bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Biomimetic nanostructures for the silicone-biosystem interface: tuning oxygen-plasma treatments of polydimethylsiloxane
Authors: Osmani Bekim , Gerganova Gabriela , Müller Bert
Published: April 2017

Polydimethylsiloxanes (PDMS) have drawn attention because of their applicability in medical implants, soft robotics and microfluidic devices. This article examines the formation of dedicated nanostructures on liquid submicrometer PDMS films when exposed to oxygen-plasma treatment. We show that by using a vinyl-terminated PDMS prepolymer with a molecular weight of 800 g/mol, one can bypass the need of solvent, copolymer, or catalyst to fabricate wrinkled films. The amplitude and periodicity of the wrinkles is tuned varying the thickness of the PDMS film between 150 and 600 nm. The duration of the plasma treatment and the oxygen pressure determine the surface morphology. The amplitude was found between 30 and 300 nm with periodicities ranging from 500 to 2800 nm. Atomic force microscopy was used to measure film thickness, amplitude and wrinkle periodicity. The hydrophobic recovery of the nanostructured PDMS surface, as assessed by dynamic contact angle measurements, scales with nanostructure’s fineness, associated with an improved biocompatibility. The mechanical properties were extracted out of 10,000 nanoindentations on 50×50-μm
Regression Models and Fuzzy Logic Prediction of TBM Penetration Rate
Authors: Minh Vu Trieu , Katushin Dmitri , Antonov Maksim , Veinthal Renno
Published: April 2017

This paper presents statistical analyses of rock engineering properties and the measured penetration rate of tunnel boring machine (TBM) based on the data of an actual project. The aim of this study is to analyze the influence of rock engineering properties including uniaxial compressive strength (UCS), Brazilian tensile strength (BTS), rock brittleness index (BI), the distance between planes of weakness (DPW), and the alpha angle (Alpha) between the tunnel axis and the planes of weakness on the TBM rate of penetration (ROP). Four (4) statistical regression models (two linear and two nonlinear) are built to predict the ROP of TBM. Finally a fuzzy logic model is developed as an alternative method and compared to the four statistical regression models. Results show that the fuzzy logic model provides better estimations and can be applied to predict the TBM performance. The R-squared value (R2) of the fuzzy logic model scores the highest value of 0.714 over the second runner-up of 0.667 from the multiple variables nonlinear regression model.
Compact Diplexer with High Isolation and Wide Stopband Based on SIRs
Authors: Zhou Bo , Wang Xin-Yi , Wei Feng , Chen Lei
Published: April 2017

A compact microstrip diplexer with a high isolation and improved out-of-band performance is proposed in this paper. The proposed diplexer is based on cascaded-quadruplet (CQ) bandpass filters (BPFs), which is composed of λ/4 stepped-impedance resonators (SIRs). By employing the edge and quasi-lumped coupling topology, a compact diplexer with improved passband selectivity can be achieved. Meanwhile, by appropriately adjusting the impedance and electric length ratios of SIRs, the stopband can be extended to 20 GHz with a rejection level of 10 dB, which is 12.7 times of the fundamental frequency. The predicted results on S parameters are compared with the measured ones and good agreement is achieved.
Is Real Depreciation or Rising Government Debt Contractionary in India? A Simultaneous-Equation Model
Authors: Hsing Yu , Hsieh Wen-jen
Published: April 2017

Based on a sample during 1978–2014, this paper finds that India’s real GDP has a positive relationship with real depreciation during 1978–2002, the government debt/GDP ratio, the real stock price, the growth rate of U.S. real GDP, and a negative relationship with real depreciation during 2003–2014, the real lending rate and the expected inflation rate. Therefore, the stage of economic development may play an important role in deciding whether real depreciation or real appreciation may promote economic growth.
Chronology of multicultural site Sowinki in Greater Poland
Authors: Michalska Danuta , Krzyszowski Andrzej
Published: April 2017

Sowinki is a village located 35 km south of Poznań, where archaeological research has revealed the remains of settlement from different archaeological periods, ranging from the Mesolithic (ca. six thousand years BC) to the Late Medieval period (ca. 15th century AD). This area, therefore, provides a record of the history of Greater Poland (Poznań) region, tracing back to about seven and a half thousand years ago. Samples of bones and wood were collected from different features, including mostly cellar pits, refuse pits and grave pits. Eight of the samples, all collected from grave pits, were selected for radiocarbon dating. The obtained 14C measurements have confirmed previous findings concerning different cultures registered in the studied area, and additionally, they have helped to clarify chronology of the early medieval cemetery. The presented results are the first isotopic measurements taken for the site of Sowinki. Previously, chronological frameworks of this site were determined on the basis of relative chronology, according to stratigraphy of sediments, examination of metal finds, pottery and flint objects. The deposition depth of the analysed charcoals did not exceed 100 cm below ground level. According to the analysis, all the samples date to the time of the early Piasts’ dynasty. The obtained data have allowed for defining two chronological phases of the early medieval cemetery. This is an important archaeological site both in terms of its spread and the long time of existence. In addition, it provides a valuable background for the study on the emergence of early medieval elites and the formation of the Polish “early feudal” state.
Quartz OSL and K-feldspar post-IR IRSL dating of sand accumulation in the Lower Liao Plain (Liaoning, NE China)
Authors: Li Yan , Tsukamoto Sumiko , Hu Ke , Frechen Manfred
Published: April 2017

The timing of the formation of extensively distributed sand dunes in the Bohai coastal area and its forcing factors are poorly understood. In this study, the chronology of a well-preserved sand dune located in Panjin Forest Park (PJ) in the Lower Liao Plain (LLP) is investigated using quartz optically stimulated luminescence (OSL) and K-feldspar postinfrared (IR) infrared stimulated luminescence (IRSL) (pIRIR) dating. For the pIRIR measurements, the combination of preheating at 180°C and pIRIR stimulation at 150°C (pIRIR150) is exploited. The quartz results show that the sand dune accumulated from c. 120 a (1890 AD) to c. 70 a (1940 AD) before present, and the underlying sandy soil sediments deposited from c. 5.0 ka to c. 0.13 ka as marsh sediment after the sea level highstand since the mid-Holocene. From the evidence in historical coastline records, the PJ sand dune is an inland sand dune and not a coastal sand dune. Based on further information of climate and temperature change after the Little Ice Age (LIA) and human activity in northeastern China, we conclude that the PJ sand dune accumulation was very likely impacted by the immigrants and land reclamation at the end of Qing dynasty. The fading corrected IR50 ages, the apparent and fading corrected pIRIR150 ages are consistent with quartz ages for two sandy soil samples but overestimate those for six sand samples. The overestimation of the feldspar ages is derived from the residual signal which has not been bleached before burial. The offset obtained from the difference between the quartz OSL and the feldspar pIRIR150 ages are ~20–160 a (predicted residual dose: ~0.08–0.60 Gy), whereas the measured residual dose after bleaching 4 h in a solar simulator yielded age overestimation of ~10–40 a (~0.05–0.16 Gy). The age discrepancy calculated from the predicted residual was larger than those obtained from the laboratory measured residuals. We conclude that the pIRIR150 of aeolian sediment is applicable for samples older than ~1000 years where the effect of the residual dose become negligible.
The Epigravettian and the Magdalenian in Poland: New chronological data and an old problem
Authors: Wiśniewski Andrzej , Połtowicz-Bobak Marta , Bobak Dariusz , Jary Zdzisław , Moska Piotr
Published: April 2017

The aim of the paper is to present a new chronological model of recolonisation of the area located north of the Sudetes and the Carpathians after Late Glacial Maximum (LGM). Until recently, it was believed that reoccupation of these areas occurred only due to the Magdalenian people. New chronometric data (radiocarbon and optoluminescence ones) coming from the Magdalenian and Epigravettian sites together with the application of Bayesian modelling of new records allowed us to present another model. In the light of the new research, it seems that the groups classified as the Epigravettian and Magdalenian could have coexisted at the same time in the same areas. The new model states that it is possible to assume coexistence of these groups during the period of 2300 years between 16500 and 14200 years BP.
Pleistocene glaciations of the SE Altai, Russia, based on geomorphological data and absolute dating of glacial deposits in Chagan reference section
Authors: Agatova Anna R , Nepop Roman K
Published: April 2017

Geomorphological evidence of at least two Pleistocene glacial epochsis noted within the Chagan-Uzun river basin, SE Altai. A review and analysis of all available absolute dates for reference Chagan section is presented. The highest correlation amongst all TL dates is observed for the lens of glacio-lacustrine sediments – the most suitable among glacial deposits for luminescence dating, and indicates its possible Middle Pleistocene age. IRSL dates obtained from feldspar indicate a Middle Pleistocene age of moraines already in the upper part of the section. The small number of obtained IRSL dates does not allow making geochronological reconstructions of the Pleistocene glaciations, but gives the possibility for further experiments with different variation of OSL (IRSL) techniques. Strong low temperature peak in TL signal and strong response to IR stimulation are specific regional quartz features, which could be explained by combination of short transportation distance and low number of depositional cycles for mineral grains. Available radiocarbon dates of carbonate concretions from this section are not related to the age of moraine sedimentation and most likely indicate the period of the Chagan river incision into the ancient glacial deposits.

This study has shown that TL method is not valid for dating glacial sediments and TL dates cannot be utilized as chronostratigraphic markers. Generally, the Chagan section could hardly serve as a reference section for the Altai stratigraphy; available depositional correlation schemes for the Russian Altai and Siberia which are based on several TL dates obtained in the last century needs to be improved.
Parameters controlling the advanced oxidation degradation kinetics of nitroglycerin and pentaerythritol tetranitrate
Authors: Khue Do Ngoc , Lam Tran Dai , Hung Dao Duy , Bach Vu Quang , Anh Nguyen Van , Nam Nguyen Hoai , Thai Nguyen Viet , Minh Do Binh
Published: April 2017

Several advanced oxidation processes have been performed for the decomposition of ester nitrates (ENs), such as nitroglycerine (NG) and pentaerythritol tetranitrate (PETN). The reaction kinetics for removing NG and PETN by some of the advanced oxidation processes (e.g. UV-H2O2, Fenton, UV-Fenton) followed the pseudo-first-order model. The reaction rates in different systems followed the sequence ENs/UV<ENs/H2O2<ENs/UV-H2O2<ENs/Fenton<ENs/UV-Fenton. The effect of various parameters, such as pH, concentration of hydrogen peroxide, and temperature, on the degradation of NG and PETN were studied.
Uniform-Design-Based Optimization for Fuel Reactor of Chemical Looping Combustion
Authors: Liu Yaming , Liu Shi , Feng Yongxin , Xu Kai , Zhao Haibo
Published: April 2017

The thermo-chemical performance of fuel reactor (FR) for chemical looping combustion (CLC) changes with operating parameters. It is essential to optimize these operating variables to achieve the best reactor performance. Based on well-verified computational fluid dynamics (CFD) simulation, uniform design method is employed to study the influence of totally n operating variables each with m levels. With respect to the FR experiments by Son and Kim (2006)(in which fuel is pure methane, and oxygen carrier is the mixture of NiO and Fe2O3 supported by bentonite), the uniform design method has been adopted to optimize the yield of CH4 to CO2. Optimum operating condition (NiO percentage in the activated oxygen carrier of 100 %, reaction temperature of 1123 K, particle diameter of 100 μm, inlet gas velocity of 0.0125 m/s, and solid inventory in FR of 0.51 kg) is obtained, and the dependence of CO2 yield on five operating variables is approximated by the second-order polynomial model based on the uniform design method. The most critical parameter is identified as reaction temperature.
Experimental and Modeling Study of Esterification Reaction for Synthesis of Butyl Butyrate: Desirability Function Approach for Optimization and Prediction Comparative Study of RSM and ANN
Authors: Khudsange Chandrakant R. , Wasewar Kailas L.
Published: April 2017

Butyl butyrate was synthesized by esterification of butyric acid with n-butanol using homogeneous catalyst methanesulfonic acid (MSA). The esterification process was optimized by the application of response surface methodology (RSM) and artificial neural network (ANN). 3 level-4 variables central composite design (CCD) of RSM and MLP 4-9-1 network of ANN was chosen for the experimental design and analysis. The quadratic response model of RSM was optimized using desirability function approach. Effects of independent variables on the yield of butyl butyrate were investigated. Various training algorithm such as IBP, QP, GA, LM, BFGS, and CG was used for training experimental response data for the ANN study. By sensitivity analysis, the relative significance of 36.98 % confirmed that the molar ratio was the main affecting parameter on the yield of butyl butyrate. In prediction comparative study, ANN model was found better than the RSM model with high values ofR2(0.9998) and lower values of RMSE (0.2435), SEP (0.324 %), and AAD (0.0086 %) compared to RSM (R2=0.9862, RMSE=2.3095, SEP=3.076 %, AAD=0.6459 %). The accuracy of the RSM and ANN models were judged by validation test by performing unseen data experiments.
Multi-Objective Optimal Power Flow Using Efficient Evolutionary Algorithm
Authors: Reddy S. Surender , Bijwe P.R
Published: April 2017

A novel efficient multi-objective optimization (MOO) technique for solving the optimal power flow (OPF) problem has been proposed in this paper. In this efficient approach uses the concept of incremental power flow model based on sensitivities and some heuristics. The proposed approach is designed to overcome the main drawback of conventional MOO approach, i. e., the excess computational time. In the present paper, three objective functions i. e., generation cost, system losses and voltage stability index are considered. In the proposed efficient MOO approach, the first half of the specified number of Pareto optimal solutions are obtained by optimizing the fuel cost objective while considering other objective (i. e., system loss or voltage stability index) as constraint while the second half is obtained in a vice versa manner. After obtaining the total Pareto optimal solutions, they are sorted in the ascending order of fuel cost objective function value obtained for each solution leads to the Pareto optimal front. The proposed efficient approach is implemented using the differential evolution (DE) algorithm. The proposed efficient MOO approach can effectively handle the complex non-linearities, discrete variables, discontinuities and multiple objectives. The effectiveness of the proposed approach is tested on standard IEEE 30 bus test system. The simulation studies show that the Pareto optimal solutions obtained with proposed efficient MOO approach are diverse and well distributed over the entire Pareto optimal front. The simulation results indicate that the execution speed of proposed efficient MOO approach is approximately 10 times faster than the conventional evolutionary based MOO approaches.
Hot-Melt Fluidized Bed Encapsulation of Citric Acid with Lipid
Authors: Xu Qing , Li Miaomiao , Zhang Jing , Li Zhanyong
Published: April 2017

Acidulant encapsulation is used to prevent the unwanted acid hydrolysis of other ingredients in food industry. It is preferred to efficiently solidify the molten coatings on acidulant particles. In this article, a molten lipid was atomized in a fluidized bed of cold citric acid powder for the production of encapsulated acidulant. The effect of lipid-to-citric acid mass ratio and atomization pressure on the size distribution of encapsulated particles was investigated. The median particle size (D
50) increases with lipid content, and fine particles were reduced with lipid encapsulation. The surface morphology of lipid-encapsulated citric acid particles was studied by scanning electron micrograph to gain insight into the possible encapsulation mechanism. The encapsulation efficiency increases with the lipid-to-citric acid mass ratio.
The Impact of Heat-Moisture Treatment on Physicochemical Properties and Retrogradation Behavior of Sweet Potato Starch
Authors: Li Yaoyao , Liu Shaowei , Liu Xue , Tang Xiaozhi , Zhang Jian
Published: April 2017

Starch isolated from sweet potato was subjected to different levels of HMT at 15, 20, 25, 30, and 35 %. HMT showed negligible effect on the swelling power of starch. The swelling power was decreased with the increasing of the initial moisture content of the starch. The apparent amylose contents of HMT starches decreased from 24.11 % to 20.56 % with the initial moisture content increasing from 15 % to 35 %. The pasting temperatures enhanced from 73.1 to 81°C (p < 0.05) with the rapidly digestible starch (RDS) contents decreasing from 86.97 to 70.24 % (p < 0.05). Avrami equation analysis showed that HMT reduced the rate of starch retrogradation. The Avrami exponents of native and HMT-35 starches were 0.70 and 0.98 with the recrystallization rates 0.22 and 0.10, respectively. HMT could restrain the starch retrogradation and these results could provide theoretical guidance on sweet potato starch modification.
An Integrative Review on Standardized Exams as a Predictive Admission Criterion for RN Programs
Authors: Twidwell Julie E. , Records Kathie
Published: April 2017

Nursing programs reject qualified applicants due to limited clinical placements and faculty. By admitting the strongest candidates, schools of nursing will reduce attrition rates, increase NCLEX-RN pass rates, and speed the entry into practice of well-prepared nurses to help stem the nursing shortage. This integrative review identified the standardized admission exams most predictive of student success. Included were articles published between 2005 and 2016 that focused on admission criteria, RN programs, specific exams (e. g., HESI-A2, TEAS, SAT, CAAP, or ACT), NCLEX-RN performance, or program success. Standardized exams are effective predictors of success in programs of nursing and first-attempt NCLEX-RN. While predictive accuracy differs between exams, findings suggest that the HESI-A2 is currently the best predictor of success. By optimizing the use of standardized exams as admission criteria, nursing programs can reduce attrition rates and improve NCLEX-RN pass rates. This will maximize program capacity and contribute to a greater number of practicing nurses.
Using amino-functionalized Fe3O4-WO3 nanoparticles for diazinon removal from synthetic and real water samples in presence of UV irradiation
Authors: Mohagheghian Azita , Ayagh Kobra , Godini Kazem , Shirzad-Siboni Mehdi
Published: April 2017

In this research, photocatalytic degradation of diazinon by amino-functionalized Fe
Reduction of a Schwartz-type boundary value problem for biharmonic monogenic functions to Fredholm integral equations
Authors: Gryshchuk Serhii V. , Plaksa Sergiy A.
Published: April 2017

We consider a commutative algebra 𝔹 over the field of complex numbers with a basis {e1, e2} satisfying the conditions

$ (e_{1}^{2}+e_{2}^{2})^{2}=0, e_{1}^{2}+e_{2}^{2}\neq 0. $ Let D be a bounded simply-connected domain in ℝ2. We consider (1-4)-problem for monogenic 𝔹-valued functions Φ(xe1 + ye2) = U1(x, y)e1 + U2(x, y)i e1 + U3(x, y)e2 + U4(x, y)i e2 having the classic derivative in the domain Dζ = {xe1 + ye2 : (x, y) ∈ D}: to find a monogenic in Dζ function Φ, which is continuously extended to the boundary ∂Dζ, when values of two component-functions U1, U4 are given on the boundary ∂D. Using a hypercomplex analog of the Cauchy type integral, we reduce the (1-4)-problem to a system of integral equations on the real axes. We establish sufficient conditions under which this system has the Fredholm property and the unique solution. We prove that a displacements-type boundary value problem of 2-D isotropic elasticity theory is reduced to (1-4)-problem with appropriate boundary conditions.
Ritual and property: Theorizing a Chinese case
Authors: Herrmann-Pillath Carsten , Guo Man
Published: April 2017

This paper introduces the concept of ‘ritual’ for analysing the interaction between informal and formal institutions, taking land property rights in South China as an empirical case. By ritual, we refer to public actions that involve artefacts and create common knowledge about behavioural patterns in a population. This theoretical notion of ritual (suggested by Michael Chwe) matches with indigenous Chinese notions (li zhi), both in terms of scholarly work and popular usages. Based on own fieldwork, we investigate into the representative case of an ‘urban village’ in Shenzhen where traditional lineage practices have shaped the institutional and physical transformation of this dynamic metropolis. We claim that the current management of land rights stays in continuity with the ‘ritual economy’ of traditional China.
Crystal structure of 3-(adamantan-1-yl)-4-(4-fluorophenyl)-1H-1,2,4-triazole-5(4H)-thione, C18H20FN3S
Authors: Al-Shehri Mona M. , Elsaman Tilal , Al-Abdullah Ebtehal S. , Ghabbour Hazem A. , El-Emam Ali A.
Published: April 2017

C18H20FN3S, triclinic, P1̅, a = 7.3884(4) Å, b = 10.0741(6) Å, c = 12.6533(8) Å, α = 69.209(2)°, β = 73.778(2)°, γ = 72.638(2)°, V = 824.33(8) Å3, Z = 2, Rgt(F) = 0.0480, wRref(F2) = 0.1351, T = 296(2) K.
Crystal structure of trans-bis((E)-7-oxo-4-(phenyldiazenyl)cyclohepta-1,3,5-trien-1-olato)-κ2
O,O′)-bis(pyridine-κN)cobalt(II), C36H28CoN6O4
Authors: Hill Tania N. , Koen Renier , Roodt Andreas
Published: April 2017

C36H28Co1N6O4, triclinic, P1̄ (no. 2), a = 6.3166(4) Å, b = 8.5454(5) Å, c = 14.8075(9) Å, α = 105.157(2)°, β = 94.494(3)°, γ = 101.890(2)°, V = 747.5(2) Å3, Z = 1, R
gt(F) = 0.0332, wR
ref(F
2) = 0.0790, T = 100(2) K.
Wie kommt es zur Schichtung im Hippocampus?
Authors: Frotscher Michael , Zhao Shanting , Förster Eckart
Published: April 2017

Die Hippocampusformation ist durch einer klare Schichtung der Zellen und Fasern gekennzeichnet. Im Gyrus dentatus sind dem Körnerzellband Assoziations- und Commissurenfasern (A/C-Fasern) und entorhinale Afferenzen aufgelagert. Dabei besteht eine scharfe Grenze zwischen entorhinalen und A/C-Fasern. Die entorhinalen Fasern in der äußeren Molekularschicht endigen an den distalen Dendriten der Körnerzellen und die A/C-Fasern in der inneren Molekularschicht an proximalen Dendritenabschnitten. Wie wird diese Präzision der Zell- und Faserschichtung kontrolliert?

Wir haben kürzlich gezeigt, dass die A/C-Fasern ihre Schicht über Signalmoleküle an den Dendriten der Körnerzellen finden. Anders die entorhinalen Afferenzen: Hier spielen Moleküle der extrazellulären Matrix wie Hyaluronsäure und assoziierte Moleküle eine entscheidende Rolle. Die Schichtung der Körnerzellsomata wird durch das Glycoprotein Reelin bestimmt. Bei der Reeler-Maus, der Reelin fehlt, ist die Schichtung der Körnerzellsomata aufgehoben. Unsere Befunde deuten darauf hin, dass diese Migrationsstörung aus einer Fehldifferenzierung der Radialglia resultiert, die für neuronale Migration benötigt wird.
Thrombin-verwandte Proteasen als Signalmoleküle im Gehirn: Proteaseaktivierte Rezeptoren bei neuronaler Schädigung und bei Neuroprotektion
Authors: Rohatgi Tanuja , Reiser Georg
Published: April 2017

Thrombin, eine Serinprotease mit zentraler Bedeutung für die Blutgerinnung, kann Rezeptoren auf der Plasmamembran von Zellen aktivieren. Diese Protease-aktivierten Rezeptoren (PARs) wurden kürzlich auch im Gehirn gefunden. Dort sind diese Rezeptoren insbesondere bei Neuroprotektion oder Schädigung im Zusammenhang mit pathologischen Zuständen von Bedeutung. Man unterscheidet 4 Subtypen, die als PAR-1 bis PAR-4 bezeichneten Rezeptoren, die alle in Mensch, Ratte und Maus exprimiert sind und große Homologie zwischen diesen Spezies aufweisen. PARs besitzen einen einzigartigen Aktivierungsmechanismus, weil sie durch die Spaltung des Rezeptorproteins irreversibel in den aktiven Zustand versetzt werden. Das durch die Proteolyse neu entstandene extrazelluläre N-terminale Ende des Rezeptor-Polypeptids wird als ein vorher verborgenes N-terminales Ende offen gelegt und wirkt nun als an das Protein gekoppelter, aktivierender Peptidligand.

PARs sind in vielen Bereichen im zentralen und im peripheren Nervensystem exprimiert. PARs scheinen bei der Pathologie neurodegenerativer Erkrankungen, wie Alzheimer oder HIV-Encephalitis eine Rolle zu spielen. Thrombin löst im Gehirn über PARs die Proliferation von Astrozyten aus, was für die reaktive Astrogliose von Bedeutung ist. Andererseits wirkt Thrombin janus-ähnlich, da es bei hohen Konzentrationen Nervengewebe schädigt, dagegen in sehr niedrigen Konzentrationen, welche im leicht geschädigten Nervengewebe erreicht werden, eine protektive Rolle hat.
Das Kompetenznetz Parkinson
Authors: Eggert Karla , Baas Horst , Deuschl Günther , Dodel Richard , Franke Sonja , Gasser Thomas , Klockgether Thomas , Reichmann Heinz , Trenkwalder Claudia , Wuellner Ullrich , Oertel Wolfgang H.
Published: April 2017

Das Kompetenznetz Parkinson (KNP) wurde im September 1999 mit Unterstützung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung etabliert und befindet sich seit November 2004 in der dritten Förderperiode. Im KNP haben sich Universitätskliniken, Forschungseinrichtungen, Städtische Kliniken, Parkinson-Fachkliniken und Rehabilitationseinrichtungen zusammengeschlossen. Ziel ist die Förderung der Parkinson- Forschung und die Optimierung der Versorgung durch raschere Umsetzung von Forschungsergebnissen in die klinische Therapie.

Es wurde eine Netzstruktur zwischen den beteiligten neurologischen Kliniken aufgebaut, die ein internetbasiertes System umfasst, mit dem gemeinsame Datenbanken für die Sammlung von Krankendaten, Biomaterialbanken wie die Genbank aber auch die Durchführung von klinischen Studien geführt werden können. Mit diesem System werden jetzt mehrere multizentrische Forschungsprojekte realisiert. So werden im KNP Projekte zur Frühdiagnose der Parkinson-Syndrome, neurologisch-neurochirurgische und pharmakologische Multizenterstudien sowie ökonomische Fragestellungen bearbeitet. Die dritte Förderperiode dient der Sicherung des längerfristigen Bestandes des Netzwerkes nach Auslaufen der BMBF-Förderung. Ein wichtiger Schritt auf dem Weg dorthin war die Gründung der German Parkinson Study Group (GPS). Die Studiengruppe führt Industrie-finanzierte Studien durch und verwirklicht Investigatorinitiierte Projekte.
Optische Messung neuronaler Netzwerkdynamik in 3D
Authors: Göbel Werner , Helmchen Fritjof
Published: April 2017

Die Funktionsweise des Gehirns beruht auf komplex verschalteten Netzwerken von Nervenzellen und umgebenden Gliazellen. Die Erregungsmuster in diesen Netzwerken bilden die Grundlage für die Verarbeitung sensorischer Reize, für Gedächtnisbildung, und für Verhalten. Die Messung der räumlichen und zeitlichen Aktivitätmuster in neuronalen Netzwerken im lebenden Gehirn ist daher ein wesentliches, bisher jedoch unvollständig erreichtes Ziel der Hirnforschung. Elektrische Ableitverfahren ermöglichen zumeist nur punktuelle Messungen und auch optische Verfahren zur in vivo Darstellung zellulärer Aktivität, wie die 2-Photonen-Laserscanning-Mikroskopie, sind im Hinblick auf Geschwindigkeit und Bildfeld begrenzt. Insbesondere wird beim konventionellen, rasterförmigen Laserscanning die dreidimensionale Struktur neuronaler Schaltkreise im Hirngewebe nicht berücksichtigt. Hier präsentieren wir neuartige Laserscanning-verfahren, die mithilfe mechanischer Schwingungen des Mikroskopobjektivs schnelle funktionelle Bildgebung in 3D ermöglichen. Die neuen Methoden erlauben Aufnahmen von 3D-Aktivitätsmustern in lokalen Netzwerken von mehreren hundert Zellen sowie neue Blickwinkel auf Erregungsmuster in einzelnen Neuronen. Sie eröffnen damit neue Möglichkeiten der in vivo Untersuchung neuronaler Schaltkreise.
Die Cytomatrix der präsynaptischen Aktiven Zone: molekulare Organisation und Funktion
Authors: Mittelstaedt Tobias , Álvarez-Barón Elena , Schoch Susanne
Published: April 2017

Die Weiterleitung eines elektrischen Stimulus von einer Nervenzelle zur nächsten erfolgt an spezialisierten zellulären Schnittstellen, den Synapsen. An chemischen Synapsen erfolgt die Signalübertragung durch die Fusion synaptischer Vesikel mit der präsynaptischen Membran und die Freisetzung darin enthaltener Neurotransmitter in den synaptischen Spalt. Im Gegensatz zu anderen sekretorischen Prozessen erfolgt diese Freisetzung extrem schnell, streng kontrolliert und örtlich begrenzt, gleichzeitig jedoch dynamisch reguliert. Der spezialisierte Bereich der Präsynapse, in dem die Fusion stattfindet, heißt Aktive Zone. Ultrastrukturelle Untersuchungen haben gezeigt, dass sie exakt gegenüber dem postsynaptischen Neurotransmitterrezeptionsapparat liegt, und dass an der Plasmamembran auf beiden Seiten des synaptischen Spalts eine elektronendichte Struktur ausgebildet ist. Dieses elektronendichte Material wird an der Präsynapse als Cytomatrix an der Aktiven Zone (CAZ) oder präsynaptisches Netz bezeichnet. Bis heute wurden fünf Proteinfamilien identifiziert, deren Mitglieder spezifisch an der Aktiven Zone angereichert sind: Munc13s, RIMs, ELKS, Bassoon/Piccolo und Liprin-α. In den letzten Jahren haben die Ergebnisse genetischer, biochemischer, struktureller und physiologischer Untersuchungen erste Einblicke in die Funktion dieser Proteine und ihrer Beteiligung an der Regulation der Fusion synaptischer Vesikel, der Vermittlung verschiedener Formen synaptischer Plastizität und der strukturellen Organisation der Aktiven Zone geliefert.
Das Mittelohr-Cholesteatom: eine Reise zur Aufklärung der Ursache dieser aggressiven Form der chronischen Mittelohrentzündung
Authors: Fränzer Jürgen-Theodor , Sudhoff Holger
Published: April 2017

Das Cholesteatom tritt an verschiedenen Lokalisationen im Felsenbein, das u.a. das Mittelohr beherbergt, auf. Es können Gehörgangs-, Mittelohr- und Felsenbeinspitzen-Cholesteatome unterschieden werden. Die häufigsten Mittelohr-Cholesteatome lassen sich in angeborene oder kongenitale und erworbene Cholesteatome unterteilen. Es sind verschiedene Hypothesen zur Entstehung dieser aggressiven Form von Mittelohrent­zündungen aufgestellt und teilweise wieder verworfen worden.

Wir untersuchen die mögliche Entstehung von Cholesteatomen u.a. durch bakterielle Superinfektionen. Hierzu setzen wir moderne molekular- und zellbiologische als auch immunhistochemische Techniken an menschlichem Untersuchungsmaterial ein, auch deswegen, weil es noch immer nicht gelungen ist, ein dem menschlichen Cholesteatom gleichendes Tiermodell zu etablieren. Wir berichten über die verschiedenen Theorien zur Entstehung von Cholesteatomen im Mittelohr und Befunde, die diese Theorien unterstützen. Viele Untersuchungen zur Hyperproliferation, zu den verschiedenen morphologischen Abschnitten von Cholesteatomen und zur Expression verschiedener Proteine vervollständigen dieses Bild. Schließlich verdeutlichen wir, dass es Hinweise gibt, dass möglicherweise eine Schwächung der antimikrobiellen innaten Abwehr der Gehörgangshaut einen entscheidenden Beitrag zur Entstehung eines Cholesteatoms darstellen kann.
Das Bewegungssehen der Fliege: vom optischen Fluss zur visuellen Kurskontrolle
Authors: Borst Alexander
Published: April 2017

Visuelle, auf dem optischen Fluss basierende Kurskontrolle wurde sowohl an stationären als auch an frei fliegenden Fliegen ausgiebig studiert. Für die neuronale Kontrolle dieses Verhaltens scheinen die Tangentialzellen der Lobulaplatte eine große Rolle zu spielen. Diese Zellen sind bewegungsempfindlich, haben große rezeptive Felder, und die räumliche Verteilung ihrer Vorzugsrichtungen entspricht dem optischen Fluss, wie er bei bestimmten Flugmanövern auftritt. Der präsynaptische Schaltkreis, der die lokalen Bewegungsrichtungen berechnet und die Tangentialzellen überhaupt erst empfindlich für visuelle Bewegung macht, lag jedoch lange Zeit aufgrund der geringen Größe der entsprechenden Neurone im Dunkeln. Erste Erfolge erbrachte hier die Kombination von elektrophysiologischen Ableitungen der Tangentialzellen bei Drosophila mit genetischer Blockade einzelner Kandidaten-Neurone. Mit diesem Ansatz wurden die Lamina-Neurone L1 und L2 als Eingangselemente zu zwei parallelen Bewegungsdetektionssystemen identifiziert, die selektiv auf die Bewegung von Dunkel-Hell (L1, ON-System) bzw. Hell-Dunkel (L2, Off-System) -Übergängen reagieren.
Das endogene Cannabinoidsystem
Authors: Zimmer Andreas , Drews Eva
Published: April 2017

Cannabis sativa, die Hanfpflanze, wird seit vielen tausend Jahren kultiviert und als Heilpflanze und Rauschmittel genutzt. Die wissenschaftliche Erforschung der psychoaktiven Inhaltsstoffe von Cannabis sativa und ihrer Wirkungen im Gehirn hat vor ca. 50 Jahren begonnen und zur Entdeckung des endogenen Cannabinoidsystems geführt. Wir wissen heute, dass dieses System bei der Kommunikation zwischen Nervenzellen einen wichtigen Rückkopplungsmechanismus darstellt. Das System ist aber nicht nur im Gehirn aktiv. Besonders bei Erkrankungen findet man eine Aktivierung des endogenen Cannabinoidsystems in vielen Geweben und Organen. Das Interesse an diesem System als möglicher Angriffspunkt für neue Medikamente ist deshalb sehr groß. Die zurzeit im Handel befindlichen Medikamente basieren alle noch auf Cannabisextrakten oder sind synthetische Präparationen der Wirkstoffe. Diese Medikamente werden vor allem zur Therapie chronischer Schmerzen angewendet. In diesem Übersichtsartikel werden wir die Funktionen des endogenen Cannabinoidsystems bei der Schmerzwahrnehmung näher beleuchten und ein neues pflanzliches Cannabinoid vorstellen, das Bestandteil unserer täglichen Nahrung ist.
Connectomics: Neue Methoden zur dichten Rekonstruktion neuronaler Schaltkreise
Authors: Helmstaedter Moritz
Published: April 2017

Das Nervensystem zeichnet sich durch eine besonders komplexe Zell-zu-Zell-Interaktion aus, welche vorwiegend durch chemische Synapsen erfolgt. Die Struktur dieses interzellulären Netzwerks zu kartieren ist eine wesentliche Herausforderung der Neurowissenschaften. Das in den letzten Jahren formierte Feld der Connectomics hat sich die methodische Aufgabe gestellt, die dichte Rekonstruktion immer größerer Nervenzellnetzwerke zu ermöglichen. Hierzu dienen automatisierte Volumenelektronenmikroskopie- Techniken für die Bildgebung. Die wesentliche Hürde ist jedoch noch immer die Datenrekonstruktion, für welche inzwischen ungewöhnliche Wege der Massenrekonstruktion mittels Schwarmintelligenz und Online-Computerspielen verfolgt werden.
BDNF: Ein Regulator von Lern- und Gedächtnisprozessen mit klinischem Potenzial
Authors: Brigadski Tanja , Lessmann Volkmar
Published: April 2017

Gedächtnisinhalte werden durch gebahnte synaptische Ausbreitung elektrischer Signale in neuronalen Netzwerken repräsentiert. Die Aufnahme neuer oder die Än­derung alter Gedächtnisinhalte wird durch plastische Fähigkeiten unseres Gehirns ermöglicht. Molekulare synaptische Plastizitätsprozesse in neuronalen Netzen werden deswegen als zelluläres Korrelat für Lern- und Gedächtnisprozesse angesehen. Dem Wachstumsfaktor Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) wird hier eine bedeu­tende Rolle zugewiesen. Neben seiner Aufgabe bei neuronalen Plastizitätsprozessen wie z.B. der Langzeitpotenzierung synaptischer Verbindungen koordiniert er eine Vielzahl von zellulären Funktionen, wie die Differenzierung neuronaler Vorläufer­zellen, die Synaptogenese und das Überleben von Neuronen. Zur Entfaltung seiner neuroprotektiven und plastizitätsfördernden Wirkung im jeweiligen Zielgebiet sind anterograde und retrograde Transportprozesse sowie die Exo- und Endocytose der BDNF-beinhaltenden Vesikel notwendig. Eine Störung dieser Prozesse kann zu einer Unter- oder Fehlversorgung neuronaler Strukturen mit BDNF führen, mit der Kon­sequenz, dass zelluläre Plastizitätsprozesse nicht mehr fehlerfrei ablaufen können und Gedächtnisspuren schlechter oder fehlerbehaftet abgelegt werden. Da Kognition und psychische Gesundheit auf eine intakte Abspeicherung und Veränderung von Gedächtnisinhalten angewiesen sind, wird angenommen, dass ein veränderter BDNF-Stoffwechsel (in der Regel ein Mangel) an einer Reihe von neurodegenerativen und psychischen Erkrankungen mit beteiligt sein könnte. Der vorliegende Artikel stellt eine Übersicht des derzeitigen Kenntnisstandes über die Verbindung zwischen der zellulären Verarbeitung von BDNF, der Funktion des Proteins bei Plastizitätsprozessen und verschiedenen Erkrankungen des Gehirns dar.
Die Taube (Columba livia) als Modellorganismus in der kognitiven Neurowissenschaft
Authors: Güntürkün Onur , Stüttgen Maik C. , Manns Martina
Published: April 2017

Ein tieferes Verständnis der neuronalen Grundlagen von Verhalten und der Evolution kognitiver Fertigkeiten erfordert Untersuchungen an Modellorganismen aus mehren taxonomischen Gruppen. Wie erfolgreich ein vergleichender Ansatz sein kann, zeigt Forschung mit Vögeln, deren kognitive Fähigkeiten lange unterschätzt wurden und die doch ganz grundlegende Erkenntnisse zur funktionalen Organisation des Gehirns geliefert haben. Insbesondere domestizierte Felsentauben (Columba livia) werden seit mehr als einem halben Jahrhundert zum Studium elementarer Lern-, Gedächtnis- und Entscheidungsprozesse herangezogen. Aus diesem Grund bilden an Tauben beschrie­bene Verhaltensphänomene das Rückgrat aktueller psychologischer Lerntheorien. Die große Fülle an Verhaltensbeobachtungen, detaillierten neuroanatomischen Befunden sowie die Verfügbarkeit eines exzellenten stereotaktischen Atlas haben die Taube zu einem zentralen Modellorganismus der Verhaltensneurobiologie gemacht. Dieser Artikel zeigt anhand ausgewählter Beispiele, welche grundlegenden Einsichten mit Tauben als Modellsystem gewonnen wurden.
Plastizität durch sensorische Stimulation: Lernen und Rehabilitation
Authors: Dinse H. R. , Tegenthof Martin
Published: April 2017

Der Königsweg zur Verbesserung sensorischer, motorischer oder kognitiver Leistungen besteht in lang andauerndem Training und Übung. Neuere Studien zeigen jedoch, dass vergleichbare Leistungsverbesserungen auch ohne Training durch reine passive Darbietung sensorischer Reize erzielt werden können. Solches „trainingsunabhängiges Lernen“, das vor allem im somatosensorischen System ausführlich untersucht worden ist, löst nachhaltige Veränderungen der Wahrnehmung und der neuronalen Verarbeitung aus. Die Wirksamkeit dieses Ansatzes beruht wahrscheinlich darauf, dass die verwendeten Stimulationsprotokolle nahezu optimal zur Auslösung synaptischer Plastizität sind. Auf diese Weise eröffnen sich neue Wege für die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Lernprozessen beim Menschen und zugrunde liegenden zellulären und molekularen Mechanismen sowie neue Ansätze für Intervention und Therapie.
TASK, TREK & Co.: Eine wandelbare Kalium-Kanalfamilie für diverse Aufgaben im Gehirn
Authors: Ehling P. , Bittner Stefan , Meuth Sven G. , Budde Thomas
Published: April 2017

In den 1990er Jahren entdeckt und als passive Poren eingestuft, wurde die Familie der Zweiporendomänen Kalium-Kanäle (K 2P - Kanäle) zunächst kaum beachtet. Inzwischen hat sich die Einschätzung dieser Familie mit 15 Mitgliedern, die ubiquitär exprimiert werden, stark gewandelt. K2P-Kanäle vermitteln einen Kalium-Auswärtsstrom, der das negative Ruhemembranpotenzial stabilisiert, so einer Depolarisation entgegenwirkt und insbesondere in Neuronen ein wichtiger Regulator für die Erregbarkeit und das Feuerverhalten ist. Die umfangreiche Liste an Modulatoren und Steuermechanismen unterstreicht ihre hohe Relevanz. K2P-Kanälen konnte eine wichtige Funktion in der Regulation des Schlaf-Wach-Rhythmus von Saugern zugeordnet werden. Auch vermitteln sie die Wirkung von Inhalationsnarkotika, indem sie eine Aktivitätsform thalamischer Neurone unterstützen, die typischerweise im Schlaf auftritt. Dieser Übersichtsartikel fasst den Kenntnisstand zur Physiologie der K2P- Kanäle im Gehirn zusammen, gibt einen Einblick in die Rolle der K2P -Kanäle bei neurologischen Erkrankungen und zeigt zudem zukünftige Forschungsfragen und ihre technischen Hürden auf.
Entschlüsselung glialer Funktionen mittels OMICs-Technologien
Authors: Dieterich Daniela C. , Rossner Moritz J.
Published: April 2017

Sowohl neuronale als auch gliale Zellen tragen zu höheren Hirnfunktionen bei. Viele Beobachtungen zeigen, dass Neurone und Gliazellen nicht nur physische Berührungspunkte besitzen, sondern auch physiologisch eng verbunden sind und auf vielen Ebenen wechselseitig voneinander abhängen. Zudem stellen Macroglia wie Astrozyten, NG2 - Zellen und Oligodendrocyten keine homogenen Zellpopulationen dar, sondern besitzen, ahnlich wie Neurone, merkliche Unterschiede in verschiedenen Aspekten. Diese Vielzahl der Unterschiede in Morphologie, Funktionalität und zellularer Aktivität wurden jungst anerkannt und in ein generelles Konzept der Gehirnfunktion integriert, welches eine neurale, statt einer ausschließlich neuronalen Welt zeichnet. Mit den neusten Fortschritten der ‚OMICs‘ Technologie wird ein unvoreingenommener und explorativer Ansatz möglich, über welchen ein detailliertes Verständnis des glialen Heterogenitätsprofils in Reichweite gelangt. In diesem Artikel geben wir einen Überblick über aktuelle Transkriptomics-und Proteomicstechniken, die benutzt werden, um die gliale Heterogenität des Gehirns zu analysieren.
Connectomics: die Notwendigkeit von vergleichenden Studien
Authors: Laurent G.
Published: April 2017

Connectomics, die systematische Untersuchung von neuronalen Schaltkreisen, hat das Potential, die Konnektivität eines Gehirns oder einer Hirnregion mit Einzelsynapsen-auflösung aufzudecken. Dies ist äußerst spannend, aber gleichzeitig auch ziemlich einschüchternd. Der spannende Aspekt ist offensichtlich. Der einschüchternde Aspekt ist weniger klar und bezieht sich auf die Herausforderung, Regelmäßigkeiten aus einer überwältigenden Masse von hochauflösenden Daten zu extrahieren. Man könnte sagen, daß dies eigentlich ein angenehmes Problem ist, und ich stimme zu. Ich argumentiere hier, daß wir jetzt mehr denn je vergleichende Vorgehensweisen benutzen müssen, wenn es unser Ziel ist, aus solchen Daten ein allgemeines und theoretisches Verständnis des Gehirns abzuleiten.
Konnektomik mit zellulärer Präzision
Authors: Helmstaedter M.
Published: April 2017

Das Ziel, synaptische Nervenzellnetzwerke zumindest in begrenzten Hirnteilen komplett zu vermessen, hat in den letzten Jahren erhebliche Aufmerksamkeit gewonnen. Methodische Durchbrüche haben die 3-dimensionale elektronenmikroskopische Darstellung immer größerer Gewebsblöcke realistisch werden lassen. Die Effektivität der Datenanalysemethoden solcher Bilddaten begrenzt aber noch immer die möglichen neurowissenschaftlichen Erkenntnisse. Wo steht das Feld, welche Einsichten sind gewonnen, welche absehbar? Dieser kurze Überblick berichtet vom Stand der Dinge in der zellulären Konnektomik.
BDNF: a regulator of learning and memory processes with clinical potential
Authors: Brigadski T. , Leßmann V.
Published: April 2017

Memories are believed to be represented by facilitated synaptic transmission of elec­trical signals in neuronal networks. The abil­ity to acquire new memories or to change old memory content results from the plastic properties of the brain. Molecular changes in synaptic plasticity of neuronal networks are considered to be the cellular correlates of learning and memory, and the neurotroph­in brain-derived neurotropic factor (BDNF) plays an important role in these processes. This neurotrophic factor coordinates a mul­titude of biological functions. In addition to its role in neuronal plasticity processes, such as long-term potentiation of synaptic trans­mission, the protein regulates the differentia­tion of neuronal precursor cells, synaptogen­esis, and neuronal survival. Cellular process­es like BDNF protein processing, anterograde and retrograde transport, as well as exocyto­sis and endocytosis of BDNF vesicles are nec­essary to enable the protein to fulfill its neu­roprotective and plasticity-related functions in its target areas. Therefore, deficits in one of these functions, resulting in a reduction or a lack of BDNF supply, can result in dysfunc­tional or reduced synaptic plasticity in virtu­ally every brain area. Since cognitive process­es and mental health require the intact formation and modification of memory traces, a change in BDNF turnover is considered as a contributing factor to a number of neurode­generative and psychological disorders. This review summarizes the current knowledge regarding the connection between BDNF, its role in synaptic plasticity and its role in brain.
Dissecting the regional diversity of glial cells by applying -omic technologies
Authors: Dieterich Daniela C. , Rossner Moritz J.
Published: April 2017

Neuronal as well as glial cells contribute to higher order brain functions. Many observations show that neurons and glial cells are not only physically highly intermingled but are physiologically tightly connected and mutually depend at various levels on each other. Moreover, macroglia classes like astrocytes, NG2 cells and oligodendrocytes are not at all homogenous cell populations but do possess a markedly heterogeneity in various aspects similar to neurons. The diversity of differences in morphology, functionality and, cellular activity has been acknowledged recently and will be integrated into a concept of brain function that pictures a neural rather than a puristical neuronal world. With the recent progress in “omic” technologies, an unbiased and exploratory approach toward an enhanced understanding of glial heterogeneity has become possible. Here, we provide an overview on current technical transcriptomic and proteomic approaches used to dissect glial heterogeneity of the brain.
In search of the human engram
Authors: Axmacher N.
Published: April 2017

Despite abundant knowledge on the neural basis of memory functions in the human brain, stimulus-specific memory traces- engrams-have long remained elusive. In this article, recent developments that start to shed light on the mechanisms underlying the formation, modification and potential degradation of engrams are reviewed. Stimulus-specific memory representations appear to occur at different levels of brain organization, from spike rates of individual cells via time-frequency signatures of small-scale neural networks to distributed activity patterns. However, memories undergo transformation whenever they are recalled. Thus, novel methodological approaches need to be employed in order to identify considerably modified engrams. Furthermore, engrams are impaired in a number of diseases involving memory dysfunction. This article is concluded with a description of recent translational work on altered content-specific memory representations in the context of Alzheimer’s disease.