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Thesis (doctoral)--Universität Bremen, 2005. / Includes bibliographical references (p. 113-125).

The Hess Deep Rift in the East Pacific Rise is a mid-ocean ridge spreading center that produces melts which exhibit geochemical characteristics of evolved MORB. Using basaltic glass samples collected from multiple dive cruises that explored Hess Deep geology, volatile and chemical data were collected at USF using FTIR and EMPA, respectively. In addition, a data suite of samples of glass from Hess Deep were compiled from the EarthChem database. The intention was to use the data suite and models to compare the Hess Deep regime to analog models for mid-ocean ridge crystallization regimes and tectonic structures. The USF and EarthChem samples were then compared to various crystallization models generated in Petrolog3 (Danyushevsky and Plechov, 2011) and COMAGMAT (Ariskin and Barmina, 2004). The starting compositions using depleted, normal, and enriched MORB (Gale et al, 2013) were modeled at depths reflecting an upper and lower melt lens along the rift axis. The volatile components of the USF samples were compared to models for water and carbon dioxide behavior in basalt made using VolatileCalc (Newman and Lowenstern, 2002). Based on the comparison of the samples to the forward modeling in Petrolog3, it appears that the geochemical behavior of major and trace elements most closely resembles that of small amounts of fractional crystallization and re-assimilation of accessory minerals. The VolatileCalc models suggest that the USF samples most likely followed a degassing pathway at depths corresponding to the shallow melt lens. When considering the analog models for ophiolite sequences and melt flow beneath a fast-spreading ridge, it appears that the melt regime at Hess Deep deviates from both standing theories. Instead the most likely mechanisms are shallow crystallization, at depths equal to or less than an upper melt lens, and shallow dynamic degassing.

Die kortikale spreading depression (SD), wie sie von Leão 1944 zuerst beschrieben wurde, ist ein elektrophysiologisches Phänomen, das in der Pathophysiologie der Aurasymptomatik einer Mi-gräneattacke und Ischämie-induzierter Zellschäden diskutiert wird. Während der akuten fokalen zerebralen Ischämie treten eine Reihe von Ereignissen wie eine massive Entzündungsreaktion und die allmähliche Einbeziehung einer zunächst viablen ischämischen Randzone - der Penum-bra - in das infarzierte Hirngewebe auf. Da an diesen Ereignissen SD-ähnliche Depolarisationen kausal beteiligt sind, ist die pharmakologische Verringerung von SD-Episoden bzw. eine Ver-kleinerung ihrer Amplitude und Dauer unter in vitro als auch tierexperimentellen in vivo Bedin-gungen eine mögliche neuroprotektive Strategie. In der vorliegenden Arbeit wurde ein in vitro Modell beschrieben, das am Hirnschnittpräparat des Neokortex der adulten Ratte eine reproduzierbare Auslösung von SD-Wellen unter normoxi-schen Bedingungen gestattet. Anhand von charakteristischen elektrophysiologischen Parametern einer SD wie Amplitude, Dauer und Ausbreitungsgeschwindigkeit wurden die gute Überein-stimmungen dieses in vitro Modells mit in vivo Modellen gezeigt. Obwohl SD Wellen am nicht-ischämischen Kortex keine morphologischen Schäden verursachen, zeigte sich in den hier vorge-stellten Experimenten eine funktionelle Unterdrückung der GABAergen hemmenden Mechanis-men des Neokortex nach repetitiven SDs auch bei ausreichender Energie- und Sauerstoffversor-gung. Die hier diskutierten Ergebnisse demonstrierten, daß unter in vitro Bedingungen der AMPA-Glutamatrezeptor für die Auslösung und Ausbreitung einer SD eine untergeordnete Rolle spielt. Demgegenüber erwies sich die NMDA-Rezeptoraktivierung als herausragend für eine SD, da die Blockade dieses Rezeptors mit dem nicht-kompetitiven Antagonisten Ketamin die SD-Amplitude und SD-Dauer signifikant verringerte. Die Anwendung der selektiven 5-HT1A-Agonisten 8-OH-DPAT und BAY x 3702 erwies sich als eine neue Möglichkeit, die Zeitdauer einer SD zu verringern. Die aufgezeigte SD-induzierte neuronale Hyperexzitabilität kann unter normoxischen Bedingun-gen zelluläre Dysfunktionen verursachen und auch an einer Generierung der Aura eines Migrä-neanfalls beteiligt sein. Unter hypoxisch-ischämischen Bedingungen könnte eine SD-induzierte Dysfunktion GABAerger Kontrollmechanismen die Ausweitung ischämischer Zellschäden be-wirken. Die Hoffnungen auf eine effektive Schlaganfalltherapie haben sich mit den bisherigen NMDA-Antagonisten trotz ihrer hier bestätigten guten in vitro Wirksamkeit aufgrund der Interferenz mit physiologischen Glutamatfunktionen im Kortex nicht erfüllt. Die hier gezeigte konzentrationsab-hängige Verkürzung der SD-Dauer durch die Aktivierung des 5-HT1A-Serotoninrezeptors unter in vitro Bedingungen kann bei der bekannten hohen 5-HT1A-Rezeptor-mRNA-dichte an beson-ders ischämievulnerablen Neuronen einen neuen neuroprotektiven Ansatz auch beim Menschen darstellen. Weitere Untersuchungen müssen zeigen, ob die hier beschriebene enge Verflechtung des serotonergen Systems mit der glutamatergen Neurotransmission eventuell auch zu uner-wünschte Wirkungen unter in vivo Bedingungen führt. / Repetitive cortical spreading depression (SD) and SD-like events, associated with a massive de-polarization of neuronal and glial cells, is thought to play a key role in the induction of neuronal damage in the peri-infarct zone following experimental focal cerebral ischemia. In addition, ex-perimental and clinical data suggest that SD is the underlying mechanism of neurological distur-bances during migraine auras as well. However, detailed analyses on the consequences of repeti-tive SDs on cortical function and involved receptors are lacking. Using an in vitro rat model of SD I investigated in this thesis the electrophysiological properties of repetitive potassium chloride (KCl)-induced SDs, their influence on synaptic neurotransmis-sion and the effects of ionotropic glutamate antagonists and 5-HT1A agonists in neocortical slices obtained from adult rats. Whereas repetitive SDs revealed only non-significant variations in du-ration, amplitude and integral when elicited at intervals of 30 min, paired-pulse inhibition of ex-tracellularly recorded field potential responses was significantly affected by repetitive SD even under normoxic conditions. Compared to the control recordings, each SD episode caused a sig-nificant decrease in the efficacy of intracortical GABAergic inhibition by approximately 10%. Since excitatory synaptic transmission was unaffected, these data indicate that repetitive SDs cause a selective suppression of GABAergic function even in the non-ischemic brain. None of the compounds tested prevented the SD-induced cortical disinhibition. However, the SD-associated negative shift in the extracellular DC potential was reduced by ketamine, a selective N-methyl-D-aspartic acid (NMDA-) receptor antagonist. Ketamine significantly (p < 0.01) re-duced the amplitude of the first SD peak and blocked the second SD peak. Ketamine also de-creased the SD duration at half maximal amplitude (p < 0.05). NBQX, a selective a-amino-3- hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid (AMPA) receptor antagonist did not affect the SD-accompanied cortical depolarization, whereas selective 5-hydroxytryptamine (5-HT)1A receptor agonists 8-OH-DPAT and BAY x 3702 shortened concentration-dependently the duration of the SD up to 50 %. Nevertheless, both 5-HT1A receptor agonists caused a strong disinhibition of neu-ronal function with a tendency towards paired-pulse facilitation as well. Thus, repetitive SD and SD-like events may induce neuronal hyperexcitability due to a selective suppression of intrinsic inhibitory GABAergic function. Under normoxic conditions, SD-induced disinhibition may be involved in the generation and maintenance of migraine or associated neurological disturbances. Under hypoxic-ischemic conditions, neuronal hyperexcitability may contribute to the gradual expansion of the ischemic core and the metabolic deterioration of the penumbral tissue after SD episodes. This underlines the deleterious effect of SD to the outcome of focal cerebral ischemia. Although the precise mecha-nisms of SD generation and propagation remains far from established, the present pharmacologi-cal profile of KCl-induced SD in vitro links the induction and propagation of SD in rat neocorti-cal slices mainly to a local increase of [K + ] e and a subsequent activation of NMDA- receptors. This corroborates the neuroprotective effect of a NMDA- receptor blockade observed in various in vitro and in vivo models. However, as it has been demonstrated in clinical trials, NMDA- re-ceptor antagonists in use today cause psychomimetic and cardiovascular side effects in humans and are therefore currently of low clinical benefit. The activation of 5-HT1A receptors by selective agonists represents a new pharmacological strategy in the treatment of acute ischemic stroke, since shortened SD waves may represent a less energy-consuming process under conditions of limited energy supply and are probably associated with an efflux of excitatory neurotransmitters to a lesser extent. The potential clinical benefit of 5-HT 1A receptor agonists remains to be investi-gated in clinical trials, since systemic administration of these compounds after the onset of acute focal cerebral ischemia might interfere with normal functions of glutamatergic neurotransmission in the intact, non-ischemic brain.

Der Schlaganfall steht hinter den Herz- und Tumor-Erkrankungen an dritter Stelle aller Todesursachen. Der wichtigste Faktor für die Vermeidung dauerhafter Invalidität und die Wiederherstellung maximaler Lebensqualität ist die Verhinderung von sekundären Komplikationen. Dabei stellt die Infarktprogression eine der schwerwiegendsten Komplikationen dar. Im Rahmen dieser Arbeit konnte bei insgesamt 45 Patienten mit einem malignen Schlaganfall mittels serieller MRT-Aufnahmen bestimmt werden, ob eine Infarktprogression vorlag. Ein Schwerpunkt der Arbeit war es, die hämodynamische Antwort und die zeitliche und räumliche Ausbreitung von Spreading Depolarizationen (CSD) im Periinfarktgewebe von Patienten mit malignem Schlaganfall zu untersuchen. In dieser Studie konnte zum ersten Mal die zeitliche und räumliche Ausbreitung von CSDs und deren hämodynamische Kopplung am humanen Kortex gezeigt werden. In einer zweiten Substudie wurden mit Hilfe der zerebralen Mikrodialyse die Konzentrationen von Glutamat, Glukose, Laktat und Pyruvat im Periinfarktgewebe bestimmt. Damit sollte im Besonderen geklärt werden, ob es Unterschiede in den Konzentrationen bei Patienten mit Infarktprogression zu Patienten ohne Infarktprogression gibt. Zusammenfassend war ein bemerkenswerter Anteil von verzögerter Infarktprogression nach Dekompression bei Patienten mit malignem Schlaganfall assoziiert mit veränderten biochemischen Markern innerhalb der Periinfarktregion. Des Weiteren wurde untersucht, inwiefern CSDs mit einer veränderten Konzentration von Glutamat, Glukose, Laktat und Pyruvat einhergeht. Hierzu wurde eine Korrelation zwischen CSDs und den Mikrodialysekonzentrationen von Glutamat, Glukose, Laktat und Pyruvat erstellt. / Stroke is the third leading cause of death. The most important factor in preventing permanent disability and recovering quality of life is the prevention of secondary complications. Infarct progression is one of the most serious complications after stroke. In the present study we determined by volumetric analysis from serial magnetic resonance imaging in 45 patients with malignant hemispheric stroke whether an infarct progression was present or not. The next aim was to investigate the hemodynamic response pattern and spatiotemporal propagation of cortical spreading depolarization (CSD) in the peri-infarct region of malignant hemispheric stroke. For the first time, intraoperatively the spatiotemporal propagation of CSDs and their hemodynamic coupling in the human cerebral cortex was visualized. In a second study, the levels of glutamate, glucose, lactate and pyruvate in the peri-infarct region using cerebral microdialysis in patients with malignant stroke were investigated. In particular, it was necessary to clarify whether there are differences in the metabolic changes are associated with delayed infarct progression. In summary, we observed a notable proportion of delayed infarct progression after decompressive surgery in patients with malignant hemispheric stroke associated with a disarrangement of biochemical markers within the peri-infarct region. Furthermore I investigated how CSDs are associated with metabolic changes. For this, a correlation between CSD and the concentrations of glutamate, glucose, lactate and pyruvate was prepared.

Der Gegenstand dieser Arbeit war die Untersuchung von organischen Filmen und deren Interaktion mit membranaktiven Substanzen mit der Raskraftmikroskopie. Begleitend zur Durchführung dieser Aufgabe wurde ein Rasterkraftmikroskop entwickelt, dessen technische Ausführung es gestattete, Aspekte der Abbildung und der gezielten Modifikation organischer Filme mit dem Rasterkraftmikroskop eingehender zu untersuchen. Als organische Filme fanden Phospholipidfilme aus DMPC, DPPC, POPC, PC und Mischungen aus ihnen Verwendung, welche als Modell für biologische Membrane betrachtet werden können. Durch Mischungen der Phospholipide ließen sich Modellmembrane herstellen, welche einerseits für die Untersuchungsmethode ausreichend stabil erwiesen und eine Gel-Flüssigphasenseparation zeigten. Zwei Herstellungsmethoden für die Filme, die Vesikelfusion und eine Technik, welche als „solution spreading“ bekannt ist, wurden angewandt. Die letztgenannte Methode konnte für die in-situ Abbildung mit dem Rasterkraftmikroskop in Flüssigkeiten adaptiert werden. An den hergestellten Lipidfilmen sind Veränderungen der Oberfläche durch die Interaktion mit Peptiden und weiteren Substanzen beobachtet und deren Einfluss auf die Topographie der Modelloberfläche im zeitlichen Verlauf mit dem Rasterkraftmikroskop abgebildet worden. Die Beobachtungen zeigten, dass die Interaktion der verwendeten Peptide zu einer in den flüssigen Regionen des Filmes beginnenden Veränderung führen, welche sich auch von den Rändern her in die Bereiche im Gelzustand fortsetzt. Mit Hilfe einer Simulation konnten ausgewählte Aspekte der untersuchten Wechselwirkung der Peptide mit der Modellmembran nachvollzogen werden. / The object of this work was the investigation of organic films and their interaction with membrane active substances by scanning force microscopy. In addition to this objective a scanning force microscope was also developed. The specifications of the device permitted a more detailed investigation of aspects of the mapping process and the direct modification of organic films with the scanning force microscope. As organic films the phospholipids DMPC, DPPC, POPC, PC and mixtures of them were used. These can be considered as model for biological membranes. Mixtures of phospholipids allow the preparation of model membranes which show a gel-liquid-phase separation and which are sufficiently stable for the application to the investigation method. Two different preparation methods -- vesicle fusion and solution spreading -- were used. The latter method could be adapted for scanning force microscopy in liquids. For the prepared films alterations of the surface due to interaction with petides and other substances were observed and their influence on the topography of the model surface was time dependently mapped. The observations show that the alterations due to interaction with the peptides starts in the liquid phase regions and propagates over the border regions into the gel-state areas. By means of a computer simulation selected aspects of the investigated peptide interaction could be verified.

Die Pathogenese der verzögerten ischämischen Defizite (VIND) nach Subarachnoidalblutung wird mit Produkten der Hämolyse in Zusammenhang gebracht. Topische Hirnsuperfusion mit einer artifiziellen cerebrospinalen Flüssigkeit (ACSF), die L-NA, einen NOS-Inhibitor, in Kombination mit einer erhöhten Kaliumkonzentration erhielt, hat bei der Ratte zu Ischämien geführt. Dieses Phänomen wurde als Cortical spreading ischemia (CSI) bezeichnet. Dabei scheint es während der neuronalen Depolarisation zu einer gestörten Kopplung zwischen cerebralem Metabolismus und Blutfluß zu kommen, die zu einer Vasokonstriktion und schließlich zur Ischämie führt. Die vorliegenden Arbeit beschäfftigte sich zum einen mit der Frage, ob Hämoglobin und hoch Kalium (35 mmol/l) auch zu CSIs führt,und ob es in Folge der CSIs zu cerebralen Parenchymschäden kommt. Methode: 24 Tieren wurde eine ACSF in den künstlich geschaffenen Subarachnoidalraum perfundiert. Diese ACSF enthielt eine erhöhte Kaliumkonzentration (K+ ) von 35 mmol/l und 2 mmol/l freies Hämoglobin (Hb). Unter dieser Versuchsanordnung kam es, als Antwort auf die neuronale Depolarisation, zu einem langandauernden massiven Abfall des rCBF in ischämische Bereiche, der sogenannten cortical spreading ischaemia (CSI). Zum Nachweis eines möglichen cerebralen Parenchymschadens durch die CSI wurden die Gehirne von 11 Versuchstieren histologisch untersucht. Von den 11 histologisch sowie immunhistochemisch gefärbten Hirnpräparaten wiesen 9 Hirne eine ausgeprägte cortikale Zellnekrose auf. Bei den Kontrolltieren, denen entweder nur die erhöhte K+ oder Hämoglobin in der ACSF superfundiert wurde, kam es nicht zum Auftreten von CSIs. und Anzeichen von nekrotischem Zelluntergang waren nicht zu sehen. Schlussfolge: Subarachnoidales Hb kombiniert mit hoch K+ fürt zur cortical spreading ischemia und in weiterer Folge zu ausgedehnten corticalen Infarkten. / The pathogenesis of delayed ischemic neurological deficits after subarachnoid hemorrhage has been related to products of hemolysis. Topical brain superfusion of artificial cerebrospinal fluid (ACSF) containing L-NA a NOS-inhibitor and high concentration of K+ has shown to induce ischemia in rats. Superimposed on a slow vasospastic reaction, the ischemic events represent spreading depolarisation of the neuronal-glial network that trigger acute vasoconstriction. The purpose of the present study was to investigate whether such spreading ischemias in the cortex could be caused also by the hemolysis products hemoglobin and K+ and whether such spreading cortical ischemias lead to brain damage. Methods: A cranial window was implanted in 24 rats. Cerebral blood flow (CBF) was measured using laser Doppler flowmetry, and direct current(DC)potentials were recorded. The ACSF was superfused topically over the brain. Rats were assigned to three groups representing ACSF composition. Analysis included classical histochemical and immunhistochemical studies. Superfusion of ACSF containing Hb combined with high concentration of K+ (35 mmol/L) reduced CBF gradually. Spreading ischemia in the cortex appeared when CBF reached 40 to 70% compared to baseline (which was 100%). This cortical spreading ischemia was characterized by sharp negative shift in DC, which preceded a steep CBF decrease that was followed by a slow recovery. In 9 of the surviving animals widespread cortical infarction was observed at the site of the cranial window and neighbouring areas in contrast to the findings in the two control groups. Conclusion: Subarachnoid Hb combined with high K+ causes cortical spreading ischemia and leads to widespread necrosis of the cortex.

An experimental study on impaction of a single drop on solid surfaces was conducted to show the effects of particles on the impact process. The parameters were: volume fraction of particles (0 to 0.3), particle size (0.47 to 250 micron), and ratio of particle size to drop size (0.00017 to 0.074). The effect of particle volume fraction on the spreading process depended on impact speed and substrate. At low impact speed, particles had little effect on the spreading except for surfaces where the equilibrium contact angle was low. For high impact speed, the influence of particles on spreading can be described by the effective viscosity. The effect of particle size on the spreading process also depended on impact speed and substrate. At low impact speed, the drop did not have enough kinetic energy to overcome the energy barrier associated with the large particles. For particle-laden liquids, retraction was affected by particle parameters. When pure liquid drops retracted from the maximum spreading ratio, the retraction appeared to be symmetric around the point of impaction while retraction of the particle-laden drop was sometimes asymmetric. Rebounding on the Teflon film depended on impact speed, particle volume fraction, and particle size. The impact speed must reach a critical value for rebounding to occur. Bouncing results suggested that the probability of bouncing decreased as viscosity increased, impact speed increased, and surface tension decreased. The non-wetting behavior and bouncing probably involved an air layer between the surface and the drop. When a low-velocity liquid drop impacts on a surface, ejection of a secondary drop from the top of the impacting drop was sometimes observed. When Renardy et al.'s (2003) criterion for the range of velocities for existence of a capillary wave was applied to for a 3.2-mm water drop; the range was between 0.2 to 1.5 m/s. However, drop ejection was observed at lower impact speed. When apparent viscosity of the particle-laden liquid obtained from Krieger's equation (1972) was used in the pure liquid models for predicting the maximum spreading ratio, good agreement between model predictions and experimental results was obtained when Park et al's model (2003) was used.

Syftet med föreliggande studie var att undersöka hur ledarskapsmodeller sprids genom exemplet Försvarsmakten och Transformativt ledarskap. Undersökningen baserades på en kvalitativ ansats, vilken utgjordes av en fallstudie som innefattade intervjuer och dokument. Gällande genomförda intervjuer bestod urvalet av åtta informanter från Försvarsmakten och Försvarshögskolan, vilka var experter inom ämnet ledarskap. Intervjuerna varade mellan 45- 60 minuter vardera. Gällande dokumenten analyserades av Försvarsmakten och Försvarshögskolan publicerade material såsom: beslutsdokument, broschyrer, utbildningsmaterial och en lärobok. Utifrån studiens analytiska ramverk visade resultatet att ledarskapsmodeller sprids i en tydlig riktning. Spridningsprocessen inleds nämligen med ett behov som efterföljs av att en ledarskapsmodell inhämtas och anpassas till verksamheten samt att den sedermera sprids vidare till andra organisationer. I diskussionsdelen diskuteras detta mönster med hjälp av Nyinstitutionell teori och tidigare forskning kring idéspridning. Som konklusion konstaterades slutligen att införandet av en ny ledarskapsmodell var av dubbelbottnad karaktär för fallet Försvarsmakten. I detta avseende poängteras att det fanns rationella anledningar och ett behov av att införa en ny ledarskapsmodell, men att ledarskapsmodellen däremot inte alltid upplevdes som praktiskt tillämpbar inom organisationen. Exempel på praktiska implikationer ges. / The aim of this study was to examine how leadership models are being spread through the example of the Swedish Armed Forces and Transformative Leadership. The survey was based on a qualitative approach as a case study that included interviews and documents. The selection of the interviews consisted of eight informants from the Swedish Armed Forces and Swedish National Defence College, who were experts in the subject of leadership. The interviews lasted between 45-60 minutes each. The documents that were analyzed were published by the Swedish Armed Forces and the Swedish National Defence College and included materials such as: decision documents, brochures, training materials and a textbook. Based on the study's analytical framework, the results showed that leadership models are being spread in a clear direction. In this case, the process of spreading the model starts with a need of a new leadership model which is then obtained by the existing demand. Thereafter the organization adapts the model to the context of the organization, which later on is being spread to other organizations. This pattern is later discussed in the thesis using New Institutional Theory and previous research based on the diffusion of ideas. The conclusion is that the introduction of a new leadership model within the Swedish Armed Forces was of equivocal nature. In this regard it was emphasized that there were rational reasons and a need to introduce a new leadership model, but that the leadership model did not always perceived as practically applicable within the organization. Examples of practical implications are presented.

Thesis (Ph. D.)--University of Hawaii at Manoa, 1995. / Includes bibliographical references (leaves 77-86). / Microfiche. / ix, 86 leaves, bound ill. (some col.) 29 cm