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Innovative Informatikanwendungen : Informatik 2003 ; 29. September - 2. Oktober 2003 in Frankfurt am Main
Tagungsprogramm INFORMATIK 2003 Innovative Informatikanwendungen. 33. Jahrestagung der Gesellschaft fĂŒr Informatik e.V. (GI) 29. September bis 2. Oktober 2003 Frankfurt am Mai
Advances in proton MR spectroscopy for quantifying pain associated metabolic changes in the human brain
In this work non-invasive in vivo detection of excitatory neurotransmitter
glutamate andother cortical metabolites and their changes in the presence
of acute and chronic pain wasperformed in the human brain with proton
magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS).This information can be used to
better understand biochemical processes of cerebral painprocessing.
Following introductory material, the first part of this thesis describes
theimplemented method for post-processing of MR spectroscopic data to
estimate absoluteconcentrations of the brain metabolites by considering the
heterogeneous tissue compositionin the spectroscopic voxel. Phantom and in
vivo brain studies demonstrated theadvantage of this method by reduced
inter-individual variation of calculated metabolicconcentrations as well as
enhanced quantitation accuracy. The second part of this workpresents the
implemented method for the stimulus triggered data sampling permittingthe
acquisition of in vivo 1H-MR spectra with a time resolution of few seconds.
It wasshown that this method enables detection of changes of the
neurotransmitter glutamateinduced by short acute pain stimuli. Considering
these data, it was possible to characterisechanges of the glutamatergig
neurotransmission associated with the sensation ofthe acute pain. The third
part describes in vivo measurements on chronic pain patientsand healthy
controls aiming to evaluate the changes of several brain metabolites in
thedifferent cerebral pain processing regions associated with chronic pain.
Patients revealeddecreased concentrations of the metabolic cell density
markers and neurotransmitters indicatingthe degenerative processes as well
as neurotransmitter dysfunctions, respectively.Results of this thesis
indicate that pain induced metabolic changes in the human brainare
traceable with the 1H-MRS by using experimental environment as it is used
in clinicalroutine. This offers a broad spectrum of further applications
aiming to explore thecerebral pain processing as well as to improve the
specificity of the diagnostic assessmentof the chronic pain disease.Die vorliegende Arbeit beschreibt die Anwendung der Protonenmagnetresonanzspektroskopie(1H-MRS) zum nicht invasiven Nachweis von schmerzinduzierten Ănderungen des erregenden Neurotransmitters Glutamat sowie anderer Metaboliten im menschlichen Gehirn. Diese Informationen könnten zu einem tieferen VerstĂ€ndnis der biochemischen Prozesse wĂ€hrend der zerebralen Schmerzverarbeitung beitragen. Nach einer kurzen EinfĂŒhrung in die Problematik der Schmerzforschung sowie in die Grundlagen der MRSTechnikwird eine im Rahmen dieser Arbeit implementierte Methode zur Berechnung absoluter Metabolitenkonzentrationen unter BerĂŒcksichtigung der heterogenen Gewebezusammensetzung im spektroskopischen Volumen beschrieben. Der Vorteil dieses Verfahrens in Bezug auf die Verbesserung der Quantifizierungsgenauigkeit wird anhand von Ergebnissen spektroskopischer Messungen in einem Phantom sowie in Gehirnen gesunder Probanden belegt. Der zweite Teil befasst sich mit der Implementierung einer Technik zur reizgetriggerten Akquisition von MR Spektren, welche eine Abtastung verschiedener StimulationszustĂ€nde mit einer zeitlichen Auflösung von wenigen Sekunden zulĂ€sst und somit die Detektion dynamischer Ănderungen von Metaboliten im Gehirn ermöglicht. Durch die Anwendung dieser Methode bei Messungen an gesunden Probanden konnten Ănderungen im Glutamatstoffwechsel infolge einer Stimulation mit kurzen akuten Schmerzreizen nachgewiesen werden. Im dritten Teil der Arbeit wird schlieĂlich eine an gesunden Probanden und Patienten mit chronischen Schmerzen durchgefĂŒhrte Studievorgestellt, innerhalb derer die Auswirkungen der Schmerzchronifizierung auf den Metabolismus in schmerzverarbeitenden kortikalen Regionen untersucht wurden. Die Ergebnisse dieser Studie belegen die Hypothese, dass chronischer Schmerz mit VerĂ€nderungen imNeurotransmitterstoffwechsel sowie mit degenerativen Prozessen auf zellulĂ€rer Ebene einhergeht. Zusammenfassend lĂ€sst sich sagen, dass es mit der 1H-MRS möglich ist, schmerzinduzierte Ănderungen der Metaboliten im menschlichen Gehirn unter Verwendung von klinischen Standartverfahren zu quantifizieren. Dies wiederum eröffnet ein breites Feld fĂŒr weitere Untersuchungen, welche zur Erforschung der zerebralen Schmerzverarbeitung sowie zur Verbesserung der SpezifitĂ€t diagnostischer Verfahren bei chronischen Schmerzen beitragen könnten
ZEW-Jahresbericht 2005
Europa , Wirtschaftsforschung , Bericht , Zentrum fĂŒr EuropĂ€ische Wirtschaftsforschung , Zeitun
ZEW-Jahresbericht 2004
Europa , Wirtschaftsforschung , Bericht , Zentrum fĂŒr EuropĂ€ische Wirtschaftsforschung , Zeitun
Digitalisierung als Vernetzungsbeispiel im Sachunterricht â Digitalisierung und Vernetzung beim Lernen ĂŒber Medien
Der Beitrag fokussiert DigitalitĂ€tsbildung im naturwissenschaftlichen Grundschulunterricht. Die Autor*innen fordern, dass PhĂ€nomene der Digitalisierung in der naturwissenschaftlichen Grundbildung perspektivisch vernetzt behandelt werden sollten, um die digitale Kompetenz von Grundschulkindern zu fördern. Es werden Anforderungen an konzeptionelle Modelle fĂŒr eine erfolgreiche Integration in den Unterricht genannt. (DIPF/Orig.)Based on current phenomena of digitalisation and corresponding media pedagogical, general didactical as well as subject didactical documents and models, further conceptual considerations on digitality education in primary science education are discussed. For this purpose, the âRANG-Modellâ is described and linked to current developments in this regard from two perspectives, whereby it becomes clear that especially in learning and teaching with and via digital media, specifics of primary science education, such as multi-perspectivity, are of central importance and are particularly expressed in the circular model of the subject. Accordingly, phenomena of digitalisation should be dealt with in a perspective-networking manner in primary science education in order to promote âdigital literacyâ among primary school children. Following the requirements for conceptual models for successful integration in the classroom, further research needs are identified. (DIPF/Orig.
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