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UofL, Medtronic entwickelt epidurale Stimulationsalgorithmen für Rückenmarksverletzungen

7,8 Millionen US-Dollar von NIH werden die Entwicklung eines Closed-Loop-Systems zur Überwachung und Anpassung mehrerer Funktionen sowie zur drahtlosen Nutzung finanzieren…

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7,8 Millionen US-Dollar von NIH werden die Entwicklung eines geschlossenen Regelkreises zur Überwachung und Anpassung mehrerer Funktionen sowie zur drahtlosen Überwachung finanzieren

LOUISVILLE, Ky. – Forscher an der Universität von Louisville machten 2018 weltweit Neuigkeiten, als zwei Personen, bei denen vollständige Rückenmarksverletzungen diagnostiziert wurden, dank experimenteller Anwendung einer als epidurale Stimulation bekannten Therapie wieder laufen konnten. Die Nachricht gab Menschen mit vollständigen Rückenmarksverletzungen Hoffnung, eine Diagnose, die historisch bedeutete, dass es unwahrscheinlich war, dass sie ihre Funktion unterhalb ihres Verletzungsniveaus wiedererlangen.

Trotz dieser signifikanten Ergebnisse wurde die Verwendung der epiduralen Stimulation außerhalb eines Forschungslabors zur Wiederherstellung der Funktion von Menschen mit Rückenmarksverletzungen bisher durch verschiedene Einschränkungen behindert, einschließlich der Verwendung einer Technologie, die für Patienten mit chronischen, hartnäckigen Schmerzen entwickelt wurde – nicht diejenigen mit Rückenmarksverletzung.

Die Anwendung dieser Therapie bei Rückenmarksverletzungen ist außerhalb des Forschungslabors einen großen Schritt näher, da das National Institute of Neurological Disorders and Stroke, eines der National Institutes of Health (NIH), einen Zuschuss in Höhe von 7,8 Mio. USD gewährt hat. Mit dem Zuschuss werden Arbeiten am UofL Kentucky Spinal Cord Injury Research Center (KSCIRC) in Zusammenarbeit mit dem Medizinproduktehersteller Medtronic finanziert, um Softwareanwendungen zu entwickeln und zu testen, die speziell für Rückenmarksverletzungen entwickelt wurden und mit dem im Handel erhältlichen Medtronic-Gerät Intellis ™ zusammenarbeiten wird als Rückenmarkstimulator bei chronischen Schmerzen angezeigt. Das fünfjährige Projekt, das durch die NIH BRAIN-Initiative finanziert wird, konzentriert sich auf die Integration von Technologien zur Verbesserung der Steuerung der Bewegungs- und Blasenfunktion mithilfe der epiduralen Stimulation.

„Wir haben im Labor hervorragende Ergebnisse mit der epiduralen Stimulation erzielt, aber diese Verbesserungen des Technologiesystems werden es viel einfacher machen, diese Therapie in der Gemeinde umzusetzen. Durch die Integration mehrerer Systeme können Menschen mit chronischen Rückenmarksverletzungen täglich von der Stimulation profitieren, da weniger Stimulationseinstellungen überwacht und manuell überarbeitet werden müssen “, sagte Claudia Angeli, Ph.D., Assistenzprofessorin für Bioingenieurwesen an der UofL JB Speed School of Engineering und Direktor des Epidural Stimulation Program am KSCIRC. Angeli und Maxwell Boakye, M. D., Neurochirurg und klinischer Direktor von KSCIRC, werden das Projekt leiten.

Medtronische epidurale Stimulatoren wurden erstmals 2009 im Rahmen einer Ausnahmegenehmigung für Untersuchungsgeräte bei der FDA bei Untersuchungen an der UofL unter der Leitung von Susan Harkema, Ph.D., Professorin für neurologische Chirurgie und stellvertretende wissenschaftliche Direktorin für KSCIRC, bei Rückenmarksverletzungen eingesetzt. Bei der epiduralen Stimulationstherapie wird ein Neurostimulator unter die Haut des Patienten implantiert und Elektroden in den epiduralen Raum des unteren Rückenmarks implantiert, die zusammen milde elektrische Impulse an die Wirbelsäule abgeben.

Während sich gezeigt hat, dass eine epidurale Stimulation chronische Schmerzen wirksam lindert, gibt es Einschränkungen in der Funktionalität bei der Behandlung von Personen mit Rückenmarksverletzungen. Beispielsweise unterscheiden sich die Stimulationseinstellungen, mit denen Personen mit Rückenmarksverletzungen stehen können, von den Einstellungen, mit denen sie laufen können, während eine dritte Konfiguration erforderlich ist, um die Blasenfunktion usw. zu unterstützen. Die Geräte, die Forscher heute verwenden, müssen für jede einzelne Funktion manuell programmiert werden.

Ziel des neuen Projekts ist es, eine integrierte Programmierung mit geschlossenem Regelkreis für mehrere Systeme zu entwickeln, insbesondere für Fortbewegung und Blasenfunktion. Dabei werden drahtlose Sensoren verwendet, um den Zustand des Benutzers zu überwachen und die Stimulatoreinstellungen nach Bedarf anzupassen. In Zusammenarbeit mit Medtronic werden die UofL-Forscher Lernprogramme für das Closed-Loop-System entwickeln und die Programmierung als Untersuchungszweck in handelsübliche Epiduralstimulatoren integrieren.

"Dieses Gerät wird auf die Bedürfnisse von Personen mit Rückenmarksverletzungen zugeschnitten, was weniger manuelle Interaktion erfordert und zu positiveren Ergebnissen sowohl bei der Fortbewegung als auch bei der Blasenfunktion führt, was die Zukunft der Neuromodulation bei Rückenmarksverletzungen dramatisch verbessert", sagte Boakye. Chef der spinalen Neurochirurgie an der UofL School of Medicine, Neurochirurg bei UofL Health – UofL-Ärzte und leitender Neurochirurg für die Implantation des Geräts.

In der ersten Phase der Studie werden die Forscher Lernalgorithmen und das Closed-Loop-System entwickeln und dabei mit der Intellis Spinal Cord Stimulation (SCS) -Plattform von Medtronic zusammenarbeiten. In dieser Phase müssen acht Personen implantierte Stimulatoren und entweder Eingriffe in den Bewegungsapparat oder in die Blase erhalten, um Lernalgorithmen zu entwickeln, die später in Steuerungen integriert werden. Diese Daten und technischen Tools werden dann auf eine zweite Gruppe von acht Personen angewendet, die keine vorherige Schulung erhalten haben.

"Durch die Überwachung mehrerer Systeme und die Möglichkeit des Controllers, die Stimulation ohne direkte Benutzereingabe anzupassen, wird dieses Gerät zu einem leistungsstarken Werkzeug zur Verbesserung des Lebens von Menschen mit Rückenmarksverletzungen", sagte Dr. April Herrity Ermittler auf dem Projekt.

Der Durchbruch im Jahr 2018 war das Ergebnis jahrelanger Forschungen des UofL-Teams, bei denen festgestellt wurde, dass die Anwendung einer elektrischen Stimulation des unteren Rückenmarks in Kombination mit einer Physiotherapie bei Menschen mit vollständiger Rückenmarksverletzung eine unerwartete Erholung ermöglicht. Die Forschungsteilnehmer können sich freiwillig bewegen, stehen und Schritte unternehmen. Außerdem können sie Verbesserungen der Blutdruckregulation, der Darm- und Blasenfunktion und anderer häufiger gesundheitlicher Probleme im Zusammenhang mit Rückenmarksverletzungen feststellen.

"Eines der Haupthindernisse für die Bereitstellung dieser Therapie für Patienten war die Notwendigkeit einer spezifischen Programmierung für Rückenmarksverletzungen", sagte Harkema, ebenfalls ein Forscher bei diesem Projekt. "Diese neue Arbeit wird die sichere und langfristige Anwendung der Therapie zu Hause und in der Gemeinschaft fördern und es Menschen mit Rückenmarksverletzungen ermöglichen, von den Entdeckungen zu profitieren, die wir in den letzten zwei Jahrzehnten gemacht haben."

"Medtronic freut sich, mit der Universität von Louisville an Forschungsarbeiten im Zusammenhang mit der Verwendung der Rückenmarkstimulation zur Verbesserung der Funktion von Personen mit Rückenmarksverletzungen zusammenzuarbeiten", sagte Charlie Covert, Vizepräsident und General Manager von Pain Therapies, Teil der Neuromodulation Bedieneinheit bei Medtronic. "Zusammenarbeit ist für Innovationen in diesem Bereich von entscheidender Bedeutung, um den Bedürfnissen dieser wichtigen Patientenpopulation gerecht zu werden."

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http://www.uoflnews.com/releases/uofl-and-medtronic-to-collaborate-on-custom-epidural-stimulation-algorithms-to-restore-function-inindividuals-with-spinal-cord-injury/

Source: https://bioengineer.org/uofl-medtronic-to-develop-epidural-stimulation-algorithms-for-spinal-cord-injury/

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Welche Faktoren setzen philippinische Vögel vom Aussterben bedroht?

Credit: Ça?an ?ekercio?lu Die üppigen Wälder und mehr als 7.000 Inseln der Philippinen beherbergen eine reiche Vielfalt an Leben,…

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Die üppigen Wälder und mehr als 7.000 Inseln der Philippinen beherbergen eine reiche Vielfalt an Leben mit 258 Vogelarten, die nirgendwo anders als auf dem philippinischen Archipel leben. Eine neue Studie von Forschern der University of Utah legt nahe, dass aufgrund von Abholzung und Lebensraumzerstörung mehr Vogelarten gefährdet sein könnten als bisher angenommen – einschließlich Arten, die möglicherweise noch nicht entdeckt wurden. Die Studie ist in Frontiers in Ecology and Evolution veröffentlicht.

„Unsere Studie liefert nicht nur einen Fahrplan dafür, welche Arten eine erhöhte Aufmerksamkeit für den Naturschutz verdienen könnten“, sagt Kyle Kittelberger, ein Doktorand an der University of Utah School of Biological Sciences, „sondern auch welche Merkmale eine Art haben kann, die bei der Aufklärung helfen kann, wenn sie es kann? wahrscheinlich eher vom Aussterben bedroht."

Vögel der Philippinen

Die Philippinen liegen in Südostasien und gelten als globaler Biodiversitäts-Hotspot und eines der artenreichsten Länder der Welt mit fast 600 Vogelarten. Ein hoher Anteil der Tierwelt ist im Land endemisch, was bedeutet, dass sie nirgendwo anders zu finden ist. Die Philippinen beherbergen auch einige der artenreichsten Arten, die kürzlich im Unterschied zu anderen eng verwandten Arten identifiziert wurden, was zeigt, dass Wissenschaftler noch viel über die philippinischen Ökosysteme lernen müssen.

Innerhalb des letzten Jahrzehnts ist die Zahl der endemischen Arten von 172 auf 258 gestiegen. Dieser Anstieg von 86 endemischen Arten ist mehr als alle endemischen Vogelarten in China (67) oder Indien (75) und mehr als in jedem Land in Südamerika oder Afrika .

Çağan Şekercioğlu, außerordentlicher Professor an der School of Biological Sciences, der ornithologische Feldforschung in über 90 Ländern auf allen Kontinenten durchgeführt hat, kann seinen ersten Besuch auf den Inseln nicht vergessen.

„Als ich 2008 zum ersten Mal die Philippinen besuchte, war ich überwältigt von der Vielfalt und insbesondere dem Endemismus ihrer Avifauna, aber auch sehr deprimiert vom schnellen Verlust an Lebensraum“, sagt er. Die Exkursionen in das Feld dauerten aufgrund der umfangreichen Abholzung Stunden. „Bei der Suche nach seltenen Waldvögeln im Tiefland von Mindanao haben wir buchstäblich versucht, den Holzfällern einen Schritt voraus zu sein, die jahrhundertealte Regenwaldbäume im Umkreis von ein paar hundert Metern um uns fällen“, fügt er hinzu. Trotzdem hat er in 13 Tagen 161 Vogelarten gesehen, die er noch nie zuvor gesehen hatte – und hat noch 163 Vogelarten vor sich.

Abholzung, Lebensraumzerstörung und Ausbeutung von Wildtieren bedrohen jedoch diese Artenvielfalt. Südostasien, so schreiben die Autoren, wird im nächsten Jahrhundert voraussichtlich über ein Drittel seiner Biodiversität verlieren. Insbesondere die Philippinen rangieren weltweit auf Platz 8 bei der Anzahl der weltweit bedrohten Vogelarten.

„Es besteht ein dringender Bedarf zu bewerten, welche Merkmale einige Arten stärker vom Aussterben bedroht machen als andere“, sagt Kittelberger, und dieses Verständnis zu nutzen, um die Erhaltungsbemühungen zu unterstützen.“

Merkmale bedrohter Vögel

Um den Status der philippinischen Vögel zu verstehen, bestimmten die Forscher zunächst die Vogelmerkmale, die das Aussterberisiko am ehesten vorhersagen, indem sie die ökologischen und lebensgeschichtlichen Merkmale der Vogelarten korrelierten, einschließlich Körpermasse, Ernährung, Höhenbereich und Gelegegröße (die Anzahl der Eier, die in eine Brutzeit) mit ihrem Erhaltungszustand. Eine auf den Philippinen endemische Art war deutlich häufiger vom Aussterben bedroht, fanden sie heraus. Enge Höhenlagen, Abhängigkeit von Wäldern und hohe Körpermasse gefährden auch Vögel vom Aussterben.

Dann drehten sich die Forscher um und bewerteten den erwarteten Erhaltungszustand der philippinischen Vögel anhand dieser Merkmale, indem sie den vorhergesagten Erhaltungszustand mit den Schutzbezeichnungen der Roten Liste der IUCN verglichen. Sie fanden heraus, dass 84 Arten in einem schlechteren Zustand als auf der Roten Liste angegeben sind, wobei 14 Arten als global bedroht (d.

„Wir haben vorhergesagt, dass der philippinische Schlangenadler und der Writhed Hornbill, zwei Arten, die derzeit nicht als weltweit bedroht gelten, jeweils gefährdet bzw. vom Aussterben bedroht sind“, sagt Kittelberger. „Wir sagten auch voraus, dass der Palawan-Pfauenfasan, die Calayan Rail und der Philippine Uhu, drei derzeit international als gefährdet anerkannte Arten, wahrscheinlich gefährdete Arten sind. All diese Vögel verdienen daher erhöhte Aufmerksamkeit für den Schutz, da sie möglicherweise stärker bedroht sind, als derzeit angenommen wird.“

Verloren bevor sie gefunden werden

Von den 84 als stärker bedrohten Arten wurden kürzlich 12 als eigenständige Arten anerkannt, und drei von ihnen wurden als „anfällig“ prognostiziert.

„Die Philippinen haben ein sehr hohes Maß an Endemismus und es wird derzeit geschätzt, dass es auf den Philippinen doppelt so viele Vogelarten gibt, die noch nicht gespalten und offiziell anerkannt wurden, sodass die Gefahr besteht, dass Arten verloren gehen, bevor sie beschrieben werden. “, sagt Kittelberger.

Kittelberger sagt, dass ihre Forschung breit angewendet werden kann, um den Erhaltungszustand von Vögeln in der gesamten Region zu bewerten.

„Das Wichtigste, was die Philippinen zum Schutz der Vögel tun können“, sagt Kittelberger, „ist die Bekämpfung des hohen Ausmaßes an Entwaldung, Lebensraumzerstörung und Ausbeutung von Wildtieren, den Landschutz für Wildtiere zu erhöhen und die Mittel für Naturschutzbemühungen aufzustocken.“

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Die vollständige Studie finden Sie hier.

Zu den Co-Autoren gehören auch Montague H. C. Neate-Clegg, J. David Blount und Çağan Şekercioğlu von der U’s School of Biological Sciences, Mary Rose C. Posa vom California Botanic Garden und John McLaughlin von der University of California, Santa Barbara. Die Studie wurde vom Christensen-Fonds unterstützt.

Innerhalb des letzten Jahrzehnts ist die Zahl der endemischen Arten von 172 auf 258 gestiegen. Dieser Anstieg von 86 endemischen Arten ist mehr als alle endemischen Vogelarten in China (67) oder Indien (75) und mehr als in jedem Land in Südamerika oder Afrika .

Source: https://bioengineer.org/what-factors-put-philippine-birds-at-risk-of-extinction/

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Zuschuss in Höhe von 1 Million US-Dollar für Kühllagerlogistik bei der Impfstofflieferung

Kredit: Penn State College of Engineering COVID-19-Impfstoffe wurden getestet, validiert und an Millionen von Menschen auf der ganzen Welt verabreicht…

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COVID-19-Impfstoffe wurden getestet, validiert und Millionen von Menschen auf der ganzen Welt verabreicht. Aber in einigen Ländern müssen die Impfstoffe noch in ausreichender Zahl eintreffen.

Eine wesentliche Hürde besteht darin, dass die Impfstoffe nach Angaben der Centers for Disease Control zwischen 36 und 46 Grad Fahrenheit gelagert werden müssen, um ihre volle Wirksamkeit zu behalten. Um die richtige Temperatur zu gewährleisten, benötigen die Impfstoffe eine gekühlte Lieferkette, auch Kühlkette genannt, da sie weltweit vertrieben werden.

„Bei warmen Temperaturen sind COVID-Impfstoffe und andere Medikamente anfällig für Abbau, was bedeutet, dass sie an Wirksamkeit verlieren“, sagte Medina, die das Labor für Präzisionstherapeutika und bioresponsive Materialien der Medina-Gruppe in Penn State leitet. „Und die Aufrechterhaltung der Kühllager-Lieferkette ist teuer, da mehrere Transportschritte vom Hersteller über den Verteiler bis zum Anbieter erforderlich sind.“

Um dieser Herausforderung zu begegnen, planen Medina und sein Team die Entwicklung fluorchemischer Dispergiermittel, bekannt als „FTags“, die die Proteine ​​in den Impfstoffflüssigkeiten beschichten, um sie thermisch zu stabilisieren.

„Die FTags lösen die Proteine ​​in einer auf Fluor basierenden Flüssigkeit auf, wodurch Proteine ​​erhalten werden, von denen wir glauben, dass sie bei erhöhten Temperaturen stabil sind, ohne ihre Struktur oder Funktion zu beeinträchtigen“, sagte Medina. „Wenn die Proteine ​​in der fluorbasierten Flüssigkeit gelöst sind, sind sie zudem immun gegen eine Kontamination durch Mikroorganismen und Enzyme.“

Fluorchemikalien werden in einer Reihe von Anwendungen eingesetzt, beispielsweise um Oberflächen kratzfest und chemisch abbaubar zu machen, wie im Fall von antihaftbeschichtetem Kochgeschirr.

Schließlich plant Medina, die Verwendung von fluorchemischen Beschichtungen in anderen biologischen Produkten zu untersuchen, mit dem Ziel, die Notwendigkeit des Transports von Arzneimitteln über eine Kühlkette zu eliminieren.

"Dies wird den Zugang zu Medikamenten an Orten ermöglichen, an denen es derzeit keine gibt", sagte Medina. „Zum Beispiel könnte ein Soldat im Krieg einem schädlichen chemischen Stoff ausgesetzt sein. Ein mit Fluorchemikalien beschichtetes Protein, das ohne Kühlung transportiert werden kann, könnte dieses Mittel sofort neutralisieren. Dies ist Teil des Interesses von DARPA, diesen Zuschuss bereitzustellen.“

Das Stipendium ist Teil des Young Faculty Award-Programms der DARPA, das Dozenten zu Beginn ihrer Karriere, die ihre Forschung auf die Interessen des Verteidigungsministeriums und der nationalen Sicherheit konzentrieren möchten, Finanzierung, Mentoring und Networking-Möglichkeiten bietet.

Im Jahr 2020 veröffentlichte Medina in ACS Nano eine Studie über die direkte Verabreichung von therapeutischen Medikamenten durch einen akustisch empfindlichen Träger, der von Ultraschall geleitet wird, an einen bestimmten Bereich des Körpers. Die vorgeschlagene DARPA-finanzierte Studie ist ein Spin-off der Ergebnisse dieser Studie.

„Janna Sloand, meine ehemalige Doktorandin, die kürzlich ihre Doktorarbeit verteidigt hat, hat die Beschichtungstechnologie in unserer letzten Studie entwickelt“, sagte Medina. „Es passt gut zu unserer neuen Studie, die dieselben Beschichtungen verwenden wird, um die Einschränkungen der Kühlkette zu überwinden.“

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Source: https://bioengineer.org/1-million-grant-to-address-cold-storage-logistics-in-vaccine-delivery/

zuschuss-in-höhe-von-1-million-us-dollar-für-kühllagerlogistik-bei-der-impfstofflieferung

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Reduzierte mikrobielle Stabilität in Verbindung mit dem Kohlenstoffverlust des Bodens in der aktiven Schicht unter alpinem Permafrostabbau

Quelle: Chinesische NIEER-Forscher haben kürzlich Zusammenhänge zwischen der Verringerung der mikrobiellen Stabilität und dem Kohlenstoffverlust des Bodens im Wirkstoff entdeckt…

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Chinesische Forscher haben kürzlich Zusammenhänge zwischen der Verringerung der mikrobiellen Stabilität und dem Kohlenstoffverlust im Boden in der aktiven Schicht des degradierten alpinen Permafrostbodens auf dem Qinghai-Tibet-Plateau (QTP) entdeckt.

Die Forscher um Prof. CHEN Shengyun vom Northwest Institute of Eco-Environment and Resources (NIEER) der Chinese Academy of Sciences (CAS) und XUE Kai von der University of Chinese Academy of Sciences führten eine gemeinsame tiefgreifende Analyse durch von mikrobiellen Bodengemeinschaften und ihren Netzwerken des gemeinsamen Auftretens in der aktiven Permafrostschicht entlang eines ausgedehnten Gradienten der Permafrostdegradation.

Das QTP umfasst die weltweit größte Ausdehnung von Hochgebirgspermafrost. Dieser Permafrost unterscheidet sich vom Permafrost hoher Breiten und speichert massiven Bodenkohlenstoff. Ein oft ignoriertes Merkmal von Permafrost ist, dass der Kohlenstoffspeicher in der aktiven Schicht des Bodens im Vergleich zu tieferen Schichten aktiver und direkter vom Klimawandel betroffen ist.

Ausgelöst durch die Klimaerwärmung kann die Degradation des Permafrostbodens die Kohlenstoffstabilität des Bodens verringern und einen massiven Kohlenstoffverlust verursachen, was zu einer positiven Kohlenstoff-Klima-Rückkopplung führt. Die mikrobiell vermittelten Mechanismen für den Kohlenstoffverlust aus der aktiven Bodenschicht in degradiertem Permafrost sind jedoch noch unklar.

In dieser Studie fanden die Forscher heraus, dass der Abbau des alpinen Permafrosts die Stabilität der mikrobiellen Gemeinschaften der aktiven Schicht verringert, was durch eine erhöhte Empfindlichkeit der mikrobiellen Zusammensetzung gegenüber Umweltveränderungen, destabilisierende Netzwerkeigenschaften und eine verringerte Widerstandsfähigkeit gegen Knoten- oder Kantenangriffe des mikrobiellen Netzwerks belegt wird.

Sie entdeckten, dass der Verlust von organischem Kohlenstoff im Boden in stark degradiertem Permafrost mit einer erhöhten mikrobiellen Unähnlichkeit verbunden ist, was möglicherweise zu einer positiven Kohlenstoffrückkopplung im alpinen Permafrost auf dem QTP beiträgt.

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Die Ergebnisse wurden in PNAS in einem Artikel mit dem Titel „Reduzierte mikrobielle Stabilität in der aktiven Schicht ist verbunden mit Kohlenstoffverlust unter alpinem Permafrostabbau“ veröffentlicht.

Diese Forschung wurde von der National Natural Science Foundation of China, dem Strategic Priority Research Program (A) von CAS und dem Second Tibetan Plateau Scientific Expedition and Research Program finanziell unterstützt.

Ausgelöst durch die Klimaerwärmung kann die Degradation des Permafrostbodens die Kohlenstoffstabilität des Bodens verringern und einen massiven Kohlenstoffverlust verursachen, was zu einer positiven Kohlenstoff-Klima-Rückkopplung führt. Die mikrobiell vermittelten Mechanismen für den Kohlenstoffverlust aus der aktiven Bodenschicht in degradiertem Permafrost sind jedoch noch unklar.

Source: https://bioengineer.org/reduced-microbial-stability-linked-to-soil-carbon-loss-in-active-layer-under-alpine-permafrost-degra/

reduzierte-mikrobielle-stabilität-in-verbindung-mit-dem-kohlenstoffverlust-des-bodens-in-der-aktiven-schicht-unter-alpinem-permafrostabbau

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