The Democratization of News - Analysis and Behavior Modeling of Users in the Context of Online News Consumption

Die Erfindung des Internets ebnete den Weg für die Demokratisierung von Information. Die Tatsache, dass Nachrichten für die breite Öffentlichkeit zugänglicher wurden, barg wichtige politische Versprechen, wie zum Beispiel das Erreichen von zuvor uninformierten und daher oft inaktiven Bürgern. Diese konnten sich nun dank des Internets tagesaktuell über das politische Geschehen informieren und selbst politisch engagieren. Während viele Politiker und Journalisten ein Jahrzehnt lang mit dieser Entwicklung zufrieden waren, änderte sich die Situation mit dem Aufkommen der sozialen Online-Netzwerke (OSN). Diese OSNs sind heute nahezu allgegenwärtig – so beziehen inzwischen $67\%$ der Amerikaner zumindest einen Teil ihrer Nachrichten über die sozialen Medien. Dieser Trend hat die Kosten für die Veröffentlichung von Inhalten weiter gesenkt. Dies sah zunächst nach einer positiven Entwicklung aus, stellt inzwischen jedoch ein ernsthaftes Problem für Demokratien dar. Anstatt dass eine schier unendliche Menge an leicht zugänglichen Informationen uns klüger machen, wird die Menge an Inhalten zu einer Belastung. Eine ausgewogene Nachrichtenauswahl muss einer Flut an Beiträgen und Themen weichen, die durch das digitale soziale Umfeld des Nutzers gefiltert werden. Dies fördert die politische Polarisierung und ideologische Segregation. Mehr als die Hälfte der OSN-Nutzer trauen zudem den Nachrichten, die sie lesen, nicht mehr ($54\%$ machen sich Sorgen wegen Falschnachrichten). In dieses Bild passt, dass Studien berichten, dass Nutzer von OSNs dem Populismus extrem linker und rechter politischer Akteure stärker ausgesetzt sind, als Personen ohne Zugang zu sozialen Medien. Um die negativen Effekt dieser Entwicklung abzumildern, trägt meine Arbeit zum einen zum Verständnis des Problems bei und befasst sich mit Grundlagenforschung im Bereich der Verhaltensmodellierung. Abschließend beschäftigen wir uns mit der Gefahr der Beeinflussung der Internetnutzer durch soziale Bots und präsentieren eine auf Verhaltensmodellierung basierende Lösung. Zum besseren Verständnis des Nachrichtenkonsums deutschsprachiger Nutzer in OSNs, haben wir deren Verhalten auf Twitter analysiert und die Reaktionen auf kontroverse - teils verfassungsfeindliche - und nicht kontroverse Inhalte verglichen. Zusätzlich untersuchten wir die Existenz von Echokammern und ähnlichen Phänomenen. Hinsichtlich des Nutzerverhaltens haben wir uns auf Netzwerke konzentriert, die ein komplexeres Nutzerverhalten zulassen. Wir entwickelten probabilistische Verhaltensmodellierungslösungen für das Clustering und die Segmentierung von Zeitserien. Neben den Beiträgen zum Verständnis des Problems haben wir Lösungen zur Erkennung automatisierter Konten entwickelt. Diese Bots nehmen eine wichtige Rolle in der frühen Phase der Verbreitung von Fake News ein. Unser Expertenmodell - basierend auf aktuellen Deep-Learning-Lösungen - identifiziert, z. B., automatisierte Accounts anhand ihres Verhaltens. Meine Arbeit sensibilisiert für diese negative Entwicklung und befasst sich mit der Grundlagenforschung im Bereich der Verhaltensmodellierung. Auch wird auf die Gefahr der Beeinflussung durch soziale Bots eingegangen und eine auf Verhaltensmodellierung basierende Lösung präsentiert

Über die Zusammenhänge zwischen Grundfrequenz und Vokalhöhe

Diese Dissertation geht von einem Zusammenhang zwischen der Grundfrequenz und der Perzeption von Vokalen, speziell der Höhe von Vokalen, aus - wie viele Vorgängerstudien auch - und diskutiert Konsequenzen, die sich aus diesem Umstand ergeben; außerdem führt sie neue Evidenzen an, dass unter bestimmten Bedingungen die Grundfrequenz auch zur Produktion von Vokalhöhendistinktionen aktiv variiert werden kann. In einer longitudinalen Studie wurden Aufnahmen aus mehreren Jahrzehnten, die von den selben britischen Sprechern stammten und auf Gleichwertigkeit der Kommunikationssituation kontrolliert worden waren, daraufhin untersucht, wie sich Alterungsprozesse in erwachsenen Sprechern auf die mittlere Grundfrequenz und die Formanten F1, F2 und F3 im Neutrallaut Schwa, bzw. auf die als äquivalent hierzu festgestellten gemittelten Formantwerte in allen stimmhaften Signalanteilen auswirken. Die Grundfrequenzen von Frauen werden als mit dem Alter fallend beschrieben, während Männer eine zunächst absinkende, später ansteigende Grundfrequenz aufweisen. Der zweite Formant ändert sich nur marginal, und auch F3 weist keine über alle Sprecher konsistenten, signifikanten Änderungen auf. Im Gegensatz hierzu ändert sich F1 mit zunehmendem Alter deutlich, und zwar bei den meisten Sprechern in die selbe Richtung wie die Grundfrequenz. In Daten eines Sprechers und einer Sprecherin, die in kurzen Abständen regelmäßig über ein halbes Jahrhundert hinweg aufgenommen worden waren, wird eine deutliche Kovariation des ersten Formanten mit der Grundfrequenz deutlich, wobei der Abstand zwischen F1 und Grundfrequenz auf einer logarithmischen Skala auch über Jahrzehnte hinweg relativ invariant bleibt. Die Hypothese hierzu ist, dass altersbedingte Formantänderungen weniger auf physiologisch bedingte Änderungen in den Abmessungen des Ansatzrohrs zurückzuführen seien, sondern auf eine kompensatorische Anpassung des ersten Formanten als Reaktion auf eine Perturbation des Vokalhöhenperzepts, welche hervorgerufen wird durch die (physiologisch bedingten) Grundfrequenzänderungen. Diese Hypothese schließt mit ein, dass das Vokalhöhenperzept der Sprecher/Hörer durch den in Relation zu f0 zu beurteilenden ersten Formanten bestimmt ist. Um diese letzte Schlussfolgerung weiter zu testen, wurden deutsche Sprecher in zwei Experimenten in Quasi-Echtzeit einem akustisch verändertem auditorischen Feedback ausgesetzt, und ihre akustischen Daten untersucht. Beide Perturbationen hatten das Ziel, das Vokalhöhenperzept (direkt oder indirekt) zu beeinflussen: Für eine Perturbation des ersten Formanten kompensierten die Sprecher mit einer F1-Produktion in Gegenrichtung zur Perturbation. Gleichzeitige Änderungen der produzierten Grundfrequenz sind teilweise als automatisch eintretende Kopplungseffekte zu deuten; unter bestimmten Bedingungen scheinen manche Sprecher jedoch f0 unabhängig von F1 aktiv zu variieren, um die intendierte Vokalhöhe zu erreichen. Bei einer Perturbation der Grundfrequenz variieren einige Sprecher den ersten Formanten dergestalt, dass zu vermuten ist, dass der aufgrund nur partiell durchgeführter f0-Kompensation weiterhin gegenüber den unperturbierten Werten veränderte F1-f0-Abstand das Vokalhöhenperzept beeinflusste, was zu einer kompensatorischen Gegenbewegung in Form einer Vokalhöhenvariierung führte. Ein Perzeptionsexperiment mit ausschließlich durch Grundfrequenzvariierung beeinflussten Kontinua zwischen vorderen halb-geschlossenen und geschlossenen Vokalen in Wörtern gleichen Kontexts, welche in Trägersätze eingebettet präsentiert wurden, ergab, dass die Grundfrequenzvariation nur etwa bei der Hälfte der deutschen Hörer das Vokalperzept beeinflusste. Das vokalintrinsische Merkmal wird aber trotz des störenden Einflusses extrinsischer Faktoren genutzt, und auch trotz der intonatorischen Funktion der Grundfrequenz. Die durch Ergebnisse von Untersuchungen zur Intrinsischen Grundfrequenz im Deutschen motivierte Hypothese, dass deutsche Hörer den F1-f0-Abstand als Vokalhöhenmerkmal in stärkerem Ausmaß in einem Kontinuum zwischen ungespannten Vokalen nutzen, als in einem Kontinuum zwischen gespannten Vokalen, konnte nicht bestätigt werden. Generell liefern alle drei experimentellen Teile dieser Dissertation weitere Evidenz dafür, dass - zumindest in den vergleichsweise vokalhöhenreichen Sprachen Englisch und Deutsch - viele, aber eben nicht alle Sprecher/Hörer zur Vokalhöhenperzeption und -produktion neben F1 auch die Grundfrequenz nutzen

Röntgenstrukturanalyse der GTPase-Domäne von Dynamin 1 und der Motordomäne von Myosin II

Im Rahmen dieser Arbeit konnten die Strukturen der GTPase-Domäne von Dynamin 1 aus Rattus norvegicus sowie der Motordomäne von Myosin II aus Dictyostelium discoideum in atomarem Detail aufgeklärt werden. Die vorgelegte Kristallstruktur der nukleotidfreien GTPase-Domäne von Dynamin 1 zeigt, daß die GTPase-Domäne in Säugerdynamin sehr ähnlich gefaltet ist wie in Dynamin A aus D. discoideum. Das vorgelegte Strukturmodell enthält alle Schlaufenbereiche und erlaubt somit erstmals die vollständige Beschreibung der Nukleotidbindungsregion eines Dynamins. Im Gegensatz zu anderen GTPasen ist das switch I-Threonin, das für die GTP-Koordination wichtig ist, in Dynamin 1 in seiner katalytisch aktiven Konformation gehalten. Desweiteren konnte anhand des Strukturmodells für Arg59 eine Funktion als Beschleuniger der GTP-Hydrolyse vorgeschlagen werden. Die Kristallstruktur der Myosin-Kopfdomäne zeigt eine neue Konformation des Motorproteins, in der sich beide nukleotidbindenden Schalter in der offenen Stellung befinden. Dieser bislang nicht beobachtete Zustand wird in einer neuen Nomenklatur als O/O-Konformation bezeichnet. Aus dem Strukturmodell wird deutlich, daß Nukleotid- und Aktinbindungsstelle nicht nur über switch II, sondern auch über switch I miteinander kommunizieren können. Umschalten von switch I verändert über das zentrale Faltblatt die Geometrie der Aktinbindungsstelle am äußeren Ende der 50K-Spalte. Dabei sind die Schalterstellungen nicht vollständig entkoppelt. Switch I kann erst öffnen, wenn switch II bereits offen ist. In der O/O-Konformation ist switch II weiter geöffnet als bisher beobachtet, was in Kombination mit der offenen Stellung von switch I zur Freisetzung von ADP führen kann. Durch die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit konnte das bisherige Bild des Akto-Myosin-ATPase-Zyklus ergänzt werden, indem neben der Stellung von switch II auch die Stellung von switch I berücksichtigt wird. Nach dem Kraftschlag und der Dissoziation von Phosphat durch Öffnen von switch II muß switch I öffnen, um auch ADP freizusetzen. Nach Erreichen des Rigorzustands schließt sich switch I mit der Bindung von ATP und der Myosinkopf dissoziiert vom Aktinfilament. Die O/O-Konformation kann im Akto-Myosin-ATPase-Zyklus in unmittelbarer Nähe zum Rigorzustand eingeordnet werden

Crystal structure of the dynamin tetramer

The mechanochemical protein dynamin is the prototype of the dynamin superfamily of large GTPases, which shape and remodel membranes in diverse cellular processes. Dynamin forms predominantly tetramers in the cytosol, which oligomerize at the neck of clathrin-coated vesicles to mediate constriction and subsequent scission of the membrane. Previous studies have described the architecture of dynamin dimers, but the molecular determinants for dynamin assembly and its regulation have remained unclear. Here we present the crystal structure of the human dynamin tetramer in the nucleotide-free state. Combining structural data with mutational studies, oligomerization measurements and Markov state models of molecular dynamics simulations, we suggest a mechanism by which oligomerization of dynamin is linked to the release of intramolecular autoinhibitory interactions. We elucidate how mutations that interfere with tetramer formation and autoinhibition can lead to the congenital muscle disorders Charcot-Marie-Tooth neuropathy and centronuclear myopathy, respectively. Notably, the bent shape of the tetramer explains how dynamin assembles into a right-handed helical oligomer of defined diameter, which has direct implications for its function in membrane constriction

Mechanochemical Coupling in the Myosin Motor Domain. II. Analysis of Critical Residues

An important challenge in the analysis of mechanochemical coupling in molecular motors is to identify residues that dictate the tight coupling between the chemical site and distant structural rearrangements. In this work, a systematic attempt is made to tackle this issue for the conventional myosin. By judiciously combining a range of computational techniques with different approximations and strength, which include targeted molecular dynamics, normal mode analysis, and statistical coupling analysis, we are able to identify a set of important residues and propose their relevant function during the recovery stroke of myosin. These analyses also allowed us to make connections with previous experimental and computational studies in a critical manner. The behavior of the widely used reporter residue, Trp501, in the simulations confirms the concern that its fluorescence does not simply reflect the relay loop conformation or active-site open/close but depends subtly on its microenvironment. The findings in the targeted molecular dynamics and a previous minimum energy path analysis of the recovery stroke have been compared and analyzed, which emphasized the difference and complementarity of the two approaches. In conjunction with our previous studies, the current set of investigations suggest that the modulation of structural flexibility at both the local (e.g., active-site) and domain scales with strategically placed “hotspot” residues and phosphate chemistry is likely the general feature for mechanochemical coupling in many molecular motors. The fundamental strategies of examining both collective and local changes and combining physically motivated methods and informatics-driven techniques are expected to be valuable to the study of other molecular motors and allosteric systems in general