Struktur, Funktion und Verhalten dynamischer Modelle der Systembiologie: formale Wissensrepräsentation als Grundlage für computergestützte Modellierung und Simulation

Das Verstehen komplexer biologischer Phänomene auf der Basis dynamischer Modelle ist ohne Computerunterstützung nicht möglich. Seit mehr als einem Jahrzehnt werden enorme Anstrengungen unternommen, eine Softwareinfrastruktur für die systembiologische Modellierung und Simulation zu entwickeln. Die vorliegende Arbeit bietet den dafür notwendigen Standards, formalen Sprachen, Ontologien und auf diesen operierenden Programmen ein wissenschaftstheoretisches Fundament in Gestalt der sogenannten Wissensfacetten von Bio-Modellen. Die Wissensfacetten von Bio-Modellen stellen ein konzeptuelles Schema zur systematischen Beschreibung von Bio-Modellen, ihrer Verwendung und ihres Verhaltens dar. Dabei muss eine vollständige Beschreibung eines Bio-Modells seine Struktur, seine Funktion und sein Verhalten umfassen und seine intrinsische formale Semantik mit der extrinsischen biologischen Wirklichkeit in Beziehung setzen. Die formale Repräsentation der Wissensfacetten von Bio-Modellen bietet eine Grundlage für eine umfassende Computerunterstützung der Modellierung und Simulation in der Systembiologie. Geleitet durch die Wissensfacetten werden existierende Ansätze für die formale Repräsentation relevanter Wissensfragmente eingeordnet und bewertet sowie Defizite an Beschreibungsmitteln identifiziert. Ein großes Defizit liegt im Fehlen formalsprachlicher Mittel zur qualitativen Beschreibung des Verhaltens von Bio-Modellen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Ontologie TEDDY entwickelt, auf deren Grundlage sich das Verhalten von Bio-Modellen propositional formalisieren lässt. TEDDY stellt eine formale begriffliche Basis der Theorie dynamischer Systeme dar. Die drei Hauptresultate der vorliegenden Arbeit sind eingebettet in grundsätzliche Betrachtungen zur Modellierung und Simulation in der Systembiologie und basieren auf allgemeinen Begriffen und Verfahren der Wissensrepräsentation sowie speziellen Methoden der qualitativen Beschreibung von Dynamik

Life-threatening QT prolongation in a preterm infant

Introduction: Temporary QT-interval prolongation following intracranial hemorrhage and hydrocephalus has been repeatedly reported in adults. Case: We report a case of excessive QT prolongation with sudden bradycardia resulting in 2:1 atrioventricular conduction in a preterm infant most likely associated with a congenital hydrocephalus. Pathomechanisms are discussed. Conclusion: Congenital hydrocephalus predisposes to excessive QT prolongation in preterm infants

Computer-Supported Research: Konzeptpapier zum CoSRe-Projekt

Die Wissenschaften befinden sich am Beginn zu einem neuen Zeitalter: neue Messverfahren erzeugen riesige Mengen experimenteller Daten, Computer gestatten die Exploration dieser Daten, immer größere und komplexere Modelle erlauben präzise Vorhersagen, das Internet führt zu einer weltweiten Kollaboration, der Innovationszyklus wird immer schneller. Jim Gray bezeichnet dies als „vierten wissenschaftlichen Paradigma“ Diese Datengetriebenheit stellt die Wissenschaften aber auch vor neue Herausforderungen. Zwar werden immer mehr Routineaufgaben von Computern übernommen. Für die Bewältigung der Informationsflut ist aber eine Computer-Unterstützung des gesamten wissenschaftlichen Zyklus notwendig: von der experimentellen Datenerhebung über die Datenanalyse und anschließende Modellbildung bis hin zur Simulation und einer Modellrevision auf Grund der Simulationsergebnisse. Wissenschaftliches Arbeiten, das von einer solchen Art der Computer-Unterstützung getragen wird, bezeichnen wir als Computer-Supported Research. Zwei Beobachtungen sind für die Unterstützung des gesamten wissenschaftlichen Zyklus sehr hilfreich: Zum einen ist es für die Verarbeitung von Daten unwichtig, ob sie aus Experimenten in der realen Welt oder aus Simulationen stammen. Zum anderen werden Modelle selbst heute mehr und mehr als First-Class-Objekte, d.h. als Daten behandelt: sie werden zwischen Programmen ausgetauscht, in Datenbanken gespeichert, über das Internet verschickt und durch Programme manipuliert

Chancengerechtigkeit durch Bildung – Chancengerechtigkeit in der Bildung (Auszug)

Der hier mit freundlicher Genehmigung des AWO Bundesverbands abgedruckte Text ist ein Auszug aus der Broschüre: Arbeiterwohlfahrt Bundesverband (Hrsg.): Standpunkte 2006. Chancengerechtigkeit durch Bildung – Chancengerechtigkeit in der Bildung, Bonn 2006. Unser Bildungssystem für die Kinder im Alter von 6 bis 16 Jahren wird den Herausforderungen der Zukunft nicht gerecht. Ein Umsteuern ist dringend notwendig, da ohne Bildung der Wandel in die Wissensgesellschaft nicht zu bewältigen ist. Bildung, Qualifikation und Kompetenzen und das Erlernen von Diskurs- und Konfliktfähigkeit entscheiden über die beruflichen und gesellschaftlichen Chancen eines jeden Menschen und davon abhängig über seine Zukunftschancen. Bildung bedeutet Entwicklung der Persönlichkeit, der Identität. Bildung bedeutet aber auch, die gemeinschaftsfähige Persönlichkeit zu gestalten. Und somit bekommt Bildung gerade in der Lebensphase der 6- bis 16-Jährigen über die eher traditionelle Dimension hinaus auch einen emanzipatorischen Charakter. Wenn Bildung also für den Einzelnen diese entscheidende Rolle spielt, dann bekommt die öffentliche Verantwortung für dieses Bildungswesen eine ganz zentrale Bedeutung. (DIPF/Orig.

Jenseits der Wahlen: sieben Trends, die die Innen- und Außenpolitik der USA prägen werden

Viele politische Entscheidungsträger in Deutschland und anderen EU-Staaten dürften darauf hoffen, dass die transatlantischen Beziehungen nach den bevorstehenden US-Präsidentschaftswahlen am 3.November wieder in ruhigere Fahrwasser gelangen, falls der Demokrat Joe Biden gewinnt. Allerdings wird der innen-und außenpolitische Handlungsspielraum des amerikanischen Präsidenten auch von langfristigen und strukturellen Entwicklungen bestimmt, die über die nächsten (und übernächsten) US-Wahlen hinauswirken. Sieben Trends sind in dieser Hinsicht besonders relevant. Zusammen betrachtet verdeutlichen sie, dass außenpolitische Anforderungen und innenpolitische Ressourcen in den USA zunehmend auseinanderklaffen. (Autorenreferat

Motor, cognitive and mobility deficits in 1000 geriatric patients : protocol of a quantitative observational study before and after routine clinical geriatric treatment – the ComOn-study

© The Author(s). 2020 Open Access. This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided you give appropriate credit to the original author(s) and the source, provide a link to the Creative Commons license, and indicate if changes were made. The Creative Commons Public Domain Dedication waiver (http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/) applies to the data made available in this article, unless otherwise stated.Background: Motor and cognitive deficits and consequently mobility problems are common in geriatric patients. The currently available methods for diagnosis and for the evaluation of treatment in this vulnerable cohort are limited. The aims of the ComOn (COgnitive and Motor interactions in the Older populatioN) study are (i) to define quantitative markers with clinical relevance for motor and cognitive deficits, (ii) to investigate the interaction between both motor and cognitive deficits and (iii) to assess health status as well as treatment outcome of 1000 geriatric inpatients in hospitals of Kiel (Germany), Brescia (Italy), Porto (Portugal), Curitiba (Brazil) and Bochum (Germany). Methods: This is a prospective, explorative observational multi-center study. In addition to the comprehensive geriatric assessment, quantitative measures of reduced mobility and motor and cognitive deficits are performed before and after a two week's inpatient stay. Components of the assessment are mobile technology-based assessments of gait, balance and transfer performance, neuropsychological tests, frailty, sarcopenia, autonomic dysfunction and sensation, and questionnaires to assess behavioral deficits, activities of daily living, quality of life, fear of falling and dysphagia. Structural MRI and an unsupervised 24/7 home assessment of mobility are performed in a subgroup of participants. The study will also investigate the minimal clinically relevant change of the investigated parameters. Discussion: This study will help form a better understanding of symptoms and their complex interactions and treatment effects in a large geriatric cohort.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

SBML Level 3: an extensible format for the exchange and reuse of biological models

Systems biology has experienced dramatic growth in the number, size, and complexity of computational models. To reproduce simulation results and reuse models, researchers must exchange unambiguous model descriptions. We review the latest edition of the Systems Biology Markup Language (SBML), a format designed for this purpose. A community of modelers and software authors developed SBML Level 3 over the past decade. Its modular form consists of a core suited to representing reaction-based models and packages that extend the core with features suited to other model types including constraint-based models, reaction-diffusion models, logical network models, and rule-based models. The format leverages two decades of SBML and a rich software ecosystem that transformed how systems biologists build and interact with models. More recently, the rise of multiscale models of whole cells and organs, and new data sources such as single-cell measurements and live imaging, has precipitated new ways of integrating data with models. We provide our perspectives on the challenges presented by these developments and how SBML Level 3 provides the foundation needed to support this evolution