Die vorliegende Arbeit untersucht, wie die genaue Kenntnis der Sende- und Empfangsschallfelder eines Ultraschallwandlers zur Entwicklung neuer Meßverfahren genutzt werden kann. Insbesondere werden dargestellt: - ein neuartiges, nichtscannendes Verfahren zur Bestimmung der Krümmung eines Reflektors, basierend auf der Analyse der Wellenfrontkrümmung reflektierter Schallfelder - ein neuartiges, nichtinvasives Verfahren zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in einer Flüssigkeit durch Auswertung der Echosignale von im Ausbreitungsmedium vorhandenen Streupartikeln und - ein Verfahren zur Wandlercharakterisierung durch Messungen in Fluiden mit Streupartikeln, sowie verschiedene Zuordnungen von Schallfeldmerkmalen zu spezifischen Eigenschaften eines Ultraschallwandlers. Im Zusammenspiel von Simulation und Experiment konnten die Funktionstüchtigkeit aller Meßverfahren nachgewiesen und vielversprechende innovative Ansätze für zukünftige Entwicklungen angeregt werden: 1. Das nichtscannende Verfahren zur Krümmungsmessung erlaubt bei guter Justage eine Krümmungsbestimmung von Reflektoren mit Radien zwischen 6 und 11 mm mit einer Unsicherheit von ungefähr 0,5 mm. In Kombination mit herkömmlichen scannenden Verfahren bietet es Ansätze zur präzisen Größenbestimmung von Fehlern in der zerstörungsfreien Prüfung. 2. Das Verfahren zur nichtinvasiven Schallgeschwindigkeitsmessung erlaubt eine Bestimmung von Schallgeschwindigkeiten mit einer statistischen Meßunsicherheit von 0,1 %. Mögliche Weiterentwicklungen zur Messung der Schallgeschwindigkeit mit örtlicher Auflösung und zur Gewinnung neuer Diagnosemöglichkeiten in Metallurgie (nichtinvasive Charakterisierung von Mischungsvorgängen) und Biomedizintechnik (nichtinvasive Temperaturmessung in Körpergewebe zur Überwachung der Hyperthermiebehandlung, Gewebecharakterisierung) werden erläutert. Aus verschiedenen bekannten sowie einem neuartigen, leicht anwendbaren Meßverfahren werden neue Schlüsse gezogen a) zur Bestimmung der akustisch effektiven Elementgröße von Wandlerelementen mittels Schallfeldmessungen, b) zur Qualitätssicherung im Hinblick auf Schallkopfasymmetrien und c) zur Verbesserung von Schallfeldsimulationen. / The current thesis explores how the precise knowledge of the sending and receiving sound fields of an ultrasonic transducer can contribute to the development of novel measuring techniques. Emphasis is placed on: - a novel, non-scanning method for the determination of the curvature radius of a spherical reflector, based on the analysis of the wave front curvature of the reflected sound field, - a novel non-invasive method for sound velocity measurements in fluids using the echo signals from scattering particles, and - novel conclusions on how to use well-known sound field measurement methods for transducer characterisation, as well as an introduction to a novel easy-to-use method for transducer characterisation exploiting the echo signals from scattering particles. Proof of concept is shown for all methods by simulation and measurement, and different promising improvements for further techniques are suggested: - The non-scanning method for curvature measurements makes it possible to determine reflector radii between 6 and 11 mm with an uncertainty of about 0.5 mm, provided that there is a good reflector alignment. In combination with conventional methods, a novel approach for the determination of the size of discontinuities in non-destructive testing is outlined. - The method for non-invasive sound velocity measurements allows the determination of sound velocity in homogeneous fluids with a statistical uncertainty of 0.1 %. Future improvements are suggested to allow sound velocity measurements with local resolution, which enables novel approaches for metallurgy (non-invasive characterisation of mixing processes) and biomedical engineering (non-invasive temperature control for hyperthermia treatment, tissue characterisation). - New conclusions are drawn based on well-established and a novel easy-to-implement measurement method regarding a) the determination of the acoustically effective element size of transducer elements, b) transducer asymmetries, thereby improving quality control, and c) the improvement of sound field simulations.

In several mathematical models of physical or technical processes there are non-local boundary-value problems in terms of partial differential equations with integral conditions. In this article we consider hyperbolic differential equations of second order in the rectangle with some integral conditions and their relationship to boundary-value problems for some certain type of loaded equations. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Substrate topography can have profound effects on initial bacterial adhesion during biofilm formation. We applied Staphylococcus epidermidis and Escherichia coli cells onto periodically structured substrates with different structure dimensions, structure types and wetting properties. We found a strong dependence of cell retention on the structure dimensions of the applied substrates. Periodicities in the range of the cell size increased, whereas smaller periodicities decreased cell retention, independent of contact time (minutes to hours) and hydrophobicity. These novel insights on the role of surface topography on bacterial retention might facilitate the development of non-fouling surfaces in the future.

Eukaryotic cells exhibit an extensive transcriptional diversity. Only about a quarter of the total RNA in the human cell can be accounted for by messenger RNA (mRNA), which convey genetic code for protein generation. The remaining part of the transcriptome consists of rather heterogenous molecules. While some classes are well defined and have been shown to carry out distinct functions, ranging from housekeeping to complex regulatory tasks, a big fraction of the transcriptional output is categorized solely based on the lack of protein-coding capacity and transcript length. Several studies have shown, that as a group, mRNA-like long non-coding RNAs (lncRNAs), are under stabilizing selection, however at much weaker levels than mRNAs. The conservation at the level of primary sequence is even lower, blurring the contrast between exonic and intronics parts, which impedes traditional methods of genome-wide homology search. As a consequence their evolutionary history is a fairly unexplored field and apart from a few experimentally studied cases, the vast majority of them is reported to be poorly conserved. However, the pervasive transcription and the highly spatio-temporal specific expression patterns of lncRNAs suggests their functional importance and makes their evolutionary age and conservation patterns a topic of interest. By employing diverse computational methods, recent studies shed light on the common conservation of lncRNA’s secondary and gene structures, highlighting the significance of structural features on functionality. Splice sites, in particular, are frequently retained over very large evolutionary time scales, as they maintain the intron-exon-structure of the transcript. Consequently, the conservation of splice sites can be utilized in a comparative genomics approach to establish homology and predict evolutionarily well-conserved transcripts, regardless of their coding capacity. Since splice site conservation cannot be directly inferred from experimental evidence, in the course of this thesis a computational pipeline was established to generate comparative maps of splice sites based on multiple sequence alignments together with transcriptomics data. Scoring schemes for splice site motifs are employed to assess the conservation of orthologs. This resource can then be used to systemically study the conservation patterns of RNAs and their gene structures. This thesis will demonstrate the versatility of this method by showcasing biological applications of three distinct studies. First, a comprehensive annotation of the human transcriptome, from RefSeq, ESTs and GENCODE, was used to trace the evolution of human lncRNAs. A large majority of human lncRNAs is found to be conserved across Eutheria, and many hundreds originated before the divergence of marsupials and placental mammals. However, they exhibit a rapid turnover of their transcript structures, indicating that they are actual ancient components of the vertebrate genome with outstanding evolutionary plasticity. Additionally, a public web server was setup, which allows the user to retrieve sets of orthologous splice sites from pre-computed comparative splice site maps and inspect visualizations of their conservation in the respective species. Second, a more specific data set of non-colinearly spliced latimerian RNAs is studied to fathom the origins of atypical transcripts. RNA-seq data from two coelacanth species are analyzed, yielding thousands of circular and trans-spliced products, with a surprising exclusivity of the majority of their splice junctions to atypically spliced forms, that is they are not used in linear isoforms. The conservation analysis with comparative splice site maps yielded high conservation levels for both cir- cularizing and trans-connecting splice sites. This fact in combination with their abundance strongly suggests that atypical RNAs are evolutionarily old and of functional importance. Lastly, comparative splice site maps are used to investigate the role of lncRNAs in the evolution of the Alzheimer’s disease (AD). The human specificity of AD clearly points out a phylogenetic aspect of the disease, which makes the evolutionary analysis a very promising field of research. Protein- coding and non-protein-coding regions, that have been identified to be differentially expressed in AD patients, are analyzed for conservation of their splice site and evolution of their exon-intron-structure. Both non-coding and protein-coding AD-associated genes are shown to have evolved more rapidly in their gene structure than the genome at large. This supports the view of AD as a consequence of the recent rapid adaptive evolution of the human brain. This phylogenetic trait might have far reaching consequences with respect to the appropriateness of animal models and the development of disease-modifying strategies. / Eukaryotische Zellen legen eine umfangreiche transkriptionelle Vielfalt an den Tag. Nur etwa ein Viertel der in der menschlichen Zelle enthaltenen RNA ist messenger RNA (mRNA), welche den genetischen Code für die Proteingenerierung übermittelt. Der verbleibende Anteil des Transkriptoms besteht aus eher heterogenen Molekülen. Während einigen wohldefinierten Klassen spezifische Funktionen zugeordnet werden können, welche von Zellhaushalt bis zu komplexen regulatorischen Aufgaben reichen, wird ein großer Teil der transkriptionellen Produktion ausschließlich auf Grundlage der fehlenden Kodierungskapazität und der Transkriptlänge kategorisiert. Einige Studien zeigten, dass mRNA-ähnliche lange nicht-kodierende RNA (lncRNA) als Gruppe unter stabilisierender Selektion stehen, wenn auch in einem weitaus geringeren Ausmaß als mRNAs. Die Konservierung auf Ebene der primären Sequenz ist sogar noch niedriger, wodurch der Kontrast zwischen exonischen und intronischen Elementen verschwimmt und Methoden der traditionellen Homologiesuche erschwert werden. Infolgedessen ist die evolutionäre Geschichte der lncRNAs ein recht unerforschtes Gebiet und abgesehen von ein paar vereinzelten Fallstudien wird die große Mehrheit als schwach konserviert vermeldet. Die tiefgreifende Transkription und die in Raum und Zeit hochspezifischen Expressionsmuster von lncRNA deuten jedoch auf deren funktionelle Bedeutung hin und machen ihr evolutionäres Alter und ihre Konservierungsmuster zu einem Thema von Interesse. Durch die Verwendung von computergestützten Methoden konnten jüngste Studien die verbreitete Konservierung von Sekundär- und Genstruktur von lncRNAs aufzeigen, was die Signifikanz von strukturellen Merkmalen in Bezug auf deren Funktionalität unterstreicht. Spleißstellen im besonderen werden oft über lange evolutionäre Zeitspannen erhalten, da sie die Intron-Exon-Struktur des Transkripts bewahren. Folglich, kann die Konservierung von Spleißstellen durch einen Ansatz der vergleichenden Genomik benutzt werden, um Homologie herzuleiten und evolutionär gut konservierte Transkripte unabhängig von deren Kodierungskapazität zu prognostizieren. Da es nicht möglich ist die Spleißstellenkonservierung direkt anhand von experimentellen Indikatoren abzulesen, wurde im Zuge dieser These eine computergestützte Methode entwickelt, welche, basierend auf multiplen Sequenzalignments und Transkriptomikdaten, “Vergleichskarten” von Spleißstellen erstellt. Ein Punktebewertungssystem für Spleißstellenmotive wird benutzt um die Konservierung der Orthologen zu beurteilen. Diese Resource kann anschließend verwendet werden um systematisch die Konservierungsmuster von RNAs und deren Genstrukturen zu untersuchen. Diese Arbeit wird die Vielseitigkeit dieser Methode demonstrieren, indem die biologische Anwendung in drei verschiedenen Studien präsentiert wird. Zuerst wird eine umfassende Annotation des menschlichen Transkriptoms, basierend auf RefSeq, EST und GENCODE, benutzt, um die Evolution von humanen lncRNAs nachzuvollziehen. Es konnte festgestellt werden, dass eine große Mehrheit der menschlichen lncRNAs innerhalb der Eutheria konserviert ist und mehrere hundert bereits vor der Auseinanderentwicklung von Beuteltieren und höheren Säugetieren entstanden. Dennoch zeigen sie eine rasante Veränderung in ihren Transkriptstrukturen, welche darauf hindeutet, dass sie tatsächlich alte Bestandteile von Vertebratengenomen mit bemerkenswerter evolutionärer Formbarkeit sind. Zusätzlich wurde ein öffentlicher Webserver aufgesetzt, der dem Nutzer ermöglicht Datensätze orthologer Spleißstellen aus vorgenerierten Vergleichskarten zu extrahieren und Visualisierungen der Konservierung in den jeweiligen Spezies zu betrachten. Als zweites wird ein spezifischerer Datensatz von nicht-linear gespleißten Latimeria-RNA untersucht um die Ursprünge untypischer Transkripte zu ergründen. Die Analyse der RNA-seq Daten zweier Exemplare des Quastenflossers ergab tausende zirkulärer und Transspleiß-Produkte, wobei die Mehrheit der Spleißverbindungen eine überraschende Exklusivität für untypisch gespleißte Formen aufzeigt, d.h. diese werden nicht für lineare Isoformen genutzt. Die Konservierungsanalyse mit Spleißstellen-Vergleichskarten ergibt hohe Konservierungsniveaus sowohl für zirkulärisierende als auch für trans-verbindende Spleißstellen. Diese Tatsache in Kombination mit ihrem häufigen Vorkommen, deutet stark darauf hin, dass untypische RNAs evolutionär alt und von funktioneller Bedeutung sind. Zuletzt werden Spleißstellen-Vergleichskarten benutzt um die Rolle von lncRNAs in der Evolution der Alzheimer-Krankheit (AK) zu untersuchen. Die Spezifität der AK auf den Menschen weist klar auf einen phylogenetischen Aspekt der Krankheit hin, was deren evolutionäre Analyse zu einem vielversprechenden Forschungsgebiet macht. Proteinkodierende und nicht-proteinkodierende Regionen, bei denen eine differentielle Expression in AK-Patienten erkannt wurde, werden auf die Konservierung ihrer Spleißstellen und Evolution ihrer Exon-Intron-Strukturen hin analysiert. Es kann nachgewiesen werden, dass sich die Genstruktur von sowohl nicht-kodierenden als auch von proteinkodierenden AK-assoziierten Genen schneller entwickelt als das Genom im Allgemeinen. Das unterstützt die Auffassung, dass AK die Folge einer kürzlichen rasanten adaptiven Evolution des menschlichen Gehirns ist. Diese phylogenetische Eigenschaft könnte weitreichende Konsequenzen in Bezug auf die Angemessenheit von Tiermodellen und die Entwicklung von krankheitsmodifizierenden Strategien haben.

Hintergrund: Die gegenwärtigen Richtlinien zur Herzinsuffizienzbehandlung schenken der Beurteilung des rechten Ventrikels nur wenig Aufmerksamkeit, da nur begrenzte Daten zu Determinanten der rechtsventrikulären Funktion und den Mechanismen, die zu seiner Insuffizienz führen bzw. der Beziehung zu den Ergebnissen zur Verfügung stehen. Fragestellung: Es war die Aufgabe der Studie, die Prävalenz der rechtsventrikulären Dysfunktion (RVD) zu bestimmen, klinische und hämodynamische Korrelate zu identifizieren und die Beziehung zu kardialer Mortalität bei Herzinsuffizienz mit reduzierter linksventrikulärer Ejektionsfraktion (LVEF) hervorgerufen durch die nicht-ischämische Kardiomyopathie (NICM) einzuschätzen. Methoden: In dieser prospektiv angelegten Studie wurden 423 Patienten mit kardiovaskulärer Magnetresonanztomographie (CMR) untersucht. Zudem wurde bei 100 Patienten zeitnah zur CMR-Untersuchung eine Rechtsherzkatheteruntersuchung durchgeführt. Die kardiale Mortalität wurde als Studienendpunkt definiert. Ergebnisse: Während einer medianen Nachbeobachtungszeit von 6,2 Jahren (IQR: 2,9 bis 7,6) starben 101 (24 %) der Patienten aufgrund eines kardialen Versagens. Es stellte sich heraus, dass die rechtsventrikuläre Ejektionsfraktion (RVEF) ein starker Prädiktor für kardiale Mortalität nach Anpassung an Alter, NYHA-Klasse, systolischen Blutdruck, Herzfrequenz, Natrium und Kreatininserumspiegel, Myokardnarbe und linksventrikuläre Ejektionsfraktion (LVEF) ist. Patienten, die im Quintil mit der niedrigsten RVEF waren, hatten ein fast fünffach so hohes kardiales Mortalitätsrisiko im Vergleich zum höchsten Quintil (Hazard Ratio [95%-Konfidenzintervall (CI)]: 4,68 [2,43-9,02]; p<0,0001). Die RVEF hatte eine positive Korrelation zur LVEF (r=0,60; p=<0,0001), und eine umgekehrte Korrelation zum rechten Vorhofdruck (r=−0,32; p=0,001), mittleren pulmonalarteriellen Druck (r=−0,34, p=0,0005), transpulmonalen Gradienten (r=−0,28; p=0,006), aber keine mit dem pulmonalarteriellen Verschlussdruck (r=−0,15; p=0,13). In der multivariablen logistischen Regressionsanalyse des CMR und der klinischen und hämodynamischen Daten waren die LVEF (Odds Ratio [95%-CI]: 0,85 [0,78-0,92], p<0,0001), der transpulmonale Gradient (Odds Ratio [95%-CI]: 1,20 [1,09-1,32], p=0,0003) und der systolische Blutdruck (Odds Ratio [95%-CI]: 0,97 [0,94-0,99], p=0,02) die stärksten Prädiktoren für die RVD. Schlussfolgerungen: Die Untersuchung der RVEF mit CMR liefert wichtige prognostische Informationen unabhängig von etablierten Risikofaktoren bei Herzinsuffizienzpatienten. RVD steht in einer starken Verbindung mit beiden Kenngrößen der intrinsischen myokardialen Kontraktilität und der erhöhten Nachlast durch eine pulmonalvaskuläre Dysfunktion.:Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Einführung in die Problemstellung der vorliegenden Arbeit 1.2 Nicht-ischämische Kardiomyopathie 1.3 Die Bedeutung des rechten Ventrikels für die Entwicklung der Herzinsuffizienz 1.4 Magnetresonanztomographie als Untersuchungsmethode 1.4.1 Einführung in die CMR 1.4.2 Allgemeine Grundlagen der MRT 1.4.3 True Fast Imaging with Steady-State Precession (TrueFISP) 1.4.4 Turbo Fast Low-Angle Shot (Turbo-FLASH) 1.5 Rechtsherzkatheter als Standarduntersuchung 1.6 Ziele der Studie 2 Patienten und Methoden 2.1 Patientenpopulation 2.2 Untersuchungsprotokoll MRT 2.2.1 Untersuchungstechnik 2.2.2 Bildanalyse 2.3 Rechtsherzkatheteruntersuchung 2.4 Verlaufsuntersuchung 2.5 Statistische Analyse 3. Ergebnisse 3.1 Basischarakteristika 3.2 Ergebnisse der Nachfolgeuntersuchung 3.3 Zusammenhang zwischen rechtsventrikulärer Dysfunktion und kardialer Mortalität 3.4 Prädiktoren der kardialen Mortalität 3.5 Bestimmungsfaktoren der rechtsventrikulären Dysfunktion 4 Diskussion 4.1 Ergebnisdiskussion 4.2 Grenzen der Studie 4.3 Schlussfolgerungen der Diskussion 4.4 Perspektiven 4.4.1 Kompetenz bei der Patientenbehandlung und Fähigkeiten der Prozedur 4.4.2 Ausblick für die zukünftige Behandlung 5 Zusammenfassung 6 Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Eidesstattliche Erklärungen Einhaltung der gesetzlichen Regeln Danksagung / Background: Current heart failure (HF) management guidelines place little emphasis on right ventricular (RV) assessment, due to limited available data on determinants of RV function and mechanisms leading to its failure, and relation to outcomes. Objective: To determine the prevalence of RV dysfunction (RVD), identify clinical and hemodynamic correlates, and assess the relation to cardiac mortality in HF with reduced left ventricular ejection fraction (LVEF) from non-ischemic cardiomyopathy (NICM). Methods: This study prospectively examined 423 patients with cardiovascular magnetic resonance (CMR). Right-heart catheterization was performed in 100 patients. The prespecified study endpoint was cardiac mortality. Results: During a median follow-up time of 6.2 years (IQR: 2.9 to 7.6) 101 (24%) patients died of cardiac causes. RVEF was a strong independent predictor of cardiac mortality after adjustment for age, HF functional class, systolic blood pressure, heart rate, serum sodium and creatinine levels, myocardial scar, and LVEF. Patients with the lowest quintile of RVEF had a near five-fold higher cardiac mortality risk compared to the highest quintile (hazard ratio [95% confidence interval (CI)]: 4.68 [2.43-9.02], p<0.0001). RVEF was positively correlated with LVEF (r=0.60, p=<0.0001), and inversely correlated with right atrial pressure (r=−0.32, p=0.001), mean pulmonary artery pressure (r=−0.34, p=0.0005), transpulmonary gradient, (r=−0.28, p=0.006) but not with pulmonary wedge pressure (r=−0.15, p=0.13). In multivariable logistic regression analysis of CMR, clinical, and hemodynamic data, LVEF, transpulmonary gradient, and systolic blood pressure were the strongest predictors of RVD (odds ratio [95% CI]: 0.85 [0.78-0.92], p<0.0001; 1.20 [1.09-1.32], p=0.0003; 0.97 [0.94-0.99], p=0.02, respectively). Conclusion: CMR assessment of RVEF provides important prognostic information independent of established risk factors in HF patients. RVD is strongly associated with both indices of intrinsic myocardial contractility and increased afterload from pulmonary vascular dysfunction.:Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Einführung in die Problemstellung der vorliegenden Arbeit 1.2 Nicht-ischämische Kardiomyopathie 1.3 Die Bedeutung des rechten Ventrikels für die Entwicklung der Herzinsuffizienz 1.4 Magnetresonanztomographie als Untersuchungsmethode 1.4.1 Einführung in die CMR 1.4.2 Allgemeine Grundlagen der MRT 1.4.3 True Fast Imaging with Steady-State Precession (TrueFISP) 1.4.4 Turbo Fast Low-Angle Shot (Turbo-FLASH) 1.5 Rechtsherzkatheter als Standarduntersuchung 1.6 Ziele der Studie 2 Patienten und Methoden 2.1 Patientenpopulation 2.2 Untersuchungsprotokoll MRT 2.2.1 Untersuchungstechnik 2.2.2 Bildanalyse 2.3 Rechtsherzkatheteruntersuchung 2.4 Verlaufsuntersuchung 2.5 Statistische Analyse 3. Ergebnisse 3.1 Basischarakteristika 3.2 Ergebnisse der Nachfolgeuntersuchung 3.3 Zusammenhang zwischen rechtsventrikulärer Dysfunktion und kardialer Mortalität 3.4 Prädiktoren der kardialen Mortalität 3.5 Bestimmungsfaktoren der rechtsventrikulären Dysfunktion 4 Diskussion 4.1 Ergebnisdiskussion 4.2 Grenzen der Studie 4.3 Schlussfolgerungen der Diskussion 4.4 Perspektiven 4.4.1 Kompetenz bei der Patientenbehandlung und Fähigkeiten der Prozedur 4.4.2 Ausblick für die zukünftige Behandlung 5 Zusammenfassung 6 Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Eidesstattliche Erklärungen Einhaltung der gesetzlichen Regeln Danksagung

Die Dissertation untersucht die in Deutschland zwischen 1945 und 1960 entstandenen Denkmalanlagen für NS-Verfolgte unter dem Aspekt ihrer landschaftsarchitektonischen Gestaltung. Dabei stehen die Zusammenhänge zwischen der Freiraumgestalt und dem jeweiligen gesellschaftspolitischen Umfeld im Zentrum. Die Untersuchung ist als vergleichende Geschichtsbetrachtung zwischen den Besatzungszonen bzw. den deutschen Staaten angelegt. Die verschiedenen gesellschaftlichen Strukturen und ideologischen Ausrichtungen beider Systeme haben sich intensiv auf Inhalt, Gestalt, Lage und Quantität der Denkmalanlagen ausgewirkt. Während in der BRD spezielle Anlagen für NS-Verfolgte quantitativ zugunsten übergreifender Denkmäler für alle Opfer des Krieges und der Gewaltherrschaft zurücktraten, fand in der DDR eine Einschränkung auf die Angehörigen des kommunistischen Widerstandskampfes statt. In einer vor- bzw. außerstaatlichen Phase, die bis zu Beginn der fünfziger Jahre andauerte, dominierten die Alliierten und die Überlebenden der NS-Verfolgung sowie die Kommunal- und Landesverwaltungen die Denkmalkultur. Im Zuge der fortschreitenden Institutionalisierung wurden die ehemaligen Verfolgten in beiden Staaten zunehmend von der erinnerungspolitischen Bühne verdrängt. Die Inanspruchnahme der Erinnerungskultur für politische Interessen der Staats- und Parteiführung der DDR setzte 1953 ein und konzentrierte sich auf die Standorte ehemaliger Konzentrationslager. Auf regionaler und kommunaler Ebene besaßen die Akteure der Denkmalsetzung - eingebunden in die restriktiven Vorgaben der SED-Politik - etwas größere Handlungsspielräume. In der BRD, wo die Denkmalgestaltung als kulturelle Aufgabe vollkommen in der Verantwortung der Länder lag, wurde sie zu einer Verwaltungsangelegenheit bzw. dem Volksbund Deutsche Kriegsgräberfürsorge übertragen. Vor dem Hintergrund dieser unterschiedlichen Voraussetzungen waren sich die Denkmalanlagen in beiden deutschen Staaten dennoch in vieler Hinsicht formal ähnlich. In der memorialen Gestaltung herrschten traditionalistische Raum-, Form- und Materialvorstellungen bis gegen Ende der fünfziger Jahre vor. Teilweise im Kontrast zu den jeweiligen städtebaulich-architektonischen Gestaltungsprinzipien blieben die Denkmäler in beiden deutschen Staaten statischen, streng symmetrischen Kompositionen, Formelementen aus der Geschichte des Herrscher- und Kriegerdenkmals sowie den konventionellen Materialien des Denkmals (Naturstein und Bronze) verhaftet. Ehrenfriedhöfe für NS-Verfolgte, in der BRD weit häufiger anzutreffen als in der DDR, folgten ungeachtet ihres besonderen historischen Hintergrundes dem Vorbild deutscher Soldatenfriedhöfe der Vergangenheit. Im Umgang mit diesen Gräbern war eine zunehmende Tendenz der Anonymisierung zu verzeichnen. Während in den Denkmälern der BRD ein religiös-christlicher Grundcharakter dominierte, trugen die memorialen Anlagen in der DDR politischen Charakter. Anders als in der BRD, wo sie vornehmlich an entlegenen Orten lagen, besetzten die Denkmäler in der DDR das Zentrum des öffentlichen Lebens. Im Westen vorwiegend dem individuellen, verinnerlichten Besucher zugedacht, waren die Denkmalanlagen der DDR in erster Linie als Veranstaltungsorte politischer Kundgebungen konzipiert. Der Einsatz von Gestaltungselementen, die in den Denkmälern der BRD vollkommen fehlten - Fahnen, Flammenschalen und politische Symbole wie der &amp;quot;Häftlingswinkel&amp;quot; - erklärte sich aus dem speziellen funktionalen und ideologischen Kontext. Die landschaftsarchitektonische Gestaltung von Denkmalanlagen ist in den vierziger und fünfziger Jahren eine bedeutende Aufgabe gewesen. Gleichwohl wurde die Aufgabe nur selten von Landschaftsarchitekten wahrgenommen.

Seit 1972 werden in Zusammenarbeit mit Städten nach dem an der Technischen Universität Dresden entwickelten System repräsentativer Verkehrsbefragungen (SrV) Informationen erhoben und Verkehrskennziffern berechnet. Die beteiligten Städte nutzten die gewonnenen Informationen für ihre Planungsaufgaben. Darüber hinaus war und ist der gesamte SrV - Ergebnispool auch stets Grundlage für Forschung und übergeordnete Planung. Dennoch konnten neue differenzierte Fragen mit diesem vorhandenen Ergebnispool nur mit hohem Aufwand oder oftmals gar nicht beantwortet werden. Die Entwicklung einer konsolidierten Datenbank war daher erforderlich. Der Verfasser hat SrV - Daten von 1987, 1991, 1994 und 1998 in einer einzigen neuen Datenbank vollständig integriert, so dass über diese Zeitreihe identische und ganzheitliche Abfragen möglich sind. In der vorliegenden Arbeit wurden auf dieser Grundlage wesentliche Entwicklungen des Verkehrs in ostdeutschen Städten dargestellt und interpretiert. Insbesondere konnte erstmalig der Freizeitverkehr, der bislang zu Unrecht eine untergeordnete Bedeutung im werktäglichen Verkehr hatte, quantifiziert werden. Die Darstellung und Interpretation des Ist - Zustandes, die Quantifizierung der Teilaktivitäten im Freizeitverkehr sowie die Abschätzung der Auswirkungen höherer Pkw - Verfügbarkeit älterer Bürger auf das spezifische Verkehrsaufkommen, der Verkehrsmittelwahl und der Verkehrsarbeit im werktäglichen Freizeitverkehr bis zum Jahr 2010 stellt beispielhaft dar, welche Möglichkeiten die erarbeitete SrV - Datenbank bietet. Zudem beschreibt die Arbeit auch methodische Zusammenhänge und Entwicklungen des SrV. Besondere Beachtung findet dabei das SrV 1998, das am Beispiel der Stadt Frankfurt am Main vertieft wird.

Major progress has been made during the last twenty years towards a better understanding of the evolution of angiosperms. Early molecular-phylogenetic analyses revealed three major groups, with eudicots as well as monocots being monophyletic, arisen from a paraphyletic group of dicotyledonous angiosperms (= basal angiosperms). Consistently, numerous phylogenetic studies based on sequence data have recovered the eudicot-clade and increased confidence in its existence. Furthermore this clade, which contains about 75% of angiosperm species diversity, is characterized by the possession of tricolpate and tricolpate-derived pollen and has thus also been called the tricolpate clade. Based on molecular-phylogenetic investigations several lineages, such as Ranunculales, Proteales (= Proteaceae, Nelumbonaceae, Platanaceae), Sabiaceae, Buxaceae plus Didymelaceae, and Trochodendraceae plus Tetracentraceae were shown as belonging to a early-diverging grade (early-diverging or “basal” eudicots), while larger groups like asterids, Caryophyllales, rosids, Santalales, and Saxifragales were identified as being members of a highly supported core clade, the so called “core eudicots”. Nevertheless, phylogenetic relationships among several lineages of the eudicots remained difficult to resolve. This thesis is mainly concentrated on fully resolving the branching order among the different clades of the early-diverging eudicots as well as on clarifying phylogenetic and systematic conditions within several lineages, based on phylogenetic reconstructions using sequence data of rapidly-evolving and non-coding molecular regions, such as spacers and introns. Commonly, fast-evolving and non-coding DNA was used to infer relationships among species and genera, as practised in chapter 3, due to the assumption of being inapplicable caused by putative high levels of homoplasy through multiple substitutions and frequent microstructural changes resulting in non-alignability. However, during the last few years numerous molecular-phylogenetic studies were able to present well resolved angiosperm trees on the basis of rapidly-evolving and non-coding regions from the large single copy region of the chloroplast genome comparable to multi-gene analyses concerning topology and statistical support. Mutational dynamics in spacers and introns was revealed to follow complex patterns related to structural constraints like the introns secondary structure. Therefore extreme sequence variability was always confirmed to mutational hotspots that could be excluded from calculations. Moreover it became clear that combining these non-coding regions with the fast-evolving matK gene can lead to further resolved and statistical supported trees. Chapter 1 deals with the placement of Sabiales inside the early-diverging eudicot grade, while investigating mutational dynamics as well as the utility of different kinds of non-coding and rapidly-evolving DNA within deep-level phylogenetics. It was done by analyzing a combination of nine regions from the large single copy region of the chloroplast genome, including spacers, the sole group I intron, three group II introns and the coding matK for a sampling of 56 taxa. The presented topology is in mainly congruence with the hypothesis on phylogenetic relationships among early-branching eudicots that was gained through the application of a reduced set of five non-coding and fast-evolving molecular markers, including the plastid petD (petB-petD spacer, petD group II intron) plus the trnL-F (trnL group I intron, trnL-F spacer) region and the matK gene. It showed a grade of Ranunculales, Sabiales, Proteales, Trochodendrales and Buxales. The current study differs in showing Sabiales as sister to Proteales in all phylogenetic analyses, in contrast to a second-branching inside early-diverging eudicots and a Bayesian tree displaying Sabiales branching after Proteales. All three hypotheses were tested concerning their likelihood. None of them was shown as being significantly declinable. Thus, albeit the number of characters and informative sites was doubled in comparision to the five-region investigation, the exact position of the Sabiales remained to be resolved with confidence. However, the advanced analyses of the phylogenetic structure of the three different non-coding partitions in comparison to coding genes resulted in the recognition of a significantly higher mean phylogenetic signal per informative character within spacers and introns than in the frequently applied slowly-evolving rbcL gene. The fast-evolving and well performing matK gene is shown to be nested within the non-coding partitions in this respect. Interestingly, the least constrained spacers displayed considerably less phylogenetic structure than both, the group I intron and the group II introns. Molecular evolution is again shown to follow certain patterns in angiosperms, as indicated by the occurrence of mutational hotspots and their connection to structural and functional constraints. This is especially shown for the group II introns studied where highly dynamic sequence parts were rather found in loops than stems. The aim of chapter 2 was to present a comprehensive reconstruction of the phylogenetic relationships inside the order of Ranunculales, the first-branching clade of the early-diverging eudicots, with an emphasis on the evolution of growth forms within the group. Currently, the order comprises seven families (Ranunculaceae, Berberidaceae, Menispermaceae, Lardizabalaceae, Circaeasteraceae – not included due to lacking plant material, Eupteleaceae, Papaveraceae) containing predominantly herbaceous groups as well as trees and lianescent/shrubby forms. A surprising result that emerged due to the increased use of molecular data within systematics during the last twenty years is the inclusion of the woody Eupteleaceae into Ranunculales. Because of its adaptation to wind pollination it was previously placed next to Hamamelididea. Although phylogenetic hypotheses agreed in the exclusion of Eupteleaceae and the predominantly herbaceous Papaveraceae from a core clade the branching order within early-diverging Ranunculales remained a question to be answered. Thus phylogenetic reconstructions based on molecular data of 50 taxa (including outgroup), applying the well-performing non-coding petD and trnL-F as well as the trnK/matK-psbA region including the coding matK, were carried out. The comprehensive sampling resulted in fully resolved and highly supported phylogenies in both, maximum parsimony and model based approaches, with family relations within the core clade being identical and Euptelea appearing as first branching lineage. However, the relationships among the early-diverging Ranunculales could not be resolved with confidence, a result in line with the finding made in chapter 1. The topology was further resolved as Lardizabalaceae being sister to the remaining members of the order, followed by Menispermaceae, Berberidaceae and Ranunculaceae, the latter sharing a sistergroup relationship. Inside the mainly lianescent Lardizabalaceae the shrubby Decaisnea was clearly depicted as first-branching. The systematic controversial Glaucidium and Hydrastis are shown to be early-diverging members of the Ranunculaceae. A central goal of chapter 3 was to test phylogenetic relationships among the members of the ranunculaceous tribe Anemoneae. Currently it consists of the subtribes Anemoninae including Anemone, Hepatica, Pulsatilla and Knowltonia, and Clematidinae, consisting of Archiclematis, Clematis and Naravelia. Furthermore the position and taxonomic rank of several lineages inside the subtribe Anemoninae were examined. Since recent comprehensive molecular-phylogenetic investigations have been carried out for the members of Clematidinae or Anemoninae, 63 species representing all major lineages of the two subtribes were included into analyses. Calculations were carried out on the basis of molecular data of the nuclear ribosomal ITS1&amp;amp;2 and the plastid atpB-rbcL intergenic spacer region. Phylogenetic reconstructions resulted in the recognition of two distinct clades within the tribe, thus corroborating the formation of the two subtribes. Within the subtribe Anemoninae the traditional genera Knowltonia, Pulsatilla and Hepatica are confidently shown to be nested within the genus Anemone. The preliminary classification of the genus, currently consisting of the two subgenera Anemone and Anemonidium, is complemented by the subgenus Hepatica.

This dissertation considers different aspects of early childhood education in Germany. It aims at providing an empirical contribution to four issues in early childhood education: the development of cognitive and noncognitive skills (chapter 1-3), institutional child care (chapter 4), the intergenerational transmission of a child's health (chapter 5), and the long-term consequences of early noncognitive skills (chapter 6). This is done by using two data sets: First, we use the mother and child data from the German Socio-economic Panel (SOEP) for the years 2003-2008. The mother and child questionnaire, firstly implemented in 2003, contains detailed information on a child's cognitive and noncognitive skills and health, starting from the time of birth. This information on a child's human capital was assessed by the mothers. Second, we exploit a prospective psychological longitudinal panel study on child development from birth until adulthood, the Mannheim Study of Children at Risk (MARS). These data allow us to use more reliable information on a child's cognitive and noncognitive skills from the age of three months on. However, this study is not representative because children at risk are oversampled. Altogether, the different studies suggest that parental investment (economic resources or non-economic resources) in children explain, at least to some extent, the development of cognitive and noncognitive skills as well as the child's health status. Scope for further research is pointed out, particularly related to long-term consequences of cognitive and noncognitive skills acquired during early childhood. A deeper understanding of how skills develop over the life cycle promises to enrich the economic theory and helps to understand the sources as well as the solutions for inequality. / Die vorliegende Dissertation untersucht verschiedene Aspekte der frühkindlichen Bildung in Deutschland. Während sich die empirische Bildungsforschung in den letzten Jahren intensiv mit Fragen der institutionellen Bildung beschäftigt hat, weisen aktuell geführte familien- und bildungspolitische Diskussionen und neuere Forschungsstudien zunehmend auf die Bedeutung der frühkindlichen Entwicklungsphase als erste Phase für die Entwicklung und Förderung von Humankapital hin. Die Arbeit nimmt die aktuelle Diskussion zum Anlass, unterschiedliche Aspekte der frühkindlichen Bildung in Deutschland zu untersuchen. Die ersten drei Kapitel dieser Arbeit untersuchen, wie sich Fähigkeiten in der (frühen) Kindheit entwickeln. Dafür wird eine Fähigkeitsproduktionsfunktion zugrunde gelegt und deren zentrale Eigenschaften zu unterschiedlichen Phasen innerhalb der (frühen) Kindheit auf ihre empirische Relevanz hin untersucht. Darüber hinaus ist es möglich, Wirkungen unterschiedlicher Investitionen für die Entwicklung kognitiver und nicht-kognitiver Fähigkeiten innerhalb der ersten Lebensjahre zu beleuchten und geeignete politische Instrumente daraus abzuleiten. Kapitel vier beleuchtet den Aspekt der institutionellen Kinderbetreuung für die frühkindliche Bildung in Westdeutschland. Die zugrundeliegende Überlegung dieses Abschnitts ist die Frage, ob der institutionellen Kinderbetreuung in Deutschland neben seiner Betreuungsfunktion neuerdings auch eine Bildungsfunktion zugesprochen wird. Zahlreiche Studien zeigen, dass die Gesundheit in der frühen Kindheit eine zentrale Rolle für die Gesundheit im Erwachsenenalter spielt, und gleichzeitig den Erwerb von Fähigkeiten in der frühen Kindheit und damit auch für spätere Lebensphasen unmittelbar beeinflusst. Die Rolle der Gesundheit innerhalb in der ersten Lebensjahre wird in Kapitel 5 untersucht. Neben der unumstrittenen Bedeutung kognitiver Fähigkeiten für eine Vielzahl ökonomischer und nicht-ökonomischer Outcomes, zeigen neuere Studien die Bedeutung nicht-kognitiver Fähigkeiten. Im letzten Kapitel (sechs) werden daher mittel- bis langfristige Konsequenzen geringer nicht-kognitiver Fähigkeiten in der frühen Kindheit für eine Reihe von sozialen Outcomes (Schulleistungen, Gesundheitsverhalten, Persönlichkeit) im Jugendalter analysiert.

All fields of physics - be it nuclear, atomic and molecular, solid state, or optical - offer examples of systems which are strongly influenced by the environment of the actual system under investigation. The scope of what is called "the environment" may vary, i.e., how far from the system of interest an interaction between the two does persist. Typically, however, it is much larger than the open system itself. Hence, a fully quantum mechanical treatment of the combined system without approximations and without limitations of the type of system is currently out of reach. With the single assumption of the environment to consist of an internally thermalized set of infinitely many harmonic oscillators, the seminal work of Stockburger and Grabert [Chem. Phys., 268:249-256, 2001] introduced an open system description that captures the environmental influence by means of a stochastic driving of the reduced system. The resulting stochastic Liouville-von Neumann equation describes the full non-Markovian dynamics without explicit memory but instead accounts for it implicitly through the correlations of the complex-valued noise forces. The present thesis provides a first application of the Stockburger-Grabert stochastic Liouville-von Neumann equation to the computation of the dynamics of anharmonic, continuous open systems. In particular, it is demonstrated that trajectory based propagators allow for the construction of a numerically stable propagation scheme. With this approach it becomes possible to achieve the tremendous increase of the noise sample count necessary to stochastically converge the results when investigating such systems with continuous variables. After a test against available analytic results for the dissipative harmonic oscillator, the approach is subsequently applied to the analysis of two different realistic, physical systems. As a first example, the dynamics of a dissipative molecular oscillator is investigated. Long time propagation - until thermalization is reached - is shown to be possible with the presented approach. The properties of the thermalized density are determined and they are ascertained to be independent of the system's initial state. Furthermore, the dependence on the bath's temperature and coupling strength is analyzed and it is demonstrated how a change of the bath parameters can be used to tune the system from the dissociative to the bound regime. A second investigation is conducted for a dissipative tunneling scenario in which a wave packet impinges on a barrier. The dependence of the transmission probability on the initial state's kinetic energy as well as the bath's temperature and coupling strength is computed. For both systems, a comparison with the high-temperature Markovian quantum Brownian limit is performed. The importance of a full non-Markovian treatment is demonstrated as deviations are shown to exist between the two descriptions both in the low temperature cases where they are expected and in some of the high temperature cases where their appearance might not be anticipated as easily.:1 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2 Theory of Open Quantum Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.1 Influence Functional Formalism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.2 Quantum Brownian Limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3 Stochastic Unraveling of the Influence Functional . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.4 Improved Statistics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.4.1 Modified Dynamic Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.4.2 Guide Trajectory Transformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.5 Obtaining Properly Correlated Stochastic Samples from Filtered White Noise 24 3 Unified Stochastic Trajectory Propagation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.1 Semiclassical Brownian Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.1.1 Guide Trajectory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.1.2 Real Coherent State Center Coordinates . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.1.3 Propagation Scheme Including Stochastic Forces . . . . . . . . . . . 32 3.2 Stochastic Bohmian Mechanics with Complex Action . . . . . . . . . . . . . 33 3.2.1 Hydrodynamic Formulation of Bohmian Mechanics . . . . . . . . . . 33 3.2.2 Bohmian Mechanics with Complex Action . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.2.3 Stochastic BOMCA Trajectories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.3 Noise Distribution Preserving Removal of Adverse Samples . . . . . . . . . . 39 4 Dissipative Harmonic Oscillator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.1 Reservoir Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.2 Harmonic Oscillator Analytic Expectation Values . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.2.1 Ohmic Bath . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.2.2 Drude Regularized Bath . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.3 Sampling Strategies and Analytic Comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.4 Limits of the Markovian Approximation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 5 Dissipative Vibrational Dynamics of Diatomics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 5.1 Molecular Morse Potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 5.2 Anharmonic Phenomena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 5.3 Transient Non-Markovian Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 5.4 Trapping by Dissipation and Thermalization . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 6 Tunneling with Dissipation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6.1 Eckart Barrier Scattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 6.2 Dissipative Tunneling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 6.3 Investigation of Markovianity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 7 Summary and Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Appendix A Conventions for Constants, Reservoir Kernels, and Influence Phases 69 Appendix B Stochastic Calculus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 B.1 Stochastic Differential Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 B.2 Position Verlet Scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 B.3 Runge-Kutta Fourth Order Scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Appendix CMorse Oscillator Expectation Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Appendix DPrerequisites of a Successful Stochastic Propagation . . . . . . . . . . . . . . 79 D.1 Hubbard-Stratonovich Transformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 D.2 Kernels of the Reservoir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 D.2.1 Quadratic Cutoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 D.2.2 Quartic Cutoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 D.2.3 Strictly Ohmic Reservoir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 D.3 Guide Trajectory Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 D.3.1 Quadratic Cutoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 D.3.2 Quartic Cutoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 D.3.3 Strictly Ohmic Reservoir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 D.4 Computation of Matrix Elements and Expectation Values . . . . . . . . . . 92 Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97