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In der vorliegenden Arbeit untersuchen wir verschiedene Aspekte von Herzrhythmen, von einzelnen Zellen bis zu den gesamten menschlichen Vorhöfen. Das Hauptprojekt ist die Entwicklung eines realistischen und effizienten Modells für die Erregungsausbreitung in den menschlichen Vorhöfen. Im ersten Kapitel untersuchen wir stimulierte Herzellen und den Verlust vom 1:1-Rhythmus für steigende Frequenzen. Weiter untersuchen wir Wellenausbreitung in Gewebe mit besonderen elektrophysiologischen Eigenschaften, die mit chronischen Erkrankungen der Vorhöfe in Verbindung stehen. Dann wenden wir uns Ionenmodellen zu, die ein zentraler Teil des Vorhofmodells sind. Wir untersuchen die Auswirkungen einer Verletzung der Ladungserhaltung, die in allen Ionenmodellen vorliegt, die die Konzentrationen der Ionen als Variablen enthalten, und erklären, warum diese Auswirkungen meist vernachlässigbar sind. Wir entwickeln weiter eine Methode, Ionenmodelle zu vereinfachen und dabei ihre für die Wellenausbreitung wichtigen Eigenschaften nur minimal zu verändern. Diese Methode wenden wir auf ein realistisches Ionenmodell für menschliches Vorhofgewebe an und kombinieren es mit anatomischen Daten, um das gewünschte realistische Vorhofmodell zu erhalten. Schließlich benutzen wir dieses Modell, um mögliche Mechanismen der Enstehung von Herzrhythmusstörungen zu untersuchen. / In this thesis, we study heart rhythms at different levels, from single cells to the entire human atria. The main project of this thesis is the development of a realistic and efficient model of wave propagation in the human atria. We start by studying paced single cells and their loss of 1:1 rhythmicity for increasing frequency. We go on to study wave propagation in tissue with special electrophysiologic properties, related to chronical disease of the atria. Then we treat ionic models, which are a central part of our atrial model. We discuss a recently discovered mathematical degeneracy present in all models of cardiac cells that include intracellular ion concentrations and we explain why this degeneracy has only a negligible effect on wave propagation. We develop a method to reduce the complexity of ionic models while closely retaining their wave propagation properties. Then we apply this method to a realistic ionic model of the human atria and combine it with anatomical data to get the desired model. We use this model to explore possible mechanisms for the genesis of arrhythmias.

Musik begleitet uns seit vielen Jahrtausenden und ist ein Teil der menschlichen Entwicklungsgeschichte. Mehr über den Ursprung und die Bedeutung von Musik zu wissen bedeutet mehr über uns selbst zu wissen. Die meisten Menschen mögen Musik und für viele ist es eine der wichtigsten Freizeitbeschäftigungen in ihrem Leben. Doch unterschiedliche Menschen mögen unterschiedliche Musik, und die Bindung an Musik kann stark oder schwach sein. Dieses als Musikpräferenz bezeichnete Phänomen hat in der Vergangenheit zahlreiche Studien innerhalb der Musikpsychologie angeregt, die eine Fülle von Variablen untersucht haben, welche das Zustandekommen unterschiedlicher musikalischer Vorlieben erklären helfen. Diese Forschungsergebnisse sind jedoch bis heute lückenhaft und konnten bisher nicht in ein allgemeines Modell über die Entstehung von Musikpräferenz integriert werden. Die bereits existierenden Vorschläge für solch ein Modell beschränken sich auf konkrete Gefallensurteile für ein gegebenes Musikstück. Sie erklären jedoch nicht, warum sich Menschen überhaupt entschließen Musik zu hören und nach welchen Kriterien sie diese Musik aussuchen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung derjenigen Faktoren, welche die Motivation Musik zu hören und den Auswahlprozess von Musik aus verschiedenen musikalischen Stilen (Genres, Musikrichtungen) erklären können. Als entscheidend werden dabei die Funktionen von Musik erachtet, die in den bisherigen Modellen fast vollständig vernachlässigt wurden. Die Funktionalität – also der Nutzen – von Musik kann darüber Auskunft geben, welche (evolutionären) Vorteile sie für den Menschen hatte und wie sich diese Vorteile bis heute nutzen lassen um bestimmte Bedürfnisse zu befriedigen. Damit kann nicht nur die Frage beantwortet werden, warum jemand Musik hören möchte, sondern auch die Frage, warum jemand einen bestimmten Musikstil bevorzugt – denn Musik verschiedener Stilrichtungen kann für eine Person mit ganz unterschiedlichen Funktionen assoziiert sein. Wie die einzelnen Funktionen von Musik mit Musikpräferenz in Zusammenhang stehen und welche Funktionen eine entscheidende Rolle für die Entwicklung von Musikpräferenz spielen, ist das zentrale Thema dieser. In einem ersten Schritt wurde versucht die Liste der Faktoren, welche Musikpräferenz kausal beeinflussen, zu vervollständigen: Bisher ist bekannt, dass Musikpräferenz mit kognitiven, emotionalen, physiologischen, sozialen, entwicklungsbezogenen und persönlichkeitsbezogenen Variablen zusammenhängt. Von den physiologischen Variablen weiß man jedoch noch nicht, ob sie stets nur ein Effekt des Musikhörens sind oder ob sie auch ursächlich auf Musikpräferenz wirken können. In zwei Studien wurde gezeigt, dass das Hören von Lieblingsmusik mit erhöhter Erregung einhergeht und dass erhöhte Erregung umgekehrt Musikpräferenz verstärken kann. In zwei weiteren Studien über die Funktionen von Lieblingsmusik zeigte sich, dass Musik vor allem zur Stimmungs‐ und Erregungsmodulation eingesetzt werden kann. Es zeigte sich aber auch, dass diese am höchsten bewerteten Funktionen nicht gleichzeitig diejenigen sind, die für eine starke Präferenz für die eigene Lieblingsmusik verantwortlich sind. Stattdessen spielen für eine starke Präferenz eher soziale und kommunikative Funktionen eine große Rolle (z.B. die Möglichkeit mit Musik die eigene Identität auszudrücken). Die beiden abschließenden Studien zeigten, dass für Musikpräferenz generell – also über verschiedene Musikstile hinweg – kognitive Funktionen (wie Kommunikation oder Selbstreflexion) sowie physiologische Erregung die größte Rolle spielen, während emotionale Faktoren und die Bekanntheit der Musik keinen besonders großen Einfluss haben. Am Ende der Arbeit wird für eine Integration der gefundenen Ergebnisse in die bereits bestehenden Modelle über die Entwicklung von Musikpräferenz argumentiert, mit dem Ziel dieses Phänomen umfassend zu verstehen und die Befunde für eine erfolgreiche Anwendung in Bildung oder Therapie nutzen zu können. / More than 2500 years ago, the Greek philosopher Pythagoras explored the sound of swinging chords and made an intriguing discovery: the simultaneous tones of chords that are divided in their length in integer ratios produced a sound which people perceive as harmonic. Pythagoras was able to describe a subjective phenomenon of the human mind by means of simple mathematical ratios. With this principle he formulated the program of natural science, and it is still the way how scientists try to explain the human mind in terms of mathematical principles and laws. In fact, one of the youngest disciplines in modern sciences – the psychology of music – is tied to the ancient findings of Pythagoras and investigates human perception, cognition, emotion, and behavior related to music. There are three ways how people relate to music. They can create music as a composer, they can perform music by means of their voice or an instrument, and they can listen to music. Although all three aspects are interesting, the work in hand will concentrate on music listening because it is the most ubiquitous activity which concerns every single individual. Music psychology is related to music listening in several respects which will accompany the whole work: Why do we listen to music at all? What kind of music do we listen to and why? How strong is our relation to specific music and why? These fundamental questions guided the present research and root in evolutionary considerations about music listening and end up at the concrete use of music in people’s everyday life. The central issue which is surrounded by these questions is referred to as music preference. ‘Which music do you like?’ has become one of the most often used questions in psychological research, for two reasons: First, since every person (at least in the western world) is in contact with music everyday and most people see music as one of the most important things in their daily life, the study of music listening provides an authentic and fruitful avenue to their experiences and behavior in a variety of situations and contexts. Second, because music has been recognized as a tool for expressing and inducing moods and emotions and also as a means to convey information in social environments, music is by now often used as an essential implement in personality, emotion, and social psychology research. Thus, research on music preference is going on to provide us with deep insights into many psychological questions. The dissertation addresses the investigation of music preference in a series of experimental studies. Chapter 1 provides an introduction in theory and research about music preference and points at open questions which appear in both content and methodology of the current research. Chapters 2 to 4 present three empirical papers which addressed these open questions in a total of six studies. Chapter 5 summarizes the findings of these studies and provides some preliminary suggestions about a comprehensive model of music preference.

Nearly all functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies are conducted in the supine body posture, which has been discussed as a potential confounder of such examinations. The literature suggests that cognitive functions, such as problem solving or perception, differ between supine and upright postures. However, the effect of posture on many cognitive functions is still unknown. Therefore, the aim of the present study was to investigate the effects of body posture (supine vs. sitting) on one of the most frequently used paradigms in the cognitive sciences: the N-back working memory paradigm. Twenty-two subjects were investigated in a randomized within-subject design. Subjects performed the N-back task on two consecutive days in either the supine or the upright posture. Subjective sleep quality and chronic stress were recorded as covariates. Furthermore, changes in mood dimensions and heart rate variability (HRV) were assessed during the experiment. Results indicate that the quality of sleep strongly affects reaction times when subjects performed a working memory task in a supine posture. These effects, however, could not be observed in the sitting position. The findings can be explained by HRV parameters that indicated differences in autonomic regulation in the upright vs. the supine posture. The finding is of particular relevance for fMRI group comparisons when group differences in sleep quality cannot be ruled out.

Die vorliegende Arbeit liefert eine ausführliche systematische Untersuchung der Gestellschwingungen von Rollen- und Bogen-Offsetdruckmaschinen. Sie dient dazu, die modalen Eigenschaften (Eigenfrequenzen, Eigenformen) zu identifizieren und die erzwungenen Schwingungen zu simulieren. An drei Rollen-Offsetdruckmaschinen wurden experimentelle und theoretische Modalanalysen durchgeführt. Es wurden die Einflüsse des Baugrundes, der Aufstellung und der Schraubenverbindung auf die modalen Eigenschaften analysiert. Weiterhin wurde die Standsicherheit bei seismischer Erregung überprüft. Für alle vier untersuchten Offsetdruckmaschinen wurden FE-Modelle unter Berücksichtigung ihrer Besonderheiten gebildet und mittels der Messergebnisse abgesichert. Bei Bogen-Offsetdruckmaschinen wurden erzwungene Schwingungen bei vier verschiedenen Erregungen und bei ungleichmäßiger Aufstellung simuliert. Aus den vorliegenden Resultaten können Schlussfolgerungen für die Weiterentwicklung von Druckmaschinen gezogen werden. / This work provides a detailed systematical research about the frame vibrations of web-offset-printing machines and sheetfed-offset-printing machines. It serves to identify the modal properties (natural frequencies and mode shapes) and to simulate the forced vibrations. The experimental and theoretical modal analysis have been realised at three web-offset-printing machines. The influences of the base, installation and screw connection on the modal properties have been analysed, furthermore the stand security under seismic excitation has been verified. The FE-models of all four investigated offset-printing machines have been built under consideration of their characteristics and have been updated with measurement results. Forced vibrations of sheetfed-offset-printing machines have been simulated on four different excitations and for uneven installation. The results of this work can be used for the further development of printing-machines.

Nearly all functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies are conducted in the supine body posture, which has been discussed as a potential confounder of such examinations. The literature suggests that cognitive functions, such as problem solving or perception, differ between supine and upright postures. However, the effect of posture on many cognitive functions is still unknown. Therefore, the aim of the present study was to investigate the effects of body posture (supine vs. sitting) on one of the most frequently used paradigms in the cognitive sciences: the N-back working memory paradigm. Twenty-two subjects were investigated in a randomized within-subject design. Subjects performed the N-back task on two consecutive days in either the supine or the upright posture. Subjective sleep quality and chronic stress were recorded as covariates. Furthermore, changes in mood dimensions and heart rate variability (HRV) were assessed during the experiment. Results indicate that the quality of sleep strongly affects reaction times when subjects performed a working memory task in a supine posture. These effects, however, could not be observed in the sitting position. The findings can be explained by HRV parameters that indicated differences in autonomic regulation in the upright vs. the supine posture. The finding is of particular relevance for fMRI group comparisons when group differences in sleep quality cannot be ruled out.

Musik begleitet uns seit vielen Jahrtausenden und ist ein Teil der menschlichen Entwicklungsgeschichte. Mehr über den Ursprung und die Bedeutung von Musik zu wissen bedeutet mehr über uns selbst zu wissen. Die meisten Menschen mögen Musik und für viele ist es eine der wichtigsten Freizeitbeschäftigungen in ihrem Leben. Doch unterschiedliche Menschen mögen unterschiedliche Musik, und die Bindung an Musik kann stark oder schwach sein. Dieses als Musikpräferenz bezeichnete Phänomen hat in der Vergangenheit zahlreiche Studien innerhalb der Musikpsychologie angeregt, die eine Fülle von Variablen untersucht haben, welche das Zustandekommen unterschiedlicher musikalischer Vorlieben erklären helfen. Diese Forschungsergebnisse sind jedoch bis heute lückenhaft und konnten bisher nicht in ein allgemeines Modell über die Entstehung von Musikpräferenz integriert werden. Die bereits existierenden Vorschläge für solch ein Modell beschränken sich auf konkrete Gefallensurteile für ein gegebenes Musikstück. Sie erklären jedoch nicht, warum sich Menschen überhaupt entschließen Musik zu hören und nach welchen Kriterien sie diese Musik aussuchen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung derjenigen Faktoren, welche die Motivation Musik zu hören und den Auswahlprozess von Musik aus verschiedenen musikalischen Stilen (Genres, Musikrichtungen) erklären können. Als entscheidend werden dabei die Funktionen von Musik erachtet, die in den bisherigen Modellen fast vollständig vernachlässigt wurden. Die Funktionalität – also der Nutzen – von Musik kann darüber Auskunft geben, welche (evolutionären) Vorteile sie für den Menschen hatte und wie sich diese Vorteile bis heute nutzen lassen um bestimmte Bedürfnisse zu befriedigen. Damit kann nicht nur die Frage beantwortet werden, warum jemand Musik hören möchte, sondern auch die Frage, warum jemand einen bestimmten Musikstil bevorzugt – denn Musik verschiedener Stilrichtungen kann für eine Person mit ganz unterschiedlichen Funktionen assoziiert sein. Wie die einzelnen Funktionen von Musik mit Musikpräferenz in Zusammenhang stehen und welche Funktionen eine entscheidende Rolle für die Entwicklung von Musikpräferenz spielen, ist das zentrale Thema dieser. In einem ersten Schritt wurde versucht die Liste der Faktoren, welche Musikpräferenz kausal beeinflussen, zu vervollständigen: Bisher ist bekannt, dass Musikpräferenz mit kognitiven, emotionalen, physiologischen, sozialen, entwicklungsbezogenen und persönlichkeitsbezogenen Variablen zusammenhängt. Von den physiologischen Variablen weiß man jedoch noch nicht, ob sie stets nur ein Effekt des Musikhörens sind oder ob sie auch ursächlich auf Musikpräferenz wirken können. In zwei Studien wurde gezeigt, dass das Hören von Lieblingsmusik mit erhöhter Erregung einhergeht und dass erhöhte Erregung umgekehrt Musikpräferenz verstärken kann. In zwei weiteren Studien über die Funktionen von Lieblingsmusik zeigte sich, dass Musik vor allem zur Stimmungs‐ und Erregungsmodulation eingesetzt werden kann. Es zeigte sich aber auch, dass diese am höchsten bewerteten Funktionen nicht gleichzeitig diejenigen sind, die für eine starke Präferenz für die eigene Lieblingsmusik verantwortlich sind. Stattdessen spielen für eine starke Präferenz eher soziale und kommunikative Funktionen eine große Rolle (z.B. die Möglichkeit mit Musik die eigene Identität auszudrücken). Die beiden abschließenden Studien zeigten, dass für Musikpräferenz generell – also über verschiedene Musikstile hinweg – kognitive Funktionen (wie Kommunikation oder Selbstreflexion) sowie physiologische Erregung die größte Rolle spielen, während emotionale Faktoren und die Bekanntheit der Musik keinen besonders großen Einfluss haben. Am Ende der Arbeit wird für eine Integration der gefundenen Ergebnisse in die bereits bestehenden Modelle über die Entwicklung von Musikpräferenz argumentiert, mit dem Ziel dieses Phänomen umfassend zu verstehen und die Befunde für eine erfolgreiche Anwendung in Bildung oder Therapie nutzen zu können. / More than 2500 years ago, the Greek philosopher Pythagoras explored the sound of swinging chords and made an intriguing discovery: the simultaneous tones of chords that are divided in their length in integer ratios produced a sound which people perceive as harmonic. Pythagoras was able to describe a subjective phenomenon of the human mind by means of simple mathematical ratios. With this principle he formulated the program of natural science, and it is still the way how scientists try to explain the human mind in terms of mathematical principles and laws. In fact, one of the youngest disciplines in modern sciences – the psychology of music – is tied to the ancient findings of Pythagoras and investigates human perception, cognition, emotion, and behavior related to music. There are three ways how people relate to music. They can create music as a composer, they can perform music by means of their voice or an instrument, and they can listen to music. Although all three aspects are interesting, the work in hand will concentrate on music listening because it is the most ubiquitous activity which concerns every single individual. Music psychology is related to music listening in several respects which will accompany the whole work: Why do we listen to music at all? What kind of music do we listen to and why? How strong is our relation to specific music and why? These fundamental questions guided the present research and root in evolutionary considerations about music listening and end up at the concrete use of music in people’s everyday life. The central issue which is surrounded by these questions is referred to as music preference. ‘Which music do you like?’ has become one of the most often used questions in psychological research, for two reasons: First, since every person (at least in the western world) is in contact with music everyday and most people see music as one of the most important things in their daily life, the study of music listening provides an authentic and fruitful avenue to their experiences and behavior in a variety of situations and contexts. Second, because music has been recognized as a tool for expressing and inducing moods and emotions and also as a means to convey information in social environments, music is by now often used as an essential implement in personality, emotion, and social psychology research. Thus, research on music preference is going on to provide us with deep insights into many psychological questions. The dissertation addresses the investigation of music preference in a series of experimental studies. Chapter 1 provides an introduction in theory and research about music preference and points at open questions which appear in both content and methodology of the current research. Chapters 2 to 4 present three empirical papers which addressed these open questions in a total of six studies. Chapter 5 summarizes the findings of these studies and provides some preliminary suggestions about a comprehensive model of music preference.

Die vorliegende Arbeit liefert eine ausführliche systematische Untersuchung der Gestellschwingungen von Rollen- und Bogen-Offsetdruckmaschinen. Sie dient dazu, die modalen Eigenschaften (Eigenfrequenzen, Eigenformen) zu identifizieren und die erzwungenen Schwingungen zu simulieren. An drei Rollen-Offsetdruckmaschinen wurden experimentelle und theoretische Modalanalysen durchgeführt. Es wurden die Einflüsse des Baugrundes, der Aufstellung und der Schraubenverbindung auf die modalen Eigenschaften analysiert. Weiterhin wurde die Standsicherheit bei seismischer Erregung überprüft. Für alle vier untersuchten Offsetdruckmaschinen wurden FE-Modelle unter Berücksichtigung ihrer Besonderheiten gebildet und mittels der Messergebnisse abgesichert. Bei Bogen-Offsetdruckmaschinen wurden erzwungene Schwingungen bei vier verschiedenen Erregungen und bei ungleichmäßiger Aufstellung simuliert. Aus den vorliegenden Resultaten können Schlussfolgerungen für die Weiterentwicklung von Druckmaschinen gezogen werden. / This work provides a detailed systematical research about the frame vibrations of web-offset-printing machines and sheetfed-offset-printing machines. It serves to identify the modal properties (natural frequencies and mode shapes) and to simulate the forced vibrations. The experimental and theoretical modal analysis have been realised at three web-offset-printing machines. The influences of the base, installation and screw connection on the modal properties have been analysed, furthermore the stand security under seismic excitation has been verified. The FE-models of all four investigated offset-printing machines have been built under consideration of their characteristics and have been updated with measurement results. Forced vibrations of sheetfed-offset-printing machines have been simulated on four different excitations and for uneven installation. The results of this work can be used for the further development of printing-machines.