Einzelschichten von Graphen-Nanobänders (GNRs) wurden auf SiC(0001)-Substraten mit zwei unterschiedlichen Fehlschnitten bei Temperaturen von 1410 bis 1460 °C synthetisiert. Das GNR-Wachstum lässt sich bei niedriger Stufenkantenhöhe am besten durch eine exponentielle Wachstumsrate, welche mit der Energiebarriere für die Ausdiffusion von Si korreliert ist. Anderseits wird bei Substraten mit höheren Stufenkanten eine nicht-exponentielle Rate beobachtet, was mit der Bildung von mehrlagigen Graphen an den Stufenkanten in Verbindung gebracht wird. Die Sauerstoffinterkalation von epitaktischen GNRs mittels Ausglühen an Luft von Bändern wird als nächstes untersucht, welche auf unterschiedlichen SiC-Substraten gewachsen wurden. Neben der Umwandlung von monolagigem zu zweilagigem Graphen in der Nähe der Stufenkanten von SiC, führt die Sauerstoffinterkalation zusätzlich zu der Bildung einer Oxidschicht auf den Terrassen des Substrats, was die zweilagigen GNRs elektrisch isoliert voneinander zurücklässt. Die elektrische Charakterisierung der zweilagigen GNRs zeigten dass die Bänder durch die Behandlung mit Sauerstoff elektrisch voneinander entkoppelt sind. Eine robuste Lochkonzentration von etwa 1x10¹³ cm-² und Mobilitäten von bis zu 700 cm²/(Vs) wurden für die GNRs mit einer typischen Breite von 100 nm bei Raumtemperatur gemessen. Wohl definierte Mesastrukturen gebildet mittels Elektronenstrahllithographie auf SiC-Substraten, wurde zuletzt untersucht. Die Charakterisierung des Ladungsträgertransports von GNRs die auf den Seitenwänden der strukturierten Terrassen gewachsen wurden, zeigt eine Mobilität im Bereich von 1000 bis 2000 cm²/(Vs), welche für verschiedene Strukturen auf der gesamten Probe homogen ist, was die Reproduzierbarkeit dieses Herstellungsverfahrens hervorhebt, sowie dessen Potential für die Implementierung in zukünftigen Technologien, welche auf epitaktischgewachsenene GNRs basieren. / Monolayer graphene nanoribbons (GNRs) were synthesized on SiC(0001) substrates with two different miscut angles at temperatures ranging from 1410 to 1460 °C. The GNR growth in lower step heights is best described by an exponential growth rate, which is correlated with the energy barrier for Si out-diffusion. On the other hand, a non-exponential rate is observed for substrates with higher steps, which is associated with the formation of few-layer graphene on the step edges. Oxygen intercalation of epitaxial GNRs is investigated next by air annealing ribbons grown in different SiC(0001) substrates. Besides the conversion of monolayer into bilayer graphene near the step edges of SiC, the oxygen intercalation also leads to the formation of an oxide layer on the terraces of the substrate, leaving the bilayer GNRs electronically isolated from each other. Electrical characterization of bilayer GNRs reveals that the ribbons are electrically decoupled from the substrate by the oxygen treatment. A robust hole concentration of around 1x10¹³ cm-² and mobilities up to 700 cm²/(Vs) at room temperature are measured for GNRs whose typical width is 100 nm. Well defined mesa structures patterned by electron beam lithography on the surface of SiC substrates is lastly researched. Transport characterization of GNRs grown on the sidewalls of the patterned terraces shows a mobility in the range of 1000 – 2000 cm²/(Vs), which is homogeneous for various structures throughout the sample, indicating the reproducibility of this fabrication method and its potential for implementation in future technologies based on epitaxially grown GNRs.

Diese Promotion befasst sich in drei unterschiedlichen Studien mit der Vorhersage schulischer Leistungen in der chinesischen Kultur. Die Arbeit befasst sich demzufolge sowohl mit Konstrukten der fluiden Intelligenz (Gf), den Persönlichkeitsdomänen (Big Five), schmaler gefassten Persönlichkeitskonstrukten (Glaube an sich Selbst, Lernstrategien) sowie dem komplexen Zusammenspiel dieser Konstrukte als Prädiktoren für schulische Leistungen. Nach einer generellen Einführung und der Herleitung des Big Five Narrow Trait (B5NT) Modells werden die drei Studien dargestellt. Studie 1 untersucht bei chinesischen Sekundarschülern figurale Verarbeitungsfähigkeit als Indikator für Gf und Persönlichkeitseigenschaften als Indikatoren für Schulnoten in den Fächern Mathematik, Chinesisch und Englisch sowie mögliche Interaktionen. Die zweite Studie integriert diese Ergebnisse in das B5NT Modell, das zudem mit anderen Modellen, wie etwa dem Double Mediation model (DM), verglichen wird. Der Glaube an sich selbst sowie Lernstrategien werden in den Analysen als wichtige Mediatoren betrachtet. Studie 3 überprüft die Ergebnisse in einem längsschnittlichen Design. Während bereits in Studie 2 starke Evidenz für das B5NT Modell gefunden werden konnte, kann dies auch in Studie 3 repliziert werden. Zudem können in einem Revisionsmodell reziproke Effekte von Performanz auf Persönlichkeitsdomänen angenommen werden. Die Promotion stellt daher ein theoretisches Modell zur Verfügung, das den Einfluss von den Big Five Domänen auf die schulischen Leistungen erklärt und durch querschnittliche sowie längsschnittliche Daten gestützt wird / This dissertation deals with the prediction of scholastic performance in Chinese culture. The thesis uses the constructs of fluid intelligence (Gf), broad personality traits (Big Five), narrow personality traits (i.e., self-beliefs and learning approaches), and their complex interplay as predictors of scholastic performance. Following a general introduction summarizing the theoretical foundations as well as outlining the derivation of the Big Five Narrow Trait (B5NT) Model, three papers are presented. In the context of Chinese secondary school students, Paper 1 examined the predictive power of figural reasoning as an indicator of Gf and personality traits on school grades in three subjects (i.e., Mathematics, Chinese, and English), and further investigated their potential interactions. Paper 2 integrated the findings of Paper 1 with the aforementioned B5NT. Within the study, the B5NT is empirically tested and compared to an alternative model proposed in earlier work, the Double Mediation model [DM]. Self-beliefs and learning approaches were considered as relevant mediators within those analyses. In this cross-sectional study, the B5NT model was strongly supported, whereas the DM model did not find strong empirical support. In order to empirically verify the underlying processes from a longitudinal perspective, Paper 3 expanded on the B5NT related findings in a three-wave longitudinal panel design. The findings supported the B5NT model and further warranted a revision model in which reciprocal effects from performance to big traits are suggested. Thus, the presented thesis provides a theoretical model explaining the influence of the Big Five on scholastic performance. Moreover, empirical support for the proposed model from cross-sectional and longitudinal data was found. Finally, integrating interactions with cognitive ability rounds off the perspective.

Die monolithische Integration von Phasenwechselmaterialien mit Halbleiter-Hetero\-strukturen er\"offnet neue Perspektiven f\"ur zuk\"unftige Generationen von nichtfl\"uchtigen Speicherbauelementen. %Epitaktische Phasenwechselmaterialien erm�glichen detaillierte %Studien der strukturellen �nderungen w�hrend des Phasen�bergangs und %erlauben eine Bestimmung der Skalierungslimits zuk�nftiger %Datenspeicher. Diese Arbeit befasst sich mit dem epitaktischen Wachstum von Ge-Sb-Te Phasenwechselmaterialien. Dazu wurden Ge-Sb-Te(GST) Schichten mittels Molekularstrahlepitaxie (MBE) auf GaSb(001)-Substraten abgeschieden. Die kristallografische Orientierung und die Ver\"anderungen der Gitterkonstante w\"ahrend des Wachstums wurden mittels R\"ontgenbeugung unter streifendem Einfall (GIXRD) bestimmt. Das Nukleationsverhalten zu Beginn des Wachstums wurde mittels Hochenergie-Elektronenbeugung unter streifendem Einfall (RHEED) untersucht. / The integration of phase change materials into semiconductor heterostructures may lead to the development of a new generation of high density non-volatile phase change memories. Epitaxial phase change materials allow to study the detailed structural changes during the phase transition and to determine the scaling limits of the memory. This work is dedicated to the epitaxial growth of Ge-Sb-Te phase change alloys on GaSb(001). We deposit Ge-Sb-Te (GST) films on GaSb(001) substrates by means of molecular beam epitaxy (MBE). The film orientation and lattice constant evolution is determined in real time during growth using grazing incidence X-ray diffraction (GID). The nucleation stage of the growth is studied \emph{in situ} using reflection high energy electron diffraction (RHEED).

Bei vielen Laubheuschreckenarten produzieren nur die Männchen Gesänge, hauptsächlich um arteigene Weibchen anzulocken und sich mit Rivalen zu messen. Die Produktion der durch sexuelle Selektion ausgewählten akustischen Signale kostet das singende Männchen Energie. Die Gesangsleistung kann aufgrund der unterschiedlichen Körperqualität von Männchen zu Männchen variieren, was zu relevanten Konsequenzen für das Ergebnis der sexuellen Selektion führt. In dieser Arbeit soll die Auswirkung sexueller Selektion auf sekundäre Merkmale der Männchen untersucht werden, wie die Größe der Organe zur Schallproduktion und die Struktur akustischer Signale. Der Fokus liegt dabei auf den Faktoren, die die Qualität des Signalgebers und die Zusammensetzung des sozialen Umfelds bestimmen. Um diese Ziele zu erreichen, werden zwei Laubheuschreckenarten Poecilimon ampliatus und Poecilimon v. veluchianus untersucht. Die morphologischen Befunde zeigen, dass die positive Selektion auf klangproduzierende Strukturen mit der Präferenz von Weibchen für schwerere Männchen übereinstimmt und daher Rückschlüsse von der Körpermasse der Männchen auf die Größe der schallerzeugenden Organe gezogen werden können. Die Ergebnisse der akustischen Daten betonen die entscheidende Relevanz der Kombination verschiedener Umweltfaktoren. Sie zeigen, wie Männchen auf akustische Signale reagieren, die von benachbarten Konkurrenten erzeugt werden, indem sie ihre Signalerzeugung kohärent an die Stärke der Konkurrenz und ihren persönlichen energetischen Status anpassen. Männchen beider Arten zeigen eine interindividuelle Variation in der Fähigkeit, ihre Signalproduktion anzupassen, die sowohl durch Faktoren wie die Körpermasse des Männchens und der Populationsdichte beeinflusst wird. In zukünftigen Untersuchungen könnte der Frage nachgegangen werden, wie Männchen in der Natur von ihrer Kondition abhängige Signale und alternative Verhaltensstrategien entwickeln. / Behaviours and structures related to mating are under sexual selection. Due to their costs, these traits honestly reflect the quality of the signaller. Using structures located on the wings, bushcricket males signal to attract females and repel rivals. Sound performance can vary between individuals of different body conditions, leading to relevant consequences for the outcome of sexual selection. This thesis aims to investigate the effect of sexual selection on secondary male traits, such as the size of sound production organs and the structure of acoustic signals. The focus is on the factors that determine the quality of the signaller and the composition of the social environment. To fulfil the aims, two bushcrickets species were used: Poecilimon ampliatus and Poecilimon v. veluchianus. In P. ampliatus, sexual selection plays a role in determining the size of morphological structures that are responsible for producing female-preferred acoustic signals. A positive relationship between body condition and size of sound-producing organs was found. Heavier and larger males had larger wing and longer stridulatory file with disproportionally longer and less dense stridulatory teeth. A further effect of sexual selection is highlighted during the acoustic contest. In both species, only heavy males shown plasticity in acoustic behaviour. Moreover, the sound produced in competition honestly reflects the males’ body condition. In P. ampliatus heavier males signal at higher effort than lighter males and increased their activity when the light rival was placed at a closer distance. In P. v. veluchianus heavy males increased their signal activity only when the number of light rivals increased. Future endeavour will be to study how males in nature evolve condition-dependent signalling and alternative behavioural strategies.

Zur vollständigen Beschreibung eines monochromatischen Wellenfeldes ist die Kenntnis über die Amplituden- und Phasenverteilung unabdingbar. Während sich die messtechnische Erfassung der Amplitudenverteilung durch lichtempfindliche Sensoren recht einfach realisieren lässt, gestaltet sich die Bestimmung der Phasenverteilung weitaus schwieriger. Die Phasenverteilung eines optischen Wellenfeldes kann nur über indirekte Verfahren gewonnen werden. Es ergibt sich ein sogenanntes phase retrieval Problem. Zur Lösung dieses Problems bieten sich verschiedene Verfahren aus dem Bereich der berührungslosen und zerstörungsfreien optische Messtechnik an. In dieser Arbeit wird ein deterministisches Verfahren zur Phasenrekonstruktion mit Hilfe Greenscher Funktionen vorgestellt. Die erste Greensche Identität dient als Grundlage zur Entwicklung einer Gleichung, welche in der Lage ist, bei der Rekonstruktion einer Phasenverteilung spezifische Randbedingungen zu berücksichtigen. Dies ermöglicht unter anderem eine genaue Charakterisierung von Phasenobjekten bzw. ihren optischen Eigenschaften, wie beispielsweise der Brechzahlverteilung. Das vorgestellte Verfahren zur Phasenrekonstruktion basiert einerseits auf schnellen Algorithmen, welche die Leistung von parallelen Prozessoren ausnutzen und andererseits auf geschickten experimentellen Aufbauten, mit welchen die notwendigen Eingangsdaten zur Lösung der Gleichung simultan gewonnen werden können. Es ergibt sich damit die Möglichkeit, die Amplituden- und Phasenverteilung eines Wellenfeldes in Echtzeit zu bestimmen und daraus folgend ein Mittel zur quantitativen Bewertungen und Analyse von dynamischen Prozessen sowohl in der Industrie als auch im Bereich der Life Sciences. / In order to describe a monochromatic wave field entirely, knowledge about the amplitude and phase distribution is elementary. While it is easy to measure the amplitude distribution of an optical wave field by the use of photosensitive detectors, the determination of the phase distribution is by far more difficult. Due to the fact, that the phase distribution can not be measured directly, a problem of phase retrieval is presented. This problem may be solved by applying a non-contacting and non-destructive optical metrology technique. In this thesis a deterministic method for phase retrieval based on Green''s functions will be introduced. Green''s first identity serves as a starting point to derive an equation for phase retrieval considering different boundary conditions. Among others, this allows an exact characterization of phase objects, or their optical properties, as for example the refractive index distribution. On the one hand, the presented phase retrieval technique is based on fast algorithms which take advantage of the performance of parallel processors. On the other hand, skilful experimental setups allow the simultaneous acquisition of the input data, which are necessary to solve the phase retrieval equation. It follows that the presented technique is able to determine the amplitude and phase distribution of a wave field in real-time. Hence this technique enables the quantitative evaluation and analysis of dynamic processes in industry as well as in the area of life sciences.

Die in dieser Arbeit isolierten und hochaufgereinigten, humanen dermalen Mastzellen wurden mit UVB, UVA-1 und PUVA-1 bestrahlt und anschließend entweder mit Substanz P oder anti-IgE stimuliert. Dadurch sollten Einblicke in die unterschiedlichen Wirkmechanismen der bei zahlreichen mastzellassoziierten Erkrankungen eingesetzten UV Licht Therapie gewonnen werden. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit lag in der Erforschung der Histamin-, Tryptase- und Zytokinfreisetzung von menschlichen Mastzellen. Zusätzlich wurde die Expression von Lysosomen-assoziierten Membran Proteinen (LAMPs) auf der Oberfläche dieser Zellen untersucht. Im Gegensatz zu der durch UV Licht induzierbaren spontanen Histaminfreisetzung zeigte sich die anti-IgE stimulierte Histaminausschüttung durch UVB, UVA-1 und PUVA-1 signifikant und dosisabhängig inhibierbar. Auch die durch Substanz P stimulierten Mastzellen gaben nach UVA-1 Bestrahlung deutlich weniger Histamin ab. Demgegenüber blieb die sezernierte Menge des Mediators nach UVB und PUVA-1 konstant. Analog zu den erhobenen Histaminergebnissen konnte eine signifikante Inhibition der anti-IgE induzierten Tryptasefreisetzung nachgewiesen werden. Ebenso zeigte sich eine signifikante Verringerung, der innerhalb von vierundzwanzig Stunden basal freigesetzten Menge an Interleukin-6 und Interleukin-8, nach UV Bestrahlung. Die spontane Ausschüttung vom Tumornekrosefaktor-a verblieb in dem Untersuchungszeitraum auf sehr geringem Niveau, so dass eine relevante Beeinflussung durch UV Licht nicht stattfand. Des weiteren konnte eine vermehrte basale Expression von CD107a und CD63 auf der Mastzellmembran durch UV Bestrahlung demonstriert werden. Auch die anti-IgE induzierte Mehrexpression der LAMPs konnte bei den drei Bestrahlungsarten nachweisbar supprimiert werden. Die in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse zeigen, dass die Auswirkungen der UV Licht Therapie auf Mastzellen sehr komplex sind. Zu beachten ist, dass unter physiologischen Bedingungen nicht nur isolierte Mastzellen, sondern auch weitere bestrahlte Zellverbände eine Veränderung erfahren. Erst durch das Zusammenspiel aller Zellen lassen sich Rückschlüsse auf Krankheitsbilder und die anzuwendende Therapien ziehen. Letztendlich soll diese Arbeit dazu beitragen, dass das Verständnis der unterschiedlichen Wirkungen von UV Licht begriffen und so ein sinnvolles und gezieltes Einsetzen im klinischen Alltag ermöglicht wird. / For all experiments highly purified dermal mast cells were used. The aim of the current study was to systematically investigate the effects of UVB, UVA-1 and PUVA-1 on skin derived human mast cells. Baseline and stimulated release of histamine, tryptase and of the proinflammatory cytokines IL-6, IL-8 and TNF-a were examined. Furthermore, the CD 107a and CD 63 surface levels in UV treated cells were investigated representing two members of lysosome associated membrane proteins which were found to appear on mast cell surface during degranulation. Prior treatment with UV resulted in a striking suppression of the anti-IgE induced release of preformed mediators such as histamine and tryptase in a dose dependent manner. This inhibition was accompanied by a diminished, anti-IgE mediated increase in CD 107a and CD 63 surface expression. In sharp contrast, UV-light slightly preactivates mast cells as indicated by a marginal but statistically significant direct UV-caused histamine release. Theses findings matched the observation of slightly enhanced CD 107a and CD 63 surface levels in UV treated but unstimulated cells. After UVA-1 treatment the histamine release of substance P stimulated mast cells is statistically significant reduced which contrasts to the unchanged liberation of this preformed marker after UVB and PUVA-1 irradiation. Furthermore the release of mediators that are not or only partially preformed was examined. In the present study all types of UV-irradiation inhibits baseline IL-6 and IL-8 secretion from mast cells. The very low baseline level of TNF-a remained unaffected. Taken together, the present findings identify cutaneous human mast cells as important targets of UV-induced immunomodulation. They help explain both the dose-dependent adverse effects of UV-light and the beneficial and desired antiinflammatory effects during therapy.

Die didaktischen Voraussetzungen und die informationstechnischen Methoden, die im Formalerschließungsfernunterricht und bei der Erstellung entsprechender Lernprogramme Anwendung finden können, wurden zunächst theoretisch untersucht und dann praktische Empfehlungen für den Formalerschließungsfernunterricht gegeben. Bei der Gestaltung des Fernunterrichts sollten mehrere Lerntheorien herangezogen werden. An Lehrinhalten sind neben Katalogs- und Regelwerkskunde auch die Umsetzung der Formalerschließung in die elektronische Datenverarbeitung, die Formalerschließung aus der Sicht der Benutzer und die Organisation der Formalerschließung zu fordern. Kognitive, pragmatische und affektive Lernziele wurden formuliert. Für die kognitiven Lernziele wurde die Lernzieltaxonomie von Bloom an die weitergehenden Erfordernisse des Formalerschließungsunterrichts angepasst. Daneben wurden persönliche Kompetenzen angegeben. Der Unterricht muss auf die Bedürfnisse der Zielgruppe abgestimmt sein. Zu beachten sind Alter, Bildungsgrad, fachspezifische Vorbildung, Geschlecht und die verschiedenen Lernstile. Besonders Fernstudien bedürfen entsprechender Motivierung der Lernenden. Dafür wurde die ARCS-Motivationstheorie um den Punkt "Freiheit" erweitert. Die neun Instruktionsereignisse von Gagné wurden durch konstruktivistische Methoden zu elf didaktischen Anweisungen ergänzt und für den Formalerschließungsfernunterricht ausformuliert. Die Vermittlung der Regelwerke geschieht am besten durch tutorielle Lernprogramme mit Hilfe von Hypermedia. Bei der Entwicklung von Lernprogrammen wurden dieselben didaktischen Überlegungen wie bei der Unterrichtsplanung realisiert. Die technische Umsetzung sollte in einfacher Weise erfolgen, damit das Lernprogramm flexibel bleibt. Um die Möglichkeit der Umsetzung aufzuzeigen, wurden die ersten beiden Module eines Lernprogramms "Umsetzung der RAK-WB in ALEPH500" entwickelt. / The didactics of distance education in the area of descriptive cataloguing with special attention to computer aided instruction The didactic requirements and the methods of information technology that can be used in distance learning of descriptive cataloguing and in the preparation of appropriate computer aided instruction programs are first investigated theoretically and then practical recommendations are made. In the design of distance education several learning theories should be incorporated. The topics of instruction should include not only cataloguing and standards, but also the conversion of descriptive cataloguing to EDP formats, descriptive cataloguing from the perspective of the user and the organisation of descriptive cataloguing. Cognitive, pragmatic and affective learning objectives are set out. Bloom's taxonomy of learning objectives is adapted to meet the advanced needs of descriptive cataloguing. In addition, personal competences are reviewed. Instruction must correspond to the needs of the target group. Factors that must be taken into account are age, level of education, existing specialised knowledge, sex and different learning styles. The need to motivate learners is especially important in distance education. To this end ARCS-motivation theory is expanded to include the topic "freedom". Gagné's "Nine Events of Instruction" are expanded by methods of constructivism to encompass eleven didactic statements, which are formulated in terms of descriptive cataloguing. Standards can best be taught by means of computer aided tutorials using hypermedia. In the development of these tutorials the same didactic considerations are realised as in the planning of instruction. In order to assure the flexibility of tutorials, the technical design should be uncomplicated. The first two modules of a tutorial "Conversion of RAK-WB to ALEPH500" have been developed to demonstrate the feasibility and means of designing such a tutorial.

In dieser Dissertation wurde zur Untersuchung von Affekten und Emotionen als zentrales Phänomen im Sportunterricht ein Modell entwickelt, das das affektiv-emotionale Erleben im Sportunterricht aus Schülerinnen-Schüler-Perspektive als eigenständiges Phänomen betrachtet und in Bezug zu seinen Auslösern, Unterrichtsmaßnahmen und Konsequenzen setzt. Zur Beschreibung des affektiv-emotionalen Erlebens wurden Auslöser von Affekten und Emotionen in einer qualitativen Interviewstudie exploriert: Attraktivität der Aufgabe, Zugehörigkeit, Kompetenz und Autonomie erscheinen als entscheidende Auslöser des affektiv-emotionalen Erlebens aus Sicht der Schülerschaft. Daran anknüpfend wurden Kompetenz und Zugehörigkeit experimentell untersucht, um die Wirkung dieser Auslöser auf das affektiv-emotionale Erleben zu überprüfen. Eine positive bzw. negative Kompetenzbedingung führt zu einem positiven bzw. negativen Affekt und soziale Interaktion (Zugehörigkeitsbedingung) führt zu einem positiven Affekt bei den Schülerinnen und Schülern. Weiterführend wurden in einer systematischen Review Arbeit Unterrichtsmaßnahmen untersucht, die das affektiv-emotionale Erleben der Schülerinnen und Schüler im Sportunterricht effektiv beeinflussen können, indem sie die explorierten Auslöser anwenden. Dabei kann gezeigt werden: Autonomieunterstützende Unterrichtsmaßnahmen, die mit den identifizierten Auslösern zusammenhängen, können zu einem positiven affektiv-emotionalen Erleben bei den Schülerinnen und Schülern führen. Die identifizierten Auslöser des affektiv-emotionalen Erlebens und die effektiven Unterrichtsmaßnahmen werden in dieser Dissertation in ein heuristisches Modell zur Erklärung des affektiv-emotionalen Erlebens von Schülerinnen und Schülern im Sportunterricht integriert und hinsichtlich zukünftiger Forschungsansätze inhaltlich und methodisch diskutiert. Diese Dissertation schließt mit zukünftigen Forschungsfragen und praktischen Implikationen für die Bildungslandschaft. / This doctoral thesis focusses on affective and emotional states of students in the context of physical education (PE). Affects and emotions represent the theoretical framework. In order to investigate affects and emotions as a central phenomenon in PE, a model was developed that declares the affective and emotional states of students in PE to an independent phenomenon and relates this to its triggers, teaching styles and consequences. A qualitative interview study explored triggers of affects and emotions to describe the affective-emotional states: attractiveness of the task, belonging, competence, and autonomy appear to be decisive triggers of the affective-emotional states from the students' perspective. Based on this, competence and belonging were experimentally examined in order to successfully check the effect of these triggers on the affective and emotional states. A positive or negative trigger of competence influences students’ positive or negative affect and social interaction (belonging) influences students’ positive affect. In addition, teaching styles using the explored triggers were examined in a systematic review due to their influencing effects on the affective-emotional states of students in PE. It can be shown that autonomy-supportive teaching styles, which are related to the identified triggers, can positively influence the affective and emotional states of students. The identified triggers of the affective-emotional states and possible teaching styles are integrated into a heuristic model of affective-emotional states from students’ perspectives in PE. Based on this heuristic model, the contribution of this thesis will be critically reflected for further analysis of affective-emotional perception in future studies. Finally, the presented research is linked to future research questions. Practical implications are addressed for PE classes, schools, teacher training and general educational policy.

Nach einem ausführlichem Überblick über den Kenntnisstand der Genetik und Neurowissenschaft von allgemeiner Intelligenz und einer methodischen Anmerkung zur Notwendigkeit der Berücksichtigung latenter Variablen in den kognitiven Neurowissenschaften am Beispiel einer Reanalyse publizierter Ergebnisse wir das am besten etablierte Gehirnkorrelat der Intelligenz, die Gehirngröße, aus evolutionsgenetischer Perspektive neu betrachtet. Schätzungen des Koeffizienten additiv-genetischer deuten an, dass es keine rezente direktionale Selektion auf Gehirngröße gegeben hat, was ihre Validität als Proxy für Intelligenz in evolutionären Studien in Frage stellt. Stattdessen deuten Korrelationen der Gesichtssymmetrie älterer Männer mit Intelligenz und Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit an, dass organismusweite Entwicklungsstabilität eine wichtige Grundlage von unterschieden in kognitiven Fähigkeiten sein könnte. Im zweiten Teil dieser Arbeit geht es vornehmlich um die Alterung kognitiver Fähigkeiten, beginnend mit einem allgemeinen Überblick. Daten einer Stichprobe von über 130 Individuen zeigen dann, dass die Integrität verschiedener Nervenbahnen im Gehirn hoch korreliert, was die Extraktion eines Generalfaktors der Traktintegrität erlaubt, der mit Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit korreliert. Der einzige Trakt mit schwacher Ladung auf diesem Generalfaktor ist das Splenium des Corpus Callosum, welches mit Veränderungen der Intelligenz über 6 Jahrzehnte korreliert und den Effekt des Bet2 adrenergischem Rezeptorgens (ADRB2) auf diese Veränderung mediiert, möglicherweise durch Effekte auf neuronale Komopensationsprozesse. Schließlich wird auf Basis neuer Analyseverfahren für Magnetresonanzdaten gezeigt, dass vermehrte Eiseneinlagerungen im Gehirn, vermutlich Marker für zerebrale Mikroblutungen, sowohl mit lebenslang stabilen Intelligenzunterschieden als auch mit der altersbedingten Veränderung kognitiver Fähigkeiten assoziiert sind. / After an extensive review of what is known about the genetics and neuroscience of general intelligence and a methodological note emphasising the necessity to consider latent variables in cognitive neuroscience studies, exemplified by a re-analysis of published results, the most well-established brain correlate of intelligence, brain size, is revisited from an evolutionary genetic perspective. Estimates of the coefficient of additive genetic variation in brain size suggest that there was no recent directional selection on brain size, questioning its validity as a proxy for intelligence in evolutionary analyses. Instead, correlations of facial fluctuating asymmetry with intelligence and information processing speed in old men suggest that organism-wide developmental stability might be an important cause of individual differences in cognitive ability. The second half of the thesis focuses on cognitive ageing, beginning with a general review. In a sample of over 130 subjects it has then been found that the integrity of different white matter tracts in the brain is highly correlated, allowing for the extraction of a general factor of white matter tract integrity, which is correlated with information processing speed. The only tract not loading highly on this general factor is the splenium of the corpus callosum, which is correlated with changes in intelligence over 6 decades and mediates the effect of the beta2 adrenergic receptor gene (ADRB2) on cognitive ageing, possibly due to its involvement in neuronal compensation processes. Finally, using a novel analytic method for magnetic resonance data, it is shown that more iron depositions in the brain, presumably markers of a history of cerebral microbleeds, are associated with both lifelong-stable intelligence differences and age-related decline in cognitive functioning.

Die Wechselwirkung zwischen Kohlenhydraten und Lektinen ist relativ schwach. Dennoch ist sie in einer Fülle biologischer Prozesse von essentieller Bedeutung. Eine Verstärkung der Bindungsaffinität wird häufig durch Multivalenz, d. h. die Ausbildung mehrerer Bindungen zwischen zwei Bindungspartnern, realisiert. Neben der reinen Anzahl der präsentierten Liganden spielt jedoch auch deren Positionierung im Raum eine große Rolle. In dieser Arbeit wurde ein molekulares Lineal entwickelt, das einen modular aufgebauten PNA/DNA-Duplex als Gerüst nutzt und die Präsentation von Liganden im Raum mit atomarer Auflösung ermöglicht. Die Anzahl der präsentierten Liganden, der Abstand zwischen diesen und die Flexibilität des Gerüsts, das diese verbindet, können einerseits fein moduliert werden und sind andererseits sehr gut vorhersagbar. Mittels diverser Bindungsassays wurde zunächst gezeigt, dass das Werkzeug für die räumliche Rasterung von Kohlenhydrat-Lektin-Wechselwirkungen geeignet ist. Die ermittelten räumlichen Anordnungen der Bindungstaschen von Erythrina cristagalli Lektin (ECL) und Ricinus communis Agglutinin (RCA120) waren in Übereinstimmung mit den Kristallstrukturanalysen. Im Fall von RCA120 wurde neben den primären Bindungstaschen zudem eine potentielle sekundäre Bindungstasche identifiziert. Anschließend wurde das Werkzeug für die räumliche Rasterung eines weniger gut charakterisierten Systems verwendet. Im Detail handelte es sich um die Wechselwirkung zwischen Selektinen und seinen Liganden wie sie während der Leukozytenadhäsionskaskade infolge einer Entzündung auftritt. Als Liganden wurden das natürliche Tetrasaccharid Sialyl-Lewis-X und ein artifizielles DNA-Aptamer präsentiert. Dabei zeigte sich, dass der Abstand zwischen zwei bivalent präsentierten Liganden nur einen geringen Einfluss auf die Bindungsaffinität hatte. Die Selektin-Moleküle besaßen demnach eine hohe Flexibilität und/oder waren nicht absolut starr in der Membran verankert. / The interaction between carbohydrates and lectins is relatively weak. Still, it is of great importance in a plethora of biological processes. An enhancement of the binding affinity is often achieved via multivalency, i.e., the formation of several bonds between two binding partners. Besides the number of presented ligands, their spatial alignment is crucial as well. In this study, a molecular ruler was developed that utilizes a modularly assembled PNA/DNA duplex as scaffold and allows the presentation of ligands in space with atomic resolution. The number of presented ligands, the distance between them, and the flexibility of the scaffold that connects them can be nicely modulated and, at the same time, are very well predictable. By using various binding assays it was first shown that this tool is suitable for the spatial screening of carbohydrate-lectin interactions. The determined spatial alignments of the binding sites of Erythrina cristagalli lectin (ECL) und Ricinus communis agglutinin (RCA120) were in agreement with the crystal structure analyses. In addition to the primary binding sites, a potential secondary binding site was identified in the case of RCA120. Afterwards, the tool was used for the spatial screening of a system that is less well characterized. In detail, this was the interaction between selectin and its ligands as it occurs during the leukocyte adhesion cascade as a result of an inflammation. The natural tetrasaccharide sialyl-Lewis-X as well as an artificial DNA aptamer were presented as ligands. It was found that the distance between two bivalently presented ligands had only a minor effect on the binding affinity. Accordingly, the selectin molecules had a high flexibility and/or were not absolutely rigid anchored in the membrane.