Entzündlich-rheumatische Gelenkerkrankungen stellen hohe Anforderungen an die bildgebende Diagnostik, da sie sowohl akute Entzündungsprozesse als auch chronisch-strukturelle Veränderungen erfassen müssen. Die multiparametrische Dual-Energy CT bietet hierbei neue Möglichkeiten, entzündliche Aktivität, Gewebecharakteristika und biomechanische Veränderungen in einem Untersuchungsgang zu erfassen. Im Rahmen dieser Habilitationsschrift wird die Einsatzfähigkeit der multiparametrischen Dual-Energy CT und deren Beitrag zur differenzierten Arthritisdiagnostik untersucht. Mehrere Studien vergleichen kontrastmittelgestützte Dual-Energy CT-Techniken (CT-Subtraktion, Iodine Maps) mit MRT und Ultraschall als Referenzstandard. Dabei zeigt sich eine hohe diagnostische Genauigkeit bei der Detektion von Synovialitis und Tenosynovialitis, wobei die CT-Subtraktion am besten mit dem Ultraschall korreliert. Virtuell monochromatische Subtraktionen zeigen keinen zusätzlichen Vorteil. Ergänzend wird das Potenzial suszeptibilitätsgewichteter MRT-Sequenzen (SWI) zur Erosionsdetektion sowie der Einsatz der 4D-CT zur Analyse dynamischer Handgelenkspathologien evaluiert. Darüber hinaus werden die Möglichkeiten der Dual-Energy CT zur nichtinvasiven Quantifizierung der Kollagendichte in Bändern sowie der Einfluss iodhaltiger Kontrastmittel auf die Harnsäuredetektion untersucht. Die Ergebnisse dieser Habilitationsschrift leisten einen wesentlichen Beitrag zur Etablierung der multiparametrischen Dual-Energy CT in der Arthritisdiagnostik. Als präzise und vielseitige Weiterentwicklung der CT-Bildgebung ermöglicht sie bei Patient:innen mit entzündlich-rheumatischen Gelenkerkrankungen eine differenzierte Beurteilung entzündlicher und struktureller Veränderungen. Fortschritte in der Strahlenreduktion fördern zudem eine zunehmend breitere Anwendung in der klinischen Praxis.

This PhD thesis investigates Hodge structures on a particular class of complex algebraic varieties known as character varieties. Our objective is to integrate a powerful result stemming from motivic integration and the proofs of the Weil conjectures, with classical representation-theoretic point-counting techniques. In this work, we develop a hybrid approach combining arithmetic and geometric methods to compute the Deligne-Hodge polynomials of SL2 (C)- character varieties associated with the fundamental group of a circle bundle - referred to as a Seifert group - over an orbifold with a single ramified point. Additionally, using an orbifold version of the non-abelian Hodge correspondence, we derive certain topological properties of the moduli space of trace-free Higgs bundles, with fixed determinant, over the same base orbifold.

Histone deacetylase 7 (HDAC7), a member of the class IIa HDAC, is the predominant HDAC expressed in CD8+ T cells. Loss of Hdac7 impairs CD8+ T cells survival and functionality, leading to heightened apoptosis, increased exhaustion, and impaired anti-tumor activity both in vitro and in vivo. However, the molecular mechanisms underlying these phenotypic alterations in Hdac7ko CD8+ T cells have not been fully elucidated.

In this study, we demonstrated that HDAC7 undergoes activation-induced nuclear export in CD8+ T cells, suggesting a dynamic regulatory mechanism in response to stimulation. We further identified the extrinsic apoptotic pathway as a primary contributor to the increased cell death observed in Hdac7ko CD8+ T cells. Mitochondrial dysfunction, evidenced by altered mitochondrial membrane potential, was also detected. Transcriptional profiling using bulk RNA-sequencing, validated by RT-qPCR, revealed differential expression of genes associated with cellular metabolism, including components of the mTOR and c-Myc signaling pathways, as well as several amino acid transporters such as Slc1a4, Slc1a5, Slc7a1, Slc7a5. The upregulation of glutamine transporters in Hdac7ko CD8+ T cells was accompanied by enhanced glutamine uptake, suggesting a shift in metabolic programming. Additionally, transcriptional analysis indicated a tendency for Hdac7ko CD8+ T cells to adopt a terminally exhausted phenotype, a state typically associated with reduced responsiveness to immune checkpoint blockade therapies.

Collectively, these findings identify Hdac7 as a critical regulator of CD8+ T cell fate and metabolic fitness, shaping their capacity for anti-tumor responses. This work advances our understanding of Hdac7’s role in adaptive immunity, underscores potential adverse consequences of non-selective HDAC inhibition, and highlights the need for developing HDAC inhibitors with greater target specificity as therapeutic agents.

The quantum Hall effect is a fundamental phenomenon in condensed matter physics, characterized by a quantized Hall resistance and zero longitudinal resistance in two-dimensional conductors under a high perpendicular magnetic field. This effect is important for both metrology and fundamental physics, while its microscopic nature is still a subject of controversial discussions.

The textbook explanation of the quantum Hall effect is the Landauer-Büttiker picture, which explains it assuming scattering-free current in compressible one-dimensional edge channels and an insulating bulk state. The screening theory, which accounts for the Coulomb interaction between the charge carriers, challenges this model and predicts that the current flows inside incompressible strips. While the incompressible strips are narrow edge channels near the low magnetic field side of a quantized Hall plateau, they widen as the magnetic field is increased and cover the bulk region of the Hall bar near the high magnetic field end of the plateau. Scanning probe experiments, which measure the Hall potential distribution, support the screening theory and conflict with the Landauer-Büttiker picture.

In this thesis, using a Hall bar with an additional contact in its center, we show direct experimental evidence for scattering-free bulk transport, in agreement with the screening theory. Simultaneously, multiterminal current measurements and model calculations reveal that the current flow is chiral for the quantized Hall resistance plateaus. In contrast, between plateaus, our measurements agree with the Drude model, which predicts a homogeneous current density distribution given a uniform mobility and carrier density. Furthermore, experiments on a sample featuring two overlapping metallic gates demonstrate the possibility of tuning quantized Hall plateaus by adjusting the confinement potential of the two-dimensional electron system in the Hall bar.

Our findings not only demonstrate the importance of Coulomb interactions between charge carriers for the quantum Hall effect but also deepen our understanding of the nature of the current distribution in the quantized Hall regime while opening new possibilities for controlling and manipulating quantized Hall states.

Asymmetric organoelectrocatalysis has emerged as an attractive tool for advancing asymmetric synthesis. Under mild reaction conditions, chiral target compounds can be prepared in high enantiopurity without requiring stoichiometric amounts of harsh oxidants or reductants. Starting from organocatalysts, this dissertation is divided into two research themes: 1. Iodine-enabled organoelectrocatalysis for α-sulfenylation of aldehydes. By integrating electrochemistry with organocatalysis, we developed an iodine mediated α-sulfenylation of aldehydes that eliminates the need for additional stoichiometric oxidants or pre-synthesized “S+” precursors. Mechanistic investigations revealed iodine’s two roles as a catalytic mediator: it facilitates redox transformations while also participating in the formation of sulfenyl iodide (RSI) intermediates derived from electrochemically generated disulfides. This metal-free protocol provides a sustainable and efficient platform to access a wide array of α-sulfenylated aldehydes with good to excellent enantioselectivities, offering an environmentally friendly and scalable synthetic strategy. 2. Synthesis and evaluation of chiral P(V)-stereogenic organocatalysts integrating squaramide or thiourea motifs. Phosphorus (P)-stereogenic compounds have presented prominent utility both as ligands in metal-catalyzed reactions and as organocatalysts in asymmetric synthesis. In this dissertation, we delved into the synthesis methods for diaryl P(V)-stereogenic compounds and their applications as organocatalysts. Based on this foundation and through scaffold evaluation, we engineered a novel chiral catalyst by combining a P(V) stereogenic motif with a squaramide or thiourea linker. The catalytic performance of these hybrid scaffolds was then assessed in asymmetric transfer hydrogenation reactions and asymmetric Mukaiyama-Mannich reactions.

Generating equilibrium samples from the Boltzmann distribution of biomolecular systems, such as proteins, remains a fundamental challenge in computational biochemistry and statistical physics. Conventional approaches, including molecular dynamics and Markov chain Monte Carlo, rely on iterative sample generation and can become prohibitively expensive for large systems or long timescales, limiting their utility in applications like drug discovery. This dissertation investigates how machine learning models, particularly normalizing flows, can accelerate this sampling. Normalizing flows are invertible deep‐generative models that produce novel configurations while providing exact likelihoods. We introduce several normalizing flow architectures that embed the intrinsic rotational, translational, and permutation symmetries of molecular systems into both their structure and training objectives. We prove that these equivariant flows generate samples whose distributions inherit the same symmetries as the target Boltzmann distribution. Moreover, we introduce equivariant optimal transport flow matching, a novel training objective for equivariant continuous normalizing flows that leverages the symmetry of the target energy for simulation‐free training and yields near-optimal transport paths at inference. We propose two complementary sampling strategies for the different models: independent sample generation with so called Boltzmann Generators, enabling importance reweighting against known energy functions for unbiased observable estimation, and long‐range, proposal‐based moves within Markov chain Monte Carlo methods, achieving time jumps up to six orders of magnitude over standard molecular dynamics. Additionally, and somewhat orthogonally, we also leverage our models to generate force estimates for training machine learned coarse‐grained force fields. Our methods are validated on both many‐particle systems (e.g., Lennard‐Jones clusters) and small peptides (alanine dipeptide and di‐ and tetrapeptides), showing accurate reproduction of free‐energy landscapes, high effective sample sizes, and transferability across temperatures and small peptide sequences. These advances suggest a promising path toward scalable, machine learning driven sampling tools that can significantly reduce the computational burden of molecular simulations, paving the way for faster, more efficient exploration in drug discovery and beyond.

Die Jahre 1850 bis 1890 prägten die britische Literaturlandschaft als das goldene Zeitalter des Kinderbuches, die Glanzzeit der damaligen Kinderbuchproduktion. Sie brachte Kinderbuchillustratoren hervor, die sich auch heute noch einer großen Beliebtheit erfreuen. Zu ihnen gehört der englische Kinderbuchillustrator Arthur Rackham, welcher heute zu den einflussreichsten Illustratoren seiner Zeit gehört und die britische Kinderbuchillustration in das sogenannte „Golden Age“ des illustrierten Kinderbuches führte. Dieses goldene Zeitalter war der Höhepunkt einer Entwicklung in der man begonnen hatte, Geschichten zu schreiben, die ausschließlich an Kinder gerichtet waren und einen festen Zusammenhang zwischen Text und Bild herzustellen, um die Protagonisten nun in all ihrer im Text beschriebenen Vielfältigkeit bildnerisch darzustellen. In dieser Zeit stieg die Zahl der veröffentlichten Kinderbücher um ein Vielfaches an, da die Verlagshäuser – nicht zuletzt unterstützt durch zahlreiche technische Verbesserungen der Drucktechniken - nun jährlich tausende neuer Kinderbücher veröffentlichten und dadurch einen neuen Markt und ein neues Zusammenspiel von Angebot und Nachfrage schufen. In dieser Entwicklung nimmt Arthur Rackham eine besondere Stellung ein, da er mehr noch als seine künstlerischen Vorläufer und Zeitgenossen das Talent besaß, die Geschichten in seinen Bildern zum Leben zu erwecken und gleichzeitig die verschiedenen künstlerischen Stile seiner Zeit in seine Kinderbuchillustrationen mit einfließen zu lassen. So gelang es ihm, neben einer Darstellungsweise, die stark von den japanischen Ukiyo-e Holzdrucken der Edo-Zeit beeinflusst war, kleine Elfen in japanisch-anmutende Gewänder zu kleiden, sie mit einer für den Jugendstil typischen geschwungenen Linienführung in Blumenranken sitzen oder durch das Bild tanzen zu lassen. Gleichzeitig übernimmt er Darstellungselemente aus weiteren Kunststilen, um alles in seinen Kinderbuchillustrationen zu vereinen. Um jedoch die Größe von Rackhams besonderer Leistung als Kinderbuchillustrator verstehen und den immerwährenden Zauber seiner Illustrationen als eigenständige Kunstwerke auf sich wirken lassen zu können, bedarf es eines umfassenden Einblicks in die Geschichte der britischen Illustration und ihrer Entwicklung, die Arthur Rackham zu dem prägenden Kinderbuchillustrator machte, der er noch heute ist. Es war die Zeit der Industriellen Revolution, welche zu vielen Umbrüchen führte, die gleichzeitig die Entstehung von schlimmster Armut und großem Elend zur Folge hatten. Für viele Kinder war an Fantasiegeschichten und erfreulichem Zeitvertreib nicht zu denken. Vielmehr bestanden ihre Tage aus Arbeit und dem Überlebenskampf der gesamten Familie. Die kleinen Erwachsenen hatten sich in den Fabriken und Werkstätten, auf den Straßen und in den Slums der Industriestädte den harten Lebensbedingungen anzupassen und ihre Zeit nicht mit Bildung zu verschwenden. Erst durch zahlreiche Reformen konnten diese Missstände in der britischen Gesellschaft stetig verdrängt werden. Doch nicht nur das Recht auf Freizeit und Schulbildung gehörte zu den Errungenschaften dieser Zeit. Vielmehr wurde die Bedeutung von Kindheit neu entdeckt und die kindliche Unschuld sowie die damit verbundenen Freiheiten zum Ideal ernannt, was Individualität, Emotionalität und Harmonie völlig neue Bedeutungen zuschrieb. Dies führte zum Cult of the Child, der zu einer Vermischung von Realität und Fiktion führte, welche sich in der Glorifizierung von Kindheit manifestierte und zu der Überzeugung führte, dass sowohl Schönheit als auch Unschuld als tragende Begriffe der Kindheit zu bewahren seien. Gleichzeitig bemühte sich die Mittelklasse der britischen Gesellschaft um eine Ästhetisierung aller Lebensbereiche und damit der Schaffung eines Gesamtkunstwerkes im häuslichen Bereich, einer Synthese von Kunst und Leben, welche die Kunst in das Kinderbuch führte. Diese Arbeit unternimmt den Versuch zu zeigen, dass Rackhams Illustrationen als Erzeugnisse der Vereinigung von Kunst und Kinderbuchillustration das Maß in der Buchillustration seiner Zeit wurden, die gleichzeitig sowohl seine Zeitgenossen als auch folgende Generationen von Illustratoren des 20. Jahrhunderts beeinflussten.

Im Mittelpunkt der vorliegenden Dissertation steht die Erweiterung eines Zweiphotonenmikroskops mit adaptiven Optiken zur qualitativen Untersuchung des Potenzials der spektralen und räumlichen Phasenanpassung. Zunächst wurde das Zweiphotonenmikroskop, das ich während meiner Diplomarbeit in Form eines Proben-Scanning-Aufbaus realisierte, eingehend hinsichtlich der mechanischen Bauteile und des optischen Aufbaus charakterisiert. Hierzu wurden die Schrittmotoren der Probenbewegung in allen drei Raumrichtungen (x, y und z) bezüglich der Präzision und Stabilität untersucht und die Auflösung des Zweiphotonenmikroskops mit Hilfe von fluoreszierenden Mikrosphären gemessen. Es zeigte sich, dass die Probenbewegung eine hohe Stabilität, Genauigkeit und Wiederholbarkeit aufweist, die die Anforderungen an die Positionierung für Messungen im Beugungslimit der Zweiphotonenmikroskopie erfüllen. Darüber hinaus ergab die Messung der Auflösung, dass der Fokus des optischen Aufbaus beugungsbegrenzt ist. Im Weiteren habe ich die grundsätzliche Funktionsweise des Zweiphotonenmikroskops in konkreten Anwendungen nachgewiesen. In ersten 4D-Messungen an biologischen Proben konnte ich die Struktur der Epidermis visualisieren sowie die Zellkörper von gefärbten Keratinozyten aus einer Zellkolonie identifizieren und vermessen. Mit der Integration sowohl des zeitlichen Laserpuls-, als auch des Wellenfront- Formers wurde das Zweiphotonenmikroskop zu einem einzigartigen System weiterentwickelt, das die simultane Manipulation der spektralen Phasen und der Wellenfront der Femtosekunden-Laserpulse erlaubt. Ultrakurze Laserpulse unterliegen in optischen Aufbauten spektralen sowie räumlichen Aberrationen, die sich negativ beispielsweise auf die Intensität im Fokus auswirken. Dabei handelt es sich grundlegend um Phasenänderungen, die das Interferenz- Verhalten des Spektrums bzw. derWellenfront im Fokus beeinflussen. Ich konnte zeigen, dass die Messung und Pre-Kompensation der spektralen und räumlichen Phasen am Ort der Probe in Anwesenheit einer künstlich eingeführten optischen Störung die Rückgewinnung eines zwei-photonischen Signals bei unverändertem Fokusvolumen erlaubt. Meine Studien-Ergebnisse zur räumlichen und zeitlichen Laserpuls-Formung in der Zweiphotonenmikroskopie konnte ich im Journal „Review of Scientific Intruments“ unter dem Titel „A stage-scanning two-photon microscope equipped with a temporal and a spatial pulse shaper: Enhance fluorescence signal by phase shaping“ [1] veröffentlichen.

Regulation of ion channel and transporter activity is necessary to preserve cellular and organellar homeostasis. Among the various regulatory mechanisms, including posttranslational modifications, second messengers, and feedback loops, auxiliary β-subunits play a particularly important role. Within the CLC family of chloride channels and transporters, several members associate with β-subunits, which modulate their stability, localization, and function.

In this work, we identified and characterized TMEM9 and TMEM9B proteins as obligatory β-subunits of ClC-3, ClC-4, and ClC-5 chloride/proton exchangers. We demonstrated that these proteins form complexes with vesicular CLCs and are mutually required for protein stability in vivo. Despite earlier reports suggesting predominantly lysosomal localization of both TMEM9 isoforms, we showed that TMEM9 proteins are instead located in the same vesicular compartments as the CLCs they interact with.

Functionally, both TMEM9A and TMEM9B regulate the intracellular trafficking of the CLCs and, importantly, they strongly suppress CLC-mediated ion transport. Fine-tuned control of the transporters’ activity is necessary, as evidenced by loss-of-function or gain-of-function mutations in CLCs associated with various diseases. Thus, we dissected key regulatory motifs localized in the C-termini of TMEM9 proteins, which are essential for both proper localization and function of CLC/TMEM9 complexes. Specifically, we demonstrated that the phosphorylated acidic cluster is necessary to properly regulate the endocytosis and recycling of CLC/TMEM9 complexes, while the C-terminal inhibitory domain is needed to inhibit the ion transport mediated by the respective CLCs. Disruption of the TMEM9-mediated inhibition leads to a pathological increase of ClC-3–5 ion transport activity. Moreover, we suggested the possible relevance of phosphorylation for both trafficking and inhibitory roles of TMEM9 proteins.

Taken together, our findings establish TMEM9 and TMEM9B as obligatory β-subunits of ClC-3, ClC-4, and ClC-5, which regulate both their localization and function. This regulation may be dynamically controlled by phosphorylation of TMEM9 proteins, and its disruption contributes to the disease-related overactivity of transporters.

Bacterial adhesion to host tissues is a critical step in the pathogenesis of infections, particularly in the case of urinary tract infections (UTIs), where carbohydrate-lectin interactions mediate pathogen binding. This thesis presents the design, synthesis, and characterization of multivalent mannosylated polymer and supramolecular architectures aimed at inhibiting bacterial adhesion through targeted molecular interactions. The work focuses on dendritic polyglycerol (dPG)-based nanogels (NGs) and supramolecular assemblies as potential therapeutic agents. A series of novel dPG-based macromonomers were synthesized to develop three-dimensional (3D) and two-dimensional (2D) NGs. The synthesis of 3D-NGs demonstrated precise control over size and long-term stability, enabling scalable production while maintaining essential physicochemical properties. Mannosylation of these NGs achieved near-theoretical efficiency, preserving their structural integrity and enhancing their bioactivity in lectin binding studies. The 2D-NGs, synthesized using a graphene template, exhibited well-defined sheet-like architectures with controlled surface chemistry, providing a robust platform for carbohydrate-based recognition systems. The differences in structural organization between 3D- and 2D-NGs directly influenced their binding behaviour, with 2D-NGs demonstrating superior specificity in FimH interactions, while 3D-NGs exhibited enhanced multivalent interactions with ConA. Beyond nanostructured polymeric architectures, this thesis explores supramolecular assemblies of mannosylated amphiphiles in combination with benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA)-based polymers. Novel mannosylated amphiphiles were synthesized and characterized to study their selfassembly and biological interactions. The synthetic strategies included click chemistry and protecting group manipulations for the targeted introduction of mannose motifs. These self-assembled systems were systematically characterized, revealing that alkyl chain length and mannosylation patterns significantly impact aggregation behaviour and bioactivity. While successful co-assembly with BTA fibers was achieved, biological evaluation indicated that supramolecular organization did not always present mannose residues in an optimal conformation for FimH-mediated adhesion-inhibition. The study highlights key structure-activity relationships in carbohydrate-based multivalent interactions, providing insights into the design of nextgeneration anti-adhesive materials. Future directions include optimizing synthetic strategies for enhanced stability, evaluating binding kinetics under physiological conditions, and exploring multiligand functionalization for advanced targeting applications. This research advances the understanding of architecture-dependent bacterial adhesion-inhibition and lays the foundation for developing carbohydrate-based therapeutics against pathogen infections.

In nature, protein function is coordinated by complex protonation dynamics. Observing protons directly during protein reactions is central to understanding of basic physiology, yet few techniques provide such molecular detail. Infrared spectroscopy enables the identification of functional groups involved in protonation events and can be coupled with various accessories to facilitate chemical reactions. This technique provides insights into the chemistry of amino acid side chains and protein cofactors with high specificity. This study applies infrared spectroscopy to Complex IV of the mitochondrial respiratory chain, cytochrome c oxidase (CcO). This membrane protein contributes to the proton motive force required for ATP synthesis by reducing molecular oxygen to water and helps limit mitochondrial reactive oxygen species. Given its function as a proton pump, infrared spectroscopy is ideal for investigating CcO’s reaction mechanism, offering insights into mitochondrial physiology and potential therapeutic applications. The catalytic cycle of CcO is often analyzed through artificial transitions between states that resemble physiological intermediates. These transitions typically involve altering the redox states of CcO’s heme cofactors, which causally control enzymatic catalysis and are tightly linked to structural changes and proton pumping via proton-coupled electron transfer. Physiologically relevant information can be inferred from the non-natural transitions using reaction-induced infrared spectroscopy. This work explores the interconversion between different reduced states of CcO during the reductive phase of the catalytic cycle, as well as their interconversion into relevant states in the oxidative phase. These reactions are observed using multiple techniques, each offering control over distinct reaction coordinates. Carbon monoxide serves as an environmental probe due to its sensitivity to the vibrational Stark effect. Specifically, spectroelectrochemistry resolves heme-specific redox effects by scanning different potentials, in situ infrared spectroscopy monitors complete enzyme oxidation by molecular oxygen, and time-resolved infrared spectroscopy tracks electron flow upon photolysis of ligated states, mimicking early catalytic intermediates. The resulting reaction-induced difference spectra reveal minute molecular changes of CcO on the level of single bonds. A major finding is that the protonation state of E286, a glutamic acid residue implicated in preventing proton backflow, is controlled solely by the redox state of heme a. This residue also undergoes H-bonding rearrangements between the oxidized and two-electron reduced states, likely toggling between a proton uptake pathway and a shared water cluster near the P-side of the protein. These results clarify E286’s role in proton-coupled electron transfer immediately after enzymatic reduction. Additionally, the role of heme a3 propionate groups as a potential proton-loading site is analyzed in light of experimental observations. The use of nanodiscs as a biomimetic system was investigated, demonstrating that protein activation results in specific spectral features that could serve as useful reporters for membrane-protein interactions beyond CcO. These signals were monitored in a time-resolved fashion and by direct oxidation with molecular oxygen. Results show that different phospholipid compositions do not hinder enzymatic activity, and the presence of ligands also has negligible effects when the enzyme undergoes multiple catalytic cycles.

In Entwicklungsländern sowie in einigen industrialisierten Ländern sind thermophile Campylobacter spp. die häufigsten Verursacher für bakterielle Gastroenteritiden. Campylobacter spp. wurden auch mit dem Guillain-Barré-Syndrom, der reaktiven Arthritis und dem Reiter Syndrom in Verbindung gebracht. Geflügel stellt eines der hauptsächlichen natürlichen Reservoire dar. Die Infektion des Menschen erfolgt vor allem durch unzureichend erhitztes Geflügelfleisch und -produkte. Vor diesem Hintergrund wurde zunächst die Prävalenz von Campylobacter spp. bei 51 Hähnchenherden in der Mast untersucht. Anschließend erfolgte eine Beprobung von Herden dieser Bestände an festgelegten Stationen während der Schlachtung bis hin zu den Innereien und Endprodukten. Zusätzlich wurden Prozeßwässer vor Schlachtbeginn und nach Durchlauf der Herden auf Kontaminationen mit Campylobacter spp. untersucht. Der Schwerpunkt der Untersuchung lag auf der Verfolgung herdenspezifischer Klone von der Mast über die Schlachtung bis hin zu den Endprodukten unter Anwendung der Pulsfeld- Gelelektrophorese. In der Mast konnte ein saisonales Auftreten von Campylobacter spp. mit hohen Prävalenzen während der Sommermonate festgestellt werden. Darüber hinaus zeigte sich die weite Verbreitung von Campylobacter spp. in den Masthähnchenbeständen mit 23 positiven Herden (45,1%). Pro Herde wurden ein bis drei unterschiedliche Klone ermittelt, wobei ein bis zwei Klone in Mast und Schlachtung dominierten. Dieses Ergebnis zeigte, daß sich einige Campylobacter-Stämme widerstandsfähiger gegenüber Streßfaktoren erwiesen als andere. Während der einzelnen Mastperioden traten eng verwandte Klone in verschiedenen Herden gleichzeitig auf. Es konnten auch gleiche Klone in mehreren Betrieben während unterschiedlicher Mastperioden detektiert werden. Damit zeigte sich, daß bestimmte Klone auch über größere geographische Distanzen hinweg sowie über längere Zeiträume genetisch stabil bleiben können. Im Schlachtbetrieb lagen die Isolierungsraten an den untersuchten Stationen zwischen 91,1% und 100%. Sämtliche Innereienproben (100%) und 96,7% der Endprodukte waren nach Schlachtung der positiven Herden mit Campylobacter spp. kontaminiert. Die untersuchten Prozeßwässer (Transportkistenwaschwasser, Betäubungsbad, Brühwasser und Wasser aus der Leber-Magen-Wanne) waren teilweise schon vor Schlachtbeginn und generell nach Durchlauf positiver Herden kontaminiert. Über die genotypische Feindifferenzierung von ausgewählten Isolaten mit der Pulsfeld- Gelelektrophorese gelang die Verfolgung herdenspezifischer Klone von der Mast über die Schlachtung bis hin zu den Endprodukten. Zusätzlich konnten bei in direkter Folge geschlachteten Herden gleiche Klone detektiert werden. Dieses Resultat ließ Kreuzkontaminationen während der Schlachtung vermuten. Für die epidemiologische Fragestellung hat sich die Pulsfeld- Gelelektrophorese als Genotypisierungsmethode bewährt.

This thesis studies singular stochastic (partial) differential equations in particular in the scaling-critical and -supercritical regime.

In the first chapter, we show well-posedness of energy solutions to stochastic differential equations (SDEs) driven by Brownian motion and supercritical distributional drifts, both in the periodic setting and on the full space. Energy solutions are certain martingale problems which describe singular stochastic partial differential equations (SPDEs) and we employ this theory in the finite-dimensional setting to show existence of solutions. We further analyze the corresponding Kolmogorov backward equation (KBE) via PDE and semigroup techniques and use an interplay between the regularities of the KBE and the process to establish Markov duality between these two objects and thus well-posedness. In this way, we also extend the theory of energy solutions by generalizing the structure of the underlying equation in several directions and by weakening the notion of solution. Moreover, we show more properties on -or related to- energy solutions: We prove resolvent bounds for the generator, derive weak convergence rates for approximations and analyze the regularity of the occupation time measure of the solution.

In the second chapter we develop a well-posedness framework for solutions to certain critical singular SPDEs. We first analyze the regularity of KBEs in an abstract Hilbert space setting from the PDE and semigroup perspective. Then, we introduce the martingale problem for cylinder functions, which is closely related to energy solutions, in a slightly less abstract setting and provide a general uniqueness result. We apply this theory to show well-posedness of such solutions to fractional stochastic surface quasi-geostrophic equations and fractional stochastic Burgers equations, both in the critical and full subcritical regimes and we analyze certain infinite-dimensional SDEs with infinite interaction. Also in the SPDE case we generalize the usual equational structure and setting of energy solutions. Moreover, we derive further interesting properties such as the non-Gaussianity of solutions at stationarity, certain regularity of the law of the solution and the resolvent coming from scaling-invariance and existence of Markovian solutions in the supercritical regime. In a rather independent part of the chapter we also provide a partially alternative proof of a recent weak coupling result for the anisotropic Kardar-Parisi-Zhang equation in two dimensions.

Diese Arbeit ist der Untersuchung des Zeichenmediums Rötel gewidmet. Der Fokus liegt auf der Weiblichkeitsinszenierung zwischen Antike und Neuzeit und wie sich dieses Medium auf die Beziehung zwischen Kunst und Natur und mit Blick auf geschlechtsspezifische Komponenten ausgewirkt hat. Die Untersuchung konzentriert sich auf die englischen Künstler Jonathan Richardson (1665/67 - 1745) und William Hoare (1709 - 1792) sowie auf den schottischen Maler Allan Ramsay (1713 - 1784). Alle drei arbeiten sie als Porträtmaler in London, in Bath sowie in London und Edinburgh. Alle drei sind profilierte Zeichner, die den Rötel nutzen, entweder zur bestmöglichen Illusion von Haut oder gar über das rein Oberfläche hinaus. Die Doktorarbeit gliedert sich insgesamt in fünf Teile: Die Einleitung – Teil I – führt in das Thema ein, veranschaulicht an Beispielen den Zusammenhang von künstlerischen Techniken mit soziokulturellen Komponenten. Es wird des Weiteren die allgemeine Entwicklung der britischen Zeichnung und ihrer Techniken ab dem 17. Jahrhundert vorgestellt. Teil II erläutert die Hauptaspekte der Antikenrezeption im 18. Jahrhundert. Es werden antiken Schriftquellen nebeneinandergestellt, die sich dem Rötel zuwenden und mit einem besonderen Fokus auf eine eventuelle Geschlechtsspezifik hin analysiert. Die Teile III bis V widmen sich einer ausführlichen Analyse von Leben und Werk der genannten Künstler Richardson, Ramsay und Hoare. Chronologisch wird in Teil III mit Jonathan Richardson begonnen. In den ihm gewidmeten Kapiteln wird sich seinen zahlreichen Identitäten als leidenschaftlicher Sammler von Altmeisterzeichnungen, als Kunsttheoretiker und als Dichter zugewandt. Seine geschlechtsspezifische Herangehensweise in seinen Porträtzeichnungen wird von besonderem Interesse sein. Teil IV wendet sich Leben und Kunst Allan Ramsays zu. Allgemein nutzt er die Zeichnung zur Vorbereitung seiner Ölgemälde. Die Wahl seiner Zeichentechniken hat einen stark funktionellen Aspekt. Jedoch gibt es eine kleine Gruppe an vollendeten Porträtzeichnungen, die als Werke eigenen Wertes gelten können und in denen der Rötel dominiert. Seine zusätzliche Identität als Kunsttheoretiker verbindet ihn mit Richardson und macht den Vergleich zwischen ihnen vielschichtiger. Im Gegensatz zu Richardson und dessen Primat der klaren Linie ist für Ramsay die Farbe Ausgangspunkt für all seine künstlerischen Überlegungen. Teil V konzentriert sich auf William Hoare. Im Gegensatz zu Richardson und Ramsay hat er weder eine eigene Theorie publiziert noch gilt er als Künstlerpersönlichkeit von besonders hohem Interesse für die Kunst des 18. Jahrhunderts. Nach seiner Rückkehr aus Italien verlegt Hoare seinen Tätigkeitsbereich in den kleinen Kurort Bath und malt Porträts in Öl und Pastell der höheren Gesellschaft mit großem Erfolg. Was in dieser Untersuchung jedoch besonders interessiert sind Hoares zahlreiche Zeichnungen des privaten Lebens, seine Frau Elizabeth und die fünf Kinder darstellend. Der Rötel war darin sein favorisiertes Medium, mit dem Hoare als Hauptmotiv den Frauen und der weiblichen Lebenswelt Gestalt gab. Bei der Analyse und dem Vergleich der drei Künstler und ihres Oeuvres interessieren die folgenden Fragen im besonderen Maße: Gibt es irgendeine Verbindung dieser drei sehr unterschiedlichen Künstler über das Medium des Rötels? Kann der Rötel allein auf seine Qualität als Kolorit in der Zeichnung hin reduziert werden oder gibt es vielmehr Hinweise für eine Bildsprache? Ist die Anwendung des Rötels möglicherweise ein Symptom für die Aufgeschlossenheit des Zeichners und damit eines für Ideen der Aufklärung?

Vor dem Hintergrund der demografischen Alterung rücken Fragen zur Gestaltung der Lebensphase Alter immer stärker in den Vordergrund politischer und wissenschaftlicher Diskurse. Um einen politischen Handlungsrahmen zu schaffen, wurde von der WHO (2002) ein Rahmenkonzept zur Förderung aktiven Alterns vorgelegt. Lebenslangem Lernen wird im Konzept des aktiven Alterns eine zentrale Bedeutung zugeschrieben. Lebenslanges Lernen bzw. Weiterbildung trägt nach dem Konzept des aktiven Alterns dazu bei, die Teilhabe am gesellschaftlichen Leben und den Erhalt der Gesundheit zu unterstützen sowie ein Leben in Sicherheit führen zu können. Indem Menschen ihr Leben auf diese Weise gestalten können, verbessern sie ihre Lebensqualität (WHO, 2002). Lebenszufriedenheit wird als ein Indikator für Lebensqualität beschrieben (Garcia Diez, 2015). Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Weiterbildungsbeteiligung und dem Beitrag der Weiterbildungsteilnahme für die Lebenszufriedenheit in der zweiten Lebenshälfte. Forschungen zur Weiterbildungs-beteiligung im höheren Lebensalter werden bislang insgesamt eher vernachlässigt. Generell gibt es kaum Forschung zur Weiterbildungsbeteiligung außerhalb berufsbezogener Kontexte. Zudem liegen bislang wenige Studien vor, die den Zusammenhang zwischen Weiterbildungsbeteiligung und Lebenszufriedenheit untersuchen. Mit einer Lebensverlaufsperspektive zielt die Arbeit darauf ab, einen wissenschaftlichen Beitrag zur Weiterbildungsbeteiligung sowie zum Zusammenhang zwischen Weiterbildungsbeteiligung und Lebenszufriedenheit von Erwachsenen in der zweiten Lebenshälfte zu leisten. Dabei werden auch die Weiterbildungsbeteiligung jenseits der Erwerbsphase und nicht-berufsbezogene Weiterbildungsaktivitäten untersucht. Der Übergang in die Rentenphase als zentraler Marker für die Lebensphase Alter wird ebenfalls betrachtet. Zur Bearbeitung dieser beiden Themenstellungen wird ein interdisziplinärer Theoriezugang gewählt, der erziehungswissenschaftliche, soziologische und entwicklungspsychologische Ansätze heranzieht. Mit diesen theoretischen Ansätzen wird die Weiterbildungsbeteiligung von Personen in der zweiten Lebenshälfte unter Berücksichtigung sozial-struktureller und motivationaler Faktoren untersucht. Dabei werden vordergründig non-formale Bildungsaktivitäten als ein Format der Weiterbildungsteilnahme untersucht. Die vorliegende Dissertation ist im Rahmen der Förderrichtlinie „Nicht-monetäre Erträge von Bildung“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Projekt „Bildungsaktivitäten und Lebensqualität in der zweiten Lebenshälfte“ (BiLeQua) entstanden. In der Studie I wird unter Berücksichtigung erziehungswissenschaftlicher Teilnahmemodelle (Boeren et al., 2010; Boeren, 2016; Rubenson & Desjardins, 2009) und soziologischer Lebensverlaufsansätze (Elder et al., 2003; Elder & Shanahan, 2006; Settersten & Gannon, 2005) der Frage nachgegangen, inwiefern sich die Teilnahme an non-formalen Bildungsaktivitäten von Personen in der Erwerbsphase im Vergleich zu Personen in der Rentenphase unterscheidet. In einem Kohortenvergleich wird zudem untersucht, ob sich die Teilnahme an non-formalen Bildungsaktivitäten von Personen in der Rentenphase im Zeitverlauf verändert hat. Im Ergebnis zeigt sich, dass sich die Teilnahme an non-formalen Bildungsaktivitäten zwischen Rentner:innen und Erwerbstätigen unterscheidet. Rentner:innen haben im Vergleich zu Erwerbstätigen eine geringere Wahrscheinlichkeit an non-formalen Bildungsaktivitäten teilzunehmen. Indes ist die Teilnahme an non-formalen Bildungsaktivitäten von Rentner:innen im Zeitverlauf der rund letzten 20 Jahre gestiegen. In der Studie II wird die Teilnahme an non-formalen Bildungsaktivitäten während des Übergangs in die Rentenphase fokussiert. Sowohl die Erwerbstätigkeit in der Rentenphase (Anger et al., 2018; Mahne et al., 2017b), als auch die Teilnahme an Weiterbildungsaktivitäten (Kaufmann-Kuchta & Widany, 2017; Theisen et al., 2009) stellen Formen gesellschaftlicher Teilhabe dar. Motive der Erwerbstätigkeit in der Rentenphase unterscheiden sich nach monetären und nicht-monetären Motiven, wobei nicht-monetäre Motive dominieren (Anger et al., 2018). Ausgehend von einem unerfüllten Erwerbswunsch zum Renteneintritt wird der Frage nachgegangen, ob die Teilnahme an non-formalen Bildungsaktivitäten eine Alternative zur Erwerbstätigkeit darstellen kann. Bezugnehmend auf soziologische Lebensverlaufsansätze (Elder et al., 2003; Elder & Shanahan, 2006; Settersten & Gannon, 2005), auf die Wert-Erwartungstheorie (Esser, 1999) sowie auf die sozio-emotionale Selektivitätstheorie (Carstensen et al., 1999) werden monetäre und nicht-monetäre Motive eines Erwerbswunsches differenziert betrachtet. Es zeigt sich, dass nicht-erwerbstätige Rentner:innen mit einem Erwerbswunsch, der ausschließlich nicht-monetären Motiven folgt, mit höherer Wahrscheinlichkeit an non-formalen Bildungsaktivitäten teilnehmen als nicht-erwerbstätige Rentner:innen, die keinen Erwerbswunsch oder einen Erwerbswunsch haben, der auch aufgrund monetärer Motive besteht. Die Studie III widmet sich der Frage, welcher Zusammenhang zwischen der Teilnahme an non-formalen Bildungsaktivitäten und Lebenszufriedenheit besteht. Mit Bezug auf die sozio-emotionale Selektivitätstheorie (Carstensen et al., 1999) und die Wert-Erwartungstheorie (Esser, 1999) werden Erwerbstätige in der zweiten Lebenshälfte untersucht. Es zeigt sich, dass die Teilnahme an non-formalen Bildungsaktivitäten mit einer höheren Lebenszufriedenheit Erwerbstätiger assoziiert ist. In einer ergänzenden Analyse zur Studie III werden non-formale Bildungsaktivitäten darüber hinaus nach ihren Teilnahmegründen unterschieden. Erwerbstätige, die an berufsbezogenen non-formalen Bildungsaktivitäten teilnehmen, weisen eine höhere Lebenszufriedenheit auf. Ausgangspunkt der Studie IV ist ein Überblick über Datengrundlagen in der Weiterbildungsforschung. Daraus wird deutlich, dass die Fragestellungen dieser Dissertation mit den verfügbaren Datengrundlagen nur begrenzt analysiert werden können. Insbesondere Untersuchungen zur Weiterbildungsbeteiligung in der Nacherwerbsphase und zu motivationalen Faktoren der Weiterbildungsbeteiligung sind nur sehr eingeschränkt bis gar nicht möglich. Um den Zusammenhang zwischen der Weiterbildungsbeteiligung und Lebenszufriedenheit von Personen in der zweiten Lebenshälfte einschließlich der Nacherwerbsphase untersuchen zu können, wird in der Studie IV die Machbarkeit des methodischen Zugangs der Zusammenführung zweier Datengrundlagen untersucht (Statistisches Matching; D’Orazio et al., 2006). Mit diesem Ziel werden die Datengrundlagen der EdAge-Studie (EdAge – Bildungsverhalten und interessen Älterer) und des Deutschen Alterssurveys (DEAS) erfolgreich gematcht, sodass die Stärken beider Datengrundlagen für eine Analyse zum Zusammenhang zwischen Weiterbildungsteilnahmen und Lebenszufriedenheit bis ins hohe Alter genutzt werden können. Für fehlende Datengrundlagen mit Informationen zu motivationalen Faktoren der Weiterbildungsteilnahme wird im Rahmen dieser Dissertation theoriegeleitet eine Empfehlung zur Erfassung motivationaler Faktoren der Weiterbildungsteilnahme erarbeitet. Ziel ist es, für die zukünftige Forschung ein Instrument bereitzustellen, das die Durchführung von Studien zur Bedeutung motivationaler Faktoren für Weiterbildungsteilnahmen und den Zusammenhang zwischen Weiterbildungsteilnahmen und Lebenszufriedenheit ermöglicht. Die Empfehlung erfolgt auch mit dem Ziel, an das Frageprogramm der NEPS-Studie (Nationales Bildungspanel) anschlussfähig zu sein. Insgesamt stützen die Arbeiten dieser Dissertation bisherige Forschungsergebnisse zur Weiterbildungsbeteiligung sowie zum Zusammenhang zwischen Weiterbildungs-beteiligung und Lebenszufriedenheit von Menschen in der zweiten Lebenshälfte. Im Besonderen ergänzen die Arbeiten dieser Dissertation die bisherige Forschung um eine lebenslaufbezogene Perspektive, die hauptsächlich mit längsschnittlichen Datengrundlagen bearbeitet werden. Weiterbildungsentscheidungen werden vor dem Hintergrund der Einbettung in verschiedene Gelegenheitsstrukturen und Lebensphasen in der zweiten Lebenshälfte untersucht, von denen die Erwerbsphase, die Nacherwerbsphase sowie der Übergang in die Rentenphase besonders im Forschungsinteresse stehen. Die Ergebnisse der Dissertation zeigen, dass lebenslanges Lernen bzw. Weiterbildungsteilnahme auch in der Rentenphase eine bedeutsame Aktivität darstellt. Zudem geht die Teilnahme an Weiterbildungsaktivitäten mit einer höheren Lebenszufriedenheit einher. Aus den Ergebnissen der Dissertation werden Implikationen für die zukünftige Forschung zur Weiterbildungsbeteiligung sowie zum Zusammenhang zwischen Weiterbildungsbeteiligung und Lebenszufriedenheit von älteren Menschen beschrieben.

Der Begriff der „Künstlichen Intelligenz" ist in aller Munde und die Implementierung von künstlich intelligenten Technologien omnipräsent. Vor diesem Hintergrund erscheint die verstärkte Beschäftigung von Künstler*innen mit Künstlich Intelligentem (KI) in Multi-Channel-Filminstallationen paradigmatisch und erkenntnisreich zugleich: Multi-Channel-Filminstallationen, die über KI reflektieren oder sogar mithilfe von KI produziert sind, handeln nicht einfach von KI. Vielmehr bringen sie selbst mit hervor, was KI sein kann, wie wir KI wahrnehmen und denken.

Die poetologisch-phänomenologische Studie identifiziert anhand der Installationen The Demon’s Brain von Agnieszka Polska und This is the Future / Power Plants von Hito Steyerl drei maßgebliche Erfahrungsdimensionen, die in ihrer spezifischen Modulation eine Idee bzw. Fantasie von KI in den Besucher*innen aufrufen. Mit einer hierfür entwickelten Theorie ästhetischer Erfahrung und Analysemethodik von Multi-Channel-Filminstallationen wird KI so über technische Aspekte hinausgehend als installatives Konzept von Erfahrung fassbar. Die Studie leistet somit einen maßgeblichen Beitrag zur Erforschung von KI nicht länger aus medientechnologischer, sondern aus medienästhetischer Perspektive.

Cellular membrane homeostasis relies on the coordinated interplay between organelles and the machinery components that allow efficient material exchange. ADP-ribosylation factor (ARF) GTPases are master regulators of intracellular trafficking. Understanding the cellular functions of the five human ARF paralogues has been challenging due to their high sequence similarity and multiple, possibly redundant functions. This study aims to elucidate the endoge-nous nanoscale organization and cellular functions of Golgi-associated type I (ARF1 and ARF3) and type II ARFs (ARF4 and ARF5). For this purpose, I employed CRISPR-Cas9 gene editing to endogenously tag machinery components, combined with live-cell stimulated emis-sion depletion (STED) super-resolution microscopy to study subcellular dynamics at the na-noscale. In the first part of this study, I show that ARF1, ARF4, and ARF5 localize to segregat-ed nanodomains on the first cis-Golgi cisterna and ER-Golgi intermediate compartments (ER-GICs), where they are found in close proximity to COPI machinery, thereby revealing distinct roles in COPI recruitment to segregated early secretory compartments. While ARF1 localizes to cis-Golgi membranes, ARF4 and ARF5 localize to ERGIC elements closely associated with the cis-Golgi that lack ARF1 (which I named Golgi-associated ERGICs; GA-ERGIC), and on peripheral ERGICs dispersed throughout the cytoplasm. This differential localization suggests the presence of functionally distinct intermediate compartments. Further, ARF1 and ARF3 lo-calize to segregated nanodomains on the trans-Golgi network (TGN) and are found on TGN-derived post-Golgi tubules, suggesting different functions in post-Golgi sorting.

Building upon my observations suggesting functionally distinct ERGICs, I set out to investigate the mechanism of ER-to-Golgi transport, focusing on the role of ARF4 in this process and un-derstanding its dynamic relationship with coat components (COPI and COPII). The central ve-sicular dogma proposes that intracellular traffic is mediated by vesicles that bud from a donor membrane and fuse with an acceptor membrane. COPI and COPII vesicles have been depict-ed in models explaining cargo transport between the endoplasmic reticulum (ER) and the Gol-gi. However, recent studies suggest a new model in which COPII, rather than forming vesicles, stably localizes to the neck of a tubular-vesicular network that would serve as a cargo export site. Although spatially segregated from COPII, this network contains COPI, suggesting that both coat proteins are involved in the organization of tubular transport intermediates mediating ER-to-ERGIC/Golgi transport. Supporting the new model of transport, I demonstrate that se-cretory cargo traffics from the ER towards the Golgi via a tubular-vesicular ARF4-positive ER-GIC network. Dynamic ERGICs are associated with static COPII-marked ER-exit sites (ERES) and ARF4 tubules can form de novo from the same static ERES. Further, ERGICs are deco-rated by COPI nanodomains, which remain stably associated to the translocating tubules and are not enriched with anterograde cargo. STED microscopy and functional trafficking assays reveal that GA-ERGICs serve as an entry gateway to the first Golgi cisternae and are directly connected to ERES. Additionally, acute degradation of endogenous ARF4 causes COPI disso-ciation from membranes and misregulates ER-to-Golgi transport, suggesting that ARF4 (and COPI) have a regulatory role in anterograde ER-to-Golgi transport. Based on these observa-tions, I propose a model in which the ARF4 ERGIC network provides a platform for cargo ex-change via direct continuities between the ER and the ERGIC, while COPI serves the function of capturing and concentrating cargo that needs to be retrieved back to the ER.

Collectively, this study provides the first nanoscale map of Golgi-associated human ARF GTPases on cellular membranes, thereby shedding light on their diverse functions. Further-more, this study provides novel mechanistic insights on the role of ERGICs, ARF4 and COPI in segregating cargo in the early secretory pathway.

Bacteriophages (phages) are natural viral predators of bacteria and offer a promising alternative to conventional antimicrobials for improving food safety. This dissertation focuses on the post-harvest application of phages to reduce Salmonella enterica contamination in poultry products and on contact surfaces.

Six virulent phages were isolated and characterized regarding host range, efficiency of plating (EOP), and stability. Reduction experiments in vitro demonstrated that some phages achieved significant decreases in bacterial counts, even at low multiplicities of infection (MOIs). Based on these results, a phage cocktail was developed and tested against five Salmonella serotypes. The cocktail achieved higher reductions than individual phages, remaining effective across a range of temperatures.

Further application trials on chicken skin, stainless steel, and in pilot-scale carcass experiments confirmed reductions of up to 2–3 log units, highlighting the potential of phages as practical biocontrol tools. While challenges remain in scaling laboratory results to industrial conditions, the findings underline the relevance of phages as an innovative measure for enhancing poultry safety within integrated food safety strategies.

Optically driven fundamental processes initiating ultrafast magnetization dynamics in 4f rare-earth metals have been studied for many years. Attempts were made to explain the various demagnetization timescales observed for different 4f metals, considering e.g. magnon generation or electron-phonon driven spin-flip scattering. Excitations within the 4f electronic system, though, were not involved in the discussion, since they are not directly accessible by optical stimuli. This thesis reports on time-resolved experiments performed at the freeelectron laser facilities EuXFEL and FLASH which identified an up to now disregarded mechanism provoking 4f electronic excitations on ultrafast timescales indirectly via interaction with the laser-excited 5d6s valence electrons in 4f metals. By analyzing ultrafast spectral changes in X-ray absorption (XAS) and resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) signals from terbium metal with the help of atomistic simulations, inelastic 5d-4f electron-electron scattering is found to transfer energy and angular momentum between the 4f and 5d systems. As a consequence, 4f electrons are excited from the ground state 7F6 into energetically higher 7FJ multiplets. Based on these findings, a three-temperature model has been developed, separating temperatures for the 4f electrons, the 5d valence electrons and the lattice. By fitting the simulation based on the three-temperature model to the experimental data, the coupling between 4f and 5d electrons is found to increase with the amount of valence electrons, able to distribute enough energy to lift the 4f electronic system to the energetically lowest excited 4f multiplet 7F5. According to the 3rd rule of Thole and van der Laan, the absorption branching ratio of M5 to M4 decreases with the reduction of the total angular momentum J, as expected for transitions into energetically higher multiplets 7FJ=5,4,..0 of the 4f electronic system. With time-resolved XAS experiments at the FemtoSlicing facility BESSY II, it was demonstrated, that this correlation can be used to probe and evaluate 4f multiplet excitations, even with sources exhibiting limited energy resolution. The reported 5d-4f scattering mechanism transiently alters the magnetocrystalline anisotropy and hence the coupling of the 4f system to the lattice. With up to 22% of all probed atoms being excited to energetically higher multiplets, inelastic 5d-4f scattering is deemed to have a significant impact on the ultrafast demagnetization in terbium metal and must be taken into account for a full description of the magnetization dynamics in rare-earth metals.

This study includes a literature review, detailing the different treatment options for horses with clinically relevant overriding dorsal spinous processes. The experimental part of the research further investigates the influence of pathological spinal conditions and spinal surgery on the biomechanics of the equine thoracolumbar spine. It was shown that the available evidence for different conservative and surgical treatment options is currently limited. Results indicate that a combination of treatment options including a targeted exercise program appears most promising for the individual patient. Surgical approaches for the management of equine overriding dorsal spinous processes include the desmotomy of the interspinous ligament and the dorsal spinous process ostectomy. In an experimental setup using computed tomography, equine thoracolumbar spinal biomechanics were first evaluated in equine spinal specimens without severe spinal pathology as well as specimens with spondylosis or overriding dorsal spinous processes. Both pathological conditions were associated with limited spinal mobility. Additionally, the influence of spinal surgery on the biomechanics of the equine thoracolumbar spine was investigated. Both the interspinous ligament desmotomy and the subtotal dorsal spinous process ostectomy resulted in an increased range of motion during axial rotation but had no impact on thoracolumbar flexion, extension, or lateral bending. Evidence for trauma to the epaxial Musculi Multifidi following spinal surgery was identified in all cases and supports the implementation of a postoperative rehabilitation program to strengthen the epaxial musculature. As the current study was carried out on spinal specimens without severe spinal pathology, future research should focus on the investigation of the impact of surgery on the equine spine affected by severe overriding dorsal spinous processes. The study was limited by the ex vivo character and a small sample size. Therefore, long-term clinical studies with a larger sample size investigating the consequences of spinal surgery for the equine patient would be of great interest.