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Short term effects of magnetic resonance imaging on excitability of the motor cortex at 1.5T and 7T
(2010)
Rationale and Objectives
The increasing spread of high-field and ultra-high-field magnetic resonance imaging (MRI) scanners has encouraged new discussion of the safety aspects of MRI. Few studies have been published on possible cognitive effects of MRI examinations. The aim of this study was to examine whether changes are measurable after MRI examinations at 1.5 and 7 T by means of transcranial magnetic stimulation (TMS).
Materials and Methods
TMS was performed in 12 healthy, right-handed male volunteers. First the individual motor threshold was specified, and then the cortical silent period (SP) was measured. Subsequently, the volunteers were exposed to the 1.5-T MRI scanner for 63 minutes using standard sequences. The MRI examination was immediately followed by another TMS session. Fifteen minutes later, TMS was repeated. Four weeks later, the complete setting was repeated using a 7-T scanner. Control conditions included lying in the 1.5-T scanner for 63 minutes without scanning and lying in a separate room for 63 minutes. TMS was performed in the same way in each case. For statistical analysis, Wilcoxon's rank test was performed.
Results
Immediately after MRI exposure, the SP was highly significantly prolonged in all 12 subjects at 1.5 and 7 T. The motor threshold was significantly increased. Fifteen minutes after the examination, the measured value tended toward normal again. Control conditions revealed no significant differences.
Conclusion
MRI examinations lead to a transient and highly significant alteration in cortical excitability. This effect does not seem to depend on the strength of the static magnetic field.
Purpose
To assess potential cognitive deficits under the influence of static magnetic fields at various field strengths some studies already exist. These studies were not focused on attention as the most vulnerable cognitive function. Additionally, mostly no magnetic resonance imaging (MRI) sequences were performed.
Materials and Methods
In all, 25 right-handed men were enrolled in this study. All subjects underwent one MRI examination of 63 minutes at 1.5 T and one at 7 T within an interval of 10 to 30 days. The order of the examinations was randomized. Subjects were referred to six standardized neuropsychological tests strictly focused on attention immediately before and after each MRI examination. Differences in neuropsychological variables between the timepoints before and after each MRI examination were assessed and P-values were calculated
Results
Only six subtests revealed significant differences between pre- and post-MRI. In these tests the subjects achieved better results in post-MRI testing than in pre-MRI testing (P = 0.013–0.032). The other tests revealed no significant results.
Conclusion
The improvement in post-MRI testing is only explicable as a result of learning effects. MRI examinations, even in ultrahigh-field scanners, do not seem to have any persisting influence on the attention networks of human cognition immediately after exposure.
Euler-based induced drag estimation for highly non-planar lifting systems during conceptional design
(2013)
The impact of wake model effects is investigated for two highly
non-planar lifting systems. Dependent on the geometrical
arrangement of the configuration, the wake model shape is found
to considerably affect the estimation. Particularly at higher angles
of attack, an accurate estimation based on the common linear wake
model approaches is involved.
Historische Stoffe im Spielfilm
Zwischen Authentizität und Unterhaltung
Spielfilme über wahre Begebenheiten stellen sich der Herausforderung, historisch korrekte Darstellung mit einer spannenden und sehenswerten Präsentation zu kombinieren. Dies ist ein schwieriger Balance Akt, gerade bei Studentenprojekten mit geringem Budget.
Im Kurzfilm über Julius Erasmus, dem „Totengräber von Vossenack“, wurde sich dieser Aufgabe gestellt. Inhaltlich werden seine möglichen Beweggründe dargestellt, die ihn dazu brachten kurz nach dem 2. Weltkrieg zahlreiche gefallene Soldaten im ehemaligen Kampfgebiet im Hürtgenwald zu begraben. Die schriftliche Dokumentation des Projektes zeigt die Recherche des verfilmten Stoffes, Herausforderungen während der Produktion, sowie persönliche Eindrücke und Lerneffekte.
Letztendlich ist ein Werk entstanden, dass respektvoll mit der zu Grunde liegenden Geschichte umgeht und gleichsam ein cineastisches Erlebnis für den Zuschauer darstellt.
Reasoning with Qualitative Positional Information for Domestic Domains in the Situation Calculus
(2011)
In this paper we present CAESAR, an intelligent domestic service robot. In domestic settings for service robots complex tasks have to be accomplished. Those tasks benefit from deliberation, from robust action execution and from flexible methods for human–robot interaction that account for qualitative notions used in natural language as well as human fallibility. Our robot CAESAR deploys AI techniques on several levels of its system architecture. On the low-level side, system modules for localization or navigation make, for instance, use of path-planning methods, heuristic search, and Bayesian filters. For face recognition and human–machine interaction, random trees and well-known methods from natural language processing are deployed. For deliberation, we use the robot programming and plan language READYLOG, which was developed for the high-level control of agents and robots; it allows combining programming the behaviour using planning to find a course of action. READYLOG is a variant of the robot programming language Golog. We extended READYLOG to be able to cope with qualitative notions of space frequently used by humans, such as “near” and “far”. This facilitates human–robot interaction by bridging the gap between human natural language and the numerical values needed by the robot. Further, we use READYLOG to increase the flexible interpretation of human commands with decision-theoretic planning. We give an overview of the different methods deployed in CAESAR and show the applicability of a system equipped with these AI techniques in domestic service robotics
In this paper we present an extension of the action language Golog that allows for using fuzzy notions in non-deterministic argument choices and the reward function in decision-theoretic planning. Often, in decision-theoretic planning, it is cumbersome to specify the set of values to pick from in the non-deterministic-choice-of-argument statement. Also, even for domain experts, it is not always easy to specify a reward function. Instead of providing a finite domain for values in the non-deterministic-choice-of-argument statement in Golog, we now allow for stating the argument domain by simply providing a formula over linguistic terms and fuzzy uents. In Golog’s forward-search DT planning algorithm, these formulas are evaluated in order to find the agent’s optimal policy. We illustrate this in the Diner Domain where the agent needs to calculate the optimal serving order.
In this work, we report on our attempt to design and implement an early introduction to basic robotics principles for children at kindergarten age. One of the main challenges of this effort is to explain complex robotics contents in a way that pre-school children could follow the basic principles and ideas using examples from their world of experience. What sets apart our effort from other work is that part of the lecturing is actually done by a robot itself and that a quiz at the end of the lesson is done using robots as well. The humanoid robot Pepper from Softbank, which is a great platform for human–robot interaction experiments, was used to present a lecture on robotics by reading out the contents to the children making use of its speech synthesis capability. A quiz in a Runaround-game-show style after the lecture activated the children to recap the contents they acquired about how mobile robots work in principle. In this quiz, two LEGO Mindstorm EV3 robots were used to implement a strongly interactive scenario. Besides the thrill of being exposed to a mobile robot that would also react to the children, they were very excited and at the same time very concentrated. We got very positive feedback from the children as well as from their educators. To the best of our knowledge, this is one of only few attempts to use a robot like Pepper not as a tele-teaching tool, but as the teacher itself in order to engage pre-school children with complex robotics contents.
Biodiversity and the coexistence of species have puzzled and fascinated biologists since decades and is a hotspot in todays’ natural sciences. Preserving this biodiversity is a great challenge as habitats and environments underlying tremendous changes like climate change and the loss of natural habitats, which are mainly due to anthropogenic influences. The coexistence of numerous species even in homogeneous environments is a stunning feature of natural communities and has been summarized under the term ‘paradox of plankton’. Up to now, there are several mechanisms discussed, which may contribute to local and global diversity of organisms. Several interspecific trade offs have been identified maintaining the coexistence of species like their abilities regarding competition and predator avoidance, their capability to disperse in space and time, and their ability to exploit variable resources. Further, micro-evolutionary dynamics supporting the coexistence of species have been added to our knowledge, and deriving from theoretical deterministic models, non-linear dynamics which describe the temporal fluctuation of abundances of organisms. Whereas competition and predation seem to be clue structural elements within interacting organisms, the intrinsic dynamic behavior – by means of temporal changes in abundance - plays an important role regarding coexistence within a community. The present work sheds light on different factors affecting the coexistence of species using experimental microbial model systems consisting of a bacterivorous ciliate as the predator and two bacteria strains as prey organism. Additionally, another experimental setup consisting of two up to five bacteria species competing for one limiting resource was investigated. Highly controllable chemostat systems were established to exclude extrinsic disturbances. According to theoretical analyses I was able to show - experimentally and theoretically - that phenotypic plasticity of one species within a microbial one-predator-two-prey food web enlarges the range of possible coexistence of all species under different dynamic conditions, compared to a food web without phenotypic plasticity. This was accompanied by non-linear (chaotic) population dynamics within all experimental systems showing phenotypic plasticity. The experiments on the interplay of competition, predation and invasion showed that all aspects have an influence on species coexistence. Under undisturbed controlled conditions all aspects were analyzed in detail and in combination. Populations showed oscillations which were shown by quasi-chaotic attractors in phase space diagrams. Competition experiments with two up to five bacteria species competing for one limiting resource showed that all organisms were able to coexist which was mediated by species oscillations entering a regime of chaos. Besides that fact it was found, that the productivity (biomass) as well as the total cell numbers – under the same nutrition supply – increased by an increasing number of species in the experimental systems. Up to now, the occurrence of non-linear dynamics in well controlled experimental studies has been recognized several times and this phenomenon seemed to be more common in natural systems than generally assumed.
AP 1 : Verknüpfung der organisatorischen Bildung von Modulen mit der Umstellung auf ein Leistungspunktesystem ; Abschlussbericht. Einleitung, Auswahl eines Leistungspunktesystems, Bedingungen bei der Einführung von ECTS, Verknüpfung der Kriterien Learning Outcomes und Workload, Konzeption eines Studiengangs, Erfassung der Arbeitsbelastung Studierender, Ergebnisse der Umfrage zu allgemeinen Kompetenzen, Diploma Supplement, Öffentlichkeitsarbeit
Bei der Einführung von Bachelor- und Masterstudiengängen sind die entsprechenden gesetzlichen Anforderungen zu beachten sowie die Anforderungen von Akkreditierungsrat und Akkreditierungsagentur. Bachelor- und Masterstudiengänge müssen modularisiert sein und in ein Leistungspunktesystem integriert. Die Leistungspunkte müssen auf der tatsächlichen Arbeitsbelastung der Studierenden basieren. Bei der Konzeption von Bachelor- und Masterstudiengängen soll zunächst eine Bedarfsermittlung erfolgen. Besteht ein Bedarf, soll ein Abschlussprofil basierend auf den Kompetenzen (besondere Beachtung verdienen die Schlüsselqualifikationen), über die der Absolvent verfügen soll, erstellt werden. Aus diesem wird ein Curriculum mit Modulen abgeleitet. Die Module werden mit Leistungspunkten versehen und auf einem Modulbogen zwecks Transparenz beschrieben. Dabei ist der Paradigmenwechsel vom Lehrenden zum Lernenden zu beachten – Lernergebnisse statt Lernziele. Die Lernergebnisse werden mittels Kompetenzen ausgedrückt. Der Studiengang wird des weiteren im Diploma Supplement, welches der Studierende bei Abschluss zusätzlich zum Zeugnis erhält, dokumentiert. ECTS ist aber auch mit weiteren Auflagen verbunden. Noch herrührend von ECTS als reinem Transfersystem müssen beim Austausch von Studierenden die Formulare ECTS Application, Learning Agreement und Transcript of Records vom Fachbereich in Abstimmung mit der jeweiligen Partnerhochschule ausgefüllt werden, (siehe Anlagen 4 und 5). Zur Information aller Studierenden sollen die folgenden Dokumente bereitstehen: Ein Ratgeber für Gaststudierende, eine Beschreibung der Hochschule und der Fachbereiche (nach bestimmten Kriterien) sowie Beschreibungen aller Module (siehe Anlage). Die Fachhochschule hat diese Informationen schon zum größten Teil auf ihrer Website dargestellt. Wichtig ist die Pflege der Daten, die von den einzelnen Fachbereichen bzw. den Lehrenden übernommen werden muss, da nur sie die Richtigkeit und Aktualität der Daten gewährleisten können.
Zur Bedeutung der Workload
(2005)
zuerst erschienen In: Handbuch Qualität in Studium und Lehre : Evaluation nutzen, Akkreditierung sichern, Profil schärfen / Hrsg.: Winfried Benz .... Berlin: Raabe ISBN 978-3-8183-0207-8 ; 3-8183-0207-3 , Kapitel E.3.3 S. 1-30 Sonderdruck unter dem Titel: Schermutzki, Lernergebnisse - Begriffe, Zusammenhänge, Umsetzung und Erfolgsermittlung. Fachhochschule Aachen, 2007. 39 S.: graph. Darst. Der Beitrag beschreibt die Bedeutung und Notwendigkeit der Verwendung von Lernergebnissen als gemeinsame Sprache zwischen den verschiedenen Hochschulen und zwischen Hochschule und beruflicher Bildung, um zu einem feststellenden Validitätsurteil und zu funktionstüchtigen Anerkennungsmechanismen zu kommen. Hierbei kommt der ergebnisorientierten Beschreibung der Studiengänge und Module durch die Hochschulen große Bedeutung zu. Der Beitrag beschreibt die diesbezüglichen Grundlagen und schlägt Methoden vor, die bei der praktischen Beschreibung, der Wahl der Lehr- und Lernformen und Prüfungsformen von Studiengängen und Modulen angewendet werden können.
Bei der Beschreibung der Studiengänge und Module durch die Hochschulen kommt der Ergebnisorientierung eine hohe Bedeutung zu. Der Beitrag beschreibt in diesem Zusammenhang zunächst die Vorgaben des europäischen Qualifikationsrahmens und der sich daraus ergebenden Fokussierung auf die Formulierung von Lernergebnissen. Der Schwerpunkt aber liegt auf praxisrelevanten Vorschlägen zu einem methodischen Vorgehen auf allen Ebenen von der Studiengangsbeschreibung über die Verteilung der Kompetenzarten über mehrere Module bis zur Wortwahl. Abschließend wird die an die Wahl der Lehr- und Lernformen geknüpfte Notwendigkeit der Veränderung der Prüfungsformen betont. Diese sollten inhaltlich und methodisch an die in den Studiengängen und Modulen beschriebenen Lernergebnisse und die Art der zu vermittelnden Kompetenzen angepasst werden. Vorabdruck des Aufsatzes. Erschienen in: Handbuch Qualität in Studium und Lehre : Evaluation nutzen, Akkreditierung sichern, Profil schärfen ( Hrsg. Winfried Benz ... . Berlin: Raabe Kapitel E 3.3 S. 1-30. ISBN 978-3-8183-0207-8 ; 3-8183-0207-3 1. Auflage des Aufsatzes unter dem Titel: Lernergebnisse - Begriffe, Zusammenhänge, Umsetzung und Erfolgsermittlung : Lernergebnisse und Kompetenzvermittlung als elementare Orientierungen des Bologna-Prozesses http://opus.bibliothek.fh-aachen.de/opus/volltexte/2007/232/