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Keywords
Network theory provides novel concepts that promise an improved characterization of interacting dynamical systems. Within this framework, evolving networks can be considered as being composed of nodes, representing systems, and of time-varying edges, representing interactions between these systems. This approach is highly attractive to further our understanding of the physiological and pathophysiological dynamics in human brain networks. Indeed, there is growing evidence that the epileptic process can be regarded as a large-scale network phenomenon. We here review methodologies for inferring networks from empirical time series and for a characterization of these evolving networks. We summarize recent findings derived from studies that investigate human epileptic brain networks evolving on timescales ranging from few seconds to weeks. We point to possible pitfalls and open issues, and discuss future perspectives.
One of the priority trends of carbon nanotechnology is creation of nanocomposite systems. Such carbon nanostructured composites were produced using - raw materials based on the products of agricultural waste, such as grape stones, apricot stones, rice husk. These products have a - wide spectrum of application and can be obtained in large quantities. The Institute of Combustion Problems has carried out the work on synthesis of the nanostructured carbon sorbents for multiple applications including the field of biomedicine. The article presents the data on the synthesis and physico-chemical properties of carbonaceous sorbents using physicochemical methods of investigation: separation and purification of biomolecules; isolation of phytohormone - fusicoccin; adsorbent INGO-1 in the form of an adsorption column for blood detoxification, oral (entero) sorbent - INGO-2; the study of efferent and probiotic properties and sorption activity in regard to the lipopolysaccharide (LPS), new biocomposites - based on carbonized rice husk (CRH) and cellular microorganisms; the use of CRH in wound treatment. A new material for blood detoxication (INGO-1) has been obtained. Adsorption of p-cresyl sulfate and indoxyl sulfate has shown that active carbon adsorbent can remove clinically significant level of p-cresyl sulfate and indoxyl sulfate from human plasma. Enterosorbent INGO-2 possesses high adsorption activity in relation to Gram-negative bacteria and their endotoxins. INGO-2 slows down the growth of conditionally pathogenic microorganisms, without having a negative effect on bifido and lactobacteria. The use of enterosorbent INGO-2 for sorption therapy may provide a solution to a complex problem - detoxication of the digestive tract and normalization of the intestinal micro ecology. The immobilized probiotic called "Riso-lact" was registered at the Ministry of Health of the Republic of Kazakhstan as a biologically active food additive. The developed technology is patented and provides production of the medicine in the form of freeze-dried biomass immobilized in vials.
Successful bone sawing requires a high level of skill and experience, which could be gained by the use of Virtual Reality-based simulators. A key aspect of these medical simulators is realistic force feedback. The aim of this paper is to model the bone sawing process in order to develop a valid training simulator for the bilateral sagittal split osteotomy, the most often applied corrective surgery in case of a malposition of the mandible. Bone samples from a human cadaveric mandible were tested using a designed experimental system. Image processing and statistical analysis were used for the selection of four models for the bone sawing process. The results revealed a polynomial dependency between the material removal rate and the applied force. Differences between the three segments of the osteotomy line and between the cortical and cancellous bone were highlighted.
There is significant interest in sampling subglacial environments for geobiological studies, but they are difficult to access. Existing ice-drilling technologies make it cumbersome to maintain microbiologically clean access for sample acquisition and environmental stewardship of potentially fragile subglacial aquatic ecosystems. The IceMole is a maneuverable subsurface ice probe for clean in situ analysis and sampling of glacial ice and subglacial materials. The design is based on the novel concept of combining melting and mechanical propulsion. It can change melting direction by differential heating of the melting head and optional side-wall heaters. The first two prototypes were successfully tested between 2010 and 2012 on glaciers in Switzerland and Iceland. They demonstrated downward, horizontal and upward melting, as well as curve driving and dirt layer penetration. A more advanced probe is currently under development as part of the Enceladus Explorer (EnEx) project. It offers systems for obstacle avoidance, target detection, and navigation in ice. For the EnEx-IceMole, we will pay particular attention to clean protocols for the sampling of subglacial materials for biogeochemical analysis. We plan to use this probe for clean access into a unique subglacial aquatic environment at Blood Falls, Antarctica, with return of a subglacial brine sample.
A technology reference study for a solar polar mission is presented. The study uses novel analytical methods to quantify the mission design space including the required sail performance to achieve a given solar polar observation angle within a given timeframe and thus to derive mass allocations for the remaining spacecraft sub-systems, that is excluding the solar sail sub-system. A parametric, bottom-up, system mass budget analysis is then used to establish the required sail technology to deliver a range of science payloads, and to establish where such payloads can be delivered to within a given timeframe. It is found that a solar polar mission requires a solar sail of side-length 100–125 m to deliver a ‘sufficient value’ minimum science payload, and that a 2.5 μm sail film substrate is typically required, however the design is much less sensitive to the boom specific mass.
Prozessintegrierte Magnetseparation im Labormaßstab mittels High-Gradient Magnetic Separator (HGMS)
(2014)
Die Hochgradient-Magnetseparation (HGMS) stellt eine Alternative zu konventionellen Methoden der Proteinaufarbeitung wie Filtration und Chromatographie dar und dient zudem als Prozessintensivierung. Bisherige Separatoren sind für Anwendungen von mehreren Litern Prozessvolumina Fermentationsmedium und Gramm Magnetpartikel ausgelegt. Bei der Entwicklung und Anwendung neuartiger Magnetpartikeloberflächen ist die Verfügbarkeit großer Mengen nicht gegeben. Bisherige Filterkammern erhöhen zudem den Arbeitsaufwand und verursachen größere Partikelverluste bei Spülvorgängen oder der Reinigung aufgrund der Partikeladsorption. Für Anwendungen im Maßstab < 500 mL wird deshalb ein Miniatur-Hochgradientfilter (miniHGF) entwickelt. Das Modell wird im 3D-Drucker Makerbot Replicator 2 gefertigt und magne-isierbare Drähte zur Partikelabscheidung eingesetzt. Die Vergleichbarkeit mit einem etablierten Magnetseparator wird anhand der Aufnahme von Durchbruchskurven und Bestimmung der Filtereffizienz untersucht. Die Praxistauglichkeit mit kleinen Volumina wird in wiederholten Batch-Versuchen mit auf Magnetpartikeln immobilisiertem Enzym und einem kolorimetrischen Assay geprüft.
In diesem Beitrag wird die NIR- und MIR-Spektrometrie in Kombination mit multivariaten Kalibrationsmodellen zur Analyse von Monosacchariden und Cellulose aus Biomasse etabliert. Spektrengemischter Standardlösungen mit definierten Glucose- und Xylosekonzentrationen in Wasser werden im NIR-(Lambda 750, Perkin Elmer, USA) und MIR-Bereich (Spektrum 100, PerkinElmer) in Gegenwart von entweder Carboxymethylcellulose oder Grasfasern aufgenommen. Darauf basierend werden Kalibrationsmodelle (Unscrambler®, CAMO-Software AS, Norwegen) entwickelt und zur Vorhersage der Zuckerkonzentration in den Hydrolyseproben und der Celluloseanteile angewendet. Darüber hinaus wird die Partikelgröße der Rohstoffe bestimmt. Die Messergebnisse bilden die experimentelle Basis für die numerische Modellierung der Reaktionskinetik der enzymatischen Hydrolyse von Lignocellulose. Das Modell kombiniert die Bilanzierung der Partikelgrößenverteilungen mit der Multienzymkinetik. Dabei werden neben der Partikelgrößenverteilung und der Substratkonzentration die Zusammensetzung der Rohstoffe nach Vorbehandlung sowie die Produktinhibierung und mehrere enzymatische Aktivitäten berücksichtigt. Das Modell ermöglicht es, die Partikelgrößenverteilungen und die Konzentrationen der Substrate und Produkte während der Hydrolyse vorherzusagen und die kinetischen Parameter im Batch- sowie im Fed-Batch-Reaktor zu bestimmen.
Two single-incision mini-slings used for treating urinary incontinence in women are compared with respect to the stresses they produce in their surrounding tissue. In an earlier paper we experimentally observed that these implants produce considerably different stress distributions in a muscle tissue equivalent. Here we perform 2D finite element analyses to compare the shear stresses and normal stresses in the tissue equivalent for the two meshes and to investigate their failure behavior. The results clearly show that the Gynecare TVT fails for increasing loads in a zipper-like manner because it gradually debonds from the surrounding tissue. Contrary to that, the tissue at the ends of the DynaMesh-SIS direct may rupture but only at higher loads. The simulation results are in good agreement with the experimental observations thus the computational model helps to interpret the experimental results and provides a tool for qualitative evaluation of mesh implants.
Nah- versus Nachtoderfahrungen
Nahtoderfahrungen (NTE) sind ein Phänomen aus der Kategorie „außergewöhnliche Bewusstseinserfahrungen“. Sie treten in unmittelbarer Nähe des eigenen Todes auf. Oft, aber nicht immer, handelt es sich dabei um Erfahrungen von Personen, die durch ärztliche Maßnahmen wiederbelebt wurden und später davon berichten (NTE-ler). Jedoch kommen solche Phänomene auch bei Menschen vor, die während einer schweren Erkrankung eine lebensbedrohliche Krise haben, hiervon aber spontan genesen.
Den NTE ähnlich sind auch sogenannte Nachtod-erfahrungen sowie spontane Erlebnisse, die im Rahmen anderer außergewöhnlicher Stresssituationen auftreten. Von Nachtoderfahrungen spricht man, wenn die Betroffenen anlässlich des Todes von geliebten Angehörigen oder Freunden Erlebnisse haben, die inhaltlich ebenfalls, zumindest aber teilweise, denen von NTE entsprechen.
Nachtoderfahrungen sowie spontane NTE-ähnliche Erlebnisse unterscheiden sich jedoch von den echten NTE zumeist sowohl quantitativ als auch qualitativ. Unter einem quantitativen Unterschied versteht man in diesem Zusammenhang eine in der Regel geringer ausgeprägte Komplexität, als sie sehr vielen NTE zu eigen ist. Da sich aber auch viele NTE selbst bezüglich ihrer Komplexität unterscheiden, ist der Hauptunterschied qualitativer Natur: Echte NTE besitzen gegenüber den anderen hier erwähnten Phänomenen eine größere inhaltliche und emotionale Tiefe. Sie begleiten die Betroffenen anschließend ein Leben lang – zumeist mit positiven, in Einzelfällen aber auch mit negativen Folgen, die bis zu einem späteren Suizid reichen können.
Die genannten außergewöhnlichen Bewusstseinsphänomene lassen sich in ihrer Gesamtheit bei rund 5 % der Bevölkerung finden. NTE im Speziellen haben hiervon einen durchaus bedeutenden Anteil. Je nach Studie geben zwischen 18 % und 40 % aller Personen, die reanimiert wurden, an, währenddessen eine NTE erlebt zu haben. Dass nicht alle eine solche Erfahrung machen, wird von Kritikern gern dahingehend interpretiert, NTE seien rein physiologischer und keineswegs spiritueller Natur. Jedoch sollte man bedenken, dass im Fall einer rein neurophysiologischen Grundlage von NTE dann bei jedem ein solches Phänomen zu erwarten wäre, so wie beispielsweise auch die Symptome einer Hypoglykämie im Wesentlichen immer dieselben sind.
The scope of this study is the measurement of endotoxin adsorption rate for carbonized rice husk. It showed good adsorption properties for LPS. During the batch experiments, several techniques were used and optimized for improving the material’s adsorption behavior. Also, with the results obtained it was possible to differentiate the materials according to their adsorption capacity and kinetic characteristics.
Background
True date palms (Phoenix dactylifera L.) are impressive trees and have served as an indispensable source of food for mankind in tropical and subtropical countries for centuries. The aim of this study is to differentiate date palm tree varieties by analysing leaflet cross sections with technical/optical methods and artificial neural networks (ANN).
Results
Fluorescence microscopy images of leaflet cross sections have been taken from a set of five date palm tree cultivars (Hewlat al Jouf, Khlas, Nabot Soltan, Shishi, Um Raheem). After features extraction from images, the obtained data have been fed in a multilayer perceptron ANN with backpropagation learning algorithm.
Conclusions
Overall, an accurate result in prediction and differentiation of date palm tree cultivars was achieved with average prediction in tenfold cross-validation is 89.1% and reached 100% in one of the best ANN.
A technology reference study for a multiple near-Earth object (NEO) rendezvous mission with solar sailcraft is currently carried out by the authors of this paper. The investigated mission builds on previous concepts, but adopts a strong micro-spacecraft philosophy based on the DLR/ESA Gossamer technology. The main scientific objective of the mission is to explore the diversity of NEOs. After direct interplanetary insertion, the solar sailcraft should—within less than 10 years—rendezvous three NEOs that are not only scientifically interesting, but also from the point of human spaceight and planetary defense. In this paper, the objectives of the study are outlined and a preliminary potential mission profile is presented.
Was ist Inspiration? Und wie entsteht der zündende Gedanke in den Köpfen von Kreativen, Forschern und Entwicklern? Diese Fragen beschäftigen die Menschheit seit dem Altertum.
Bereits vor etwa 3000 Jahren waren die wesentlichen Voraussetzungen für geistiges Schöpfungsvermögen bekannt. Doch dieses Wissen wird bald verdrängt, denn der geistig Schöpfende selbst hat großes Interesse an der Verschleierung der Wahrheit. So entspinnen sich im Laufe der Kulturgeschichte immer neue, meist politisch intendierte Geschichten rund um den Inspirationsprozess und um die Schöpferperson. Ein Ende dieser Verklärungen ist nicht absehbar. Aus diesem Grund widmet sich das vorliegende Buch den Irrwegen des Inspirationskonzepts sowie den ersten vier Musen, deren Namen für die tatsächlichen intrinsischen Vorgänge bei der Ideengenerierung stehen.