DFG Forschungsgruppen - Beteiligung Humboldt-Universität zu Berlin
FOR 2518: Funktionale Dynamik von Ionenkanälen und Transportern (Dynlon)
Die DFG-Forschungsgruppeninitiative Funktionale Dynamik von Ionenkanälen und Transportern kombiniert experimentelle und computerbasierte theoretische Ansätze zur Untersuchung von Ionenkanälen und Transportern. Der Fokus wird dabei auf der Aktivierung von Ionenkanälen durch chemische Signale liegen. Einbezogen werden Ionenkanäle, die die Bindung von Liganden für die Kanalöffnung benötigen (ionotrope Glutamatrezeptoren), Ionenkanäle, die durch Liganden moduliert werden (K2P Kanäle, spannungsabhängige K+-Kanäle, durch zyklische Nukleotide modulierte Ionenkanäle) und Transporter, die kanalartige Konformationen einnehmen können (EAAT-Glutamattransporter und CLC-Anionenkanälen/Anion-Proton-Austauscher). Verschiedene experimentelle Methoden aus den Bereichen Elektrophysiologie, Biochemie, Fluorometrie und Strukturbiologie werden mit Computertechniken wie all-atom-Moleküldynamik (MD), hybridquantenmechanische / molekülmechanische Simulationen, freie Energieberechnungen und Markov-Modellierungen kombiniert. Die Strategie der Forschergruppeninitiative wird eine anderweitig nicht erreichbare Synergie zwischen Computersimulationen und Experimenten nutzen und fördern. Wir erwarten, dass das Forschungsprogramm nicht nur neue Einblicke in ausgewählte Ionenkanäle und Transporter liefern, sondern auch theoretische und experimentelle Ansätze in der Ionenkanalforschung vorantreiben wird.
Sprecherhochschule:
Universitätsklinikum Jena
Sprecher*in:
Prof. Dr. Klaus Benndorf
Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Lebenswissenschaftliche Fakultät, Institut für Biologie
Laufzeit: 2017-
FOR 2841: Jenseits des Exoms - Auffindung, Analyse und Vorhersage des Krankheitspotenzials nichtkodierender DNA Varianten
Die Aufklärungsrate seltener genetischer Erkrankungen stagniert trotz der Gesamtexom-Sequenzierung bei etwa 50%, da nur proteinkodierende Genomabschnitte untersucht und somit nicht-kodierende und regulatorische Mutationen übersehen werden. Der logische nächste Schritt wäre die Gesamtgenom-Sequenzierung, welche aber aufgrund der hohen Zahl von Genvarianten Schwierigkeiten bei der Auswertung bereitet und daher nicht in der klinischen Routineversorgung eingesetzt werden kann. Unsere Forschungsgruppe vereint daher eine Reihe führender Wissenschaftler*innen auf den Gebieten der Medizin, Grundlagenwissenschaften und Bioinformatik, um die Interpretation nicht-kodierender Varianten im Humangenom zu verbessern. Unsere Ziele sind die Verbesserung der Auslesung von Genomsequenzen, sowie ein besseres Verständnis der dreidimensionalen Genomstruktur bei der Bindung von Transkriptionsfaktoren und in der Genregulation, als auch die Zusammenführung weit verstreuter Informationen zur Genregulation in einer einzigen Wissensdatenbank. Wir werden die oszillierende Expression von Transkriptionsfaktoren als neues Regulationsprinzip und den Einfluss genomischer Strukturvarianten auf die epigenetische Modifikation während der Entwicklung von Geweben und Organen an Modellerkrankungen untersuchen. Viele epigenetische Daten sind momentan nicht öffentlich zugänglich und müssen durch die Forschungsgruppe erhoben werden. Dies sind hoch aufgelöste Transkriptionsfaktor Bindungsstellen, Histonmodifikationen, Chromatinkontakte, regulatorische Netzwerke, die Struktur der Bindung zwischen DNA und Transkriptionsfaktoren, als auch Informationen zur Auswirkung größerer Strukturvarianten auf die drei-dimensionale Faltung des Genoms. Wir haben Zugriff auf exzellent charakterisierte Patientenkohorten mit Entwicklungsstörungen der Schilddrüse, der Knochen und der Muskulatur, deren Genomdaten wir zur Etablierung und Testung allgemeiner Interpretationsregeln nutzen werden. Die Bioinformatiker*innen der Forschungsgruppe werden die experimentellen Daten zur Entwicklung ihrer Analysealgorithmen nutzen, die uns helfen sollen, nicht-kodierende Genvarianten zuverlässig zu interpretieren. Die Erreichung dieser Ziele setzt eine intensive interdisziplinäre Zusammenarbeit aller Wissenschaftler*innen der Forschungsgruppe voraus und könnte von keiner Gruppe allein bewerkstelligt werden. Das übergeordnete Ziel von Jenseits des Exoms ist nicht nur ein verbessertes Verständnis von Genregulation und Gentranskription, sondern auch die Entwicklung online frei zugänglicher und nutzerfreundlicher Software zur Analyse von Gesamtgenom Daten, die auch von Menschen ohne spezielle Bioinformatikkenntnisse genutzt werden kann. Mit diesen Innovationen wollen wir die Gesamtgenom-Analyse näher an das Krankenbett heranrücken und sicherstellen, dass Patienten mit bisher ungeklärten seltenen genetischen Krankheiten schneller ihre Diagnose erhalten.
Sprecherhochschule:
Charité - Universitätsmedizin Berlin
Sprecher*in:
Prof. Dr. Markus Schülke-Gerstenfeld
Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, Institut für Informatik;
Lebenswissenschaftliche Fakultät, Institut für Biologie
Laufzeit: 2019-
FOR 2898: Militärische Gewaltkulturen – Illegitime militärische Gewalt von der Frühen Neuzeit bis in die Gegenwart
Die beantragte DFG-Forschergruppe „Militärischen Gewaltkulturen“ hat den Anspruch, ein wichtiges Desiderat sowohl der Militärgeschichtsschreibung als auch der Gewaltforschung zu schließen: Durch die Einführung des Konzepts der „militärischen Gewaltkulturen“ soll eine Möglichkeit geschaffen werden, das durch zahlreiche Einzelfallstudien dokumentierte, teilweise sehr unterschiedliche Gewalthandeln regulärer Streitkräfte systematisch zu beschreiben und zu erklären. „Militärische Gewaltkulturen“ werden definiert als die von den Angehörigen eines kollektiven militärischen Gewaltakteurs eines Staates oder staatsähnlichen Gebildes ausgehenden Gewaltpraktiken und der zugehörigen Deutungszuweisungen und Diskurse. Die Forschergruppe untersucht, auf welche Weise und in welchem Ausmaß sich von der Frühen Neuzeit bis hin zur Zeitgeschichte spezifische militärische Gewaltkulturen in den regulären Armeen der europäischen Großmächte ausbildeten. Im Rahmen der Teilprojekte wird versucht, die – wie alle kulturellen Phänomene – fortwährender Veränderung unterworfenen militärischen Gewaltkulturen in synchronen und diachronen Studien zu identifizieren, deren Bestimmungsfaktoren herauszuarbeiten und ihre Bedeutung und ihren Erklärungswert für das militärische Gewalthandeln der jeweiligen regulären Gewaltakteure einzuordnen. Im Mittelpunkt des Forschungsinteresses steht dabei zeitgenössisch als illegitim aufgefasste physische Gewalt sowohl in Kriegs- als auch in Friedenszeiten, weshalb wiederholt die Frage nach den sich wandelnden Maßstäben der Legitimität und Illegitimität von Gewalt und Bedingungen für den Wandel gestellt werden wird.
Sprecherhochschule:
Universität Potsdam
Sprecher*in:
Prof. Dr. Sönke Neitzel
Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Philosophische Fakultät, Institut für Geschichtswissenschaft
Laufzeit: 2021-
FOR 2936: Klimawandel und Gesundheit in Afrika südlich der Sahara
Die Forschungsgruppe adressiert das wachsende Public Health-Problem zunehmender Krankheitslast als Folge des Klimawandels. Bislang gab es nur wenig gemeinsame Anstrengungen der Gesundheits-, Klima-, und Sozialwissenschaften, um die Auswirkungen des Klimawandels auf die menschliche Gesundheit zu ermitteln. Besonders für die gefährdeten Bevölkerungsgruppen in sub-Sahara Afrika wurde diese Frage kaum erforscht, obwohl die ländliche Bevölkerung dort stark vom Klimawandel betroffen ist und die geringste Anpassungskapazität aufweist. Dieser Subkontinent sieht sich der unbeendeten Aufgabe gegenüber, Unterernährung und Infektionskrankheiten mit all ihren negativen gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Folgen zu bekämpfen. Gleichzeitig haben nicht-übertragbare Erkrankungen in sub-Sahara Afrika erheblich zugenommen, so dass deren Versorgung nun um die limitierten Ressourcen der dortigen Gesundheitssysteme konkurriert. Bis heute sind die zusätzlichen Auswirkungen des Klimawandels auf drei dieser Hauptkrankheiten in Afrika nur unzureichend bekannt: kindliche Unterernährung, Malaria und kardio-vaskuläre Störungen. Diese Forschungsgruppe hat daher die Zielstellungen i) kausale Pfade zu bestimmen von Wetterveränderungen über hydrologische, landwirtschaftliche und ökonomische Faktoren bis zu Unterernährung, Malaria und Hitzestress bei definierten ländlichen Bevölkerungen in Burkina Faso und Kenia, ii) zukünftige Entwicklungen entlang dieser Pfade vorauszuberechnen, iii) die Effektivität, die sozio-ökonomischen Kosten und die Projektionsveränderungen zu ermitteln für vielversprechende, klimaspezifische Anpassungsstrategien, iv) die historischen und vorausgesagten Szenarien von der lokalen auf die nationale Ebene zu erweitern, und letztlich v) weitreichende gesellschaftliche Auswirkungen des Klimawandels und seiner gesundheitlichen Langzeitfolgen zu identifizieren. Für den Erfolg der Forschungsgruppe bündeln zwei exzellente Forschungszentren ihre Kräfte in Gesundheitswissenschaften und in Klimaforschung und arbeiten zusammen mit fachkundigen akademischen Institutionen: Das Heidelberg Institut für Global Health (HIGH), das Potsdam Institut für Klimafolgenforschung (PIK) und ihre langjährigen Partner in Burkina Faso und Kenia bieten das benötigte Spektrum von Fachwissenschaftler*innen aus Public Health, Ernährung, Physiologie, Klimaforschung, Ökonomie und Politikwissenschaft. Dieses Nord-Süd-Netzwerk wird konzeptionelle und technische Herausforderungen meistern, um das komplexe Zusammenspiel zwischen Klimawandel, intermediären biophysischen Faktoren und Gesundheit besser zu verstehen. Dadurch wird diese Forschungsgruppe einen essentiellen Wissensbeitrag leisten zur Entwicklung effektiver und effizienter klimaspezifischer Anpassungsstrategien für sub-Sahara Afrika. In einer globalisierten Welt tragen derartig sachkundige Anpassungsmaßnahmen zu Bevölkerungsgesundheit, gesellschaftlichem Wohlstand und politischer Stabilität bei.
Sprecherhochschule:
Universitätsklinikum Heidelberg
Sprecher*in:
Prof. Dr. Rainer Sauerborn
Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Lebenswissenschaftliche Fakultät, Albrecht Daniel-Thaer-Institut für Agrar- und Gartenbauwissenschaften
Laufzeit: 2019-
FOR 2973: Katholischsein in der Bundesrepublik Deutschland. Semantiken, Praktiken und Emotionen in der westdeutschen Gesellschaft 1965-1989/90
Die Forschungsgruppe analysiert die Erneuerung religiöser Glaubensformation und -praxis im Kontext der deutschen Gesellschaftsgeschichte von der Mitte der 1960er Jahre (II. Vatikanisches Konzil, Scharnierjahr 1968) bis 1989 (die „Wende“ zur deutschen Wiedervereinigung). Diese Jahre kennzeichnet eine enorme Entwicklungsdynamik. Bereits die Zeitgenossen nahmen diese grundlegenden Veränderungen sensibel wahr. Hier setzt die Forschungsgruppe an: Welchen spezifischen Beitrag leistete das „Katholischsein“ zur Gestaltung der Nachmoderne seit den 1960er/70er Jahren? Prononciert geht es nicht um die Binnengeschichte eines sozialen Milieus, sondern um die Einschreibung religionskultureller Dynamik in die Zeitgeschichte. Darum führt die Forschungsgruppe Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Theologie und Zeitgeschichte zusammen und nutzt die Kommission für Zeitgeschichte (Bonn) als kontinuierlich erfolgreiche Plattform. Die Großgruppe derer, die sich als katholisch verstanden, bildete nahezu die Hälfte der Bevölkerung der ‚alten‘ Bundesrepublik. Für diese Männer und Frauen war es das II. Vatikanische Konzil (1962–1965), durch welches der Gestaltwandel von Religion in der sog. „Moderne“ in neuer Weise handlungsleitend wurde. Dieser religiöse shift stand mit den gesamtgesellschaftlichen Veränderungen in einem nach wie vor engen, nun aber völlig neu konzipierten Zusammenhang. Die „Zeichen der Zeit“ mit hoher 1. theologischer, 2. rollen- wie ritualbezogener und 3. zivilgesellschaftlicher Aufladung nicht mehr defensiv-apologetisch, sondern konstruktiv-kritisch zu bearbeiten (vgl. die Projektbereiche). Diese Wahrnehmungen erfordern ein innovatives Forschungsparadigma. Die Katholizismusforschung hat viel geleistet, um „Katholizismus“ / „katholisches Milieu“ zwischen 1800 und 1960 zu verstehen. Nun gilt es – unter Verabschiedung des konfessionellen Sonderbewusstseins – zu analysieren, was wir nach „Katholizismus“ und „katholischem Milieu“ als „Katholischsein“ bezeichnen. Ausgangspunkt sind folgende Thesen: 1. Aus der Sozialform des „katholischen Milieus“ gehen diversifizierte Sozialformen des „Katholischseins“ hervor. Diese beeinflussen das gesamtgesellschaftliche Klima der Bonner Republik erheblich. Solche neuartigen Verschränkungen wirken auf das Katholischsein reziprok zurück. 2. Diese Diversifizierung des Katholischseins lässt sich – gegen alte Meistererzählungen – nicht als ‚Erosion‘ oder ‚Säkularisierung‘ fassen. Vielmehr gilt es zu erklären, wodurch diese Prozesse auf eine spezifische Weise effektiv waren: ad intra die Plausibilität religiöser Identität und Praxis zu erhöhen, gleichzeitig ad extra die soziale Dynamik zu fördern. Die Forschungsgruppe setzt sich zum Ziel, durch die Analyse von Semantiken, Praktiken und Emotionen 1. die Begriffe „Katholizismus“ bzw. „katholisches Milieu“ fortzuschreiben, 2. ein kulturwissenschaftlich erweitertes Methodenarsenal zu erproben und 3. Modelle zu entwickeln, um Religionsgeschichte als Zeitgeschichte zu denken.
Sprecherhochschule:
Eberhard Karls Universität Tübingen
Sprecher*in:
Prof. Dr. Andreas Holzem
Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Philosophische Fakultät, Institut für Geschichtswissenschaften
Laufzeit: 2020-
FOR 3031: NORMAL#VERRÜCKT Zeitgeschichte einer erodierenden Differenz
Die Geschichte der Psychiatrie ist eine Geschichte der Differenz von „normal“ und „verrückt“. Diese Differenz wird jedoch zunehmend brüchig. Einerseits gewinnt das Verrückte mit der Öffnung der psychiatrischen Anstalten und Integration der Insass*innen in die Gesellschaft eine alltägliche Normalität; andererseits werden Verhaltens- und Reaktionsweisen wie Rausch, Stress oder Aufmerksamkeitsdefizit pathologisiert und Gegenstand psychiatrischer Interventionen. Damit verlieren bislang bewährte Narrative der Psychiatriegeschichtsschrei-bung ihre Deutungskraft, die sich gerade jener Dichotomie verdankt, die gegenwärtig in Frage steht. Hier setzt die Forschungsgruppe an. Sie versucht nicht, eine Veränderung der Konzepte von Verrücktheit nachzuzeichnen, sondern stellt die Erosion der Differenz von nor-mal und verrückt im Umgang mit psychischer Alterität ins Zentrum. Das gemeinsame Ziel der an der FOR beteiligten Projekte ist es, psychiatriegeschichtlich bislang nicht hinreichend analysierte Tendenzen als Ressource für die Zeitgeschichte zu mobilisieren.Umgesetzt wird dieses Ziel durch eine Dezentrierung des psychiatriehistorischen Gegenstandsfeldes, mit der jene Phänomenbereiche in den Blick genommen werden, die e-her „quer“ zu etablierten Themen liegen: 1. Akteurskonstellationen, die neben Psychiater*in-nen und Patient*innen auch andere Betroffenen- und Berufsgruppen umfassen; 2. Logiken und Räume, die neben den politischen Logiken der klassischen Institutionen und ihren her-kömmlichen Alternativen auch ökonomische und partizipative Rationalitäten einschließen und somit andere Lebenswelten und künstlerische Interventionen erschließen; 3. Methodi-sche Zugriffe auf Praktiken und Techniken der Interaktion und Aushandlung im psychiatri-schen Feld, die auch Medieneinsatz, Kommunikationsstrategien und Aneignungsweisen ein-beziehen. Durch diese Dezentrierung der Psychiatriegeschichte will die FOR entlang auffälli-ger Auflösungstendenzen Elemente einer Geschichte der Transformation im Umgang mit psychischer Alterität zusammentragen, die Alternativen zur vorliegenden Fachgeschichts-schreibung aufzeigen. So will sie eine psychiatrische Zeitgeschichte nach Vorbild einer anth-ropology of the present entwerfen, die auch bisherige Deutungsschemata von normal#ver-rückten Welten einer historischen Analyse zugänglich machen will.Die Forschungsgruppe ist interdisziplinär zusammengesetzt, um die Arbeit an den Phänomenen mit ethnologisch/ethnographischen, historisch/historiographischen, wissen-schaftshistorisch/wissenschaftssoziologischen sowie medientheoretischen, kultur- und litera-turwissenschaftlichen Ansätzen methodisch breit abzusichern. Aufgrund ihres Gegenstands-bereichs hat sie einen medizinhistorischen Schwerpunkt und will die Bezugsdisziplinen Psy-chiatrie, Psychologie und Soziale Arbeit in die Forschung einbeziehen.
Sprecherhochschule:
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
Sprecher*in:
Prof. Dr. Heiner Fangerau
Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Philosophische Fakultät, Institut für Ethnologie
Laufzeit: 2021-
FOR 5022: Medizin und die Zeitstruktur guten Lebens
Die interdisziplinäre Forschungsgruppe (FOR) geht der ethischen Frage nach der Zeitstruktur des guten Lebens im Horizont neuer medizinischer Möglichkeiten nach. Sie untersucht, (1.) welche Beziehungen zwischen medizinischen Konzepten, Technologien und Praktiken einerseits und lebenspraktischen Orientierungen sowie normativen Vorstellungen von den zeitlichen Strukturen des menschlichen Lebens andererseits bestehen, (2.) wie der Zusammenhang von Medizin und Lebenszeit in wissenschaftlichen, lebensweltlichen und (populär-)kulturellen Narrativen dargestellt und verhandelt wird und (3.) wie die dabei berührten Aspekte guten Lebens ethisch zu verstehen, zu bewerten und für die Praxis fruchtbar zu machen sind. Die Untersuchung dieser innovativen Fragestellung geht exemplarisch von drei medizinischen Anwendungsfeldern aus, die unterschiedliche Phasen im Lebensverlauf betreffen: (a) der Verschiebung lebensgeschichtlicher Zeithorizonte durch Verfahren der Reproduktionsmedizin, (b) der Problematisierung biographischer Phasen und Übergänge in der Behandlung chronisch Kranker im jungen und mittleren Erwachsenenalter sowie (c) der (Neu-)verhandlung des Alterns in der Gesundheitsversorgung älterer Menschen. Die jeweils relevanten moralischen Erfahrungen, Einstellungen und Überzeugungen werden in enger interdisziplinärer Kooperation von praktischer Philosophie, Medizinethik, Medizin, Kultur- bzw. Medienwissenschaften und Soziologie philosophisch-analytisch, kulturwissenschaftlich-hermeneutisch sowie sozialwissenschaftlich-qualitativ untersucht. Die Ergebnisse werden in der Perspektive einer empirisch-hermeneutisch informierten Ethik zusammengeführt, die soziokulturellen Bedingungen und Anwendungskontexten Rechnung trägt. Ziel ist es, ausgehend von konkreten Fallbeispielen ein reflektiertes Verständnis von den zeitlichen Bedingungen guten Lebens im Horizont medizinischer Möglichkeiten zu entwickeln. Die erste Laufzeit (Jahre 1-4) dient einerseits der Untersuchung der Zusammenhänge von Medizin und Lebenszeit im Zuge empirisch-hermeneutischer Forschung zu den Anwendungsfeldern, andererseits der theoretischen Konzeptualisierung der relevanten normativen Implikationen im Rahmen einer Ethik des guten Lebens. Dabei sollen interdisziplinär übergreifende begriffliche, theoretische und methodologische Ansätze zur Beschreibung, Erklärung und ethischen Bewertung der Wechselbeziehungen von medizinischen Möglichkeiten und zeitlichen Strukturen guten Lebens erarbeitet werden. In einer zweiten Laufzeit (Jahre 5-8) sollen die dabei formulierten Hypothesen systematisch überprüft und die Entwicklung eines umfassenden theoretischen Bezugsrahmens vorangetrieben werden. Dazu werden die leitenden Fragestellungen in drei Hinsichten erweitert: (a) inhaltlich durch zusätzliche medizinische Anwendungsbereiche, (b) theoretisch durch stärkere Fokussierung der kollektiven Dimension menschlichen Lebenszeit (z.B. Generationen) und (c) methodisch durch eine quantitative Perspektive.
Sprecherhochschule:
Universität Göttingen
Sprecher*in:
Prof. Dr. Claudia Wiesemann
Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Sprach- und literaturwissenschaftliche Fakultät, Institut für deutsche Literatur
Laufzeit: 2021-
FOR 5177: Die Dynamik der Wirbelsäule: Mechanik, Morphologie und Bewegung für eine umfassende Diagnose von Rückenschmerzen
Rückenschmerzen (low back pain, LBP) stellen eine überwältigende sozio-ökonomische Belastung für die Gesellschaft dar, an der immer mehr Patient*innen leiden und eine (nicht-)chirurgische Behandlung benötigen. Die Erfolgsraten der derzeitigen Behandlungen für LBP variieren beträchtlich, was auf das Fehlen eines grundlegenden mechanistischen Verständnisses der zugrundeliegenden Ätiologie und Pathogenese der Krankheit hinweist, ohne welche eine bessere Patientenstratifizierung und damit die Grundlage für personalisierte Therapieansätze nicht möglich ist. Gegenwärtig basiert die Entscheidung, ob ein chirurgischer oder nicht-chirurgischer Eingriff verordnet werden soll, auf statischen Bildern (Röntgen, CT, MRT) und auf kurzen körperlichen Untersuchungen. Solche Kurzzeitanalysen spiegeln selten die natürliche Körperhaltung von Patienten im täglichen Leben wider und vernachlässigen die Dynamik der Form und Belastung der Wirbelsäule und erlauben somit keine Charakterisierung der zugrundeliegenden Ursachen für Schmerzen. Neueste Technologien, die zum Teil von Mitgliedern unseres Konsortiums entwickelt wurden, ermöglichen erstmals (1) eine dynamische Bewertung der Wirbelsäulenform und -beweglichkeit, (2) Messungen von In-vivo-Kräften, die während täglicher Aktivitäten wirken, und (3) ein Grundverständnis der mechanischen Anpassung assoziierter Wirbelsäulenstrukturen. Diese technischen Möglichkeiten ebnen den Weg für eine eingehende Charakterisierung der Pathophysiologie von LBP und entschlüsseln das Zusammenspiel von Wirbelsäulenform, Beweglichkeit und mechanischer Gewebespannung, die alle drei Ursachen für Schmerzen sein können. Dieses Konsortium soll aufzeigen, wie die Form und Geometrie der Wirbelsäule (Morphologie - MORPHOLOGY), die Kinematik der Wirbelsäule und des Beckens (Bewegung - MOTION) und die Belastung der Lendenwirbelsäule (Mechanik - MECHANICS) miteinander verknüpft sind und zu Schmerzen führen. Wir gehen davon aus, dass das Verständnis der Wechselbeziehungen zwischen diesen 3Ms neue Wege zur Entwicklung von Strategien für eine funktionalisierte Patientenstratifizierung eröffnen wird. Zunächst werden wir diese Wechselbeziehungen in zwei Kohorten charakterisieren, wovon eine Kohorte aus Patienten mit unspezifischem LBP besteht, die sich einer multimodalen Schmerzbehandlung unterziehen, die andere aus Patienten mit spezifischem LBP, die sich einer chirurgischen Behandlung unterziehen. In-vivo-Studien an großen und kleinen Tiermodellen sowie mathematische Modellierungen werden diese Studien ergänzen, um ein besseres mechanistisches Verständnis des LBP zu erlangen und dessen mögliche Ursachen zu identifizieren. Langfristig wollen wir Prognosemodelle entwickeln, die eine spezifischere Stratifizierung in Risikokategorien für personalisierte Behandlungsstrategien ermöglichen und damit die Grundlage für erfolgreichere Behandlungsergebnisse von Rückenschmerzpatienten bilden.
Sprecherhochschule:
Charité - Universitätsmedizin Berlin
Sprecher*in:
Prof. Dr. Hendrik Schmidt
Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Kultur-, Sozial- und Bildungswissenschaftliche Fakultät, Institut für Sportwissenschaft
Laufzeit: 2021-
FOR 5208 Modellbasierte Bestimmung nichtlinearer Eigenschaften von Piezokeramiken für Leistungsschallanwendungen (NEPTUN)
Ultraschallsensoren und -aktoren finden heute vielfältige Anwendungen in Wissenschaft und Technik. Auch beim Design und bei der Optimierung dieser Komponenten setzt man zunehmend auf den Einsatz von Computertechnik. Als eines der größten Probleme erweist sich dabei die ungenügende Kenntnis der akustischen bzw. elektromechanischen Materialeigenschaften der piezoelektrischen Werkstoffe bzw. der gefertigten piezoelektrischen Bauelemente. Nach gegenwärtigem Stand der Technik werden diese Materialeigenschaften für eine Werkstoffprobe anhand mehrerer, unterschiedlich prozessierter Materialproben bestimmt, was zur Folge hat, dass der Materialparametersatz inkonsistent ist. Insbesondere gilt dies für die Charakterisierung von piezokeramischen Werkstoffen im höheren Leistungsbereich, zum Beispiel bei Leistungsschallanwendungen, bei denen die nichtlinearen Eigenschaften der Werkstoffe beim Designprozess mit berücksichtigt werden müssen. Auch die dissipativen Eigenschaften piezoelektrischer Materialien (infolge Dämpfung) sind in die Betrachtungen miteinzubeziehen. Für dieses Forschungsvorhaben ergeben sich folgende wesentliche Zielstellungen: Es sind Messverfahren und Messsysteme zur ganzheitlichen Charakterisierung des thermopiezoelektrischen Materialverhaltens piezokeramischer Werkstoffe zu entwickeln. Komplettiert durch angepasste, strukturausnutzende Optimierungsmethoden soll die Bestimmung vollständiger und konsistenter Materialparametersätze erfolgen. Messverfahren und Messsystem sollen dabei die messtechnische Bestimmung der Materialparameter an einer einzelnen Piezokeramik-Probe applikationstypischer Geometrie gewährleisten. Hierzu ist es wichtig, geeignete Materialmodelle zu entwickeln, die insbesondere die nichtlinearen Materialeigenschaften mathematisch hinreichend gut beschreiben. Darüber hinaus müssen diese Materialmodelle (hinsichtlich der nichtlinearen Materialeigenschaften) geeignet sein, um in eine im Rahmen dieses Vorhabens zu entwickelnde Simulationsumgebung auf Basis der transienten Discontinuous-Galerkin-Methode effizient implementiert werden zu können.Abgrenzend sei darauf hingewiesen, dass die Charakterisierung nicht auf einer atomistischen, mikroskaligen Ebene erfolgen soll, sondern auf eine makroskopisch orientierte, kontinuumsphysikalische Beschreibung des Verhaltens piezoelektrischer Keramiken zielt.Da in Zukunft ein Verbot zum Einsatz bleihaltiger Piezokeramiken zu erwarten ist, wird die Bereitstellung einer neuen ganzheitlichen Charakterisierungsmethodik für piezokeramische Werkstoffe und die Schaffung einer performanten Simulationsumgebung die Substitution durch bleifreie piezoelektrische Materialien unterstützen, wovon insbesondere kleinere und mittlere Unternehmen profitieren werden. Darüber hinaus ist zu erwarten, dass diese Charakterisierungsmethodik indirekt auch die Entwicklung neuer hocheffizienter piezoelektrischer Materialien als auch die Verbesserung der Herstellungsprozesse positiv beeinflussen wird.
Sprecherhochschule:
Universität Paderborn
Sprecher*in:
Prof. Dr.-Ing. Bernd Henning
Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, Institut für Mathematik
Laufzeit: 2021-
FOR 5215 Bioinspirierte Oxidationsanalyse mit Eisenkomplexen
Die Dekarbonisierung der Energiegewinnung und eine effiziente, nachhaltige Nutzung nicht-erneuerbarer Kohlenwasserstoff-Ressourcen aus Erdöl, Erdgas und Kohle sind notwendig, die globalen Klimaziele zu erreichen. In dieser Hinsicht stellt die selektive Funktionalisierung von Kohlenwasserstoffen durch katalytische Oxidations- und Oxygenierungsreaktionen eine Schlüsseltechnologie für die Herstellung von sowohl Basis- und Feinchemikalien aus natürlichen Öl- und Gasressourcen als auch neuer komplexer Wirkstoffe, z. B. pharmazeutische Produkte, dar. Daraus ergibt sich die dringende Notwendigkeit, neue nachhaltige Konzepte für die Anwendung umweltschonender und häufig vorkommender Oxidationsmittel wie O2 und H2O2 unter milden Bedingungen für die Synthese wertschöpfender Produkte zu entwickeln.Die Natur verwendet für die selektive Oxidation organischer Substrate häufig Enzyme mit Eisenionen in den aktiven Zentren. Diese Enzyme können eine Vielzahl anspruchsvoller Reaktionen durch O2 Aktivierung realisieren. Die Katalysecyclen dieser Enzyme wurden in interdisziplinären Verbünden, mit Expertisen und Methodiken aus unterschiedlichen Forschungsgebieten aufgeklärt. Die Bioanorganische Chemie trug maßgeblich zur Aufklärung der molekularen und elektronischen Strukturen der aktiven Zentren und der Intermediate in den Enzymen durch strukturelle und spektroskopische Modellkomplexe bei.Die Anwendung dieser, aus der Studie der enzymatischen Systeme gewonnenen, Erkenntnisse für die Entwicklung neuer homogener Katalysatoren (funktionelle Modellkomplexe) ist derzeit von großem weltweiten Interesse und stellt den Fokus dieser Forschungsgruppe dar. Die Entwicklung bioinspirierter homogener Katalysatoren für die Oxidation von Kohlenwasserstoffen sowie komplexeren organischen Substraten mit besserer katalytischer Leistung hat ein hohes Potential in der akademischen und industriellen Anwendung.Es ist daher das übergeordnete Ziel dieser Forschungsgruppe, verbesserte bioinspirierte homogene Katalysatoren für Oxidationen mit umweltverträglichen Oxidationsmitteln wie O2 und H2O2 zu entwickeln. Die Zusammenführung der unterschiedlichen Expertisen der antragstellenden Gruppen in bioanorganischer Modellchemie, Abfangen und spektroskopischer Analyse reaktiver Intermediate, kinetischer Analyse, Katalyse und theoretischer Modellierung soll eine detaillierte Einsicht in die reaktiven Intermediate und Mechanismen der bereits vorhandenen sechs Systeme für die bioinspirierte Oxidationskatalyse ermöglichen. Diese mechanistische Einsicht in die bioinspirierten Modellsysteme und der Vergleich zu den entsprechenden Metalloenzymen soll in einem ersten Schritt die Schwachpunkte in der Reaktivität der Modellsysteme identifizieren und schließlich eine rationale Optimierung deren katalytischer Eigenschaften.
Sprecherhochschule:
Universität Bielefeld
Sprecher*in:
Prof. Dr. Thorsten Glaser
Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, Institut für Chemie
Laufzeit: 2022-
FOR 5228: Membrantransportprozesse zur Regulation präsynaptischer Proteostase
Neurone sind hochpolarisierte Zellen mit einer komplexen Zytoarchitektur. Ein einzelnes Neuron kann mehrere tausend Synapsen beherbergen, die sich in aller Regel in enormer Entfernung vom Soma befinden. Die molekulare Zusammensetzung der Synapsen ist Gegenstand zahlreicher Untersuchungen und es gilt als gesichert, dass mehrere hundert unterschiedliche Proteine zu Aufbau und Funktion beitragen. Neurone sind postmitotische Zellen für die die Integrität das synaptischen Proteoms eine besondere Herausforderung darstellt. An der Präsynapse führt der enorme Austausch von Membranproteinen während der Neurotransmission zu einer besonders hohen Dynamik, die sehr spezialisierte Prozesse des Membrantransports erfordert. Wie der Austausch und der Umbau lokal an der Präsynapse reguliert wird ist eine zentrale Frage der Zellbiologie von Neuronen. Hier ist der Kenntnisstand immer noch fragmentarisch. So ist unbekannt wie und wo Membranproteine abgebaut werden und wie die verschiedenen Prozesse der Proteindegradierung miteinander interagieren. Die Forschungsgruppe Syntophagy hat sich zum Ziel gesetzt diese Lücken in unserem Verständnis zu schließen. In einem Forschungsprogramm, dass von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Berlin, Magdeburg und Haifa getragen wird, werden die unterschiedlichen Kompetenzen gebündelt um offene Fragen der präsynaptischen Proteostase anzugehen. In den gemeinsamen Arbeiten soll geklärt werden, was die spezifischen Beiträge der Autophagie, des proteosomalen und des endolysosomalen Proteinabbaus für die präsynaptische Proteostase sind. Darüber hinaus werden wir untersuchen wie präsynaptische Funktion und die Plastizität von Synapsen durch die genannten Prozesse des Proteinabbaus beeinflusst werden.
Sprecherhochschule:
Leibniz Institut für Neurobiologie
Sprecher*in:
Dr. Michael R. Kreutz
Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Lebenswissenschaftliche Fakultät, Institut Biologie
Laufzeit: 2021-
FOR 5234: Multipler Wettbewerb im Hochschulsystem: Akteurskonstitution, Handlungskoordination und Folgewirkungen
Das Forschungsvorhaben hat zum Ziel, mittels soziologischer und wirtschaftswissenschaftlicher Zugänge zu einem umfassenden Verständnis des multiplen Wettbewerbs im Hochschulsystem beizutragen. Multipler Wettbewerb im Hochschulsystem bedeutet, dass individuelle und kollektive Akteure gleichzeitig in mehrere ineinander geschachtelte und interdependente Wettbewerbe eingebunden sind. Das Zusammenwirken der einzelnen Wettbewerbe lässt ein komplexes Geflecht an Anforderungen entstehen, denen sich Akteure ausgesetzt sehen. Das interdisziplinäre Vorhaben soll klären, wie sich Akteure im Wettbewerb positionieren, welche Dynamiken der multiple Wettbewerb in seinen verschiedenen Ausprägungen und auf den verschiedenen Ebenen des Hoch-schulsystems entfaltet und welche Folgewirkungen er hat. Dabei untersuchen die einzelnen Teilprojekte jeweils konkrete Ausprägungen des multiplen Wettbewerbs und die Beziehungen der zugrundeliegenden Wettbewerbe. Gleichwohl kann nur die Forschungsgruppe in ihrer Gesamtheit ein umfassendes Bild des multiplen Wettbewerbs im Hochschulsystem zeichnen, indem sie die Ergebnisse der Teilprojekte verknüpft und die übergreifende Theoriebildung leistet. Angesichts der weiten Verbreitung wettbewerblicher Steuerungselemente ist das auf diese Weise entwickelte vertiefte Verständnis interdependenter Wettbewerbsdynamiken über den konkreten Forschungskontext hinaus von grundlegender wissenschaftlicher Bedeutung für die Analyse anderer Gesellschaftsbereiche, in denen ebenfalls kein übergreifendes Bewertungs- und Preissystem existiert. Darüber hinaus werden relevante Ergebnisse für die Hochschulpolitik und -förderung erwartet.
Sprecherhochschule:
Universität Kasssel
Sprecher*in:
Prof. Dr. Georg Krücken
Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Kultur-, Sozial- und Bildungswissenschaftliche Fakultät, Institut für Erziehungswissenschaften
Laufzeit: 2021-
FOR 5289: Von Impräzision zu Robustheit in der Assemblierung Neuronaler Schaltkreise
Warum Impräzision und Robustheit? Die Spezifität synaptischer Konnektivität ist von zentraler Bedeutung für die Untersuchung der Entwicklung und Funktion des Gehirns. Dagegen werden Impräzisionen häufiger assoziiert mit fehlerhafter Entwicklung und reduzierter Funktion. In den meisten Studien zur neuronalen Entwicklung spielt Impräzision hauptsächlich eine Rolle in der Form von Fehlerbalken und der Hoffnung auf signifikante Unterschiede zwischen Kontrolle und experimentellen Durchschnitten. Und doch ist die Entwicklung neuronaler Schaltkreise in vielen Aspekten impräzise, und adulte Schaltkreise sind nicht nur präzise, sondern auch flexibel und fehlertolerant, also robust. Die Kern-Hypothese unserer Forschungsgruppe ist, dass Impräzisionen bestimmter Prozesse auf einer niedrigeren Ebene (von Molekülen bis zu Zellen) essentiell sind für die Robustheit der Schaltkreis-Assemblierung auf höheren Ebenen (von Zellen bis zum Verhalten). Während es viele Beispiele gibt die diese Idee unterstützen, ist uns keine dedizierte Intitiative wie RobustCircuit bekannt die sich auf die Bedeutung von impräziser Entwicklung auf die Robustheit neuronaler Schaltkreis-Konnektivität und Funktion fokussiert. In unserer Forschungsgruppe beabsichtigen wir die Erforschung verschiedener Formen von Impräzision bei der Assemblierung von neuronalen Schaltkreisen sowie die Unterscheidung von Impräzision als unvermeidbarem Hintergrundrauschen oder als notwendigem Bestandteil der Entwicklung und Funktion. Neuronale Schaltkreise sind vielen Impräzisionen ausgesetzt: molekulares Rauschen, subzelluläre stochastische Dynamik, variable axonale und dendritische Verzweigungen, zelluläre Heterogenität, ungenaue Kodierung der synaptischen Partnerwahl, um nur einige zu nennen. Um eine vergleichbare und integrative Einsicht basierend auf Messungen solcher verschiedener Impräzisionen zu erreichen, beabsichtigen wir ausgewählte neuronale Schaltkreise in einem einzigen Modellorganismus zu untersuchen, Drosophila melanogaster. Die neuronalen Schaltkreise der Fliege sind gut dokumentiert und erlauben eine quantitative Studie von Impräzisionen und Robustheit auf einer Skala die von Molekülen, über subzelluläre Strukturen, Neurone und Schaltkreise bis zum Verhalten reicht. Das Ziel von RobustCircuit ist die Rolle von Impräzisionen während der Entwicklung für die Robustheit neuronaler Schaltkreise durch den Vergleich und die Integration von Beispielen verschiedener Neuronen-Typen und auf eine Skala von Molekülen bis zum Verhalten zu charakterisieren. Unser integrativer Ansatz is ausgelegt um einen quantitativen Vergleich und eine Analyse durch gemeinsame Computer-Modelle bis zum Ende einer ersten Förderperiode zu ereichen. Unsere Langzeitperspektive ist die Erweiterung auf andere Modellsysteme.
Sprecherhochschule:
Freie Universität Berlin
Sprecher*in:
Prof. Dr. Peter Robin Hiesinger
Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Lebenswissenschaftliche Fakultät, Institut für Biologie
Laufzeit: 2021-
FOR 5323: Aitiologien: Figuren und Funktionen begründenden Erzählens in Wissenschaft und Literatur
Die Forschungsgruppe Aitiologien perspektiviert die Faszination von Anfängen und die Suche nach Ursprüngen vom Standpunkt ihrer gegenwärtigen und retrospektiven Konstruktion und Funktionalisierung. Anfangsgeschichten – mit dem heuristischen Instrument der Aitiologie (der Erzählung von Anfang, Grund und Ursache) betrachtet – enthalten politische, ästhetische, religiöse, lebenswissenschaftliche Programme für die jeweilige Gegenwart, die sie begründen. Untersucht werden Kosmologien, Schöpfungserzählungen, literarische und wissenschaftliche Urszenen sowie politische Gründungsnarrative, mit Blick auf ihre jeweiligen Zeit-Rhetoriken. Der argumentative Grundton aitiologischer Narrative lenkt die Aufmerksamkeit dabei auf die Schnittstelle von Literatur und Wissenschaft und rückt Wissensdiskurse in der Literatur sowie die Fiktionalisierung wissenschaftlicher Hypothesen in den Fokus. Dabei wird stets gefragt, ob Anfänge ideologisch oder metaphysisch auratisiert werden oder ob (und wie) literarische Verfahren eher einer Entauratisierung zuarbeiten, die Linearität und Kausalität in Frage stellt. Die Fokussierung auf Anfänge verbindet das Forschungsprogramm schließlich mit dem aktuellen Interesse an zu Ende gehenden Zeitaltern der Erdgeschichte und ihrer je eigenen Aitiologie – sowohl in ästhetischen als auch in politischen Diskursen.
Sprecherhochschule:
Freie Universität Berlin
Sprecher*in:
Professorin Dr. Susanne Gödde
Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Theologische Fakultät
Laufzeit: 2023-
FOR 5389: Kontexteinflüsse auf dynamische Lernprozesse in sich verändernden Umgebungen: Grundlegende Mechanismen und klinische Implikationen
Die Fähigkeit, aus ungeordnetem Input Regelmäßigkeiten sowie ihre Veränderungen zu erkennen und die eigene Vorstellung immer wieder optimal anzupassen, ist für mentale Gesundheit elementar. Optimales Lernen in sich verändernden Umgebungen erfordert eine dynamische Anpassung der Lernrate (Dynamisches Belief Updating = DynBU) abhängig davon, ob es sich um tatsächlich relevante Veränderungen (Wendepunkte) oder einfach um verrauschte Datenpunkte eines ansonsten stabilen, aber probabilistischen Prozesses handelt. Gelingt diese Anpassung nicht, kommt es zu einer verzerrten Vorstellung der Wirklichkeit. Bei psychischen Störungen kann sich dies beispielsweise darin äußern, dass an Überzeugungen festgehalten wird, die sich nicht mehr mit realen Erfahrungen decken. Allerdings ist die Annahme, dass Psychopathologie aus Schwierigkeiten im DynBU resultieren könnte, bislang nicht systematisch untersucht. Auch sind die Mechanismen von DynBU weitgehend unbekannt. Wir gehen davon aus, dass Wendepunkte eine Kaskade von Überraschung, tonischem Arousal und kortikalem Netzwerkreset auslösen. Abweichungen in dieser Kaskade mit Auswirkungen auf die Lernrate könnten zu psychischen Störungen beitragen. Zudem gehen wir davon aus, dass DynBU innerhalb bestimmter Entwicklungsphasen oder getriggert durch bestimmte Ereignisse verstärkt erfolgt. Ein besseres Verständnis dieser Kontextabhängigkeit wäre nicht nur ein Beitrag zu einem verbesserten Verständnis von adaptiven Prozessen an sich, sondern könnte auch helfen, die Entwicklung und Kontextabhängigkeit von Psychopathologie nachzuvollziehen. Diese Forschungsgruppe zielt in neun innovativen Projekten darauf ab 1) zugrundeliegende Mechanismen von DynBU zu entschlüsseln, 2) klinisch relevante entwicklungsbedingte und ereignis-getriggerte Kontexteinflüsse zu identifizieren, und 3) Probleme in DynBU zu spezifizieren, die Psychopathologie begünstigen. Um die untersuchten Populationen und Kontextfaktoren zwischen Projekten vergleichen zu können, verwendet jedes Projekt eine prädiktive Inferenzaufgabe mit wiederholten Wendepunkten und erhebt vergleichbare behaviorale, klinische, neuronale und psychophysiologische Daten. Die Integration über Projekte hinweg erfolgt in geteilten Datenanalysen mittels kognitiver Modellierung. Zur Erreichung der ambitionierten Ziele setzt sich die interdisziplinär ausgerichtete Forschungsgruppe aus 13 etablierten Forscher:innen und einem Mercatorfellow zusammen, die die notwendige Expertise in Psychopathologie, Entwicklung, Lernmechanismen, neuronaler Verarbeitung und kognitiver Modellierung mitbringen. Die fundamentalen Einsichten in die Mechanismen von DynBU und in den moderierenden Einfluss ontogenetischer und ereignisausgelöster Kontextfaktoren werden unser Verständnis darüber, wie Menschen lernen und sich anpassen, signifikant erweitern. Dies wird uns helfen, klinisch relevante Abweichungen zu identifizieren und es verspricht Ansatzpunkte für innovative und entwicklungsoptimierte Intervention.
Sprecherhochschule:
Universität Hamburg
Sprecher*in:
Professorin Dr. Tania Lincoln
Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Lebenswissenschaftliche Fakultät, Institut für Psychologie
Laufzeit: 2023-
FOR 5425: Stadterweiterung in Zeiten der Reurbanisierung – neue Suburbanität?
Die Forschungsgruppe analysiert aktuelle Stadterweiterungsstrategien erstmalig umfassend vor dem Hintergrund der aktuell veränderten gesellschaftlichen und planerischen Idealvorstellungen, wirtschaftlichen Anforderungen sowie individuellen Wohnpräferenzen im Zusammenspiel mit den räumlich-materiellen Realitäten. Die übergreifende Fragestellung lautet, wie „in Zeiten der Reurbanisierung“, von welchen Akteur*innen und an welchen Standorten Stadterweiterung in Deutschland vorangetrieben wird, wie mit dem Spannungsfeld von aktuellen Leitbildern, Wohnwünschen und planungspraktischen Handlungszwängen umgegangen wird und welche Ansprüche dabei warum umgesetzt werden können. Hierzu werden die Perspektiven der Stadt- und Regionalplanung, der Freiraum- und Landschaftsplanung sowie der raumbezogenen Sozialwissenschaften auf innovative Weise verknüpft und alle räumlichen Ebenen vom Grundstück bzw. Haushalt bis zur Stadtregion betrachtet. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Zukunft des Wohnens und kleinräumigen Zusammenlebens, der im Zusammenspiel mit Arbeiten, Erholen und Verkehr betrachtet wird.
Sprecherhochschule:
Universität Kassel
Sprecher*in:
Professor Dr.-Ing. Uwe Altrock
Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Mathematisch Naturwissenschaftliche Fakultät, Geographisches Institut
Laufzeit: 2023-
FOR 5434: Abstraktion von Information im Schlaf
Im Schlaf ruht das Gehirn nicht, sondern verarbeitet weiterhin Informationen, die während vorausgehender Wachphasen aufgenommen (enkodiert) wurden. Bei Wachheit nimmt das Gehirn riesige Mengen an Informationen auf, viel mehr, als langfristig gespeichert werden kann. Wir gehen davon aus, dass die Informationsverarbeitung im "Offline"-Modus des Schlafs dazu dient, diese Informationslast zu reduzieren, und zwar indem aus der im Wachen aufgenommenen Information bestimmte Kerninhalte („gist“) abstrahiert werden und nur diese dann langfristig abgespeichert werden. Bei diesen Kerninhalten kann es sich um in verschiedenen Kontexten wiederholt auftretende, invariante Information handeln, aber auch um saliente Information, die nur in einem ganz bestimmten Kontext aufgenommen wurde. Im Rahmen der Forschergruppe wollen wir herausfinden, welches die Kerninhalte sind, die im Schlaf abstrahiert und langzeitig abgespeichert werden, und die diesem Prozess zugrundeliegenden Mechanismen charakterisieren. Unsere Forschung basiert dabei auf dem „Active Systems Consolidation“-Konzept, nach dem im Schlaf primär Hippocampus-abhängige episodische Gedächtnisinhalte re-prozessiert werden. Entsprechend dieses Konzepts ist die Abstraktion und langfristige Abspeicherung von Kerninhalten im Schlaf Folge einer allmählichen Umverteilung (redistribution) der Gedächtnisrepräsentationen, die zunächst (als episodische Repräsentationen) primär in hippokampalen Netzwerken lokalisiert sind, um dann im Verlauf des Systemkonsolidierungsprozesses mehr und mehr in neokortikale Netzwerke, die als Langzeitspeicher dienen, verlagert zu werden. Ursache für diesen Umverteilungsprozess sind auf neuronaler Ebene im Deltaschlaf ablaufende Reaktivierungen der hippokampal lokalisierten Repräsentationen. Für die human- und tierexperimentelle Erforschung der im Schlaf stattfindenden Informationsabstraktion werden, neben Verhaltensindikatoren des Gedächtnisses, verschiedene neuronale Indikatoren (fMRT, EEG, lokale Feldpotentiale, Zwei-Photonen-Mikroskopie, etc.) untersucht. Unser ultimatives Ziel ist es, „Active Systems Consolidation“ und die daraus hervorgehende Abspeicherung abstrahierter Gedächtnisinhalte als eine prinzipielle Funktion des Schlafs zu etablieren. Dazu werden wir die Gedächtnisverarbeitung im Schlaf nicht nur in unterschiedlichen Stimulusdomänen (soziale vs. nicht-soziale) untersuchen, sondern auch versuchen, ontogenetische und phylogenetische Regelmäßigkeiten in diesem Prozess zu identifizieren. Das gewonnene vertiefte Verständnis für die Gedächtnisfunktion des Schlafes soll letztendlich den Weg für translationale Ansätze bahnen, um durch entsprechende Schlaf-bezogene Interventionen Gedächtnisprozesse im Rahmen von Erkrankungen und bei Gesunden (im schulischen Kontext) zu verbessern.
Sprecherhochschule:
Eberhard Karls Universität Tübingen
Sprecher*in:
Professor Dr. Jan Born
Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Lebenswissenschaftliche Fakultät, Institut für Psychologie
Laufzeit: 2023-
FOR 5495: SOURCED – Process Mining auf verteilten Ereignisquellen
Process-Mining befasst sich mit automatischen Prozessanalysetechniken basierend auf Ereignisdaten komplexer Systeme. Das klassische Process-Mining geht weitgehend davon aus, dass Ereignisdaten in einer einzigen, zentralen Datei auf einem Gerät mit ausreichender Rechenleistung verarbeitet werden. In vielen Anwendungsfällen stammen Ereignisdaten aus verteilten, sensorbasierten Systemen, die den Annahmen des (klassischen) Process-Mining im Regelfall nicht genügen. Ereignisse können hier jede Art von Beobachtungen sein (z. B. die Änderung eines Sensorwerts), unabhängig davon, ob sie explizit mit bestimmten Aktivitäten oder Fällen verknüpft sind. Ereignisse treten als unbegrenzte Ströme erfasster Ereignisdaten auf; sie sind Rauschen, ungenauen Messungen und mehrdeutigen Informationen ausgesetzt; und sie bergen das Potenzial der Korrelation mit Hintergrundwissen und entsprechenden Bedrohungen der Privatsphäre durch Re-Identifikation. Bis heute begegnen Process-Mining in verteilten Szenarien technische und konzeptionelle Forschungsherausforderungen, die sich über die drei Dimensionen erstrecken (1) Infrastruktur: Die Verteilung und physikalischen Eigenschaften sensorbasierter Systeme stellen spezifische Forschungsherausforderungen für eine effiziente Verarbeitung von Ereignisdaten dar. (2) Daten: Die Granularität und Qualitätsmerkmale von Sensordaten stellen spezifische Forschungsherausforderungen für eine sinnvolle und datenschutzrelevante Abstraktion von Ereignisdaten dar. (3) Benutzer: Die Detailliertheit und Komplexität von Sensordaten stellt spezifische Forschungsherausforderungen für die nachvollziehbare Präsentation und Darstellung von verteilten Process-Mining-Ergebnissen dar. Die Forschungsgruppe SOURCED – „Process Mining auf verteilten Ereignisquellen“ wird die methodischen Grundlagen für neuartige Process-Mining-Techniken für verteilte Ereignisdaten entwickeln. Eine übergreifende Herausforderung des sogenannten Sourced Process Mining ist die Tatsache, dass die Infrastruktur, Daten und Benutzersicht kaum vollständig getrennt werden können. Das birgt Synergien für Zusammenarbeit. Die Datenanalyse wird im Hinblick auf die Nützlichkeit der Daten untersucht, wobei die Genauigkeit und Vollständigkeit der Process-Mining-Ergebnisse so weit wie möglich erhalten bleibt, indem die Unsicherheit der Daten in die gesamte Process-Mining-Pipeline eingebettet wird. Dadurch können Datenqualitätsprobleme in der Analyse und beim Schutz explizit gemacht werden und die Daten durch nachweisbare Garantien geschützt sind. Die Forschungsgruppe bündelt Expertise aus den Bereichen Prozessmanagement, Data and Software Engineering, Verteilte Systeme und Privacy. Die sieben Projekte in SOURCED ermöglichen es, die wissenschaftlichen Herausforderungen an ihren Schnittpunkten anzugehen und einen signifikanten Forschungseffekt zu erzielen, indem sie die Grundlage für die nächste Generation von Process-Mining-Techniken bereitstellen.
Sprecherhochschule:
Universität Bayreuth
Sprecher*in:
Professorin Dr. Agnes Koschmider
Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Mathematisch Naturwissenschaftliche Fakultät, Institut für Informatik
Laufzeit: 2023-
FOR 5501: Ein sozial-ökologischer Systemansatz zur Wiederherstellung von Ökosystemen in ländlichen Regionen Afrikas
Als Reaktion auf fortschreitenden Biodiversitätsverlust, Degradation und Klimawandel ist die Wiederherstellung von Ökosystemen zu einer globalen Priorität geworden. Doch trotz zunehmender internationaler Aufmerksamkeit besteht wenig Wissen zu den ökologischen, sozialen und sozial-ökologischen Folgen von Wiederherstellungsmaßnahmen. Die geplante Forschungsgruppe wird eine sozial-ökologische Systemperspektive anwenden, um Mechanismen die zu unterschiedlichen Ergebnissen bei der Wiederherstellung von Ökosystemen führen, besser zu verstehen. Wir werden einen interdisziplinären, ortsbezogenen Ansatz der sozial-ökologischen Systemforschung verfolgen, der ein tiefes Verständnis einer ausgewählten Landschaft generiert und gleichzeitig wertvolles übertragbares Wissen für die Wiederherstellung degradierter Ökosysteme auf der ganzen Welt erzeugt. Unsere Arbeit wird sich dabei auf Ruanda konzentrieren, das eine weltweit führende Rolle bei der Wiederherstellung von Ökosystemen einnimmt. Das übergeordnete Ziel der Forschungsgruppe ist die Entwicklung eines sozial-ökologischen Systemansatzes zur Wiederherstellung von Ökosystemen. Dazu gliedert sich die Forschungsgruppe in acht miteinander verbundene Teilprojekte, die in vier Cluster organisiert sind. Das ökologische Cluster wird die ökologischen Folgen der Wiederherstellung von Ökosystemen in Bezug auf Biodiversität und Ökosystemfunktion auf Standort- sowie auf Landschaftsebene quantifizieren. Das soziale Cluster zielt darauf ab, Kontext, Mechanismen und Ergebnisse der Wiederherstellung von Ökosystemen für einzelne Menschen und Gemeinschaften zu verstehen, mit besonderem Fokus auf Governance, Umweltgerechtigkeit und sozialem Zusammenhalt. Im sozial-ökologischen Cluster werden wir analysieren, wie die Wiederherstellung von Ökosystemen Mensch-Natur Interaktionen verändert, indem wir Lebensgrundlagen, Ernährungssicherheit und nature’s contributions to people untersuchen. Schließlich werden wir im Integrationscluster erstens ein living lab einrichten, in dem wir ökologische und sozioökonomische Experimente zusammen mit lokalen Interessensgruppen durchführen und zweitens mithilfe von Szenarioplanung alle Erkenntnisse der Forschungsgruppe zusammenführen. Die interdisziplinäre Post-hoc-Analyse der Wiederherstellung von Ökosystemen in Kombination mit partizipativen Experimenten und zukunftsorientierter Szenarioplanung liefert ein umfassendes Verständnis der Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft der Wiederherstellung von Ökosystemen im Studiengebiet. Darüber hinaus werden wir allgemeine Einblicke in ökologische, soziale und sozial-ökologische Wiederherstellungsmechanismen gewinnen, die auch auf andere Ökosysteme angewendet werden können. Auf diese Weise trägt die Forschungsgruppe zur Restaurierungswissenschaft und sozial-ökologischen Systemforschung bei, kommt den Wiederherstellungsaktivitäten in Ruanda direkt zugute und schafft Wissen, um die Wiederherstellungspraxis weltweit voranzubringen.
Sprecherhochschule:
Leuphana Universität Lüneburg
Sprecher*in:
Professor Dr. Jörn Fischer
Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Mathematisch Naturwissenschaftliche Fakultät, Geographisches Institut
Laufzeit: 2023-