Channel noise from both slow adaptation currents and fast currents is required to explain spike-response variability in a sensory neuron

Spike-timing variability has a large effect on neural information processing. However, for many systems little is known about the noise sources causing the spike-response variability. Here we investigate potential sources of spike-response variability in auditory receptor neurons of locusts, a classic insect model system. At low-spike frequencies, our data show negative interspike-interval (ISI) correlations and ISI distributions that match the inverse Gaussian distribution. These findings can be explained by a white-noise source that interacts with an adaptation current. At higher spike frequencies, more strongly peaked distributions and positive ISI correlations appear, as expected from a canonical model of suprathreshold firing driven by temporally correlated (i.e., colored) noise. Simulations of a minimal conductance-based model of the auditory receptor neuron with stochastic ion channels exclude the delayed rectifier as a possible noise source. Our analysis suggests channel noise from an adaptation current and the receptor or sodium current as main sources for the colored and white noise, respectively. By comparing the ISI statistics with generic models, we find strong evidence for two distinct noise sources. Our approach does not involve any dendritic or somatic recordings that may harm the delicate workings of many sensory systems. It could be applied to various other types of neurons, in which channel noise dominates the fluctuations that shape the neuron's spike statistics

Sicher leben im Alter. Ein Aktionsprogramm zur Prävention von Kriminalität und Gewalt gegenüber alten und pflegebedürftigen Menschen

Mit Unterstützung durch das Bundesministerium für Familie, Senioren, Frauen und Jugend konnte ein modulares Aktionsprogramm zur Optimierung der Sicherheit älterer und pflege-bedürftiger Menschen umgesetzt werden. Dieses Programm zeichnet sich dadurch aus, dass es seine Aktivitäten auf ausgewählte, als vorrangig definierte Präventionsbereiche fokussiert. Ausgangspunkt des unter dem Titel „Sicher leben im Alter“ umgesetzten Programms war die ebenfalls mit Unterstützung durch das BMFSFJ durchgeführte Studie „Kriminalität und Gewalt im Leben alter Menschen“. Diese hatte herausgearbeitet, dass die meisten Menschen jenseits des 60. Lebensjahres insgesamt im Alter weniger durch Krimina-lität und Gewalt bedroht sind als Erwachsene in jüngeren Lebensphasen. Zugleich war deutlich geworden, dass „Alter“ auch im Hinblick auf derartige Gefährdungen und Bedrohungen eines differenzierenden Blickes bedarf. Die Studie hatte gezeigt, dass es Bereiche gibt, in denen im Hinblick auf Sicherheit älterer Menschen Handlungsbedarf besteht.So bilden pflegebedürftige ältere Menschen eine besonders vulnerable Gruppe. Ob sie zu Hause durch Angehörige, mit Unterstützung ambulanter Kräfte oder auch in einer stationären Ein-richtung versorgt und gepflegt werden – mit dem Merkmal der Pflegebedürftigkeit konstitutiv verbunden ist das Angewiesensein auf Dritte und damit auch die Verletzbarkeit durch die Pflege, Betreuung und Versorgung leistenden Personen oder auch durch andere. Ergebnisse aus Befragungen und Interviews im Rahmen der Studie „Kriminalität und Gewalt im Leben alter Menschen“ weisen darauf hin, dass die Prävalenz von Misshandlung und Vernachlässigung in der häuslichen Pflege hoch ist, dass es sich zugleich um ein Problemfeld handelt, in dem sich Entstehungsbedingungen und Handlungsmotive von denen in „klassischen“ Feldern der Gewaltkriminalität insgesamt deutlich unterscheiden und das von daher auch eigener Präven-tions- und Interventionsansätze bedarf. Ferner wurde im Rahmen der Studie deutlich, dass Gewalt in Partnerschaften sich durchaus bis ins Alter hinein fortsetzen oder auch unter im Alter sich verändernden Lebensbedingungen erstmals zum Problem werden kann. Alle vorliegenden Daten weisen darauf hin, dass insbe-sondere die physische Gewalt in Partnerschaften im Alter zwar zurückgeht, dass es aber bis ins hohe Alter hinein teils verfestigte und chronifizierte Formen von Gewalt in Partnerschaften gibt und dass vorhandene Infrastrukturen auf diese Problematik und auf die Zielgruppe älte-rer gewaltbetroffener Frauen bislang kaum hinreichend eingestellt und ausgerichtet sind. Während es zu den grundlegenden Befunden der kriminologischen und viktimologischen Forschung gehört, dass Täterinnen bzw. Täter und Opfer in den meisten Kriminalitätsfeldern einander in ihren demografischen Profilen recht ähnlich sind und sich im Kontext alltäglicher Routinen begegnen, wurden gerade im Hinblick auf das hohe Alter Phänomene erkennbar, die diesem Muster nicht entsprechen, bei denen vielmehr eine gezielte Opferwahl betrieben wird, die sich nicht zuletzt am Alter der Betroffenen und an vom Täter mit hohem Alter assoziierten Merkmalen und daraus wiederum abgeleiteten günstigen Tatgelegenheiten ausrichten. Dies betrifft im Wesentlichen Eigentums- und Vermögensdelikte, bei denen unter Einsatz von Täuschungen unterschiedlicher Art das Vertrauen einer älteren Person missbraucht und zum eigenen materiellen Vorteil ausgenutzt wird. Hierzu gehören Betrugsstraftaten („Enkeltrick“) ebenso wie unter Vortäuschung einer falschen Identität in der privaten Wohnung der Betroffe-nen begangene Diebstähle oder unseriöse Verkaufspraktiken zum Nachteil älterer Menschen. Schließlich ergaben sich im Rahmen der Studie „Kriminalität und Gewalt im Leben alter Menschen“ Hinweise darauf, dass gerade bei hochaltrigen und gesundheitlich eingeschränkten Menschen die Gefahr des Verkennens nicht natürlicher Todesfälle besteht.Die im Rahmen des Aktionsprogramms „Sicher leben im Alter“ entwickelten und erprobten Maßnahmen richten sich entsprechend auf die Bereiche der Misshandlung und Vernachlässi-gung älterer Pflegebedürftiger durch Angehörige, der Hilfen für ältere Frauen, die von Gewalt durch Partner oder Ex-Partner betroffen sind, der auf ältere Menschen ausgerichteten betrüge-rischen bzw. mit Täuschung und Vertrauensmissbrauch verknüpften Eigentums- und Vermö-gensdelikte sowie auf die Problematik des Nichterkennens nicht natürlicher Todesfälle bei hochaltrigen und pflegebedürftigen Menschen. Vor dem Hintergrund der verfügbaren Res- sourcen wurden die Schwerpunkte der praktischen Umsetzung vor allem auf die Problemfel-der der Viktimisierung in familialen Pflegebeziehungen sowie der Gewalt in Partnerschaften gelegt. Die Projektkomponenten wurden von einem interdisziplinären Team von Wissen-schaftlerinnen und Wissenschaftlern initiiert und begleitet. Der dem Bundesministerium für Familie, Senioren, Frauen und Jugend vorgelegte Bericht stellt für die Schwerpunktbereiche des Programms jeweils Konzepte und Handlungsansätze, die getroffenen Maßnahmen und deren Umsetzung, Ergebnisse der wissenschaftlichen Beglei-tung, aus dem Modul hervorgegangene Produkte sowie Schlussfolgerungen und Handlungs-empfehlungen dar

Deepbet: Fast brain extraction of T1-weighted MRI using Convolutional Neural Networks

Brain extraction in magnetic resonance imaging (MRI) data is an important segmentation step in many neuroimaging preprocessing pipelines. Image segmentation is one of the research fields in which deep learning had the biggest impact in recent years enabling high precision segmentation with minimal compute. Consequently, traditional brain extraction methods are now being replaced by deep learning-based methods. Here, we used a unique dataset comprising 568 T1-weighted (T1w) MR images from 191 different studies in combination with cutting edge deep learning methods to build a fast, high-precision brain extraction tool called deepbet. deepbet uses LinkNet, a modern UNet architecture, in a two stage prediction process. This increases its segmentation performance, setting a novel state-of-the-art performance during cross-validation with a median Dice score (DSC) of 99.0% on unseen datasets, outperforming current state of the art models (DSC = 97.8% and DSC = 97.9%). While current methods are more sensitive to outliers, resulting in Dice scores as low as 76.5%, deepbet manages to achieve a Dice score of > 96.9% for all samples. Finally, our model accelerates brain extraction by a factor of ~10 compared to current methods, enabling the processing of one image in ~2 seconds on low level hardware

Cryptanalysis of Algebraic Verifiable Delay Functions

Verifiable Delay Functions (VDF) are a class of cryptographic primitives aiming to guarantee a minimum computation time, even for an adversary with massive parallel computational power. They are useful in blockchain protocols, and several practical candidates have been proposed based on exponentiation in a large finite field: Sloth++, Veedo, MinRoot. The underlying assumption of these constructions is that computing an exponentiation $x^e$ requires at least $\log_2 e$ sequential multiplications. In this work, we analyze the security of these algebraic VDF candidates. In particular, we show that the latency of exponentiation can be reduced using parallel computation, against the preliminary assumptions

Bericht an das Bundesministerium für Familie, Senioren, Frauen und Jugend

Das Projekt „Sicherheitspotenziale im höheren Lebensalter“ wurde in den Jahren 2012 bis 2014 mit Förderung durch das Bundesministerium für Familie, Senioren, Frauen und Jugend durchgeführt. Das in zwei Module gegliederte Projekt widmete sich, wie der Untertitel besagt, der „Förderung sicher-heitsbezogenen Handelns im Alter“ sowie der „Prävention betrügerischer Vermögensdelikte an älte-ren Menschen“. In beiden Bereichen wurden Daten zu den jeweils im Mittelpunkt stehenden Phänomenbereichen erhoben, präventive Ansätze entwickelt und in der Praxis erprobt. Im ersten der beiden Module stand die Selbstsorge älterer Menschen um ihre Sicherheit im Zentrum der Aufmerksamkeit. Das Modul ging – vor dem Hintergrund kriminalstatistischer Daten wie auch von Ergebnissen der Dunkelfeldforschung – davon aus, dass ältere Menschen Expertinnen und Exper-ten in Fragen der eigenen Sicherheit sind und dass zugleich die diesbezüglichen Potenziale optimiert werden können. Ziel war es hier, alltägliches sicherheitsorientiertes Handeln älterer Menschen zu analysieren und durch ein Trainingsprogramm in einer Weise zu optimieren, die ein hohes Maß an Sicherheit vor Straftaten mit hoher Lebensqualität und aktiver Teilnahme am sozialen Leben vereinbar macht. In vier nach dem Grad der Urbanität und nach sozialstrukturellen Merkmalen differenzierten Sozial-räumen wurden – mittels Interviews und Gruppendiskussionen – subjektive Sicherheit, Kriminalitäts-erfahrungen und alltägliche Sicherheitsstrategien älterer Menschen untersucht. Bei einem insgesamt hohen Maß erlebter Sicherheit im eigenen Wohnumfeld zeigte sich, dass erlebte Bedrohungen teils mit Kriminalität im engeren Sinne (insbesondere Eigentums- und Vermögensdelikte), teils mit als verunsichernd erlebten alltäglichen Verhaltensweisen, insbesondere kollektivem Verhalten Jugendli-cher im öffentlichen Raum verknüpft sind. Es wurde ein Trainingsprogramm entwickelt und in den vier Sozialräumen angeboten und umgesetzt, welches derartige Verunsicherungen aufgreift. Im Rahmen des Trainingsprogramms standen der Schutz vor Eigentums- und Vermögensdelikten, der sichere Umgang mit moderner Technik, Selbstbehauptung in alltäglichen Interaktionen sowie die Begegnung und der Erfahrungsaustausch mit Gruppen von Jugendlichen im Vordergrund. Das Trai-ningsprogramm wurde von den Teilnehmenden sehr positiv bewertet. Zugleich erwies sich die Ge-winnung von Teilnehmerinnen und Teilnehmern zum Teil als aufwändig und die Zusammensetzung der Gruppen weist auf eine gewisse Selektivität in Richtung bürgerlicher Milieus mit hohem Bil-dungshintergrund hin. Daraus erwachsen Fragen hinsichtlich der Verbreitung der Nachfrage nach derartigen Trainings und der Erreichbarkeit weniger bildungsaffiner gesellschaftlicher Gruppen. Das zweite Modul rückte die besondere Gefährdung älterer Menschen durch Eigentums- und Vermö-gensdelikte und unseriöse Geschäftspraktiken in den Vordergrund. Während Ältere insgesamt selte-ner von Straftaten betroffen sind als jüngere Erwachsene (oder gar Jugendliche), zeigt sich in weni gen Deliktsfeldern ein hiervon abweichendes Bild. Dies gilt besonders für manche Eigentums- und Vermögensdelikte, die – in der Regel unter Zuhilfenahme von Täuschungen – an älteren Menschen begangen werden. Im Rahmen der Studie wurden unter Zuhilfenahme von Täuschungen begangene Eigentums- und Vermögensdelikte an älteren Menschen auf der Basis polizeilicher Daten, staatsan-waltschaftlicher Akten sowie von Interviews mit zahlreichen relevanten Akteuren (Geschädigte, Täterinnen/Täter, Polizei und Justiz, Verbraucherschutz, Kreditinstitute, Opferschutz, Betreuungswe-sen etc.) untersucht. Im Ergebnis wird deutlich, dass es auf der einen Seite in hohem Maße organi-sierte Formen von Kriminalität gibt, bei denen die Täter nach festen Skripts vorgehen und gezielt Vulnerabilitäten älterer und hochaltriger Menschen ausnutzen (Enkeltrickbetrug, Trickdiebstähle und weitere Formen). Auf der anderen Seite hat die Studie vielfältige Formen von Vermögensdelikten aufgezeigt, die aus bestehenden, im Einzelfall auch gezielt aufgebauten Beziehungen privater oder professioneller Art heraus begangen werden. Dazu gehören Diebstähle und Unterschlagungen eben-so wie der missbräuchliche Umgang mit Vollmachten und anderen Vermögensverfügungen. Im Rah-men der Studie wurde zudem deutlich, dass rechtliche Betreuungsverhältnisse einerseits vor Vermö-gensdelikten schützen und zur Aufdeckung begangener Taten beitragen können, dass sie aber zugleich Tatgelegenheiten bieten, die von entsprechend motivierten (professionellen wie ehrenamt-lichen) Betreuerinnen und Betreuern genutzt werden können. Darüber hinaus zeigt die Studie, dass hochaltrige Menschen in hohem Maße auch Ziel von Geschäftspraktiken sind, die sich vielfach im Grenzbereich zwischen defizitärer Seriosität und strafbarem Unrecht bewegen. Um den Schutz älterer Menschen insbesondere vor betrügerischen Taten zu verbessern, wurde vor dem Hintergrund der Analysen des Deliktsfeldes ein Schulungsprogramm für Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter von Kreditinstituten entwickelt und umgesetzt. Diese wurden über einschlägige Phäno-mene informiert und – unter Einbindung leitender Mitarbeiterinnen/Mitarbeiter der jeweiligen Insti-tute – im Hinblick auf den Umgang mit Verdachtssituationen geschult. Banken und Sparkassen kön-nen längst nicht bei allen Vermögensdelikten zum Nachteil Älterer eine präventive Funktion übernehmen, doch zeigen sich diesbezügliche Kapazitäten insbesondere bei Taten, bei denen – wie beim Enkeltrick – große Geldbeträge vom Opfer in der Filiale abgehoben werden oder bei denen auffällige Kontobewegungen Hinweise auf Fälle finanzieller Ausbeutung geben können. Das Schu-lungsprogramm wurde von den Teilnehmenden insgesamt in hohem Maße positiv bewertet. Insgesamt verdeutlicht das Projekt die differenzierte Sicherheitslage im Alter, die vor allem im soge-nannten dritten Lebensalter durch ein insgesamt hohes Maß an messbarer und subjektiv erlebter Sicherheit gekennzeichnet ist und zugleich – dies vor allem in Bezug auf hochaltrige Menschen im „vierten Lebensalter“ – jedenfalls im Bereich der Vermögensdelikte etablierte, organisiert begangene Tatmuster und vielfältige, oft auch aufgrund der Nähe von Täterinnen/Tätern und Opfer im Verbor-genen bleibende Tatgelegenheiten und Taten aufweist. Für die Prävention in Bezug auf Gefährdun-gen Älterer ergibt sich das Erfordernis einer jeweils auf spezifische Kriminalitätsbereiche ausgerichteten Entwicklung von Maßnahmen. Diese sollten über die unmittelbare Ansprache älterer Menschen hinaus stets auch die Frage der Sinnhaftigkeit einer Einbindung von Dritten prüfen, die als „Guardi-ans“ zum Schutz insbesondere hochaltriger und durch die Einschränkungen des „vierten Lebensal-ters“ gekennzeichneter Menschen beitragen können

Global Cortical Atrophy Is Associated with an Unfavorable Outcome in Stroke Patients on Oral Anticoagulation.

INTRODUCTION Measures of cerebral small vessel disease (cSVD), such as white matter hyperintensities (WMH) and cerebral microbleeds (CMB), are associated with an unfavorable clinical course in stroke patients on oral anticoagulation (OAC) for atrial fibrillation (AF). Here, we investigated whether similar findings can be observed for global cortical atrophy (GCA). METHODS Registry-based prospective observational study of 320 patients treated with OAC following AF stroke. Patients underwent magnetic resonance imaging (MRI) allowing assessment of GCA. Using the simplified visual Pasquier scale, the severity of GCA was categorized as follows: 0: no atrophy, 1: mild atrophy; 2: moderate atrophy, and 3: severe atrophy. Using adjusted logistic and Cox regression analysis, we investigated the association of GCA using a composite outcome measure, comprising: (i) recurrent acute ischemic stroke (IS); (ii) intracranial hemorrhage (ICH); and (iii) death. RESULTS In our time to event analysis after adjusting for potential confounders (i.e., WMH, CMB, age, sex, diabetes, arterial hypertension, coronary heart disease, hyperlipidemia, and antiplatelet use), GCA was associated with an increased risk for the composite outcome in all three degrees of atrophy (grade 1: aHR 3.95, 95% CI 1.34-11.63, p = 0.013; grade 2: aHR 3.89, 95% CI 1.23-12.30, p = 0.021; grade 3: aHR 4.16, 95% CI 1.17-14.84, p = 0.028). CONCLUSION GCA was associated with our composite outcome also after adjusting for other cSVD markers (i.e., CMB, WMH) and age, indicating that GCA may potentially serve as a prognostic marker for stroke patients with atrial fibrillation on oral anticoagulation

Impact of type of oral anticoagulants in patients with cerebral microbleeds after atrial fibrillation-related ischemic stroke or TIA: Results of the NOACISP-LONGTERM registry.

Background Cerebral microbleeds (CMBs) may have a differential impact on clinical outcome in stroke patients with atrial fibrillation (AF) treated with different types of oral anticoagulation (OAC). Methods Observational single-center study on AF-stroke-patients treated with OAC. Magnetic-resonance-imaging was performed to assess CMBs. Outcome measures consisted of recurrent ischemic stroke (IS), intracranial hemorrhage (ICH), death, and their combined analysis. Functional disability was assessed by mRS. Using adjusted logistic regression and Cox proportional-hazards models, we assessed the association of the presence of CMBs and OAC type (vitamin K antagonists [VKAs] vs. direct oral anticoagulants [DOACs]) with clinical outcome. Results Of 310 AF-stroke patients treated with OAC [DOACs: n = 234 (75%); VKAs: n = 76 (25%)], CMBs were present in 86 (28%) patients; of these, 66 (77%) received DOACs. In both groups, CMBs were associated with an increased risk for the composite outcome: VKAs: HR 3.654 [1.614; 8.277]; p = 0.002; DOACs: HR 2.230 [1.233; 4.034]; p = 0.008. Patients with CMBs had ~50% higher absolute rates of the composite outcome compared to the overall cohort, with a comparable ratio between treatment groups [VKAs 13/20(65%) vs. DOACs 19/66(29%); p < 0.01]. The VKA-group had a 2-fold higher IS [VKAs:4 (20%) vs. DOACs:6 (9%); p = 0.35] and a 10-fold higher ICH rate [VKAs: 3 (15%) vs. DOACs: 1 (1.5%); p = 0.038]. No significant interaction was observed between type of OAC and presence of CMBs. DOAC-patients showed a significantly better functional outcome (OR 0.40 [0.17; 0.94]; p = 0.04). Conclusions In AF-stroke patients treated with OAC, the presence of CMBs was associated with an unfavorable composite outcome for both VKAs and DOACs, with a higher risk for recurrent IS than for ICH. Strokes were numerically higher under VKAs and increased in the presence of CMBs. Clinical trial registration http://www.clinicaltrials.gov, Unique identifier: NCT03826927

The impact of competing stroke etiologies in patients with atrial fibrillation.

BACKGROUND Data on the impact of competing stroke etiologies in stroke patients with atrial fibrillation (AF) are scarce. METHODS We used prospectively obtained data from an observational registry (Novel-Oral-Anticoagulants-in-Ischemic-Stroke-Patients-(NOACISP)-LONGTERM) of consecutive AF-stroke patients treated with oral anticoagulants. We compared the frequency of (i) the composite outcome of recurrent ischemic stroke (IS), intracerebral hemorrhage (ICH) or all-cause death as well as (ii) recurrent IS alone among AF-stroke patients with versus without competing stroke etiologies according to the TOAST classification. We performed cox proportional hazards regression modeling adjusted for potential confounders. Furthermore, the etiology of recurrent IS was assessed. RESULTS Among 907 patients (median age 81, 45.6% female), 184 patients (20.3%) had competing etiologies, while 723 (79.7%) had cardioembolism as the only plausible etiology. During 1587 patient-years of follow-up, patients with additional large-artery atherosclerosis had higher rates of the composite outcome (adjusted HR [95% CI] 1.64 [1.11, 2.40], p = 0.017) and recurrent IS (aHR 2.96 [1.65, 5.35 ], p < 0.001), compared to patients with cardioembolism as the only plausible etiology. Overall 71 patients had recurrent IS (7.8%) of whom 26.7% had a different etiology than the index IS with large-artery-atherosclerosis (19.7%) being the most common non-cardioembolic cause. CONCLUSION In stroke patients with AF, causes other than cardioembolism as competing etiologies were common in index or recurrent IS. Concomitant presence of large-artery-atherosclerosis seems to indicate an increased risk for recurrences suggesting that stroke preventive means might be more effective if they also address competing stroke etiologies in AF-stroke patients. CLINICAL TRIAL REGISTRATION NCT03826927

A Prospective Study to Validate the Functional Assessment of Cancer Therapy (FACT) for Epidermal Growth Factor Receptor Inhibitor (EGFRI)-induced Dermatologic Toxicities FACT-EGFRI 18 Questionnaire: SWOG S1013

Background Papulopustular rash is a common class effect of epidermal growth factor receptor inhibitors (EGFRI) that can affect patients’ health-related quality of life and cause disruptions to treatment. SWOG S1013 (NCT01416688) is a multi-center study designed to validate the Functional Assessment of Cancer Therapy EGFRI 18 (FACT-EGFRI 18) using 7-items from the National Cancer Institute (NCI) Common Terminology Criteria for Adverse Events (CTCAE) version 4.0 to assess EGFRI-induced skin-related toxicities and their impact on functional status. Methods Patients with a diagnosis of colorectal or lung cancer to receive EGFRI therapies for at least 6 weeks were enrolled. Patient self-assessments using the FACT-EGFRI 18 were completed prior to undergoing CTCAE assessment by trained clinicians at baseline, weekly × 6, and then monthly × 3. The psychometric properties of the FACT-EGFRI 14 (skin toxicity items only) and 18 (plus 2 nail and 2 hair items) were established based on criterion validity, known groups validity, internal consistency reliability, and responsiveness to change. Results Of the 146 registered patients, 124 were evaluable. High Cronbach’s alpha (\u3e 0.70) for both FACT-EGFRI 14 and FACT-EGFRI 18 scores across assessment times were observed. Although agreement (i.e. criterion validity) between individual and summary scales of the FACT-EGFRI 18 for assessing skin toxicity was good, agreement with the clinician-reported CTCAE was only fair. The minimal important difference was determined to be 3 points. The results also demonstrated responsiveness to symptom change. Discussion Based on the results of this multi-center validation study, the FACT-EGFRI 18 patient-reported outcome instrument provided data from the patient’s perspective yielding unique information as well as complementing clinician-rated CTCAE grades, especially for the symptoms of pain, pruritus, and paronychia. Conclusions Good to excellent psychometric properties for the FACT-EGFRI 18 were demonstrated, supporting further use of this patient-reported outcomes measure. Additional validation with a more diverse group of patients should be conducted