https://opendata.uni-halle.de//handle/541532/3155 2026-08-14T09:39:00Z 2026-08-14T09:39:00Z Weidner, Theresa Christiane Sofia https://opendata.uni-halle.de//handle/1981185920/126367 2026-08-08T01:07:27Z 2026-01-01T00:00:00Z

Title: A basic optogenetic neuroprosthesis for the primary sensory cortex Author(s): Weidner, Theresa Christiane Sofia Abstract: The dissertation explores the development of a basic optogenetic neuroprosthesis targeting the primary sensory cortex, with a focus on restoring sensory perception – specifically auditory and visual percepts – in Mongolian gerbils. Addressing the limitations of conventional electrical neuroprosthetics, this work investigates optogenetics as a promising alternative due to its superior spatial and temporal resolution, as well as its ability to target specific neuron populations. The research was structured around three core aims: (1) to fabricate dual-mode opto-electrical implants for precise cortical stimulation, (2) to train animals in cognitive tasks to test whether stimulation could evoke perceivable and behaviorally relevant sensory experiences, and (3) to assess neurophysiological responses using electrocorticography (ECoG), with particular focus on event-related potentials (ERPs). Behavioral experiments using auditory cortex stimulation showed that gerbils could detect optogenetic stimuli in a task-sensitive manner, with some animals learning to respond to light-based input even under cognitively demanding conditions like trace conditioning. In contrast, optogenetic stimulation of the visual cortex failed to induce meaningful behavioral responses, likely due to the species’ reliance on auditory and olfactory modalities, underscoring the importance of species- and modality-specific experimental design. A comparative analysis of optogenetic and electrical stimulation revealed that while electrical stimulation elicited faster and more robust behavioral responses, it lacked the specificity of optogenetics and risked broader, less controlled neural activation. Optogenetic stimulation was able to elicit more naturalistic and interpretable percepts when carefully calibrated, despite challenges in light delivery and limited cortical penetration. Histological analysis confirmed successful targeting and opsin expression in the auditory cortex, validating the anatomical accuracy of implant placements. Despite promising outcomes, the study acknowledges technical limitations – especially in light-delivery systems – that must be overcome before optogenetic prostheses can match or surpass current clinical devices in effectiveness and reliability. Ultimately, this dissertation provides critical insights into the feasibility, advantages, and current constraints of optogenetic neural prostheses. It lays the groundwork for future developments in brain-machine interfaces and hybrid stimulation systems, advocating for further refinement of stimulation protocols and implant technologies tailored to specific cortical regions and behavioral frameworks.; Diese Dissertation befasst sich mit der Entwicklung einer grundlegenden optogenetischen Neuroprothese für die primäre sensorische Hirnrinde, mit dem Ziel, sensorische Wahrnehmungen – insbesondere akustische und visuelle Reize – bei Mongolischen Wüstenrennmäusen (Gerbils) künstlich zu erzeugen. Optogenetik wird dabei als vielversprechende Alternative zu klassischen elektrischen Neuroprothesen untersucht, da sie eine höhere räumliche und zeitliche Auflösung sowie die selektive Aktivierung spezifischer Neuronentypen ermöglicht. Die Arbeit verfolgte drei zentrale Ziele: (1) die Herstellung von Implantaten, die sowohl optische als auch elektrische Stimulation ermöglichen, (2) die Konditionierung von Tieren in verhaltenspsychologischen Versuchen zur Prüfung, ob die Stimulation zu wahrnehmbaren und verhaltensrelevanten Reizen führt, sowie (3) die Ableitung und Analyse neurophysiologischer Signale mittels Elektrokortikografie (ECoG) mit Fokus auf ereigniskorrelierten Potenzialen (ERPs). In den Verhaltensexperimenten zeigte sich, dass Tiere optogenetische Reize im auditorischen Kortex wahrnehmen und entsprechend aufgabenbezogen verarbeiten konnten – sogar unter kognitiv anspruchsvollen Bedingungen wie Trace-Conditioning. Im Gegensatz dazu konnte durch optogenetische Stimulation des visuellen Kortex keine zuverlässige Verhaltensantwort ausgelöst werden. Ein Vergleich zwischen optogenetischer und elektrischer Stimulation ergab, dass elektrische Reize zwar schnellere und robustere Verhaltensantworten hervorriefen, jedoch weniger spezifisch wirkten und eine unkontrollierte neuronale Aktivierung zur Folge hatten. Die optogenetische Stimulation zeigte hingegen ein höheres Maß an Natürlichkeit und Selektivität, erforderte jedoch eine sorgfältige Kalibrierung der Stimulationsparameter. Histologische Analysen bestätigten die gezielte Expression der Opsine im auditorischen Kortex und belegten die präzise Platzierung der Implantate. Trotz der vielversprechenden Ergebnisse weist die Studie auf technologische Herausforderungen hin – insbesondere bei der Lichtübertragung –, die gelöst werden müssen, um die klinische Anwendbarkeit optogenetischer Prothesen weiter voranzutreiben. Insgesamt liefert die Arbeit wesentliche Erkenntnisse zur Machbarkeit, zu den Vorteilen und zu den aktuellen Grenzen optogenetischer Neuroprothesen und schafft damit eine Grundlage für zukünftige Entwicklungen im Bereich von Gehirn-Maschine-Schnittstellen und kombinierten Stimulationssystemen.

2026-01-01T00:00:00Z Viswanathan, Vivekanandhan https://opendata.uni-halle.de//handle/1981185920/126365 2026-08-08T01:07:23Z 2026-01-01T00:00:00Z

Title: Differential effects of dopaminergic and global optogenetic stimulation of the VTA on behavior and neural activity in rodents Author(s): Viswanathan, Vivekanandhan Abstract: This dissertation examines how dopaminergic and global optogenetic stimulation of the ventral tegmental area (VTA) shapes behaviour and neural activity in rodents during reward- and punishment-based learning. In TH-Cre rats, dopaminergic VTA stimulation was paired with a visual cue under active vs. passive paradigms and assessed via the acoustic startle response. Active training significantly attenuated startle to the conditioned cue (28% median reduction, p=0.007), indicating positive valence, whereas passive training showed no effect. In Mongolian gerbils, global VTA stimulation was combined with striatal fiber photometry during auditory reward and punishment tasks. Stimulation increased responses to target tones in responders (p=0.016), while punishment training produced a non-significant decrease. VTA stimulation induces context- dependent plasticity in valence processing and sensory systems. Some findings are constrained by small group sizes and short-term observation.; Diese Arbeit untersucht Effekte dopaminerger und globaler optogenetischer Stimulation des ventralen tegmentalen Areals (VTA) auf Verhalten und neuronale Aktivität bei Nagetieren. Bei TH-Cre-Ratten wurde dopaminerge VTA-Stimulation mit einem visuellen Reiz unter aktiven vs. passiven Paradigmen gekoppelt und über die akustische Schreckreaktion bewertet. Aktives Training verringerte die Schreckreaktion auf den Reiz signifikant (28% mediane Reduktion, p=0,007), was auf positive Valenz hinweist; passives Training zeigte keinen Effekt. Bei Wüstenrennmäusen wurde globale VTA-Stimulation mit striataler Faserphotometrie bei auditorischen Belohnungs- und Bestrafungsaufgaben kombiniert. Sie erhöhte die Reaktion auf Zieltöne bei Respondern (p=0,016), während Bestrafungstraining keine signifikante Änderung zeigte. VTA-Stimulation induziert kontextabhängige Plastizität in Valenzverarbeitung und sensorischen Systemen. Einzelne Ergebnisse sind durch kleine Gruppen und kurze Beobachtung limitiert.

2026-01-01T00:00:00Z Grümbel, Jona https://opendata.uni-halle.de//handle/1981185920/126225 2026-08-01T01:10:49Z 2026-01-01T00:00:00Z

Title: Lattice dynamics and bandgaps of rocksalt ScN and wurtzite (Sc,Al)N alloys investigated by optical spectroscopy Author(s): Grümbel, Jona

2026-01-01T00:00:00Z El-Bizri, Ali https://opendata.uni-halle.de//handle/1981185920/126208 2026-07-30T01:10:20Z 2026-01-01T00:00:00Z

Title: Assessing the molecular interplay between Lck, Zap70, and LAT Author(s): El-Bizri, Ali Abstract: Understanding the mechanisms governing T-cell activation is critical for both basic immunology and the advancement of immunotherapies such as CAR-T cell treatments. In this thesis, I investigated how the key T cell receptor (TCR) signaling proteins Lck, Zap70, and LAT interact and regulate each other during the early steps of TCR activation. I propose that Lck can recruit Zap70 to the plasma membrane independently of the TCR, and that this interaction does not rely on the canonical binding of the Lck SH2 domain to phospho-Y319 of Zap70. Functionally, this could present Lck as a mediator of Zap70 translocation to LAT. Moreover, I demonstrate that both Lck and Zap70 contribute to the phosphorylation of Zap70 at Y493, which is essential for its activation. My data further reveal that Zap70 interacts with LAT in a manner that requires the distal tyrosine residues of LAT. Importantly, LAT phosphorylation triggers a positive feedback loop that enhances the activity of both Lck and Zap70, suggesting a regulatory switch to fine-tune TCR signaling strength, and hence might be useful for the development of better CAR T cells. Together, the findings presented in this thesis provide new insights into the regulation of early TCR signaling, and this can be pointed towards opportunities to engineer T cells with enhanced specificity and safety for therapeutic applications.; Das Verständnis der Mechanismen, die die T-Zell-Aktivierung steuern, ist sowohl für die grundlegende Immunologie als auch für die Weiterentwicklung von Immuntherapien wie CAR-T-Zell-Behandlungen von entscheidender Bedeutung. In dieser Arbeit habe ich untersucht, wie die wichtigsten T-Zell-Rezeptor (TZR)-Signalproteine Lck, Zap70 und LAT während der frühen Schritte der TZR-Aktivierung interagieren und reguliert werden. Die hier präsentierte Hypothese besagt, dass Lck Zap70 unabhängig vom TZR an die Plasmamembran rekrutieren kann und dass diese Interaktion nicht auf der kanonischen Bindung der Lck-SH2-Domäne an Phospho-Y319 von Zap70 beruht. Funktionell könnte dies eine Mediatorfunktion von Lck für die Zap70-Translokation zu LAT darstellen. Darüber hinaus zeige ich, dass sowohl Lck als auch Zap70 zur Phosphorylierung von Zap70 an Y493 beitragen, was für dessen Aktivierung unerlässlich ist. Meine Daten zeigen ferner, dass Zap70 mit LAT über die distalen Tyrosinreste von LATinteragiert. Die LAT-Phosphorylierung löst dabei eine positive Rückkopplungsschleife aus, die die Aktivität von Lck und Zap70 verstärkt, was auf einen Regulationsschalter zur Feinabstimmung der TZR-Signalstärke hindeutet und somit für die Entwicklung besserer CAR-T-Zellen nützlich sein kann. Zusammengenommen liefern die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse neue Erkenntnisse über die Regulation der frühen TZR-Signalübertragung, was bedeutend ist für die Entwicklung von T-Zellen mit verbesserter Spezifität und Sicherheit für therapeutische Anwendungen.

2026-01-01T00:00:00Z