The Heston stochastic volatility model is one extension of the Black-Scholes model which describes the money markets more accurately so that more realistic prices for derivative products are obtained. From the stochastic differential equation of the underlying financial product a partial differential equation (p.d.e.) for the value function of an option can be derived. This p.d.e. can be solved with the finite difference method (f.d.m.). The stability and consistency of the method is examined. Furthermore a boundary condition is proposed to reduce the numerical error. Finally a non uniform structured grid is derived which is fairly optimal for the numerical result in the most interesting point. / Das stochastische Volatilitaetsmodell von Heston ist eines der Erweiterungen des Black-Scholes-Modells. Von der stochastischen Differentialgleichung fuer den unterliegenden Prozess kann eine partielle Differentialgleichung fuer die Wertfunktion einer Option abgeleitet werden. Es wird die Loesung mittels Finiter Differenzenmethode untersucht (Konsistenz, Stabilitaet). Weiterhin wird eine Randbedingung und ein spezielles nicht-uniformes Netz vorgeschlagen, was zu einer starken Reduzierung des numerischen Fehlers der Wertfunktion in einem ganz bestimmten Punkt fuehrt.

The Heston stochastic volatility model is one extension of the Black-Scholes model which describes the money markets more accurately so that more realistic prices for derivative products are obtained. From the stochastic differential equation of the underlying financial product a partial differential equation (p.d.e.) for the value function of an option can be derived. This p.d.e. can be solved with the finite difference method (f.d.m.). The stability and consistency of the method is examined. Furthermore a boundary condition is proposed to reduce the numerical error. Finally a non uniform structured grid is derived which is fairly optimal for the numerical result in the most interesting point. / Das stochastische Volatilitaetsmodell von Heston ist eines der Erweiterungen des Black-Scholes-Modells. Von der stochastischen Differentialgleichung fuer den unterliegenden Prozess kann eine partielle Differentialgleichung fuer die Wertfunktion einer Option abgeleitet werden. Es wird die Loesung mittels Finiter Differenzenmethode untersucht (Konsistenz, Stabilitaet). Weiterhin wird eine Randbedingung und ein spezielles nicht-uniformes Netz vorgeschlagen, was zu einer starken Reduzierung des numerischen Fehlers der Wertfunktion in einem ganz bestimmten Punkt fuehrt.

Die natürlichen Vorbilder effektiver Anionenrezeptoren sind Enzyme, welche oftmals Arginin als entscheidende Aminosäure in der Bindungstasche tragen. Die positiv geladenene Guanidiniumgruppe, wie sie in der Seitenkette von Arginin vorkommt, ist daher das zentrale Strukturmerkmal für viele künstliche Anionenrezeptoren. Im Jahre 1999 gelang es Schmuck und Mitarbeitern eine neue Klasse von Guanidinium-basierten Oxoanionenrezeptoren zu entwickeln, die Carboxylate sogar in wässrigen Medien binden können. Die Bindungsmodi der 2-(Guanidiniocarbonyl)-1H-pyrrole basieren auf einer Kombination von einzeln betrachtet schwachen nicht-kovalenten Wechselwirkungen wie Ionenpaarbildung und multiplen Wasserstoffbrückenbindungen zwischen künstlichem Rezeptor und Substrat. Durch Substitution einer Carboxylatgruppe in Position 5 des Pyrrolringes erhält man ein zwitterionisches Derivat welches sich in Wasser mit einer Assoziationskonstante von schätzungsweise 170 M-1 zu einzelnen Dimeren zusammenlagert (Dimer 1). Um das Strukturmotiv hinsichtlich einer noch effektiveren Anionenbindung weiter verbessern zu können, ist es daher von großem Interesse, die verschiedenartigen intermolekularen Wechselwirkungen zwischen den beiden monomeren Einheiten von Dimer 1 zu quantifizieren. Vor diesem Hintergrund wurden verschiedene theoretische ab initio Studien durchgeführt, um die Einflüsse von intrinsischen Eigenschaften sowie von Solvenseffekten auf die Stabilität sich selbst zusammenlagernden Dimeren aufzuklären. In Kapitel 4.1 wurden die molekularen Wechselwirkungen im Dimer 1 durch Vergleich mit verschiedenen „Knock-out“ Analoga untersucht. In diesen Analoga wurden einzelne Wasserstoffbrückenbindungen durch Substitution von Wasserstoffdonoren mit Methylengruppen oder Etherbrücken ausgeschaltet. Es konnte gezeigt werden, dass die Anwendung eines vereinfachten Kontinuum-Solvensmodells nicht ausreicht, die absoluten Energien der „Knock-out“ Analoga in stark polaren Lösungsmitteln vorherzusagen, jedoch können die berechneten Trends Auskunft über die relativen Stabilitäten geben. In Kapitel 4.2 wurde die strukturelle Ähnlichkeit von Arginin mit Struktur 1 ausgenutzt, um die Abhängigkeit der Stärke der Dimerisierung von der Flexibilität der molekularen Struktur eingehender zu untersuchen. In Kapitel 4.2.1 wurden neue globale Minimumsstrukturen des kanonischen und zwitterionischen Arginins in der Gasphase bestimmt. Dies geschah mit Hilfe von umfangreichen kraftfeldbasierten Konformationssuchen in Verbindung mit ab initio Strukturoptimierungen der energetisch niedrigsten Konformere. Die meisten der neu identifizierten Minimumskonformere sowohl des zwitterionischen als auch des kanonischen Tautomers zeigten geometrische Anordnungen mit bis dahin unbekannten gestapelten Orientierungen der endständigen Gruppen. Es wurde letztendlich eine neuartige globale Minimumsstruktur (N1) gefunden, welche eine um mehr als 8 kJ mol-1 niedrigere Energie besitzt als die bislang veröffentlichten Konformere. Die gleiche Strategie für das Auffinden von energetischen Minimumskonformeren, wie sie bereits für das Arginin Monomer benutzt wurde, wurde auch im Falle der Dimere von Arginin verwendet. Im Gegensatz zu vorhergehenden theoretischen Untersuchungen ist die neue globale Minimumsstruktur ungefähr 60 kJ mol-1 stabiler und weist ebenfalls eine gestapelte Orientierung der Guanidinium- und Carboxylatgruppen auf. Der Einfluss der Rigidität auf die Dimerstabilität wurde durch Berechnungen eines künstlich versteiften Arginin Dimersystems bewiesen. Die hohe Bindungsaffinität des Dimers 1 ergibt sich daher zu etwa 50% aus der Rigidität der Monomere, welche jegliche intramolekulare Stabilisierung verhindert. Um Vorschläge für ein verbessertes Carboxylatbindungsmotiv machen zu können, wurden in Kapitel 4.3 neuartige Strukturmotive mit veränderten Ringsystemen auf DFT Niveau untersucht. Die direkte Abhängigkeit der Dimerisierungsenergie von einem zunehmenden Dipolmoment wurde durch verschiedene anellierte Ringstrukturen bewiesen. Der Einfluss der Delokalisierung in den Monomeren auf die Dimerisierungsenergie wurde durch Veränderung der Elektronenstruktur von elektronisch entkoppelten Biphenylenen untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Carbonylfunktion hauptsächlich für eine gute Präorganisation verantwortlich ist, wohingegen der Effekt auf die Azidität eine geringere Bedeutung besitzt. Im letzten Kapitel wurden Kooperativitätseffekte in supramolekularen Systemen untersucht. Als Modellsysteme dienten hierbei Adenosin-Carbonsäure-Komplexe, deren berechnete NMR Verschiebungen mit experimentellen Niedrigtemperatur-NMR-Studien verglichen wurden. Wir konnten zeigen, dass nur durch die Verwendung von schwingungsgemittelten NMR Verschiebungen die experimentelle Protonenverschiebung reproduziert werden kann, welche unter Tieftemperaturbedingungen im Austauschregime von Wasserstoffbrückenbindungen erhalten wurde. / The effective binding of anions like carboxylates and phosphates in aqueous solutions is of particular interest for various reasons. The natural archetypes of effective anion receptors are enzymes that contain often arginine as relevant amino acid in the binding pocket. For this reason, one class of artificial anion receptors that emerged more than two decades ago mimics the anion binding with the guanidinium group present in the amino acid side chain. In 1999, Schmuck and coworkers developed a new class of guanidinium-based oxo anion receptor that binds carboxylates even in aqueous media. The binding modes of the 2-(guanidiniocarbonyl)-1H-pyrroles are based on individually weak non-covalent interaction between artificial host and substrate like ion pairing and multiple hydrogen bonds. The zwitterionic derivative with substitution of a carboxylate group in position 5 of the pyrrole ring system shows a strong self-assembly to discrete dimers (dimer 1) with an estimated association constant of 170 M-1 even in water. In order to further improve the structure motif for an effective oxo anion binding it is therefore of great interest to quantify the different intermolecular interactions between two monomeric units of 1. Against this background several theoretical ab initio studies were conducted in order to elucidate the influences of intrinsic properties as well as solvent effects on the stability of self-assembled dimers. In chapter 4.1 the molecular interactions in dimer 1 were investigated by comparison to various “knock-out” analogues. In these analogues single hydrogen bonds were switched off by substitution of hydrogen donor atoms with either methylene groups or ether bridges. The calculations were done for vacuum and solvation, as represented by a conductor-like polarizable continuum. It could be shown that the application of a simple continuum solvent model fails to predict the absolute energies of the knock-out analogues in strongly polar solvents. However, the calculated trends can explain the relative stabilities. In chapter 4.2 the structural similarity of arginine with structure 1 was used in order to examine the dependence of self-assembly from the flexibility of the molecular structure. In chapter 4.2.1 new global minimum structures of the canonical and zwitterionic arginine in gas phase were found by means of exhaustive force field based conformational searches in conjunction with ab initio structure optimizations of the lowest energy conformers. Most of the newly identified minimum conformers of both the zwitterionic and canonical tautomer revealed geometrical arrangements with hitherto unreported stacked orientations of the terminal groups. Finally a novel global minimum structure was detected that is more than 8 kJ mol-1 lower in energy than the previously published conformers. The same strategy for finding minimum energy conformers of the arginine monomer has also been employed for the arginine dimer structures. While previous theoretical studies favoured directed hydrogen bonds the new global minimum structure MMFF1 is about 60 kJ mol-1 more stable and exhibits a stacked orientation of the guanidinium and carboxylate groups. The importance of rigidity on the dimer stability was proven by calculations of an artificially stiffened arginine dimer system. The high binding affinity dimer 1 results by about 50% from the rigidity of the monomers which prevents any intramolecular stabilization. In chapter 4.3 novel structure motifs with varying ring systems have been examined on a DFT level of theory in order to make proposals for an improved carboxylate binding motif. The direct dependency of the dimerization energy on an increasing dipole moment was demonstrated by various anellated ring structures. The influence of the delocalization in the monomer on the dimerization energy was examined by variation of the electronic structure of electronically decoupled biphenylenes. With the aid of various substituted 7-guanidinioindole-2-carboxylate derivatives we could show that the carbonyl function is mainly responsible for the advantageous preorganisation, whereas the effect on the acidity seems to be only of minor importance. In the last chapter cooperativity effects in supramolecular assemblies have been investigated. This was achieved by NMR shift calculations of adenosine-carboxylic acid complexes as model systems and comparison to experimental low-temperature NMR studies. We could demonstrate that only by applying vibrational averaged NMR shifts the experimental proton shifts obtained at very low temperatures in the hydrogen bond exchange regime could be reproduced.

Diese Arbeit analysiert Synchronisationsphaenomene, die in grossen Ensembles von interagierenden Oszillatoren auftauchen. Im speziellen werden die Effekte von Nicht-Isochronizitaet (die Abhaengigkeit der Frequenz von der Amplitude des Oszillators) auf den makroskopischen Uebergang zur Synchronisation im Detail studiert. Die neu gefundenen Phaenomene (Anomale Synchronisation) werden sowohl in Populationen von Oszillatoren als auch zwischen Oszillator-Ensembles untersucht. / This thesis analyses synchronization phenomena occurring in large ensembles of interacting oscillatory units. In particular, the effects of nonisochronicity (frequency dependence on the oscillator's amplitude) on the macroscopic transition to synchronization are studied in detail. The new phenomena found (Anomalous Synchronization) are investigated in populations of oscillators as well as between oscillator's ensembles.

Hintergrund: Der Morbus Parkinson gehört zu den wichtigsten Bewegungsstörungen. Doch neben den motorischen Einschränkungen finden sich auch weitere den Patienten beeinträchtigende nicht-motorische Symptome. Neuropsychiatrische Krankheitsbilder rücken immer mehr mit in den Vordergrund. In dieser Arbeit soll mit Hilfe des Mini International Neuropsychiatric Interview (M.I.N.I.) evaluiert werden, welche neuropsychiatrischen Begleiterscheinungen in welcher Häufigkeit und in welcher Abhängigkeit zu verschiedenen Variablen auftreten. Zusätzlich soll die Häufigkeit und Schwere von Angst und Depression im OFF im Vergleich zum ON aus einer 2. Studie ermittelt werden. Patienten und Methoden: Von März bis Oktober 2008 wurden in 6 deutschen Zentren 225 Patienten mit idiopathischen Parkinsonsyndrom rekrutiert. Zunächst wurden die soziodemographischen Daten, das Datum der Erstdiagnose, relevante Begleiterkrankungen und aktuelle Medikation erfragt. Danach wurden Hoehn&Yahr Scale (H&Y), Unified Parkinson Rating Scale (UPDRS), Mini Mental State Examination (MMSE), affektive und motorische Fluktuationen sowie die klinische Diagnose Depression durch einen Studienarzt evaluiert. Den WHO-5-Fragebogen (World Health Oragnisation), den Despar-Fragebogen sowie das Beck Depression Inventory (BDI) führten die Patienten in Selbstevaluation durch. Das Mini International Neuropsychiatric Interview (M.I.N.I.) wurde anschließend durch einen in der Behandlung psychiatrischer Patienten erfahrenen Arzt durchgeführt. Zur Evaluation der Fluktuationen nicht-motorischer Symptome mit motorischen ON- und OFF-Phasen wurden die Daten einer zweiten multizentrischen Studie (NoMoFlu-Studie), bei der von Juli 2010 bis Februar 2011 100 Patienten mit Levodopa-Spätsyndrom rekrutiert wurden, hinzugezogen. Mein Schwerpunkt richtete sich auf die motorische Untersuchung mittels UPDRS III im ON und OFF, dem Teil 3 der modifizierten NMSScale, die sich mit Stimmung/Kognition befasst, und die Fragen 2 und 3 der visuellen Analogskala, die sich auf ängstliche und depressive Symptome beziehen. Mittels SPSS 17.0 wurden nach der deskriptiven Statistik kategoriale Variablen mit dem Chi-Quadrat-Test beziehungsweise mit dem Exakt-Test nach Fisher auf Abhängigkeiten überprüft. Zum Vergleich von Mittelwerten wurde der Mann-Whitney-U-Test herangezogen. ON und OFF Werte wurden durch einen gepaarten zweiseitigen t-Test miteinander verglichen. Für alle p-Werte wurde ein Signifikanzniveau von 0,05 festgelegt. Ergebnisse: Von den 225 Patienten waren 123 männlich und 102 weiblich. Das Alter lag im Durchschnitt bei 68,32+/-8,81 Jahren, der BMI bei 26,16+/-5,08 und die Krankheitsdauer betrug durchschnittlich 7,5 Jahre. Parkinson-bezogen ergaben sich folgende Werte: H&Y Median 2,5; UPDRS 46,23+/-20,57; MMSE 92,2% mit normaler kognitiver Leistungsfähigkeit; Despar 32,01+/-8,23; affektive Fluktuationen lagen bei 14,4% und motorische Fluktuationen bei 40,5% der Patienten vor. Anhand des WHO-5-Fragebogens konnte bei 35,4% eine Depression festgestellt werden, anhand des BDI bei 50,9% und klinisch bei 20,6%. Die Prävalenz der M.I.N.I. Störungsbilder ist folgender Maßen verteilt: bei 20,2% liegt eine Depression vor, bei 10,9% Agoraphobie ohne Panikstörung, bei 8,8% eine Dysthymie; 8,6% zeigen ein erhöhtes Suizidrisiko und 6,3% Depressionen mit melancholischen Merkmalen; 5,0% leiden an Sozialphobie, 2,3% an generalisierter Angststörung, 1,9% an Psychosen und 1,4% an Hypomanie; eine Panikstörung ohne Agoraphobie ist bei 0,9% und eine Zwangsstörung bei 0,5% der Patienten zu evaluieren. Manie, Posttraumatische Belastungsstörung, Alkohol- sowie Substanzmissbrauch und –abhängigkeit, Essstörungen und antisoziale Persönlichkeitsstörung fanden sich bei keinem der Patienten. In den Untersuchungen der NoMoFlu-Studie zeigte sich außerdem, dass die Schwere der motorischen Beeinträchtigung wie auch die Häufigkeit und Schwere der nicht-motorischen Symptome mit den OFF-Phasen statistisch signifikant zunimmt. Im motorischen Teil III des UPDRS wurden Werte im ON von durchschnittlich 19,1 +/- 11,7 und im OFF von 33,9 +/- 11,3 erreicht (p<0,001), im ON lag der Median des H&Y bei 2,5, im OFF bei 3 (p<0,001). Die Daten aus der VAS ergaben für Depression und Angst einen Anstieg der Häufigkeit im OFF (Depression 23,3% versus 47,3%, Angst 8,2% versus 27%) und der Schwere (Depression 10,1+/- 20,8 versus 29,9 +/- 31,7, p<0,001; Angst 4,1 +/- 14,7 versus 16,0 +/- 27,2, p<0,001). Schlussfolgerungen: Die erste Studie hat gezeigt, dass bestimmte neuropsychiatrische Krankheitsbilder bei Morbus Parkinson-Patienten in höherem Maße als in der Normalbevölkerung vorkommen. Die Prävalenz von depressiven Störungen zeigt in der Literatur allerdings eine große Spanne (13%-50% für Depression und 10%-15% für Dysthymie). Mögliche Gründe für die Unterschiede könnten in der Zusammensetzung der jeweiligen Patientenpopulation bestehen. Wie in unserer Studie sind an depressiven Störungen mehr Frauen beteiligt, die Werte für MMSE unterscheiden sich, UPDRS und H&Y liegen bei Patienten mit depressiver Symptomatik deutlich höher, motorische und affektive Fluktuationen sind häufiger zu beobachten, das Suizidrisiko ist erhöht und Angststörungen wie Sozialphobie oder Agoraphobie zeigen Assoziationen mit depressiven Störungen. Des Weiteren konnte anhand der NoMoFlu-Studie gezeigt werden, dass in den OFF-Phasen eine signifikant höhere Prävalenz depressiver Symptome herrscht als in den ON-Phasen und auch die Schwere zunimmt, was allerdings nicht mit der Schwere der motorischen Symptome korreliert werden konnte. Bipolare Störungen sind eher selten. Hypomanie und Manie konnten nicht im höheren Maße als in der Normalbevölkerung evaluiert werden. Dagegen konnten Angststörungen häufig beobachtet werden. Vor allem Sozialphobie und Agoraphobie zeigten erhöhte Prävalenz. Entgegen anderen Studien konnten Panik- und generalisierte Angststörung in unserer Studie nicht vermehrt registriert werden. Doch auch hier existiert eine große Spanne: für Panikstörungen von 5,0% bis 30%, 11,5% bis 50% für Sozialphobie, 18% für Agoraphobie und 11% bis 71% für generalisierte Angststörung. Eine mögliche Ursache könnte sein, dass Angst mit kognitiven und somatischen Veränderungen einhergeht, die ähnlich dem Morbus Parkinson sein können, und somit nicht erkannt wird. Unsere Studie zeigte, dass Angststörungen mit depressiven Störungen, motorischen Fluktuationen und einem erhöhten Suizidrisiko einhergehen. Die NoMoFlu-Studie bestätigte zusätzlich, dass Angststörungen mit erhöhter Bewegungseinschränkung in den OFF-Phasen an Prävalenz und Schwere zunehmen. Psychosen, Zwangsstörungen und Verhaltensstörungen konnten entgegen der internationalen Literatur, die einen Zusammenhang vor allem mit der dopaminergen Therapie beschreibt, nicht in höherem Maße als in der Normalbevölkerung evaluiert werden. Limitationen dieser Studien sind die begrenzte Patientenanzahl, die von unterschiedlichen Untersuchern durchgeführte Evaluation, die Abhängigkeit von der Mitarbeit des Patienten sowie das Fehlen vergleichender diagnostischer Test, die neuropsychiatrische Störungen aufdecken. Positiv ist das breit gefächerte Patientengut. Die Studie zeigt, dass neuropsychiatrische Störungen bei Morbus Parkinson weit verbreitet sind und eine adäquate Beurteilung in den klinischen Alltag mit aufgenommen werden sollte.

Mobile Endgeräte beeinflussen unseren Alltag und sind allgegenwärtig. Besonders die Vielfalt der Nutzungsmöglichkeiten entwickeln sich stetig weiter. Die meisten Funktionen dieser Geräte basieren auf der visuellen Informationsein- und Ausgabe. Hingegen sind die nicht-visuellen Aktionsmöglichkeiten weniger verbreitet. In der Bachelorarbeit werden darum die Parameter und die Symboldarstellung der nicht-visuellen Informationsausgabe untersucht. Des Weiteren wird eine Auswahl verschiedener Forschungsprojekte, externer Geräte und anwendungsbereiter Software vorgestellt, die sich größtenteils mit der Navigation besonders im Bezug auf Smartphones beschäftigt. Aus den gewonnenen Erkenntnissen ist die konzeptionelle Idee einer Navigationsanwendung für Smartphones entstanden. Im Bezug dazu ist eine denkbare Teststrecke im Elbsandsteingebirge für mögliche Experimente und Versuche vorgeschlagen worden, welche vielfältige Bereiche der Navigationsmöglichkeiten abdeckt. / Mobile devices are upiquitous these days and influence our everyday life dramatically, especially as the variety and use of applications is ever-evolving. However, most of the functions of these devices are based on input and output of visual information data. Non-visual features are not yet particularly common. This is why the different parameters and depictions of symbols of the non-visual data output type have been analysed in this paper. Moreover, there are some research projects, additional equipment and applications presented in here which are primarily concerned with the navigational functionality deployed by Smart phones. The study and research undertaken for this paper has lead to the creation of a concept for an application program which relates to navigational functionality based on smart phones. A test track in the Sächsische Schweiz National Parl, "Elbsandsteingebirge", has already been developed for the purpose of conducting further experiments in this area.

Endometriose (EM) ist eine häufige gynäkologische Erkrankung, die bei betroffenen Frauen unter anderem mit chronischen Unterleibsschmerzen und Unfruchtbarkeit einhergeht (VALLE 2002). Bisher war es bei den zur Forschung verwendeten Modelltieren für EM (z.B. Rhesusaffe, ZONDERVAN et al. 2004; Weißbüschelaffe, EINSPANIER et al. 2006) nicht möglich festzustellen, ob bei ihnen schmerzhafte Beeinträchtigungen durch die Erkrankung bestehen. Um die Auswirkungen neuer Therapeutika auf das Wohlbefinden der Patientinnen bewerten zu können, werden Methoden benötigt, mit denen EM bedingte Beeinträchtigungen der Modelltiere dargestellt werden können. Daher war es das Ziel dieser Studie, bei einem Primatenmodell für EM, dem Weißbüschelaffen, neue nicht invasive Testsysteme zu etablieren, die zur Darstellung von EM bedingten Schmerzen und Beeinträchtigungen geeignet sind. Unter der Annahme, dass schmerzhafte Erkrankungen das Verhalten (WALLACE et al. 1990), die Beweglichkeit (FLECKNELL 1986) sowie die kognitiven Fähigkeiten (SMITH et al. 2006) der betroffenen Tiere beeinträchtigen können, wurden drei nicht invasive Testsysteme auf ihre Eignung untersucht, Schmerzen bei an EM erkrankten Weißbüschelaffen im Vergleich zu Kontrolltieren darzustellen. Zur Untersuchung des Verhaltens wurde die Videoüberwachung, für die motorischen Fähigkeiten der Futterbaum (modifiziert nach ROBERTS et al. 1993) und für die kognitiven Fähigkeiten der Wisconsin General Test Apparatus (WGTA, HARLOW 1949) sowie der Futterbaum verwendet. Im ersten Abschnitt dieser Studie wurde das Normalverhalten von neun Weißbüschelaffenpaaren per Videokamera über den gesamten Tagesverlauf von zwölf Stunden aufgezeichnet und unter anderem in Bezug auf Aktivität, soziale und eigene Körperpflege sowie Futter- und Wasseraufnahme analysiert. Der Verlauf der Tagesaktivität zeigte drei Maxima zwischen 7:00 und 8:00 Uhr, 11:00 und 12:00 Uhr sowie 14:00 und 15:00 Uhr, dabei war die ansteigende Aktivität als Futtersuchverhalten vor den Mahlzeiten zu werten. Das im ersten Abschnitt der Studie dargestellte Aktivitätsmuster wurde im zweiten Abschnitt verwendet, um die Versuche mit WGTA und Futterbaum besser in den Tagesverlauf der Tiere einzuordnen und darüber ihre Kooperativität zu steigern. Die Tiere führten die Tests immer zur gleichen Tageszeit durch, deshalb wurde somit eine optimale Vergleichbarkeit und Homogenität der Ergebnisse gewährleistet. Bei der Auswertung der Videodokumentation im zweiten Abschnitt dieser Studie zeigte sich, dass erkrankte Weibchen ihren Partner im Gegensatz zu den Kontrolltieren gar nicht pflegen (p=0,029) und die Aktivität der erkrankten Weibchen zwar deutlich, aber nicht signifikant (p=0,057) verringert war. Diese verringerte Aktivität ist möglicherweise ein Hinweis auf Schmerzen der an EM erkrankten Weibchen, während die nicht vorhandene soziale Körperpflege den partnerschaftlichen Problemen betroffener Frauen entsprechen könnte. In den ersten beiden kognitiven Tests mit dem WGTA führten die erkrankten Weibchen signifikant weniger Versuche pro Tag durch als die Kontrolltiere (p=0,006/ p=0,008). Darüber hinaus benötigten die erkrankten Tiere signifikant mehr Versuche, um den ersten Test zu verstehen (p=0,008). Diese Unterschiede zu den Kontrolltieren ließen sich in den folgenden drei Versuchsabschnitten nicht mehr nachweisen. Daraus lässt sich ableiten, dass die Weibchen mit EM sich schlecht auf neue Anforderungen einstellen und sich weniger lange auf eine gestellte Aufgabe konzentrieren können. Nach der International Primatological Society (MC CANN et al. 2007) kann eine verminderte Fähigkeit, sich auf neue Situationen einzustellen, als Anzeichen für Beeinträchtigungen gewertet werden. Bei der Auswertung der Futterbaum Testreihen, in denen sowohl kognitive als auch motorische Fähigkeiten der Tiere mit einer Art „Kletterbaum“ überprüft wurden, ergaben sich demgegenüber keine signifikanten Unterschiede zwischen der EM-Gruppe und den Kontrolltieren. Zusammenfassend eignen sich die Videodokumentation und der WGTA zur Darstellung von Beeinträchtigungen bei an EM erkrankten Weißbüschelaffen. Die beiden Testsysteme können in folgenden pharmakologischen Studien verwendet werden, um erstmals die Auswirkungen neuer Therapeutika auf das Wohlbefinden der Modelltiere zu bewerten. Zusätzlich ermöglichen die Ergebnisse dieser Studie ein Refinement (RUSSELL und BURCH 1959), da die bisher verwendeten invasiven Methoden (Laparoskopie, Laparotomie) zur Bewertung des Verhaltens der EM Läsionen unter einer Therapie ergänzt und sogar ersetzt werden könnten. / Endometriosis (EM) is a common gynecological disease, which is known to cause chronic pelvic pain and infertility in women (VALLE 2002). Up to now, it was not possible to assess, whether the animal models for research (e.g. rhesus macaque, ZONDERVAN et al. 2004; common marmoset, EINSPANIER et al. 2006) suffer from pain or impairments due to the disease. Therefore, new test systems are needed to obtain pain and discomfort in animal models for EM to enable the validation of new therapeutic agents with a view to the patients well being. It was the aim of this study, to establish new non invasive test systems to investigate signs of discomfort in an animal model for EM, the marmoset monkey. Assuming that painful diseases can influence the behaviour (WALLACE et al. 1990), the mobility (FLECKNELL 1986) and the cognitive abilities (SMITH et al. 2006) of animals, three non invasive test systems were reviewed for their ability to detect EM associated pain in common marmosets. They were based on behaviour (videotaping), mobility and exploratory behaviour (food tree, modified after ROBERTS et al. 1993) and cognitive abilities (Wisconsin General Test Apparatus (HARLOW 1949) and food tree). In the first part of this study, the daily activity patterns, allo- and autogrooming as well as water and food intake of nine common marmoset couples were monitored over a 12-hour light phase by video recording. The animals showed a trimodal course of activity per day with maxima from 7:00-8:00h, 11:00-12:00h and 15:00-16:00h. These activity maxima represented foraging behaviour, as they were followed by frequent food intake phases. The knowledge of the daily activity patterns allowed to optimize the experimental conditions for the tasks with the food tree and the Wisconsin General Test Apparatus (WGTA; HARLOW 1949) in the second part of this study. As every animal solved the tasks at the same time of day, the comparability and homogeneity of the results were optimized. By analysing the video documentation in the second part of this study, the females with EM, in contrast to the control females, did not show any social grooming behaviour (p=0.029). Furthermore, their activity level was almost significantly decreased (p=0.057). This reduced activity could indicate towards pain in the diseased females, while the lack of social grooming is similar to partnership problems in diseased women. The WGTA tasks revealed, that the females with EM performed significantly less trials per day in the first two settings (p=0.006/ p=0.008) and needed more trials to solve the first setting than the control animals (p=0.008). Those differences between diseased females and control animals were not detectable in the following three settings of the WGTA tasks. These results demonstrate, that EM affected marmosets have difficulties to concentrate on cognitive tasks and to cope with new situations. According to the International Primatological Society (MC CANN et al. 2007), these difficulties to cope with new situations can be interpreted as signs of distress. The food tree, a kind of jungle gym, was used to assess the animals` cognitive abilities as well as their mobility, but there were no significant differences between the EM diseased females and the control animals. In conclusion, the videotaping and the WGTA are suitable methods to demonstrate signs for impairments due to EM in marmoset monkeys. In following pharmacological studies, both test systems will allow to evaluate the benefit of new therapeutic agents on the animal model`s well being. In addition, the results of this study can help to refine procedures by replacing invasive methods like laparotomy according to the Refinement of RUSSELL and BURCH (1959).

Weltweit ist eine rasante Zunahme des Artensterbens auch bei der Klasse Aves zu verzeichnen. Durch Umweltveränderungen und unzählige andere menschliche Einflüsse (z.B. illegaler Handel) ist fast ein Drittel der Papageienpopulation (Psittaciformes) vom Aussterben bedroht. Eine Möglichkeit, diesen Trend aufzuhalten, besteht in der gezielten und effektiven Nachzucht bedrohter Arten in der Obhut von Menschen mit dem Ziel der späteren Wiederauswilderung. Leider waren bisher solche Bemühungen oft erfolglos. Dies ist der Tatsache geschuldet, dass fundierte wissenschaftliche Untersuchungen zum Reproduktionsstatus nahezu fehlen und ein Transfer der hormonanalytischen Methoden vom Säugetier zum Vogel nicht so einfach möglich ist. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Etablierung von Methoden zur Hormonbestimmung in verschiedenen Medien beim männlichen Papagei, mit deren Hilfe eine Einordnung des Reproduktionsstatus möglich ist. Im Vordergrund standen dabei vor allem nicht-invasive Techniken, die mit deutlich geringerem Stress für die Tiere verbunden sind. Als Vertreter für die Gruppe der Papageienartigen wurden Wellensittiche (Melopsittacus undulatus, n=11), Nymphensittiche (Nymphicus hollandicus, n=9) und Halsbandsittiche (Psittacula krameri, n=7) ausgewählt und endokrinologisch untersucht. Diese Vögel wurden vom Bundesverband für fachgerechten Natur- und Artenschutz e.V. (BNA) zur Verfügung gestellt. Die Hormonanalyse erfolgte in den regelmäßig gesammelten Blut-, Speichel- und Kotproben der männlichen Psittaziden. Neben dem Sexualhormon Testosteron wurden die Blutspiegel des Stresshormons Corticosteron bestimmt, da eine mögliche Beziehung zwischen Stress und Testosteronsekretion besteht. In den Vorversuchen wurden zunächst geeignete Methoden für die Hormonanalyse in den verschiedenen Medien beim Papagei entwickelt. Zur Extraktion von Testosteron aus den Blut- und Kotproben erwies sich Diethylether als gut geeignet, während Speichel direkt ohne Extraktion im Testosteron-Enzymimmunoassay eingesetzt wurde. Da Papageien hauptsächlich primär konjugierte Testosteronmetabolite (85%) ausscheiden, wurden die Kotproben nach dem Trocknen und Einwiegen mit Hilfe der β-Glucuronidase/Arylsulfatase hydrolysiert und dann mit Diethyether extrahiert. Die Corticosteronanalyse im Plasma der Papageien erfolgte durch Fällung der Proteine mittels absolutem Alkohol und Einsatz der Plasmaextrakte in den Radioimmunoassay. Bei den verschiedenen Papageienspezies traten während der Untersuchungsperiode vergleichbare Plasma-Testosteronkonzentrationen auf. Die höchsten Plasmaspiegel (0,36 ng/ml) wiesen die Wellensittiche im März 2007 auf, ähnliche Konzentrationen (0,34 ng/ml) erreichten die Nymphensittiche im Februar 2007. Demgegenüber zeigten die Halsbandsittiche geringere maximale Konzentrationen (0,26 ng/ml) im November 2007. Im Kot der Papageien wurden erwartungsgemäß deutlich höhere Testosteronwerte gemessen, weil die Steroidausscheidung im Kot kumulativ eine zurückliegende Zeitperiode und Blut den aktuellen Hormonstatus zum Zeitpunkt der Probennahme widerspiegelt. Bezüglich der Haltungs- und Umweltbedingungen zeigten die Papageien maximale Testosteronspiegel während der kalten Jahreszeit, bei kurzer (Halsbandsittich) bzw. zunehmender Tageslichtlänge (Wellen- und Nymphensittich) und Haltung in der Innenvoliere. Dabei spielte die Niederschlagsmenge in der gemäßigten Klimazone offenbar weniger eine Rolle in der aviären Reproduktion. Die Verlaufsuntersuchungen des Stresshormons Corticosteron im Blut der Papageien ergaben speziesspezifische Unterschiede hinsichtlich der Konzentrationen, zeitlichen Verläufe und in Bezug zum Testosteronspiegel. Auffällig hohe Corticosteronkonzentrationen zeigten die nicht domestizierten Halsbandsittiche (15,9 – 35,6 ng/ml) im Vergleich zu den Wellensittichen (1,76 – 17,1 ng/ml) und Nymphensittichen (4,06 – 12,1 ng/ml), bei denen sich vermutlich im Laufe der Domestikation eine verminderte Sensibilität der HPA-Achse ausgebildet hat. In Bezug zum Plasma-Testosteronspiegel war bei den Wellen- und Halsbandsittichen ein gegenläufiger Zusammenhang erkennbar, wobei beim Nymphensittich eine positive Korrelation zwischen der Testosteron- und Corticosteronkonzentrationim Plasma bestand. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass durch die Testosteronanalyse in Kot und Plasma eine Einordnung des Reproduktionsstatus beim Wellen-, Nymphen- und Halsbandsittich möglich ist. Es ist jedoch sinnvoll, Proben zu verschiedenen Zeitpunkten vergleichend zu betrachten, um die tierindividuellen Unterschiede zu berücksichtigen. Offensichtlich stehen die Steroidhormone der Gonaden und der Nebenniere zueinander in Beziehung, sodass auch Corticosteron in der Reproduktionsdiagnostik von männlichen Psittaziden Anwendung finden sollte.

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

The study of nonmonotonic logics is one mayor field of Artificial Intelligence (AI). The reason why such kind of formalisms are so attractive to model human reasoning is that they allow to withdraw former conclusion. At the end of the 1980s the novel idea of using argumentation to model nonmonotonic reasoning emerged in AI. Nowadays argumentation theory is a vibrant research area in AI, covering aspects of knowledge representation, multi-agent systems, and also philosophical questions. Phan Minh Dung’s abstract argumentation frameworks (AFs) play a dominant role in the field of argumentation. In AFs arguments and attacks between them are treated as primitives, i.e. the internal structure of arguments is not considered. The major focus is on resolving conflicts. To this end a variety of semantics have been defined, each of them specifying acceptable sets of arguments, so-called extensions, in a particular way. Although, Dung-style AFs are among the simplest argumentation systems one can think of, this approach is still powerful. It can be seen as a general theory capturing several nonmonotonic formalisms as well as a tool for solving well-known problems as the stable-marriage problem. This thesis is mainly concerned with the investigation of metalogical properties of Dung’s abstract theory. In particular, we provide cardinality, monotonicity and splitting results as well as characterization theorems for equivalence notions. The established results have theoretical and practical gains. On the one hand, they yield deeper theoretical insights into how this nonmonotonic theory works, and on the other the obtained results can be used to refine existing algorithms or even give rise to new computational procedures. A further main part is the study of problems regarding dynamic aspects of abstract argumentation. Most noteworthy we solve the so-called enforcing and the more general minimal change problem for a huge number of semantics.