The subject of this thesis is the synthesis and characterization of PBI-based fluorescent metallosupramolecular polymers and cyclic arrays. Terpyridine receptor functionalized PBIs of predesigned geometry have been used as building blocks to construct desired macromolecular structures through metal-ion-directed self-assembly. These metallosupramolecular architectures have been investigated by NMR, UV/Vis and fluorescence spectroscopy, mass spectrometry, and atomic force microscopy. / Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese und Charakterisierung von fluoreszierenden metallsupramolekularen Koordinations-polymeren und Makrozyklen. Als Bausteine für die Bildung dieser makromolekularen Strukturen durch Metallionen-induzierte Selbstorganisationsprozesse wurden Terpyridin-funktionalisierte Perylenbisimide verwendet, welche bereits die benötigte Geometrie besitzen. Die Charakterisierung der Komplexbildung und der optischen Eigenschaften der gebildeten metallsupramolekularen Architekturen, sowie die Visualisierung der Makromoleküle und Charakterisierung ihrer Organisationseigenschaften auf verschiedenen Oberflächen wurden durchgeführt.

Empathy, the act of sharing another person’s affective state, is a ubiquitous driver for helping others and feeling close to them. These experiences are integral parts of human behavior and society. The studies presented in this dissertation aimed to investigate the sustainability and stability of social closeness and prosocial decision-making driven by empathy and other social motives. In this vein, four studies were conducted in which behavioral and neural indicators of empathy sustainability were identified using model-based functional magnetic resonance imaging (fMRI). Applying reinforcement learning, drift-diffusion modelling (DDM), and fMRI, the first two studies were designed to investigate the formation and sustainability of empathy-related social closeness (study 1) and examined how sustainably empathy led to prosocial behavior (study 2). Using DDM and fMRI, the last two studies investigated how empathy combined with reciprocity, the social norm to return a favor, on the one hand and empathy combined with the motive of outcome maximization on the other hand altered the behavioral and neural social decision process. The results showed that empathy-related social closeness and prosocial decision tendencies persisted even if empathy was rarely reinforced. The sustainability of these empathy effects was related to recalibration of the empathy-related social closeness learning signal (study 1) and the maintenance of a prosocial decision bias (study 2). The findings of study 3 showed that empathy boosted the processing of reciprocity-based social decisions, but not vice versa. Study 4 revealed that empathy-related decisions were modulated by the motive of outcome maximization, depending on individual differences in state empathy. Together, the studies strongly support the concept of empathy as a sustainable driver of social closeness and prosocial behavior. / Empathie, das Teilen des Affekts einer anderen Person, ist eine allgegenwärtige Motivation, anderen Menschen zu helfen und sich ihnen nahe zu fühlen. Diese Erfahrungen sind wesentliche Bestandteile menschlichen Verhaltens und zentral für unsere Gesellschaft. Die vorliegende Dissertation setzte sich zum Ziel, die Nachhaltigkeit und Stabilität sozialer Nähe sowie prosozialem Entscheidungsverhalten basierend auf Empathie und anderen sozialen Motiven zu beleuchten. In den vier Studien wurden das Verhalten und neuronale Indikatoren für die Nachhaltigkeit von Empathie mit modellbasierter funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) untersucht. Unter Verwendung von Verstärkungslernmodellen, Drift-Diffusionsmodellen (DDM) und fMRT untersuchten die ersten zwei Studien den zeitlichen Verlauf von empathiebasierter sozialer Nähe und prosozialem Verhalten. Mit Hilfe von DDM und fMRT wurde in den abschließenden Studien untersucht, wie Empathie in Kombination mit Reziprozität, der sozialen Norm, Gefallen zurückzuzahlen, und Empathie in Kombination mit dem Motiv der Gewinnmaximierung den verhaltensbezogenen und neuronalen sozialen Entscheidungsprozess verändert. Die Ergebnisse zeigten, dass empathiebasierte soziale Nähe und prosoziale Entscheidungstendenzen selbst dann fortbestanden wenn Empathie nur noch selten verstärkt wurde. Die Nachhaltigkeit dieser Effekte hing mit der Rekalibrierung des empathiebasierten Lernsignals für soziale Nähe (Studie 1) und dem Aufrechterhalten eines prosozialen Entscheidungsbias zusammen (Studie 2). Die Ergebnisse von Studie 3 zeigten, dass Empathie reziprozitätsbasierte soziale Entscheidungen stärkt, aber nicht umgekehrt. Studie 4 zeigte, dass empathiebasierte soziale Entscheidungen durch das Motiv der Gewinnmaximierung vereinfacht werden können. Zusammengefasst unterstützen die Ergebnisse der vorliegenden Dissertation nachdrücklich das Konzept von Empathie als nachhaltige Triebkraft für soziale Nähe und prosoziales Verhalten.

Objective: This study sought to determine the factor structure of the newly developed self-report screening questionnaire Eating Disturbances in Youth-Questionnaire (EDY-Q) as well as to report the distribution of variants of early-onset restrictive eating disturbances characteristic of avoidant/restrictive food intake disorder (ARFID) in a middle childhood population sample. Method: Using the EDY-Q, a total of 1444 children aged 8-13 years were screened in elementary schools in Switzerland via self-report. The factor analysis of the 12 items covering ARFID related symptoms was performed using a principal component analysis (PCA). Results: The PCA showed a four factor solution, with clear allocation to the scales covering three variants of early-onset restrictive eating disturbances and weight problems. Inadequate overall food intake was reported by 19.3% of the children, a limited accepted amount of food by 26.1%, and food avoidance based on a specific underlying fear by 5.0%. Discussion: The postulated factor structure of the EDY-Q was confirmed, further supporting the existence of distinct variants of early-onset restrictive eating disturbances. Avoidant/restrictive eating behavior seems to be a common experience in middle childhood, but results have to be confirmed using validated interviews.

Shore zones of large rivers are hot spots of biodiversity and contribute significantly to riverine ecosystem functioning. Today, shore degradation and other structural impair-ments like river straightening and channelization are strong impact factors on river ecosystem health. However, we still lack a thorough understanding of how structural shore zone degradation affects benthic community composition and their inherent ecosystem functions. In this thesis I tested the influence of training structure induced environmental factors on benthic macroinvertebrate community composition and the share of non-native species. Moreover, I assessed the community-associated ecosystem functions in terms of secondary production and resource utilization. In the main channel, communities were composed of only a few specialized taxa with low abundances, which contributed little to riverine secondary production. This is probably due to the harsh conditions produced by constantly high flow velocities and relocation of the fine sandy sediment. Main channel habitats were hardly affected by the adjacent training structure. Hence, species compositions and productivities were similar at all investigated main channel sites. By contrast, each of the shore communities was diverse, highly abundant and productive in comparison to the main channel. However, variations between shore structure communities and their ecosystem functions were prominent. One particular training structure, i.e. the off-bankline revetment, bore the most diverse and by far most productive benthic community, which utilized vast total amounts of basal resources (1,323 g DM m-² y-1). Varying sediment compositions, availability of macrophytes and diverse flow velocities, including lentic conditions, were revealed as key factors for increasing biodiversity, secondary production and resource utilization. Allochthonous boulder habitats were generally highly prone to non-native species invasion. Neozoa proved less productive than many native community members and consumed minor relative and total amounts of the prevailing resource pelagic algae. The present quantitative comparison of shore type specific effects on biodiversity, biomass and productivity provides managers with a tool to improve the ecological attributes of large river ecosystems with an unchangeable, impaired macrostructure. In its entirety, this thesis constitutes a sound basis to increase the mechanistic understanding of the way in which shore zone manipulation can affect riverine benthic communities and their associated ecosystem functions. / Die Uferbereiche großer Flüsse sind für die Biodiversität und Funktion dieser Ökosys-teme von enormer Bedeutung. Uferdegradierung und Kanalisierung gehören zu wichti-gen Faktoren, die Flussökosysteme nachhaltig beeinträchtigen. Wie sich anthropogene Umstrukturierungen der Uferbereiche auf die Zusammensetzung benthischer Ge-meinschaften und deren Ökosystemfunktion auswirken ist jedoch weitestgehend unbe-kannt. In dieser Arbeit werden die Effekte von uferspezifischen Habitatfaktoren auf die Komposition des Makrozoobenthos und den Anteil an Neozoen getestet. Zudem wurden die gemeinschaftsassoziierten Ökosystemfunktionen in Bezug auf Sekundärproduktion und Ressourcennutzung erfasst und bewertet. Die benthische Gemeinschaft des Hauptstroms bestand lediglich aus wenigen spezialisierten Arten, welche nur geringfügig zur Gesamtsekundärproduktion des Flusses beitrugen. Dies war vermutlich auf die rauen Bedingungen im Hauptstrom (insbesondere hohe Strömungsgeschwindigkeiten und damit verbundener Sedimenttransport) zurückzuführen. Die Makrozoobenthosgemeinschaften des Hauptroms wurden von den jeweils angrenzenden Ufertypen nicht beeinflusst. Im Gegensatz zum Hauptstrom zeigte jeder der untersuchten Ufertypen hohe Dichten an benthischen Invertebraten wobei sich Zusammensetzung und Funktion der Artengemeinschaften zwischen den Ufertypen stark unterschieden. Dabei brachte das Parallelwerk die diverseste und produktivste Makroinvertebratenfauna hervor, welche enorme Mengen basaler Ressourcen ingestierte (1,323 g DM m-2y-1). Hauptfaktoren für eine Erhöhung von Biodiversität, Sekundärproduktion und Ressourcennutzung waren neben variablen Sedimentzusammensetzungen und Makrophytenbeständen sich oft ändernde Fließgeschwindigkeiten mit lentischen Phasen. Allochthone Steinhabitate waren generell anfällig für die Invasion nicht heimischer Arten. Diese Neozoen waren weniger produktiv als viele heimische Taxa und nutzten nur geringe Mengen pelagischer Algen, welche die meist verfügbare Ressource darstellten. Aus dem ökologischen Vergleich der verschiedenen Ufertypen lassen sich Managementempfehlungen zur Verbesserung des ökologischen Zustandes in Bezug auf Biodiversität und Ökosystemfunktionen ableiten, welche für große Flüsse mit degradierter und unveränderbarer Makrostruktur in Betracht gezogen werden können. In ihrer Gesamtheit liefert diese Arbeit ein fundiertes mechanistisches Verständnis über die Effekte von Ufermanipulationen auf benthische Gemeinschaften und deren assoziierte Ökosystemfunktionen in großen Flüssen.

Phytoplankter sind die bedeutendsten Primärproduzenten in aquatischen Ökosystemen und leisten ca. 45 % der globalen Primärproduktion. Sie weisen eine hohe taxonomische Diversität mit vielfältigen morphologischen und physiologischen Eigenschaften auf. Funktionelle Eigenschaften, die das licht-, temperatur- und nährstoffabhängige Wachstum sowie Verlustgrößen (Fraß, Sedimentation) beschreiben, sind eine Möglichkeit Phytoplankter zu klassifizieren. Diese Einteilung gewinnt für das Verständnis und die Modellierung der Phytoplanktonsukzession (z.B. in Wassergütemodellen) immer mehr an Bedeutung, da nicht taxonomische, sondern funktionelle Eigenschaften das Vorkommen der Phytoplankter im Gewässer bestimmen. Das Wassergütemodell SALMO ist ein mechanistisches, dynamisches, vertikales 1D-Modell, welches Nährstoffe, Sauerstoff, Detritus, 4 funktionelle Phytoplanktontypen und eine Zooplanktonmischgruppe simuliert. Bei der Modellanwendung wurde ersichtlich, dass die vorhandenen funktionellen Typgruppen teilweise nicht ausreichen, um die funktionelle Diversität der realen Phytoplanktongemeinschaften adäquat widerzuspiegeln. Deshalb wird eine Erweiterung der funktionellen Typgruppen in SALMO angestrebt. Eine empirische Freilanddatenanalyse an zwei morphologisch und trophisch verschiedenen Talsperren ergab insgesamt 10 funktionelle Phytoplanktontypen (Typgruppen 1, 2 und 4 bereits in SALMO vorhanden). Die bestehenden funktionellen Eigenschaften wurden erweitert und teilweise verändert (insgesamt 10 funktionelle Eigenschaften). Die neue funktionelle Typgruppe 6 (unbewegliche, koloniale, gelatinöse Chlorophyceen) wurde in lichtabhängigen Wachstumsversuchen und Fraßversuchen mit Daphnia galeata × hyalina genauer untersucht. Als stellvertretende Art für diese Typgruppe wurde Sphaerocystis schroeteri gewählt. Die Wachstumsversuche bei 20 °C kennzeichneten Sphaerocystis als Starklichtart mit einer relativ hohen Wachstumsrate (Iopt = 250 µmol m-2 s-1; µmax = 0.96 d-1; 12:12 h Hell-Dunkelzyklus). Eigene Nährmediumsversuche wiesen auf eine Abhängigkeit von freiem CO2 hin. Dies bietet eine Erklärung für ihr häufiges Auftreten in oligo- bis mesotrophen Gewässern. Bei Anwesenheit von Daphnia konnte nach 96 h Versuchsdauer eine signifikante Erhöhung der Koloniegröße (Anteil nicht fressbarer Kolonien 3-74 %), im Vergleich zur Kontrolle (Anteil nicht fressbarer Kolonien 0-5 %), festgestellt werden. Dies stellt einen effektiven Fraßschutz gegen größenselektiv filtrierendes Zooplankton wie z.B. Daphnia dar und kann bei hohem Fraßdruck zur Dominanz der Typgruppe führen (z.B. Klarwasserphase in eutrophen Gewässern). Der Effekt war nicht durch Infochemikalien induzierbar. Aus Literaturdaten wurde eine relativ hohes Topt von 27 °C, eine nur mäßige Konkurrentstärke um Phosphor (mittlerer KP-Wert) sowie eine Brutto-Sinkgeschwindigkeit von 1.5 m d-1 entnommen werden. / Phytoplankter are the most important primary producer in aquatic ecosystems and contribute about 45 % to global primary production. Phytoplankton communities usually show an enormous taxonomical diversity. However, besides taxonomical diversity, a phytoplankton can also be characterised by its functional diversity by means of functional traits like resource-dependent growth characteristics (e.g. KI-, KP-, KN-values) or sensitivity to zooplankton grazing and sedimentation. Since functional, and not taxonomic, traits drive the phytoplankton succession, a functional classification of phytoplankton is recognised to be increasingly important for the ecological understanding and modelling of plankton succession (e.g. in water quality models). The mechanistic, dynamic, vertical 1D water quality model SALMO simulates the dynamics of nutrient concentrations (P, N), oxygen, detritus, 4 functional phytoplankton types and 1 mixed zooplankton group. Different model applications showed that the number of phytoplankton types in SALMO was sometimes not sufficient for accounting for the observed functional diversity in phytoplankton communities. Therefore, the aim of this thesis is to extend the functional diversity of phytoplankton types in SALMO. After careful evaluation of empirical data from two reservoirs with different morphology and trophic state 10 functional phytoplankton types are proposed (types 1, 2 and 4 remained unchanged). Existing functional traits in SALMO were extended and partly changed (in total 10 functional traits). For the new functional phytoplankton type 6 (non motile, colonial gelatinous green algae) light-dependent growth rates were measured and grazing experiments with Daphnia galeata × hyalina were carried out in the laboratory. For these experiments, Sphaerocystis schroeteri was chosen as representative species for this group. It is characterised by high light demand and relative high growth rates at 20 °C (µmax = 0.96 d-1, Iopt = 250 µmol m-2 s-1, 12:12 h light-dark cycle). Their growth depends on the availability of free CO2. This explains the common occurrence in oligo-mesotrophic water bodies. The range of the colony sizes of Sphaerocystis increased in the presence of Daphnia significantly (portion of inedible colonies 3-74 %) in contrast to the control (portion of inedible colonies 0-5 %). This was induced by direct size-selective grazing and not by infochemicals. Thus, Sphaerocystis has evolved an effective defence mechanism against size-selective filter-feeding zooplankton and is competitive superior at high zooplankton grazing pressure (e.g. clear water stage in eutrophic waters). The lack of experimentally derived parameters for temperature- and phosphorus-depending growth (Tmin, Topt, KP-value) as well as gross sinking velocity was complemented with literature data. The alga is only moderately competitive for phosphorus and exhibits relatively high minimal and optimal growth temperatures (Tmin = 7 °C, Topt = 27 °C). Since type 6 consists of large, non motile species, gross sinking velocity was estimated to be about 1.5 m d-1.

Multifunctional monomers on the basis of acryl- and methacryl derivatives were synthesized and different protective groups were used. After polymerization the protective groups were removed by different methods. Various initiators for the NMP of the monomers were synthesized and the reaction conditions were optimized. The results showed that NMP was not a suitable method for multifunctional acryl- and methacryl derivatives to achieve well-defined homopolymers, although it was successful for control of polymerization of styrene and block copolymerization of multifunctional acryl- and methacryl derivatives with alkoxyamine terminated polystyrene. The ATRP of multifunctional acrylates and methacrylates has been successfully performed, as well as the block copolymerization of multifunctional acrylates and methacrylates. Relatively low polydispersities of the corresponding polymers (PD=1.18-1.36) and reasonably high rates of polymerization could be achieved when Me6TREN and PMDETA were used as ligands. However, the ATRP of multifunctional acrylamides and methacrylamides failed. The RAFT-polymerization of styrene, acrylamide and acrylate using BDTB as a CTA and AIBN as an initiator afforded polymers with narrow molecular weight distribution (PD=1.13-1.26). A kinetic investigation and the further synthesis of block copolymers using dithioester-terminated homopolymers as macroCTAs showed that the RAFT polymerization of acrylamide M9b proceeded in a living manner. However, BDTB does not control the reaction of methacrylic monomers, such as methacrylates and methacrylamides. The bulk phase behavior of the block copolymers were examined by means of DSC and the surface behaviors of block copolymers as thin layers were examined with AFM. Two-phase transitions in the block copolymers were observed clearly by DSC, indicative of the appearance of phase separations, which were seen in an AFM image. In conclusion, multifunctional acryl- and methacryl derivatives failed to achieve well-defined homopolymers by NMP. However, this method was successful for block copolymerization of multifunctional acryl- and methacryl derivatives with alkoxyamine terminated polystyrene. Multifunctional acrylates and methacrylates were successfully homopolymerized and block copolymerized by ATRP. Multifunctional acrylates and acrylamides were suitable for homopolymerization and block copolymerization by the RAFT process. Thus far, it is difficult to homopolymerize multifunctional methacrylamides in controlled way.

Goal-directed behavior is based on representations of contingencies between a certain situation (S), a certain (re)action (R) and a certain outcome (O). These S-R-O representations enable flexible response selection in different situations according to the currently pursued goal. Importantly however, the successful formation of such representations is a necessary but not sufficient precondition for goal-directed behavior which additionally requires the actual usage of the contingency information for action control. The present fMRI study aimed at identifying the neural basis of each of these two aspects: representing vs. explicitly using experienced S-R-O contingencies. To this end, we created three experimental conditions: S-R-O contingency present and used for outcome-based response selection, S-R-O contingency present but not used, and S-R-O contingency absent. The comparison between conditions with and without S-R-O contingency revealed that the angular gyrus is relevant for representing S-R-O contingencies. The explicit usage of learnt S-R-O representations in turn was associated with increased functional coupling between angular gyrus and several subcortical (hippocampus, caudate head), prefrontal (lateral orbitofrontal cortex (OFC), rostrolateral prefrontal cortex (RLPFC)) and cerebellar areas, which we suggest represent different explicit and implicit processes of goal-directed action control. Hence, we ascribe a central role to the angular gyrus in associating actions to their sensory outcomes which is used to guide behavior through coupling of the angular gyrus with multiple areas related to different aspects of action control.

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