Validierung hybrider Gehirn-Computer Schnittstellen-Algorithmen zur Steuerung der Neuroprothetik

Brain-computer interface (BCI) translates users’ brain activities into commands to control assistive devices. Notwithstanding the tremendous advances that have been made, current BCI algorithms for neuroprosthetics control still need to be further improved. In this thesis, I demonstrate that the hybrid BCI, by exploiting electroencephalography (EEG) signals alongside other biosignals, represents an intriguing technology for feed-forward control, sensory substitution, as well as for the quantification of the brain's perception of external sensory stimuli.Gehirn-Computer Schnittstellenübersetzt die Gehirnaktivitäten der Benutzer in Befehle zur Steuerung von Hilfsmitteln. Ungeachtet der enormen Fortschritte, die erzielt wurden, müssen die aktuellen BCI-Algorithmen zur Steuerung von Neuroprothesen noch weiter verbessert werden. In dieser Arbeit zeige ich, dass der hybride BCI durch die Nutzung von Elektroenzephalographie- (EEG-) Signalen zusammen mit anderen Biosignalen eine faszinierende Technologie für Feed-Forward-Kontrolle, sensorische Substitution sowie für die Quantifizierung der Wahrnehmung externer sensorischer Stimuli durch das Gehirn darstellt

Anti-Adipositas-Effekte von Iwong (Ipomoea alba L., Convolvulaceae)

Ipomoea alba (Iwong) is used in Cameroonian traditional medicine as an anti-diabetic agent and to promote weight loss. The aim of this PhD thesis was to assess these effects. Iwong fed Rodents showed an increase on food intake and HDL-C, a reduction on body and fat masses, LDL-C, leptinemia and insulinemia. Iwong significantly reduced lipid accumulation, GPDH activity, PPARγ and C/EBPα mRNA levels after 9 days in 3T3L1 preadipocytes. Results showed that Iwong has anti-obesity effects.Ipomoea alba (Iwong) wird in der traditionellen kamerunischen Medizin gegen Diabetes und Adipositas eingesetzt. Ziel dieser Dissertation war es, die Auswirkungen von Iwong zu untersuchen. Nagetiere, die mit Iwong gefüttert wurden, zeigten eine Zunahme der Futteraufnahme und HDL-C, als auch eine Abnahme der Körper- und Fettmassen, LDL-C, Leptin- und Insulinspiegel. In 3T3L1 Präadipozyten, reduzierte Iwong Lipidakkumulation, GPDH-Aktivität, PPARγ und C/EBPα mRNA. Iwong hat Anti-Adipositas Effekte

Design und Optimierung solarunterstützter urbaner Wärmenetze

The dissemination of solar district heating systems enables a more climate-friendly heat supply. However, the feasible dimensions of collector arrays and thermal storages as well as their distribution are often limited in urban areas and the plants suffer from high heat generation costs. Therefore, the objective of this thesis is the analysis of an improved hydraulic design with distributed solar thermal plants and suitable control strategies for an optimised utilisation of the solar heat.Die Verbreitung solarer Nahwärmesysteme ermöglicht eine klimafreundlichere Wärmeversorgung. Jedoch sind die möglichen Größen von Kollektorfeldern und thermischen Speichern sowie deren Verteilung in urbanen Gebieten oft eingeschränkt und die Anlagen leiden unter hohen Wärmegestehungskosten. Daher ist das Ziel dieser Arbeit die Analyse eines verbesserten hydraulischen Designs mit verteilten Solarthermieanlagen und angepassten Regelungsstrategien für eine optimierte Nutzung der Solarwärme

Development of a High Power Raman Lidar for the Measurement of Water Vapour and Temperature Profiles in the Atmosphere

Änderungen des Wasserdampfgehalts in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre haben einen besonders großen Einfluss auf die Temperaturverteilung in der gesamten Atmosphäre und damit auf das Klima unserer Erde. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und Erprobung eines Hochleistungs-Lidars, mit dem sich erstmalig, von einer Bodenmessstation aus, zeitgleich Wasserdampfprofile bis 25 km Höhe und Temperaturprofile bis 80 km Höhe mit einer Messdauer von unter 2 Stunden ermitteln lassen.Changes in upper tropospheric and lower stratospheric water vapour content have a major influence on the temperature distribution in the whole atmosphere, and, in relation to this, on the climate of our globe. The objective of this thesis is the development and testing of a high-power-lidar, which offers, for the first time, the possibility of synchronised measurement of water vapour profiles up to an altitude of 25 km and temperature profiles up to 80 km, from a ground measuring station, with a measuring time of less than 2 hours

The Roman Imperial Villa Pausilypon

Die am Golf von Neapel gelegene Villa Pausilypon stellt eine der wenigen Anlagen ihrer Art dar, die über mindestens eineinhalb Jahrhunderte eindeutig dem römischen Kaiserhaus zugeordnet werden kann. Erstmals seit den frühesten Ausgrabungen im Jahr 1841 konnten alle verfügbaren Quellen des über sechs Hektar umfassenden Komplexes zu einem verlässlichen Plan der Anlage verknüpft, eine verformungsgerechte Dokumentation der Bauten des oberen Plateaus angefertigt und darauf aufbauend baugeschichtliche Untersuchungen zum Entwurfs- und Bauprozess, den Bauformen und Umbauphasen angestellt werden.The villa Pausilypon is situated on the Bay of Naples and represents one of the few examples of its kind, that can clearly be assigned to the Roman emperors for a period of at least one and a half centuries. For the first time since the earliers excavations in 1841, it was possible to link all available sources to a reliable plan of the site, which covers approximately 15 acres. Furthermore, a precise documentation of the building remains on the upper terrace was produced, which served as basis for studies regarding the design and construction process, architectural forms and phases of conversion

Edge-Fracture-Tensile-Test

Bei der Verarbeitung metallischer Werkstoffe besteht im Anschluss an einen initialen Trennprozess, bei der weiteren Bauteilumformung, die Gefahr, dass die Bauteilkante vorzeitig durch die Ausbildung eines Kantenrisses versagt. Ziele dieser Forschungsarbeit sind eine Methodik zur Identifizierung der Kantenrissempfindlichkeit metallischer Werkstoffe zu konzipieren, Einflüsse auf die Empfindlichkeit herauszuarbeiten und die virtuelle Vorhersage eines Kantenversagens zu ermöglichen.During the processing of metallic materials, following an initial separation process, and during the forming of further components, there is the risk that the component edge will fail prematurely due to the formation of an edge crack. The aims of this research are to design a method for identifying the edge-crack sensitivity of metallic materials, to work out influences on the sensitivity and to enable the virtual prediction of edge failure

Untersuchungen zum Einfluss von Stromfilamentierungen auf den sicheren Arbeitsbereich von hochvolt trench-Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode

Current filaments limiting the safe-operating area of high-voltage trench-insulated-gate bipolar transistors (trench-IGBTs) are investigated in this thesis. Their physical features and their relation to device failure as a function of their geometry was investigated in the course of a self-consistent theoretical numerical analysis. Using the novel approach presented in this thesis, it is possible to obtain results that are in good agreement with experimental data.In dieser Arbeit wird der Einfluss von Stromfilamenten auf den sicheren Arbeitsbereich von hochvolt trench-Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode untersucht. Die physikalischen Eigenschaften dieser Filamente und deren Beziehung zu einem Ausfall eines solchen Bauteils werden anhand von theoretischen numerischen Verfahren untersucht. Das in dieser Arbeit vorgestellte Verfahren erlaubt es quantitativ richtige Aussagen über den sicheren Arbeitsbereich von IGBTs prädiktiv zu machen

Die Herstellung von kardialem 3D Gewebe zur Erforschung des Hypoplastischen Linksherzsyndromes und anderer Erkrankungsphänotypen

Congenital heart diseases are a difficult target for clinical and developmental studies. Particularly, the investigation of pathophysiologic changes in early stages of cardiogenesis is vastly limited because of the restricted access to patient material at different stages of human development. The advent of hiPSC technology and the possibility of generating patient- specific hiPSC-cardiomyocytes solved the obstacles of limited tissue access to some extent, providing a new platform for molecular investigation. Hypoplastic left heart syndrome (HLHS) is a congenital cardiac malformation in which the heart consists of a single pumping chamber responsible for the body circulation, consisting of the right ventricle, whereas passive venous flow to the lungs maintains the pulmonary circulation. In several hiPSC-CM models recapitulating common HLHS mutations, important findings suggest an underlying cell cycle defect and an immature phenotype of diseased HLHS cardiomyocytes (CM). Nevertheless, a major drawback of hiPSC-derived cardiomyocytes (hiPSC-CM) is their lack of the mature subcellular organization, electromechanical properties, and three-dimensionality that are seen in differentiated human cardiomyocytes. These immature properties of standard-cultured hiPSC-CMs consequently limit the exploration of disease phenotypes. In the current study, hiPSC-CMs were successfully seeded onto decellularized non-human primate ventricular myocardium (cECM), thereby generating 3D heart patches. By subjecting these 3D heart patches to specialized biomimetic culture conditions consisting of continuous mechanical preload and electrical field stimulation, a significant increase in structural and functional maturation of hiPSC-CM was achieved. By partially overcoming the limitation of cellular immaturity, 3D cECM heart patches were generated from healthy and diseased hiPSC-CMs of three different HLHS patient lines. The dynamic readout of contraction force and beating rate analysis revealed significant differences between patient and control lines in terms of contractility, excitability and cell type identity. This study demonstrates that certain disease phenotypes can only be recapitulated and investigated by a 3D biomimetic culture.Seit Beginn der erfolgreichen Differenzierung von humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPSC) zu Kardiomyozyten (hiPSC-CM) wurde eine neuartige molekulare Untersuchung verschiedenster genetischer Mutationen im Kontex von intakten, lebenden humanen Zellen möglich, welches das Krankheitsverständnis vertieft und die Identifizierung pathophysiologischer Vorgänge unterschiedlichster kardiovaskulärer Erkrankungen ermöglicht hat. Das hiPSC-CM Zellmodell bietet sich auch für die Erforschung von kongenitalen Herzerkrankungen an. Diese sind meist heterogene Krankheitsentitäten, die kardiovaskuläre Malformationen während der embryonalen Entwicklung umfassen und die unterschiedlichsten Mutationen und klinischen Ausprägungen beinhalten. Zu dieser Gruppe zählt auch das hypoplastische Linksherzsyndrom (HLHS). Hierbei handelt es sich um eine kongenitale kardiale Malformation, bei der das Herz aus einer einzigen Kammer besteht, die für die Kreislaufversorgung verantwortlich ist. Diese Kammer wird dabei klassischerweise vom rechten Ventrikel gebildet, da der linke Ventrikel nur hypoplastisch und weitestgehend funktionslos angelegt ist. Der zugrunde liegende Pathomechanismus sowie eindeutige krankheitsverursachende Mutationen sind noch nicht im Detail erforscht, weshalb verschiedenste Hypothesen zum Pathomechanismus des HLHS bestehen. Durch die molekulare Aufarbeitung verschiedener HLHS-Patienten im hiPSC- Modell konnte bereits ein besseres Verständnis der Zelldefekte erzielt werden. Nichtsdestotrotz ist die Erforschung des Krankheitsphänotypes dadurch limitiert, dass hiPSC-CM einen imaturen Phänotyp besitzen, der nicht alle Funktionen von reifen Kardiomyozyten rekapitulieren kann. In der für diese Arbeit durchgeführte Studie wurden hiPSC von gesunden Probanden sowie drei verschiedene HLHS-Patientenlinien erfolgreich zu Kardiomyozyten differenziert. Auf der Basis von dezellularisiertem Primaten-Myokard wurde anschließend ein 3D-Herzpatch generiert, das eine verbesserte Maturierung der Zellen ermöglicht. Zudem wurden die 3D-Herzpatches unter physiologischer Vorspannung kontinuierlich elektrisch stimuliert. Diese biomimetische Kultur konnte signifikante Unterschiede zwischen Patienten und Kontrolllinien hinsichtlich Kontraktilität, Stimulierbarkeit und Zellidentität zeigen und stellt somit ein valides und wertvolles Tool zur besseren Erforschung unterschiedlicher Krankheiten dar