DensiProbe Spine: a novel instrument for intraoperative measurement of bone density in transpedicular screw fixation

STUDY DESIGN.: Cadaver study. OBJECTIVE.: To determine bone strength in vertebrae by measuring peak breakaway torque or indentation force using custom-made pedicle probes. SUMMARY OF BACKGROUND DATA.: Screw performance in dorsal spinal instrumentation is dependent on bone quality of the vertebral body. To date no intraoperative measuring device to validate bone strength is available. Destructive testing may predict bone strength in transpedicular instrumentations in osteoporotic vertebrae. Insertional torque measurements showed varying results. METHODS.: Ten human cadaveric vertebrae were evaluated for bone mineral density (BMD) measurements by quantitative computed tomography. Peak torque and indentation force of custom-made probes as a measure for mechanical bone strength were assessed via a transpedicular approach. The results were correlated to regional BMD and to biomechanical load testing after pedicle screw implementation. RESULTS.: Both methods generated a positive correlation to failure load of the respective vertebrae. The correlation of peak breakaway torque to failure load was r = 0.959 (P = 0.003), therewith distinctly higher than the correlation of indentation force to failure load, which was r = 0.690 (P = 0.040). In predicting regional BMD, measurement of peak torque also performed better than that of indentation force (r = 0.897 [P = 0.002] vs. r = 0.777 [P = 0.017]). CONCLUSION.: Transpedicular measurement of peak breakaway torque is technically feasible and predicts reliable local bone strength and implant failure for dorsal spinal instrumentations in this experimental setting.

Koproduktion von Wissen in der Entwicklung des Biolandbaus - Einflüsse von Marginalisierung, Anerkennung und Markt

The empirical analysis of the historical development of transdisciplinary co-production of knowledge (CPK) in organic agriculture (OA) in Switzerland has revealed three distinct phases. The initial phase shows various characteristics of transdisciplinary CPK and a high importance of experiential knowledge. The 2nd and 3rd phases involve an in-creasing segregation of farmers’, extension agents’, and scientists’ knowledge, caused by internal and external impacts, i.e. foundation of independent research institutions, changes in agriculture policy, and new market strategies. These developments strikingly represent an ambiguous trend: the growing societal and political recognition of OA and the increasing market, which are positive achievements, are associated by a gradual loss of very precious forms of CPK. A successful re-establishment of CPK processes and re-integration of experiential knowledge would help to resolve this dilemma and thus improve future research in OA and sustainability research in general.

Eemian interglacial reconstructed from a Greenland folded ice core

Efforts to extract a Greenland ice core with a complete record of the Eemian interglacial (130,000 to 115,000 years ago) have until now been unsuccessful. The response of the Greenland ice sheet to the warmer-than-present climate of the Eemian has thus remained unclear. Here we present the new North Greenland Eemian Ice Drilling ('NEEM') ice core and show only a modest ice-sheet response to the strong warming in the early Eemian. We reconstructed the Eemian record from folded ice using globally homogeneous parameters known from dated Greenland and Antarctic ice-core records. On the basis of water stable isotopes, NEEM surface temperatures after the onset of the Eemian (126,000 years ago) peaked at 8±4 degrees Celsius above the mean of the past millennium, followed by a gradual cooling that was probably driven by the decreasing summer insolation. Between 128,000 and 122,000 years ago, the thickness of the northwest Greenland ice sheet decreased by 400±250 metres, reaching surface elevations 122,000 years ago of 130±300 metres lower than the present. Extensive surface melt occurred at the NEEM site during the Eemian, a phenomenon witnessed when melt layers formed again at NEEM during the exceptional heat of July 2012. With additional warming, surface melt might become more common in the future.

Sportmotorische Leistungsfähigkeit und schulische Leistung – Zum mediierenden Effekt der exekutiven Funktionen

Introduction: Die sportmotorische Leistungsfähigkeit (SMLF) hängt nicht nur positiv mit der körperlichen Gesundheit zusammen, sondern gilt auch als Prädiktor für die schulische Leistung (SL) (van der Niet, Hartmann, Smith, & Visscher, 2014). Um die Frage zu beantworten, wie denn zwei auf den ersten Blick so distale Merkmale zusammenhängen sollen, werden unterschiedliche erklärende Variablen diskutiert, wobei die kognitive Stimulationshypothese die exekutiven Funktionen (EF) als mediierende Variable im Zusammenhang zwischen SMLF und SL postuliert. Die Annahme hierbei ist, dass die mit komplexen motorischen Kontrollprozessen einhergehende kognitive Beanspruchung bei einem wiederholten Ausführen von nicht-automatisierten sportbezogenen Handlungen zu einer Aktivierung und somit Förderung der EF führt (Best, 2010). EF, verstanden als höhere kognitive Prozesse, die ein zielorientiertes und situationsangepasstes Handeln erlauben, sind für den schulischen Erfolg von zentraler Bedeutung und gleichzeitig wichtige Prädiktoren der SL (Diamond, 2013). Obwohl diese Mediation seit einigen Jahren in der Literatur diskutiert wird, wurde sie bis heute noch nicht mit Hilfe längsschnittlicher Daten geprüft. Daher wird im Folgenden der mediierende Effekt der EF im Zusammenhang zwischen SMLF und SL getestet. Methods: Im Rahmen der Studie Sport und Kognition 5.0 wurden insgesamt 237 Primarschulkinder (52.3% ♀; 11.31 ± 0.62 Jahre) zu drei Messzeitpunkten in ihrer SMLF (T1) und ihren EF (T2) getestet. Zusätzlich wurde die SL (T3) mittels objektiver Schulleistungstests (Mathematik und Deutsch) erhoben. Um die Hauptfragestellung zu prüfen, ob die SL vorwiegend mediiert über die EF durch die SMLF vorhergesagt werden kann, wurde eine bootstrapping-basierte Mediationsanalyse in AMOS 22 durchgeführt. Results: Das theoretisch abgeleitete Strukturgleichungsmodell (2 (22, N = 237) = 30.357, p = .110; CFI = .978) weist eine zufriedenstellende Anpassungsgüte auf. Erwartungsgemäss zerfällt der Zusammenhang innerhalb des Mediationsmodells zwischen der SMLF und der SL, alsbald die EF ins Modell aufgenommen werden (β = .16, p = .634). Sowohl der Zusammenhang zwischen der SMLF und den EF (β = .38, p = .039), als auch der Zusammenhang zwischen den EF und der SL fallen signifikant aus (β = .91, p = .001) und ergeben dabei eine volle Mediation über den indirekten (p = .021) und totalen Effekt (p = .001). Discussion/Conclusion: Die erstmals vorliegenden längsschnittlichen Daten bestätigen den Zusammenhang zwischen SMLF und SL bei einer Mediation über die EF und decken sich mit den, aus einem querschnittlichen Design stammenden, Befunden von van der Niet et al. (2014). Zur Steigerung der schulischen Leistung sollten zukünftige Schulsportinterventionen die SMLF von Kindern erhöhen und dabei die EF bei der Auswahl von sportlichen Aufgaben mitberücksichtigen. References: Best, J. R. (2010). Effects of physical activity on children’s executive function: Contributions of experimental research on aerobic exercise. Developmental Review, 30, 331-351. Diamond, A. (2013). Executive functions. Annual Review of Psychology, 64, 135-168. van der Niet, A. G., Hartmann, E., Smith, J. & Visscher, C. (2014). Modeling relationships between physical fitness, executive functioning, and academic achievement in primary school children. Psychology of Sport & Exercise, 15(4), 319-325.

Whole genome RNAi screens reveal a critical role of REV3 in coping with replication stress

REV3, the catalytic subunit of translesion polymerase zeta (polζ), is commonly associated with DNA damage bypass and repair. Despite sharing accessory subunits with replicative polymerase δ, very little is known about the role of polζ in DNA replication. We previously demonstrated that inhibition of REV3 expression induces persistent DNA damage and growth arrest in cancer cells. To reveal determinants of this sensitivity and obtain insights into the cellular function of REV3, we performed whole human genome RNAi library screens aimed at identification of synthetic lethal interactions with REV3 in A549 lung cancer cells. The top confirmed hit was RRM1, the large subunit of ribonucleotide reductase (RNR), a critical enzyme of de novo nucleotide synthesis. Treatment with the RNR-inhibitor hydroxyurea (HU) synergistically increased the fraction of REV3-deficient cells containing single stranded DNA (ssDNA) as indicated by an increase in replication protein A (RPA). However, this increase was not accompanied by accumulation of the DNA damage marker γH2AX suggesting a role of REV3 in counteracting HU-induced replication stress (RS). Consistent with a role of REV3 in DNA replication, increased RPA staining was confined to HU-treated S-phase cells. Additionally, we found genes related to RS to be significantly enriched among the top hits of the synthetic sickness/lethality (SSL) screen further corroborating the importance of REV3 for DNA replication under conditions of RS.

Sportmotorische Leistungsfähigkeit und schulische Leistung – Zum mediierenden Effekt der exekutiven Funktionen

Die sportmotorische Leistungsfähigkeit (SMLF) gilt in jüngster Zeit als ein Prädiktor für schulische Leistung (SL) (Diamond, 2013). Um die Frage zu beantworten, wie denn zwei auf den ersten Blick so distale Merkmale zusammenhängen sollen, werden unterschiedliche erklärende Variablen diskutiert, wobei die kognitive Stimulationshypothese die exekutiven Funktionen (EF) als mediierende Variable im Zusammenhang zwischen SMLF und SL postuliert. Die Annahme hierbei ist, dass die mit komplexen motorischen Kontrollprozessen einhergehende kognitive Beanspruchung bei einem wiederholten Ausführen von nicht-automatisierten sportbezogenen Handlungen zu einer Aktivierung und somit Förderung der EF führt (Best, 2010). Der mediierende Effekt der EF im Zusammenhang zwischen der SMLF und der SL wird seit einigen Jahren in der Literatur diskutiert und wird im Folgenden innerhalb einer längsschnittlichen Untersuchung getestet. Im Rahmen der Studie SpuK wurden 237 Primarschulkinder (52.3% ♀; 11.31 ± 0.62 Jahre) zu drei Messzeitpunkten in ihrer SMLF (T1) und ihren EF (T2) getestet. Zur Ermittlung der SMLF wurden drei sportmotorische Tests in den Bereichen Koordination, Ausdauer und Schnellkraft durchgeführt. Die EF Inhibition, kognitive Flexibilität und Arbeitsgedächtnis wurden computerbasiert über den N-Back- und Flanker-Test operationalisiert. Zusätzlich wurde die SL (T3) mittels objektiver Schulleistungstests erhoben. Um die Hauptfragestellung zu prüfen, wurde eine bootstrapping basierte Mediationsanalyse in AMOS durchgeführt. Das Strukturgleichungsmodell (2 (22, N=237)=30.357, p=.110; CFI=.978) weist eine zufriedenstellende Anpassungsgüte auf. Erwartungsgemäss zerfällt der Zusammenhang innerhalb des Mediationsmodells zwischen der SMLF und der SL, alsbald die EF ins Modell aufgenommen werden (β=.16, p= .634). Sowohl der Zusammenhang zwischen der SMLF und den EF (β=.38, p= .039), als auch der Zusammenhang zwischen den EF und der SL fallen signifikant aus (β=.91, p=.001) und ergeben dabei eine volle Mediation über den indirekten (p=.021) und totalen Effekt (p=.001). Die vorliegenden längs-schnittlichen Daten bestätigen den Zusammenhang zwischen SMLF und SL bei einer Mediation über die EF und bestätigen somit die aus querschnittlichem Design stammenden Resultate von van der Niet et al. (2014). Literatur Best, J. R. (2010). Effects of physical activity on children’s executive function: Contributions of ex-perimental research on aerobic exercise. Developmental Review, 30, 331-351. Diamond, A. (2013). Executive functions. Annual Review of Psychology, 64, 135-168. van der Niet, A. G., Hartmann, E., Smith, J. & Visscher, C. (2014). Modeling relationships between physical fitness, executive functioning, and academic achievement in primary school chil-dren. Psychology of Sport & Exercise, 15(4), 319-325.