Clinically indicated electrical stimulation strategies to treat patients with medically refractory epilepsy.

Focal epilepsies represent approximately half of all diagnoses, and more than one-third of these patients are refractory to pharmacologic treatment. Although resection can result in seizure freedom, many patients do not meet surgical criteria, as seizures may be multifocal in origin or have a focus in an eloquent region of the brain. For these individuals, several U.S. Food and Drug Administration (FDA)-approved electrical stimulation paradigms serve as alternative options, including vagus nerve stimulation, responsive neurostimulation, and stimulation of the anterior nucleus of the thalamus. All of these are safe, flexible, and lead to progressive seizure control over time when used as an adjunctive therapy to antiepileptic drugs. Focal epilepsies frequently involve significant comorbidities such as cognitive decline. Similar to antiepilepsy medications and surgical resection, current stimulation targets and parameters have yet to address cognitive impairments directly, with patients reporting persistent comorbidities associated with focal epilepsy despite a significant reduction in the number of their seizures. Although low-frequency theta oscillations of the septohippocampal network are critical for modulating cellular activity and, in turn, cognitive processing, the coordination of neural excitability is also imperative for preventing seizures. In this review, we summarize current FDA-approved electrical stimulation paradigms and propose that theta oscillations of the medial septal nucleus represent a novel neuromodulation target for concurrent seizure reduction and cognitive improvement in epilepsy. Ultimately, further advancements in clinical neurostimulation strategies will allow for the efficient treatment of both seizures and comorbidities, thereby improving overall quality of life for patients with epilepsy

Assessing changing carbon pool dynamics and species composition in a Pennsylvania broadleaf forest fragment

Temperate broadleaf forests are pivotal to the global carbon cycle, Representing 37% of the global forest carbon pool (Pan et al 2011). • Maintaining compositional diversity in temperate broadleaf forests, such as the Gordon Natural Area (GNA) is critical to maintaining ecosystem services, such as carbon sequestration. • Pressures from native and non-native herbivores threaten the biodiversity of temperate broadleaf forests in the United States (Ghandi et al. 2010). The introduction of non-native insects such as the emerald ash borer (Argrilus planipennis), as well as the overpopulation of white-tailed deer (Odocoileus virginianus) has led to declines in some tree species. • Monitoring changes in forest carbon storage and tree species composition through time informs our understanding of forest development and resilience to agents of change

A review of human factors principles for the design and implementation of medication safety alerts in clinical information systems.

The objective of this review is to describe the implementation of human factors principles for the design of alerts in clinical information systems. First, we conduct a review of alarm systems to identify human factors principles that are employed in the design and implementation of alerts. Second, we review the medical informatics literature to provide examples of the implementation of human factors principles in current clinical information systems using alerts to provide medication decision support. Last, we suggest actionable recommendations for delivering effective clinical decision support using alerts. A review of studies from the medical informatics literature suggests that many basic human factors principles are not followed, possibly contributing to the lack of acceptance of alerts in clinical information systems. We evaluate the limitations of current alerting philosophies and provide recommendations for improving acceptance of alerts by incorporating human factors principles in their design

Exzitonendynamik und zeitaufgelöste Fluoreszenz-Photonenstatistik in organischen Halbleitern

Der effiziente Einsatz organischer Halbleiter in makroskopischen Bauteilen setzt exakte Kenntnis der zugrundeliegenden photophysikalischen Prozesse in diesen Materialsystemen voraus. Besonders entscheidend sind die Zeitskalen, auf denen exzitonische Anregungen vor ihrer Rekombination miteinander wechselwirken können. Annihilationsprozesse stellen dabei einen erheblichen Verlustkanal dar. Diese beinhalten sowohl die Interaktion von Exzitonen in Singulett- beziehungsweise Triplett-Konfiguration, als auch den Beitrag von Polaronen zum nichtstrahlenden Zerfall eines angeregten Zustandes. Das Ziel dieser Arbeit umfasste zunächst, die Effizienz dieser Prozesse auf der Ebene einzelner Moleküle herauszuarbeiten und mit der chemischen Struktur und Morphologie der verwendeten konjugierten Polymersysteme in Verbindung zu stellen. In Photolumineszenz-Experimenten konnte durch Analyse der Photonenstatistik einzelner Quantenemitter auf unterschiedlichen Zeitskalen eine Unterscheidung und damit die isolierte Untersuchung einzelner Annihilationsprozesse durchgeführt werden. Die zeitaufgelöste Korrelationsanalyse ermöglichte weiterhin eine quantitative Bestimmung der Annihilationsraten in multimolekularen Nanopartikeln konjugierter Polymere. Durch gezielte Erhöhung des Volumens eines Nanopartikels konnte somit der Übergang von intramolekularen zu intermolekularen Energietransferschritten untersucht werden. Zuletzt wurde die Photonenstatistik als Observable in einem neuartigen Anrege-Abfrage-Experiment auf Einzelmolekülebene herangezogen, um ultrakurze Dynamiken angeregter Zustände mit hohem zeitlichem Auflösungsvermögen darstellen zu können. Dadurch gelang die präzise Messung sowohl strahlender als auch strahlungsloser Zerfallswege in isolierten organischen Molekülen auf der Zeitskala von Pikosekunden

Towards automated structure determination

Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigte sich mit der konventionellen strukturellen und dynamischen Charakterisierung von gefaltenen und intrinsisch ungefaltenen Proteinen mittels NMR Spektroskopie. ICln ist ein hochkonserviertes und essentielles 27kDa protein und ist in verschiedenen Signaltransduktionswegen wie Zellvolumsregulation, Angiogenese, oder RNA Prozessierung involviert. Basierend auf Rekonstitutionsexperimente in Membranlipiden und anderen Ergebnissen chloridkanalbildende Funktion von ICln vorgeschlagen. Obwohl knock-down Experimente eine direkte funktionelle Eigenschaft dieses Proteins in der Zellvolumsregulation anzeigten, wurde durch näheren Vergleich der biophysikalischen Charakteristika von Chloridstromen aus Zellen unter hypoosmotischen Bedingungen (die in allen bislang untersuchten Zelltypen praktisch gleich sind) mit jenen erhalten aus ICln Überexpression in Xenopus oocyten einige deutliche Unterschiede sichtbar. Weiters zeigten Immunofluorenszenzexperimente unter normalen Bedingungen eine primare zytoplasmatische Lokalisation des Proteins an, das erst durch hypoosmotische Induktion in oder nahe zur Plasmamembran translokalisier wird. Diese Ergebnisse ließen einige Zweifel an einer porenbildenden Kanalfunktion von ICln aufkommen und viele Forschern ordneten dem Protein in diesem Zusammenhang daraufhin eine rein regulatorische Rolle zu. Nichtsdestoweniger ist die Identifizierung oder der Ausschluß potentieller chloridkanalbildender Kanditaten enorm wichtig, da physiologische Veranderungen in der Chloridepermeabilitat die Grundlage vieler schwerer Erkrankungen, wie der Osteopetrosis, der Dent'sche Krankheit oder des Bartter Syndroms sind. Zur diesem Zweck wurde die tertiäre Struktur von ICln in Lösung bestimmt. Dabei zeigte sich das der N-terminale Teil des Proteins in eine Pleckstrin Homologiedoman-analoge Struktur faltet (ein Strukturmotif das bereits in vielen signaltranduktionsregulatorischen Protein identifiziert wurde), wohingegen der C-terminale Abschnitt intrinisch unfaltet ist mit einigen wenigen Sequenzbereichen mit schwach ausgepragter Sekundarstrukturpreferenz. Des weiteren konnten Interaktionen mit dem membrannahen cytoplasmatischen Teil des Blutplatchen alpha2beta-Integrinprotein und mit dem Faktor LSm4 (einem funktionellen Protein in der snRNP Biogenese) nachgewiesen werden. Eine weitere manuelle Strukturanalyse befaßte sich mit der Bestimmung der Lösungskonformation von Cyclophilin D, einem Mitglied der Immunophilin Familie, das an den mitochondrialen Permeabilitatsporenapparat bindet, und ein interessantes Zielprotein bei der Behandlung von neurodegenerativen Erkrannkungen darstellt. Nebenbei wurde eine bereits publizierte NMR-Struktur der LIM1 Domane aus CRP2 verfeinert. Weitere NMR Analysen beschäftigten sich mit den intrinsisch ungefaltenen Proteinen BASP1 and Osteopontin (OPN), beide sehr vielversprechende Zielproteine für die Krebsforschung. In Anlehnung zur Bewaltigung des enormen Aufwands eines structural genomic Projekts wurde im zweitem Teil dieser Arbeit eine einfache sogenannte direkte Methode zur raschen Strukturcharakterisierung in dieser Arbeit entwickelt und anhand experimenteller Daten getestet. Zuletzt wurde das Leistungsvermogen eines von unserem Gruppenleiter verfaßtem Programm für die automatische Vorhersage der Ligandbindungstelle anhand verschiedener Protein-Ligand Komplexe aus der Datenbank evaluiert