Fundamental activity constraints lead to specific interpretations of the connectome

The continuous integration of experimental data into coherent models of the brain is an increasing challenge of modern neuroscience. Such models provide a bridge between structure and activity, and identify the mechanisms giving rise to experimental observations. Nevertheless, structurally realistic network models of spiking neurons are necessarily underconstrained even if experimental data on brain connectivity are incorporated to the best of our knowledge. Guided by physiological observations, any model must therefore explore the parameter ranges within the uncertainty of the data. Based on simulation results alone, however, the mechanisms underlying stable and physiologically realistic activity often remain obscure. We here employ a mean-field reduction of the dynamics, which allows us to include activity constraints into the process of model construction. We shape the phase space of a multi-scale network model of the vision-related areas of macaque cortex by systematically refining its connectivity. Fundamental constraints on the activity, i.e., prohibiting quiescence and requiring global stability, prove sufficient to obtain realistic layer- and area-specific activity. Only small adaptations of the structure are required, showing that the network operates close to an instability. The procedure identifies components of the network critical to its collective dynamics and creates hypotheses for structural data and future experiments. The method can be applied to networks involving any neuron model with a known gain function.Comment: J. Schuecker and M. Schmidt contributed equally to this wor

Blocking Type I Interferon Production: A New Therapeutic Option to Reduce the HIV-1-Induced Immune Activation

Highly active antiretroviral therapy has dramatically improved the morbidity and mortality of HIV-1-infected individuals. A total of 25 licensed drugs provide the basis for an optimized virus-suppressive treatment of nearly each subject. The promises of immune reconstitution and normal life expectancy, however, fall short for a number of patients, either through inadequate recovery of CD4+ T-cell counts or the occurrence of non-AIDS defining malignancies. In this respect, the prevalence of Epstein-Barr virus-associated Hodgkin lymphoma and human papillomavirus-related anal neoplasia is rising in aging HIV-1-infected individuals despite antiretroviral therapy. An important cause appears to be the HIV-1-induced chronic immune activation, propagated by inappropriate release of proinflammatory cytokines and type I interferons. This immune dysregulation can be reduced in vitro by inhibitors blocking the endosomal acidification. Recent data suggest that this concept is also of relevance in vivo, which opens the door for adjuvant immunomodulatory therapies in HIV-1 infection

Almost all trees have quantum symmetry

From the work of Erdős and Rényi from 1963, it is known that almost all graphs have no symmetry. In 2017, Lupini, Mančinska, and Roberson proved a quantum counterpart: Almost all graphs have no quantum symmetry. Here, the notion of quantum symmetry is phrased in terms of Banica’s definition of quantum automorphism groups of finite graphs from 2005, in the framework of Woronowicz’s compact quantum groups. Now, Erdős and Rényi also proved a complementary result in 1963: Almost all trees do have symmetry. The crucial point is the almost sure existence of a cherry in a tree. But even more is true: We almost surely have two cherries in a tree—and we derive that almost all trees have quantum symmetry. We give an explicit proof of this quantum counterpart of Erdős and Rényi’s result on trees

Hasard et destin dans le Anton Reiser de Karl Philipp Moritz

International audienceThe distinction between literary chance and chance as experience (E. Köhler) allows the originality of Moritz's autobiographical novel to be disengaged. This study of the motif of chance in book II ofAnton Reiser shows the establishment of a narrative method characterized by repressing the literary treatment of chance and maintaining of chance as a category of lived experience. In this text, the fortunate and unfortunate chances do not found the literary necessity of an exemplary destiny, but are the occasion for throwing light on the double determination, exterior and interior, that affects the character's existence, an existence that is experienced under the sign of a radical contingency. It is in this first obscurity that psychological analysis operates, not to establish the horizon of Providence, but to disengage the general lessons of an existence, and to give to its hero, at this moment, the consistency of a novelistic character.La distinction entre les deux catégories du « hasard vécu » (erlebter Zufall) et du « hasard littéraire » (literarischer Zufall), empruntée à Erich Köhler, permet d'aborder l'étude du roman autobiographique de Karl Philipp Moritz, Anton Reiser, en faisant ressortir l'ambivalence d'un projet "romanesque" en un sens nouveau. On montre ici comment le recul de la figuration du hasard littéraire au profit de la figuration du hasard vécu exprime la remise en cause du roman traditionnel et la recherche de nouvelles formes permettant de saisir et de donner forme à la consistance de la vie intérieure

Mögliche Aufwertungseffekte des Selbstkonzepts durch autonomes Experimentieren - Eine schulformabhängige Analyse im Schülerlabor

Im Rahmen der Arbeit wurde unterssucht, ob freies Experimentieren förderlich für das Selbstkonzept und die Selbstwirksamkeitserwartung von Schülerinnen und Schülern ist. Hierzu wurde das Selbstkonzept und die Selbstwirksamkeitserwartung mit Hilfe einer Per-Post-Erhebung vor und nach dem Besuch im zdi-Schülerlabor der Universität zu Köln erfasst

Untersuchungen zum Einbaumechanismus von Actiniden und Lanthaniden in Calcium-haltige Sekundärphasen

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Wechselwirkung dreiwertiger Actiniden und Lanthaniden mit Ca2+-haltigen Mineralphasen untersucht. Als Hauptuntersuchungsmethode diente die site-selektive zeitaufgelöste Laser-Fluoreszenzspektroskopie (engl.: time-resolved laser fuorescence spectroscopy, TRLFS). Mit Hilfe dieser Methode konnten insgesamt 19 Eu3+- und Cm3+-Spezies in acht verschiedenen Mineralphasen identifiziert und weitgehend charakterisiert werden. Aus den Beobachtungen in verschiedenen Systemen konnten zudem Mechanismen und Einflussgrößen abgeleitet werden, die die Sorptions- und Einbauprozesse steuern. Stets handelt es sich um direkt auf den spektroskopischen Daten beruhende Schlussfolgerungen, die ein molekulares Prozessverständnis ermöglichen. Auf diese Weise tragen die gewonnenen Erkenntnisse zur Verlässlichkeit eines Langzeitsicherheitsnachweises für ein Endlager für radioaktive Abfälle bei. Der Fokus der Studien lag auf der Bildung von "solid solutions" dem strukturellen Einbau eines Gastions in ein Wirtsgitter. Dieser Prozess ist von besonderem Interesse, da er bisher kaum untersucht, und daher auch kaum für Sicherheitsanalysen berücksichtigt ist. Trotz dieser Vernachlässigung stellt der strukturelle Einbau allerdings einen hocheffizienten Retardierungsmechanimus dar. Eine Remobilisierung des Actinids erfolgt bei Auflösung des Wirtskristalls oder wenn die Actinidkonzentration in der umgebenden Lösung unter einen bestimmten Wert absinkt. Somit wäre zur Remobilisierung eine drastische Änderung im geochemischen Milieu notwendig. Zudem ist die Bildung von "solid solutions" ein entropischer günstiger Prozess, der thermodynamisch favorisiert sein kann, wenn der mit der Bildung einhergehende Enthalpieverlust klein ist. Die Enthalpieänderung des Systems hängt zum einen von der im System induzierten Gitterspannung, also im Wesentlichen vom Verhältnis der Ionenradien von Gast- und Wirtsion und der Flexibilität des Gitters ab. Andererseits muss die Koordinationssphäre des Gastions durch diejenige des Kristallgitters ersetzt werden. Die durch die Gitterspannung verursachte positive Enthalpie ist für die untersuchten (und für das Endlager relevanten) verdünnten "solid solutions" bei günstigem Verhältnis der Ionenradien von Gast- und Wirtskation gering. Dies ist gegeben, da die Ionenradien von Cm3+ und Ca2+ nahezu identisch sind und die Konzentrationen der Gastkationen stets unter 1000ppm bleiben (im Falle des Cm3+ sogar unter 10ppm). Die Untersuchung der Ligandenaustauschkomponente der Enthalpie ist ein wesentlicher Bestandteil dieser Arbeit. Die untersuchten Mineralphasen sind Calcit, Aragonit und Vaterit CaCO3, sowie Gips CaSO4 2H2O, Fluorit CaF2, Apatit Ca5(PO4)3(OH, F), Powellit CaMoO4 sowie ein Ca2+/Eu3+-substituierter Sodalith der Zusammensetzung (Ca7,5Eu0,5)(OH)8 (Al8,5Si3,5O24). Alle zeigen Wechselwirkung mit den dreiwertigen Actiniden und Lanthaniden, die sich in ihrer jeweiligen Ausprägung jedoch unterscheiden. Bis auf Gips, zeigen alle Minerale die Bildung von "solid solutions", der Prozess ist aber nicht in allen Fällen identisch