Intermittent spike-wave dynamics in a heterogeneous, spatially extended neural mass model

Generalised epileptic seizures are frequently accompanied by sudden, reversible transitions from low amplitude, irregular background activity to high amplitude, regular spike-wave discharges (SWD) in the EEG. The underlying mechanisms responsible for SWD generation and for the apparently spontaneous transitions to SWD and back again are still not fully understood. Specifically, the role of spatial cortico-cortical interactions in ictogenesis is not well studied. We present a macroscopic, neural mass model of a cortical column which includes two distinct time scales of inhibition. This model can produce both an oscillatory background and a pathological SWD rhythm. We demonstrate that coupling two of these cortical columns can lead to a bistability between out-of-phase, low amplitude background dynamics and in-phase, high amplitude SWD activity. Stimuli can cause state-dependent transitions from background into SWD. In an extended local area of cortex, spatial heterogeneities in a model parameter can lead to spontaneous reversible transitions from a desynchronised background to synchronous SWD due to intermittency. The deterministic model is therefore capable of producing absence seizure-like events without any time dependent adjustment of model parameters. The emergence of such mechanisms due to spatial coupling demonstrates the importance of spatial interactions in modelling ictal dynamics, and in the study of ictogenesis.

Die hoch aufgelöste Erosionsrisikokarte ERK2 als Hilfsmittel für den Vollzug

Die hoch aufgelöste Erosionsrisikokarte der landwirtschaftlichen Nutzfläche der Schweiz (ERK2) zeigt das potentielle Erosionsrisiko aufgrund der Standortfaktoren Relief, Boden und Niederschlag – unabhängig von der jeweiligen Nutzung und Bewirtschaftung. Stark erosionsgefährdete Bereiche innerhalb einer Parzelle oder eines Hanges wie beispielsweise Talwege können in der Karte gut identifiziert werden. Insgesamt wurden 44% der andwirtschaftlich genutzten Fläche im Talgebiet auf der Basis eines 2x2-Meter-Rasters als potentiell erosionsgefährdet klassiert. Allerdings werden 38% aller Flächen im Talgebiet als Dauergrünland genutzt und haben insofern kein reales Erosionsrisiko. Mit der ERK2 liegt nun eine für die ganze Schweiz einheitliche Grundlage zur Beurteilung des potentiellen Erosionsrisikos auf der Skala Parzelle vor. Sie erlaubt, dass Landwirte und die kantonale Beratung Flächen mit potentiellem Erosionsrisiko frühzeitig wahrnehmen, gemeinsam vor Ort beurteilen und allfällige Massnahmen planen können. Eine Überprüfung des modellierten Erosionsrisikos im Feld bleibt aber unumgänglich. Die Erfassung der Erodibilität des Bodens (KFaktor) wird in diesem Paper ausführlich beschrieben.

Cortical local and long-range synchronization interplay in human absence seizure initiation

Brain activity relies on transient, fluctuating interactions between segregated neuronal populations. Synchronization within a single and between distributed neuronal clusters reflects the dynamics of these cooperative patterns. Thus absence epilepsy can be used as a model for integrated, large-scale investigation of the emergence of pathological collective dynamics in the brain. Indeed, spike-wave discharges (SWD) of an absence seizure are thought to reflect abnormal cortical hypersynchronization. In this paper, we address two questions: how and where do SWD arise in the human brain? Therefore, we explored the spatio-temporal dynamics of interactions within and between widely distributed cortical sites using magneto-encephalographic recordings of spontaneous absence seizures. We then extracted, from their time-frequency analysis, local synchronization of cortical sources and long-range synchronization linking distant sites. Our analyses revealed a reproducible sequence of 1) long-range desynchronization, 2) increased local synchronization and 3) increased long-range synchronization. Although both local and long-range synchronization displayed different spatio-temporal profiles, their cortical projection within an initiation time window overlap and reveal a multifocal fronto-central network. These observations contradict the classical view of sudden generalized synchronous activities in absence epilepsy. Furthermore, they suggest that brain states transition may rely on multi-scale processes involving both local and distant interactions.

Kommunikation und Konflikt. Kulturkonzepte der interkulturellen Germanistik

Interkulturelles Denken basiert auf Kulturkonzepten der jeweils daran Beteiligten. Im Verhältnis, welches die Räume und individuellen Ausprägungen der einzelnen Kulturen zueinander herausbilden, formen sich verschiedene Kombinationen von Kommunikation und Konflikt: Dabei stehen auf der einen Seite die Möglichkeiten, ja Notwendigkeiten von Kommunikation und Dialog, auf der anderen Seite die Realität von oft starken Konflikten bzw. Konfliktpotentialen, durch unterschiedliche Ausgangspositionen verursacht oder ausgelöst und daher divergierenden Interessen. In der Sprache und in der mit den Mitteln der Sprache gestalteten Literatur (im weitesten Sinn) findet dieser Befund auf die unterschiedlichste Weise seinen Niederschlag. Dies betrifft auch und erst recht den wissenschaftlichen Umgang damit, also jede interkulturell motivierte Interpretation.

Stadtbilder entwerfen? – Strategien des Umgangs mit Altstädten in der deutschen und italienischen Debatte um 1900

Hatte man zuvor lediglich Einzelbauten einen Denkmalswert zugesprochen, mehrten sich in den Jahren um 1900 im Zeichen eines wachsenden Interesses für die histori-sche Bedeutung und die ästhetischen Qualitäten alter – meist mittelalterlich gepräg-ter – Städte die Bemühungen um deren Erhaltung. Mit ausdrücklichem Rekurs auf den Denkmalswert der alten Städte wurden nun ein Vorgehen propagiert, das die Forderungen nach einer baulichen Modernisierung der Städte mit einer Erhaltung von deren charakteristischen Merkmalen vereinbaren sollte. Gerade solche Bemü-hungen um die Erhaltung des ‚Stadtbilds’ resultierten aber oft in massiven Eingriffen, welche die alten Städte nach einem unhistorischen Ideal ‚traditioneller’ Gestaltung überformten. Der Vortrag soll zeigen, dass solche Strategien nicht nur in einzelnen städ-tebaulichen Eingriffen und Sanierungskampagnen verfolgt wurden, sondern in eine breite Theoriediskussion unter Vertretern des Städtebaus und der Denkmalpflege eingebunden waren. Exemplarisch werden einige Berührungspunkte zwischen der deutschsprachigen und der italienischen Debatte dargestellt, zum einen an zwei bei-nahe gleichzeitigen Projekten zur Stadterneuerung in Florenz und in Frankfurt am Main, zum anderen an Beiträgen aus der Theoriedebatte. Im Zentrum steht dabei die Frage nach dem Zusammenhang zwischen den Idealvorstellungen der mittelalterli-chen Stadt einerseits und deren Niederschlag in Sanierungs- und Restaurierungskon-zepten anderseits.

Umwelt und Nutzungsgeschichte im Spiegel der Paläoökologie

Seit Jahrtausenden veränderten Menschen ihre Umwelt, direkt, etwa durch landwirtschaftliche Tätigkeiten, oder indirekt, durch Veränderungen der atmosphärischen Zusammensetzung und der biogeochemischen Zyklen. Der andauernde menschliche Einfluss führte in vielen Landökosystemen zur Entwicklung komplexer Verbindungen zwischen Mensch und Natur. Um die Rolle des Menschen und des Klimas auf Landökosysteme zu verstehen und zu entwirren, sind paläoökologische Untersuchungen an Seesedimenten und Mooren eine vielversprechende Methode. Sie setzen aber zeitlich und taxonomisch hochaufgelöste Multiproxy-Studien (z.B. Pollen-, Sporen-, Kieselalgen-, Zuckmücken- und Holzkohleanalysen) an geschichteten Sedimenten voraus. Die Zeit von der Spätantike bis ins Mittelalter ist besonders geeignet, um die Wechselwirkungen Mensch-Klima-Umwelt zu untersuchen. Einerseits wurde die Umwelt bereits zuvor durch viele tausend Jahre menschliche Landnutzung verändert, andererseits zeichnen sich lokal bis regional deutliche Landschaftsveränderungen ab: Nach einem starken Einbruch der landwirtschaftlichen Tätigkeit in den Wirren der Völkerwanderungszeit, in der die damaligen politischen und wirtschaftlichen Systeme in West-, Mittel- und Südeuropa kollabierten, erholte sich die Landnutzung im aufblühenden Frankenreich der Merowinger und noch deutlicher der Karolinger. Im 12./13. Jh. kam es zu einer Phase intensiver Städtegründungen (Kap. 4.2). Für diese Zeit stehen auch dendroklimatische Rekonstruktionen zur Verfügung, welche Niederschlag und Temperatur entkoppeln können (Büntgen et al. 2011). Am Beispiel von paläoökologischen Resultaten (Pollen, Sporen, Holzkohle) aus dem Lauerzersee diskutieren wir die Umweltveränderungen vom 5. bis ins 14. Jh. exemplarisch. Es ist zurzeit die beste vorhandene Sequenz aus dem Schweizer Mittelland und für diese Region repräsentativ.

Euro-Climhist Modul Schweiz

Das Release 2 von Euro-Climhist (Modul Schweiz) enthält rund 155‘000 Daten über Wetterereignisse und ihre Folgen für Mensch und Umwelt zwischen 1501 und 1863, d.h. vor dem Beginn der kontinuierlichen landesweiten Instrumentenmessungen im Netz der heutigen MeteoSchweiz im Jahr 1864. Schweizer Daten vor 1501 werden im Rahmen des Moduls „Mittelalter“ veröffentlicht. Euro-Climhist beruht auf schriftlich oder bildlich dokumentierten Wetterbeobachtungen, auf (frühen) Instrumentenmessungen und auf „Proxy Daten“. Einzelne bis ins 18. Jahrhundert zurückreichende sehr lange Reihen der Temperatur, des Niederschlags, der Tage mit Niederschlag und von phänologischen Reihen sind bis 2011 greifbar.

Sleep-wake disorders persist 18 months after traumatic brain injury but remain underrecognized

OBJECTIVE This study is a prospective, controlled clinical and electrophysiologic trial examining the chronic course of posttraumatic sleep-wake disturbances (SWD). METHODS We screened 140 patients with acute, first-ever traumatic brain injury of any severity and included 60 patients for prospective follow-up examinations. Patients with prior brain trauma, other neurologic or systemic disease, drug abuse, or psychiatric comorbidities were excluded. Eighteen months after trauma, we performed detailed sleep assessment in 31 participants. As a control group, we enrolled healthy individuals without prior brain trauma matched for age, sex, and sleep satiation. RESULTS In the chronic state after traumatic brain injury, sleep need per 24 hours was persistently increased in trauma patients (8.1 ± 0.5 hours) as compared to healthy controls (7.1 ± 0.7 hours). The prevalence of chronic objective excessive daytime sleepiness was 67% in patients with brain trauma compared to 19% in controls. Patients significantly underestimated excessive daytime sleepiness and sleep need, emphasizing the unreliability of self-assessments on SWD in trauma patients. CONCLUSIONS This study provides prospective, controlled, and objective evidence for chronic persistence of posttraumatic SWD, which remain underestimated by patients. These results have clinical and medicolegal implications given that SWD can exacerbate other outcomes of traumatic brain injury, impair quality of life, and are associated with public safety hazards.