Es ist noch weitgehend ungeklärt, mittels welcher Mechanismen die elektrische Aktivität von Nervenzellpopulationen des Gehirns Verhalten ermöglicht. Die Orientierung im Raum ist eine Fähigkeit des Gehirns, für die im Säugetier der mediale entorhinale Teil der Großhirnrinde als entscheidende Struktur identifiziert wurde. Hier wurden Nervenzellen gefunden, die die Umgebung des Individuums in einer gitterartigen Anordnung repräsentieren. Die neuronalen Schaltkreise, welche diese geordnete Nervenzellaktivität im medialen entorhinalen Kortex (MEK) ermöglichen, sind noch wenig verstanden. Die vorliegende Dissertation hat eine Klärung der zellulären Architektur und der neuronalen Schaltkreise in der zweiten Schicht des MEK der Ratte zum Ziel. Zunächst werden die Beiträge zur Entdeckung der hexagonal angeordneten zellulären Anhäufungen in Schicht 2 des MEK sowie zur Beschreibung der Dichotomie der Haupt-Nervenzelltypen dargestellt. Im zweiten Teil wird erstmalig eine konnektomische Analyse des MEK beschrieben. Die detaillierte Untersuchung der Architektur einzelner exzitatorischer Axone ergab das überraschende Ergebnis der präzisen Sortierung von Synapsen entlang axonaler Pfade. Die neuronalen Schaltkreise, in denen diese Neurone eingebettet sind, zeigten eine starke zeitliche Bevorzugung der hemmenden Neurone. Die hier erhobenen Daten tragen zu einem detaillierteren Verständnis der neuronalen Schaltkreise im MEK bei. Sie enthalten die erste Beschreibung überraschend präziser axonaler synaptischer Ordnung im zerebralen Kortex der Säugetiere. Diese Schaltkreisarchitektur lässt einen Effekt auf die Weiterleitung synchroner elektrischer Populationsaktivität im MEK vermuten. In zukünftigen Studien muss insbesondere geklärt werden, ob es sich bei den hier berichteten Ergebnissen um eine Besonderheit des MEK oder ein generelles Verschaltungsprinzip der Hirnrinde des Säugetiers handelt. / The mechanisms by which the electrical activity of ensembles of neurons in the brain give rise to an individual’s behavior are still largely unknown. Navigation in space is one important capacity of the brain, for which the medial entorhinal cortex (MEC) is a pivotal structure in mammals. At the cellular level, neurons that represent the surrounding space in a grid-like fashion have been identified in MEC. These so-called grid cells are located predominantly in layer 2 (L2) of MEC. The detailed neuronal circuits underlying this unique activity pattern are still poorly understood. This thesis comprises studies contributing to a mechanistic description of the synaptic architecture in rat MEC L2. First, this thesis describes the discovery of hexagonally arranged cell clusters and anatomical data on the dichotomy of the two principle cell types in L2 of the MEC. Then, the first connectomic study of the MEC is reported. An analysis of the axonal architecture of excitatory neurons revealed synaptic positional sorting along axons, integrated into precise microcircuits. These microcircuits were found to involve interneurons with a surprising degree of axonal specialization for effective and fast inhibition. Together, these results contribute to a detailed understanding of the circuitry in MEC. They provide the first description of highly precise synaptic arrangements along axons in the cerebral cortex of mammals. The functional implications of these anatomical features were explored using numerical simulations, suggesting effects on the propagation of synchronous activity in L2 of the MEC. These findings motivate future investigations to clarify the contribution of precise synaptic architecture to computations underlying spatial navigation. Further studies are required to understand whether the reported synaptic specializations are specific for the MEC or represent a general wiring principle in the mammalian cortex.

"Diagnostik vergrößerter Halslymphknoten mit der farbkodierten Dopplersonographie und dem Power-Doppler nativ sowie nach Applikation eines neuen Ultraschallkontrastmittels" Halslymphknotenvergrößerungen kommen bei Patienten mit Malignomen im MKG- und HNO-Bereich einerseits als reaktive Lymphknotenveränderungen im Abflußgebiet des Primärtumors vor, andererseits können sie metastatisch befallen sein und damit die weitere Therapie und die Prognose der Patienten entscheidend beeinflussen. Mit der B-Bild-Sonographie allein wurden bislang keine eindeutigen Malignitätszeichen etabliert; mit der FKDS blieb die Darstellung der intranodalen Gefäßsituation im Verlauf der Lymphknotenmetastasierung unbefriedigend. Wir untersuchten in unserer Studie die Möglichkeiten, die sich mit der FKDS und dem Power-Doppler nativ und nach Applikation eines stabileren und lungengängigen Echosignalverstärkers für die Diagnostik malignitätsverdächtiger Halslymphknoten ergeben. 40 Patienten mit malignitätsverdächtigen Halslymphknoten (34 Patienten mit gesichertem Plattenepithelkarzinom im MKG- oder HNO-Bereich) wurden im B-Bild sowie in der FKDS und im PD vor und nach Applikation von LevovistR (Schering AG, Berlin) untersucht. Metastasen waren signifikant größer und häufiger rundlich als ovalär als reaktiv vergrößerte Lymphknoten. Korrelationen von Echogenität und Binnenstruktur mit der Lymphknotendignität ergaben sich nicht. Der Vaskularisationsgrad kann nicht zur Dignitätsfeststellung genutzt werden. Signifikante Korrelationen zeigten sich für die Vaskularisationsmorphologie und die Lymphknotendignität. FKDS und PD unterschieden sich nach KM signifikant bezüglich der Beurteilung der Vaskularisationsmorphologie. Nach KM konnten im Power-Doppler alle Lymphknoten bezüglich ihres Perfusionsmusters beurteilt werden. Die FKDS zeigte nach Kontrastmittelapplikation weniger gute Ergebnisse. Innerhalb der Diagnostik metastasenverdächtiger Lymphknoten empfehlen wir die Betrachtung von Größe und Form der Lymphknoten im B-Bild und die Beurteilung der Vaskularisationsmorphologie in der FKDS und im PD. Im Fall einer nicht detektierbaren Perfusion oder eines bei Hypovaskularisation nicht beurteilbaren Perfusionsmusters sollte die Applikation eines Echosignalverstärkers und die Darstellung mit dem PD erfolgen. / "Diagnosis of enlarged cervical lymph nodes with color Doppler sonography and power Doppler before and after application of a new ultrasonic contrast agent" Enlargement of cervical lymph nodes of patients with cancer of the head and neck region can be either caused by reactive changings in the region of the primary tumor or by metastasis. It is one of the most important factors for therapy and prognosis of those patients. Up to now definite criteria of malignancy couldn`t be established by B-mode sonography. Description of the intranodal vascular changes during the course of metastatic invasion keeps on being unsatisfactory by color Doppler ultrasound (US). In our study we examined the new perspectives in the diagnosis of suspected metastatic disease by color-coded US and power Doppler US before and after the injection of a stable echo enhancing agent capable of traversing the cardiopulmonary circulation. 40 patients with suspected cervical lymph node metastasis were examined (34 with squamous cell carcinoma) with B-mode US, color Doppler US and power Doppler US before and after the i.v. application of Levovist registered (Schering, Berlin, Germany). Lymph node metastases were significantly larger and more often roundly shaped than reactively enlarged lymph nodes. Significant correlations of echogenicity and morphologic structure could not be demonstrated. The degree of perfusion cannot be used for the differential diagnosis of lymph node enlargement. There was significant correlation between pattern of vascularization and lymph node dignity. Concerning the architecture of vascularization a significant differentiation of color Doppler US and power Doppler US could be observed. In contrast to color Doppler US, by power Doppler US it was possible to assess the perfusion of all lymph nodes after the application of Levovist registered. For the differential diagnosis of suspected cervical lymph node metastases we therefore recommend a sonographic examination of volume and shape by B-mode US and of pattern of vascularization by color Doppler US and power Doppler US. In case of no detectable perfusion or unclear pattern in hypoperfusion we propose echo-enhanced examination with power Doppler US.

Die Zellreplikation ein kontrollierter Prozess aus sequentieller und zeitlich koordinierter Aktivierung und Abbau von Zyklinen, die einen schnellen Übergang zwischen den Zyklusphasen ermöglichen. Dabei ist der Erfolg bei der Ermittlung der wichtigsten Komponenten und Aufgliederung der Schaltmechanismen im Wesentlichen auf die gleichzeitige Anwendung von Modellsystemen wie Hefe, Frosch und Fliege zurückzuführen. Das heutige Verständnis des Zellzyklus muss erweitert werden, um zu überprüfen ob die Erkenntnisse auch auf in-vivo Modelle von Säugetieren wie der Maus zutreffen. Es existieren solche Modelle, die sich auf spezifische Kontrollpunkte oder Übergänge konzentrieren, allerdings noch kein integriertes Modell, in dem der Zellzyklus durch eine Verletzung im Säugetier induziert wird. Das Modellsystem der Leberregeneration bei Nagern wurde gewählt, da es sich durch das am höchsten verbreitete Phänomen der Synchronisation der Zellproliferation auszeichnet. Mit dem Fokus auf die Frage, wie die Zellen durch pro-inflammatorische Signale nach Verletzungen ins Priming in der G1/S Phase eintreten, gingen wir in einen durch Zytokine und Wachstumsfaktoren induzierten Säugetier-Zellzyklus über. Weiterhin wurden mitotische Ereignisse modelliert, die zum Alles-oder-Nichts G2/M Übergang und dem mitotischen Ausgang führen. Wir konzentrieren uns auf die vielversprechende Funktion von Cdh1 in der Zellzykluskontrolle, welches bekanntlich eine Schlüsselrolle in der G1 Phase spielt. Weiterhin haben wir dessen Rolle bei der Verzögerung der G2 Phase untersucht. Wir vermuten eine zentrale Rolle von Cdh1 im Zellzyklus durch die Kontrolle der Dynamik der Zykline. Das Modell ist ein Versuch, die Kernmechanismen der Zellzykluskontrolle bei Säugetieren zu verstehen. Besseres Verständnis der Mechanismen in der Säugetierzelle würde das Studium der Zellphysiologie im Hinblick auf Störungen der humanen Zellzyklusmaschinerie, welche zu Krankheiten wie Krebs führen. / Cell replication is a controlled process with sequential and timely activation and degradation of cyclins leading to swift transitions between the phases of the cell cycle. The essential achievement in identifying the key components and in dissecting the mechanisms of the cell cycle circuitry has been attributed to the simultaneous use of model systems like yeast, frogs, and flies. Present understanding of the cell cycle needs to be extended to investigate whether those findings also apply to mammalian in-vivo models like mice. We chose liver regeneration in mammals as the model system because it is the most synchronised cell proliferation phenomenon, where 95\% of the cells simultaneously enter cell cycle. The G1-S phase transition was modelled, focusing on how injury induced pro-inflammatory signals \textit{prime} the cells in G1 phase and consequently both cytokine and growth factor induced pathways lead to further cell cycle progression. The model was further extended to mitotic events leading to the all-or-none G2-M transition and mitotic exit. I focussed on the emerging role of Cdh1 in the mammalian cell cycle. Cdh1 known for its role in G1 phase was further investigated for its role G2 delay. Cdh1 was suggested to be at the core of the cell cycle machinery controlling cyclin dynamics. This model is an attempt in understanding core machinery of the mammalian cell cycle. Better understanding of the cell cycle control system in mammalian cells would enable understanding perturbations of the human cell cycle machinery which lead to diseases like cancers.

Diese Dissertation untersucht aus der Perspektive der ökologischen Rationalität (ÖR) die Frage, wie Menschen Entscheidungen in sozialen Kontexten treffen, z.B. in Gruppen oder mit Hilfe von Ratschlägen. Zentral waren die Fragen, wie und welche Umweltfaktoren die Verwendung und Güte von verschiedenen Entscheidungsstrategien beeinflussen. Ziel war es, den Forschungsrahmen der ÖR mit der Gruppenforschung und Literatur zum Thema Ratgeben zu verknüpfen, um für die jeweiligen Forschungsstränge neue Erkenntnisse zu gewinnen. Im ersten Projekt wurden die Leistungen von Einzelpersonen und Zweiergruppen in einer Strategielernaufgabe miteinander verglichen. Aufgabe war es, mit Hilfe von Feedback, die Strategie zu lernen, die adaptiv in Bezug auf die Struktur der Umwelt war. Dabei war es entweder adaptiv, auf den besten diskriminierenden Cue zu setzen und die weniger validen Informationen zu ignorieren (take-the-best), oder aber alle vorhandenen Informationen zu verrechnen (weighted additive). Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl Einzelpersonen als auch Gruppen die jeweils beste Strategie erlernten, wobei Gruppen einen schnelleren Lernerfolg zeigten, wenn take-the-best adaptiv war. Das zweite Projekt untersuchte, ob Gruppen Entscheidungsstrategien verwenden, die auf ihre Zusammensetzung hinsichtlich aufgabenrelevanter Faktoren abgestimmt sind. Ergebnisse eines Experiments, in dem 3-Personen-Gruppen eine Paarvergleichsaufgabe bearbeiteten, zeigten, dass Gruppen dazu in der Lage sind, den Strategien zu folgen, die am erfolgversprechendsten sind. Das dritte Projekt untersuchte den Einfluss von Aufgabenschwierigkeit auf die Güte und Verwendung von zwei häufig verwendeten Strategien (mitteln und auswählen) zur Integration von Ratschlägen. Wahrgenommene Aufgabenschwierigkeit schlug sich in verschiedenen statistischen Merkmalen der Umweltstruktur nieder, was wiederum die potentielle Güte der Strategien. Zudem stimmten Personen ihre Strategien auf die Aufgabenschwierigkeit ab. / This dissertation is an investigation from an ecological rationality (ER) perspective of how people make decisions in social contexts, for example, when people collectively make decisions in small groups or with the help of another person’s advice. Of particular interest were the questions of what and how environmental factors influence the use and performance of different decision strategies. The studies thus were aimed at linking the framework of ER with research on group decision making and advice taking, respectively, in order to derive new insights for the related research streams. A first project compared the performances of individuals and two-person groups in a strategy-learning task. The task was to learn with the help of feedback the most adaptive strategy for a given task environment. One environment favored take-the-best (i.e., the strategy to rely on the best discriminating cue and ignore the rest); the second environment favored the weighted additive strategy, which weights and adds all available cues. Results show that individuals and dyads learned to select the most appropriate strategy over time, with a steeper learning rate in dyads when take-the-best was adaptive. A second project investigated whether small groups apply decision strategies conditional on the group’s composition in terms of task-relevant features. Results of an experiment with three-member groups working on a paired-comparison task support the hypothesis that groups indeed adaptively apply the strategy that leads to the highest theoretically achievable performance. A third project investigated the impact of perceived task difficulty on the performance and use of choosing and averaging, two prominent advice-taking strategies. Perceived task difficulty was reflected in the statistical properties of the environment, which, in turn, determined the theoretical accuracy of choosing and averaging. Further, people were found to adaptively use the strategies in different task environments.

Ausgehend von dem Fokus der Ereignisrepräsentation auf die Patiens-Rolle (Personen und Objekte, die der im Ereignis stattfindenden Zustandsveränderung unterliegen) wird untersucht, ob die sich während des Ereignisses verändernden Merkmale des Patiens Bestandteil des Ereigniswissens sind und zur Repräsentation des chronologischen Verlaufs von Ereignissen beitragen. Dies wurde anhand der Bearbeitung von antonymen Adjektiven geprüft, die Anfangs- und Endmerkmale des Patiens eines zuvor dargebotenen Ereignisverbs benennen. Ausgewertet wurden behaviorale Daten und Blickbewegungen. Dabei wurden mit zeit-impliziten und zeit-expliziten Aufgaben folgende Ergebnisse erzielt: (1) Die Ereignisrepräsentation enthält sich verändernde Merkmale des Patiens. (2) Die Merkmale des Patiens werden abhängig von der angewandten Strategie (sprachliche vs. Simulationsstrategie) in einer chronologischen Abfolge mental simuliert. (3) Endmerkmale haben gegenüber Anfangsmerkmalen Priorität in der Ereignisrepräsentation. Sie sind im Ereignisverb impliziert und können so sprachlich bereitgestellt werden. (4) Die Zeiteffekte (Chronologie und Zielpräferenz) treten bereits unter automatischen Bedingungen (SOA 250 ms, zeit-implizite Aufgabe) auf. (5) Antwortstrategien wurden insbesondere durch Blickbewegungen indiziert. Antwortstrategien modifizieren die Zeiteffekte und geben Aufschluss über den Anteil der sprachlichen Verarbeitung und der Simulation. Insgesamt lässt sich aus den Untersuchungen schließen, dass die Veränderung des Patiens und damit Aspekte des zeitlichen Verlaufs von Ereignissen zur Ereignisrepräsentation gehören. Die Befundlage deutet auf ein dynamisches Zusammenspiel von sprachlichen und Simulationsprozessen bei der Repräsentation des zeitlichen Verlaufs hin. / This thesis comprises three investigations into the mental representation of events. Proceeding on the assumption that representations of events focus on the role of the patient (the person or object undergoing a change of state during the event), it is investigated whether the changing features of the patient form part of event knowledge and whether or not they contribute to the way in which the temporal progression of events is represented. The study involved time-implicit and time-explicit tasks that required participants to process antonymous adjectives denoting the source and resulting features of the patient involved in an event prime. Behavioural and eye movement data were analysed and the following results obtained: (1) The changing features of the patient form part of the representation of the event. (2) Depending on the strategy adopted (linguistic vs. simulation), patient features can be mentally simulated in chronological order. (3) Resulting features play a more prominent role in event representations than source features. Resulting features are implied by the event verb and can thus be accessed linguistically. (4) Temporal effects (preference for resulting features, effect of chronology) already occur in the automatic condition (SOA 250 ms, time-implicit tasks). (5) Response strategies are indicated by eye movements. Response strategies modify temporal effects and provide an indication of how much linguistic processing is taking place and how much simulation. All in all the investigations show that the change undergone by the patient, i.e. the aspect which expresses the temporal progression of an event, forms part of the representation of that event. The results point to a dynamic interplay of linguistic and simulation processing in the representation of temporal progression.

Die akute lymphoblastische Leukämie (ALL) ist die häufigste maligne Erkrankung im Kindesalter. Trotz risikoadaptierter Chemotherapie erleiden 25 - 30 % der Kinder mit ALL ein Rezidiv. Im Rezidivfall liegen die Heilungschancen trotz intensivierter Therapie nur bei 35- 40%. In retrospektiven und prospektiven Analysen konnten wir einerseits prognostisch-relevante, genetische Merkmale in den Leukämiezellen von Kindern mit ALL-Rezidiv erstmals identifizieren. Diese leukämiespezifischen Merkmale umfassen sowohl Translokations-assoziierte Fusionsgene (TEL-AML1, BCR-ABL, MLL-Aberrationen, E2A-PBX1), Deletionen von Tumorsuppressorgenen (p15, p16, p18) als auch Mutationen in DNA-Reparaturgenen (NBS1). Zusammen mit der sensitiven molekularen Bestimmung der Kinetik der Leukämiezellreduktion (Reaktion auf die Therapie, (MRD, minimal residual disease)) läßt sich die Prognose der Kinder mit ALL-Rezidiv durch die Verwendung dieser Marker zuverlässiger bewerten. Andererseits zeigen unsere Analysen, dass das Ansprechen auf die Therapie und die Prognose von wirtseigenen Faktoren (medikamenten metabolisierenden Enzyme) und von der Interaktion zwischen Leukämie- und Stromazellen und löslichen Wachstumsfaktoren (Zytokinen) abhängt. Eine adäquatere Behandlung dieser Patientengruppe, die bereits eine intensive Therapie erhalten hat und wesentlich risikoreichere, mit einer hohen Akut- und Spättoxizität behaftete Therapieverfahren einschließt, lässt sich durch die Berücksichtigung dieser Ergebnisse erreichen. Die genetische Typisierung und die sensitive Quantifizierung des molekularen Ansprechens auf die Therapie ergänzen heute die klinischen Determinanten zur Risikostratifizierung der Kinder mit ALL-Rezidiv der derzeitigen Therapieoptimierungsstudie ALL-REZ BFM 2002 (Berlin-Frankfurt-Münster). / Acute lymphoblastic leukemia is the most common malignancy in childhood. Although the prognosis for pediatric ALL with risk-adapted chemotherapy has improved dramatically, 25-30% of the children suffer a relapse. The prognosis for relapsed ALL remains poor (35-40%). In retrospective and prospective studies, we identified prognostic-relevant genetic features in leukemic blasts from children with ALL relapse. These leukemia-specific aberrations include translocation-associated fusion genes (TEL-AML1, BCR-ABL, MLL changes, E2A-PBX1), deletions of tumor suppressor genes (p15, p16, p18) and point mutations in DNA repair genes (NBS1). Together with the sensitive quantitative assessment of the molecular response to therapy (MRD, minimal residual disease), prediction of outcome is now more reliable. Furthermore, response to therapy and, thus, prognosis is significantly dependent on modifying host factors (drug-metabolizing enzymes) and interactions between leukemic and stromal cells as well as soluble growth factors (cytokines). Today, the genetic characterization of leukemic cells as well as the molecular quantification of response to therapy complement prognostic significant clinical determinants allowing a more precise risk stratification of children with ALL relapse in the relapse trial ALL-REZ BFM 2002 of the BFM (Berlin-Frankfurt-Münster) study group.

Die Diagnostik von angeborenen Herzfehlern, und vor allem die häufig lebenslange postoperative Verlaufskontrolle dieser Patienten, verlangt nach einem möglichst schonenden und dennoch zuverlässigen bildgebenden Verfahren. In der Regel wird hierzu die Echokardiographie eingesetzt, die jedoch insbesondere bei älteren Patienten aufgrund eines unzureichenden Schallfensters Schwierigkeiten bereitet. Für diese Patienten bietet sich die Magnetresonanztomographie (MRT) als alternatives bildgebendes Verfahren an. Ziel dieser Untersuchung war es, nach der Evaluation zweier funktioneller MRT-Methoden, der Flussmessung im Phantomversuch und der Ventrikelfunktionsanalyse im Vergleich zur 3D-Echokardiographie, verschiedene MR-Methoden an 6 verschiedenen Patientenkollektiven mit verschiedenen angeborenen Herzfehlern unkorrigiert und operativ korrigiert anzuwenden. 1. Bei Patienten mit Aortenisthmusstenose zeigte sich, dass neben der guten Korrelation der Abschätzung des Druckgradienten über einer Stenose oder Re-Stenose mit Hilfe der MR-Flussmessung, auch die drei-dimensionale Rekonstruktion aus der MR-Angiographie (MRA) zusätzliche Informationen liefert. 2. In der postoperativen Verlaufskontrolle von Patienten mit Fallott´scher Tetralogie ergab die Analyse der mit der MRT ermittelten Funktionsparameter Regurgitationsfraktion über der Pulmonalklappe und rechtsventrikulärer Volumina eine Korrelation zwischen der QRS-Dauer und dem rechtsventrikulären enddiastolischen Volumen (RV-EDV), was auf eine mechanoelektrische Interaktion bei der Genese ventrikulärer Arrhythmien hinweist. 3. Die MRT war in der Lage bei Patienten mit kongenital korrigierter Transposition der grossen Gefässe alleine aufgrund der Analyse der Morphologie die Diagnose dieser Fehlbildung zu stellen und in der Mehrzahl der Fälle Begleitfehlbildungen aufzudecken. 4. Mit Hilfe der MR-Flussmessung konnten bei Patienten nach arterieller und atrialer switch Operation zur Korrektur einer kompletten Transposition der grossen Gefässe sowohl Stenosen im Vergleich zur invasiven Herzkatheteruntersuchung sicher quantifiziert werden als auch unphysiologische Flussverhältnisse, die möglicherweise das Auftreten von Stenosen in den Pulmonalarterien oder dem venösen "baffle" begünstigen, erkannt werden. 5. Bei der seltenen Ebsteinanomalie erwies sich die MRT als zuverlässige Methode insbesondere die pathologische Anatomie der Trikuspidalklappe zu detektieren, als auch die Ventrikelfunktion zu quantifizieren. 6. Nach Fontanoperation erwies sich die MRT mit der Ventrikelfunktionsanalyse und Flussmessung ebenfalls als geeignete Methode, um pathologische Flussverhältnisse im Operationsgebiet zu detektieren und ihren möglichen Einfluss auf die ventrikuläre Funktion zu analysieren. In der Primärdiagnostik und insbesondere in der postoperativen Verlaufskontrolle von angeborenen Herzfehlern stellt die MRT somit unter Einsatz der MR-Flussmessung und Ventrikelfunktionsanalyse eine zuverlässige nicht-invasive Methode dar, die auch im Vergleich zur Herzkatheteruntersuchung einige Vorteile aufweist. / The diagnostics of congenital heart disease, and especially the need for frequent lifelong postoperative follow-up examinations, require an imaging modality as gentle and reliable as possible. The method commonly used for this purpose ? echocardiography - is associated with some disadvantages, especially in older patients with an insufficient acoustic window. For these patients magnetic resonance imaging (MRI) is an alternative imaging modality. The aim of this study was to evaluate two functional MR methods, flow measurement with a flow phantom and ventricular function analysis in comparison to 3D echocardiography. These methods were performed in 6 different groups of patients with uncorrected or surgically corrected congenital heart diseases. 1. Beside a good correlation between the estimated pressure gradients in the area of stenoses and re-stenoses in patients with coarctation with the aid of MR flow measurements, three-dimensional reconstruction from MR angiography (MRA) data supplies additional information. 2. The analysis of parameters such as regurgitant fraction over the pulmonary valve and right ventricular volumes derived by MRI in the postoperative follow-up of patients with tetralogy of Fallot showed a correlation to QRS duration which indicates a mechanoelectrical interaction as one etiology of arrhythmias in these patients. 3. The diagnosis of a congenitally corrected transposition of the great arteries could be made only by anatomical evaluation of the MR images. In the majority of patients all additional anomalies could be detected by MRI. 4. With the use of MR flow measurements as compared to gradients measured invasively by cardiac catheterization it was possible to reliably quantify stenoses. Furthermore, unphysiologic flow patterns, which could favor the development of pulmonary artery or "baffle" stenoses, could be detected. 5. MRI could be reliably used to detect the abnormal morphology of the tricuspid valve in patients with Ebstein anomaly and to quantify ventricular function in these patients. 6. Furthermore, after Fontan operation MRI was a suitable method to detect pathologic flow patterns at the operation site and to analyze their potential effects on ventricular function. MRI using the techniques of flow measurements and ventricular function analysis is a reliable non-invasive tool in the primary diagnostic procedure and especially in the postoperative follow-up of congenital heart disease. It has advantages even in comparison with the invasive method of cardiac catheterization.

In den dargestellten wissenschaftlichen Arbeiten wurden neue Ansätze und Techniken entwickelt zu folgenden Fragestellungen: - Anwendbarkeit der 31P-MR-Spektroskopie zur Darstellung einer Gewebeischämie - Reproduzierbarkeit der MRT in der Messung linksventrikulärer Parameter zu Masse und Volumina bei dilatativer Kardiomyopathie - Eignung 2-dimensionaler MRT-Messmethoden zur Messung der linksventrikulären Parameter zu Masse und Volumina - Quantifizierung stenosierter Flächen mittels MRT bei hypertrophischer Kardiomyopathie und bei Aortenklappenstenose - Darstellung der entzündlichen Aktivität im Herzmuskel bei Myokarditis - Darstellung der entzündlichen Veränderungen bei kardialer Sarkoidose - Frühzeitige Darstellung des toxischen Myokardschadens nach Anthrazyklin-Therapie. Der Wert der MRT wurde in experimentellen und klinischen Studien im Vergleich zu etablierten Verfahren geprüft. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass sich die physikalischen Möglichkeiten in klinisch anwendbare Untersuchungsprotokolle umsetzen lassen und bereits jetzt in der klinischen Routine eingesetzt werden können. / In the presented scientific works new approaches and techniques were developed for: - Application of 31P-MR spectroscopy in myocardial ischaemia - Reproducibility of MRI for the measurement of left ventricular parameter of mass and volume in dilated cardiomyopathy - Suitability of 2-dimensional MRI techniques for measuring left ventricular parameter of mass and volume in dilated cardiomyopathy - Quantification of stenotic orifices by MRI in hypertrophic cardiomyopathy and aortic valve stenosis - Visualisation of the inflammatory activity of the myocardium in myocarditis - Visualisation of the inflammatory changes in cardiac sarcoidosis - Early visualization of the toxic myocardial injury after anthracycline therapy. The value of MRI was tested in experimental and clinical studies in comparison to established modalities. The results have shown that it is possible to transmit the physical possibilities into clinically applicable protocols and to apply them into clinical routine.

Aufmerksamkeit auf visuelle Reize kann durch top-down Such- Strategien oder durch bottom-up Eigenschaften des visuellen Reizes gesteuert werden. Die Eigenschaft einer bestimmten Position, aus einer visuellen Szene heraus zu stechen, wird als Salienz bezeichnet. Es wird angenommen, dass auf neuronaler Ebene eine Salienzkarte existiert. Bis heute ist strittig, wo die Repräsentation einer solchen Karte im Gehirn lokalisiert sein könnte. Im Rahmen dieser Dissertation wurden drei Experimente durchgeführt, die verschiedene Aspekte von bottom-up Salienz-Verarbeitung mit Hilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie untersuchten. Während die Aufmerksamkeit auf einen Fixationspunkt gerichtet war, wurde die neuronale Reaktion auf unterschiedlich saliente Stimuli in der Peripherie untersucht. In den ersten zwei Experimenten wurde die neuronale Antwort auf Orientierungskontrast und Luminanzkontrast untersucht. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Salienz möglicherweise verteilt im visuellen System kodiert ist. Im dritten Experiment wurden natürliche Szenen als Stimuli verwendet. Im Einklang mit den Ergebnissen der ersten beiden Experimente wurde hier graduierte Salienz in frühen und späten visuellen Arealen identifiziert. Darüber hinaus konnten Informationen über die salientesten Positionen aus weiter anterior liegenden Arealen, wie dem anterioren intraparietalen Sulcus (aIPS) und dem frontalen Augenfeld (FAF), dekodiert werden. Zusammengenommen deuten die Ergebnisse auf eine verteilte Salienzverarbeitung von unterschiedlichen low-level Merkmalen in frühen und späten visuellen Arealen hin, die möglicherweise zu einer merkmalsunabhängigen Salienzrepräsentation im posterioren intraparetalen Sulcus zusammengefasst werden. Verschiebungen der Aufmerksamkeit zu den salientesten Positionen werden dann im aIPS und im FAF vorbereitet. Da die Probanden mit einer Fixationsaufgabe beschäftigt waren, wird die Salienz vermutlich automatisch verarbeitet. / Attention to visual stimuli can be guided by top-down search strategies or by bottom-up information. The property of a specific position to stand out in a visual scene is referred to as saliency. On the neural level, a representation of a saliency map is assumed to exist. However, to date it is still unclear where such a representation is located in the brain. This dissertation describes three experiments that investigated different aspects of bottom-up saliency processing in the human brain using functional magnetic resonance imaging (fMRI). Neural responses to different salient stimuli presented in the periphery were investigated while top-down attention was directed to the central fixation point. The first two experiments investigated the neural responses to orientation contrast and to luminance contrast. The results indicate that saliency is potentially encoded in a distributed fashion in the visual system and that a feature-independent saliency map is calculated late in the processing hierarchy. The third experiment used natural scenes as stimuli. Consistent with the results of the other two experiments, graded saliency was identified in striate and extrastriate visual cortex, in particular in posterior intraparietal sulcus (pIPS), potentially reflecting a representation of feature-independent saliency. Additionally information about the most salient positions could be decoded in more anterior brain regions, namely in anterior intraparietal sulcus (aIPS) and frontal eye fields (FEF). Taken together, the results suggest a distributed saliency processing of different low-level features in striate and extrastriate cortex that is potentially integrated to a feature-independent saliency representation in pIPS. Shifts of attention to the most salient positions are then prepared in aIPS and FEF. As participants were engaged in a fixation task, the saliency is presumably processed in an automatic manner.

Wir bewerten und vergleichen konkurrierende kosmologische Modelle im Hinblick auf theoretische Konsistenz und empirische Kohärenz. Ferner finden wir neue Wege, aktuelle kosmologische Paradigmen des frühen Universums weiter zu entwickeln. Im ersten Teil der Arbeit zeigen wir, dass die empirischen Daten der Planck2013-Satellitenmission für eine spezielle Klasse inflationärer Modelle sprechen, nämlich sog. “plateauartige Modelle mit schmalem Feldbereich”; gleichsam werden die einfachsten inflationären Modelle von den Messdaten nicht gestärkt. Wir formulieren eine neuartige konzeptionelle Schwierigkeit für Plateau-Modelle. Diese besteht darin, dass in einer Energielandschaft, die sowohl plateauartige als auch einfachere Formen der inflationären Potenziale enthält, die plateauartigen weniger Inflation produzieren und es deshalb weniger wahrscheinlich ist, dass sie das observable Universum beschreiben. Wir zeigen ferner, dass dieselben Plateau-Modelle mit einem neuen Multiversumsproblem und einem neuen Anfangswertsproblem behaftet sind. Im zweiten Teil untersuchen wir die Implikationen einer einfachen und experimentell motivierten Zusatzbedingung, Skalenfreiheit. Wir zeigen, dass die uneingeschränkte Palette inflationärer Potenziale sich auf ein wohldefiniertes Bündel inflationärer Modelle reduziert. Dabei verwenden wir eine allgemeine hydrodynamische Beschreibung. Wir klassifizieren und bewerten diese skalenfreien inflationären Modelle im Licht von Planck2013. Anschließend wiederholen wir die Analyse, um ähnliche skalenfreie zyklische Modelle des Universums zu konstruieren. Diese Modelle vergleichen wir mit unseren Ergebnissen, die wir für die skalenfreie inflationäre Theorie gewonnen haben. Im dritten Teil der Arbeit führen wir eine neue Klasse stabiler zyklischer Modelle ein. Wir zeigen, dass diese Modelle weniger Feinabstimmung der Anfangswerte benötigen. Gleichsam generieren sie vernachlässigbare Nicht-Gaussianität in Übereinstimmung mit den Planck2013-Messdaten. / In this thesis we evaluate and compare competing cosmological models for empirical and theoretical consistency and identify new ways of improving current paradigms of early universe cosmology. In the first part, we show that the most recent experimental data from the Planck2013 satellite measuring fluctuations in the cosmic microwave background favors a special class of “small-field plateau-like” models of inflation and disfavors the simplest inflationary potentials. We then identify a new kind of conceptual difficulty for the plateau models that we call the unlikeliness problem – namely, in an energy landscape that includes both plateau-like and simpler potential shapes, the plateau-like produces less inflation and, hence, is less likely to explain our observable universe. In addition, we show that the very same plateau-like models suffer from a new multiverse problem and a new initial conditions problem because they require that inflation starts at energy densities well below the Planck scale. Third, we comment on the impact of these results on the standard view of inflation and more recent versions of the theory invoking the multiverse and complex energy landscapes. In the second part of this thesis, imposing a single, simple, well-motivated constraint – scale-freeness – and using a general hydrodynamic analysis, we show that the unrestricted range of inflationary potentials reduces to a well-defined bundle of inflationary models. We classify and evaluate the scale-free inflationary models in light of Planck2013. We then repeat the construction to produce analogous scale-free bouncing cyclic models of the universe and compare with the inflationary results. In the third part, we introduce a new class of stable ekpyrotic/cyclic models that require less fine-tuning and generate negligible non-Gaussianity consistent with Planck2013 data.