Towards a Quantum-Like Cognitive Architecture for Decision-Making

We propose an alternative and unifying framework for decision-making that, by using quantum mechanics, provides more generalised cognitive and decision models with the ability to represent more information than classical models. This framework can accommodate and predict several cognitive biases reported in Lieder & Griffiths without heavy reliance on heuristics nor on assumptions of the computational resources of the mind

Stimulation beta-adrenerger Rezeptoren auf neutrophilen Granulozyten - Effekte auf Adhäsionsmoleküle, Zytokine und intrazelluläre Botenstoffe

In der vorliegenden Arbeit wurden unstimulierte und vorstimulierte neutrophile Granulozyten aus dem Blut gesunder Spender mit Adrenalin und Noradrenalin inkubiert. Auf der Ebene der Signaltransduktion adrenerger Rezeptoren wurden die intrazelluläre cAMP-Konzentration und der Kalzium-Influx nach Inkubation mit Adrenalin gemessen. Außerdem wurde die Expression der drei Adhäsionsmoleküle CD15, CD44 und CD54 (ICAM-1) sowie die Produktion der drei Zytokine IL-6, IL-8 und TNF-alpha untersucht. Auf der intrazellulären Ebene induzierte Adrenalin ein Erhöhung der Konzentration des second messenger cAMP und keine signifikante Veränderung der Konzentration freier Ca2+-Ionen. Dies könnte als Hinweis gedeutet werden, dass beta-Adrenozeptoren auf neutrophilen Granulozyten vorhanden und funktionell aktiv sind, nachgewiesene alpha-Adrenozeptoren jedoch eher von untergeordneter Bedeutung sind. Da in Neutrophilen Ca2+ als proinflammatorisch und cAMP als antiinflammatorisch gilt, sind diese beiden Ergebnisse untereinander stringent. Sie fügen sich gut in den wissenschaftlichen Kontext, in dem Adrenalin auf neutrophile Granulozyten eher einen inhibierenden als einen stimulierenden Einfluss ausübt. Nach LPS-Stimulation konnte eine Hochregulation aller untersuchten Oberflächenproteine sowie eine Neosynthese des CXC-Chemokins IL-8 festgestellt werden, letzteres mit Hilfe einer fluoreszenzimmunologischen Doppelfärbung. Die erhöhte Expression der drei untersuchten Adhäsionsmoleküle kann als proinflammatorisches Ereignis im Rahmen der Immunantwort gesehen werden, denn sie erleichtert das Übertreten von neutrophilen Granulozyten in infizierte Gewebe. Auch die Produktion von IL-8 durch Neutrophile lässt sich als proinflammatorisches Geschehen interpretieren, da IL-8 als CXC-Chemokin in der Lage ist, weitere polymorphkernige Leukozyten zu rekrutieren. In der Anfangsphase einer Immunantwort ist ein solcher positiver Feedback-Mechanismus physiologisch durchaus „sinnvoll“. Adrenalin in sehr hoher Dosis bewirkte eine leichte Stimulation der Expression von CD44. Da CD44 für den Vorgang der Phagozytose unerlässlich ist, kann dies als ein die Phagozytose stimulierender Effekt gesehen werden. Auch die Expression von CD54 ließ sich durch Adrenalin in hoher Konzentration nach 12-stündiger Inkubation stimulieren. Man könnte vermuten, dass die erhöhte Expression von CD54 durch Adrenalin den Übertritt neutrophiler Granulozyten aus der Blutbahn in das Interstitium erleichtert, und dass dies nur an Orten inflammatorischer Vorgänge relevant ist, da dort hohe Konzentrationen von Adrenalin herrschen können. Die Inkubation LPS-stimulierter neutrophiler Granulozyten führte zu einer leichten Inhibition der Expression von CD54. Dies könnte im Rahmen einer systemisch-inflammatorischen Reaktion LPS-stimulierte neutrophile Granulozyten davor bewahren zu verklumpen. Hier kann auch allgemein ein hemmender Effekt von Adrenalin auf bereits vorstimulierte Neutrophile postuliert werden, der eine überschießende Entzündungsreaktion verhindern würde. Zusammenfassend deuten die Ergebnisse darauf hin, dass beta-Adrenozeptoren auf neutrophilen Granulozyten vorhanden und funktionell aktiv sind. Es kann vermutet werden, dass das Muster der Adhäsionsmoleküle auf neutrophilen Granulozyten und damit deren Migrationsverhalten durch Adrenalin reguliert wird, und zwar abhängig vom Grad der Aktivität der Zelle. Vorstimulierte Zellen würden eher gehemmt und unstimulierte Zellen eher aktiviert. Mit diesen Ergebnissen leistet die vorliegende Arbeit einen Beitrag zum Thema der Regulation von neutrophilen Granulozyten durch LPS und Katecholamine

Kinder handeln in unterschiedlichen mathematischen Bereichen – ausgewählte Ergebnisse aus der Längsschnittstudie erStMaL

Im Projekt erStMaL (early Steps in Mathematical Learning) wird die mathematische Denkentwicklung von Kindern (3 bis 9 Jahre) in den mathematischen Bereichen: Zahlen & Operationen, Geometrie & Räumliches Denken, Messen & Größen, Muster & Strukturen und Daten & Zufall untersucht (vgl. Brandt, Vogel & Krummheuer 2011). „erStMaL“ ist im Forschungszentrum IDeA (Individual Development and Adaptive Education of Children at Risk) Frankfurt/Main angesiedelt. In mathematischen Spiel- und Erkundungssituationen aus den genannten Bereichen setzen sich Kinder in Tandems oder Kleingruppen (bis zu 4 Kinder) mit mathematischen Arbeitsaufträgen auseinander. Der Auseinandersetzungsprozess wird durch eine erwachsene Person begleitet und durch ein spezifisches Material-Raum-Arrangement unterstützt. Die hier ausgewählten Ergebnisse beziehen sich auf die mathematische Spiel- und Erkundungssituation „Marienkäfer“ aus dem mathematischen Bereich „Zahlen & Operationen“

Transcriptomic approaches in the brain at cell type resolution : Analysis of neuron-glia interaction in Plp1 and Cnp1 null-mutant mice

Global gene expression profiling is a powerful tool to obtain deep insights into physiological and pathological cellular mechanisms. The enormous cellular complexity of the mammalian brain, however, is a major obstacle for gene expression profiling. Physiologically relevant changes of transcription that occur in specific cell populations are likely to remain undetected in cellularly complex samples. The purification of single populations of neural cell types eliminates these difficulties. We have approached this problem in transgenic mice by labelling genetically-defined neural cell types that express variants of GFP. When combined with isolation techniques such as fluorescence activated cell sorting (FACS) or laser capture microdissection (LCM), the isolation of intact RNA from unfixed cells for global transcriptome analysis is possible. In this study we applied FACS and LCM to isolate neurons and glia to gain insight into cell type specific gene expression. We profiled glial precursor cells, microglia and oligodendrocytes using FACS and generated a transcriptome database for glial cell types. LCM was used to study single isolated callosal projection neurons from the cortex of mouse models, which develop adult onset axonal degeneration a hallmark of many neurodegenerative diseases such as parkinson disease, Alzheimer disease and Multiple Sclerosis (MS). The identification of molecular mechanisms underlying axonal degeneration is critical to design rational therapies for neurodegenerative diseases. Therefore we profiled wild type controls, Cnp1 and Plp1 null mutant mice (myelin specific genes) at 4 different time points during adulthood. Cnp1 and Plp1 null mutants show axonal swellings and with age severe neurodegeneration, although CNS myelin seems ultra structural not affected. In summary, we have shown the feasibility to "snapshot" gene expression profiles of genetically defined neuronal subtypes in vivo and to compare morphologically similar neurons at a given time in pathological conditions. We followed gene expression changes starting from early disease states until stages of severe pathological signs, focusing on cells known to be susceptible to a genetic predisposition. Our analysis revealed several known and novel candidate genes and mechanisms that likely play a role in the early adaptive responses of cortical projection neurons to cope with axonal stress

Challenges in the Evaluation of Observational Data Trustworthiness From a Data Producers Viewpoint (FAIR+)

Recent discussions in many scientific disciplines stress the necessity of “FAIR” data. FAIR data, however, does not necessarily include information on data trustworthiness, where trustworthiness comprises reliability, validity and provenience/provenance. This opens up the risk of misinterpreting scientific data, even though all criteria of “FAIR” are fulfilled. Especially applications such as secondary data processing, data blending, and joint interpretation or visualization efforts are affected. This paper intends to start a discussion in the scientific community about how to evaluate, describe, and implement trustworthiness in a standardized data evaluation approach and in its metadata description following the FAIR principles. It discusses exemplarily different assessment tools regarding soil moisture measurements, data processing and visualization and elaborates on which additional (metadata) information is required to increase the trustworthiness of data for secondary usage. Taking into account the perspectives of data collectors, providers and users, the authors identify three aspects of data trustworthiness that promote efficient data sharing: 1) trustworthiness of the measurement 2) trustworthiness of the data processing and 3) trustworthiness of the data integration and visualization. The paper should be seen as the basis for a community discussion on data trustworthiness for a scientifically correct secondary use of the data. We do not have the intention to replace existing procedures and do not claim completeness of reliable tools and approaches described. Our intention is to discuss several important aspects to assess data trustworthiness based on the data life cycle of soil moisture data as an example

Monitoring of lung edema by microwave reflectometry during lung ischemia-reperfusion injury in vivo

It is still unclear whether lung edema can be monitored by microwave reflectometry and whether the measured changes in lung dry matter content (DMC) are accompanied by changes in PaO(2) and in pro-to anti-inflammatory cytokine expression (IFN-gamma and IL-10). Right rat lung hili were cross-clamped at 37 degrees C for 0, 60, 90 or 120 min ischemia followed by 120 min reperfusion. After 90 min (DMC: 15.9 +/- 1.4%; PaO(2): 76.7 +/- 18 mm Hg) and 120 min ischemia (DMC: 12.8 +/- 0.6%; PaO(2): 43 +/- 7 mm Hg), a significant decrease in DMC and PaO(2) throughout reperfusion compared to 0 min ischemia (DMC: 19.5 +/- 1.11%; PaO(2): 247 +/- 33 mm Hg; p < 0.05) was observed. DMC and PaO(2) decreased after 60 min ischemia but recovered during reperfusion (DMC: 18.5 +/- 2.4%; PaO(2) : 173 +/- 30 mm Hg). DMC values reflected changes on the physiological and molecular level. In conclusion, lung edema monitoring by microwave reflectometry might become a tool for the thoracic surgeon. Copyright (c) 2006 S. Karger AG, Basel