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Knotenwichtigkeiten in räumlich ausgedehnten dynamischen Systemen

dc.contributor.advisorLehnertz, Klaus
dc.contributor.authorGeier, Christian
dc.date.accessioned2020-04-25T10:48:56Z
dc.date.available2020-04-25T10:48:56Z
dc.date.issued28.08.2018
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.11811/7620
dc.description.abstractAusgedehnte komplexe dynamische Systeme können eine Vielzahl von faszinierenden emergenten Phänomenen aufweisen. Viele solcher Systeme bestehen aus einer großen Anzahl interagierender Subsysteme. Es bietet sich daher an, solche ausgedehnten komplexen dynamischen Systeme als Netzwerke aufzufassen und mit Methoden der Netzwerktheorie zu charakterisieren. Dabei wird zwischen zwei verschiedenen Netzwerken unterschieden: Dem physikalisch existierenden strukturellen Netzwerk der interagierenden Subsysteme und dem funktionellen Netzwerk, bei dem die Kanteneigenschaften die Interaktionen zwischen den Subsystemen repräsentieren. Das funktionelle Netzwerk, beziehungsweise Stärke, Richtung und gegebenenfalls Funktional der Interaktion, werden dabei datengetrieben aus an diesen Subsystemen gemessenen Zeitreihen bestimmt. Während viele globale Eigenschaften solcher funktioneller Netzwerke bereits untersucht sind, ist die Rolle, die einzelne Knoten in funktionellen Netzwerken spielen, nach wie vor nur schlecht verstanden. Im Rahmen dieser Arbeit werden daher Knotenwichtigkeiten in funktionellen Netzwerken mit dem graphentheoretischen Konzept der Zentralität untersucht und in Zusammenhang mit Knotenwichtigkeiten in zugrunde liegenden strukturellen Netzwerken gestellt. Dazu werden einerseits Modelluntersuchungen an über strukturelle Netzwerke miteinander gekoppelte Phasenoszillatoren durchgeführt, andererseits funktionelle Netzwerke aus Felddaten konstruiert. Bei Modelluntersuchungen kann dabei festgestellt werden, dass nicht nur die Topologie des strukturellen Netzwerks einen starken Einfluss auf die Stärke des Zusammenhangs zwischen Knotenwichtigkeiten in strukturellen und funktionellen Netzwerken hat, sondern auch die Wahl des Zentralitätsmaßes. Insbesondere bei strukturellen Netzwerken, in denen ausgezeichnete wichtigste Knoten vorhanden sind, kann ein besonders starker Zusammenhang beobachtet werden. Weiterhin werden Hinweise auf ein komplexes Zusammenspiel zwischen Struktur und Funktion solcher komplexen ausgedehnten dynamischen Systeme gefunden. Bei der Untersuchung von Felddaten wird am Beispiel des epileptischen menschlichen Gehirns festgestellt, dass die als funktionell wichtig angenomme Anfallsursprungszone nicht durchgehend durch Zentralitäten als wichtig identifiziert wird. Dies könnte ein Hinweis darauf sein, dass Epilepsie als Netzwerkphänomen zu begreifen ist. Ein andere mögliche Erklärung könnte der Einfluss von mess- und analysetechnischen Problemen sein, die entweder generell bei der datengetriebene Untersuchung solcher Systeme oder speziell beim System epileptisches menschliches Gehirn auftreten. Weiterhin werden einige dieser mess- und analysetechnischen Probleme untersucht, ebenso wie die Auswirkungen von Methoden, die solchen Problemen entgegenwirken sollen.
dc.language.isodeu
dc.rightsIn Copyright
dc.rights.urihttp://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
dc.subjectcomplex systems
dc.subjectnetworks
dc.subjectevolving networks
dc.subjectcentrality
dc.subjectoscillators
dc.subjectsynchronization
dc.subjectnonlinear dynamics
dc.subjectepilepsy
dc.subject.ddc530 Physik
dc.titleKnotenwichtigkeiten in räumlich ausgedehnten dynamischen Systemen
dc.typeDissertation oder Habilitation
dc.publisher.nameUniversitäts- und Landesbibliothek Bonn
dc.publisher.locationBonn
dc.rights.accessRightsopenAccess
dc.identifier.urnhttps://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5n-51698
ulbbn.pubtypeErstveröffentlichung
ulbbnediss.affiliation.nameRheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
ulbbnediss.affiliation.locationBonn
ulbbnediss.thesis.levelDissertation
ulbbnediss.dissID5169
ulbbnediss.date.accepted2018-07-12
ulbbnediss.instituteMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät : Fachgruppe Physik/Astronomie / Physikalisches Institut (PI)
ulbbnediss.fakultaetMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
dc.contributor.coRefereeKetzer, Bernhard


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