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Technische Dynamiken, die zunehmende Durchdringung vieler gesellschaftlicher und wirtschaftlicher Bereiche mit Informations- und Kommunikationstechnologien sowie die Verfügbarkeit großer Rechenkapazitäten zur Datenverarbeitung haben zur Entwicklung immer leistungsfähigerer Modelle des maschinellen Lernens (ML) geführt. Diese werden häufig mit dem Überbegriff „Künstliche Intelligenz“ bezeichnet, obwohl sie korrekterweise nur als schwache künstliche Intelligenz einzustufenen sind. Technologien basierend auf ML werden mittlerweile in vielen gesellschaftlichen Bereichen und Industriesektoren eingesetzt und sind mit großen Erwartungen in Bezug auf die Optimierung von Prozessen oder der Entscheidungsfindung verbunden. Weil die zugrundeliegenden Modelle für sehr unterschiedliche Optimierungsaufgaben eingesetzt werden können, werden sie auch als general purpose technology bezeichnet. Die zunehmende Nutzung dieser immer komplexer werdenden Systeme hat weltweit Debatten über diskriminierende Effekte, intransparente Entscheidungs- und Optimierungsprozesse oder die Reproduktion gesellschaftlicher Ungleichheiten aufgeworfen. Zunehmend werden auch die Energieverbräuche und Treibhausgasemissionen in der KI-Modellentwicklung und -anwendung diskutiert sowie weitreichendere Folgen auf Arbeitsmärkte, Konsummuster oder die Marktmacht großer Unternehmen. Dementsprechend sind Systeme künstlicher Intelligenz mit vielfältigen gesellschaftlichen, ökologischen und ökonomischen Herausforderungen verbunden. Dieses Diskussionspapier entwickelt eine übergreifende Nachhaltigkeitsperspektive auf künstliche Intelligenz und basiert auf den Arbeiten im Forschungsprojekt „SustAIn – Nachhaltigkeitsindex für Künstliche Intelligenz“. Das Ziel ist, aktuelle Diskussionen zu verantwortungsvoller KI aufzugreifen und zu einer übergreifenden Perspektive auf nachhaltige KI zu erweitern. Die Gestaltung dieser sozio-technischen Systeme ist dabei genauso relevant wie die Auswirkungen ihrer Anwendung. Betrachtet werden die sozialen, ökologischen und ökonomischen Auswirkungen entlang des gesamten KI-Lebenszyklus sowie die organisationale Einbettung dieser Systeme. Dafür werden zunächst die begrifflichen Grundlagen erläutert und eine Nachhaltigkeitsperspektive auf KI entwickelt. Basierend auf einer Analyse bestehender wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Diskurse über die sozialen, ökologischen und ökonomischen Auswirkungen von KI werden dreizehn Nachhaltigkeitskriterien mit entsprechenden Nachhaltigkeitsindikatoren vorgeschlagen sowie Querschnittsindikatoren, die sich neben weiteren Indikatoren auf die organisationale Einbettung dieser Systeme beziehen. Abschließend wird skizziert, wie dieses Kriterien- und Indikatorenset im weiteren Forschungsprozess in Bewertungsinstrumente übersetzt wird. Ziel der hier vorgestellten Forschung ist es, den gesellschaftlichen Diskurs zur Nachhaltigkeit von KI-Systemen zu stärken sowie eine systematische Nachhaltigkeitsbewertung von KI-basierten Systemen zu ermöglichen, um deren Entwicklung und Nutzung im Sinne der Nachhaltigkeit zu stärken

Eine akute aneurysmatische Subarachnoidalblutung (aSAB) zählt zu den hämorrhagischen Schlaganfällen und beziffert eine jährliche Inzidenz von sechs bis elf von hunderttausend Menschen. Hauptgrund ist die Ruptur eines intrakraniellen Aneurysmas, gefolgt von einer Einblutung in den Subarachnoidalraum. Das durchschnittliche Alter bei aSAB-Patienten beträgt fünfundfünfzig Jahre und ist somit niedriger als bei Patienten mit einem ischämischen Schlaganfall. Diesbezüglich ist die sozioökonomische Belastung der aSAB vergleichsweise hoch. Mehrere Studien haben gezeigt, dass eine aSAB zu einem Zusammenbruch der Bluthirnschranke (BHS) führt, wodurch ein vasogenes Hirnödem ausgelöst wird. An Patienten nach aSAB konnte außerdem gezeigt werden, dass IL6 im Serum und im Liquor erhöht war, wobei diese Patienten ein schlechteres Outcome aufzeigten. Die frühe Hirnschädigung nach aSAB beginnt bereits nach einem initialen intrazerebralen Druckanstieg, gefolgt von einem Abfall des zerebralen Perfusionsdrucks. Experimentelle Studien widmen sich daher den Mechanismen der frühen Hirnschädigung nach aSAB mit Fokus auf Störungen der mikrovaskulären Ebene und inflammatorischen Prozessen innerhalb ZNS nach aSAB. Die hier vorgelegte Arbeit konzentrierte sich auf die Rolle des Zytokins Interleukin-6 (IL6) und seine Effekte auf die BHS nach experimenteller Subarachnoidalblutung (eSAB) in Mäusen. Um die Induktion einer eSAB an der Maus auslösen zu können, wurde die Methode der Fadenperforationstechnik angewandt. Die darauffolgenden Experimente dienten der Analyse der BHS-Eigenschaften, wobei sich nach eSAB ein deutlicher BHS-Zusammenbruch über den gesamten zeitlichen Verlauf der Experimente zeigte. Als molekulares Korrelat für den Untergang der BHS konnte die zwei wichtigsten tight junction (TJ) Moleküle Claudin-5 (Cld5) und Occludin (Ocld) identifiziert werden. Zeitgleich wurde eine Überexpression essenzieller Zytokine beobachtet. Insbesondere IL6 zeigte zu allen Zeitpunkten eine deutliche Hochregulierung an isolierten Gehirnkapillaren nach eSAB. Somit wurde nachgewiesen, dass IL6 endothelzellspezifisch in Vesikeln isolierter Gehirnkapillaren nach eSAB angereichert wird. Weiterführende In-vitro-Versuche ergaben einen deutlichen Verlust des transendothelialen Widerstandes in der cEND-Zellkultur, nachdem die Zellen mit dem rekombinanten IL6 (rIL6) behandelt wurden. Auch In vitro war ein Untergang von Cld5 und Ocld zu beobachten. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit erstmalig die Expression von IL6 im zerebralen Endothel nach eSAB, was zeitgleich mit einem BHS-Zusammenbruch korrelierte. Abschließend soll die Rolle von IL6 in Bezug auf die frühe Hirnschädigung nach aSAB diskutiert und der Frage nachgegangen werden, ob ein Knockout von IL6 oder die externe Blockade von IL6 und seinem Rezeptor einen signifikanten Effekt auf den Pathomechanismus nach aSAB aufweist., Acute aneurysmal subarachnoid hemorrhage (aSAH) is a type of hemorrhagic stroke with an annual incidence of six to eleven out of a hundred thousand people. The main cause of an aSAH is a rupture of an intracranial aneurysm, which is followed by a bleeding into the subarachnoid space. The average age in aSAH patients is fifty-five years old, which is much younger than the average age of patients with ischemic stroke. Therefore, the socio-economic impact of aSAH is comparatively high. Numerous studies have shown, that aSAH leads to a breakdown of the blood brain barrier (BBB), causing a vasogenic brain edema. Patients with aSAH also show an increase in IL6 in serum and in cerebrospinal fluid, resulting in worse outcomes for aSAH patients. Early brain injury after aSAH occurs after an initial increase in intracerebral pressure, followed by a decrease in cerebral perfusion pressure. Therefore, current experimental studies are devoted to mechanisms of early brain damage, investigating microvascular changes and BBB breakdown with a focus on CNS inflammation after aSAH. The following work examines interleukin-6 (IL6) and its effects on the BBB after experimental subarachnoid hemorrhage (eSAH) in mice. In order to induce eSAH in mice, the filament perforation method was used. The subsequent experiments were performed to analyze BBB properties, showing a BBB breakdown over the course of the experiment. The decline of the most important tight junction (TJ) molecules Claudin-5 (Cld5) and Occludin (Ocld) caused a BBB collapse. Moreover, the overexpression of crucial cytokines was observed, while IL6 in particular was increased in isolated brain capillaries after eSAH, showing enriched expression in endothelial cells. Further in-vitro experiments revealed a significant loss of transendothelial resistance in the cEND cell culture after the cells were treated with the recombinant IL6 (rIL6). Finally, the gene expression of Cld5 and Ocld was also decreased in vitro. In summary, this work shows for the first time that IL6 is expressed in the BBB after eSAH, correlating with a BBB breakdown. The role of IL6 in relation to early brain injury after aSAH will be discussed, focusing on the effect of a knockout and an external blockade of IL6 towards the pathomechanism after aSAH.

Transmissible spongiform encephalopathies (TSEs) are caused by the prion, which consists essentially of PrPSc, an aggregated, conformationally modified form of the cellular prion protein (PrPC). Although TSEs can be experimentally transmitted by intracerebral inoculation, most instances of infection in the field occur through extracerebral routes. The epidemics of kuru and variant Creutzfeldt-Jakob disease were caused by dietary exposure to prions, and parenteral administration of prion-contaminated hormones has caused hundreds of iatrogenic TSEs. In all these instances, the development of postexposure prophylaxis relies on understanding of how prions propagate from the site of entry to the brain. While much evidence points to lymphoreticular invasion followed by retrograde transfer through peripheral nerves, prions are present in the blood and may conceivably cross the blood-brain barrier directly. Here we have addressed the role of the blood-brain barrier (BBB) in prion disease propagation using Pdgfbret/ret mice which possess a highly permeable BBB. We found that Pdgfbret/ret mice have a similar prion disease incubation time as their littermate controls regardless of the route of prion transmission. These surprising results indicate that BBB permeability is irrelevant to the initiation of prion disease, even when prions are administered parenterally., Author summary Prion diseases or transmissible spongiform encephalopathies (TSEs) are incurable brain diseases caused by conformational changes in the endogenous prion protein. Prions can be transmitted through contaminated food, surgical instruments and blood. Transmission of prions has caused the kuru epidemic in humans and bovine spongiform encephalopathy in cattle, which in turn caused variant Creutzfeldt-Jakob disease (CJD) in humans. Furthermore, injection of prion-contaminated hormones has caused hundreds of TSE cases. In order to develop drugs to prevent the spread of prions into the brain after exposure via food or medical procedures, it is necessary to gain an understanding of how prions propagate from the site of entry to the brain. Prions were shown to reach the spinal cord by traveling along peripheral nerves. However, prions are also found in blood. Although normal brain vessels act as a barrier between the blood and brain, some studies suggested that prions in blood may enter the brain via blood vessels. Here we have tested the latter hypothesis using mice with increased brain blood vessel permeability. We found that these mice are similar to wild-type mice in their susceptibility to prion disease and incubation times after peripheral inoculation. These results suggest that passage of prions through the blood-brain barrier may not be relevant to the development of disease, and imply that any effective post-exposure treatment should rather aim at other rate-limiting steps of prion propagation.

Objective: Interleukin 6 (IL6) is implicated in the compromised blood-brain barrier (BBB) by dysregulation of cellular junctions and in inflammatory processes, i.e. due to secondary brain injury after subarachnoid hemorrhage (SAH). Although IL6 has been shown to exert pro-inflammatory action on brain[for full text, please go to the a.m. URL], 69. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Neurochirurgie (DGNC), Joint Meeting mit der Mexikanischen und Kolumbianischen Gesellschaft für Neurochirurgie

Objective: Until date, mechanisms underlying the intravascular inflammatory response post subarachnoid hemorrhage (SAH) remain unclear. Interleukin-6 (IL-6) has been implicated to play a crucial role in the inflammatory response post SAH. Here, we aimed to show the time-lapse of the expression and localization[for full text, please go to the a.m. URL], 66. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Neurochirurgie (DGNC)

Objective: Despite decades of research, processes leading to the intravascular inflammatory response accompanying subarachnoid hemorrhage (SAH) remain elusive. The herein presented study focusses on investigating the extent and the progression of blood-brain barrier (BBB) disruption through the loss[for full text, please go to the a.m. URL], 65. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Neurochirurgie (DGNC)

Transmissible spongiform encephalopathies (TSEs) are caused by the prion, which consists essentially of PrPSc, an aggregated, conformationally modified form of the cellular prion protein (PrPC). Although TSEs can be experimentally transmitted by intracerebral inoculation, most instances of infection in the field occur through extracerebral routes. The epidemics of kuru and variant Creutzfeldt-Jakob disease were caused by dietary exposure to prions, and parenteral administration of prion-contaminated hormones has caused hundreds of iatrogenic TSEs. In all these instances, the development of postexposure prophylaxis relies on understanding of how prions propagate from the site of entry to the brain. While much evidence points to lymphoreticular invasion followed by retrograde transfer through peripheral nerves, prions are present in the blood and may conceivably cross the blood-brain barrier directly. Here we have addressed the role of the blood-brain barrier (BBB) in prion disease propagation using Pdgfbret/ret mice which possess a highly permeable BBB. We found that Pdgfbret/ret mice have a similar prion disease incubation time as their littermate controls regardless of the route of prion transmission. These surprising results indicate that BBB permeability is irrelevant to the initiation of prion disease, even when prions are administered parenterally., PLoS Pathogens, 14 (11), ISSN:1553-7374, ISSN:1553-7366