Role of Rab5 in synaptic vesicle recycling

During synaptic transmission, NT-filled synaptic vesicles are released by Ca2+-triggered exocytosis at the active zone. Following exocytosis, SV membrane is immediately re-internalized and synaptic vesicles (SVs) are regenerated by a local recycling mechanism within the presynaptic terminal. It is debated whether an endosomal compartment is involved in this recycling process. In contrast, it is well known from cultured mammalian cells, that endocytic vesicles fuse to the early sorting endosome. The early endosome is a major sorting station of the cell where cargo is send into the degradative pathway to late endosome and lysosome or towards recycling. Each trafficking step is mediated by a certain protein of the Rab family. Rab proteins are small GTPases belonging to the Ras superfamily. They accumulate at their target compartments and have thereby been used as markers for the different endocytic organelles in cultured mammalian cells. Rab5 controls trafficking from the PM to the early endosome and has thereby been used as marker for this compartment. A second marker is based on the specific binding of the FYVE zinc finger protein domain to the lipid PI(3)P that is specifically generated at the early endosomal membrane. This study used the Drosophila NMJ as a model system to investigate the SV recycling process. In particular, three questions were addressed: First, is an endosomal compartment present at the synapse? Second, do SVs recycle through an endosome? Third, is Rab5 involved in SV recycling? We used GFP fusions of Rab5 and 2xFYVE to visualize endosomal compartments at the presynaptic terminal of Drosophila third instar larval NMJs. Furthermore, the endosomes are located within the pool of recycling SVs, labeled with the styryl-dye FM5-95. Using the temperature-sensitive mutation in Dynamin, shibirets, we showed that SV recycling involves trafficking through an intermediate endosomal compartment. In cultured mammalian cells, interfering with Rab5 function by expressing the dominant negative version, Rab5SN causes the fragmentation of the endosome and the accumulation of endocytic vesicles. In contrast, when Rab5 is overexpressed enlarged endosomal compartments were observed. In Drosophila, the endosomal compartment was disrupted when loss of function and dominant negative mutants of Rab5 were expressed. In addition, at the ultrastructural we observed an accumulation of endocytic vesicles in Rab5S43N expressing terminals and enlarged endosomes when Rab5 was overexpressed. Furthermore, interfering with Rab5 function using the dominant negative Rab5S43N caused a decrease in the SV recycling kinetics as shown by FM1-43 experiments. In contrast, overexpression of Rab5 or GFP-Rab5 caused an increase in the FM1-43 internalization rate. Finally, standard electrophysiological techniques were used to measure synaptic function. We found that the Rab5-mediated endosomal SV recycling pathway generates vesicles with a higher fusion efficacy during Ca2+-triggered release, compared to SVs recycled when Rab5 function was impaired. We therefore suggest a model in which the endosome serves as organelle to control the SV fusion efficacy and thereby the synaptic strength. Since changes in the synaptic strength are occuring during learning and memory processes, controlling endosomal SV recycling might be a new molecular mechanism involved in learning and memory.

Simulation on the process of fatigue crack initiation in a martensitic stainless steel

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Computersimulation des Rissinitiierungsprozesses für einen martensitischen Stahl, der der niederzyklischen Ermüdung unterworfen wurde. Wie auf der Probenoberfläche beobachtet wurde, sind die Initiierung und das frühe Wachstum dieser Mikrorisse in hohem Grade von der Mikrostruktur abhängig. Diese Tatsache wurde in mesoskopischen Schädigungsmodellen beschrieben, wobei die Körner als einzelne Kristalle mit anisotropem Materialverhalten modelliert wurden. Das repräsentative Volumenelement (RVE), das durch einen Voronoi-Zerlegung erzeugt wurde, wurde benutzt, um die Mikrostruktur des polykristallinen Materials zu simulieren. Spannungsverteilungen wurden mit Hilfe der Finiten-Elemente-Methode mit elastischen und elastoplastischen Materialeigenschaften analysiert. Dazu wurde die Simulation zunächst an zweidimensionalen Modellen durchgeführt. Ferner wurde ein vereinfachtes dreidimensionales RVE hinsichtlich des sowohl dreidimensionalen Gleitsystems als auch Spannungszustandes verwendet. Die kontinuierliche Rissinitiierung wurde simuliert, indem der Risspfad innerhalb jedes Kornes definiert wurde. Die Zyklenanzahl bis zur Rissinitiierung wurde auf Grundlage der Tanaka-Mura- und Chan-Gleichungen ermittelt. Die Simulation lässt auf die Flächendichten der einsegmentige Risse in Relation zur Zyklenanzahl schließen. Die Resultate wurden mit experimentellen Daten verglichen. Für alle Belastungsdehnungen sind die Simulationsergebnisse mit denen der experimentellen Daten vergleichbar.

Herrschen durch Delegation

Am Beispiel der in der Wetterau gelegenen Reichsgrafschaft Solms-Rödelheim werden in der Dissertation die Existenzbedingungen der kleinen und kleinsten selbstständigen Reichsstände im Heiligen Römischen Reich Deutscher Nation der Frühen Neuzeit untersucht. Erkenntnisleitend ist dabei die Frage, ob und wie solche Territorien nicht nur trotz wiederkehrender Existenzbedrohungen bis zum Ende des Alten Reichs überleben konnten, sondern durch welche Strategien es ihnen gelang, dabei teilweise recht erfolgreich zu sein, wobei sich Erfolg durch politische Stabilität und wirtschaftliche Effizienz äußern konnte. Diese Frage rückt die zahlreichen kleinen Stände in den Fokus, nachdem diese lange Zeit marginalisiert und als bloße Objekte im Spiel der mächtigen Fürsten angesehen wurden. Insofern füllt sie eine bis heute evidente Lücke in der historischen Forschung zu frühneuzeitlicher Landesherrschaft, aber auch zum Funktionieren des Reichs als Verbund von Hoch-adelsherrschaften insgesamt. Zu ihrer Beantwortung werden zunächst systematisch die territorialen und rechtlichen Grundlagen reichsgräflicher Herrschaft herausgearbeitet, die aus einer größeren Zahl einzelner Rechts- und Herrschaftstitel zusammengesetzt waren. Die Herrschaft der Reichsgrafen unterschied sich also im 18. Jahrhundert deutlich von derjenigen der meisten Fürsten, die oft eine autonome und einheitliche Landeshoheit hatten herausbilden können. Die verstreut liegenden Gebiete, auf die sie sich bezog, wurden durch eine wirtschaftliche und herrschaftliche Administration verwaltet, die trotz kleiner Dimensionen als auf der Höhe der Zeit befindlich und leistungsfähig bezeichnet werden kann. Sowohl Herrschaft als auch Ökonomie waren dabei jederzeit stark auf die Person des regierenden Reichsgrafen ausge-richtet, weshalb in der Dissertation der Begriff „personale Ökonomie“ analog zur geläufigen „personalen Herrschaft“ entwickelt wird. Die schmale territoriale Basis konnte im späten 17. und im 18. Jahrhundert auf verschiedenen Wegen erweitert werden. Durch eine rigidere Kontrolle über die Weitergabe durch Vererbung durch die Durchsetzung der Primogenitur gelang es zudem, eine neuerliche Zersplitterung beim Tod eines Regenten weitgehend zu verhindern. Dass dies jedoch nicht die Lösung aller Probleme bedeutete, zeigt die Untersuchung der Position des Sekundogenitus, die – insbesondere wenn er der Erbe eines verfeindeten Bruders war – große Bedeutung für die Entwicklung einer Reichsgrafschaft gewinnen konnte. Im letzten Kapitel schließlich rückt das in der Dissertation entwickelte Konzept der „Herrschaft durch Delegation“ in den Mittelpunkt. Danach funktionierte eine Landesherrschaft kleiner und kleinster Reichsstände angesichts der großen Herausforderungen bei gleichzeitig geringer Macht und vergleichsweise wenig leistungsfähiger Verwaltungen dann besonders gut, wenn die Landesherren darauf verzichteten, alle ihnen prinzipiell zustehenden Rechte selbst auszuüben, sondern sie statt dessen an Dritte delegierten. Für die Reichsgrafen von Solms-Rödelheim wird herausgearbeitet, dass besonders Haus und Familie, Ständische Bündnissysteme wie der Wetterauer Grafenverein, der Oberrheinische Reichskreis und innerterritoriale Mediatgewalten, hier v.a. die Gemeinden, große Bedeutung als Träger delegierter Herrschaft besaßen.

Psychotherapie zwischen Kunst und Wissenschaft

Kunst und Wissenschaft - ein unüberbrückbarer Gegensatz, gar Widerspruch oder ein sich befruchtendes Verhältnis? Beide haben sich im laufe der letzten Jahrhunderte immer weiter auseinanderentwickelt. Es scheint sich um weitgehend voneinander unabhängige und fast gänzlich voneinander geschiedene Bereiche zu handeln, die nach je eigenen, nicht ineinander überführbaren Regeln und Prinzipien funktionieren. Zählt in der Kunst Kreativität, Intuition und Subjektivität, so ist Wissenschaft traditionell durch andere Tugenden beherrscht: Der Erkenntnisprozeß soll geregelt, möglichst unter Ausschluß von subjektiver Willkür und vermittels des disziplinierten Einsatzes einer objektiven Vernunft vonstatten gehen. Wie kann sich Psychotherapie, wie die rationale Wissenschaft ein Kind der Neuzeit, die aber auch und andererseits über eine Tradition verfügt, die sie in die Nähe einer Heil"kunst" bringt, innerhalb dieses (Un-)Verhältnisses situieren? Ist sie ganz dem Kanon wissenschaftlicher Verfahren zuzuschlagen, wie es die Mehrheit der Forscher und auch einige Praktiker wollen? Oder kommt sie in die Nähe eines poetischen und ästhetischen Tuns, und bringen im Behandlungsprozeß zwei Menschen nicht durchaus kunstvoll eine neue Wirklichkeit hervor, die einer Novelle oder einem Roman gleicht? Diesen Fragen wollen wir im folgenden nachgehen. Wir werden vor allem bei Freud nachschlagen, der vor etwa 100 Jahren die Psychotherapie begründet hat, und wir werden die spannungsreiche und zerrissene Geschichte der Psychotherapie nach Freud schlaglichthaft nachvollziehen. Es liegt bei diesem Thema nahe, sowohl die wissenschaftliche Psychotherapie als auch kreative Prozesse zu untersuchen, die nicht nur in der künstlerischen Produktion eine Rolle spielen, sondern sich eben auch auf therapeutisches Handeln anwenden und übertragen lassen. Wenn es denn wahr ist, daß Kunst und Wissenschaft sich im Feld der Psychotherapie berühren, so wird der Gegensatz zwischen ihnen vielleicht nicht mehr so kraß ausfallen, und es werden Übergänge möglich. Wenn Wissenschaft sich von Kunst affizieren läßt, so wird sie sich erweitern und, was nicht unwesentlich ist, nicht nur darauf achten, daß ihre Erkenntnisse "wahr", sondern auch schön sind.

Effects of tillage on processes of organic matter sequestration

To increase the organic matter (OM) content in the soil is one main goal in arable soil management. The adoption of tillage systems with reduced tillage depth and/or frequency (reduced tillage) or of no-tillage was found to increase the concentration of soil OM compared to conventional tillage (CT; ploughing to 20-30 cm). However, the underlying processes are not yet clear and are discussed contradictorily. So far, few investigations were conducted on tillage systems with a shallow tillage depth (minimum tillage = MT; maximum tillage depth of 10 cm). A better understanding of the interactions between MT implementation and changes in OM transformation in soils is essential in order to evaluate the possible contribution of MT to a sustainable management of arable soils. The objectives of the present thesis were (i) to compare OM concentrations, microbial biomass, water-stable aggregates, and particulate OM (POM) between CT and MT soils, (ii) to estimate the temporal variability of water-stable aggregate size classes occurring in the field and the dynamics of macroaggregate (>250 µm) formation and disruption under controlled conditions, (iii) to investigate whether a lower disruption or a higher formation rate accounts for a higher occurrence of macroaggregates under MT compared to CT, (iv) to determine which fraction is the major agent for storing the surplus of OM found under MT compared to CT, and (v) to observe the early OM transformation after residue incorporation in different tillage systems simulated. Two experimental sites (Garte-Süd and Hohes Feld) near Göttingen, Germany, were investigated. Soil type of both sites was a Haplic Luvisol. Since about 40 years, both sites receive MT by a rotary harrow (to 5-8 cm depth) and CT by a plough (to 25 cm depth). Surface soils (0-5 cm) and subsoils (10-20 cm) of two sampling dates (after fallow and directly after tillage) were investigated for concentrations of organic C (Corg) and total N (N), different water-stable aggregate size classes, different density fractions (for the sampling date after fallow only), microbial biomass, and for biochemically stabilized Corg and N (by acid hydrolysis; for the sampling date after tillage only). In addition, two laboratory incubations were performed under controlled conditions: Firstly, MT and CT soils were incubated (28 days at 22°C) as bulk soil and with destroyed macroaggregates in order to estimate the importance of macroaggregates for the physical protection of the very labile OM against mineralization. Secondly, in a microcosm experiment simulating MT and CT systems with soil <250 µm and with 15N and 13C labelled maize straw incorporated to different depths, the mineralization, the formation of new macroaggregates, and the partitioning of the recently added C and N were followed (28 days at 15°C). Forty years of MT regime led to higher concentrations of microbial biomass and of Corg and N compared to CT, especially in the surface soil. After fallow and directly after tillage, a higher proportion of water-stable macroaggregates rich in OM was found in the MT (36% and 66%, respectively) than in the CT (19% and 47%, respectively) surface soils of both sites (data shown are of the site Garte-Süd only). The subsoils followed the same trend. For the sampling date after fallow, no differences in the POM fractions were found but there was more OM associated to the mineral fraction detected in the MT soils. A large temporal variability was observed for the abundance of macroaggregates. In the field and in the microcosm simulations, macroaggregates were found to have a higher formation rate after the incorporation of residues under MT than under CT. Thus, the lower occurrence of macroaggregates in CT soils cannot be attributed to a higher disruption but to a lower formation rate. A higher rate of macroaggregate formation in MT soils may be due to (i) the higher concentrated input of residues in the surface soil and/or (ii) a higher abundance of fungal biomass in contrast to CT soils. Overall, as a location of storage of the surplus of OM detected under MT compared to CT, water-stable macroaggregates were found to play a key role. In the incubation experiment, macroaggregates were not found to protect the very labile OM against mineralization. Anyway, the surplus of OM detected after tillage in the MT soil was biochemically degradable. MT simulations in the microcosm experiment showed a lower specific respiration and a less efficient translocation of recently added residues than the CT simulations. Differences in the early processes of OM translocation between CT and MT simulations were attributed to a higher residue to soil ratio and to a higher proportion of fungal biomass in the MT simulations. Overall, MT was found to have several beneficial effects on the soil structure and on the storage of OM, especially in the surface soil. Furthermore, it was concluded that the high concentration of residues in the surface soil of MT may alter the processes of storage and decomposition of OM. In further investigations, especially analysis of the residue-soil-interface and of effects of the depth of residue incorporation should be emphasised. Moreover, further evidence is needed on differences in the microbial community between CT and MT soils.

Halt beschützend über mir die Hand

Gefördert vom Beauftragten der Bundesregierung für Kultur und Medien aufgrund eines Beschlusses des Deutschen bundestages sowie mit freundlicher Unterstützung der Vereinigten Kurländischen Stiftungen

Das Internet und die Leugnung des Holocaust

Der Nationalsozialismus und damit auch der Holocaust gilt als die am besten erforschte Periode der deutschen Geschichte. Unzählige Berichte und Dokumente belegen den Völkermord an den europäischen Juden und ermöglichen so ein genaues und detailliertes Bild der Vorgänge. Trotz der sehr guten Quellenlage behaupten Holocaustleugner, dass es sich bei der Shoah um eine Inszenierung handele oder dass die geschätzten Opferzahlen als maßlose Übertreibung zurückzuweisen seien. Die vorliegende Studie untersucht, wie Holocaustleugner argumentieren und mit welchen Manipulationstechniken sie historische Tatsachen verfälschen. Im Zentrum stehen dabei propagandistische Texte im Internet, dem Medium, welches gegenwärtig als häufigster Verbreitungskanal für holocaustleugnende Propaganda genutzt wird. Um aktuelle Tendenzen deutlich zu machen und um Brüche und Kontinuitäten herauszuarbeiten, werden jüngste Internet-Publikationen mit Printmedien aus den 1970er und 1980er Jahren verglichen. Die Analyse macht dabei deutlich, dass sich holocaustleugnende Argumentationsmuster mit der „digitalen Revolution“ gewandelt haben und die Protagonisten der Szene sich auf neue Zielgruppen einstellen. Während frühe Printmedien vor allem für einen begrenzten Kreis einschlägig Interessierter publiziert wurden, haben Holocaustleugner heute die Gesamtheit der Internet-Nutzer als Zielgruppe erkannt. Vor diesem Hintergrund wandeln sich die Verschleierungstaktiken und Täuschungsmanöver, auch aber der Habitus der Texte. Argumentierten die Autoren in früheren Veröffentlichungen oftmals offensiv und radikal, konzentrieren sie sich gegenwärtig auf moderatere Argumentationsmuster, die darauf abzielen, die Shoah zu trivialisieren und zu minimieren. Derartige Propagandaformen sind kompatibler mit dem politischem Mainstream, weil sie weniger verschwörungstheoretisch angelegt sind und ihr antisemitisches Motiv besser verbergen können. Radikale Holocaustleugnung, die behauptet, der gesamte wissenschaftliche Erkenntnisbestand zur Shoah sei ein Phantasiegebilde, findet sich seltener im Internet. Häufiger wird eine „Nadelstich-Taktik“ verfolgt, die einzelne Detailaspekte aufgreift, in Frage stellt oder zu widerlegen vorgibt. Diese Angriffe sollen ihre Wirkung nicht für sich entfalten, sondern in der Summe suggerieren, dass die Tatsachenbasis des Holocaust durchaus hinterfragenswert sei.

Zur Interdependenz der Entwicklung der motorischen und sozialen Kompetenz in der frühen Kindheit

Das Ziel der Dissertation ist die Analyse des Verlaufs und der Differenzierung der frühkindlichen motorischen und sozialen Entwicklung. Dazu wurden über einen Zeitraum von 16 Monaten zu drei Messzeitpunkten die Entwicklungsdaten von insgesamt 138 Kindern erhoben. Bei dieser als Feldstudie konzipierten Untersuchung liegt der Fokus auf einer Analyse der kausalen Beziehung beider Entwicklungsbereiche. Häufig formulierte Annahmen hierzu konnten bisher durch den aktuellen Forschungsstand nicht bestätigt werden. Im Rahmen des längsschnittlichen, varianzanalytischen Vorgehens erfahren ausgewählte Leitsätze der Entwicklungspsychologie der Lebensspanne eine empirische Prüfung (Gewinn-Verlust-Dynamik & Direktionalität, vgl. Baltes, 1990; Willimczik, Voelcker-Rehage & Wiertz, 2006). Die Bestimmung der querschnittlichen Zusammenhänge zwischen den beiden Entwicklungsbereichen erfolgt mittels Partialkorrelationen. Die kausalen Bezüge werden mit Strukturgleichungsmodellen im Cross-Lagged Panel Design analysiert. Über die hier in einem kompetenzorientierten Ansatz verorteten Entwicklungsbereiche (motorische und soziale Kompetenz) hinaus, werden auch mögliche Zusammenhänge zwischen der Ausprägung der körperlich-sportlichen Aktivität und der sozialen Kompetenz im Querschnitt untersucht. Zur Erfassung der kindlichen Motorik dient die Testbatterie M-ABC-2 (Petermann, Henderson, Sugden & Barnett, 2009). Diese bildet primär die koordinativen Aspekte der kindlichen Motorik ab. Das kindliche Sozialverhalten wird mit dem Beobachtungsbogen SOCOMP (Perren, 2007) erfasst. Beide Instrumentarien erlauben eine in Dimensionen differenzierende Darstellung des jeweiligen Entwicklungsbereichs. Die Erhebung der körperlich-sportlichen Aktivität erfolgt anhand eines Elternfragebogens. Als Resultat der Arbeit können angenommene positive Zusammenhänge der sozialen und motorischen Kompetenz für die Phase der frühen Kindheit bestätigt werden. Auch ist ein positiver Zusammenhang zwischen einer aktiven Sportvereinsmitgliedschaft und dem sozialen Verhalten in der Peergroup zu konstatieren. Die Entwicklung der Gewinn-Verlust-Dynamik sowie der Direktionalität der Dimensionen der motorischen und sozialen Kompetenz sind für den untersuchten Zeitraum detailliert aufgearbeitet. Ein zentrales Ergebnis stellt die aufgezeigte zunehmende Differenzierung der Dimensionen beider Entwicklungsbereiche dar. Häufig angenommene und formulierte kausale Beziehungen zwischen dem Verlauf der sozialen und motorischen Kompetenz bestätigen sich dagegen nicht. Dieses Ergebnis ist jedoch differenziert zu interpretieren, was u.a. in dem methodischen Vorgehen zu den Kausalanalysen und den Anforderungen des CLP-Modells begründet liegt.

Memory Bias for Anxiety Prior to Academic Achievement Situations: Influences of Time, Mood, Personality and Post-Event-Processing

The current thesis examines memory bias for state anxiety prior to academic achievement situations like writing an exam and giving a speech. The thesis relies on the reconstruction principle, which assumes that memories for past emotions are reconstructed rather than stored permanently and accurately. This makes them prone to memory bias, which is af-fected by several influencing factors. A major aim is to include four important influencing factors simultaneously. Early research on mood and emotional autobiographical memory found evidence for the existence of a propositional associative network (Bower, 1981; Col-lins & Loftus, 1975), leading to mood congruent recall. But empirical findings gave also strong evidence for the existence of mood incongruent recall for one’s own emotions, which was for example linked to mood regulation via mood repair (e.g. Clark & Isen, 1982), which seems to be associated to the personality traits extraversion and neuroticism (Lischetzke & Eid, 2006; Ng & Diener, 2009). Moreover, neuroticism and trait anxiety are related to rumination, which is seen as negative post-event-processing (e.g. Wells & Clark, 1997). Overall, the elapsed time since the emotional event happened should have an impact on recall of emotions. Following the affect infusion model by Robinson and Clore (2002a), the influence of personality on memory bias should increase over time. Therefore, three longitudinal studies were realized, using naturally occurring as well as laboratory settings. The used paradigm was equivalent in all studies. Subjects were asked about their actual state anxiety prior to an academic achievement situation. Directly after the situation, cur-rent mood and recall of former anxiety were assessed. The same procedure was repeated a few weeks later. Personality traits and post-event-processing were also assessed. The results suggest a need to have a differentiated view on predicting memory bias. Study 1 (N = 131) as well as study 3 (N = 53) found evidence for mood incongruent memory in the sense of mood repair and downward regulation as a function of personality. Rumination was found to cause stable overestimation of pre-event anxiety in study 2 (N = 141) as well as in study 3. Although the relevance of the influencing factors changed over time, an increasing relevance of personality could not consistently be observed. The tremendously different effects of the laboratory study 2 indicated that such settings are not appropriate to study current issues. Theoretical and psychotherapeutically relevant conclusions are drawn and several limitations are discussed.