Marine Schwämme (Phylum Porifera) gehören mit ihrem ersten Auftreten im Präkambrium vor ungefähr 580 Millionen Jahren zu den ältesten Vertretern der Metazoen weltweit. Ähnlich lange leben sie wahrscheinlich schon in Symbiose mit Mikroorganismen. In der vorliegenden Doktorarbeit soll der karibische Schwamm Ectyoplasia ferox als Modellsystem zur Erforschung der Schwamm-assoziierten mikrobiellen Konsortien, deren Weitergabe und Interaktionen mit dem Schwamm, vorgestellt werden. Mit Hilfe von 16S rRNA-Genbanken sowie der denaturierenden Gradienten-Gelelektrophorese (DGGE) konnte gezeigt werden, dass Symbionten aus sechs der in E. ferox gefundenen acht Phyla sowie der „sponge-associated unclassified lineage” SAUL vertikal an die nächste Schwammgeneration weitergegeben werden. Mittels phylogenetischer Analysen wurden insgesamt 21 „vertical transmission“ (VT) Cluster identifiziert, von denen 19 in „sponge specific“ Cluster (SSC) bzw. „sponge coral“ Clustern (SCC) lagen. Daraus kann man schließen, dass ein Großteil des mikrobiellen Konsortiums von E. ferox über die reproduktiven Stadien weitergegeben wird. Auch konnten zwei Cyanobakterien identifiziert werden, die nicht in den reproduktiven Stadien vorhanden waren und höchstwahrscheinlich horizontal aus dem umgebenden Meerwasser aufgenommen wurden. Eine Reduzierung von 50% der Symbionten im Mesohyl nach dem „spawning“ zeigte erstmalig experimentell auf, dass Schwammsymbionten aus dem Schwamm in das umgebende Meerwasser gelangen können. In dieser Arbeit wurde zum ersten Mal der „presence vs. activity“-Vergleich zur Feststellung der metabolischen Aktivität von Bakterien auf die DGGE-Methode übertragen. Es konnte gezeigt werden, dass die meisten mikrobiellen Symbionten im Adult-Schwamm, Embryo- sowie Larvalstadium metabolisch aktiv waren. Erste Versuche die Anzahl von Symbionten in den Larven von E. ferox mittels Antibiotika zu reduzieren, verliefen positiv. So wiesen die mit Antibiotika behandelten Larven in der DGGE eine deutliche Reduzierung der Bandenintensität auf. Die Verfügbarkeit aller reproduktiver Stadien von E. ferox sowie die Möglichkeit die Larven im Labor experimentell zu manipulieren, machen E. ferox zu einem geeigneten Modellschwamm für zukünftige Studien bezüglich der vertikalen Weitergabe von Symbionten. / Marine sponges (Phylum: Porifera) first appeared during Precambrian times 580 million years ago and are therefore the oldest metazoans on earth. It is most likely that they are living together in symbiosis with microorganisms from that day on. In this doctoral thesis I introduce the Caribbean sponge Ectyoplasia ferox as a model system for detailed investigations of the sponge associated microbial community, their mode of transmission to the next generation and interactions with their host sponge. The application of 16S rRNA gene clone libraries and denaturing gradient gel electrophoreses (DGGE) revealed that symbionts from six out of eight bacterial phyla as well as the ‘sponge-associated unclassified lineage’ (SAUL) were vertically transmitted to the next sponge generation. Phylogenetic analysis identified 21 vertical transmission (VT) clusters, from which 19 VT-clusters were affiliated with sponge-specific clusters (SSC) and sponge-coral clusters (SCC), respectively. This indicated that the majority of the microbial consortia of E. ferox has been passed on vertically via reproductive stages to the next generation. Furthermore two cyanobacterial clades were identified, which were absent from the reproductive stages and therefore seem to have be acquired horizontally from the surrounding seawater. Spawning led to a reduction of 50% of the sponge symbionts in the mesohyl, presenting for the first time experimental evidence, as to how sponge symbionts could end up in surrounding seawater. Moreover the presence vs. activity comparison that was undertaken to assess the metabolic activity of bacteria inside reproductive stages has been applied to DGGE for the first time. The results showed that most of the symbionts were metabolically active in the adult sponge as well as in the embryos and larvae. Initial experiments to reduce the amount of symbiotic bacteria inside larvae were positive. In the antibiotic treated larvae, the DGGE pattern showed a significantly reduced banding pattern intensity. The availability of E. ferox and its reproductive stages, as well as the possibility to maintain and to manipulate larvae in the laboratory makes E. ferox a suitable model-system for future research on vertical transmission.

Die Funktion unseres Zentralnervensystems beruht auf der zeitlich präzisen Übertragung elektrischer Signale zwischen Neuronen. Diese synaptische Übertragung findet in weniger als einer tausendstel Sekunde statt. Eine schnelle und hochfrequente Signalübertragung erweitert die Kodierungskapazität und beschleunigt die Verarbeitung von Informationen. Obwohl viele der an synaptischer Übertragung beteiligten Prozesse und Proteine bekannt sind, ist das Verständnis der Mechanismen, die für eine schnelle und hochfrequente Signalübertragung verantwortlich sind, bisher unvollständig. Um die Mechanismen hochfrequenter synaptischer Übertragung zu untersuchen, wurden in dieser Arbeit prä- und postsynaptische Patch-Clamp Ableitungen an der zerebellären Moosfaser-Körnerzell-Synapse in akuten Hirnschnitten der Maus eingesetzt. Es zeigte sich, dass diese Synapse präsynaptische Aktionspotenziale mit einer Frequenz über einem Kilohertz feuern kann und dass Informationen in diesem Frequenzbereich an die postsynaptische Zelle übertragen werden können. Hierbei vermitteln besonders schnelle Natrium- und Kalium-Kanäle eine extrem kurze Dauer der Aktionspotenziale, die dennoch metabolisch relativ effizient sind. Schnelle Kalzium-Kanäle und eine schwache präsynaptische Kalzium-Pufferung ermöglichen eine synchrone Vesikelfreisetzung mit hohen Frequenzen. Zusätzlich greift die Präsynapse auf einen großen Vorrat an freisetzbaren Vesikeln zurück, dessen Auffüllung besonders schnell stattfindet. Aufgrund der hochfrequenten synaptischen Übertragung ist die Moosfaser- Körnerzell-Synapse ideal, um zu untersuchen, wie schnell die auf eine Vesikelfreisetzung folgende Endozytose vonstatten geht. Mit optimierten, hochauflösenden Kapazitätsmessungen konnte an der Moosfaser-Körnerzell- Synapse eine sehr schnelle Endozytose nach einzelnen Aktionspotenzialen gezeigt werden. Die hohe Geschwindigkeit der Endozytose unterstützt somit eine hochfrequente synaptische Übertragung. Diese schnelle Endozytose wird durch die Moleküle Dynamin und Actin vermittelt und ist unabhängig von einer Wirkung von Clathrin. Stärkere Stimuli wie längere Depolarisationen evozieren eine langsamere Form der Endozytose, die zusätzlich Clathrin-abhängig ist. Durch die mechanistische Beschreibung hochfrequenter Signalübertragung an einer zentralen Synapse erweitern die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit unser Verständnis von synaptischer Übertragung und Informationsverarbeitung im Zentralnervensystem.

No description available.

Diese Dissertation behandelt die Kodierung und Verschickung von Information durch einen Quantenkanal. Ein Quantenkanal besteht aus einem quantenmechanischen System, welches vom Sender manipuliert und vom Empfänger ausgelesen werden kann. Dabei repräsentiert der individuelle Zustand des Kanals die Nachricht. <br /> <br /> Die zwei Themen der Dissertation umfassen 1) die Möglichkeit, eine Nachricht in einem Quantenkanal verlustfrei zu komprimieren und 2) die Möglichkeit eine Nachricht von einer Partei zu einer einer anderen direkt und auf sichere Weise zu übermitteln, d.h. ohne dass es einer dritte Partei möglich ist, die Nachricht abzuhören und dabei unerkannt zu bleiben.<br /> <br /> Die wesentlichen Ergebnisse der Dissertation sind die folgenden. <br /> Ein allgemeiner Formalismus für Quantencodes mit variabler Länge wird ausgearbeitet. Diese Codes sind notwendig um verlustfreie Kompression zu ermöglichen. Wegen der Quantennatur des Kanals sind die codierten Nachrichten allgemein in einer Superposition von verschiedenen Längen. Es zeigt sich, daß es unmöglich ist eine Quantennachricht verlustfrei zu komprimieren, wenn diese dem Sender nicht apriori bekannt ist. Im anderen Falle wird die Möglichkeit verlustfreier Quantenkompression gezeigt und eine untere Schranke für die Kompressionsrate abgeleitet. Des weiteren wird ein expliziter Kompressionsalgorithmus konstruiert, der für beliebig vorgegebene Ensembles aus Quantennachrichten funktioniert.<br /> <br /> Ein quantenkryptografisches Prokoll - das &ldquo;Ping-Pong Protokoll&rdquo; - wird vorgestellt, welches die sichere direkte übertragung von klassischen Nachrichten durch einen Quantenkanal ermöglicht. Die Sicherheit des Protokolls gegen beliebige Abhörangriffe wird bewiesen für den Fall eines idealen Quantenkanals. Im Gegensatz zu anderen quantenkryptografischen Verfahren ist das Ping-Pong Protokoll deterministisch und kann somit sowohl für die Übermittlung eines zufälligen Schlüssels als auch einer komponierten Nachricht verwendet werden. Das Protokoll is perfekt sicher für die Übertragung eines Schlüssels und quasi-sicher für die direkte Übermittlung einer Nachricht. Letzteres bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Abhörangriffs exponenziell mit der Länge der Nachricht abnimmt. / This thesis deals with the encoding and transmission of information through a quantum channel. A quantum channel is a quantum mechanical system whose state is manipulated by a sender and read out by a receiver. The individual state of the channel represents the message.<br /> <br /> The two topics of the thesis comprise 1) the possibility of compressing a message stored in a quantum channel without loss of information and 2) the possibility to communicate a message directly from one party to another in a secure manner, that is, a third party is not able to eavesdrop the message without being detected.<br /> <br /> The main results of the thesis are the following. <br /> A general framework for variable-length quantum codes is worked out. These codes are necessary to make lossless compression possible. Due to the quantum nature of the channel, the encoded messages are in general in a superposition of different lengths. It is found to be impossible to compress a quantum message without loss of information if the message is not apriori known to the sender. In the other case it is shown that lossless quantum data compression is possible and a lower bound on the compression rate is derived. Furthermore, an explicit compression scheme is constructed that works for arbitrarily given source message ensembles. <br /> <br /> A quantum cryptographic protocol - the &ldquo;ping-pong protocol&rdquo; - is presented that realizes the secure direct communication of classical messages through a quantum channel. The security of the protocol against arbitrary eavesdropping attacks is proven for the case of an ideal quantum channel. In contrast to other quantum cryptographic protocols, the ping-pong protocol is deterministic and can thus be used to transmit a random key as well as a composed message. <br /> The protocol is perfectly secure for the transmission of a key, and it is quasi-secure for the direct transmission of a message. The latter means that the probability of successful eavesdropping exponentially decreases with the length of the message.

Die Dissertation geht am Beispiel der Übersetzung arabischer Redensarten und Redewendungen ins Deutsche der Frage nach, auf welche Weise die hinter dem Text stehenden kulturellen Bezüge und Deutungsmuster beim Übersetzen berücksichtigt werden können. Es soll gezeigt werden, wie also Kulturtransfer beim Übersetzen möglich ist und welche Schwierigkeiten dabei entstehen, und in welcher Art und Weise diese übertragenen Redensarten auf Kulturtransfer und Vermittlung fremdsprachiger Literatur wirken bzw. welchen Einfluss sie ausüben.

Die Funktion unseres Zentralnervensystems beruht auf der zeitlich präzisen Übertragung elektrischer Signale zwischen Neuronen. Diese synaptische Übertragung findet in weniger als einer tausendstel Sekunde statt. Eine schnelle und hochfrequente Signalübertragung erweitert die Kodierungskapazität und beschleunigt die Verarbeitung von Informationen. Obwohl viele der an synaptischer Übertragung beteiligten Prozesse und Proteine bekannt sind, ist das Verständnis der Mechanismen, die für eine schnelle und hochfrequente Signalübertragung verantwortlich sind, bisher unvollständig. Um die Mechanismen hochfrequenter synaptischer Übertragung zu untersuchen, wurden in dieser Arbeit prä- und postsynaptische Patch-Clamp Ableitungen an der zerebellären Moosfaser-Körnerzell-Synapse in akuten Hirnschnitten der Maus eingesetzt. Es zeigte sich, dass diese Synapse präsynaptische Aktionspotenziale mit einer Frequenz über einem Kilohertz feuern kann und dass Informationen in diesem Frequenzbereich an die postsynaptische Zelle übertragen werden können. Hierbei vermitteln besonders schnelle Natrium- und Kalium-Kanäle eine extrem kurze Dauer der Aktionspotenziale, die dennoch metabolisch relativ effizient sind. Schnelle Kalzium-Kanäle und eine schwache präsynaptische Kalzium-Pufferung ermöglichen eine synchrone Vesikelfreisetzung mit hohen Frequenzen. Zusätzlich greift die Präsynapse auf einen großen Vorrat an freisetzbaren Vesikeln zurück, dessen Auffüllung besonders schnell stattfindet. Aufgrund der hochfrequenten synaptischen Übertragung ist die Moosfaser- Körnerzell-Synapse ideal, um zu untersuchen, wie schnell die auf eine Vesikelfreisetzung folgende Endozytose vonstatten geht. Mit optimierten, hochauflösenden Kapazitätsmessungen konnte an der Moosfaser-Körnerzell- Synapse eine sehr schnelle Endozytose nach einzelnen Aktionspotenzialen gezeigt werden. Die hohe Geschwindigkeit der Endozytose unterstützt somit eine hochfrequente synaptische Übertragung. Diese schnelle Endozytose wird durch die Moleküle Dynamin und Actin vermittelt und ist unabhängig von einer Wirkung von Clathrin. Stärkere Stimuli wie längere Depolarisationen evozieren eine langsamere Form der Endozytose, die zusätzlich Clathrin-abhängig ist. Durch die mechanistische Beschreibung hochfrequenter Signalübertragung an einer zentralen Synapse erweitern die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit unser Verständnis von synaptischer Übertragung und Informationsverarbeitung im Zentralnervensystem.

Die Auswertung von Hyperspektraldaten spielt heute in Wirtschaft und Forschung eine immer größere Rolle. Die Anwendungsgebiete reichen von der Einschätzung von Sturm- und Brandschäden über die Bestimmung von Landnutzungsklassen bis hin zur Entdeckung von Mineralien und Bodenschätzen. Aufgrund ihres Datenvolumens stellt die Übertragung von hyperspektralen Datensätzen jedoch ein nicht zu unterschätzendes Problem dar. Deshalb wird eine Kompression der Daten vorgenommen, um die zu übertragende Datenmenge zu reduzieren. Da bei der Anwendung verlustfreier Kompressionsverfahren im allgemeinen keine befriedigenden Kompressionsraten erzielt werden können, muss auf verlustbehaftete Kompressionsmethoden zurückgegriffen werden. Die Anwendung solcher Methoden ist in der Fernerkundung jedoch noch immer umstritten, da keine standardisierten Verfahren zur Bewertung des Informationsverlustes existieren. Ziel dieser Arbeit ist es nun, ein geeignetes Verfahren vorzustellen, das die speziellen Eigenschaften von Hyperspektraldaten nutzt und es ermöglicht, bei der Kompression derartiger Daten hohe Kompressionsraten zu erzielen, ohne nennenswerte Qualitätsverluste in Kauf nehmen zu m'ussen. Somit wird eine Übertragung der Daten im Internet in kürzerer Zeit ohne Einbußen in Bezug auf die Anwendbarkeit der Daten möglich. Der verwendete Algorithmus ermöglicht dem Anwender, die Qualität der zu übertragenden Daten durch eine Vielzahl an Parametern selbst zu bestimmen. Neben einer möglichen verlustfreien Übertragung lassen sich auch bei hohen Kompressionsraten qualitativ hochwertige Ergebnisse erzielen. Für die Anwendung in typischen Browserapplikationen werden bei einer Kompression von 60:1 noch akzeptable Ergebnisse erreicht.

No description available.

Die Dissertation geht am Beispiel der Übersetzung arabischer Redensarten und Redewendungen ins Deutsche der Frage nach, auf welche Weise die hinter dem Text stehenden kulturellen Bezüge und Deutungsmuster beim Übersetzen berücksichtigt werden können. Es soll gezeigt werden, wie also Kulturtransfer beim Übersetzen möglich ist und welche Schwierigkeiten dabei entstehen, und in welcher Art und Weise diese übertragenen Redensarten auf Kulturtransfer und Vermittlung fremdsprachiger Literatur wirken bzw. welchen Einfluss sie ausüben.

Computer-gestütztes kollaboratives Lernen ist zunehmend Teil der Lehr- und Lernmethoden der akademischen Ausbildung. Die optimale Unterstützung von Koordination in virtuellen Gruppen ist ein Anliegen von Pädagogen und Lerndesignern. Effektive Kommunikation und bedeutsame Interaktion treten in online Lernumgebungen nicht natürlicherweise auf, sind aber erforderlich für die Koordination in Gruppen. Diese Arbeit exploriert die Komplexität von Lernerfahrungen und Prozessen in computer-basierter Kollaboration und beleuchtet in diesem Zusammenhang zwei Aspekte näher: Koordinationsprozesse in Gruppen und die Erfahrung Sozialer Präsenz. Diese zwei Dimensionen sind besonders wichtig, da sie zwei der größten Problem in computer-gestützten kollaborativem Lernen repräsentieren: Belastungen bedingt durch unnötigen Koordinationsaufwand und fehlendes Gruppengefühl. Im Vergleich zu Präsenzsettings stellt die Koordination in online Gruppen eine Herausforderung dar. Dies birgt das Risiko, dass Gruppenmitglieder nicht mehr nur das Lernziel im Auge haben sondern ihre Aufmerksamkeit auch im gesteigerten Maße auf Gruppenprozesse wie Koordination richten; solche Koordinationsanforderungen können sich schnell zu Kosten entwickeln. Darüber hinaus wird die soziale Dimension in online Umgebungen oft vernachlässigt. Zur Entwicklung eines Zusammengehörigkeits- und Gruppengefühls ist die Erfahrung von Sozialer Präsenz erforderlich. Anhand einer Fallstudie werden Lernprozesse und Erfahrungen von Studenten eines Blended Learning Kurses an einer Pädagogischen Hochschule analysiert. Eine darauf aufbauende quantitative Studie untersucht gezielt die kausalen Beziehungen. Die Koordination und Soziale Präsenz werden anhand von qualitativen und quantitativen Methoden untersucht. Die Analyse findet auf drei Granularitätsebenen statt: auf der Ebene einer einzelnen Perspektive, auf einer Konzeptebene und auf einem Integrierten Level. Diese Vorgehensweise hat einen mehrschichtigen Analysezugang zur Folge. Die Ergebnisse zeigen, dass die eingesetzte Medien, gestellte Aufgaben und auch einzelne Individuen die Gruppenkoordination bestimmen. Jede der drei Faktoren beeinflusst die Koordinationsaktivitäten auf ihre charakteristische Art. Soziale Präsenz bestimmt als Kontextparameter die Erfahrung in online Gruppen; auch sie wird von eingesetzten Medien und den Gruppenmitgliedern beeinflusst. Diese Ergebnisse werden im Detail vorgestellt und ihre Implikationen für kollaboratives Lernen in akademischer Bildung sowie für dessen weitere Forschung, d.h. für Praxis und Forschung, werden herausgearbeitet. / Net-based collaborative learning is increasingly included in the repertoire of teaching and learning methods in higher education. Supporting coordination within distributed learning teams has become a concern for educators and learning designers. While effective communication and meaningful interaction do not occur naturally in online learning, they are essential for group coordination. The aim of the thesis is to explore the complexity of learning experiences and processes in computer-supported collaboration from the perspectives of group coordination processes and social presence. These two dimensions are particularly important because they represent two problems in net-based collaborative learning: coordination costs and a lacking sense of group feeling. Compared to face-to-face settings, coordination demands on groups are greater in online settings. Increased demands present the risk of distracting group members from learning goals; coordination demands rapidly turn into coordination costs. Additionally, social presence is required to establish a sense of group feeling and team culture amongst students. Unfortunately, this sense, supporting the social dimension in online settings, is often missing. This case study-based research analyses the learning processes and experiences of students participating in a blended course in Educational faculties. A subsequent quantitative study further inquired into causal relationships. Students collaborated via various synchronous and asynchronous media: wikis, online chat, etc. Qualitative and quantitative methods were applied, investigating coordination of activities and how social presence was established. Data was analysed at three levels of granularity: single perspective, concept and integrative levels, creating a multi-layered approach. The findings show, tools, tasks and members influence group coordination, each uniquely contributing to coordination activities. Social presence operates as an enabling context parameter, influenced by media and member characteristics. The thesis describes these findings and delineates their implications for collaborative learning practices in higher education and for further research.