert. Die vorliegende Dissertation widmet sich diesem Problem. Basierend auf einer Fallstudie einer digitalen Produktinnovationsinitiative eines Premiummobilitätsanbieters rund um die Integration von Over-the-Air-Technologie für Software-Updates liefert sie wichtige Erkenntnisse. Erstens, etablierte Organisationen müssen Ihre Produktarchitektur befähigen, um verschiedene Produktarchitekturprinzipien in Einklang zu bringen. Zweitens, verschiedene Produktentwicklungsprozesse pro Produktebene müssen aufeinander abgestimmt werden. Drittens, die Organisationsstruktur muss erweitert werden, um die verschiedenen Produktebenen abzubilden. Darüber hinaus müssen auch Ressourcenallokationsprozesse auf die Entwicklungsprozesse abgestimmt werden. Basierend auf diesen Erkenntnissen und mit der bestehenden Fachliteratur wird in der Dissertation ein Prozessmodell entwickelt, welches erklären soll, wie etablierte Industrieunternehmen digitale Produktinnovation erreichen. Kernauslöser sind externer Marktdruck sowie existierende Architekturprinzipien. Wechselseitige Mechanismen wie die Befähigung der Produktarchitektur, die Erweiterung der Organisationstruktur, die Anpassung der Produktentwicklungsprozesse und die Anpassung der Ressourcenallokationsprozesse erklären den Prozess welcher in einer neuen Produktarchitektur sowie einer erweiterten Organisationsstruktur mündet. Der Forschungsbeitrag der Arbeit liegt im Bereich der digitalen Produktinnovation. Sie verlagert den Forschungsfokus auf Fragen der Produktarchitektur und verbindet diese durch Konzepte der Modularität mit organisatorischen Fragestellungen. Für die Praxis ergeben sich vier Hebel die Entscheidungsträger/innen nutzen können, um die Fähigkeiten zur digitalen Produktinnovation zu stärken. KW - digital product innovation KW - digital transformation KW - digital innovation KW - digitale Produktinnovation KW - digitale Transformation KW - digitale Innovation Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-646954 ER - TY - THES A1 - Fritz, Sylvia T1 - Sozialisierung im Gewährleistungsstaat BT - ein Beitrag zu Auslegung und Anwendung von Artikel 15 des Grundgesetzes T2 - Studien zum öffentlichen Recht N2 - Artikel 15 Grundgesetz als sozialistische Utopie? Keineswegs. Die Sozialisierungsnorm gibt dem Gesetzgeber ein Instrument an die Hand, um staatliche Gewährleistungsverantwortung mithilfe gemeinwirtschaftlicher Organisationsformen wahrzunehmen. Sozialisierungsmaßnahmen greifen in das Eigentumsgrundrecht ein. Sie treffen zudem auf grundrechtliche Funktionsgarantien einer marktwirtschaftlichen Ordnung und die unionsrechtliche Systemgarantie zugunsten des freien Wettbewerbs. Die Arbeit untersucht daher die verfassungsrechtlichen Anforderungen an die Sozialisierungsgesetzgebung auf Bundes- und Landesebene einschließlich der gerichtlichen Kontrolle. Ferner zeigt die Arbeit auf, wie sich Sozialisierungsgesetze unionsrechtskonform verhalten können. Y1 - 2024 VL - 35 PB - Nomos CY - Baden-Baden ER - TY - THES A1 - Wojcik, Laurie Anne Myriam T1 - Beyond a single diversity facet: implications for the links between biodiversity, environmental changes and ecosystem functioning T1 - Mehr als eine einzelne Facette der Biodiversität: Auswirkungen auf die Verbindungen zwischen Biodiversität, Umweltveränderungen und der Funktionalität von Ökosystemen N2 - Human activities modify nature worldwide via changes in the environment, biodiversity and the functioning of ecosystems, which in turn disrupt ecosystem services and feed back negatively on humans. A pressing challenge is thus to limit our impact on nature, and this requires detailed understanding of the interconnections between the environment, biodiversity and ecosystem functioning. These three components of ecosystems each include multiple dimensions, which interact with each other in different ways, but we lack a comprehensive picture of their interconnections and underlying mechanisms. Notably, diversity is often viewed as a single facet, namely species diversity, while many more facets exist at different levels of biological organisation (e.g. genetic, phenotypic, functional, multitrophic diversity), and multiple diversity facets together constitute the raw material for adaptation to environmental changes and shape ecosystem functioning. Consequently, investigating the multidimensionality of ecosystems, and in particular the links between multifaceted diversity, environmental changes and ecosystem functions, is crucial for ecological research, management and conservation. This thesis aims to explore several aspects of this question theoretically. I investigate three broad topics in this thesis. First, I focus on how food webs with varying levels of functional diversity across three trophic levels buffer environmental changes, such as a sudden addition of nutrients or long-term changes (e.g. warming or eutrophication). I observed that functional diversity generally enhanced ecological stability (i.e. the buffering capacity of the food web) by increasing trophic coupling. More precisely, two aspects of ecological stability (resistance and resilience) increased even though a third aspect (the inverse of the time required for the system to reach its post-perturbation state) decreased with increasing functional diversity. Second, I explore how several diversity facets served as a raw material for different sources of adaptation and how these sources affected multiple ecosystem functions across two trophic levels. Considering several sources of adaptation enabled the interplay between ecological and evolutionary processes, which affected trophic coupling and thereby ecosystem functioning. Third, I reflect further on the multifaceted nature of diversity by developing an index K able to quantify the facet of functional diversity, which is itself multifaceted. K can provide a comprehensive picture of functional diversity and is a rather good predictor of ecosystem functioning. Finally I synthesise the interdependent mechanisms (complementarity and selection effects, trophic coupling and adaptation) underlying the relationships between multifaceted diversity, ecosystem functioning and the environment, and discuss the generalisation of my findings across ecosystems and further perspectives towards elaborating an operational biodiversity-ecosystem functioning framework for research and conservation. N2 - Menschliche Aktivität verändert die Natur weltweit durch Einflussnahme auf die Umwelt, Biodiversität und Funktionsweise von Ökosystemen, die wiederum Ökosystemdienstleistungen stören und sich negativ auf den Menschen auswirken. Eine dringende Herausforderung besteht daher darin, unsere Wirkung auf die Natur zu begrenzen, was ein tiefgreifendes Verständnis der Zusammenhänge zwischen Umwelt, Biodiversität und dem Funktionalität von Ökosystemen voraussetzt. Diese drei Komponenten von Ökosystemen umfassen jedoch jeweils mehrere Dimensionen, die auf unterschiedliche Weise interagieren, und bisher haben wir kein umfassendes Bild von ihren Zusammenhängen und den zugrundeliegenden Mechanismen. Vor allem Diversität wird oft als eine einzige Facette betrachtet, nämlich als Artendiversität, während es auf verschiedenen biologischen Organisationsebenen viele weitere Facetten gibt, z. B. genetische, phänotypische, funktionelle, multitrophische Diversität, die zusammen mehrere Quellen für Rohmaterial zur die Anpassung an Umweltveränderungen bilden und die Funktionsweise von Ökosystemen beeinflussen. Folglich ist die Untersuchung der Multidimensionalität von Ökosystemen, insbesondere der Zusammenhänge zwischen multifacettierter Diversität, Umweltveränderungen und Ökosystemfunktionen, von entscheidender Bedeutung für Forschung, Management und Naturschutz. In dieser Arbeit sollen mehrere Aspekte dieser Frage theoretisch untersucht werden. In dieser Arbeit untersuche ich drei große Themenbereiche. Erstens konzentriere ich mich auf die Frage, wie Nahrungsnetze mit unterschiedlichem Grad funktioneller Diversität auf drei trophischen Ebenen Umweltveränderungen abpuffern, wie etwa eine plötzliche Zugabe von Nährstoffen oder langfristige Veränderungen (z. B. Erwärmung oder Eutrophierung). Hier habe ich festgestellt, dass die funktionelle Diversität die ökologische Stabilität (d. h. die Pufferkapazität des Nahrungsnetzes) durch eine stärkere trophische Kopplung allgemein erhöht. Im Speziellen nahmen zwei Aspekte der ökologischen Stabilität (Resistenz und Resilienz) zu, obwohl ein dritter Aspekt, der Kehrwert der Zeit, die das System benötigt, um den Post-Störungszustand zu erreichen, mit zunehmender funktioneller Diversität abnahm. Zweitens untersuche ich, wie mehrere Facetten der Diversität als Basis für mehrere Anpassungsprozesse aus verschiedenen Quellen dienten und wie diese Quellen mehrere Ökosystemfunktionen auf zwei trophischen Ebenen beeinflussten. Die Berücksichtigung mehrerer Anpassungsquellen ermöglichte das Zusammenspiel zwischen ökologischen und evolutionären Prozessen, die sich auf die trophische Kopplung und damit auf die Funktionalität des Ökosystems auswirkten. Drittens reflektiere ich weiter über die Facetten der Diversität, indem ich einen Index K entwickle, der die Facette der funktionalen Diversität quantifizieren kann, welche wiederum selbst vielschichtig ist. K kann ein umfassendes Bild der funktionellen Diversität vermitteln und ist ein recht guter Prädiktor für das Funktionieren von Ökosystemen. Schließlich fasse ich die voneinander abhängigen Mechanismen (Komplementarität und Selektionseffekte, trophische Kopplung und Anpassung) zusammen, die den Beziehungen zwischen multi-facettierter Diversität, dem Funktionieren von Ökosystemen und der Umwelt zugrunde liegen, und erörtere die Möglichkeiten zur Verallgemeinerung meiner Ergebnisse über Ökosysteme hinweg sowie Perspektiven für die Ausarbeitung eines operativen Rahmens für der Biodiversität-Ökosystem- Funktionalität für Forscher und Anwender. KW - multifaceted diversity KW - multi-facettierter Diversität KW - perturbation KW - Störung KW - trait-based approaches KW - merkmalsbasierte Ansätze KW - food web models KW - Modelle der Nahrungsnetze KW - ecological stability KW - ökologische Stabilität KW - trait adaptation KW - Anpassung Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-646925 ER - TY - THES A1 - Lagodzinski, Julius Albert Gregor T1 - Counting homomorphisms over fields of prime order T1 - Zählen von Homomorphismen über Körper mit Primzahlordnung N2 - Homomorphisms are a fundamental concept in mathematics expressing the similarity of structures. They provide a framework that captures many of the central problems of computer science with close ties to various other fields of science. Thus, many studies over the last four decades have been devoted to the algorithmic complexity of homomorphism problems. Despite their generality, it has been found that non-uniform homomorphism problems, where the target structure is fixed, frequently feature complexity dichotomies. Exploring the limits of these dichotomies represents the common goal of this line of research. We investigate the problem of counting homomorphisms to a fixed structure over a finite field of prime order and its algorithmic complexity. Our emphasis is on graph homomorphisms and the resulting problem #_{p}Hom[H] for a graph H and a prime p. The main research question is how counting over a finite field of prime order affects the complexity. In the first part of this thesis, we tackle the research question in its generality and develop a framework for studying the complexity of counting problems based on category theory. In the absence of problem-specific details, results in the language of category theory provide a clear picture of the properties needed and highlight common ground between different branches of science. The proposed problem #Mor^{C}[B] of counting the number of morphisms to a fixed object B of C is abstract in nature and encompasses important problems like constraint satisfaction problems, which serve as a leading example for all our results. We find explanations and generalizations for a plethora of results in counting complexity. Our main technical result is that specific matrices of morphism counts are non-singular. The strength of this result lies in its algebraic nature. First, our proofs rely on carefully constructed systems of linear equations, which we know to be uniquely solvable. Second, by exchanging the field that the matrix is defined by to a finite field of order p, we obtain analogous results for modular counting. For the latter, cancellations are implied by automorphisms of order p, but intriguingly we find that these present the only obstacle to translating our results from exact counting to modular counting. If we restrict our attention to reduced objects without automorphisms of order p, we obtain results analogue to those for exact counting. This is underscored by a confluent reduction that allows this restriction by constructing a reduced object for any given object. We emphasize the strength of the categorial perspective by applying the duality principle, which yields immediate consequences for the dual problem of counting the number of morphisms from a fixed object. In the second part of this thesis, we focus on graphs and the problem #_{p}Hom[H]. We conjecture that automorphisms of order p capture all possible cancellations and that, for a reduced graph H, the problem #_{p}Hom[H] features the complexity dichotomy analogue to the one given for exact counting by Dyer and Greenhill. This serves as a generalization of the conjecture by Faben and Jerrum for the modulus 2. The criterion for tractability is that H is a collection of complete bipartite and reflexive complete graphs. From the findings of part one, we show that the conjectured dichotomy implies dichotomies for all quantum homomorphism problems, in particular counting vertex surjective homomorphisms and compactions modulo p. Since the tractable cases in the dichotomy are solved by trivial computations, the study of the intractable cases remains. As an initial problem in a series of reductions capable of implying hardness, we employ the problem of counting weighted independent sets in a bipartite graph modulo prime p. A dichotomy for this problem is shown, stating that the trivial cases occurring when a weight is congruent modulo p to 0 are the only tractable cases. We reduce the possible structure of H to the bipartite case by a reduction to the restricted homomorphism problem #_{p}Hom^{bip}[H] of counting modulo p the number of homomorphisms between bipartite graphs that maintain a given order of bipartition. This reduction does not have an impact on the accessibility of the technical results, thanks to the generality of the findings of part one. In order to prove the conjecture, it suffices to show that for a connected bipartite graph that is not complete, #_{p}Hom^{bip}[H] is #_{p}P-hard. Through a rigorous structural study of bipartite graphs, we establish this result for the rich class of bipartite graphs that are (K_{3,3}\{e}, domino)-free. This overcomes in particular the substantial hurdle imposed by squares, which leads us to explore the global structure of H and prove the existence of explicit structures that imply hardness. N2 - Homomorphismen sind ein grundlegendes Konzept der Mathematik, das die Ähnlichkeit von Strukturen ausdrückt. Sie bieten einen Rahmen, der viele der zentralen Probleme der Informatik umfasst und enge Verbindungen zu verschiedenen Wissenschaftsbereichen aufweist. Aus diesem Grund haben sich in den letzten vier Jahrzehnten viele Studien mit der algorithmischen Komplexität von Homomorphismusproblemen beschäftigt. Trotz ihrer Allgemeingültigkeit wurden Komplexitätsdichotomien häufig für nicht-uniforme Homomorphismusprobleme nachgewiesen, bei denen die Zielstruktur fixiert ist. Die Grenzen dieser Dichotomien zu erforschen, ist das gemeinsame Ziel dieses Forschungskalküls. Wir untersuchen das Problem und seine algorithmische Komplexität, Homomorphismen zu einer festen Struktur über einem endlichen Körper mit Primzahlordnung zu zählen. Wir konzentrieren uns auf Graphenhomomorphismen und das daraus resultierende Problem #_{p}Hom[H] für einen Graphen H und eine Primzahl p. Die Hauptforschungsfrage ist, wie das Zählen über einem endlichen Körper mit Primzahlordnung die Komplexität beeinflusst. Im ersten Teil wird die Forschungsfrage in ihrer Allgemeinheit behandelt und ein Rahmen für die Untersuchung der Komplexität von Zählproblemen auf der Grundlage der Kategorientheorie entwickelt. Losgelöst von problemspezifischen Details liefern die Ergebnisse in der Sprache der Kategorientheorie ein klares Bild der benötigten Eigenschaften und zeigen Gemeinsamkeiten zwischen verschiedenen Wissenschaftsgebieten auf. Das vorgeschlagene Problem #Mor^{C}[B] des Zählens der Anzahl von Morphismen zu einem festen Objekt B von C ist abstrakter Natur und umfasst wichtige Probleme wie Constraint Satisfaction Problems, die als leitendes Beispiel für alle unsere Ergebnisse dienen. Wir finden Erklärungen und Verallgemeinerungen für eine Vielzahl von Ergebnissen in der Komplexitätstheorie von Zählproblemen. Unser wichtigstes technisches Ergebnis ist, dass bestimmte Matrizen von Morphismenzahlen nicht singulär sind. Die Stärke dieses Ergebnisses liegt in seiner algebraischen Natur. Erstens basieren unsere Beweise auf sorgfältig konstruierten linearen Gleichungssystemen, von denen wir wissen, dass sie eindeutig lösbar sind. Zweitens, indem wir den Körper, über dem die Matrix definiert ist, durch einen endlichen Körper der Ordnung p ersetzen, erhalten wir analoge Ergebnisse für das modulare Zählen. Für letztere sind Annullierungen durch Automorphismen der Ordnung p impliziert, aber faszinierenderweise stellen diese das einzige Hindernis für die Übertragung unserer Ergebnisse von der exakten auf die modulare Zählung dar. Wenn wir unsere Aufmerksamkeit auf reduzierte Objekte ohne Automorphismen der Ordnung p beschränken, erhalten wir Ergebnisse, die zu denen des exakten Zählens analog sind. Dies wird durch eine konfluente Reduktion unterstrichen, die für jedes beliebige Objekt ein reduziertes Objekt konstruiert. Wir heben die Stärke der kategorialen Perspektive durch die Anwendung des Dualitätsprinzips hervor, das direkte Konsequenzen für das duale Problem des Zählens der Anzahl der Morphismen von einem fixen Objekts aus liefert. Im zweiten Teil konzentrieren wir uns auf Graphen und das Problem #_{p}Hom[H]. Wir stellen die Vermutung auf, dass Automorphismen der Ordnung p alle möglichen Annullierungen erklären und dass das Problem #_{p}Hom[H] für einen reduzierten Graphen H eine Komplexitätsdichotomie analog zu der aufweist, die von Dyer und Greenhill für das exakte Zählen bewiesen wurde. Dies stellt eine Verallgemeinerung der Vermutung von Faben und Jerrum für den Modulus 2 dar. Das Kriterium für die effiziente Lösbarkeit ist, dass H lediglich aus vollständigen bipartiten und reflexiven vollständigen Graphen besteht. Basierend auf den Ergebnisse des ersten Teils zeigen wir, dass die Vermutung Dichotomien für alle Quantenhomomorphismenprobleme impliziert, insbesondere für das Zählen modulo p von Homomorphismen surjektiv auf Knoten und von Verdichtungen. Da die effizient lösbaren Fälle in der Dichotomie durch triviale Berechnungen gelöst werden, bleibt es, die unlösbaren Fälle zu untersuchen. Als erstes Problem in einer Reihe von Reduktionen, deren Ziel es ist, Härte zu implizieren, verwenden wir das Problem des Zählens gewichteter unabhängiger Mengen in einem bipartiten Graphen modulo p. Für dieses Problem beweisen wir eine Dichotomie, die besagt, dass nur die trivialen Fälle effizient lösbar sind. Diese treten auf, wenn ein Gewicht kongruent modulo p zu 0 ist. Durch eine Reduktion auf das eingeschränkte Homomorphismusproblem #_{p}Hom^{bip}[H] reduzieren wir die mögliche Struktur von H auf den bipartiten Fall. Hierbei handelt es sich um das Problem des Zählens modulo p der Homomorphismen zwischen bipartiten Graphen, die eine gegebene Ordnung der Bipartition erhalten. Dank der Allgemeingültigkeit der Ergebnisse des ersten Teils hat diese Reduktion keinen Einfluss auf die Verfügbarkeit der technischen Ergebnisse. Für einen Beweis der Vermutung genügt es zu zeigen, dass #_{p}Hom^{bip}[H] für einen zusammenhängenden und nicht vollständigen bipartiten Graphen #_{p}P-schwer ist. Durch eine rigorose Untersuchung der Struktur von bipartiten Graphen beweisen wir dieses Ergebnis für die umfangreiche Klasse von bipartiten Graphen, die (K_{3,3}\{e}, domino)-frei sind. Dies überwindet insbesondere die substantielle Hürde, die durch Quadrate gegeben ist und uns dazu veranlasst, die globale Struktur von H zu untersuchen und die Existenz expliziter Strukturen zu beweisen, die Härte implizieren. KW - complexity theory KW - (modular) counting KW - relational structures KW - categories KW - homomorphisms KW - Zählen KW - Kategorien KW - Komplexitätstheorie KW - Homomorphismen KW - relationale Strukturen Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-646037 ER - TY - THES A1 - Felisatti, Arianna T1 - Spatial-numerical associations: From biological foundations to embodied learning to contextual flexibility T1 - Räumlich-numerische Assoziationen: Von den biologischen Grundlagen über das verkörperte Lernen bis zur kontextuellen Flexibilität N2 - Among the different meanings carried by numerical information, cardinality is fundamental for survival and for the development of basic as well as of higher numerical skills. Importantly, the human brain inherits from evolution a predisposition to map cardinality onto space, as revealed by the presence of spatial-numerical associations (SNAs) in humans and animals. Here, the mapping of cardinal information onto physical space is addressed as a hallmark signature characterizing numerical cognition. According to traditional approaches, cognition is defined as complex forms of internal information processing, taking place in the brain (cognitive processor). On the contrary, embodied cognition approaches define cognition as functionally linked to perception and action, in the continuous interaction between a biological body and its physical and sociocultural environment. Embracing the principles of the embodied cognition perspective, I conducted four novel studies designed to unveil how SNAs originate, develop, and adapt, depending on characteristics of the organism, the context, and their interaction. I structured my doctoral thesis in three levels. At the grounded level (Study 1), I unfold the biological foundations underlying the tendency to map cardinal information across space; at the embodied level (Study 2), I reveal the impact of atypical motor development on the construction of SNAs; at the situated level (Study 3), I document the joint influence of visuospatial attention and task properties on SNAs. Furthermore, I experimentally investigate the presence of associations between physical and numerical distance, another numerical property fundamental for the development of efficient mathematical minds (Study 4). In Study 1, I present the Brain’s Asymmetric Frequency Tuning hypothesis that relies on hemispheric asymmetries for processing spatial frequencies, a low-level visual feature that the (in)vertebrate brain extracts from any visual scene to create a coherent percept of the world. Computational analyses of the power spectra of the original stimuli used to document the presence of SNAs in human newborns and animals, support the brain’s asymmetric frequency tuning as a theoretical account and as an evolutionarily inherited mechanism scaffolding the universal and innate tendency to represent cardinality across horizontal space. In Study 2, I explore SNAs in children with rare genetic neuromuscular diseases: spinal muscular atrophy (SMA) and Duchenne muscular dystrophy (DMD). SMA children never accomplish independent motoric exploration of their environment; in contrast, DMD children do explore but later lose this ability. The different SNAs reported by the two groups support the critical role of early sensorimotor experiences in the spatial representation of cardinality. In Study 3, I directly compare the effects of overt attentional orientation during explicit and implicit processing of numerical magnitude. First, the different effects of attentional orienting based on the type of assessment support different mechanisms underlying SNAs during explicit and implicit assessment of numerical magnitude. Secondly, the impact of vertical shifts of attention on the processing of numerical distance sheds light on the correspondence between numerical distance and peri-personal distance. In Study 4, I document the presence of different SNAs, driven by numerical magnitude and numerical distance, by employing different response mappings (left vs. right and near vs. distant). In the field of numerical cognition, the four studies included in the present thesis contribute to unveiling how the characteristics of the organism and the environment influence the emergence, the development, and the flexibility of our attitude to represent cardinal information across space, thus supporting the predictions of the embodied cognition approach. Furthermore, they inform a taxonomy of body-centred factors (biological properties of the brain and sensorimotor system) modulating the spatial representation of cardinality throughout the course of life, at the grounded, embodied, and situated levels. If the awareness for different variables influencing SNAs over the course of life is important, it is equally important to consider the organism as a whole in its sensorimotor interaction with the world. Inspired by my doctoral research, here I propose a holistic perspective that considers the role of evolution, embodiment, and environment in the association of cardinal information with directional space. The new perspective advances the current approaches to SNAs, both at the conceptual and at the methodological levels. Unveiling how the mental representation of cardinality emerges, develops, and adapts is necessary to shape efficient mathematical minds and achieve economic productivity, technological progress, and a higher quality of life. N2 - Unter den verschiedenen Bedeutungsaspekten numerischer Informationen ist die Kardinalität fundamental für das Überleben und die Entwicklung grundlegender sowie fortgeschrittener numerischer Fähigkeiten. Ein wichtiger Aspekt ist, dass das menschliche Gehirn evolutionär die Prädisposition besitzt, Kardinalität auf den Raum abzubilden, wie das Vorhandensein von räumlich-numerischen Assoziationen [engl. spatial-numerical associations, SNA] bei Menschen und Tieren zeigt. Hier wird die Abbildung kardinaler Informationen auf den physischen Raum als charakteristisches Merkmal der numerischen Kognition untersucht. Nach traditionellen Ansätzen wird Kognition als eine komplexe Form der internen Informationsverarbeitung definiert, die im Gehirn stattfindet (kognitiver Prozessor). Im Gegensatz dazu betrachten Ansätze der verkörperten Kognition (Embodied Cognition) Kognition als funktionell mit Wahrnehmung und Handlung verbunden, eingebettet in die kontinuierliche Interaktion zwischen einem biologischen Körper und seiner physischen sowie soziokulturellen Umgebung. In Anlehnung an die Prinzipien der Embodied-Cognition-Perspektive habe ich vier innovative Studien durchgeführt, um herauszufinden, wie SNA in Abhängigkeit von den Merkmalen des Organismus, des Kontexts und ihrer Interaktion entstehen, sich entwickeln und anpassen. Meine Doktorarbeit ist auf drei Ebenen strukturiert. Auf der geerdeten („grounded“) Ebene (Studie 1) zeige ich die biologischen Grundlagen auf, die der Tendenz zugrunde liegen, kardinale Informationen über den Raum hinweg abzubilden; auf der verkörperten („embodied“) Ebene (Studie 2) zeige ich die Auswirkungen einer atypischen motorischen Entwicklung auf die Konstruktion von SNA; auf der situativen („situated“) Ebene (Studie 3) dokumentiere ich den gemeinsamen Einfluss von visuell-räumlicher Aufmerksamkeit und von Aufgabeneigenschaften auf SNA. Darüber hinaus untersuche ich experimentell das Vorliegen von Assoziationen zwischen physischer und numerischer Distanz, einer weiteren numerischen Eigenschaft, die für die Entwicklung eines effizienten mathematischen Verstandes grundlegend ist (Studie 4). In Studie 1 stelle ich die Hypothese der asymmetrischen Frequenzabstimmung des Gehirns vor, die sich auf hemisphärische Asymmetrien bei der Verarbeitung räumlicher Frequenzen stützt. Diese räumlichen Frequenzen sind ein visuelles Merkmal auf niedriger Verarbeitungsebene, das das Gehirn von (Nicht-)Wirbeltieren aus jeder visuellen Szene extrahiert, um eine kohärente Wahrnehmung der Welt zu gewährleisten. Computergestützte Analysen der Leistungsspektren der ursprünglichen Stimuli, die verwendet wurden, um die Existenz von SNA bei menschlichen Neugeborenen und Tieren zu dokumentieren, unterstützen die asymmetrische Frequenzabstimmung des Gehirns als theoretische Erklärung. Dieser evolutionär vererbte Mechanismus könnte die universelle und angeborene Tendenz zur Darstellung von Kardinalität im horizontalen Raum erklären. In Studie 2 untersuche ich SNA bei Kindern mit seltenen genetisch bedingten neuromuskulären Krankheiten, nämlich Spinaler Muskelatrophie (SMA) und Duchenne-Muskeldystrophie (DMD). Kinder mit SMA sind nicht in der Lage, ihre Umwelt selbstständig motorisch zu erkunden, während Kinder mit DMD diese Fähigkeit anfangs besitzen, sie aber im Laufe der Zeit verlieren. Die unterschiedlichen SNA, die von den beiden Gruppen berichtet werden, belegen die entscheidende Rolle früher sensomotorischer Erfahrungen für die räumliche Repräsentation von Kardinalität. In Studie 3 vergleiche ich direkt die Auswirkungen der offenen Aufmerksamkeitsorientierung während der expliziten und impliziten Verarbeitung numerischer Größenordnungen. Erstens zeigen die unterschiedlichen Auswirkungen der Aufmerksamkeitsorientierung je nach Art der Bewertung unterschiedliche Mechanismen auf, die den SNA bei der expliziten und impliziten Beurteilung numerischer Größen zugrunde liegen. Zweitens deutet die Wirkung der vertikalen Aufmerksamkeitsverschiebung auf die Verarbeitung numerischer Distanzen auf eine Korrelation zwischen numerischer Distanz und peripersonaler Distanz hin. In Studie 4 belege ich das Vorliegen unterschiedlicher SNA, die durch numerische Größe und numerische Distanz gesteuert werden, mittels verschiedener Antwortzuordnungen (links vs. rechts und nah vs. fern). Die vier Studien dieser Arbeit auf dem Gebiet der numerischen Kognition zeigen, wie die Eigenschaften des Organismus und der Umwelt die Entstehung, Entwicklung und Flexibilität der Fähigkeit beeinflussen, kardinale Informationen über den Raum hinweg zu repräsentieren, und unterstützen damit die Vorhersagen des Ansatzes der verkörperten Kognition. Darüber hinaus liefern sie Einblicke in eine Taxonomie körperbezogener Faktoren, darunter biologische Merkmale des Gehirns und des sensomotorischen Systems, die die räumliche Repräsentation von Kardinalität im Laufe des Lebens auf den „grounded“, „embodied“ und „situated“ Ebenen modulieren. Die Kenntnis der verschiedenen Variablen, die die SNA im Laufe des Lebens beeinflussen, ist ebenso wichtig wie die Betrachtung des Organismus als Ganzes in seiner sensomotorischen Interaktion mit der Welt. Inspiriert von meiner Doktorarbeit schlage ich hier eine ganzheitliche Perspektive vor, die die Rolle der Evolution, der Verkörperung und der Umwelt bei unserer Assoziation von kardinalen Informationen mit Raum berücksichtigt. Diese neue Perspektive erweitert die derzeitigen Ansätze zu SNA sowohl auf konzeptioneller als auch auf methodologischer Ebene. Die Erforschung der Entstehung, Entwicklung und Anpassung der mentalen Repräsentation von Kardinalität ist entscheidend, um effiziente mathematische Fähigkeiten zu entwickeln sowie wirtschaftliche Produktivität, technologischen Fortschritt und eine verbesserte Lebensqualität zu fördern. KW - numerical cognition KW - spatial-numerical associations KW - SNARC effect KW - numerical distance effect KW - hemispheric asymmetry KW - child development KW - visuospatial attention KW - embodied cognition KW - grounded cognition KW - situated cognition KW - numerische Kognition KW - räumlich-numerische Assoziationen KW - SNARC-Effekt KW - numerischer Abstandseffekt KW - hemisphärische Asymmetrie KW - kindliche Entwicklung KW - visuell-räumliche Aufmerksamkeit KW - verkörperte Kognition KW - geerdete („grounded“) Kognition KW - situierte („situated“ Kognition Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-641791 ER - TY - THES A1 - Rasche, Daniel T1 - Cosmic-ray neutron sensing for the estimation of soil moisture T1 - Cosmic-Ray Neutron Sensing zur Messung der Bodenfeuchte BT - from the atmosphere to the near-surface and to larger depths N2 - Water stored in the unsaturated soil as soil moisture is a key component of the hydrological cycle influencing numerous hydrological processes including hydrometeorological extremes. Soil moisture influences flood generation processes and during droughts when precipitation is absent, it provides plant with transpirable water, thereby sustaining plant growth and survival in agriculture and natural ecosystems. Soil moisture stored in deeper soil layers e.g. below 100 cm is of particular importance for providing plant transpirable water during dry periods. Not being directly connected to the atmosphere and located outside soil layers with the highest root densities, water in these layers is less susceptible to be rapidly evaporated and transpired. Instead, it provides longer-term soil water storage increasing the drought tolerance of plants and ecosystems. Given the importance of soil moisture in the context of hydro-meteorological extremes in a warming climate, its monitoring is part of official national adaption strategies to a changing climate. Yet, soil moisture is highly variable in time and space which challenges its monitoring on spatio-temporal scales relevant for flood and drought risk modelling and forecasting. Introduced over a decade ago, Cosmic-Ray Neutron Sensing (CRNS) is a noninvasive geophysical method that allows for the estimation of soil moisture at relevant spatio-temporal scales of several hectares at a high, subdaily temporal resolution. CRNS relies on the detection of secondary neutrons above the soil surface which are produced from high-energy cosmic-ray particles in the atmosphere and the ground. Neutrons in a specific epithermal energy range are sensitive to the amount of hydrogen present in the surroundings of the CRNS neutron detector. Due to same mass as the hydrogen nucleus, neutrons lose kinetic energy upon collision and are subsequently absorbed when reaching low, thermal energies. A higher amount of hydrogen therefore leads to fewer neutrons being detected per unit time. Assuming that the largest amount of hydrogen is stored in most terrestrial ecosystems as soil moisture, changes of soil moisture can be estimated through an inverse relationship with observed neutron intensities. Although important scientific advancements have been made to improve the methodological framework of CRNS, several open challenges remain, of which some are addressed in the scope of this thesis. These include the influence of atmospheric variables such as air pressure and absolute air humidity, as well as, the impact of variations in incoming primary cosmic-ray intensity on observed epithermal and thermal neutron signals and their correction. Recently introduced advanced neutron-to-soil moisture transfer functions are expected to improve CRNS-derived soil moisture estimates, but potential improvements need to be investigated at study sites with differing environmental conditions. Sites with strongly heterogeneous, patchy soil moisture distributions challenge existing transfer functions and further research is required to assess the impact of, and correction of derived soil moisture estimates under heterogeneous site conditions. Despite its capability of measuring representative averages of soil moisture at the field scale, CRNS lacks an integration depth below the first few decimetres of the soil. Given the importance of soil moisture also in deeper soil layers, increasing the observational window of CRNS through modelling approaches or in situ measurements is of high importance for hydrological monitoring applications. By addressing these challenges, this thesis aids to closing knowledge gaps and finding answers to some of the open questions in CRNS research. Influences of different environmental variables are quantified, correction approaches are being tested and developed. Neutron-to-soil moisture transfer functions are evaluated and approaches to reduce effects of heterogeneous soil moisture distributions are presented. Lastly, soil moisture estimates from larger soil depths are derived from CRNS through modified, simple modelling approaches and in situ estimates by using CRNS as a downhole technique. Thereby, this thesis does not only illustrate the potential of new, yet undiscovered applications of CRNS in future but also opens a new field of CRNS research. Consequently, this thesis advances the methodological framework of CRNS for above-ground and downhole applications. Although the necessity of further research in order to fully exploit the potential of CRNS needs to be emphasised, this thesis contributes to current hydrological research and not least to advancing hydrological monitoring approaches being of utmost importance in context of intensifying hydro-meteorological extremes in a changing climate. N2 - Wasser, das als Bodenfeuchte in der ungesättigten Bodenzone gespeichert ist, beeinflusst zahlreiche hydrologische Prozesse. Sie ist von großer Bedeutung für hydrometeorologische Extremereignisse, da sie sowohl die Prozesse zur Entstehung von Hochwassereignissen beeinflusst als auch pflanzenverfügbares Wasser in Dürreperioden bereitstellt, in denen Regen ausbleibt. Vor allem Bodenfeuchte in tieferen Schichten des Bodens wird zum Beispiel durch die geringere Dichte an Pflanzenwurzeln langsamer aufgenommen und reduziert. Die Bodenfeuchte in diesen tieferen Schichten kann daher vor allem in Trockenperioden zum Überleben der Pflanzen in landwirtschaftlichen Gebieten und natürlichen Ökosystemen beitragen. Im Kontext hydro-meteorologischer Extremereignisse kommt der Bodenfeuchte so eine besondere Bedeutung zu und ist daher Teil nationaler Monitoring- und Anpassungsstrategien an sich verändernde Klimabedingungen. Cosmic-Ray Neutron Sensing (CRNS) ist ein geophysikalisches Messverfahren, das natürlich vorkommende Neutronen aus kosmischer Strahlung zur Bodenfeuchtebestimmung nutzt. Die Intensität der über dem Boden gemessenen Neutronen ist dabei abhängig von der Menge anWasserstoff in der Umgebung des Neutronendetektors. Da in den meisten Bereichen an Land die Bodenfeuchte den größten Teil des Wasserstoffs ausmacht, lassen Veränderungen in der gemessenen Neutronenintensität auf veränderte Bodenfeuchtebedingungen schließen. Ein Vorteil dieser nichtinvasiven Methode ist ihr großer Messbereich von mehreren Hektar. Die, selbst über kurze Distanzen und Zeiträume auftretenden, Unterschiede werden somit repräsentativ gemittelt und gemessene Bodenfeuchtewerte können so besser für Vorhersagemodelle von Hochwasser- und Dürreereignissen genutzt werden. Trotz des Potentials von CRNS für das Monitoring von Bodenfeuchte bleiben zahlreiche offene Forschungsfragen, von denen einige im Rahmen dieser Arbeit betrachtet werden. Hierzu zählt die Bestimmung und Korrektur von Einflussgrößen, die das Neutronensignal zusätzlich zur Bodenfeuchte beeinflussen. Ebenso gehört die Ableitung von Bodenfeuchte aus dem Neutronensignal selbst sowie der Umgang mit stark unterschiedlichen Bodenfeuchtebedingungen im Messbereich dazu. Obwohl CRNS einen großen horizontalen Messbereich besitzt, ist die Messtiefe auf die oberen ca. 30 cm des Bodens begrenzt. Hierzu werden Ansätze untersucht, die Bodenfeuchte mathematisch in größere Tiefen zu extrapolieren und sie direkt dort zu messen, indem Neutronendetektoren in Bohrlöchern installiert werden. Mit der Betrachtung der Forschungsfragen kann diese Arbeit einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung von CRNS und der Anwendbarkeit der Methode z.B. im Rahmen nationaler Monitoring-Programme leisten, denen im Kontext zunehmend intensiverer hydro-meteorologischer Extremereignisse eine besondere Bedeutung zukommt. KW - cosmic-ray neutron sensing KW - soil moisture KW - Cosmic-Ray Neutron Sensing KW - Bodenfeuchte KW - soil hydrology KW - geophysics KW - Bodenhydrologie KW - Geophysik Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-636465 ER - TY - THES A1 - Dronsella, Beau B. T1 - Overcoming natural biomass limitations in gram-negative bacteria through synthetic carbon fixation T1 - Überwindung natürlicher Biomasselimitationen in gramnegativen Bakterien mittels synthetischer Kohlenstofffixierung N2 - The carbon demands of an ever-increasing human population and the concomitant rise in net carbon emissions requires CO2 sequestering approaches for production of carbon-containing molecules. Microbial production of carbon-containing products from plant-based sugars could replace current fossil-based production. However, this form of sugar-based microbial production directly competes with human food supply and natural ecosystems. Instead, one-carbon feedstocks derived from CO2 and renewable energy were proposed as an alternative. The one carbon molecule formate is a stable, readily soluble and safe-to-store energetic mediator that can be electrochemically generated from CO2 and (excess off-peak) renewable electricity. Formate-based microbial production could represent a promising approach for a circular carbon economy. However, easy-to-engineer and efficient formate-utilizing microbes are lacking. Multiple synthetic metabolic pathways were designed for better-than-nature carbon fixation. Among them, the reductive glycine pathway was proposed as the most efficient pathway for aerobic formate assimilation. While some of these pathways have been successfully engineered in microbial hosts, these synthetic strains did so far not exceed the performance of natural strains. In this work, I engineered and optimized two different synthetic formate assimilation pathways in gram-negative bacteria to exceed the limits of a natural carbon fixation pathway, the Calvin cycle. The first chapter solidified Cupriavidus necator as a promising formatotrophic host to produce value-added chemicals. The formate tolerance of C. necator was assessed and a production pathway for crotonate established in a modularized fashion. Last, bioprocess optimization was leveraged to produce crotonate from formate at a titer of 148 mg/L. In the second chapter, I chromosomally integrated and optimized the synthetic reductive glycine pathway in C. necator using a transposon-mediated selection approach. The insertion methodology allowed selection for condition-specific tailored pathway expression as improved pathway performance led to better growth. I then showed my engineered strains to exceed the biomass yields of the Calvin cycle utilizing wildtype C. necator on formate. This demonstrated for the first time the superiority of a synthetic formate assimilation pathway and by extension of synthetic carbon fixation efforts as a whole. In chapter 3, I engineered a segment of a synthetic carbon fixation cycle in Escherichia coli. The GED cycle was proposed as a Calvin cycle alternative that does not perform a wasteful oxygenation reaction and is more energy efficient. The pathways simple architecture and reasonable driving force made it a promising candidate for enhanced carbon fixation. I created a deletion strain that coupled growth to carboxylation via the GED pathway segment. The CO2 dependence of the engineered strain and 13C-tracer analysis confirmed operation of the pathway in vivo. In the final chapter, I present my efforts of implementing the GED cycle also in C. necator, which might be a better-suited host, as it is accustomed to formatotrophic and hydrogenotrophic growth. To provide the carboxylation substrate in vivo, I engineered C. necator to utilize xylose as carbon source and created a selection strain for carboxylase activity. I verify activity of the key enzyme, the carboxylase, in the decarboxylative direction. Although CO2-dependent growth of the strain was not obtained, I showed that all enzymes required for operation of the GED cycle are active in vivo in C. necator. I then evaluate my success with engineering a linear and cyclical one-carbon fixation pathway in two different microbial hosts. The linear reductive glycine pathway presents itself as a much simpler metabolic solution for formate dependent growth over the sophisticated establishment of hard-to-balance carbon fixation cycles. Last, I highlight advantages and disadvantages of C. necator as an upcoming microbial benchmark organism for synthetic metabolism efforts and give and outlook on its potential for the future of C1-based manufacturing. N2 - Der Rohstoffbedarf einer ständig wachsenden menschlichen Bevölkerung und der damit einhergehende Anstieg der Kohlenstoffemissionen erfordert Konzepte zur CO2-Bindung für die Produktion von kohlenstoffhaltigen Molekülen. Hier bietet die mikrobielle Produktion von Chemikalien eine nachhaltige Alternative zu den bisher etablierten Syntheseprozessen. Da die Nutzung von pflanzlich hergestelltem Zucker durch die entsprechenden Mikroben allerdings in direkter Konkurrenz zur menschlichen Nahrungsmittelversorgung steht, soll aus CO2 und erneuerbarer Energie synthetisiertes Formiat (Ameisensäure) als alternativer Nährstoff nutzbar gemacht werden. Formiat fungiert als ein stabiler, leicht löslicher und sicher zu lagernder Energiespeicher, der als Ausgangsstoff mikrobieller Produktionen einen vielversprechenden Ansatz für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft eröffnet. Dieses Potenzial wurde bisher nicht realisiert, da es an einfach zu modifizierenden Mikroben, die Formiat effizient nutzen, mangelt. Zwecks mikrobieller Formiatnutzung wurden deshalb synthetische Stoffwechselwege entwickelt, die die Ein-Kohlenstoff Quelle deutlich effizienter als natürliche Alternativen in den Metabolismus einbringen. Die effizienteste Variante für die aerobe Formiat-Assimilation ist hierbei der reduktive Glycin-Stoffwechselweg. Während Letzterer zwar bereits erfolgreich in Mikroben eingebracht wurde, übertraf die Leistung dieser synthetischen Stämme trotz der theoretisch höheren Stoffwechseleffizienz nicht die des natürlichen Stoffwechsels. In dieser Arbeit entwickelte und optimierte ich zwei verschiedene synthetische Ein-Kohlenstoff-Fixierungswege in gramnegativen Bakterien, um die Grenzen der natürlichen CO2 Nutzung zu überschreiten. Das erste Kapitel untersuchte das Potenzial von Cupriavidus necator als vielversprechenden formatotrophen Wirt für die Produktion von Chemikalien mit hohem Mehrwert. Die Ameisensäuretoleranz von C. necator wurde getestet und ein Produktionsweg für Crotonat in einer modularen Weise etabliert. Schließlich wurde Bioprozessoptimierung genutzt, um Crotonat aus Formiat mit einem Titer von 148 mg/L zu produzieren. Im zweiten Kapitel integrierte ich den synthetischen reduktiven Glycinweg anstelle der nativen Formiatassimilierung chromosomal in C. necator und optimierte die Expressionsniveaus der beteiligten Enzyme und somit Wachstum des Stammes mit Hilfe eines transposonbasierten Selektionsansatzes. Die Kombination von randomisierter Insertionsmethodik und erzwungener Nutzung des Stoffwechselwegs für Wachstum auf Formiat ermöglichte hier die Selektion für bedingungsspezifisch optimale Expression des Stoffwechselweges, da eine höhere Operationsrate des Stoffwechselweges zu verbessertem Wachstum führte. Anschließend zeigte ich, dass meine optimierten synthetischen Stämme die Biomasseerträge des Calvin-Zyklus von C. necator auf Formiat übertrafen. Dies zeigte zum ersten Mal die bisher nur theoretisch prognostizierte Überlegenheit eines synthetischen Formiat-Assimilationsweges und damit der synthetischen Kohlenstofffixierung gegenüber natürlicher Kohlenstofffixierung. In Kapitel 3 entwickelte ich ein Segment des GED-Zyklus zur synthetischen CO2-Fixierung in Escherichia coli. Der GED-Zyklus ist eine Alternative zum Calvin-Zyklus, die im Gegensatz zu Letzterem keine ungewollte Aktivität mit Sauerstoff hat und somit energieeffizienter CO2 fixiert. Die einfache Architektur des Kreislaufs mit nur einer kritischen Reaktion macht ihn zu einem vielversprechenden Kandidaten für verbesserte Kohlenstofffixierung. Ich erzeugte einen Deletionsstamm, dessen Wachstum an besagte Reaktion, genauer die Carboxylierung mittels des GED-Segments, gekoppelt war. Die Fähigkeit des Stammes, CO2-abhängig zu wachsen, und die 13C-Tracer-Analyse bestätigten die Funktionalität des Weges in vivo. Im letzten Kapitel versuchte ich den GED-Zyklus auch in C. necator zu implementieren, da C. necator durch sein formatotrophes Wachstum potenziell ein vielversprechenderer Wirt sein könnte. Hierbei war das Wachstum des Calvin-Zyklus abhängigen Wildtyps, wie auch für den reduktiven Glycin-Weg, ein guter Referenzwert für den Vergleich mit den synthetischen Stämmen. Ich veränderte C. necator genetisch, sodass es das GED Substrat Xylose nutzt und zeigte, dass alle Enzyme für den Betrieb des Kohlenstofffixierungsweges in separierten Testeinheiten in vivo in C. necator funktional sind. Schließlich vergleiche ich meine Ergebnisse bezüglich der Entwicklung von linearer und zyklischer Ein-Kohlenstoff-Fixierung in zwei verschiedenen mikrobiellen Wirten. Es zeigt sich, dass der simplere lineare reduktive Glycinweg synthetische Formatotrophie von bisher unerschlossener Effizienz erlaubt, während sich die Realisierung komplexer autokatalytischer Kohlenstofffixierungszyklen als deutlich schwieriger erweist. Ich hebe die Vor- und Nachteile von C. necator als zukünftigem Plattformorganismus für synthetische Stoffwechselprozesse hervor und gebe einen Ausblick auf sein Potenzial für die Zukunft der C1-basierten Produktion. KW - synthetic biology KW - metabolic engineering KW - synthetic metabolism KW - carbon fixation KW - C1 assimilation KW - formate KW - reductive glycine pathway KW - GED cycle KW - cupriavidus necator KW - Ralstonia eutropha KW - H16 KW - Alcaligenes eutrophus KW - Wautersia eutropha KW - Hydrogenomonas eutrophus KW - Escherichia coli KW - bio-economy KW - Calvin cycle KW - Alcaligenes eutrophus KW - C1-Assimilation KW - Calvinzyklus KW - Escherichia coli KW - GED-Zyklus KW - H16 KW - Hydrogenomonas eutrophus KW - Ralstonia eutropha KW - Wautersia eutropha KW - Bioökonomie KW - Kohlenstofffixerung KW - Cupriavidus necator KW - Formiat KW - metabolisches Modifizieren KW - reduktiver Glycinstoffwechselweg KW - synthetische Biologie KW - synthetischer Metabolismus Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-646273 ER - TY - THES A1 - Brembach, Theresa-Charlotte T1 - Regulators and effects of neutrophilic granulocytes in hidradenitis suppurativa Y1 - 2024 ER - TY - THES A1 - Blanz, Alkis T1 - Essays on the macroeconomics of climate change and policy Y1 - 2024 ER - TY - THES A1 - Ranaee, Mahdi T1 - Skepticism BT - Cartesian and Kantian N2 - This dissertation offers new and original readings of three major texts in the history of Western philosophy: Descartes’s “First Meditation,” Kant’s “Transcendental Deduction,” and his “Refutation of Idealism.” The book argues that each text addresses the problem of skepticism and posits that they have a hitherto underappreciated, organic relationship to one another. The dissertation begins with an analysis of Descartes’ “First Meditation,” which I argue offers two distinct and independent skeptical arguments that differ in both aim and scope. I call these arguments the “veil of ideas” argument and the “author of my origin” argument. My reading counters the standard interpretation of the text, which sees it as offering three stages of doubt, namely the occasional fallibility of the senses, the dream hypothesis, and the evil demon hypothesis. Building on this, the central argument of the dissertation is that Kant’s “Transcendental Deduction” actually transforms and radicalizes Descartes’s Author of My Origin argument, reconceiving its meaning within the framework of Kant’s own transcendental idealist philosophy. Finally, I argue that the Refutation of Idealism offers a similarly radicalized version of Descartes’s Veil of Ideas argument, albeit translated into the framework of transcendental idealism. N2 - Diese Dissertation bietet neue und originelle Lesarten von drei wichtigen Texten in der Geschichte der abendländischen Philosophie: Descartes‘ „Erste Meditation“, Kants „transzendentale Deduktion“ und seine „Widerlegung des Idealismus“. Die Arbeit argumentiert, dass jeder dieser Texte das Problem des Skeptizismus aufgreift, und schlägt vor, dass sie in einer bisher unterschätzten organischen Beziehung zueinander stehen. Die Dissertation beginnt mit einer Analyse von Descartes‘ „Erster Meditation“, die, wie ich behaupte, zwei verschiedene und unabhängige skeptische Argumente enthält, die sich in Ziel und Umfang unterscheiden. Ich nenne diese Argumente das Argument vom „Schleier der Ideen“ und das Argument vom „Urheber meines Ursprungs“. Meine Lesart widerspricht der Standardinterpretation des Textes, die drei Ebenen des Zweifels anbietet, nämlich die gelegentliche Fehlbarkeit der Sinne, die Traumhypothese und die Hypothese des bösen Dämons. Darauf aufbauend ist das zentrale Argument der Arbeit, dass Kants „Transzendentale Deduktion“ Descartes‘ „Urheber meines Ursprungs“-Argument transformiert und radikalisiert, indem sie dessen Bedeutung im Rahmen von Kants eigener transzendental-idealistischer Philosophie neu interpretiert. Schließlich argumentiere ich, dass die Widerlegung des Idealismus eine ähnlich radikalisierte Version von Descartes' Argument des Schleiers der Ideen bietet, wenn auch im Rahmen des transzendentalen Idealismus. KW - Descartes KW - Kant KW - skepticism KW - transcendental Deduction KW - refutation of idealism KW - Descartes KW - Kant KW - transzendentale Deduktion KW - Widerlegung des Idealismus KW - Skeptizismus Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-645652 ER - TY - THES A1 - Eckert, Konstantin Franz T1 - Vorleben, vorsterben, vorglauben? BT - Menschenführung in der Wehrmacht? T2 - Krieg und Konflikt N2 - Wie wurden die Soldaten der Wehrmacht – in der Kaserne und an der Front – von ihren Unteroffizieren und Offizieren behandelt? Wie war deren Menschenführung beeinflusst vom Nationalsozialismus und welche Bedeutung hatte sie für den Zusammenhalt des deutschen Heeres im Zweiten Weltkrieg? Konstantin Franz Eckert schließt, gestützt auf eine breite Quellenbasis, eine wichtige Forschungslücke. Seine Studie zeigt, wie junge Männer auf ihren Militärdienst vorbereitet wurden und was sie von ihren Vorgesetzten erwarteten. Sie weist nach, dass Vorbild und persönlicher Einsatz, Konstruktivität und absolute Unterordnung unter das Gehorsamsprinzip im Dienst des NS-Regimes zentrale Führungselemente der Wehrmacht waren. Zudem wirft sie einen Blick auf die militärische Ausbildung und ordnet die alten Narrative vom »Kasernenhofschleifer« sachlich ein. Y1 - 2024 SN - 978-3-593-51865-7 SN - 978-3-593-45704-8 SN - 978-3-593-45703-1 VL - 22 PB - Campus CY - Frankfurt am Main ER - TY - THES A1 - Blaser, Berenike Lisa T1 - Premenstrual symptoms as a function of altered central autonomous nervous activity T1 - Prämenstruelle Symptome als Funktion veränderter zentralautonomer Netzwerkaktivität BT - a neurovisceral integration perspective on premenstrual syndrome BT - eine neuroviszerale Integrations-Perspektive auf das Prämenstruelle Syndrom N2 - The experience of premenstrual syndrome (PMS) affects up to 90% of individuals with an active menstrual cycle and involves a spectrum of aversive physiological and psychological symptoms in the days leading up to menstruation (Tschudin et al., 2010). Despite its high prevalence, the precise origins of PMS remain elusive, with influences ranging from hormonal fluctuations to cognitive, social, and cultural factors (Hunter, 2007; Matsumoto et al., 2013). Biologically, hormonal fluctuations, particularly in gonadal steroids, are commonly believed to be implicated in PMS, with the central factor being varying susceptibilities to the fluctuations between individuals and cycles (Rapkin & Akopians, 2012). Allopregnanolone (ALLO), a neuroactive steroid and progesterone metabolite, has emerged as a potential link to PMS symptoms (Hantsoo & Epperson, 2020). ALLO is a positive allosteric modulator of the GABAA receptor, influencing inhibitory communication (Rupprecht, 2003; Andréen et al., 2006). Different susceptibility to ALLO fluctuations throughout the cycle may lead to reduced GABAergic signal transmission during the luteal phase of the menstrual cycle. The GABAergic system's broad influence leads to a number of affected physiological systems, including a consistent reduction in vagally mediated heart rate variability (vmHRV) during the luteal phase (Schmalenberger et al., 2019). This reduction in vmHRV is more pronounced in individuals with high PMS symptoms (Baker et al., 2008; Matsumoto et al., 2007). Fear conditioning studies have shown inconsistent associations with cycle phases, suggesting a complex interplay between physiological parameters and PMS-related symptoms (Carpenter et al., 2022; Epperson et al., 2007; Milad et al., 2006). The neurovisceral integration model posits that vmHRV reflects the capacity of the central autonomous network (CAN), which is responsible for regulatory processes on behavioral, cognitive, and autonomous levels (Thayer & Lane, 2000, 2009). Fear learning, mediated within the CAN, is suggested to be indicative of vmHRV's capacity for successful VI regulation (Battaglia & Thayer, 2022). Given the GABAergic mediation of central inhibitory functional connectivity in the CAN, which may be affected by ALLO fluctuations, this thesis proposes that fluctuating CAN activity in the luteal phase contributes to diverse aversive symptoms in PMS. A research program was designed to empirically test these propositions. Study 1 investigated fear discrimination during different menstrual cycle phases and its interaction with vmHRV, revealing nuanced effects on acoustic startle response and skin conductance response. While there was heightened fear discrimination in acoustic startle responses in participants in the luteal phase, there was an interaction between menstrual cycle phase and vmHRV in skin conductance responses. In this measure, heightened fear discrimination during the luteal phase was only visible in individuals with high resting vmHRV; those with low vmHRV showed reduced fear discrimination and higher overall responses. Despite affecting the vast majority of menstruating people, there are very limited tools available to reliably assess these symptoms in the German speaking area. Study 2 aimed at closing this gap, by translating and validating a German version of the short version of the Premenstrual Assessment Form (Allen et al., 1991), providing a reliable tool for future investigations, which closes the gap in PMS questionnaires in the German-speaking research area. Study 3 employed a diary study paradigm to explore daily associations between vmHRV and PMS symptoms. The results showed clear simultaneous fluctuations between the two constructs with a peak in PMS and a low point in vmHRV a few days before menstruation onset. The association between vmHRV and PMS was driven by psychological PMS symptoms. Based on the theoretical considerations regarding the neurovisceral perspective on PMS, another interesting construct to consider is attentional control, as it is closely related to functions of the CAN. Study 4 delved into attentional control and vmHRV differences between menstrual cycle phases, demonstrating an interaction between cycle phase and PMS symptoms. In a pilot, we found reduced vmHRV and attentional control during the luteal phase only in participants who reported strong PMS. While Studies 1-4 provided evidence for the mechanisms underlying PMS, Studies 5 and 6 investigated short- and long-term intervention protocols to ameliorate PMS symptomatology. Study 5 explored the potential of heart rate variability biofeedback (HRVB) in alleviating PMS symptoms and a number of other outcome measures. In a waitlist-control design, participants underwent a 4-week smartphone-based HRVB intervention. The results revealed positive effects on PMS, with larger effect sizes on psychological symptoms, as well as on depressive symptoms, anxiety/stress and attentional control. Finally, Study 6 examined the acute effects of HRVB on attentional control. The study found positive impact but only in highly stressed individuals. The thesis, based on this comprehensive research program, expands our understanding of PMS as an outcome of CAN fluctuations mediated by GABAA receptor reactivity. The results largely support the model. These findings not only deepen our understanding of PMS but also offer potential avenues for therapeutic interventions. The promising results of smartphone-based HRVB training suggest a non-pharmacological approach to managing PMS symptoms, although further research is needed to confirm its efficacy. In conclusion, this thesis illuminates the complex web of factors contributing to PMS, providing valuable insights into its etiological underpinnings and potential interventions. By elucidating the relationships between hormonal fluctuations, CAN activity, and psychological responses, this research contributes to more effective treatments for individuals grappling with the challenges of PMS. The findings hold promise for improving the quality of life for those affected by this prevalent and often debilitating condition. N2 - Das prämenstruelle Syndrom (PMS) betrifft bis zu 90% aller Personen mit einem aktiven Menstruationszyklus und umfasst ein Spektrum aversiver physiologischer und psychologischer Symptome in den Tagen vor der Menstruation (Tschudin et al., 2010). Trotz der hohen Prävalenz bleiben die genauen Ursachen von PMS weitgehend unklar, wobei Einflüsse von hormonellen Schwankungen bis hin zu kognitiven, sozialen und kulturellen Faktoren reichen (Hunter, 2007; Matsumoto et al., 2013). Von einer biologischen Perspektive werden hormonelle Schwankungen insbesondere in den Geschlechtshormonen häufig mit PMS in Verbindung gebracht. Dabei gelten individuelle und zyklusabhängige Anfälligkeiten gegenüber der hormonellen Schwankungen als zentraler Faktor (Rapkin & Akopians, 2012). Allopregnanolon (ALLO), ein neuroaktives Steroid und ein Progesteronmetabolit, hat sich als potenzielle Verbindung zu PMS-Symptomen herausgestellt (Hantsoo & Epperson, 2020). ALLO ist ein positiver allosterischer Modulator des GABAA-Rezeptors, der die inhibitorische Kommunikation beeinflusst (Rupprecht, 2003; Andréen et al., 2006). Eine unterschiedliche Anfälligkeit für ALLO-Schwankungen im Verlauf des Menstruationszyklus kann zu einer verminderten GABAergen Signalübertragung während der Lutealphase führen. Der breite Einfluss des GABAergen Systems führt zu einer Vielzahl von betroffenen physiologischen Systemen, einschließlich einer konstanten Reduktion der vagal vermittelten Herzfrequenzvariabilität (vmHRV) während der Lutealphase (Schmalenberger et al., 2019). Diese Reduktion der vmHRV ist bei Personen mit starken PMS-Symptomen stärker ausgeprägt (Baker et al., 2008; Matsumoto et al., 2007). Studien zur Furchtkonditionierung haben inkonsistente Assoziationen mit den Zyklusphasen gezeigt, was auf ein komplexes Zusammenspiel zwischen physiologischen Parametern und PMS-spezifischen Symptomen hindeutet (Carpenter et al., 2022; Epperson et al., 2007; Milad et al., 2006). Das neuroviszerale Integrationsmodell postuliert, dass die vmHRV die Kapazität des zentralen autonomen Netzwerks (CAN) widerspiegelt, das für regulatorische Prozesse auf Verhaltens-, kognitiver und autonomer Ebene verantwortlich ist (Thayer & Lane, 2000, 2009). Das innerhalb des CAN vermittelte Furchtlernen wird als Indikator für die Fähigkeit der vmHRV zur erfolgreichen Regulation betrachtet (Battaglia & Thayer, 2022). Angesichts der GABAergen Vermittlung der zentralen inhibitorischen funktionellen Konnektivität im CAN, die durch ALLO-Schwankungen beeinflusst werden kann, postuliert diese Arbeit, dass eine fluktuierende CAN-Aktivität in der Lutealphase zu den vielfältigen aversiven Symptomen des PMS beiträgt. Ein Forschungsprogramm wurde konzipiert, um diese Annahmen empirisch zu überprüfen. Studie 1 untersuchte die Furchtdiskriminierung während verschiedener Menstruationszyklusphasen und deren Wechselwirkung mit vmHRV. Dabei wurden nuancierte Effekte auf den akustischen Schreckreflex und die Hautleitfähigkeitsreaktion aufgedeckt. Während eine gesteigerte Furchtdiskriminierung in akustischen Startlereaktionen bei Teilnehmenden in der Lutealphase festgestellt wurde, zeigte sich in den Hautleitfähigkeitsreaktionen eine Wechselwirkung zwischen Menstruationszyklusphase und vmHRV. In dieser Variable war eine erhöhte Furchtdiskriminierung während der Lutealphase nur bei Personen mit hoher Ruhe-vmHRV sichtbar; Personen mit niedriger vmHRV zeigten eine verringerte Furchtdiskriminierung und insgesamt stärkere Reaktionen. Trotzdem PMS die Mehrzahl aller menstruierender Personen betrifft, gibt es im deutschen Sprachraum wenige Instrumente, die die Symptomatik reliabel erfassen. Um diese Lücke zu schließen, übersetzte und validierte Studie 2 eine deutsche Version der Kurzversion der Premenstrual Assessment Form (Allen et al., 1991), wodurch ein reliables Instrument für zukünftige Untersuchungen bereitgestellt wurde. Dieses schließt eine Lücke in PMS-Fragebögen in der deutschen Forschungslandschaft. Studie 3 verwendete ein Tagebuchstudienparadigma, um tägliche Zusammenhänge zwischen vmHRV und PMS-Symptomen zu erforschen. Die Ergebnisse zeigten klare simultane Fluktuationen zwischen den beiden Konstrukten mit einem Höhepunkt in PMS und einem Tiefpunkt in vmHRV einige Tage vor Beginn der Menstruation. Die Assoziation zwischen vmHRV und PMS wurde hautsächlich durch psychologische PMS-Symptome verursacht. Basierend auf den theoretischen Überlegungen zur neuroviszeralen Perspektive auf PMS, ist ein weiteres interessantes zu betrachtende Konstrukt Aufmerksamkeitskontrolle, da diese eng mit Funktionen des CAN zusammenhängt. Studie 4 untersuchte Aufmerksamkeitskontrolle und Unterschiede in der vmHRV zwischen der Luteal- und Follikelphase des Menstruationszyklus und zeigte eine Wechselwirkung zwischen Zyklusphase und PMS-Symptomen. In einer Pilotstudie fanden wir eine reduzierte vmHRV und Aufmerksamkeitskontrolle während der Lutealphase ausschließlich bei Teilnehmenden, die starke PMS-Symptome berichteten. Während die Studien 1-4 Evidenz für die Mechanismen hinter PMS lieferten, untersuchten Studien 5 und 6 Kurz- und Langzeitinterventionsprotokolle zur Verbesserung der PMS-Symptomatik. Studie 5 untersuchte den Effekt von Herzratenvariabilitätsbiofeedback (HRVB) auf PMS-Symptome und einer Reihe anderer Outcomemaße. In einem Wartelisten-Kontroll-Design durchliefen die Teilnehmenden eine 4-wöchige Smartphone-basierte HRVB-Intervention. Die Ergebnisse zeigten positive Effekte auf PMS, mit größeren Effektstärken in psychologischen Symptomen, sowie bei depressiven Symptomen, Ängstlichkeit/Stress und Aufmerksamkeitskontrolle. Schließlich untersuchte Studie 6 die akuten Effekte von HRVB auf Aufmerksamkeitskontrolle. Die Studie zeigte positive Effekte, jedoch nur bei stark gestressten Personen. KW - premenstrual syndrome KW - prämenstruelles Syndrom KW - heart rate variability KW - Herzratenvariabilität KW - biofeedback KW - Aufmerksamkeit KW - attention Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-645970 ER - TY - THES A1 - Pörschke, Alexander T1 - Koalitionsbildung und Gesetzgebung im Semi-Parlamentarismus T1 - Coalition formation and legislation in semi-parliamentarism N2 - Der Semi-Parlamentarismus beschreibt das Regierungssystem, in dem die Regierung von einem Teil des Parlaments gewählt wird und abberufen werden kann, von einem anderen Teil des Parlaments aber unabhängig ist. Beide Kammern müssen dabei der Gesetzgebung zustimmen. Dieses von Steffen Ganghof klassifizierte System ergänzt gängige Regierungssystemtypologien, wie sie beispielsweise von David Samuels und Matthew Shugart genutzt werden. Der Semi-Parlamentarismus ist der logische Gegenpart zum Semi-Präsidentialismus, bei dem nur ein Teil der Exekutive von der Legislative abhängt, während im Semi-Parlamentarismus die Exekutive von nur einem Teil der Legislative abhängt. Der Semi-Parlamentarismus verkörpert so ein System der Gewaltenteilung ohne einen exekutiven Personalismus, wie er durch die Direktwahl und Unabhängigkeit der Regierungchef:in im Präsidentialismus hervorgerufen wird. Dadurch ist der Semi-Parlamentarismus geeignet, Unterschiede zwischen Parlamentarismus und Präsidentialismus auf den separaten Einfluss der Gewaltenteilung und des exekutiven Personalismus zurückzuführen. Die Untersuchung des Semi-Parlamentarismus ist daher für die Regierungssystemliteratur insgesamt von Bedeutung. Der Semi-Parlamentarismus ist dabei kein rein theoretisches Konstrukt, sondern existiert im australischen Bundesstaat, den australischen Substaaten und Japan. Die vorliegende Dissertation untersucht erstmals umfassend die Gesetzgebung der semi-parlamentarischen Staaten als solchen. Der Fokus liegt dabei auf den zweiten Kammern, da diese durch die Unabhängigkeit von der Regierung der eigentliche Ort der Gesetzgebung sind. Die Gesetzgebung in Parlamentarismus und Präsidentialismus unterscheidet sich insbesondere in der Geschlossenheit der Parteien, der Koalitionsbildung und dem legislativen Erfolg der Regierungen. Diese Punkte sind daher auch von besonderem Interesse bei der Analyse des Semi-Parlamentarismus. Die semi-parlamentarischen Staaten unterscheiden sich auch untereinander teilweise erheblich in der institutionellen Ausgestaltung wie den Wahlsystemen oder den verfügbaren Mitteln zur Überwindung von Blockadesituationen. Die Darstellung und die Analyse der Auswirkungen dieser Unterschiede auf die Gesetzgebung ist neben dem Vergleich des Semi-Parlamentarismus mit anderen Systemen das zweite wesentliche Ziel dieser Arbeit. Als Fundament der Analyse habe ich einen umfangreichen Datensatz erhoben, der alle Legislaturperioden der australischen Staaten zwischen 1997 und 2019 umfasst. Wesentliche Bestandteile des Datensatzes sind alle namentlichen Abstimmungen beider Kammern, alle eingebrachten und verabschiedeten Gesetzen der Regierung sowie die mit Hilfe eines Expert-Surveys erhobenen Parteipositionen in den relevanten Politikfeldern auf substaatlicher Ebene. Hauptsächlich mit der Hilfe von Mixed-Effects- und Fractional-Response-Analysen kann ich so zeigen, dass der Semi-Parlamentarismus in vielen Aspekten eher parlamentarischen als präsidentiellen Systemen gleicht. Nur die Koalitionsbildung erfolgt deutlich flexibler und unterscheidet sich daher von der typischen parlamentarischen Koalitionsbildung. Die Analysen legen nahe, dass wesentliche Unterschiede zwischen Parlamentarismus und Präsidentialismus eher auf den exekutiven Personalismus als auf die Gewaltenteilung zurückzuführen sind. Zwischen den semi-parlamentarischen Staaten scheinen vor allem die Kontrolle des Medians beider Parlamentskammern durch die Regierung und die Möglichkeit der Regierung, die zweite Kammer mitaufzulösen, zu entscheidenden Unterschieden in der Gesetzgebung zu führen. Die Kontrolle des Medians ermöglicht eine flexible Koalitionsbildung und führt zu höheren legislativen Erfolgsraten. Ebenso führt eine möglichst leichte Auflösungsmöglichkeit der zweiten Kammern zu höheren legislativen Erfolgsraten. Die Parteigeschlossenheit ist unabhängig von diesen Aspekten in beiden Kammern der semi-parlamentarischen Parlamente sehr hoch. N2 - Semi-parliamentarism describes a system of government in which the government is elected and can be dismissed by one part of the parliament, but is independent of another part of the parliament. Both chambers must approve legislation. This system, as classified by Steffen Ganghof, complements common typologies of government systems such as those used by David Samuels and Matthew Shugart. Semi-parliamentarism is the logical counterpart to semi-presidentialism, in which only part of the executive depends on the legislature, while in semi-parliamentarism the executive depends on only part of the legislature. Semi-parliamentarism thus embodies a system of separation of powers without executive personalism, which is caused by the direct election and independence of the head of government in presidentialism. This makes semi-parliamentarism suitable for attributing differences between parliamentarism and presidentialism to the separate influence of separation of powers and executive personalism. The study of semi-parliamentarism is therefore important to the literature on governmental systems as a whole. Semi-parliamentarism is not a purely theoretical construct, but exists in the Australian federal state, the Australian sub-states, and Japan. This dissertation is the first to comprehensively examine the legislation of semi-parliamentary states as such. The focus is on the second chambers, which, because of their independence from the government, are the real locus of legislation. Legislation in parliamentary and presidential systems differs in terms of party unity, the formation of coalitions, and the legislative success of governments. These points are therefore of particular interest in the analysis of semi-parliamentarism. Some of the semi-parliamentary states also differ considerably from one another in terms of their institutional design, such as their electoral systems or the means available to overcome deadlock situations. In addition to comparing semi-parliamentarism with other systems, the second main objective of this thesis is to present and analyze the effects of these differences on legislation. As a basis for the analysis, I collected a comprehensive dataset covering all Australian state parliaments between 1997 and 2019. Essential components of the dataset are all roll call votes of both chambers, all introduced and passed government bills as well as the party positions in relevant policy areas at the sub-state level, which were collected with the help of an expert survey. Using mainly mixed-effects and fractional-response analyses, I show that semi-parliamentarism is more similar to parliamentary than to presidential systems in many respects. Only coalition formation is much more flexible and thus differs from typical parliamentary coalition formation. The analyses suggest that major differences between parliamentarism and presidentialism are due more to executive personalism than to the separation of powers. In semi-parliamentary states, government control over the median of the two parliamentary chambers and the government's ability to dissolve the second chamber seem to lead to significant differences in legislation. Control of the median allows for flexible coalition building and leads to higher legislative success rates. Similarly, making it as easy as possible to dissolve the second chamber leads to higher legislative success rates. Regardless of these aspects, party unity is very high in both chambers of semi-parliamentary parliaments. KW - Semi-Parlamentarismus KW - Gewaltenteilung KW - exekutiver Personalismus KW - Koalitionsbildung KW - legislative Erfolgsraten KW - Parteigeschlossenheit KW - Australien KW - semi-parliamentarism KW - separation of powers KW - executive personalism KW - coalition formation KW - legislative success rates KW - party unity KW - Australia Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-634498 ER - TY - THES A1 - Sareeto, Apatsara T1 - Algebraic properties of a subsemigroup of the symmetric inverse semigroup Y1 - 2024 ER - TY - THES A1 - Runge, Isabell T1 - Lehrkräftefortbildungen und Kompetenzen von Lehrkräften im Kontext der Digitalisierung BT - digitalbezogene Lehrkräftefortbildungen, selbsteingeschätzte digitale Kompetenzen von Lehrkräften und digitalgestützte Unterrichtsqualität N2 - Digitale Medien erlangen eine zunehmende Bedeutung für die Gestaltung von unterrichtlichen Lehr- und Lernprozessen (KMK, 2021; Scheiter, 2021). Die erfolgreiche Integration digitaler Medien und die qualitätsvolle Gestaltung digitalgestützten Unterrichts ist dabei abhängig von den digitalen Kompetenzen der beteiligten Lehrkräfte (KMK, 2021; Lachner et al., 2020). Lehrkräftefortbildungen zu Themen digitaler Medien sind in diesem Kontext von großer Relevanz. Die Teilnahme an Fortbildungen zu digitalen Themen kann zur Förderung der (selbsteingeschätzten) digitalen Kompetenzen sowie des digitalgestützten Unterrichts beitragen (KMK, 2021; SWK, 2022). Die Zusammenhänge zwischen Lehrkräftefortbildungen, Kompetenzen und Handeln von Lehrkräften werden auf theoretischer Ebene im Modell der Determinanten und Konsequenzen der professionellen Kompetenz von Lehrkräften nach Kunter et al. (2011) beschrieben. Allerdings ist bislang ungeklärt, inwiefern die für allgemeine Lehrkräftefortbildungen formulierten Zusammenhänge auch auf den digitalen Kontext übertragbar sind. Bisher weisen nur wenige empirische Ergebnisse darauf hin, dass digitalbezogene Lehrkräftefortbildungen mit selbsteingeschätzten digitalen Kompetenzen (z. B. Mayer et al., 2021; Ning et al., 2022; Reisoğlu, 2022) und dem digitalgestützten Unterrichtshandeln zusammenhängen (z. B. Alt, 2018; Gisbert Cervera & Lázaro Cantabrana, 2015). Eine zentrale Rolle für qualitätsvolles Unterrichtshandeln spielen die Handlungskompetenzen von Lehrkräften (Kunter et al., 2011). Auch im digitalen Kontext sind (selbsteingeschätzte) Kompetenzen von Lehrkräften für das unterrichtliche Handeln mit digitalen Medien relevant (z. B. Hatlevik, 2017; Spiteri & Rundgren, 2020). Eine systematische Darstellung von Kompetenzen von Lehrkräften für den unterrichtsbezogenen Einsatz digitaler Medien leistet der European Framework for the Digital Competence of Educators (DigCompEdu; Redecker & Punie, 2017). Jedoch liegen bisher nur wenige empirische Forschungsarbeiten zur Validierung dieses Rahmenmodells vor (z. B. Antonietti et al., 2022). Dabei bietet das DigCompEdu-Modell im Vergleich zu anderen Kompetenzmodellen wie beispielsweise dem Modell des Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK; Mishra & Koehler, 2006) einen differenzierten Blick auf verschiedene Kompetenzdimensionen. Die aufgezeigten Forschungslücken aufnehmend, befasst sich die vorliegende Dissertation mit den Faktoren, die zu einer hohen Unterrichtsqualität im digitalgestützten Unterricht beitragen. Die drei empirischen Studien dieser Dissertation behandeln aus verschiedenen Perspektiven die Zusammenhänge zwischen der Teilnahme an digitalbezogenen Lehrkräftefortbildungen, den selbsteingeschätzten digitalen Kompetenzen von Lehrkräften und der selbstberichteten digitalgestützten Unterrichtsqualität. Die Studien orientieren sich dabei theoriegeleitet an den Annahmen des Modells der Determinanten und Konsequenzen der professionellen Kompetenz von Lehrkräften nach Kunter et al. (2011). Studie 1 widmet sich der Frage, inwieweit die Teilnahme an digitalbezogenen Fortbildungen und Lehrkräftekooperationen im digitalen Kontext mit selbsteingeschätzten digitalen Kompetenzen, Interesse am digitalgestützten Unterrichten und qualitätsvollem Unterrichten mit digitalen Medien zusammenhängen. Die Ergebnisse manifester Pfadmodelle verdeutlichen, dass die Teilnahme an digitalbezogenen Fortbildungen und Kooperationen mit hohen digitalen Kompetenzen, einem hohen Interesse am digitalgestützten Unterrichten und einem selbstberichteten häufigen Einsatz digitaler Medien zur Umsetzung qualitätsvollen Unterrichtens (kognitive Aktivierung und Individualisierung) einhergingen. Digitalgestütztes Unterrichtshandeln wurde in bisherigen empirischen Studien vorrangig über die Nutzungshäufigkeit digitaler Medien im Unterricht erhoben, welche jedoch keine Rückschlüsse auf die Qualität des Einsatzes zulässt (Lachner et al., 2020; Scheiter, 2021). Der qualitätsvolle Einsatz digitaler Medien entlang der drei generischen Basisdimensionen (Klieme et al., 2009) wird daher in allen drei Studien der Dissertation berücksichtigt. In Studie 1 konnte zudem gezeigt werden, dass die selbsteingeschätzten digitalen Kompetenzen im Bereich TPACK die querschnittlichen Zusammenhänge zwischen der Teilnahmehäufigkeit von Lehrkräften an digitalbezogenen Fortbildungen und der Nutzungshäufigkeit digitaler Medien zur Umsetzung von kognitiver Aktivierung und Individualisierung vermitteln. In Studie 2 wurden Skalen zur Erfassung selbsteingeschätzter digitaler Kompetenzen basierend auf dem DigCompEdu-Modell entwickelt und getestet. Konkret wurde dabei die Kompetenzdimension der Lernerorientierung mit den Subdimensionen Differenzierung und Aktive Einbindung von Schüler*innen in den Blick genommen. Die Ergebnisse der durchgeführten Strukturgleichungsmodellierungen legen eine bifaktorielle Faktorstruktur nahe, die sowohl die zwei theoretisch angenommenen Subdimensionen repräsentiert als auch einen generellen Faktor beinhaltet, der sich als übergreifende Lernerorientierung interpretiert lässt. Die selbsteingeschätzten digitalen Kompetenzen in Bereich der Lernerorientierung standen in signifikant positivem Zusammenhang mit dem selbstberichteten Einsatz digitaler Medien zur selbstberichteten Umsetzung qualitätsvollen Unterrichtshandelns (Klassenführung, kognitive Aktivierung und konstruktive Unterstützung). Studie 3 führt die Themenfelder der Fortbildungen und der Kompetenzen im digitalen Kontext zusammen und befasst sich mit dem Zusammenhang zwischen Fortbildungsthemen und digitalen Kompetenzen. Ergebnisse von Pfadmodellierungen zeigen, dass die Teilnahme an digitalbezogenen Fortbildungen zu den technologisch-pädagogisch-inhaltlichen Themen „Computergestützte Förderung der Schüler*innen“ und „Fachspezifische Unterrichtsentwicklung mit digitalen Medien“ mit dem selbstberichteten qualitätsvollen Einsatz digitaler Medien zur kognitiven Aktivierung und konstruktiven Unterstützung einhergehen. Diese Befunde stärken die Annahme, dass Lehrkräfte für einen qualitätsvollen Einsatz digitaler Medien sowohl technologische als auch pädagogisch didaktische Kompetenzen benötigen (Lipowsky & Rzejak, 2021; Mishra & Koehler, 2006; Scheiter & Lachner, 2019) und Fortbildungen folglich technologische mit unterrichtspraktischen Inhalten kombinieren sollten (Bonnes et al., 2022). Zudem zeigt die Studie basierend auf den theoretischen Annahmen von Kunter et al. (2011), dass selbsteingeschätzte digitale Kompetenzen von Lehrkräften die Zusammenhänge zwischen der Teilnahmehäufigkeit an digitalbezogenen Fortbildungen und der selbstberichteten digitalgestützten Unterrichtsqualität vermittelten. In der abschließenden Gesamtdiskussion der Dissertation werden die Befunde vor dem Hintergrund des dargelegten Forschungsstandes und hinsichtlich der Forschungslücken diskutiert und auf Grundlage der Befunde der drei Studien forschungs- und praxisrelevante Implikationen abgeleitet. KW - digitalbezogene Lehrkräftefortbildungen KW - digitalbzeogene Kompetenzen KW - digitalgestützte Unterrichtsqualität Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-632716 ER - TY - THES A1 - Taleb, Aiham T1 - Self-supervised deep learning methods for medical image analysis T1 - Selbstüberwachte Deep Learning Methoden für die medizinische Bildanalyse N2 - Deep learning has seen widespread application in many domains, mainly for its ability to learn data representations from raw input data. Nevertheless, its success has so far been coupled with the availability of large annotated (labelled) datasets. This is a requirement that is difficult to fulfil in several domains, such as in medical imaging. Annotation costs form a barrier in extending deep learning to clinically-relevant use cases. The labels associated with medical images are scarce, since the generation of expert annotations of multimodal patient data at scale is non-trivial, expensive, and time-consuming. This substantiates the need for algorithms that learn from the increasing amounts of unlabeled data. Self-supervised representation learning algorithms offer a pertinent solution, as they allow solving real-world (downstream) deep learning tasks with fewer annotations. Self-supervised approaches leverage unlabeled samples to acquire generic features about different concepts, enabling annotation-efficient downstream task solving subsequently. Nevertheless, medical images present multiple unique and inherent challenges for existing self-supervised learning approaches, which we seek to address in this thesis: (i) medical images are multimodal, and their multiple modalities are heterogeneous in nature and imbalanced in quantities, e.g. MRI and CT; (ii) medical scans are multi-dimensional, often in 3D instead of 2D; (iii) disease patterns in medical scans are numerous and their incidence exhibits a long-tail distribution, so it is oftentimes essential to fuse knowledge from different data modalities, e.g. genomics or clinical data, to capture disease traits more comprehensively; (iv) Medical scans usually exhibit more uniform color density distributions, e.g. in dental X-Rays, than natural images. Our proposed self-supervised methods meet these challenges, besides significantly reducing the amounts of required annotations. We evaluate our self-supervised methods on a wide array of medical imaging applications and tasks. Our experimental results demonstrate the obtained gains in both annotation-efficiency and performance; our proposed methods outperform many approaches from related literature. Additionally, in case of fusion with genetic modalities, our methods also allow for cross-modal interpretability. In this thesis, not only we show that self-supervised learning is capable of mitigating manual annotation costs, but also our proposed solutions demonstrate how to better utilize it in the medical imaging domain. Progress in self-supervised learning has the potential to extend deep learning algorithms application to clinical scenarios. N2 - Deep Learning findet in vielen Bereichen breite Anwendung, vor allem wegen seiner Fähigkeit, Datenrepräsentationen aus rohen Eingabedaten zu lernen. Dennoch war der Erfolg bisher an die Verfügbarkeit großer annotatierter Datensätze geknüpft. Dies ist eine Anforderung, die in verschiedenen Bereichen, z. B. in der medizinischen Bildgebung, schwer zu erfüllen ist. Die Kosten für die Annotation stellen ein Hindernis für die Ausweitung des Deep Learning auf klinisch relevante Anwendungsfälle dar. Die mit medizinischen Bildern verbundenen Annotationen sind rar, da die Erstellung von Experten Annotationen für multimodale Patientendaten in großem Umfang nicht trivial, teuer und zeitaufwändig ist. Dies unterstreicht den Bedarf an Algorithmen, die aus den wachsenden Mengen an unbeschrifteten Daten lernen. Selbstüberwachte Algorithmen für das Repräsentationslernen bieten eine mögliche Lösung, da sie die Lösung realer (nachgelagerter) Deep-Learning-Aufgaben mit weniger Annotationen ermöglichen. Selbstüberwachte Ansätze nutzen unannotierte Stichproben, um generisches Eigenschaften über verschiedene Konzepte zu erlangen und ermöglichen so eine annotationseffiziente Lösung nachgelagerter Aufgaben. Medizinische Bilder stellen mehrere einzigartige und inhärente Herausforderungen für existierende selbstüberwachte Lernansätze dar, die wir in dieser Arbeit angehen wollen: (i) medizinische Bilder sind multimodal, und ihre verschiedenen Modalitäten sind von Natur aus heterogen und in ihren Mengen unausgewogen, z.B. (ii) medizinische Scans sind mehrdimensional, oft in 3D statt in 2D; (iii) Krankheitsmuster in medizinischen Scans sind zahlreich und ihre Häufigkeit weist eine Long-Tail-Verteilung auf, so dass es oft unerlässlich ist, Wissen aus verschiedenen Datenmodalitäten, z. B. Genomik oder klinische Daten, zu verschmelzen, um Krankheitsmerkmale umfassender zu erfassen; (iv) medizinische Scans weisen in der Regel eine gleichmäßigere Farbdichteverteilung auf, z. B. in zahnmedizinischen Röntgenaufnahmen, als natürliche Bilder. Die von uns vorgeschlagenen selbstüberwachten Methoden adressieren diese Herausforderungen und reduzieren zudem die Menge der erforderlichen Annotationen erheblich. Wir evaluieren unsere selbstüberwachten Methoden in verschiedenen Anwendungen und Aufgaben der medizinischen Bildgebung. Unsere experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die von uns vorgeschlagenen Methoden sowohl die Effizienz der Annotation als auch die Leistung steigern und viele Ansätze aus der verwandten Literatur übertreffen. Darüber hinaus ermöglichen unsere Methoden im Falle der Fusion mit genetischen Modalitäten auch eine modalübergreifende Interpretierbarkeit. In dieser Arbeit zeigen wir nicht nur, dass selbstüberwachtes Lernen in der Lage ist, die Kosten für manuelle Annotationen zu senken, sondern auch, wie man es in der medizinischen Bildgebung besser nutzen kann. Fortschritte beim selbstüberwachten Lernen haben das Potenzial, die Anwendung von Deep-Learning-Algorithmen auf klinische Szenarien auszuweiten. KW - Artificial Intelligence KW - machine learning KW - unsupervised learning KW - representation learning KW - Künstliche Intelligenz KW - maschinelles Lernen KW - Representationlernen KW - selbstüberwachtes Lernen Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-644089 ER -