The thesis deals with the question which motivation direction—approach or avoidance—is connected to the emotion relief—a positive, low-arousal emotion, which is caused by an expected or nonexpected, motive-consistent change for the better, thus caused by the absence of an aversive stimulus. Based on the idea of postulating different levels of approach avoidance motivation, the Reflective-Impulsive Model of Behavior (RIM, Strack & Deutsch, 2004) is applied to relief and approach avoidance. The RIM differentiates between an impulsive and a reflective system of information processing, with both systems working in relative independence from each other. Two central variables moderate the relation between relief and approach avoidance. The first is the psychological system in which approach avoidance is processed and assessed. Two levels of approach avoidance are distinguished: an impulsive distance orientation (distance change in relation to specific stimuli) and a reflective goal orientation (attainment of positive versus avoidance of negative end states). The second is the psychological system in which relief developed: In the impulsive system, relief develops as the affect that is conditioned to the absence of negative states; in the reflective system, relief develops as a result of goal-oriented behaviour of controlling or preventing of negative stimulation. The thesis looks at both moderators (level of approach avoidance and psychological system of development of relief) at once. The central prediction for the impulsive distance orientation is: Relief leads to an approach distance orientation (distance reduction), independent from the system in which relief develops. The central prediction for the reflective goal orientation is: Relief leads to an avoidance goal orientation (control of negative end states). This latter prediction is only made for the case when relief was caused by (develops in) the reflective system, that is by one’s own, goal-directed behaviour; it is further necessary for an avoidance goal orientation that the relief state cannot certainly reached, instead there always has to uncertainty in the control of negative states. The methodology in the thesis is based on studies of aversive conditioning. In most studies, a differentiation paradigm is applied. The impulsive relief is operationalized via a classically conditioned relief (aversive CS-), whereas the reflective relief is operationalized via an active avoidance paradigm which ensures the methodological comparability of “reflective relief” to “impulsive relief”. The predictions are as follows: Prediction A: Relief will elicit positive affective valence and an approach distance orientation. This should be true for both relief that is caused by the impulsive system and for relief that is caused by the reflective system (Experiments 2-3). Prediction B: More positive valence of relief—caused by a larger change of affective states—will elicit a stronger approach distance orientation (Experiment 4). Prediction C: Relief caused by the impulsive system will not elicit a specific goal orientation (Experiment 5). Prediction D: Uncertain self-induced relief—caused by the reflective system—will elicit an avoidance goal orientation (Experiments 6-7). In addition, Experiment 1 validated the conditioning paradigm used for the elicitation of relief. The experiments in the thesis support all predictions made in the theoretical part. The work has implications for the assumptions made in the RIM (Strack & Deutsch, 2004). In the impulsive system, the affective valence determines approach avoidance orientation (e.g., R. Neumann & Strack, 2000), the reflective goal not playing an important role. Relief elicits an approach orientation in the impulsive system. In the reflective system, the active goal is decisive for the approach avoidance orientation. Uncertain self-caused relief elicits an avoidance goal orientation in the reflective system. The studies of the thesis thus support and validate the assumptions made in the RIM (Strack & Deutsch, 2004) in the specific field of motivational direction. / Die Arbeit behandelt die Frage, mit welcher motivationalen Richtung, Annäherung oder Vermeidung, die Emotion Erleichterung verbunden ist - Erleichterung ist dabei definiert als positive Emotion niedriger Erregung, die durch eine erwartete oder unerwartete motiv-konsistente Veränderung zum Besseren, also durch die Abwesendheit aversiver Stimulation, verursacht wird. Basierend auf der in der Literatur vertretenen Idee, mehrere Ebenen der Annäherungs- Vermeidungs-Motivation zu postulieren, wird das Reflektiv-Impulsiv Modell menschlichen Verhaltens (RIM, Strack & Deutsch, 2004) auf die Erleichterung und Annäherung-Vermeidung angewendet. Im RIM wird zwischen einem impulsiven und einem reflektiven System der Informationsverarbeitung unterschieden, beide Systeme arbeiten dabei relativ unabhängig voneinander. Zwei zentrale Variablen moderieren danach den Zusammenhang zwischen Erleichterung und Annäherungs-Vermeidung. Der erste Moderator ist das psychologische System, in dem Annäherung-Vermeidung verarbeitet und gemessen wird. Hierzu werden zwei Ebenen von Annäherung-Vermeidung unterschieden: eine impulsive Distanzveränderungsorientierung (Distanzveränderung bezüglich spezifischen Reizes) und eine reflektive Zielorientierung (Erreichung positiver oder Vermeidung negativer Endzustände). Der zweite Moderator ist das psychologische System, in dem die Erleichterung entsteht: Im impulsiven System entsteht Erleichterung als an die Abwesenheit negativer Zustände konditionierter Affekt; im reflektiven System entsteht Erleichterung als Resultat zielgesteuerten Verhaltens bei der Kontrolle oder Verhinderung einer negativen Stimulation. Die Arbeit betrachtet dabei beide Moderatoren (Ebene der Annäherung-Vermeidung und Entstehungssystem der Erleichterung) gleichzeitig. Für die impulsive Distanzorientierung werden daraus die folgenden zentralen Vorhersagen abgeleitet: Erleichterung löst eine Annäherungs-Distanzorientierung (Distanzverringerung) aus, unabhängig davon, ob Erleichterung im impulsiven oder im reflektiven System entsteht. Für die reflektive Zielorientierung wird abgeleitet: Erleichterung löst eine Vermeidungs-Zielorientierung (Vermeidung negativer Endzustände) aus. Diese letzte Vorhersage gilt allerdings nur dann, wenn die Erleichterung im reflektiven System entsteht, also durch eigenes, zielgeleitetes Verhalten entsteht; außerdem ist es für eine Vermeidungs-Zielorientierung nötig, dass die Erleichterung nicht sicher erreicht werden kann, sondern immer ein Anteil Unsicherheit bei der Vermeidung negativer Zustände bestehen bleibt. Die in der Arbeit verwendete Methodik basiert auf Studien zur aversiven Konditionierung. In der Arbeit wird mehrheitlich ein Differenzierungsparadigma gewählt. Die im impulsiven System entstehende Erleichterung wird dabei mit einer klassischen Konditionierung hergestellt (als aversiver CS-), die im reflektiven System entstehende Erleichterung wird mit einem aktiven Vermeidungs-Paradigma hergestellt, das die methodische Vergleichbarkeit der „reflektiven Erleichterung“ mit der „impulsiven Erleichterung“ sicherstellt. Die Vorhersagen sind wie folgt: Vorhersage A: Sowohl impulsive als auch reflektive Erleichterung löst eine positive affektive Valenz und eine impulsive Annäherungs-Distanzorientierung aus (Experimente 2-3). Vorhersage B: Die positivere Valenz von Erleichterung, die durch eine größere affektive Veränderung verursacht wird, verstärkt die Annäherungs-Distanzorientierung (Experiment 4). Vorhersage C: Impulsive Erleichterung beeinflusst die Zielorientierung nicht (Experiment 5). Vorhersage D: Unsichere reflektive Erleichterung löst eine Vermeidungs-Zielorientierung aus (Experimente 6-7). Zusätzlich validiert Experiment 1 das Konditionierungsparadigma, das für die Erzeugung der Erleichterung benutzt wird. Die vorliegenden Experimente unterstützen alle im Theoretischen Teil gemachten Vorhersagen. Die vorliegende Arbeit hat Implikationen für die Annahmen über das impulsive System sowie das reflektive System im RIM (Strack & Deutsch, 2004). Im impulsiven System ist die affektive Valenz entscheidend für die Annäherungs-Vermeidungs-Orientierung (z.B. R. Neumann & Strack, 2000), das reflektive Ziel spielt dabei keine Rolle. Impulsiv löst Erleichterung eine Annäherungs-Orientierung aus. Im reflektiven System dagegen ist das aktive Ziel entscheidend für die Annäherungs-Vermeidungs-Orientierung. Reflektiv löst nur unsichere selbst bewirkte Erleichterung eine Vermeidungsorientierung aus. Die vorliegenden Studien unterstützen und validieren damit die Annahmen des RIM (Strack & Deutsch, 2004) auf dem spezifischen Feld der motivationalen Richtung.

Virtually all existing MRI applications require both a high spatial and high temporal resolution for optimum detection and classification of the state of disease. The main strategy to meet the increasing demands of advanced diagnostic imaging applications has been the steady improvement of gradient systems, which provide increased gradient strengths and faster switching times. Rapid imaging techniques and the advances in gradient performance have significantly reduced acquisition times from about an hour to several minutes or seconds. In order to further increase imaging speed, much higher gradient strengths and much faster switching times are required which are technically challenging to provide. In addition to significant hardware costs, peripheral neuro-stimulations and the surpassing of admissable acoustic noise levels may occur. Today’s whole body gradient systems already operate just below the allowed safety levels. For these reasons, alternative strategies are needed to bypass these limitations. The greatest progress in further increasing imaging speed has been the development of multi-coil arrays and the advent of partially parallel acquisition (PPA) techniques in the late 1990’s. Within the last years, parallel imaging methods have become commercially available,and are therefore ready for broad clinical use. The basic feature of parallel imaging is a scan time reduction, applicable to nearly any available MRI method, while maintaining the contrast behavior without requiring higher gradient system performance. PPA operates by allowing an array of receiver surface coils, positioned around the object under investigation, to partially replace time-consuming spatial encoding which normally is performed by switching magnetic field gradients. Using this strategy, spatial resolution can be improved given a specific imaging time, or scan times can be reduced at a given spatial resolution. Furthermore, in some cases, PPA can even be used to reduce image artifacts. Unfortunately, parallel imaging is associated with a loss in signal-to-noise ratio (SNR) and therefore is limited to applications which do not already operate at the SNR limit. An additional limitation is the fact that the coil array must provide sufficient sensitivity variations throughout the object under investigation in order to offer enough spatial encoding capacity. This doctoral thesis exhibits an overview of my research on the topic of efficient parallel imaging strategies. Based on existing parallel acquisition and reconstruction strategies, such as SENSE and GRAPPA, new concepts have been developed and transferred to potential clinical applications. / In den späten 80er Jahren entwickelte sich die Magnetresonanz-Tomographie (MRT), die bis dato lediglich in Forschungseinrichtungen etabliert war, zu einem der wichtigsten Verfahren in der klinischen Diagnostik. Allerdings erfordern nahezu alle bestehenden klinischen Anwendungsgebiete sowohl eine hohe räumliche als auch eine hohe zeitliche Auflösung für eine optimale Detektion und Klassifizierung von Krankheitsbildern. Der bisherige Ansatz, diesen zunehmenden Anforderungen an die klinische MRT gerecht zu werden, bestand vor allem in der stetigen Verbesserung von Gradientensystemen die mit immer höheren Gradientenstärken und schnelleren Schaltzeiten aufwarteten. Die technischen Fortschritte, sowie schnelle Bildgebungsmethoden erlaubten es, Messzeiten von etwa einer Stunde auf nur wenige Minuten oder sogar Sekunden zu reduzieren. Eine weitere Verkürzung der Experimentdauer mittels noch leistungsfähigeren Gradientensystemen ist jedoch technisch schwierig zu realisieren. Ausserdem gehen enorm hohe Entwicklungs und Materialkosten mit den erhöhten Anforderungen einher. Es kommt hinzu, dass noch stärkere Gradienten und noch schnellere Schaltzeiten zu peripheren Neurostimulationen und zur Überschreitung von zulässigen akustischen Grenzwerten führen können. Heutige Gradientensysteme arbeiten schon sehr nahe an den Grenzen der zulässigen Sicherheitsbestimmungen. Deshalb werden alternative Strategien benötigt, um weitere Messzeitverkürzungen realisieren zu können. Der bisher erfolgreichste Ansatz bestand in der Entwicklung von Mehr-Kanal-Spulen-Anordnungen und damit verknüpft der darauffolgenden Einführung der parallellen Bildgebung in den späten 90er Jahren. In den letzten 5 Jahren haben sich parallele Bildgebungsmethoden an den klinischen Tomographen etabliert und nahezu alle Herstellerfirmen stellen diese Technik kommerziell zur Verfügung. Die parallele Bildgebung ermöglicht eine Messzeitverkürzung, die prinzipiell auf jede bestehende Bildgebungsmethode angewendet werden kann, ohne dabei das Kontrastverhalten zu verändern und ohne höhere Gradientenleistung zu beanspruchen. In der parallellen Bildgebung übernimmt die Mehr-Kanal-Spulen-Anordnung teilwiese die Ortskodierung, die normalerweise durch zeitaufwendiges Schalten von Magnetfelgradienten erzeugt wird. Mit dieser Strategie kann bei gleicher Messzeit die örtliche Auflösung verbessert, oder bei gleicher Auflösung die Messzeit verkürzt werden. Ausserdem können mit hilfe der parallelen MRT in manchen Fällen Bildartefakte signifikant reduziert werden. Allerdings ist mit der parallelen Bildgebung immer ein Signal zu Rausch (SNR) Verlust verbunden, der diese Methode auf klinische Anwendungen begrenzt, die nicht bereits am SNR-Limit betrieben werden. Ausserdem muß die Spulenanordnung genug Sensitivitätsvariationen über das zu untersuchende Objekt bereitstellen, um ausreichende Kodierfunktion zu gewährleisten. Diese Dissertationsarbeit liefert einen Überblick über meine Forschungsarbeit zum Thema “Entwicklung und Anwendung von effizienten Strategien in der parallelen MRT”. Basierend auf bestehenden parallelen Akquisitions und Rekonstruktionstechniken, wie beispielsweise SENSE und GRAPPA, wurden neue Konzepte entwickelt und auf mögliche klinische Fragestellungen angewandt.

Die Magnet-Resonanz (MR)-Bildgebung ist mit vielfältigen Anwendungen ein nicht mehr wegzudenkendes Instrument der klinischen Diagnostik geworden. Dennoch führt die stark limitierte Messzeit häufig zu einer Einschränkung der erzielbaren räumlichen Auflösung und Abdeckung, einer Beschränkung des Signal-zu-Rauschverhältnis (Signal-to-Noise Ratio) (SNR) sowie einer Signalkontamination durch benachbartes Gewebe. Bereits bestehende Methoden zur Reduktion der Akquisitionszeit sind die partielle Fourier (PF)-Bildgebung und die parallele Bildgebung (PPA). Diese unterscheiden sich zum einen im Schema zur Unterabtastung des k-Raums und zum anderen in der verwendeten Information zur Rekonstruktion der fehlenden k-Raum-Daten aufgrund der beschleunigten Akquisition. Während in der PPA die unterschiedlichen Sensitivitäten einer Mehrkanal-Empfangsspule zur Bildrekonstruktion verwendet werden, basiert die PF-Bildgebung auf der Annahme einer langsamen Variation der Bildphase. Im ersten Abschnitt dieser Arbeit wurde das Konzept der Virtuellen Spulendekonvolutions (Virtual Coil Deconvolution) (VIDE)-Technik vorgestellt, das das gleiche Schema der Unterabtastung des k-Raums wie die konventionelle PPA verwendet, aber anstelle der Spulensensitivität die Bildphase als zusätzliche Information zur Herstellung der fehlenden Daten der beschleunigten Bildgebung verwendet. Zur Minimierung der Rekonstruktionsfehler und der Rauschverstärkung in der VIDE-Technik wurde ein optimiertes Akquisitionsschema entwickelt. Die Kombination der PPA und PF-Bildgebung zur Beschleunigung der MR-Bildgebung wird durch das unterschiedliche Unterabtastschema erschwert. Wie Blaimer et al. in ihrer Arbeit gezeigt haben, kann das Prinzip der VIDE-Technik auf Mehrkanal-Spulen übertragen werden, sodass mit dieser Methode die PPA und die PF-Bildgebung optimal vereint werden können. Dadurch kann die Rauschverstärkung aufgrund der Spulengeometrie ohne zusätzliche Messungen deutlich reduziert werden. Obwohl die Abtastung des k-Raums in der MR-Bildgebung sehr variabel gestaltet werden kann, wird bis heute nahezu ausschließlich die regelmäßige k-Raum-Abtastung in der klinischen Bildgebung verwendet. Der Grund hierfür liegt, neben der schnellen Rekonstruktion und der einfachen Gestaltung der Variation des Bild-Kontrasts, in der Robustheit gegen Artefakte. Allerdings führt die regelmäßige k-Raum-Abtastung zu einer hohen Signalkontamination. Die Optimierung der SRF durch nachträgliches Filtern führt jedoch zu einem SNR-Verlust. Die dichtegewichtete (DW-) Bildgebung ermöglicht die Reduktion der Signal-Kontamination bei optimalem SNR, führt aber zur einer Reduktion des effektiven Gesichtsfelds (FOV) oder einer Erhöhung der Messzeit. Letzteres kann durch eine Kombination der PPA und DW-Bildgebung umgangen werden. Der zweite Teil dieser Arbeit befasste sich mit neuen Aufnahme- und Rekonstruktionsstrategien für die DW-Bildgebung, die eine Erhöhung des FOVs auch ohne Einsatz der PPA erlauben. Durch eine Limitierung der minimalen k-Raum-Abtastdichte konnte durch eine geringfügige Reduktion des SNR-Vorteils der DW-Bildgebung gegenüber der kartesischen, gefilterten Bildgebung eine deutliche Verringerung der Artefakte aufgrund der Unterabtastung in der DW-Bildgebung erreicht werden. Eine asymmetrische Abtastung kann unter der Voraussetzung einer homogenen Bildphase das Aliasing zusätzlich reduzieren. Durch die Rekonstruktion der DW-Daten mit der Virtuelle Spulendekonvolution für die effektive DW-Bildgebung (VIDED)-Bildgebung konnten die Artefakte aufgrund der Unterabtastung eliminiert werden. In der 3d-Bildgebung konnte durch Anwendung der modifizierten DW-Bildgebung eine Steigerung des FOVs in Schichtrichtung ohne Messzeitverlängerung erreicht werden. Die nicht-kartesische k-Raum-Abtastung führt im Fall einer Unterabtastung zu deutlich geringeren, inkohärenten Aliasingartefakten im Vergleich zur kartesischen Abtastung. Durch ein alternierendes DW-Abtastschema wurde eine an die in der MR-Mammografie verwendete Spulengeometrie angepasste k-Raum-Abtastung entwickelt, das bei gleicher Messzeit die räumliche Auflösung, das SNR und das FOV erhöht. Im dritten Teil dieser Arbeit wurde die Verallgemeinerung der DW-Bildgebung auf signalgewichtete Sequenzen, d.h. Sequenzen mit Magnetisierungspräparation (Inversion Recovery (IR), Saturation Recovery (SR)) sowie Sequenzen mit einer Relaxation während der Datenaufnahme (Multi-Gradienten-Echo, Multi-Spin-Echo) vorgestellt, was eine Steigerung der Bildqualität bei optimalem SNR erlaubt. Die Methode wurde auf die SR-Sequenz angewendet und deren praktischer Nutzen wurde in der Herz-Perfusions-Bildgebung gezeigt. Durch die Verwendung der in dieser Arbeit vorgestellten Technik konnte eine Reduktion der Kontamination bei einem SNR-Gewinn von 16% im Vergleich zur konventionellen, kartesischen Abtastung bei gleicher Messzeit erreicht werden. / Magnetic resonance (MR) imaging has become a powerful tool in clinical diagnostics. However, long acquisition times used in MR imaging limit the available signal-to-noise Ratio (SNR), spatial resolution and coverage and cause signal contamination from neighboring tissue. Two established methods used to reduce the scan time of MR imaging are partial parallel acquisition (PPA) and partial fourier (PF) imaging. These methods use different schemes to undersample k-space and use a different kind of information to reconstruct the missing data resulting from the accelerated acquisition. While in PPA the varying sensitivities of a multi-channel receiver coil are used in the image reconstruction, PF imaging is based on the assumption of a smoothly varying image phase. In the first section of this work, the concept of virtual coil deconvolution (VIDE) imaging is proposed. This method uses the identical acquisition scheme for the accelerated measurement of k-space as PPA. However, in contrast to PPA, VIDE imaging uses the image phase instead of the varying coil sensitivities to recover the missing data of the accelerated acquisition. Reconstruction errors and noise amplification of VIDE imaging were minimized by an optimized acquisition scheme. VIDE imaging allows an acceleration of MR imaging by a factor of two. The different sampling schemes used in PF imaging and PPA are disadvantageous for the combination of PF imaging and PPA to increase the acceleration of MRI. Blaimer, Gutberlet et al. showed that the concept of VIDE imaging can be extended to multi-channel receiver coils. This allows an optimal combination of PF imaging and PPA. The noise amplification caused by the coil geometry could be significantly decreased without lengthening the scan time. Although k-space can be measured in a variety of sampling schemes, almost exclusively a Cartesian trajectory is used in clinical imaging. Reasons are the fast and simple reconstruction, the robustness against artifacts and the well-defined contrast of Cartesian imaging. However, the Cartesian acquisition results in increased signal contamination. Post-processing filtering allows reduction of contamination but at the expense of SNR. Density weighted (DW) imaging allows optimization of the spatial response function (SRF) at maximum SNR but results in a reduced effective field of view (FOV) or a lengthening of the scan time. This disadvantage of DW imaging can be eliminated by the application of PPA. In the second section new acquisition and reconstruction methods were presented allowing an increase of the effective FOV in DW imaging even without the use of PPA. The limitation of the minimum sampling density in DW imaging resulted in a significant reduction of aliasing. Moderate filtering to correct the k-space weighting resulted in low reduction of the SNR gain in comparison to Cartesian imaging with the identical scan time. On condition of a homogeneous image phase, the aliasing can be additionally reduced by using an asymmetric DW sampling. Using virtual coil deconvolution for effective density weighted (VIDED) imaging for reconstruction, aliasing could be eliminated. By applying the developed DW method, the spatial coverage of 3D imaging was increased even without a lengthening of the scan time. In case of undersampling k-space, DW acquisition results in significantly reduced incoherent aliasing in comparison to Cartesian imaging. Alternating DW sampling revealed an optimized sampling scheme for the coil geometry used in MR-mammography. In experiments the effective FOV or the spatial resolution in slice direction could be increased significantly. In the third section the extension of DW imaging to signal-weighted sequences, i.e. sequences with magnetization preparation (inversion recovery or saturation recovery) or with relaxation between the acquired echoes (multigradient echo, multi-spin echo), was presented. The method provided increased image quality at optimum SNR in comparison to Cartesian imaging. By applying the new technique to SR-sequences, its practical use could be shown in myocardial perfusion imaging. The method presented in this work allowed an optimization of the SRF with an SNR gain of 16% compared to conventional Cartesian sampling at identical scan time.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der theoretischen Untersuchung zweier Themenkomplexe: der Erzeugung Hoher Harmonischer in Molekülen und dem Einfluss von gekoppelter Elektronen-Kern-Dynamik auf Ultrakurzpuls-Ionisationsprozesse und Quantenkontrolle. Während bei der Untersuchung der Hohen Harmonischen die Auswirkungen der Kernbewegung auf die Spektren im Mittelpunkt des Interesses stehen, wird bei der Analyse der gekoppelter Elektronen-Kern-Dynamik das Hauptaugenmerk auf die nicht-adiabatischen Effekte gerichtet, die auftreten, wenn Kern- und Elektronenbewegung sich nicht, wie es im Rahmen der Born-Oppenheimer-Näherung in der Quantenchemie häufig angenommen wird, voneinander trennen lassen. / This work aims at the theoretical analysis of high harmonic generation in molecules and the influence of coupled electron and nuclear dynamics on ultra-short pulse ionization processes.

Zugl.: Münster (Westfalen), Univ., Diss., 2006

Inhalt: 1. Fragestellung 2. Neue Perspektiven auf klassische Vermittlungsverhältnisse 2.1 Vermittlung als Inhaltsauswahl und -präsentation 2.2 Kooperative Lernverhältnisse: Neue Perspektiven auf Vermittlung 3. Zur Konzipierung von Vermittlungsverhältnissen als Verste-hens- und Beratungsverhältnisse 3.1 Vermittlung als Verstehens- und Beratungsleistung 3.2 Verstehen im Kontext von Anerkennung und Kritik

Univ., Diss--Frankfurt am Main, 2004.

Zugl.: Münster (Westfalen), Universiẗat, Diss., 2009.

Hamburg, Universität, Thesis (doctoral), 2001.

Passau, Universiẗat, Diss., 2009.