Sink or swim: a test of tadpole behavioral responses to predator cues and potential alarm pheromones from skin secretions

Chemical signaling is a vital mode of communication for most organisms, including larval amphibians. However, few studies have determined the identity or source of chemical compounds signaling amphibian defensive behaviors, in particular, whether alarm pheromones can be actively secreted from tadpoles signaling danger to conspecifics. Here we exposed tadpoles of the common toad Bufo bufo and common frog Rana temporaria to known cues signaling predation risk and to potential alarm pheromones. In both species, an immediate reduction in swimming activity extending over an hour was caused by chemical cues from the predator Aeshna cyanea (dragonfly larvae) that had been feeding on conspecific tadpoles. However, B. bufo tadpoles did not detectably alter their behavior upon exposure to potential alarm pheromones, neither to their own skin secretions, nor to the abundant predator-defense peptide bradykinin. Thus, chemicals signaling active predation had a stronger effect than general alarm secretions of other common toad tadpoles. This species may invest in a defensive strategy alternative to communication by alarm pheromones, given that Bufonidae are toxic to some predators and not known to produce defensive skin peptides. Comparative behavioral physiology of amphibian alarm responses may elucidate functional trade-offs in pheromone production and the evolution of chemical communicatio

Lesekompetenzmessung und ihre Herausforderungen in der Testkonstruktion für Large-Scale-Assessments

Promotionsfach: Empirische Bildungsforschung Zusammenfassung Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Erfassung von Lesekompetenz (z.B. Artelt, Stanat, Schneider & Schiefele, 2001; Bos, Valtin, Voss, Hornberg & Lankes, 2007; Drechsel, 2010; Groeben & Hurrelmann, 2006; OECD, 1999) und verschiedene spezielle Aspekte, welche mit der Lesekompetenzmessung und ihren Herausforderungen für Large-Scale-Assements verbunden sind. Insbesondere wird der Testkonstruktion zur Lesekompetenzerfassung über die Lebensspanne hinweg und ihren besonderen Anforderungen Beachtung geschenkt. Ein zweiter Schwerpunkt ist der schwierigkeitsangemessenen Kompetenzmessung von (hoch)kompetenten Personen in akademisierten Kontexten gewidmet. In diesem Zusammenhang wird als erstes die Auswahl geeigneter Stimulus- und Lesetexte ausführlich betrachtet (Artikel 1 und 2, sowie Artikel 4), da diese als Ausgangsbasis eines Testinstrumentes zur Erfassung von Lesefähigkeit eine tragende Rolle spielen (z. B. Augst & Pohl, 2007; Nold & Willenberg, 2007). Die Auswahl von Textsorten, welche über die Lebensspanne und damit über verschiedene Lesealter hinweg eine Verankerung über eine gemeinsame Rahmenkonzeption ermöglicht (Artikel 1 und 2), scheint im Spannungsfeld zu stehen zu einer Auswahl von Textsorten zur Messung von Lese- und weiteren Sprachkompetenzen von (hoch)kompetenten Personen bzw. im akademisierten Kontext (Artikel 4). Mit den Fragen der Testkonstruktion einhergehend, werden auch die kognitiven Anforderungen des Leseprozesses verschiedener Textsorten (Artikel 1; z. B. Kintsch 1994) sowie der Testaufgaben oder -fragen (Items; Artikel 2 und 3) diskutiert. Die Aufgabenformate, welche ein weiteres bestimmendes Merkmal eines validen und reliablen Testinstrumentes sind (u.a. Rost, 2004; Kubinger, 2009), werden bezüglich ihres schwierigkeitsgenerierenden Anteils diskutiert (Artikel 3). Verschiedene Arten von geschlossenen Formaten (Multiple-Choice, Entscheidungstabellen, Zuordnungs-aufgaben) werden empirisch unter einer experimentellen Kontextbedingung in einer computerbasierten Entwicklungsstudie für (junge) Erwachsene und Studierende untersucht (Artikel 3). Demgegenüber steht die Verwendung auch von offenen Formaten (Kurz- und Langantworten) für (hoch)kompetente Personen im akademisierten Kontext (Artikel 4). Kausalen Einflüssen auf die Lesefähigkeiten von Personen mit unterschiedlicher Familiensprache bzw. unterschiedlicher Sprachsozialisation im (schweizer-)deutschen Sprachraum wird abschließend Aufmerksamkeit geschenkt (Artikel 4). Der erste Artikel widmet sich den besonderen Merkmalen unterschiedlicher Textsorten, nimmt vor dem theoretischen Hintergrund der kognitiven Anforderungen von Leseprozessen eine Einordnung und Definition ausgewählter Textsorten vor und skizziert deren Möglichkeiten und Limitationen für eine Verwendung in der Messung von Lesekompetenzen. Die konkrete Verwendung der Textsorten (literarischer Text, Sachtext, kommentierender Text, Anleitung und Werbung) in den für das Nationale Bildungspanel (NEPS; Blossfeld, Roßbach & von Maurice, 2011) entwickelten Lesekompetenztests wird im zweiten Beitrag wieder aufgegriffen. Der zweite Artikel stellt insbesondere die Rahmenkonzeption der längsschnittlichen Kompetenzerfassung in NEPS (Weinert et al., 2011) für die Domäne Lesen dar und nimmt eine theoretische Verortung und Abgrenzung gegenüber anderen wichtigen nationalen und internationalen Large-Scale-Assessments wie PISA, IALS oder DESI vor. Für die Textsorten bedeutet dies insbesondere eine nähere Betrachtung des Merkmals kontinuierlicher versus diskontinuierlicher Text. Empirische Ergebnisse zur Dimensionalität einer Entwicklungsstudie zur Konstruktion eines validen und reliablen Lesekompetenztests für die erste Welle der Haupterhebung für Erwachsene werden diskutiert. Spezieller Fokus dieses empirischen Beitrags ist dabei die Fragestellung, ob Textsorten und kognitive Anforderungen als strukturelle Elemente der Rahmenkonzeption insofern angemessen sind, als dass beide (auch) im Erwachsenenalter erlauben, hinreichend zwischen guten und schwachen LeserInnen zu differenzieren. Basierend auf einem Vergleich eines eindimensionalen und zwei unterschiedlichen mehrdimensionalen Modellen wird der Frage nachgegangen, ob Textsorten und/oder kognitive Anforderungen der Items separate Dimensionen der Lesekompetenz ausmachen oder die im NEPS gemessene Lesekompetenz – wie intendiert – als eindimensionales Fähigkeitskonstrukt aufgefasst werden kann. Im dritten Artikel stehen veränderte Kontextbedingungen von Lesekompetenztests im Mittelpunkt. Es wird in einer weiteren Entwicklungsstudie der NEPS-Forschergruppe Bamberg unter anderem eine experimentelle Bedingung eingesetzt, in welcher den Zielpersonen nicht erlaubt wird, wie in der Kontrollbedingung und sonstigen Lesekompetenztests, zu den bereits gelesenen Texten zurückzublättern (Gehrer, Wolter, Koller & Artelt, in Vorbereitung). Innerhalb dieser Studie wird der Fragestellung nachgegangen, ob und wenn ja, welche Aufgaben- und Textmerkmale auf eine Schwierigkeitsveränderung unter der beschriebenen Kontextbedingung Einfluss nehmen. Es kann das Aufgabenformat als beeinflussender Faktor identifiziert werden. Insbesondere das kognitiv anspruchsvolle Format der Zuordnungsaufgabe, bei der Überschriften zu Passagen des Textes zugeordnet werden müssen, erweist sich als Einflussfaktor für Schwierigkeit (Artikel 3). Im vierten Artikel im Rahmen der Forschergruppe um den schweizerischen EVAMAR II- Erstsprachetest für MaturandInnen (Eberle et al., 2008) wird die Fragestellung untersucht, ob die Sozialisation in unterschiedlichen deutschsprachigen Familiensprachen (Dialekt versus Standarddeutsch) einen Einfluss auf das spätere Abschneiden in einem sprachlichen Kompetenztest hat. Es erweist sich, dass die Performanz in unterschiedlichen Sprachgruppen nicht signifikant voneinander abweicht. Der muttersprachliche Dialekt im Schweizerdeutschen scheint sich unter Kontrolle des sozioökonomischen Status weder hinderlich noch förderlich auf die späteren Sprachleistungen im voruniversitären Bereich auszuwirken. Der Ansatz wird diskutiert vor dem Hintergrund der sprachwissenschaftlichen Plurizentrik-Debatte für den deutschsprachigen Sprachraum (z. B. Ammon, 1995)

An inverse-linear logistic model of the main sequence

A model of the main sequence is proposed based on the logistic function. The model’s fit to the peak velocity-amplitude relation resembles an S curve, simulta- neously allowing control of the curve’s asymptotes at very small and very large amplitudes, as well as its slope over the mid amplitude range. The proposed inverse-linear logistic model is also able to express the linear relation of duration and amplitude. We demonstrate the utility and robustness of the model when fit to aggregate data at the small- and mid-amplitude ranges, namely when fitting microsaccades, saccades, and superposition of both. We are confident the model will suitably extend to the large-amplitude range of eye movements

Semi-Automatic Cell Correspondence Analysis Using Iterative Point Cloud Registration

In the field of biophysics, deformation of in-vitro model tissues is an experimental technique to explore the response of tissue to a mechanical stimulus. However, automated registration before and after deformation is an ongoing obstacle for measuring the tissue response on the cellular level. Here, we propose to use an iterative point cloud registration (IPCR) method, for this problem. We apply the registration method on point clouds representing the cellular centers of mass, which are evaluated with aWatershed based segmentation of phase-contrast images of living tissue, acquired before and after deformation. Preliminary evaluation of this method on three data sets shows high accuracy, with 82% - 92% correctly registered cells, which outperforms coherent point drift (CPD). Hence, we propose the application of the IPCR method on the problem of cell correspondence analysis

Toward a Real-Time Index of Pupillary Activity as an Indicator of Cognitive Load

The Low/High Index of Pupillary Activity (LHIPA), an eye-tracked measure of pupil diameter oscillation, is redesigned and implemented to function in real-time. The novel Real-time IPA (RIPA) is shown to discriminate cognitive load in re-streamed data from earlier experiments. Rationale for the RIPA is tied to the functioning of the human autonomic nervous system yielding a hybrid measure based on the ratio of Low/High frequencies of pupil oscillation. The paper\u27s contribution is drawn from provision of documentation of the calculation of the RIPA. As with the LHIPA, it is possible for researchers to apply this metric to their own experiments where a measure of cognitive load is of interest

Mechanical Regulation of Epithelial Tissue Homeostasis

Despite recent efforts to understand homeostasis in epithelial tissues, there are many unknowns surrounding this steady state. It is considered to be regulated by mechanoresponse, but unlike for single cells, this remains heavily debated for tissues. Here, we show that changes in matrix stiffness induce a non-equilibrium transition from tubular to squamous Madin-Darby Canine Kidney II tissues. Nonetheless, despite different cell morphologies and densities, all homeostatic tissues display equivalent topologies, which, hence, must be actively targeted and regulated. On the contrary, the mechanoresponse induces dramatic changes in the large-scale organization of the colonies. On stiff gels, this yields an unreported cooperative state of motile cells displaying higher densities than in the arrested homeostatic state. This suggests a more complex relation between cell density and motility than previously anticipated. Our results unequivocally relate the mechanosensitive properties of individual cells to the evolving macroscopic structures, an effect that could be important for understanding the emergent pathologies of living tissues

Heat transfer in separated flows on the pressure side of turbine blades

Heat transfer in separated flows on the pressure side of a typical high lift turbine profile is numerically investigated by means of an in-house CFD code. The numerical code was first validated on attached flows in turbine blades. To obtain flow separation cases, the profile is subject to large negative incidences so that a separation bubble is obtained at the pressure side. The numerical results are compared to available experimental data for code validation. It is shown how local minima and maxima values of the heat transfer coefficient are related to the separation and reattachment points, where the velocity component perpendicular to the wall is shown to have a significant effect on the heat transfe