Real-time closed-loop electrophysiology: towards new frontiers in in vitro investigations in the neurosciences

Reflected at any level of organization of the central nervous system, most of the processes ranging from ion channels to neuronal networks occur in a closed loop, where the input to the system depends on its output. In contrast, most in vitro preparations and experimental protocols operate autonomously, and do not depend on the output of the studied system. Thanks to the progress in digital signal processing and real-time computing, it is now possible to artificially close the loop and investigate biophysical processes and mechanisms under increased realism. In this contribution, we review some of the most relevant examples of a new trend in in vitro electrophysiology, ranging from the use of dynamic-clamp to multi-electrode distributed feedback stimulation. We are convinced these represents the beginning of new frontiers for the in vitro investigation of the brain, promising to open the still existing borders between theoretical and experimental approaches while taking advantage of cutting edge technologies.

Quality in emergency departments: a study on 3,285,440 admissions

INTRODUCTION: A multi-centre study has been conducted, during 2005, by means of a questionnaire posted on the Italian Society of Emergency Medicine (SIMEU) web page. Our intention was to carry out an organisational and functional analysis of Italian Emergency Departments (ED) in order to pick out some macro-indicators of the activities performed. Participation was good, in that 69 ED (3,285,440 admissions to emergency services) responded to the questionnaire. METHODS: The study was based on 18 questions: 3 regarding the personnel of the ED, 2 regarding organisational and functional aspects, 5 on the activity of the ED, 7 on triage and 1 on the assessment of the quality perceived by the users of the ED. RESULTS AND CONCLUSION: The replies revealed that 91.30% of the ED were equipped with data-processing software, which, in 96.83% of cases, tracked the entire itinerary of the patient. About 48,000 patients/year used the ED: 76.72% were discharged and 18.31% were hospitalised. Observation Units were active in 81.16% of the ED examined. Triage programmes were in place in 92.75% of ED: in 75.81% of these, triage was performed throughout the entire itinerary of the patient; in 16.13% it was performed only symptom-based, and in 8.06% only on-call. Of the patients arriving at the ED, 24.19% were assigned a non-urgent triage code, 60.01% a urgent code, 14.30% a emergent code and 1.49% a life-threatening code. Waiting times were: 52.39 min for non-urgent patients, 40.26 min for urgent, 12.08 for emergent, and 1.19 for life-threatening patients.

Bildungsstandards - eine kritische Einführung

'Bildungsstandards'' sind seit dem politischen Erfolg der Pisa-Studien zu einem zentralen Steuerungsinstrument bildungs- und schulpolitischer Entwicklungen geworden. In Bildungsstandards wird festgelegt, über welche ''Kompetenzen'' Schüler am Ende einer bestimmten Jahrgangsstufe verfügen sollen. In der bildungspolitischen Praxis hat sich das Konzept der ''Bildungsstandards'' als Leitidee weitgehend durchgesetzt; in der erziehungswissenschaftlichen Diskussion ist es jedoch umstritten geblieben, und in der schulischen Wirklichkeit konkurriert es weiterhin mit den inhaltsorientierten Lehrplänen. Der Band untersucht kritisch die Möglichkeiten und Grenzen dieses Konzepts der ''Bildungsstandards'' im internationalen Vergleich, er beleuchtet die politischen Rahmenbedingungen seiner Implementierung und betrachtet die praktischen Probleme, die sich bei seiner Umsetzung stellen.

A twin spiral planar antenna for UWB medical radars

A planar-spiral antenna to be used in an ultrawideband (UWB) radar system for heart activity monitoring is presented. The antenna, named “twin,” is constituted by two spiral dipoles in a compact structure. The reflection coefficient at the feed point of the dipoles is lower than −8 dB over the 3–12 GHz band, while the two-dipoles coupling is about −20 dB. The radiated beam is perpendicular to the plane of the spiral, so the antenna is wearable and it may be an optimal radiator for a medical UWB radar for heart rate detection. The designed antenna has been also used to check some hypotheses about the UWB radar heart activity detection mechanism. The radiation impedance variation, caused by the thorax vibrations associated with heart activity, seems to be the most likely explanation of the UWB radar operation.

Editorial zum Themenheft "Familiäre Bedingungen von schulischen Leistungen und leistungsrelevanten Überzeugungen"

Spätestens seit dem Colemanreport in den 1960er Jahren wissen wir, dass die Familien einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung von Schülerkompetenzen leisten. Im Zuge der vertiefenden Auswertungen von PISA-Daten wurde dieser Befund für viele Länder wiederholt bestätigt. Auch in Deutschland, Schweiz und Österreich wurden enge Zusammenhänge zwischen der sozialen Herkunft und den Schülerleistungen gefunden. Leistungen von Kindern in der Schule hängen demnach nicht nur von der Qualität von Schule und Unterricht ab, sondern - in noch stärkeren Ausmaß - von Art und Qualität der Interaktionen und Förderung in der Familie. Wie lässt sich dies erklären?

Wohlbefinden und Emotionen in der Schule als zentrale Elemente des Schulerfolgs unter der Perspektive geschlechtsspezifischer Ungleichheiten

Schule und Unterricht stehen zu wesentlichen Anteilen im Dienst des Aufbaus von Fach-und Sachkompetenzen bei Kindern und Jugendlichen. Damit erschöpft sich jedoch der Bildungsauftrag der Schule bei Weitem noch nicht. Neben kognitiven Aspekten gilt es auch, emotionale und motivationale Faktoren zu fördern. Schulerfolg – darüber besteht inzwischen Konsens – ist als ein Bündel aus Fähigkeiten und Fertigkeiten zu verstehen. Gemäß pädagogischer Theorie und Empirie meint Schulerfolg nicht nur gute Schulleistungen. Vielmehr sind beispielsweise auch Interesse, Lernfreude und das Selbstkonzept (z.B. Cortina 2006; Gruehn 2000; Lipowski 2006) zu berücksichtigen, da diese die weitere Lernbiografie ebenfalls nachhaltig beeinflussen (für die Naturwissenschaft siehe z.B. Prenzel und Schütte 2008). Dennoch beschränken sich viele Studien zur Vorhersage des Schulerfolgs auf kognitive Faktoren bzw. reduzieren diese auf Schul-und Testleistungen. Dementsprechend werden mit hoher Priorität beispielsweise die Effekte der Klarheit des Unterrichts, der (meta-) kognitiven Aktivierung und der Anknüpfung an Vorwissen diskutiert (siehe z.B. Lipowski 2006; Kunter et al. 2005). Analoges gilt für die Diskussion der Bildungserfolge vor dem Hintergrund geschlechtsspezifischer Ungleichheiten. Ob von der „Jungenkatastrophe“, der „Feminisierung der Bildung“ oder von „Bildungsdisparitäten“ gesprochen wird – mit starker Dominanz stehen Testleistungsergebnisse und Schulnoten im Mittelpunkt der Betrachtungen. Dies wird auch in den Befunden der Internationalen Vergleichsstudien wie z.B. PISA und entsprechender Zusatzstudien deutlich (z.B. Schöps et al. 2006; Schreiner und Schwantner 2009). Nicht zuletzt wird das Selbstkonzept auf die Leistung (Fähigkeitsselbstkonzept) fokussiert (z.B. Lehmann 2006). Ohne dem kognitiven Bereich seine Wichtigkeit absprechen zu wollen, geht es im vorliegenden Beitrag um die Betonung nichtkognitiver Aspekte: Es wird der Frage nachgegangen, inwiefern sich geschlechtsspezifische Ungleichheiten im schulischen Wohlbefinden und in Lernemotionen nachweisen lassen und wie sich diese auf den Bildungserfolg von Mädchen und Jungen auswirken.

Der Einfluss der kantonsspezifischen Bildungssysteme auf die Stärke der primären und sekundären Herkunftseffekte in der Schweiz

Verschiedene internationale Studien haben sich mit dem Einfluss institutioneller Settings auf die Bildungsungleichheit beschäftigt (vgl. den Überblicksartikel über den bisherigen Stand von Van de Werfhorst und Mijs 2010). Ländervergleiche bergen jedoch das Problem, dass weitere länderspezifische Eigenheiten, welche die Bildungsungleichheit beeinflussen, nur schwer kontrolliert werden können. Gründe dafür liegen darin, dass diese Variablen entweder nicht bekannt sind oder aufgrund der geringen Fallzahl an Makrobeobachtungen eine Kontrolle aller kritischen Drittvariablen (z.B. wohlfahrtsstaatlicher Massnahmen) nicht möglich ist (sogenannte Small-N-Problematik). Darüber hinaus besteht oft eine hohe Multikollinearität zwischen der Ausgestaltung des Bildungs- und der Ausgestaltung des Wohlfahrtssystems eines Landes, was die Separierung der Effekte des Bildungssystems von anderen Makrofaktoren verunmöglicht. Die dadurch hervorgerufene unbeobachtete Heterogenität kann zu verzerrten Schätzern führen, wenn versucht wird, länderübergreifend den Einfluss institutioneller Designs auf die Bildungsungleichheit abzuschätzen. Eine Möglichkeit, diese Problematik zu verringern, besteht darin, verschiedene institutionelle Arrangements in einem einzigen Land zu betrachten. Der Einfluss der kantonalen Bildungsinstitutionen auf die Chancenungleichheit wurde bislang einzig von Bauer und Riphahn (2006) analysiert. Zudem schlagen Van de Werfhorst und Mijs in ihrem Überblick (2010: 413) vor, den Einfluss der strukturellen Ausgestaltung des Bildungssystems auf die Stärke der primären und sekundären Effekte der sozialen Herkunft (vgl. Boudon 1974) zu untersuchen. Daher bietet sich eine Analyse des Einflusses der kantonalen Bildungssysteme auf das Ausmass der primären und sekundären Herkunftseffekte in verschiedenen Schweizer Kantonen an. Insbesondere ermöglicht dieses Design näherungsweise, dass die Effekte der kantonal variierenden Bildungssysteme von den innerhalb der Schweiz relativ konstant gehaltenen wohlfahrtsstaatlichen Arrangements separiert werden können. Eine Dekompositionsanalyse von Neugebauer (2010) für spezifische Bundesländer Deutschlands zeigt, dass unverbindliche Schulempfehlungen bei der 1. Transition zu einer Vergrösserung des sekundären Herkunftseffektes führen. Ich werde in meinem Beitrag mit den PISA 2000-Daten sowie den daran anschliessenden TREE-Daten die Wirkung weiterer struktureller Merkmale (das Ausmass des Trackings, der Zeitpunkt des Trackings, die Durchlässigkeit zwischen den Tracks) auf die Bildungsungleichheit untersuchen. Zu diesem Zweck soll der Einfluss der sozialen Herkunft und der schulischen Leistung eines Kindes auf seine Schullaufbahn entsprechend der Methode von Karlson et al. (2010) in den primären und sekundären Herkunftseffekt dekomponiert werden.