Spannende Themen, herausragende Dozenten und flexible Lernmöglichkeiten tragen zum wachsenden Erfolg der Massively Open Online Courses (MOOCs) bei – offene, internetgestützte Kurse mit einer Vielzahl an Teilnehmern rund um den Globus.
Folgender Kurs – zu finden auf der MOOC-Plattform edX – sollte einen Blick wert sein:
Quantitative Biology Workshop
Jeff Gore (MIT) et al.
Start: 29.03.2016 / Arbeitsaufwand: 32-64 Stunden
Externer Link: www.edx.org
Presseinformation der LMU München vom 03.03.2016
Die Demenzforscher Christian Haass und Michael Ewers haben einen Marker entdeckt, der in sehr frühen Alzheimerstadien Abwehrmechanismen des Gehirns anzeigt.
Die Alzheimer-Demenz wird durch krankhafte Veränderungen im Gehirn verursacht. Es sammeln sich giftige Eiweißklumpen an, die die Nervenzellen schädigen. Dabei handelt es sich um kleine Eiweißfragmente, die sogenannten Beta-Amyloid-Peptide, die sich bereits Jahre vor dem Auftreten von Demenzsymptomen im Gehirn ablagern. Die Forscherteams von Christian Haass, Inhaber des Lehrstuhls für Stoffwechselbiochemie der LMU und Sprecher des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) in München, und Michael Ewers, Professor am Institut für Schlaganfall- und Demenzforschung (ISD) am Klinikum der LMU, zeigten nun erstmals, dass im Nervenwasser die Konzentration des Proteins TREM2 in einem frühen Stadium der Alzheimererkrankung deutlich erhöht ist. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Protein TREM2 eine wichtige Rolle für den Verlauf der Alzheimer- und vielleicht sogar anderer Demenzerkrankungen spielt und offenbar einen Abwehrmechanismus von Fresszellen widerspiegelt, die im Gehirn geschädigte Nervenzellen und giftige Ablagerungen, wie zum Beispiel Beta-Amyloid, entfernen“, sagt Christian Haass. Darüber berichten die Forscher aktuell in der Fachzeitschrift EMBO Molecular Medicine.
Das Gen TREM2 ist wichtig für die Funktion spezialisierter Fresszellen im Gehirn, die Mikrogliazellen genannt werden. Die Mikrogliazellen haben eine Art Wächterfunktion im Immunsystems des Gehirns und sorgen dafür, dass giftiges Material entsorgt wird. Dabei ist das Protein TREM2 entscheidend. Die Demenzforscher um Haass und Ewers haben nun erstmals eine erhöhte Konzentration des Proteins im Nervenwasser von Patientinnen und Patienten nachgewiesen, die an einem frühen Stadium von Alzheimer litten. In Patienten mit Genveränderungen, die zu einem Verlust von TREM2 führen, konnten die Forscher bereits in einer früheren Publikation zeigen, dass hier die Fresszellen Amyloid-Ablagerungen und totes Zellmaterial nicht mehr so gut entfernen können.
Biomarker bringt mehrfachen Nutzen
In ihrer Studie haben die Forscher insgesamt mehr als 400 Patientinnen und Patienten mit Alzheimererkrankung untersucht, die unterschiedlich stark fortgeschritten war, sowie eine Gruppe gesunder Personen. Unter anderem wurde ihnen Rückenmarksflüssigkeit entnommen. Die Datenanalyse ergab, dass ein Fragment des TREM2-Proteins am stärksten in der Rückenmarksflüssigkeit bei jenen Personen nachweisbar war, die nur eine leichte kognitive Beeinträchtigung hatten. Bei Patienten mit fortgeschrittener Demenz war die Konzentration dagegen wieder niedriger. „Das spiegelt die Aktivität der Mikrogliazellen wider, die im Laufe der Krankheit abnimmt, wodurch vermutlich weniger Beta-Amyloid-Peptide und totes Zellmaterial abtransportiert werden“, erläutert Christian Haass. „Wir glauben, dass sich mithilfe unseres Biomarkers die Fähigkeit der Gehirnzellen beobachten lässt, giftiges Material abzubauen.“
Die Studie gibt keine abschließende Antwort, ob der erhöhte TREM2-Spiegel Ursache oder Konsequenz des Fortschreitens der Krankheit ist. Die Forscher vermuten jedoch, dass der Anstieg von TREM2 eine Reaktion der Mikrogliazellen auf erste Verletzungen von Nervenzellen im Gehirn ist. „Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass TREM2-Veränderungen einen frühen Krankheitsprozess in der Entwicklung der Alzheimer-Demenz widerspiegeln. Damit wird TREM2 auch aus therapeutischer Perspektive interessant“, sagt Michael Ewers.
Der neue Biomarker könnte in zukünftigen klinischen Studien die Möglichkeit bieten, die Effektivität von neuen anti-inflammatorischen Behandlungsansätzen messbar zu machen. Auch ist zu erwarten, dass mit der Messung von TREM2 im Nervenwasser ein frühes Behandlungszeitfenster festgelegt werden kann. Die LMU-Forscher schlagen vor, die Konzentration von TREM2 im Rahmen einer Längsschnittstudie zu verfolgen, bei der Patienten mit Genveränderungen, die familiären Alzheimer verursachen, über einen längeren Zeitraum kontinuierlich nach wissenschaftlichen Kriterien untersucht werden.
Publikation:
EMBO Molecular Medicine, doi: 10.15252/emmm.201506123
Externer Link: www.uni-muenchen.de
Medienmitteilung der Universität Basel vom 26.02.2016
Der modifizierte Kohlenstoff Graphen hat ein vielfältiges Potenzial als Beschichtung in Maschinenbauelementen und im Bereich von elektronischen Schaltern. Ein internationales Forschungsteam um Physiker der Universität Basel hat die Schmierfähigkeit des Materials auf der Nanometerskala untersucht. Da es beinahe keine Reibung verursacht, könnte es als Beschichtung den Energieverlust von Maschinen drastisch reduzieren, berichten die Forscher im Magazin «Science».
Graphen könnte künftig als extrem dünne Beschichtung verwendet werden, durch die der Energieverlust zwischen mechanischen Teilen gegen Null geht. Dies beruht auf der enorm hohen Schmierfähigkeit des veränderten Kohlenstoffs in Form von Graphen, der sogenannten Supraschmierfähigkeit. Mit der Anwendung dieser Eigenschaft auf mechanische und elektromechanische Geräte liesse sich nicht nur Energie sparen, sondern auch die Lebensdauer der Apparate erheblich verlängern.
Ursachen des Schmierverhaltens ergründen
Mit einem doppelten Ansatz – experimentell und rechnerisch – hat eine internationale Gruppe von Physikern der Universität Basel und der Empa die überdurchschnittliche Schmierfähigkeit von Graphen untersucht. Dazu fixierten sie zweidimensionale Streifen aus Kohlenstoffatomen, sogenannte Graphen-Nanobänder, an der Spitze eines Rasterkraftmikroskops und zogen sie über eine Goldoberfläche. Mit computergestützten Berechnungen wurden die Wechselwirkungen zwischen den sich gegeneinander bewegenden Oberflächen untersucht. Damit will das Team um Prof. Ernst Meyer der Universität Basel die bisher wenig erforschten Ursachen des Supraschmierverhaltens ergründen.
Von der Untersuchung der Graphen-Bänder erhoffen sich die Forscher nicht nur Erkenntnisse über das Gleitverhalten. Die Messung der mechanischen Eigenschaften des Kohlenstoffmaterials macht zusätzlich Sinn, da es grosses Potenzial für eine ganze Reihe an Anwendungen im Bereich von Beschichtungen und mikromechanischen Schaltern hat. Selbst elektronische Schalter könnten in Zukunft durch nanomechanische Schalter ersetzt werden, welche weniger Energie beim Ein- und Ausschalten brauchen würden als konventionelle Transistoren.
Die Versuche zeigten eine fast perfekte reibungsfreie Bewegung. Es können fünf bis 50 Nanometer lange Graphen-Bänder mit geringsten Kräften (zwei bis 200 Piconewton) bewegt werden.
Die Übereinstimmung zwischen Experiment und Computersimulation ist gross. Einzig bei grösseren Abständen zwischen der Messspitze und der Goldoberfläche (ab fünf Nanometern), ergibt sich eine Diskrepanz zwischen Modell und Realität. Wahrscheinlich hängt dies damit zusammen, dass die Ränder der Graphen-Nanobänder mit Wasserstoff gesättigt sind, was in den Simulationen nicht berücksichtigt wurde.
«Unsere Resultate helfen dabei, die Manipulation chemischer Stoffe auf Nano-Ebene besser zu verstehen und ebnen den Weg für die Verwirklichung von reibungsfreien Beschichtungen», schreiben die Forscher.
Originalbeitrag:
Shigeki Kawai, Andrea Benassi, Enrico Gnecco, Hajo Söde, Rémy Pawlak, Xinliang Feng, Klaus Müllen, Daniele Passerone, Carlo A. Pignedoli, Pascal Ruffieux, Roman Fasel and Ernst Meyer
Superlubricity of Graphene Nanoribbons on Gold Surfaces
Science (2016), doi: 10.1126/science.aad3569
Externer Link: www.unibas.ch
Presseinformation (Forschung Kompakt) der Fraunhofer-Gesellschaft vom 01.03.2016
Mit Infrarotlicht Kunstwerke datieren
Handelt es sich um eine historische Zeichnung? Oder um eine Fälschung aus dem 19. Jahrhundert? Dies ist selbst für Kunstexperten schwer zu beurteilen. Ein neues Infrarot-Verfahren von Fraunhofer-Forschern lässt Wasserzeichen auf Papieren sichtbar werden und ermöglicht somit eine genauere Datierung.
Ist der Rembrandt echt? Oder ist man einem Schwindel aufgesessen und hat anstelle des Meisterwerks eine wertlose Kopie aus dem 19. Jahrhundert erworben? In vielen Fällen lässt sich dies mit Hilfe von Wasserzeichen beantworten. Sie informieren, aus welchem Zeitraum das Papier und damit das Werk stammt. Ab dem 12. bis 13. Jahrhundert hat jede Papiermühle solche Prägungen durch Drahtformen, die auf dem Schöpfsieb befestigt werden, in ihre Papierbögen eingebracht, quasi als Markenzeichen. Über die Jahre nutzten sich die Formen jedoch immer mehr ab, so dass Details der Zeichen nach einiger Zeit nicht mehr zu erkennen waren. Teilweise wurden sie auch vom Betreiber der Papiermühle erneuert oder ersetzt. Die Wasserzeichen lassen daher bis auf wenige Jahre genau auf die Zeit schließen, in der das Papier hergestellt wurde. Die Datenlage dazu ist gut. Um die Wasserzeichen zu erkennen, durchleuchtet man die Zeichnung üblicherweise mit sichtbarem Licht. Da das Papier im Bereich der Prägung mehr Licht durchlässt, sollte man sie gut erkennen können – zumindest theoretisch. In der Praxis klappt das jedoch nur bedingt: Oftmals verdecken Tinte oder Pinselstriche die Zeichen bis zur Unkenntlichkeit.
Infrarot-Licht sieht durch Farben und Tinte hindurch
Forscher des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung WKI in Braunschweig haben nun eine Lösung für dieses Dilemma entwickelt, gemeinsam mit ihren Kollegen des Herzog-Anton-Ulrich-Museums und des Instituts für Nachrichtentechnik der Technischen Universität Braunschweig IfN. »Wir durchleuchten die Papiere nicht mit sichtbarem Licht, sondern mit Infrarot-Licht – also mit Wärmestrahlung«, sagt Peter Meinlschmidt, Wissenschaftler am WKI. »Die häufig verwendete Eisengallus-Tinte ist für dieses Licht transparent. Man sieht also nur das Wasserzeichen, ohne die störende Schrift oder Farbe.« Statt Unterschiede im Licht detektieren die Forscher die Abweichungen in der Wärmestrahlung – und das mit hoher Genauigkeit: Die Kameras können selbst Temperaturdifferenzen von 15 Millikelvin auflösen, also Unterschiede von 15 Tausendstel Grad erkennen.
Rund 60 Zeichnungen aus dem Rembrandt-Umfeld konnte das Team auf diese Weise bereits erfolgreich datieren. Das Prinzip: Die Forscher klemmen das Papier in ein Passepartout, welches sie zwischen einer Wärmeplatte, also dem Infrarotstrahler, und einer Infrarotkamera positionieren. Dabei kommt es darauf an, dass die Wärme gleichmäßig abgestrahlt wird und das Papier einen Abstand zum Strahler hat. Denn bei direktem Kontakt würde sich das Papier ungleichmäßig erwärmen.
Schadet die Wärmestrahlung den Kunstwerken? »Die Wärme ist unbedenklich: Die Infrarotlampe erwärmt das Papier weitaus weniger, als es die Finger beim Anfassen des Papiers tun«, erläutert Meinlschmidt. Allerdings gilt es, schnell zu sein: Das Wasserzeichen ist nur wenige Sekunden lang sichtbar. Denn je länger das Blatt in der Wärmestrahlung bleibt, desto stärker wärmen sich durch Tinte dunkel gefärbte Bereiche auf und stören die Temperaturunterschiede, die durch die Prägung hervorgerufen werden.
Notenpapiere auf Echtheit prüfen
Die Infrarotkameras, die die Forscher bisher verwendet haben, sind teuer – das Gesamtsystem kostet rund 80 000 Euro und ist daher nur für große Bibliotheken wie die Bayerische Staatsbibliothek München oder die Staatsbibliothek zu Berlin erschwinglich. Gegenwärtig arbeiten die Wissenschaftler daher gemeinsam mit der Sächsischen Landesbibliothek SLUB in Dresden daran, den Preis für das System zu senken: auf 20 000 bis 30 000 Euro. Die Forscher setzen auf eine Kamera, deren Auflösung statt 15 Millikelvin nur 50 Millikelvin beträgt. Für sie müssten die Museen nicht 50 000, sondern nur 5 000 Euro bezahlen. »Diese geringere Auflösung wollen wir durch eine deutlich bessere Bildverarbeitung wettmachen – etwa durch Gauss-Filter, die das Rauschen verschwinden lassen oder Differenzbilder, die Ungleichheiten im Papier beseitigen«, erklärt Meinlschmidt. Eine erste Software-Version wird in der Landesbibliothek gerade anhand historischer Notenblätter getestet. In zwei bis drei Jahren soll das System einsatzbereit sein.
Automatischer Abgleich mit der Datenbank
Hat man das Wasserzeichen aufgenommen, gilt es, exakt dieses in einer Datenbank wiederzufinden. Das erledigen bislang Experten in mühseliger und langwieriger Handarbeit. »Bald sollen Suchalgorithmen diese Zuordnung übernehmen«, sagt Meinlschmidt. Daran arbeiten die Forscher zukünftig im Auftrag der Staatsbibliothek in Berlin. In etwa vier Jahren soll die automatische Erkennung angewendet werden können. Eine weitere Frage, der sich die Wissenschaftler widmen: Welche Farben sind bei welchem Wellenlängenbereich des Infrarotlichts transparent? Sprich: Für welche Farben eignet sich welches IR-Licht am besten? Ist dies bekannt, könnte man für jedes Kunstwerk die optimale Wellenlänge wählen – und die Sichtbarkeit der Wasserzeichen somit noch einmal verbessern.
Externer Link: www.fraunhofer.de
Performance:
Der TecDAX der Deutschen Börse AG gab im Februar 2016 um circa 4% nach.
Trend:
Auf Monatsbasis bedeutet der Februar 2016 das dritte Minus in Folge.