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Wie man Covid-Kurven zerschmettert

Kleine Unterschiede im Verhalten entscheiden über Erfolg oder völligem Versagen der Seuchenbekämpfung. So lautet die Zusammenfassung einer Untersuchung von WissenschaftlerInnen am IST Austria, die eben in der Zeitschrift Nature Communications erschien.

Ein Team von Strömungsphysikern berechnete, dass schon kleine Unterschiede im Maßnahmenpaket gegen Epidemien einen Sprung bei den Infektionszahlen verursachen können. Infektionsausbreitungen verhalten sich im Grunde wie Turbulenzen in Flüssigkeiten wobei bestimmte Handlungen einen deutlichen Effekt auf diese Turbulenzen zeigen. Im Rahmen der Pandemie erwartete man, dass Erkrankungskurven gemäß dem Grad der sozialen Distanzierung abflachen. Dies war jedoch nicht der Fall. Als entscheidende Schlüsselfaktoren erwiesen sich Kontaktverfolgung und Testung. Ist das Contacttracing nicht überlastet und werden die Kontaktpersonen von Infizierten ausreichend getestet, führt dies dazu, dass die Erkrankungszahlen auf rund drei Prozent der Bevölkerung schrumpfen.

Kommt das Infektionsgeschehen aber an einen Punkt, an dem die Kontaktnachverfolgung überfordert ist, steigt die Zahl der Infizierten rasant. „Wenn das passiert“, so die Forscher, „beginnt sich die Krankheit in den unkontrollierten Gebieten schneller auszubreiten und das führt unweigerlich zu einem superexponentiellen Anstieg der Infektionen.“ Schon exponentielles Wachstum ist immens. Es bedeutet eine Verdoppelung der Infektionen alle paar Tage. Überexponentiell bedeutet aber, dass auch die Rate der Verdopplung immer schneller wird. Dies scheint im letzten Herbst („zweite Welle“) passiert zu sein.

„Die meisten europäischen Länder reagieren erst, wenn die Kapazitäten der Intensivmedizin bedroht sind“, so die Forscher: „Eigentlich müssten die Entscheidungsträger aber auf ihre Kontaktverfolgungsteams achten und abriegeln, bevor dieser Schutzschild zusammenbricht.“

Referenz:
IST Austria, TU Dresden
Discontinuous epidemic transition due to limited testing, Nature Comm 2021;  https://www.nature.com/articles/s41467-021-22725-9

#pandemie #covid #contacttracing #test #infektionszahlen #eindaemmung #massnahmen #medizin #medimpressions

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Leben Psychologie Wissenschaft

Erfolg beeinflusst die Persönlichkeit

Persönlichkeitseigenschaften bestimmen nicht nur den Berufserfolg, sondern Erfolg verändert auch die Persönlichkeit. Wie, das analysierte eine schweizerische Studie anhand von Daten über 4700 berufstätigen Erwachsenen, die über einen Zeitraum von acht Jahren dreimal zu Berufserfolg und Persönlichkeit abgefragt wurden.

Berufserfolg wurde anhand des erreichten beruflichen Prestiges und des erzielten Einkommens gemessen. Die Persönlichkeit wurde anhand der grundlegenden Persönlichkeitseigenschaften Emotionale Stabilität, Extraversion, Offenheit für Erfahrungen, Verträglichkeit und Gewissenhaftigkeit erfasst – den „Big Five“ der Persönlichkeitspsychologie. 

Die Auswertung zeigte, dass beruflich erfolgreichere Personen über die Zeit emotional stabiler und offener für Erfahrungen, aber weniger extravertiert wurden. „Der Berufserfolg ging also einher mit mehr emotionaler Entspanntheit, besserem Umgang mit Stress und weniger Sorgenmachen,“ so Andreas Hirschi, Erstautor der Studie. Zudem wurden beruflich erfolgreichere Personen mit der Zeit offener im Denken und aktiver in ihrer Vorstellungskraft. Zugleich wurden sie distanzierter sowie weniger gesprächig und gesellig.Es wurden keine Unterschiede zwischen Männern und Frauen oder Altersgruppen gefunden.

Einschränkend gilt, dass die gefundenen Effekte relativ klein waren. Jedoch könnten auch relativ kleine Veränderungen in diesen Persönlichkeitseigenschaften einen bedeutsamen langfristigen Effekt auf das Leben eines Menschen haben. So zeigt die Forschung etwa, dass Personen mit größerer emotionaler Stabilität eine geringere Sterblichkeitswahrscheinlichkeit aufweisen. „Die Ergebnisse unserer Studie sind auch aussagekräftig, weil sie auf einer großen bevölkerungsrepräsentativen Stichprobe beruhen, die über einen relativ langen Zeitraum begleitet wurde,“ meint Co-Autor Ulrich Orth.

Referenz:
Universität Bern
Does success change people? Examining objective career success as a precursor for personality development, Journal of Vocational Behavior 2021, https://doi.org/10.1016/j.jvb.2021.103582

#psychologie #erfolg #beruf #persönlichkeit #veraenderung #extraversion #medizin #medimpressions

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Genetik Infektiologie Leben Technologie Wissenschaft

The Dance of Spike – Spikeproteine im Discofieber

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Ein Video der Johannes Kepler Universität Linz (JKU) zeigt, wie sich das Lektin CLEC4G an die Zuckermoleküle des Spikeproteins von SARS-CoV-2 heftet. Das Spike-Protein erweist sich dabei als erstaunlich geschmeidig und tanzfreudig.

Diese Beweglichkeit überraschte auch die Forscher, da das quasi dreiseitige S-Protein auf den Bildern immer „relativ geschlossen“ aussieht, erklärt Peter Hinterdorfer vom Institut für Biophysik der Universität Linz: „Wir haben aber gesehen, dass es an den Oberflächen eigentlich aufmacht und die drei Arme dynamisch sind.“

Hinter den Aufnahmen steckt eine Forschungsarbeit zu einer Idee um den Genetiker Josef Penninger, bei der man dem SARS-CoV-2-Virus mittels Lektinen den Schlüssel für menschliche Zellen „verkleben“ möchte. Erste Ergebnisse sind vielversprechend. So konnten bereits zwei von 140 untersuchten Lektinen isoliert werden. Diese könnten möglicherweise andere Substanzen, wie etwa das sich in fortgeschrittener klinischer Erprobung befindliche Medikament APN01, ein biotechnologisch hergestelltes menschliches Angiotensin Converting Enzym 2 (rhACE2), das ebenfalls an das Spike-Protein bindet, unterstützen.

Penninger: „Mit beiden Lektinen haben wir erstmals die Möglichkeit, das Virus über dessen Zuckerhülle zu binden und zu neutralisieren. Die Stellen, an denen das SARS-CoV-2 S-Protein mit den Zuckermolekülen modifiziert wird, sind hoch-konserviert und finden sich in allen derzeit zirkulierenden Mutanten wieder. Womöglich ist das die Achillesferse des Virus.“

Referenz:
Video: Johannes Kepler Universität Linz;
APA Pressemeldung 27.April 2021;
Originalliteratur: Identification of lectin receptors for conserved SARS-CoV-2 glycosylation sites, bioRxiv April 2021; https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.04.01.438087v1

#spikeprotein #lektin #sarscov2 #pandemie #covid19 #corona #viren #medizin #medimpressions

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Allgemeinmedizin Diagnostik Genetik Gesundheitsökonomie Leben Wissenschaft

Krankheiten statistisch vorhersagen

Eine Reihe genetischer Faktoren kann das Auftreten von Krankheiten wie Bluthochdruck, Herzerkrankungen und Typ-2-Diabetes beeinflussen. Wüsste man, welche Auswirkungen die individuelle Genausstattung auf ein eventuelles Krankheitsgeschehen hat, könnte man Patienten warnen, damit sie rechtzeitig Maßnahmen ergreifen können. Diese würden nicht nur ihre Lebensqualität verbessern, sondern auch Kosten einsparen.

Ein Forscherteam um Matthew Robinson vom Institute of Science and Technology Austria, erstellte nun ein mathematisches Modell, um mit großen Mengen von DNA-Daten das altersabhängige Krankheitsrisiko für Personen zu berechnen. Dieses kann zwar keine direkten Beziehungen zwischen bestimmten Genen und dem Ausbruch einer Krankheit etablieren, liefert aber eine gute Vorhersage der Wahrscheinlichkeit für den Ausbruch der Krankheit. Es lässt sich also nicht mit Sicherheit vorhersagen, dass der Betreffende erkranken wird, aber sein Risiko dafür abschätzen.

Anhand des Modells ließ sich das Alter von Patienten (die ihre Gesundheitsdaten dafür freigaben), bei dem Bluthochdruck oder Diabetes-Typ-II auftritt, relativ exakt berechnen Bei Herzerkrankungen war der Zusammenhang zwischen den Genen und Auftreten der Erkrankung geringer, da hier umwelt- und ernährungsbedingte Risikofaktoren stärker durchschlagen. Trotzdem lassen sich auch hier Menschen mit hohem und niedrigem Risiko unterscheiden.
Rund 3000 Studienteilnehmer haben auf Anfrage ihr persönliches genetisches Profil inzwischen sogar erhalten, wobei ihnen die Ergebnisse der Analyse von Experten erklärt wurde. Wie mit diesen sensiblen in Zukunft umgegangen werden soll, muss jedoch noch in mehrfacher Hinsicht (Ethik, Recht, Datenschutz) geklärt werden.

Referenz:
IST Austria, Universität Lausanne, University of Tartu
Pressemeldung APA; Original: Genomic architecture and prediction of censored time-to-event phenotypes with a Bayesian genome-wide analysis, Nature Comm 2021; https://www.nature.com/articles/s41467-021-22538-w

#erkrankungswahrscheinlichkeit #vorhersage #modellberechnung #risikoeinschaetzung #biobank #gendaten #dna #medizin #medimpressions

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Wirkt Zirbenholz schlaffördernd?

Zirben-Möbel riechen nicht nur angenehm, angeblich fördern sie auch Schlaf und die Gesundheit. Ob es dafür jedoch wissenschaftliche Belege gibt, wurde an der Donau-Universität-Krems (Cochrane Österreich) erneut untersucht.
Das Ergebnis ist einigermaßen ernüchternd: Die Behauptung ist zwar nicht zwingend falsch, wissenschaftlich fundierte Belege, die eine schlaffördernde Wirkung belegen könnten, gibt es aber nicht.

Auch wenn regionale Möbelhersteller die positive Wirkung des Zirbenholzes auf den Körper bewerben, wird als Quelle dafür immer dieselbe kleine Studie aus dem Jahr 2003 zitiert. An dieser nahmen nur 15 Teilnehmer teil, die abwechselnd Nächte in einem Zirbenholz- oder einem Holzdekorbett verbringen mussten. Welches Bett die Testpersonen zuerst erhielten, wurde per Los ermittelt. Lattenrost und Matratze durften die Versuchspersonen von ihrem bisher gewohnten Bett übernehmen. Über den Zweck des Versuchs wussten sie nicht Bescheid.
Während die Teilnehmenden schliefen, zeichnete das Forschungsteam mit einem mobilen Gerät deren Herzschläge und Hirnströme auf. Am Ende zeigte sich: der Puls der 15 Testpersonen scheint beim Schlaf im Zirbenbett niedriger als im Spanplattenbett gewesen zu sein. Auch die Aktivität des für Ruhe zuständigen Nervensystems scheint deutlich größer zu sein.

Auf die Frage wie gut und erholsam die Teilnehmenden in jeder Nacht geschlafen hatten, zeigten sich aber keine Unterschiede. Zudem blieben Angaben zu den Fragebögen unvollständig, so dass die Ergebnisse keine definitive Aussage erlauben und nur bedingt nachvollziehbar sind. Ob Zirbenbetten also tatsächlich für einen besseren Schlaf sorgen, müssen in Zukunft besser dokumentierte Studien an deutlich mehr Testpersonen klären.

Referenz:
Donau-Universität Krems
Zirbenholz: Waldgeruch als Schlafhilfe? medizin transparent, Cochrane Österreich 2021; https://www.medizin-transparent.at/zirbenholz-waldgeruch-als-schlafhilfe/

#zirbe #zirbengeruch #zirbenmöbel #schlaf #studie #gesundheit #einfluss #medizin #medimpressions

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Brandkohle: Dauerhafte Gefahr für Umwelt und Gesundheit

Jedes Jahr verbrennen weltweit schätzungsweise vier Prozent der Landoberfläche. Zurück bleiben mehr als 250 Megatonnen verkohlter Pflanzen. Eine Studie der Universität Wien in Zusammenarbeit mit Swansea University hat in diesen Kohlen nun erstmals erhöhte Konzentrationen umweltbeständiger freier Radikale nachgewiesen.

Reaktive Sauerstoffspezies verursachen oxidativen Stress auf Zellebene. Bisherige Forschung zeigt, dass sie auf diese Weise beispielsweise die Keimfähigkeit von Pflanzen hemmen, Zellgifte produzieren oder toxisch auf wirbellose Wasserbewohner wirken. Umweltbeständige freie Radikale sind potenzielle Vorläufer reaktiver Sauerstoffspezies, da sie mit Wasser zu diesen Sauerstoffradikalen reagieren können. „Daher bringt man umweltbeständige freie Radikale mit schädlichen Effekten für das Ökosystem und die menschliche Gesundheit in Verbindung“, erklärt Studienleiter Gabriel Sigmund.
Die Forscher haben die umweltbeständigen Radikale in 60 Kohleproben unterschiedlich intensiver Feuer in borealen, gemäßigten, subtropischen und tropischen Klimazonen aus zehn unterschiedlichen Bränden in einer Konzentration nachgewiesen, die jene, die üblicherweise in Böden vorkommt, um das Zehn- bis Tausendfache übersteigt. Anders als erwartet blieb diese Konzentration über mindestens fünf Jahre stabil. Als bedeutsame Quelle für umweltpersistente freie Radikale und damit potenziell auch für schädliche reaktive Sauerstoffspezies erwiesen sich insbesondere Waldbrandholzkohlen.  

Die Untersuchung hat neue Fragen nach Konsequenzen für das Ökosystem aufgeworfen, die nun geklärt werden müssen, so die Forscher: „Inwieweit sind die Radikale ein Stressfaktor für Mikroorganismen nach einem Waldbrand? Oder: Wie wird ein Ökosystem davon beeinflusst?

Referenz:
Universität Wien, Swansea University
Environmentally persistent free radicals are ubiquitous in wildfire charcoals and remain stable for years; Communications Earth & Environment (2021), https://www.nature.com/articles/s43247-021-00138-2

#freieradikale #sauerstoffradikale #umwelt #gesundheit #waldbrand #oekosystem #holzkohle #medizin #medimpressions

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Kaffee plus Training erhöht die Fettverbrennung

Wer überflüssige Kilos gerade jetzt – knapp vor Ostern – loswerden möchte, könnte sich an den Ergebnissen einer spanischen Studie orientieren. Wissenschaftler des Instituts für Physiologie der Universität Granada (UGR) belegten kürzlich, dass Koffein (etwa 3 mg / kg, die Menge entspricht der eines starken Kaffees), eingenommen eine halbe Stunde vor dem Training, die Fettverbrennungsrate signifikant erhöht. Sie stellten auch fest, dass die Wirkung des Koffeins am Nachmittag stärker zu Buche schlägt als morgens.

In ihrer Studie ging es den Forscher darum, herausfinden, ob Koffein – eine der am häufigsten konsumierten leistungsfördernden Substanzen zur Verbesserung der sportlichen Leistung – tatsächlich zu einer erhöhten Oxidationsrate von Fett während des Trainings führt. Dies wird häufig behauptet, wissenschaftliche Beweise dafür lagen bisher jedoch nicht vor.

Die Untersuchung erfolgte an insgesamt 15 männlichen Probanden (Durchschnittsalter 32 Jahre), die im Abstand von sieben Tagen vier Mal einen Belastungstest absolvieren mussten. Die Koffein- bzw. Placebo-Verabreichung erfolgte um 8 respektive 17 Uhr. Jeder Studienteilnehmer absolvierte die Tests unter allen vier Bedingungen in zufälliger Reihenfolge und streng standardisierten Vorbedingungen. „Die Ergebnisse unserer Studie zeigen, dass die zeitnahe Aufnahme von Koffein 30 Minuten vor Durchführung eines aeroben Belastungstests die maximale Fettoxidation während des Trainings unabhängig von der Tageszeit erhöht“, erklärt Studienleiter Francisco J. Amaro seine Studienergebnisse. Diese belegen auch, dass Koffein die Fettoxidation während des morgendlichen Trainings zwar erhöht, diese Erhöhung aber nur der eines Nachmittagstrainings ohne Koffeinaufnahme entspricht. Fazit: Kaffee plus Training am Nachmittag zeigen die besten Resultate.

Referenz:
Universität Granada
Caffeine increases maximal fat oxidation during a graded exercise test: is there a diurnal variation? J Int Soc Sports Nutr 2021,  https://jissn.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12970-020-00400-6

#kaffee #koffein #sport #fettverbrennung #physiologie #fitness #training #medizin #medimpressions

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Entwicklungsbiologie Genetik Leben Onkologie Wissenschaft

Was Gewebe „flüssig“ macht

Bei der Untersuchung von Zebrafischembryos beobachteten WissenschafterInnen am Institute of Science and Technology (IST) Austria eine abrupte und drastische Veränderung: Innerhalb weniger Minuten verflüssigt sich das relativ feste Gewebe. Was dazu führt, konnten sie jetzt in einer multidisziplinären Studie klären.  

Zebrafische haben einige Vorteile, die ihn zu einem der beliebtesten Modellorganismen von EntwicklungsbiologInnen wie Nicoletta Petridou (IST Austria) machen. Sie entwickeln sich innerhalb von Tagen und die Embryonen tun dies außerhalb ihrer Mütter und sind transparent – man kann den Organen also beim Wachsen zusehen. Dabei zeigt sich eine plötzliche Veränderung der Viskosität des Gewebes – im frühen Stadium ist das Gewebe sehr starr, aber plötzlich sinkt die Viskosität um das Zehnfache, das Gewebe verflüssigt sich und der Embryo verändert sich deutlich. Mittels eines Konzepts der Materialwissenschaft erkannte das Team, dass jede Zelle, die nur mehr mit vier Nachbarzellen verbunden war, eine ganz besondere Grenze markiert: ab dieser Zahl lockert sich der Zellverband – und das Gewebe wird „flüssig“.

Dieser Phasenübergang im Gewebe ist essentiell für die weitere Entwicklung des winzigen Fischembryos, scheint aber auch beim Wachstum von Krebszellen eine Rolle zu spielen. Neueste Studien zeigen, dass wenn ein Tumor metastasiert, sich das Gewebe ebenfalls abrupt von fest zu flüssig verändert. Das könnte Krebszellen dabei helfen, sich leichter zu bewegen. „Wenn man diesen kritischen Punkt ermitteln kann, eröffnet das Wege, ihn zu manipulieren“, so Petridou. „Wir haben noch nicht die Werkzeuge dafür, aber anstatt sich konzeptionell auf eine Vielzahl von Genen zu konzentrieren, die beim Krebswachstum eine Rolle spielen könnten, könnte man bei dem kritischen Punkt ansetzen, der die Gewebeveränderung auslöst.“

Referenz:
IST Austria
Rigidity percolation uncovers the structural basis of embryonic tissue phase transitions. Cell 2021;

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00167-7

#entwicklungsbiologie #zebrafisch #onkologie #krebsforschung #viskosität #wachstum #embryo #medizin #medimpressions

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Verschiedene Erkrankungen, gemeinsame Ursache

Viele ältere Menschen leiden gleichzeitig an mehreren, oft sehr verschiedenen Erkrankungen (Multimorbidität). Diese haben jedoch häufig eine gemeinsame Ursache, zeigt eine neue Studie. So wurde eine Reihe von Stoffwechselvorgängen gefunden, die nicht nur mit einer, sondern gleichzeitig mit bis zu 14 Erkrankungen verbunden sind.

Geprüft wurden dazu die Konzentration von Hunderten verschiedenen Molekülen in den Blutproben von insgesamt 11.000 Studienteilnehmern. Sie wurden dahingehend untersucht, wie die Konzentration einzelner Metaboliten mit insgesamt 27 schweren Erkrankungen zusammenhing. Die Blutproben waren den Teilnehmern bereits vor 20 Jahren abgenommen worden. Damals waren die Menschen gesund. Welche Krankheiten sie danach entwickelten, wurde systematisch und detailliert erfasst.

So wurde festgestellt, dass die Konzentration mancher Stoffwechselprodukte im Blut mit einer beeinträchtigten Leber- und Nierenfunktion zusammenhing, mit Übergewicht oder einer chronischen Entzündung. Die Forscher entdeckten aber auch, dass bestimmte Lebensstilfaktoren oder eine verminderte Vielfalt der Darmbakterien, des sogenannten Darmmikrobioms, die Blutwerte beeinflussen und damit Hinweise auf die Entwicklung von Krankheiten im Verlauf der Jahre gaben.

Es zeigte sich, dass die Hälfte aller nachgewiesenen Moleküle mit einem erhöhten oder erniedrigten Risiko für mindestens eine Krankheit in Verbindung stand. Der überwiegende Teil tat dies mit mehreren, teils sehr verschiedenen Erkrankungen und wies damit auf Stoffwechselwege hin, die das Risiko für Multimorbidität erhöhen. Zwei Drittel aller Metaboliten waren mit mehr als einer Erkrankung verbunden.
„Wenn es uns nun gelingt, diese Schlüsselfaktoren zu beeinflussen, sollte dies ermöglichen, mehreren Krankheiten gleichzeitig zu begegnen“, so die Forscher.

Referenz:
Charité Berlin, University of Cambridge, Helmholtz Zentrum München
Plasma metabolite to profile pathways in noncommunicable disease multimorbidity, Nature Medicine 2021, https://www.nature.com/articles/s41591-021-01266-0

#stoffwechsel #multimorbiditaet #entzuendung #biomarker #metaboliten #medizin #medimpressions

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„Gangart“ verrät die Stimmung

Zeige mir wie du gehst – und ich sage dir, wie du dich fühlst. Ungefähr so lässt sich das Ergebnis einer rezenten Untersuchung zusammenfassen, die verschiedene Gangmuster im alltäglichen Leben zwischen depressiven Personen und gesunden Probanden miteinander verglich.


Dabei haben die Forscher Gang und Stimmung über zwei Tage mit tragbaren Messgeräten erfasst und eine Stichprobe von 35 akut depressiven Patientinnen und 36 gesunden Personen analysiert. Im Vergleich zu den Gesunden liefen die depressiven Personen langsamer, gebeugter und mit weniger Dynamik in der Auf- und Abbewegung des Körpers.
Außerdem zeigte sich bei Depressiven wie bei Gesunden, dass die Art des Gehens die Stimmung vorhersagen konnte: Wenn Personen innerhalb einer Stunde schneller und dynamischer gegangen waren, zeigte sich eine Verbesserung der positiven Stimmung in diesem Zeitraum. Auswirkungen des Gangmusters auf die negative Stimmung konnten allerdings nicht beobachtet werden. „Aber wir haben ja auch erst einmal nur die kurzfristen Auswirkungen des Gangmusters untersucht,“ bilanziert Untersuchungsleiter Johannes Michalak, Universität Witten/Herdecke die Ergebnisse.

Zweitautor Dirk Adolph, Ruhr-Universität Bochum dazu: „Die Befunde passen gut zu den Ergebnissen vieler Laborstudien, in denen sich gezeigt hat, dass Körperhaltungen und Bewegungsmuster sich auf die Stimmung auswirken. Außerdem könnten diese Befunde der Ausgangspunkt dafür sein, neue Behandlungsformern für Depressionen zu entwickeln. Hierfür sind aber weitergehende Untersuchungen notwendig, um zu überprüfen, ob solche Behandlungen auch wirklich langfristig zu einer Reduktion der depressiven Symptomatik beitragen können.“

Referenz:
Universität Witten/Herdecke; Ruhr-Universität Bochum
Gait patterns and mood in everyday life: A comparison between depressed patients and non‐depressed controls, Cognitive Therapy and Research 2021, https://link.springer.com/article/10.1007/s10608-021-10215-7

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