Humboldt-Universität zu Berlin

FOR 1493: Diamond Materials for Quantum Application

In the past couple of years solid-state quantum optics and spintronics has undergone spectacular developments (1). Achievements like coherent coupling of multiple quantum systems, spin photon entanglement or long lived quantum memories witness that the control has reached a quantum level, known so far only from atomic systems. On the other hand, versatile material properties and advanced nano-structuring brings about novel opportunities, which are unique for solid-state systems. Examples are near-field enhanced spin-photon coupling or photon-phonon coupling mediated by nano- mechanical systems (2). In contrast to atomic physics model systems, any quantum device built from solid-state materials comprises a huge number of atoms. Consequently, successful developments to solid-state quantum physics and technology rely on proper choice and design of the materials that embed the quantum degrees of freedom, thus demanding significant efforts in material science. Research in the Forschergruppe aims at exploiting the outstanding material properties of diamond for quantum technology. Defects in diamond allow for exquisite quantum control as they are embedded in a solid with intrinsically low coupling to solid-state degrees of freedom like phonons. In the past funding period, excellent progress has been made by "engineering" of single defect center properties both, with respect to spin and optical control. First steps were taken towards embedding defects in nanostructures and control units. The physics of some impurities - most notably the nitrogen vacancy (NV) and Silicon vacancy (SiV) center - are meanwhile known with such precision that they serve as a benchmark for advance electron structure calculation (3). Such knowledge gave way to new applications, e.g. for quantum networks and sensing. The proposal for the second funding period is dominated by the attempt to further integrate defects into complex periphery and developing diamond structuring onto such a level that some of the outstanding properties of bulk diamond can also be used in nanostructures. The research group strives towards continuously gathering expertise in the area of diamond growth, structuring photonics as well as quantum control. While research avenues pursued in the first funding period are continued, new directions - most importantly - engineered spin-phonon coupling will be explored. The research group now also comprises two theory projects devoted to the latter area.

Sprecherhochschule:
Universität Stuttgart

Sprecher*in:
Prof. Dr. Jörg Wrachtrup

Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, Institut für Physik

Laufzeit: 2011-

 

 

FOR 2092: Biogenese der Thylakoidmembran: Räumlich/zeitliche Organisation der Assemblierung photosynthetischer Proteinkomplexe

Der photosynthetische Elektronentransport wird durch mehrere Protein-Pigment-Komplexe katalysiert, die in einem speziellen Membransystem, den Thylakoiden, lokalisiert sind. Trotz des umfassenden Verständnisses ihrer Struktur und Funktion ist nur wenig über ihre Assemblierung während der Thylakoidmembranbiogenese bekannt. Das sich abzeichnende Modell dieses Prozesses beschreibt ein hochgradig geordnetes molekulares Gerüst von Assemblierungsfaktoren, welches die schrittweise Integration von Proteinen sowie organischer und anorganischer Kofaktoren bewerkstelligt. Aktuelle Arbeiten belegen zudem, dass die Produktion von photosynthetischen Komplexen an biogenen Subkompartimenten der Thylakoidmembran initiiert wird, von denen sie sich über diskrete und konservierte Assemblierungsintermediate zu einem funktionalen Energiewandlungsapparat entwickeln. Die Forschergruppe FOR2092 hat sich zum Ziel gesetzt, die molekularen Prinzipien der räumlichen sowie zeitlichen Organisation der Thylakoidmembranbiogenese im Rahmen eines multidisziplinären, systematischen Ansatzes aufzuklären. Hierfür wird die Expertise aus den Bereichen molekulare Genetik, Biochemie, Biophysik und Strukturanalyse kombiniert. Das Konzept schließt außerdem die vergleichende Analyse eines Satzes an geeigneten Modellorganismen ein, der erlaubt, den kompletten evolutionären Weg der Entwicklung der Komplexität des Thylakoidsystems von ursprünglichen Cyanobakterien bis hin zu Chloroplasten von Gefäßpflanzen zu verfolgen. Durch die Fokussierung auf ausgewählte Assemblierungsfaktoren und die räumliche und zeitliche Organisation ihrer Wirkungsweise, haben die gemeinsamen, aktuellen Anstrengungen der FOR2092 Mitglieder eine Reihe neuer molekularer Aspekte der Thylakoidbiogenese deutlich gemacht. Des Weiteren haben sowohl genetische als auch biochemische Experimentalansätze zur Identifizierung einer Vielzahl neuer Komponenten des Netzwerks von Assemblierungsfaktoren geführt. Diese Arbeiten bilden nun eine solide Grundlage für die weitergehende und umfassende Untersuchung des Biogeneseprozesses, welche in der Zukunft durch die vergleichende Analyse des pigmentfreien ATPase Komplexes sowie „state-of-the-art“ Studien der in situ Ultrastruktur von Thylakoiden komplementiert werden sollen. Das Konsortium ist sich sicher, dass durch die Beantwortung der Frage nach dem Wie, Wo und Wann des Ablaufs sowie der Integration der verschiedenen Assemblierungsprozesse, die Entwicklung von wissensbasierten Strategien für die gerichtete Veränderung der Thylakoidbiogenese in einem breiten Spektrum an photosynthetischen Modellorganismen zukünftig machbar sein wird.

Sprecherhochschule:
Ludwig-Maximilians-Universität München

Sprecher*in:
Prof. Dr. Jörg Nickelsen

Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Lebenswissenschaftliche Fakultät, Institut für Biologie

Laufzeit: 2014-2022

 

 

FOR 2177: Integrierte chemische Mikrolaboratorien (In-CheM)

Die Chemie in miniaturisierten Systemen, in denen chemische Prozesse in Mikrokanälen oder Kavitäten ablaufen, ist ein sehr aktives Forschungsgebiet. So wurden in den vergangenen Jahren beeindruckende Erfolge sowohl in der Mikroreaktionstechnologie als auch in der Miniaturisierung analytischer Methoden und Technologien erzielt. Während in diesen Einzeldisziplinen weltweit sehr aktiv geforscht wird, steckt deren effiziente Verknüpfung noch weitestgehend in den Kinderschuhen. Dieser Herausforderung stellt sich die Forschergruppeninitiative „Integrierte chemische Mikrolaboratorien“ (In-CheM), mit der Intention eines synergetischen Brückenschlags zwischen hochaktuellen chemischen Synthesen und der chemischen Analytik in Mikrosystemen. Hierzu sollen in einem interdisziplinär zusammengesetzten Forschungsverbund grundlegende Arbeiten auf den Gebieten der Mikrosynthese und der Integration analytischer Konzepte zur inline Charakterisierung chemischer Prozesse in Echtzeit durchgeführt werden. Mit diesem Ansatz, bei dem ausgewiesene Wissenschaftler*innen aus analytischen und synthetisch orientierten Disziplinen der Chemie und Biochemie Hand in Hand zusammenarbeiten, sollen signifikante Fortschritte im Bereich integrierter Synthese- und Analyselabore erarbeitet werden. Anwendungsfelder solcher Systeme sind beispielsweise in der Wirkstoffentwicklung, dem Aufbau von Substanzbibliotheken, in der Steuerung katalytischer Reaktionen und in Studien zur Aufklärung von Reaktionsmechanismen zu finden. Aufgrund der vorhandenen Fachkompetenzen auf den Gebieten der lab-on-a-chip Technologie, der analytischen Chemie und der synthetischen, (bio)-organischen Chemie in Mikrosystemen stellt der Forschungsraum Leipzig-Berlin eine nahezu ideale Basis dar, um sich diesen wissenschaftlichen Herausforderungen in einer regional fokussierten Forschungsgruppe zustellen.

Sprecherhochschule:
Universität Leipzig

Sprecher*in:
Prof. Dr. Detlev Belder

Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, Institut für Chemie

Laufzeit: 2015-

 

 

FOR 2402: Rough Paths, Stochastic Partial Differential Equations and Related Topics

Seit dem Erstantrag für diese Forschungsgruppe vor drei Jahren hat sich das Zusammenspiel der Rough Paths Theorie (RPT) mit stochastischen partiellen Differentialgleichungen (SPDE) zu einem der aktivsten Forschungsgebiete zwischen Wahrscheinlichkeitstheorie und der Analysis entwickelt. In zahlreichen Anwendungen, die von der statistischen Physik und Quantenfeldtheorie bis zu den Neurowissenschaften und Finanzmarktmodellen reichen, sind die Regularitätsvoraussetzungen - auf denen die klassische Theorie der Differentialgleichungen auf die eine oder andere Weise basiert - a fortiori verletzt. Leicht nachvollziehbare Beispiele dafür sind die Dynamik eines brennenden Blatt Papiers oder die Entwicklung der Zinskurve im Markt für festverzinsliche Wertpapiere. Diese Beispiele illustrieren die intrinsische Zufälligkeit, und den daraus folgenden Bedarf nach einer statistischen Beschreibung des Systems. Es ist daher wenig überraschend, dass sich stochastische partielle Differentialgleichungen in den letzten Jahrzehnten zu einem enorm wichtigen Forschungsgebiet entwickelt haben. Ihre klassischen Grundlagen, die sich vor 30+ Jahren etabliert haben, basieren vollständig auf dem (auf Martingaltheorie basierenden) Ito-Kalkül in Hilbert-Räumen aus der stochastischen Analysis. Eine (langsame) Revolution kam durch Lyons Rough Path Theorie, die vor genau 20 Jahren für gewöhnliche Differentialgleichungen (ODEs) formuliert wurde. Terry Lyons erkannte damals, dass Gleichungen, die aus analytischer Sicht aufgrund von Rauschtermen schlecht-gestellte Probleme darstellen, mittels eines sogenannten universellen Lifts des Rauschterms sinnvoll behandelt werden können, dessen genaue Struktur aber von der jeweiligen Gleichung abhängt. Vor weniger als 10 Jahren behandelten Gubinelli–Tindel (2010) und Caruana–Friz (2009) zum ersten Mal erfolgreich durch Rauschterme gestörte partielle Differentialgleichungen im Sinne der Rough Path Theorie. 2012 fand Hairer mittels rough path Theorie seine berühmt gewordene Lösung der KPZ-Gleichung. Bald darauf entwickelte er eine Verallgemeinerung der Rough Path Theorie zur „theory of regularity structures“, in der in einem gewissen Sinne jedes SPDE Problem seine eigene passgenaue algebraische/analytische Rough Path Struktur erzeugt. Viele weitere SPDEs, insbesondere solche aus der statistischen Physik und der Quantenfeldtheorie, konnten daraufhin - zum ersten Mal überhaupt - sinnvoll mathematisch analysiert werden. Für diese Arbeiten wurde Hairer 2014 mit der Fields Medaille ausgezeichnet. In einer dazu parallelen Entwicklung initiierten Gubinelli, Imkeller, und Perkowski den "paracontrolled approach", der es bequem ermöglicht, bereits existierende Methoden der harmonischen Analysis auf mehrere verwandte Probleme mit unendlich dimensionalen Rauschen anzuwenden. Das Ziel dieser Forschungsgruppe ist ein breites und gemeinsames Verständnis von Rough Path Theorie, Regularity Structures, und stochastischen partiellen Differentialgleichungen.

Sprecherhochschule:
Technische Universität Berlin

Sprecher*in:
Prof. Dr. Peter Karl Fritz

Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Naturwissenschaftliche Fakultät, Institut für Informatik

Laufzeit: 2016-

 

 

FOR 2409: Überlappende Autoritätssphären und Schnittstellenkonflikte in der Globalen Ordnung (OSAIC)

Die Forschungsgruppe „Überlappende Autoritätssphären und Schnittstellenkonflikte in der Globalen Ordnung“ analysiert die Zunahme von Konflikten an den Schnittstellen überlappender Autoritätssphären. Autoritätssphären sind Regelungskomplexe, in denen mindestens eine (öffentliche oder private) Institution als Regelungsautorität für eine begrenzte Anzahl von Regelungsproblemen anerkannt ist. Vor dem Hintergrund einer erhöhten institutionellen Dichte auf internationaler Ebene gehen wir von der Annahme aus, dass Schnittstellenkonflikte innerhalb und zwischen überlappenden Autoritätssphären zunehmen. Wir sprechen dann von einem Schnittstellenkonflikt, wenn relevante Akteure Regeln als direkt widersprüchlich oder als in einer Weise divergierend perzipieren, dass die simultane Erreichung der Regelungsziele der überlappenden Autoritätssphären für unmöglich gehalten wird. Schnittstellenkonflikte können sowohl der Regelungskohärenz und -effektivität innerhalb und zwischen Autoritätssphären, als auch der Kohärenz der globalen Ordnung als Ganzes abträglich sein. Gleichzeitig können Schnittstellenkonflikte institutionelle Mängel in einer Autoritätssphäre identifizieren und eine Opportunitätsstruktur für institutionellen Wandel generieren. In jedem Fall müssen auf Schnittstellenkonflikte geeignete Antworten gefunden werden. Wie diese Antworten aussehen und welche Konsequenzen sie haben, ist jedoch eine empirische Frage. Vor diesem Hintergrund möchte die beantragte Forschergruppe die unterschiedlichen Antworten auf Schnittstellenkonflikte erfassen, beschreiben und erklären sowie einen normativen Rahmen für die Bewertung existierender Praktiken entwickeln. Wir zielen darauf ab, systematisches Wissen über die Art der Koordination der Regelungsaktivitäten überlappender Autoritätssphären und über die normative Qualität dieser Koordination zu generieren. Unser Forschungsprogramm besteht aus vier Komponenten, von denen jede mit einer forschungsleitenden Frage verbunden ist: Wie können Schnittstellenkonflikte identifiziert werden? Wie können wir den beobachtbaren Umgang mit Schnittstellenkonflikten erfassen? Wie kann die Varianz im Umgang mit Schnittstellenkonflikten erklärt werden? Mit welchem normativen Konzept können die beobachteten Praktiken rekonstruiert werden? Unser Ansatz ermöglicht es somit, Varianz in den Antworten auf Schnittstellenkonflikte zu erfassen, zu erklären und normativ zu bewerten. Auf diese Weise tragen wir zur besseren theoretischem Erfassung des Umgangs mit Schnittstellenkonflikten bei und treiben zudem die empirische Erforschung der Antworten auf Schnittstellenkonflikte voran. Die spezifische Innovation unseres Ansatzes besteht in der Anwendung des umfassenden Konzeptes eines Systems überlappender Autoritätssphären, welches in der Lage ist, unterschiedliche analytische Perspektiven auf Schnittstellenkonflikte zu integrieren.

Sprecherhochschule:
Wissenschaftszentrum Berlin für Sozialforschug

Sprecher*in:
Prof. Dr. Michael Zürn

Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Juristische Fakultät

Laufzeit: 2017-

 

 

FOR 2419: Plasticity versus Stability - Molecular Mechanisms of Synaptic Strength

Das Prozessieren, Speichern und Abrufen von Informationen im Gehirn wird von neuronalen Netzwerken bewerkstelligt, deren Elemente durch Synapsen verschaltet sind. Die grobe Struktur synaptischer Netzwerke kann über viele Jahre stabil sein, aber die Stärke einzelner Synapsen verändert sich im Minutentakt, um Lern- und Gedächtnisprozesse und die damit verbundenen kognitiven Funktionen zu ermöglichen. Diese aktivitätsabhängigen Veränderungen der Struktur und Funktion einzelner Synapsen werden zusammenfassend als synaptische Plastizität bezeichnet. Die molekularen Bausteine jeder Synapse werden ständig ausgetauscht, dennoch können wir Gedächtnisinhalte jahrzehntelang speichern. Wie dabei die Balance zwischen synaptischer Plastizität und Stabilität aufrechterhalten wird, ist weitgehend unverstanden. Es ist zum Beispiel nicht klar, wie die Aktivierung beziehungsweise Inaktivierung von Synapsen das Fließgleichgewicht synaptischer Moleküle reguliert, welches für die Langzeitstabilität dendritischer Dornfortsätze (‚spines‘) von Bedeutung ist. Mehr und mehr kognitive und psychiatrische Erkrankungen, zum Beispiel Schizophrenie sowie bestimmte Formen von Autismus, werden heute auf fehlerhafte Regulation von Synapsen zurückgeführt (sog. Synaptopathien). Die DFG Forschungsgruppe FOR 2419 wendet anatomische, biochemische, physiologische, genetische und optogenetische Methoden an, um den Konflikt zwischen Plastizität und Stabilität auf der Ebene neuronaler Synapsen zu untersuchen. Der Zusammenschluss der Arbeitsgruppen vereint Expertise in den molekularen, zellulären und systemischen Neurowissenschaften, um die Frage zu beantworten, wie stabile synaptische Transmission trotz des konstanten Austauschs synaptischer Komponenten möglich ist. Eine Fokussierung auf den intrazellulären Transport von mRNAs, Proteinen und Organellen erlaubt uns, die molekularen und zellulären Prozesse zu untersuchen, die der synaptischen Überlebensrate und damit letztendlich auch dem Gedächtnis zugrunde liegen. Unsere Forschung trägt zum Verständnis der Frage bei, in wie weit unsere Persönlichkeit durch Umwelteinflüsse geformt wird, und schafft eine Basis, um die Genese neuronaler Erkrankungen besser zu verstehen.

Sprecherhochschule:
Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf

Sprecher*in:
Prof. Dr. Matthias Kneussel

Beteiligte Fakultät/Beteiligtes Institut der Humboldt-Universität zu Berlin:
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, Institut für Biologie

Laufzeit: 2015-

 

 

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-