Tube Width Fluctuations in F-Actin Solutions

We determine the statistics of the local tube width in F-actin solutions, beyond the usually reported mean value. Our experimental observations are explained by a segment fluid theory based on the binary collision approximation (BCA). In this systematic generalization of the standard mean-field approach effective polymer segments interact via a potential representing the topological constraints. The analytically predicted universal tube width distribution with a stretched tail is in good agreement with the data.Comment: Final version, 5 pages, 4 figure

Cyclic Stress at mHz Frequencies Aligns Fibroblasts in Direction of Zero Strain

Recognition of external mechanical signals is vital for mammalian cells. Cyclic stretch, e.g. around blood vessels, is one such signal that induces cell reorientation from parallel to almost perpendicular to the direction of stretch. Here, we present quantitative analyses of both, cell and cytoskeletal reorientation of umbilical cord fibroblasts. Cyclic strain of preset amplitudes was applied at mHz frequencies. Elastomeric chambers were specifically designed and characterized to distinguish between zero strain and minimal stress directions and to allow accurate theoretical modeling. Reorientation was only induced when the applied stretch exceeded a specific amplitude, suggesting a non-linear response. However, on very soft substrates no mechanoresponse occurs even for high strain. For all stretch amplitudes, the angular distributions of reoriented cells are in very good agreement with a theory modeling stretched cells as active force dipoles. Cyclic stretch increases the number of stress fibers and the coupling to adhesions. We show that changes in cell shape follow cytoskeletal reorientation with a significant temporal delay. Our data identify the importance of environmental stiffness for cell reorientation, here in direction of zero strain. These in vitro experiments on cultured cells argue for the necessity of rather stiff environmental conditions to induce cellular reorientation in mammalian tissues

Extraktion physiologischer Koordinatensysteme von Pflanzenwurzeln und -blättern aus Bildsequenzen

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung eines Verfahrens zur Wuchsanalyse von Pflanzenblättern und -wurzeln in natürlich gegebenen Objektkoordinaten mit Bildverarbeitungsmethoden. Als Basis dient die bereits zur Wachstumskartierung verwendete Strukturtensormethode mit der örtlich aufgelöste Wachstumskarten in Bildkoordinaten gewonnen werden. DieWachstumsmessung in physiologischen Koordinaten hat den wesentlichen Vorteil, daß durch sie erstmals die Ergebnisse verschiedener Messungen vergleichbar gemacht werden und die Ergebnisse direkt interpretierbar sind. Sowohl für Blätter als auch für Wurzeln wird eine Methode zur Extraktion der Koordinatenachsen entwickelt. Die Mittellinie der Wurzel wird als physiologische Koordinatenachse mit einem auf aktiven Konturen basierenden Verfahren extrahiert. Bei Blättern stellen die Adern die Hauptachsen des physiologischen Koordinatensystems dar. Zu ihrer Suche wird ein Trackingalgorithmus verwendet, der auf Matchingmethoden basiert. Die Darstellung aller physiologischen Koordinatenachsen erfolgt in Form von B-Splines, an deren Positionen die mit der Strukturtensormethode berechneten Wachstumskarten abgetastet werden. Damit findet die Koordinatentransformation in das jeweilige physiologische Koordinatensystem statt. Der örtliche Fehler der Transformation liegt im Subpixelbereich und ist somit deutlich kleiner als die räumliche Auflösung der Wachstumskarten. Mit der entwickelten Methodik steht ein leistungsfähiges Werkzeug zur Wuchsanalyse von Pflanzenblättern und Wurzeln zur Verfügung

Die neuen Regelungen zur Lärmminderungsplanung – wird es in Zukunft in Wohngebieten tatsächlich leiser?

Die Diplomarbeit befasst sich mit der Frage, ob die europäische Umgebungslärmrichtlinie und die darauf folgende Gesetzesänderung der BImSchG dazu führen, dass es in Zukunft tatsächlich leiser wird. Schwerpunkt ist die rechtliche Betrachtung der nun verpflichtend aufzustellenden Lärmaktionspläne

The constant beat: cardiomyocytes adapt their forces by equal contraction upon environmental stiffening

Cardiomyocytes are responsible for the permanent blood flow by coordinated heart contractions. This vital function is accomplished over a long period of time with almost the same performance, although heart properties, as its elasticity, change drastically upon aging or as a result of diseases like myocardial infarction. In this paper we have analyzed late rat embryonic heart muscle cells' morphology, sarcomere/costamere formation and force generation patterns on substrates of various elasticities ranging from ∼1 to 500 kPa, which covers physiological and pathological heart stiffnesses. Furthermore, adhesion behaviour, as well as single myofibril/sarcomere contraction patterns, was characterized with high spatial resolution in the range of physiological stiffnesses (15 kPa to 90 kPa). Here, sarcomere units generate an almost stable contraction of ∼4%. On stiffened substrates the contraction amplitude remains stable, which in turn leads to increased force levels allowing cells to adapt almost instantaneously to changing environmental stiffness. Furthermore, our data strongly indicate specific adhesion to flat substrates via both costameric and focal adhesions. The general appearance of the contractile and adhesion apparatus remains almost unaffected by substrate stiffness.ISSN:2046-639

Robust vein extraction on plant

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