Das BCL-2 Gen wurde als Onkogen der t (14;18)(q32;q21)-Translokation bei follikulären Non- Hodgkin-Lymphomen identifiziert. Die biologische Wirkung des BCL-2 Proteins liegt in der Hemmung der Apoptose. Bei der AML wird eine vermehrte BCL-2 Expression und eine dem- entsprechend verminderte Apoptose bei unreifen malignen myeloischen Vorläuferzellen gefun- den. Diese Krankheit ist teilweise auch chemoresistent. Goldstandard der Induktionstherapie bei AML ist eine Kombination aus Ara-C und Idarubicin, welche Doppel- und Einzelstrang- brüche der DNA induzieren. Apoptose der Leukämiezellen wird durch Schädigung der DNA ausgelöst. BCL-2 kann die Zellen durch Hemmung der Apoptose schützen, indem es die Cy- tochrom-C-Freisetzung blockiert. Darüber hinaus befinden sich die BCL-2- überexprimierenden Zellen in der G0-Phase und sprechen dabei schlecht auf die Chemothera- pie an. Deshalb stellt BCL-2 den Leukämiezellen "doppelten" Schutz zur Verfügung. BCL-2 spielt somit eine wichtige Rolle bei der Chemoresistenz. Ob ein Therapieprotokoll in der Be- handlung der AML effektiv ist, schlägt sich in der Kinetik der zunehmenden oder abnehmen- den BCL-2-Transkripte nieder. Zur Kontrolle des BCL-2-Transkriptes ist die quantitative PCR der qualitativen PCR überlegen. Die Quantifizierung dieses Transkriptes wurde mittels Echtzeit-Fluoreszenz-PCR realisiert. Bei der Echtzeit-Fluoreszenz-PCR wird die Reaktion im geschlossenen Reaktionsgefäß durchge- führt, sodass die Gefahr von Kontamination minimiert werden kann. Da keine Post-PCR Schrit- te nötig sind, wird die Überprüfung zahlreicher Proben durch ein 96-well-Format innerhalb eines Laufes ermöglicht. Die Echtzeit-Fluoreszenz-PCR garantiert ihre Spezifität durch eine spezifi- sche Sonde-Zielsequenz-Bindung und erlaubt eine exakte Quantifizierung der BCL-2- Transkriptzahl. In der vorliegenden Arbeit wurde die BCL-2-Expression in 53 AML-Fällen mittels Echtzeit- Fluoreszenz-PCR untersucht. Das ?-Actin Gen wurde als Referenzgen benutzt. Für die BCL-2- Expression wurde eine Ratio aus der Transkriptzahl des BCL-2 Gens und des ?-Actin Gens ge- bildet. Bei 53 AML-Fällen, die den sieben AML-Subtypen zugeordnet werden konnten(FAB M0-M7), konnte eine BCL-2-Expression nachgewiesen werden. Trotz der unterschiedlich hohen BCL-2-Expression bei diesen Patienten, ergab sich keine signifikante Korrelation zwischen der BCL-2-Expression und den FAB-Subtypen. Außerdem wurde die BCL-2-Expression in T- Zellen, B-Zellen und Granulozyten aus 5 AML-Patienten nachgewiesen. Die BCL-2-Expression wurde nicht von den Subpoplationen der mononukleären Zellen wie z.B. T-Zellen, B-Zellen, Granulozyten beeinflusst. Bei sieben Patienten wurden Proben im Verlauf untersucht. Dabei korrelierte eine hohe oder ansteigende BCL-2-Expression mit einem Rückfall der AML. Die Anzahl der untersuchten Proben im Verlauf ist jedoch zu klein, um definitive Schlußfolgerungen zu ziehen. Eine prospektive Untersuchung von größeren Patientenzahlen erscheint sinnvoll. / The bcl-2 oncogene was discovered by virtue of its association with the translocation, t(14;18) (q32;q21), observed in most follicular lymphomas. The bcl-2 protein is a 26 kDa integral membrane protein which functions by enhancing cell viability through the inhibition of apoptotic death. Acute myeloid leukemia is a lethal malignant disease characterized by an abnormal proliferation and differentiation of myeloid progenitor cells. The bcl-2 oncogene contributes to leukemogenesis by prolonging the life span of defected progenitor cells. Although the expression of bcl-2 in blast cells of acute myeloid leukemia is heterogeneous, a significant proportion of blast cells are shown to have high bcl-2 levels. The highest bcl-2 levels are found in cells that grow autonomously in vitro and also in blast cells expressing the CD34 surface antigen. These groups of AML patients are tranditionally the ones in which the prognosis is poor, because most of the chemotherapeutic agents like cytosine-arabinoside (Ara-C) exert their effect by triggering apoptosis. The high level of the bcl-2 gene that inhibits apoptosis is implicated in the resistance of AML blast cells to chemotherapy and leads to unfavorable prognosis. In this study, a real time fluorescence PCR assay was used to monitor the expression of the bcl-2 transcript in the therapeutic course of AML patients. By applying this rapid new developed quantitative method, the changes of the bcl-2 transcript with chemotherapy can help to evaluate the efficacy of therapeutic interventions in AML. The real time fluorescence PCR has many advantages over traditional measures. First, the assay is extremely rapid because post-PCR processing steps are unnecessary. All relevant data are collected real time during the course of a 2h PCR cycle program; data analysis can be completed in less than 10 min. Second, the assay from reaction set-up to data collection and analysis is a closed-tube system, which reduces the risk of false positive resulting from PCR product carry- over contamination and eliminates variation from additional pipetting steps. Finally, the real time fluorescence PCR is highly specific for the gene target of interest. Here the expression levels of the bcl-2 gene were measured in 53 patients with acute myeloid leukemia and normalized by ?-actin, a house-keeping gene expression as endogenous reference. The bcl-2/?-actin ratio from the 53 patients with AML was various, but not related to FAB subtypes. And also, this transcript ratio was not affected by mononucleated cell types. The samples from seven patients were measured to evaluate the association between the bcl-2 expression and the responsiveness of AML patients to the chemotherapy. The high or gradual elevation of the bcl-2 expression demonstrated the loss of effect in update-therapy protocol and the relapse in AML patients. Although the amount of samples are not large enough to reach the final conclusion, it is of significance that a number of patients will be analyzed in the future.

GNSS-Messungen werden neben systembedingten Fehlereinflüssen vor allem von den Auswirkungen der Mehrwegeausbreitung und Signalbeugung insbesondere in der Empfangsumgebung dominiert. Verschiedene Dienste z.B. der Landesvermessungsämter haben deshalb ein primäres Interesse daran, die Auswirkungen der Effekte möglichst gering zu halten oder aber genau bestimmen zu können, um Korrekturwerte zu generieren. Mehrwege- und Beugungseffekte lassen sich besonders innerhalb von Netzstrukturen gut bestimmen. Liegen Sollkoordinaten aller Beobachtungsstationen vor gelingt dies auch in Echtzeit. In der vorliegenden Arbeit werden neben einer detaillierten Beschreibung der jeweiligen Einflussgrößen auch Möglichkeiten aufgezeigt, die genannten Effekte zu erkennen und Maßnahmen zur Reduktion der Auswirkungen auf das Meßergebnis zu ergreifen. Kern der Untersuchungen ist ein zweistufiges Modell zur Reduzierung von Mehrwegeeffekten in Echtzeit innerhalb von (Referenz-) Stationsnetzen durch Bestimmung von Korrekturwerten für originale und abgeleitete Meßwerte pro Epoche, Station und Satellit.

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Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) ist ein nicht-invasives Bildgebungsverfahren, mit dem Veränderungen der neuronalen Aktivität im Gehirn mit hoher räumlicher Auflösung erfasst werden können. Mit der fMRT-Bildgebung bei neurowissenschaftlichen Experimenten wurden in den letzten beiden Jahrzehnten bedeutende Erkenntnisse für die Hirnforschung und Medizin gewonnen. Mit Hilfe dieser Methode werden neuronale Aktivitätsunterschiede bei der Durchführung einer bestimmten Aufgabe, z. B. dem Betrachten von Bildern mit emotionalen Inhalten, erfasst und die Daten unabhängig von der Messung zu einem späteren Zeitpunkt statistisch ausgewertet. Mit Hilfe des technischen Fortschritts im letzten Jahrzehnt ist es darüber hinaus möglich geworden, fMRT-Daten direkt zur Aufnahmezeit zu verarbeiten und auszuwerten. Dies wird als Echtzeit-fMRT bezeichnet, wenn die Datenverarbeitung schneller erfolgt als die Aufnahme eines Hirnvolumens (aktuell ca. zwei Sekunden). Die Ergebnisse der Echtzeitdatenverarbeitung können dann wiederum als Steuerbefehle für verschiedene Anwendungen verwendet werden. Daher wird dies auch als Hirn-Computer-Schnittstelle (Brain Computer Interface, BCI) mittels fMRT bezeichnet. Die Echtzeitverarbeitung von fMRT-Daten ermöglicht mehrere neue Anwendungen. Dazu gehören unter anderem die Qualitätskontrolle zur Laufzeit von fMRT-Experimenten, die schnelle funktionelle Lokalisierung von Hirnarealen entweder für neurowissenschaftliche Experimente oder intraoperativ, die Kontrolle des Experimentes mittels des Probandenverhaltens und insbesondere die Möglichkeit, sogenannte fMRT-Neurofeedbackexperimente durchzuführen. Bei diesen Experimenten lernen Probanden, die Aktivität von definierten Hirnarealen willentlich zu beeinflussen. Das Ziel dabei ist, Veränderungen in ihrem Verhalten zu generieren. Die Umsetzung eines BCIs mittels Echtzeit-fMRT ist eine interdisziplinäre Aufgabenstellung von MR-Physik, Informatik und Neurowissenschaften um das Verständnis des menschlichen Gehirns zu verbessern und neue Therapieansätze zu gestalten. Für diese hard- und softwaretechnisch anspruchsvolle Aufgabe gibt es einen enormen Bedarf an neuen Algorithmen zur Datenverarbeitung und Ansätzen zur verbesserten Datenakquise. In diesem Zusammenhang präsentiert die vorliegende Arbeit ein neues Softwareframework, das einerseits eine integrierte Gesamtlösung für die Echtzeit-fMRT darstellt und in seinen Teilmodulen eine abstrakte Basis für eine universelle Methodenentwicklung anbietet. Diese Arbeit beschreibt die grundlegenden abstrakten Konzepte und die Implementierung in ein neues Softwarepaket namens ’Brain Analysis in Real-Time’ (BART). Der Fokus der Arbeit liegt auf zwei Kernmodulen, die für universelle Gestaltung von sogenannten adaptiven Paradigmen und die Einbindung von Echtzeit-fMRT-Datenverarbeitungsalgorithmen konzipiert sind. Bei adaptiven Paradigmen werden zur Laufzeit eines Experiments physiologische Parameter (z. B. Herzrate) oder Verhaltensdaten (z. B. Augenbewegungen) simultan zu den fMRT-Daten erfasst und analysiert, um die Stimulation eines Probanden entsprechend zu adaptieren. Damit kann die Zuverlässigkeit der Daten, die zur Auswertung zur Verfügung stehen, optimiert werden. Die vorliegende Arbeit präsentiert das dazu notwendige abstrakte Grundkonzept des neuen Softwareframeworks und die ersten konkreten Implementierungen für die Datenverarbeitung und adaptive Paradigmen. Das Framework kann zukünftig mit neuen methodischen Ideen erweitert werden. Dazu gehören die Einbindung neuer Datenverarbeitungsalgorithmen, wie z. B. Konnektivitätsanalysen und die Adaption von Paradigmen durch weitere physiologische Parameter. Dabei ist insbesondere die Kombination mit EEG-Signalen von großem Interesse. Außerdem bietet das System eine universelle Grundlage für die zukünftige Arbeit an Neurofeedbackexperimenten. Das in dieser Arbeit entwickelte Framework bietet im Vergleich zu bisher vorgestellten Lösungsansätzen ein Ein-Computer-Setup mit einem erweiterbaren Methodenspektrum. Damit wird die Komplexität des notwendigen technischen Setups reduziert und ist nicht auf einzelne Anwendungsfälle beschränkt. Es können flexibel neue Datenverarbeitungsalgorithmen für ein fMRT-BCI eingebunden und vielgestaltige Anwendungsfälle von adaptiven Paradigmen konzipiert werden. Eine Abstraktion der Stimulation und die Kombination mit der Echtzeitauswertung ist bisher einzigartig für neurowissenschaftliche Experimente. Zusätzlich zu den theoretischen und technischen Erläuterungen werden im empirischen Teil der vorliegenden Arbeit neurowissenschaftliche Experimente, die mit dem Softwarepaket BART durchgeführt wurden, vorgestellt und deren Ergebnisse erläutert. Dabei wird die Zuverlässigkeit und Funktionsweise der Implementierung in allen Teilschritten der Datenerfassung und -verarbeitung validiert. Die Ergebnisse verifizieren die Implementierung einer parallelisierten fMRT-Analyse.Weiterhin wird eine erste konkrete Umsetzung für ein adaptives Paradigma vorgestellt, bei dem zur Laufzeit die Blickrichtung der Probanden berücksichtigt wird. Die Ergebnisse zeigen die signifikanten Verbesserungen der Reliabilität der fMRT-Ergebnisse aufgrund der optimierten Datenqualität durch die Adaption des Paradigmas. Zusammengefasst umfasst die vorliegende Arbeit eine interdisziplinäre Aufgabe, die sich aus der Verarbeitung von MR-Daten in Echtzeit, einem neuen abstraktes Softwarekonzept für Entwicklung neuer methodischer Ansätze und der Durchführung von neurowissenschaftlichen Experimenten zusammensetzt.

Within the field of functional magnetic resonance imaging (fMRI) neurofeedback, most studies provide subjects with instructions or suggest strategies to regulate a particular brain area, while other neuro-/biofeedback approaches often do not. This study is the first to investigate the hypothesis that subjects are able to utilize fMRI neurofeedback to learn to differentially modulate the fMRI signal from the bilateral amygdala congruent with the prescribed regulation direction without an instructed or suggested strategy and apply what they learned even when feedback is no longer available. Thirty-two subjects were included in the analysis. Data were collected at 3 Tesla using blood oxygenation level dependent (BOLD)-sensitivity optimized multi-echo EPI. Based on the mean contrast between up- and down-regulation in the amygdala in a post-training scan without feedback following three neurofeedback sessions, subjects were able to regulate their amygdala congruent with the prescribed directions with a moderate effect size of Cohen’s d = 0.43 (95% conf. int. 0.23–0.64). This effect size would be reduced, however, through stricter exclusion criteria for subjects that show alterations in respiration. Regulation capacity was positively correlated with subjective arousal ratings and negatively correlated with agreeableness and susceptibility to anger. A learning effect over the training sessions was only observed with end-of-block feedback (EoBF) but not with continuous feedback (trend). The results confirm the above hypothesis. Further studies are needed to compare effect sizes of regulation capacity for approaches with and without instructed strategies.

Within the field of functional magnetic resonance imaging (fMRI) neurofeedback, most studies provide subjects with instructions or suggest strategies to regulate a particular brain area, while other neuro-/biofeedback approaches often do not. This study is the first to investigate the hypothesis that subjects are able to utilize fMRI neurofeedback to learn to differentially modulate the fMRI signal from the bilateral amygdala congruent with the prescribed regulation direction without an instructed or suggested strategy and apply what they learned even when feedback is no longer available. Thirty-two subjects were included in the analysis. Data were collected at 3 Tesla using blood oxygenation level dependent (BOLD)-sensitivity optimized multi-echo EPI. Based on the mean contrast between up- and down-regulation in the amygdala in a post-training scan without feedback following three neurofeedback sessions, subjects were able to regulate their amygdala congruent with the prescribed directions with a moderate effect size of Cohen’s d = 0.43 (95% conf. int. 0.23–0.64). This effect size would be reduced, however, through stricter exclusion criteria for subjects that show alterations in respiration. Regulation capacity was positively correlated with subjective arousal ratings and negatively correlated with agreeableness and susceptibility to anger. A learning effect over the training sessions was only observed with end-of-block feedback (EoBF) but not with continuous feedback (trend). The results confirm the above hypothesis. Further studies are needed to compare effect sizes of regulation capacity for approaches with and without instructed strategies.

Der Einsatz von Computern, zur unterstützenden Durchführung physikalischer Experimente, gewinnt immer mehr an Bedeutung. Computer, unter anderem auch Personal Computer (kurz PC), können durch ihre heutige Leistungsfähigkeit, immer mehr nützliche Funktionen während eines physikalischen Experimentes übernehmen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Vorbereiten eines solchen PC, welcher für die Umsetzung einer Regelschaltung für ein physikalisches Experiment genutzt werden kann. Dazu werden Gentoo-Linux, RTAI, Scilab/Scicos und Comedi verwendet. Besonderer Schwerpunkt der Arbeit ist dabei die Regelung in Echtzeit auszuführen. Im Verlauf der Arbeit werden Hardware- sowie Software-Ansprüche und deren Anpassungen besprochen, so dass alle Voraussetzungen des Experiment-PC, zur Umsetzung eines zuverlässigen Regelprozesses, erfüllt werden. Aus Gründen, welche in dieser Arbeit erläutert werden, wurde der Experiment-PC mit der Open-Source Linux-Distribution namens Gentoo ausgestattet. Zusätzlich verfügt der Experiment-PC über eine Mess- und Steuerkarte, welche es dem Experiment-PC erlaubt Signale aus dem Experiment aufzunehmen und eine entsprechende Regelung, durch die Ausgabe von Signalen, vorzunehmen.

A passive recirculation of hydrogen using ejectors is effective and efficient only in a limited operating window, which kept ejectors until recently from being integrated into automotive fuel cell systems, where a more dynamic operation is expected. Strategies like parallel setup or a PWM-drive employed to expand the operating window demand reliable control algorithms. Such algorithms can greatly benefit from the predictive power a mathematical model. In a fuel cell system, the anode and cathode side cannot be separated, and a mathematical description should encompass all components to a reasonable degree, to allow the model to run on a low power automotive-grade platform in real time. This contribution demonstrates an approach to reduce the computation expense of the mathematical model.

Aktuelle ökonomische Trends, wie die zunehmende Globalisierung und die wachsende Technisierung und Individualisierung vieler Konsumgüter, führen im Hinblick auf die zur Fertigung dieser Güter eingesetzte Automatisierungstechnik zu steigender Komplexität und hohen Flexibilitätsanforderungen. Ein Konzept zur Adressierung dieser Anforderungen ist die Auslegung von automatisierten Anlagen als modulares System flexibel kombinierbarer cyber-physischer Komponenten. Die namensgebende Einheit von mechatronischem Bauteil und lokaler Rechenkapazität ermöglicht Herstellern solcher Komponenten, Softwarebausteine für typische Steuer-, Bedien- oder Diagnoseaufgaben gebrauchsfertig vorzubereiten und so den (Re-)Engineeringaufwand bei der (Um-)Gestaltung des Gesamtsystems deutlich zu reduzieren. Allerdings stellt diese Vision hohe Ansprüche an die zugrundeliegende Softwarearchitektur, die von den derzeit zur Realisierung automatisierter Systeme eingesetzten Technologien nicht vollständig erfüllt werden. Das Paradigma der Agentenorientierung ist ein tragfähiger Ansatz zur Realisierung solcher lose gekoppelten verteilten Systeme und stellt durch leistungsfähige Interaktionsmechanismen sowie die enge Integration von semantischem Wissen zusätzliche Funktionalität in Aussicht: Als Agenten ausgelegte Komponenten könnten auch die logische Vernetzung untereinander während der Inbetriebnahme, nach Umrüstungen oder in Reaktion auf Betriebsstörungen teilweise selbst übernehmen. Dadurch ergeben sich Fähigkeiten wie Selbstkonfiguration und Selbstregeneration, die in der Fachliteratur unter dem Begriff Self-X zusammengefasst werden. Die fehlende Echtzeitfähigkeit, insbesondere in Bezug auf besagte Interaktionsmechanismen, hat jedoch bisher die Einsetzbarkeit von Agentensystemen in der Automatisierung limitiert und die Ausschöpfung der genannten Potentiale behindert. Deshalb wird in dieser Dissertation eine echtzeitfähige Laufzeitumgebung für Softwareagenten entworfen und anschließend die Überarbeitung bestehenden Kommunikationsmechanismen im Hinblick auf ihre Echtzeitfähigkeit vorgenommen. In diesem Kontext wird mit dem Konzept der semantischen Adressierung eine vielfältig einsetzbare Möglichkeit geschaffen, Nachrichten an ausgewählte Gruppen von Agenten mit bestimmten, semantisch beschriebenen Eigenschaften zur verschicken. Die dabei zur Wissensrepräsentation genutzten Taxonomie-Bäume bieten ein für viele Aufgabenstellungen ausreichendes Maß an Ausdrucksstärke und erlauben zudem die Verarbeitung unter harten Echtzeitbedingungen. Abschließend werden die geschaffenen Mechanismen in einem Antwortzeitmodell abgebildet, mit dem das rechtzeitige Reagieren eines Agentensystems auf lokal oder verteilt zu behandelnde Ereignisse überprüft und nachgewiesen werden kann. Damit wird ein Hauptkritikpunkt von Agentensystemen adressiert, was zu einer nachhaltigen Steigerung der Akzeptanz des Agentenparadigmas führen könnte. Während große Teile der erarbeiten Lösung als allgemeingültige Grundlagenforschung verstanden werden können, wird bei der Formulierung von Anforderungen, der Darstellung von Beispielen und der Erläuterung von Entwurfsentscheidungen immer wieder auf automatisierungstechnische Belange Bezug genommen. Außerdem wird am Ende der Arbeit eine kritische Bewertung der Ergebnisse vor dem Hintergrund eines möglichen Einsatzes in zukünftigen Automatisierungssystemen durchgeführt und damit das Gesamtbild abgerundet.

Aus der Einleitung: "Klassische VR/AR-Ausgabegeräte sind meist kopfgetragene Systeme oder 3D-Projektionsanlagen. In bestimmten Anwendungsfällen, zum Beispiel in der Wartung (Schreiber 2011) oder auch in Bauplanung und Bauausführung (Woodward 2011), verbieten sich diese Geräte aufgrund von Arbeitsschutzbestimmungen oder widrigen Einsatzbedingungen. Hier bieten sich Smartphones oder auf ähnlicher Technologie arbeitende Tablett-Computer als Alternative an, insbesondere dann, wenn stereoskopische Darstellung nicht benötigt wird."