Zur Spaltbarkeit verschiedener Naphthol-Carbonsäureester durch Esterasen im Tanycytenependym des III. Ventrikels der Wistarratte

Zusammenfassung Im Tanycytenependym des III. Ventrikels kommen bei der Wistarratte unspezifische, E 600-empfindliche und gegenüber p-Chlormercuribenzoat resistente Esterasen vor. Um diese Enzyme histochemisch weiter zu charakterisieren, wurde ihre Fähigkeit geprüft, verschiedene Naphthol-Carbonsäureester bei Anwesenheit von Lösungsvermittlern zu spalten. Es zeigte sich hierbei ein unterschiedliches Verhalten der Esterasen in Ganglienzellen und Tanycyten. In letzteren weist von verschiedenen homologen Carbonsäureestern des -Naphthols der Buttersäureester die höchste Spaltungsrate auf; Acetatester der Naphthol-AS-Reihe ergeben unterschiedliche, aber stets schwächere Reaktionen als -Naphthylacetat. Wie in früheren Untersuchungen wurden Unterschiede im Verhalten der Esterasen-Aktivität in Perikaryen und Fortsätzen der Tanycyten beobachtet. — Auf Grund der Befunde wird die Möglichkeit einer Einschaltung der Tanycytenesterasen in die Erregungsübertragung diskutiert.

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Splitting of various naphthol carbonic acid esters by esterases in the tanycyte ependyma of the III ventricle of the Wistar rat

Summary In the Wistar rat, the tanycytes of the IIIrd ventricle contain unspecific esterases which are E 600 sensitive and are not inhibited by p-chlormercuribenzoate. To further investigate the character of these enzymes, their ability to split various naphtholcarbonic acid esters in the presence of organic solvents was tested. It was hereby established that the esterases of the tanycytes behave differently to those of the diencephalic nerve cells. In the tanycytes among various homologous carbonic acid esters of -naphthol applied, -naphthyl butyrate shows the highest splitting ratio; with acetate esters of AS-naphtholes differing but always weaker reactions are obtained than with -naphthyl-acetate. As in a former study, behavioral divergencies of esterase activity in the tanycyte perikaria and processes were observed. — On the basis of these findings the possibility is discussed that the esterases of the tanycytes might play a role in synaptic transmission.

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Herrn Prof. Dr. med. O. Veit in Verehrung zum 85. Geburtstag gewidmet.     

Die Kapillaren im Subcommissuralorgan der Ratte

Zusammenfassung Es wird über elektronenmikroskopische Befunde an Kapillaren im Subcommissuralorgan (SCO) von 53 weißen Sprague-Dawley-Ratten verschiedener Altersstufen berichtet. — In den ersten Lebenswochen besitzen die Kapillaren ein breites, stoffwechselaktives Endothel, in dem neben vielen Zellorganellen Plasmalemm-Invaginationen und zahlreiche Cytopempsisvesikel beobachtet werden. Mit fortschreitendem Alter wird das Endothel schmäler und zugleich ärmer an Organellen; bei adulten Tieren bildet es nurmehr einen schmalen Saum. — An den Kapillaren junger Tiere werden zwei Arten von dünnen Abzweigungen der Basalmembran unterschieden, die von der Basis aus ins Endothel vordringen; die eine Art wächst sich später zu der normalen subendothelialen Basalmembran aus und trennt dann Pericyten oder deren Ausläufer vom Endothel ab. — Die Dicke der Basalmembran ist bei heranwachsenden Tieren recht unterschiedlich und kann selbst bei ein und derselben Kapillare erheblich schwanken; im Mittel nimmt sie mit dem Lebensalter zu. — Etwa von der zweiten Woche ab bilden sich in Aufweitungen der Basalmembran periodisch strukturierte Körper (PSK); ihre Menge wächst in den folgenden Wochen ziemlich stetig und erreicht mit etwa sechs Wochen die bei adulten Tieren vorkommende Menge. Diese Befunde werden im Hinblick auf die sogenannte Blut-Hirn-Schranke diskutiert, die im Gehirn neugeborener Tiere noch nicht voll ausgeprägt ist. Unsere früher geäußerte Vermutung, daß die PSK in dem sekretorisch tätigen SCO Einrichtungen zur lokalen Verminderung der Schrankenfunktion sein könnten, findet eine weitere Stütze: Die PSK treten im SCO etwa zur gleichen Zeit auf, in der die Schranke im Gehirn wirksam zu werden beginnt. — In allen Lebensaltern wird die unmittelbare Kapillarumgebung von Astrocytenfortsätzen aufgebaut; sie enthalten in den ersten Wochen Glykogen. Gelegentlich finden auch Oligodendrocyten, Ependymzellen und (sekretorische) Hypendymzellen Kontakt zur Basalmembran der subcommissuralen Kapillaren. — Die Befunde werden eingehend erörtert.

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Summary The capillaries in the subcommissural organ (SCO) have been investigated with the electron microscope in 53 white Sprague-Dawley rats of different age groups. — During the first weeks of life the capillaries are lined by voluminous, active endothelial cells provided with many organelles, invaginations of the plasmalemma and numerous micropinocytotic vesicles. With increasing age the endothelial cells become attenuated and the number of organelles diminishes; the endothelium of adult animals is reduced to a narrow lining. — In the capillaries of young animals two types of thin branches of the basement membrane can be distinguished which protrude into the endothelial cells; later one type develops into the regular subendothelial basement membrane and separates pericytes or their processes from the endothelial cells. — The thickness of the basement membrane varies from capillary to capillary in growing animals and even locally within a single capillary; the average thickness increases with age. — From about the second week on bodies with periodic structure (PSK) appear within local expansions of the basement membrane. Their number increases quite steadily until it reaches the value found in adult animals at about six weeks. These results are discussed with regard to the so-called blood-brain barrier which is not fully developed in the brain of newborn animals. Our former suggestion that in the actively secreting SCO the PSK serve to reduce the function of the barrier locally, is further supported by the fact that the PSK begin to form within the SCO at about the same time at which the barrierwithin the brain becomes effective. — During all stages of life the capillaries are surrounded by astrocytic processes; these contain glycogen during the first weeks. Sometimes also oligodendrocytes, ependymal cells and (secretory) hypendymal cells make direct contact with the capillary basement membrane in the SCO. -The observations are discussed in detail.

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Herrn Professor Dr. W. Bargmann zum 60. Geburtstag gewidmet.

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Die Arbeit wurde mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft ausgeführt. — Frau H. Asam danken wir für ausgezeichnete Mitarbeit bei der Präparation und für die Ausführung aller photographischen Arbeiten, Herrn Med. Ass. A. Meinel für wertvolle Diskussionen und Mithilfe bei der Fixierung der Objekte.     

Über die Aktivität von Ependym und Glia im Gehirn niederer Wirbeltiere: Sekretorische Phänomene im Hypothalamus von Chimaera monstrosa L. (Holocephali)

Zusammenfassung Die histologisch und histochemisch faßbare Aktivität von Ependym- und Gliazellen im Gehirn der Holocephalen Chimaera monstrosa wurde vergleichend untersucht. Ansammlungen granulären Materials wurden nachgewiesen 1. im Organon vasculosum praeopticum (OVP), 2. in weiten Bereichen der Ependymauskleidung des 3. Ventrikels und 3. in dem neu beschriebenen sekretorischen Infundibulum-System (SIS).Das OVP besteht aus senkrecht zueinander verlaufenden Bündeln intra- und subependymaler Tanycyten. Diese enthalten zirkulär geordnete doppelbrechende Fasern und besonders apical Granula, welche aus einer Mucopolysaccharid- und einer Proteinkomponente bestehen dürften. Außerdem werden Nervenzellen und basal gelegene Gliocyten im Stroma des OVP nachgewiesen. Letztere könnten für die Bildung größerer Mengen reagierender Substanz verantwortlich gemacht werden. Typisch für das OVP sind mehr oder weniger zahlreiche, optisch leere interstitielle Vakuolen.Im Infundibulum wird als spezifische Bildung das wahrscheinlich sekretorisch tätige SIS nachgewiesen. Kennzeichnend für das System sind subependymale Tanycyten, die wie diejenigen des OVP doppelbrechende Pasern und granuläres Material gleicher histochemischer Eigenschaften wie die Granula im OVP enthalten. Die Zellen umgeben eigentümliche blasenförmige Räume, die bis zu 19% des Volumens im medialen Bereich des Infundibulum einnehmen. Fortsätze der Zellen lassen sich bis in den hinteren Abschnitt der Hypophyse verfolgen. In diesem Hypophysenteil, der in verschiedenen Merkmalen mit dem Lobus neurointermedius der Elasmobranchier übereinstimmt, konnten keine sekretorischen Neurone nachgewiesen werden.Der Bau der beschriebenen Gliaformation weicht von den Verhältnissen bei höheren Wirbeltieren ab. Die mögliche Bedeutung der Strukturen für den Stoffaustausch wird diskutiert: Die interstitiellen Vakuolen des SIS könnten einer Stoffverteilung durch Diffusion dienen.

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Summary The activity of glial and ependymal cells in the brain of the Holocephalian Chimaera monstrosa has been studied and compared with that in Elasmohranchs. Accumulations of granular substance were observed in three places: 1. in the Organon vasculosum praeopticum (OVP), 2. in the ependymal lining of the diencephalon in general, and 3. in the secretory system of the infundibulum (SIS) described here for the first time.The OVP consists of bundles of intra- and subependymal tanycytes, crossing at right angles and containing double refracting fibres in circular arrangement and granules. These granules consist of a mucopolysaccharide and a protein component and lie near the apex of the cells. Also nerve cells and basally situated fibreless gliocytes could be demonstrated, which most likely give rise to large amounts of equally reacting substance. More or less numerous optically empty interstitial vacuolar spaces are typical for the OVP.In the infundibulum of Chimaera a particular system has been found, the SIS, which is probably secretory. The typical cellular elements of the SIS are subependymal tanycytes, containing double refracting fibres and a granular substance with the same histochemical properties as that in the OVP. These cells surround very conspicous spherical spaces, which occupy up to 19% of the volume of the medial region of the infundibulum. Processes of the cells could be traced into the posterior part of the pituitary which may be regarded as homologuous to the neurointermediate lobe of the elasmobranchs. In this lobe neurosecretory neurons could not be identified.The structure of these glial formations is different from those in higher vertebrates. Their possible significance for the exchange of substance is discussed: an exchange by diffusion via the spaces of the SIS may be possible.

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Die Untersuchungen wurden mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt.     

Beobachtungen am Subcommissuralorgan und Reissnerschen Faden der Schildkröte unter osmotischer Belastung

Zusammenfassung Subcommissuralorgan (SCO) und Reissnerscher Faden (RF) von drei verschiedenen Schildkrötenarten wurden unter osmotischer Belastung lichtmikroskopisch untersucht. Ergänzend zu einer früheren Ependymstudie von Fleischhauer (1957) wird ein rostral im Recessus mesocoelicus gelegener Anteil des SCO beschrieben, der sich durch Vakuolen und Ganglienzellen im Hypendym, sowie durch sein flaches, kubisches Ependym vom typischen Organaufbau abhebt. Der Reissnersche Faden schließt sich unter osmotischer Belastung der Tiere nicht zu einem kompakten Sekretfaden, sondern gestaltet sich im Bereich des 3. Ventrikels zu einem reusenähnlichen Netzwerk mit je einem basalen und dorsalen Verdichtungsstrang. Es fallen deutliche Unterschiede in der Struktur des geronnenen Liquors innerhalb und außerhalb des Netzwerkes auf. Die lagemäßige Beziehung des dorsalen Zentrums dieses Systems zu einem Sulcus medialis tecti schließt Ependym und Hypendym des Ventrikeldaches in die Untersuchung mit ein. Lage und Ausdehnung einer hypendymalen Ganglienzelleiste mit sekretorischer Potenz und Beziehung zu Kapillaren regen zu der Annahme an, daß auch die basalen Ependymanteile des SCO von Ganglienzellen abstammen. Entsprechend dem hohen Gehalt an Acetylneuraminsäure (Sialinsäure) und biogenen Aminen wird vermutet, daß dem RF im Liquor eine Bedeutung als organischer Ionenaustauscher zukommt (SteRBA,1969). Die beobachtete Netzbildung bietet eine Oberflächenvergrößerung, die für einen Ionenaustauscher eine günstige Voraussetzung darstellt.

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Subcommissural organ and Reissner's fibre of the tortoise under conditions of osmotic stress

Summary The subcommissural organ (SCO) and Reissner's fibre of three species of tortoises living under conditions of osmotic stress was investigated with the light microscope. Complementary to a study of the reptilian ependyma by Fleischhauer (1957) a particular rostral part of the SCO was found, situated in the recessus mesocoelicus just in front of the posterior commissure. This part differs from the surrounding ependyma by its subependymal layer of nerve cells and vacuoles, and by its flat, cuboidal ependymal cells.Under osmotic stress the structure of Reissner's fibre in the course of its passage through the 3rd ventricle is not that of a compact fibre, as it is well known, but it consists of a spongy network of many single filaments. There are obvious differences in the appearance of the clotted cerebrospinal fluid within and outside this network. At the end of the 3rd ventricle the fibers lie closely together and form a dorsal and basal dense layer. The spatial relation of the dorsal layer of this network to the sulcus medialis tecti includes ependymal and subependymal layers of the roof of the 3rd ventricle into this study. Location and extention of this subependymal layer of nerve cells with secretory activity and close relation to the capillaries suggest, that they have the same origin from nerve cells as the basal parts of the ependyma of the SCO.According to the high content of sialic acid and biogenic amines one can imagine, that Reissner's fibre has some importance as a cation-exchanger in the cerebrospinal fluid. The observed formation of a filamentous network by which its surface is largely increased, is in favour of this assumption.

     

Die Epiphyse und die circumventrikulären Strukturen des Epithalamus im Gehirn des Elefanten (Loxodonta africana)

Zusammenfassung Die dorsale Wand des Epithalamus des Elefanten enthält zwei Aussackungen, den langen Recessus suprapinealis (RS), der mit Plexus chorioideus gefüllt ist, und den kurzen breiten Recessus pinealis (RP). Die dickeren Wandpartien beider Recessus bestehen überwiegend aus Pinealgewebe mit Pinealocyten.Das Ependym des Epithalamus bildet an fünf Orten circumventrikuläre Strukturen (CS); drei dieser CS gehören zum Subcommissuralorgan. Das Ependym mit der höchsten Aktivität liegt auf der unteren Lippe und in den spitzen lateralen Hörnern des RP. Dieses Epithel trägt Kinocilien und besitzt Zellprotrusionen; es ist mäßig gomoripositiv. Über die Verteilung der verschiedenen Kennzeichen der CS-Strukturen gibt eine Tabelle Auskunft.In der lateralen Wand des Epithalamus unter der Commissura habenularis liegen die Verrucae epithalami, die unterschiedlich tiefe ependymbedeckte Spalten besitzen. Die mögliche funktionelle Bedeutung dieser Strukturen wird kurz erörtert.

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The epiphysis and the circumventricular structures of the epithalamus in the brain of the elephant (Loxodonta africana)

Summary The dorsal wall of the epithalamus of the elephant has two evaginations: the long recessus suprapinealis (RS) filled with plexus chorioideus and the short and wide recessus pinealis (RP). The thick part of the wall of both recessus consists mainly of pineal tissue with pinealocytes.The ependyma of the epithalamic region has about 5 loci with circumventricular formations (CS), three of them belonging to the subcommissural organ. The ependyma with equivalents of high activity is situated in the lower lip and in the lateral tapering corners of the RP. This epithelium bears kinocilia and shows protrusions of the cells extending into the ventricle, it is fairly gomoripositive. Details concerning the structural differences in the various loci of CS are described.There are some verrucae epithalami in the lateral wall of the epithalamus below the commissura habenularis having more or less deep clefts covered with ependyma. The possible functions of these structures are briefly discussed.

Mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Das Verhalten der Deckzellen des Meerschweinchennetzes unter dem Einfluss verschiedener Reizmittel

Zusammenfassung Es wird der Einfluß verschiedener Reize auf den Zellverband der Deckzellen des Meerschweinchennetzes unter möglichst physiologischen Bedingungen untersucht.Das Netz reagiert in Form einer Spannungserhöhung oder einer Erschlaffung des ganzen Zellverbandes, formhaft sichtbar durch Enger- und Weiterstellung der Netzmaschen.Adrenalin, Ergotamin und andere Reizmittel bewirken eine Spannungserhöhung durch Kontraktion der Fibrocyten, die im Extremfall die Netzlöcher fast völlig verschließt und im Plasma der Fibrocyten eine feine Querstreifung entstehen läßt.Atropin und Acetylcholin bewirken im Endeffekt eine Erschlaffung des Netzes unter Weiterstellung der Maschen. Dabei fließen kleinere Maschen zu größeren zusammen und das Plasma der Deckzellen verschmälert sich auffallend zu einer den Faserbündeln des Netzes dicht anliegenden Hülle.Es wird der Nachweis geführt, daß die Reaktionen ohne Schädigung des Gewebes verlaufen, sie sind reversibel, am überlebenden Netz beobachtet und am fixierten Präparat soweit morphologisch möglich, analysiert.Die erwähnten Reaktionen sind an das Plasma der Deckzellen gebunden und beruhen nicht auf einer Veränderung des Faserskeletes. Dieses spielt nur eine passive Rolle.Am Mesenterium des Meerschweinchens läßt sich ebenfalls eine kontrahierende Wirkung des Adrenalins nachweisen, die aber hier an den Plattenepithelien auch bei starker Reaktion ohne Querstreifungsbild verläuft, allenfalls nur eine Granulierung im Plasma entstehen läßt.     

Untersuchungen zur Mineralisierungsdichte im Hartgewebe mit Protein-Polysaccharid bzw. mit Kollagen als Hauptbestandteil der Matrix

Zusammenfassung Ultradünnschnitte von schmelznahem Dentin sowie von Osteopetroseknochen-Partien zeigten im Elektronenmikroskop, daß die proteinpolysaccharid-reichen Zonen des peritubulären Dentins sowie der sog. dichten Zonen des Osteopetrose-Knochens punktartige Calzium-Phosphat-Keime bzw. Ketten von Punktkeimen in dichter Zusammenlagerung besitzen, während in den kollagenreichen Zonen neben diesen Ketten und Nadeln größere Blättchen-Kristallite auftreten. Durch Entmineralisierung-Kontrastierung der Ultradünnschnitte mit Phosphorwolframsäure wurde gezeigt, daß im peritubulären Dentin und den dichten Partien des Osteopetroseknochens elektronenmikroskopisch keine Kollagenfasern mit Querstreifen vorkommen; diese sind aber im intertubulären Dentin und den normalen Partien des Osteopetroseknochens verbreitet. Durch Registrierung der Calzium- und Phosphor-Röntgenimpulse mit der elektronenmikroskopischen Mikrosonde (Cameca) konnte — bei Annahme angenähert gleicher Schnitt-Dicke in benachbarten Zonen — gefunden werden, daß der Calzium-Gehalt pro Volumeneinheit im Mittel von 100 Einzelmessungen im peritubulären Dentin um etwa 40 % höher liegt als im kollagenreichen intertubulären Dentin und in den proteinpolysaccharid-reichen Zonen der Osteopetrose-Proben um 65 % höher als in den normalen kollagenreichen Bezirken. Da entsprechende Werte für Phosphor gefunden wurden, bedeuten diese Prozentangaben zugleich dieselben Unterschiede in der Mineralisierungsdichte.

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Investigations of mineralization in hard tissues with protein-polysaccharides or collagen as main constituents of the matrix

Summary Ultrathin sections of mature dentine in the vicinity of enamel and sections of osteopetrotic bone were examined. In the protein-polysaccharide-rich regions of the peritubular dentine, as well as in the so-called dense zones of the osteopetrotic bone, dot-like nuclei, or short chains of them, in close packing were found, whereas in the intertubular collagen-rich dentine zones, as well as the normal regions of osteopetrotic bone, many platelike crystals were found among the chains of dots. By demineralization-staining experiments with phosphotungstic acid, it was found that in the peritubular dentine as well as the so-called dense zones of the osteopetrotic bone there were no collagen fibres visible, while they dominated in the intertubular dentine as well as the normal regions of the osteopetrotic bone. The calcium and phosphorous concentrations in the sections were examined in the Cameca electronmicroscopical probe. Assuming that neighbouring regions were of nearly equal thickness, the mean calcium content per unit volume from 100 single point measurements for each region was found to be about 40 % higher in the peritubular region than in the collagen-rich intertubular region, and about 65 % higher in the so-called dense regions of the osteopetrose bone than in the normal collagen-rich zones. The same was found for phosphorous.

Wir danken Frl. Ch. Lippert, Frl. I. Schütte und Herrn J. Schreiber für wertvolle Hilfe bei der technischen Durchführung der Untersuchungen. Der Deutschen Forschungsgemeinschaft danken wir für die Unterstützung unserer Arbeit.     

Die Arbeitsweise der Ocellen der Insekten

Zusammenfassung Der Erregungsverlauf im Ocellus und im Ocellusnerven sowie die entsprechenden Kennlinien und Kenndaten werden verglichen.Die bisher an anderen Insekten gewonnenen elektrophysiologischen Ergebnisse über die Form der Elektroretinogramme der Ocellen sind mit denen der vorliegenden Arbeit vergleichbar.Der Begriff der physiologischen Komponente wird definiert.Die langsamen Spannungsschwankungen des Elektroretinogramms und die Nervenimpulse sind zwei physiologische Komponenten der Summenableitung aus dem Ocellusnerven.Aus den Kenntnissen über Bau und Elektrophysiologie der Ocellen ergibt sich zusammengefaßt folgendes Bild von den Eigenschaften und der Leistungsfähigkeit dieser Sinnesorgane: Die Ocellen sind phasischtonische Rezeptoren, die alle drei Parameter elektromagnetischer Schwingungen, die Beleuchtungsstärke, die Wellenlänge und die Dauer der Einwirkung dieser Schwingungen percipieren und das Zentralnervensystem darüber informieren können. Ein Bildsehen schließen die optischen Eigenschaften des dioptrischen Apparates aus. Mit der schnellen Adaptation ist bei den Ocellen gut fliegender Insekten wie bei den Facettenaugen (Autrum 1950) ein hohes zeitliches Auflösungsvermögen verbunden. Entsprechend den phasischen Eigenschaften (Erregungsspitze) sind die Ocellen zur empfindlichen Registrierung von Helligkeitsänderungen besonders geeignet. Dieser Umstand läßt es geraten erscheinen, bei künftigen Verhaltensversuchen nicht, wie frühere Autoren eine stationäre Belichtung, sondern kurz aufeinanderfolgende Helligkeitsänderungen (Flimmerlicht) zu verwenden. Daneben liefern aber die Ocellen auch eine Information über absolute Helligkeiten, und zwar durch die stationäre Entladung, deren Frequenz im Dunkeln am größten ist und mit zunehmender Beleuchtungsstärke abnimmt.Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Über ependymale Tanycyten des III. Ventrikels beim Kaninchen in elektronenmikroskopischer Betrachtung

Zusammenfassung Die Tanycyten am Abgang des Recessus infundibularis des Kaninchen-Gehirns unterscheiden sich von anderen Ependymzellen und von Astrocyten. Für ihre Stoff-transportfunktion sprechen ihre membranreichen Insertionen an stark vergößerten Flächen der perivasculären Basalmembran, ihr Gehalt an vielen großen Mitochondrien bei fehlendem Ergastoplasma sowie ein großer Golgiapparat, der in allen Teilen des Fortsatzes vorkommt.

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Summary The tanycytes in the wall of the III. ventriculus near the entrance into the recessus infundibularis can be distinguished from astrocytes and other ependymal cells. The ultrastructure of tanycytes indicates that these cells are able to transport material. There are many large mitochondria, while ergastoplasma is almost absent. A greatly enlarged Golgi-apparatus is found in all parts of the cell processes. The tanycytes reach the perivascular basement membrane with many small processes which increase the contact with the perivascular basement membrane having extensions into the surrounding tissue.

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Mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Frühentwicklung der Ciliarfortsätze im menschlichen Auge

Zusammenfassung Die Entwicklung der Ciliarfortsätze im menschlichen Auge beginnt bei Foeten zu Anfang des 3. Monats mit einer meridionalen Faltenbildung des äußeren Augenbecherblattes. In der zweiten Hälfte des 3. Monats wird auch das innere Augenbecherblatt in die Faltenbildung mit einbezogen.In den wachsenden Falten sprossen Endothelzellen nach apikal, die um die Mitte des 4. Monats am Scheitel der Falten unterhalb des Pigmentepithels Kapillaren bilden.Während dieser Entwicklung entstehen im basalen Anteil der Pigmentepithelzellen durch Interdigitationen starke Oberflächenvergrößerungen der Zellmembranen. Sie sind das morphologische Zeichen für einen regen Stofftransport im Bereich des Pigmentepithels.Bei den untersuchten Embryonen des 2. und 3. Monats existiert kein marginaler Ringsinus. Er ist in diesen Stadien als Artefakt anzusehen und kann daher, selbst wenn er später noch entstehen sollte, nicht als Rest der primären Augenblasenhöhle aufgefaßt werden.

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Summary At the beginning of the 3rd month of foetal life the development of the ciliary processes in the human eye commences with the formation of meridional folds in the outer layer of the optic cup. In the second half of the 3rd month these folds become so pronounced as to involve the inner layer of the optic cup as well.Within the growing folds there is a sprouting of endothelial cells which leads to the formation of capillaries near the pigmented epithelium at about the middle of the 4th month.During this development interdigitations appear at the basal end of the pigmented epithelial cells. There thus is an increase in the surface of these cells which is thought to be indicative of a more intensive transport of substances across the membranes.During the 2nd and 3rd month of foetal life there is no marginal sinus in any of the eyes examined for this study. Therefore the observation of a marginal sinus during this period is considered to be an artifact. Consequently a marginal sinus appearing in later stages of foetal life cannot be a remnant of the cavity of the optic vesicle.

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Mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Der Kohlehydratstoffwechsel der Panseninfusorien und die Bedeutung der grünen Pflanzenteile für diese Organismen

Zusammenfassung An frisch entnommenem oder im Thermostaten aufbewahrtem Panseninhalte von Schafen wurde zu verschiedenen Zeiten nach verschiedenartiger Fütterung des Wirtstieres die Aufnahme und Verarbeitung der Nahrung durch die Panseninfusorien mikrochemisch verfolgt. Es lassen sich dabei, unter Zuhilfenahme der Fütterung der Infusorien im Thermostaten, der Vorgang der Nahrungsaufnahme und besonders der Kohlehydratstoffwechsel mikroskopisch beobachten. Stärkekörner werden als Ganzes aufgenommen und innerhalb des Nahrungssackes arrodiert und aufgelöst; dafür tritt im Ektoplasma Ablagerung von Glykogen auf. Diese erfolgt auch bei Fütterung mit Traubenzucker oder Milchzucker. Das Glykogen wird bei mangelnder weiterer Nahrungszufuhr sehr bald wieder aufgelöst und im ZellstoffWechsel verarbeitet.Im Gegensatze zu der gierigen Aufnahme von Stärke wird tierisches Eiweiß von den Infusorien nicht aufgenommen. Stets aber finden sich in ihrem Zelleibe normalerweise Bruchstücke pflanzlicher Nahrung und besonders grüne Pflanzenteile, ohne deren Aufnahme seitens des Wirtstieres die Infusorien aus dem Pansen verschwinden, um sich mit ihrer Neuaufnahme wieder einzustellen. Auch die grünen Pflanzenteile, die mit ihrem Bestand an Chlorophyll und Zellulose ebenfalls sowohl im Pansen wie auch von im Thermostaten aufbewahrten Infusorien aufgenommen werden, Werden im Innern der Infusorien in charakteristischer Weise verändert und aufgelöst.     

Über die feinere Innervation der Niere des Menschen

Zusammenfassung Die mit der Methode von Bielschowsky-Gros durchgeführten Untersuchungen erstreckten sich auf die feineren Innervationsverhältnisse des menschlichen Nierenparenchyms. Dabei konnten die früher veröffentlichten Ergebnisse (Knoche 1950) erweitert werden.Neben den Arterien und Venen stehen auch die intertubulär gelegenen Kapillaren unter dem Einfluß des vegetativen Nervensystems, dessen Endigungsform in Gestalt des nervösen Terminalretikulums die Harnkanälchen und Kapillaren in kontinuierlichem Zusammenhang überzieht.Zahlreiche interstitielle Zellen sind in der Nierenrinde, im Bindegewebe des Nierenbeckens und in der Gefäßadventitia in das vegetative Endnetz eingeschlossen.Ein genaues Studium ist der feineren Innervation des am Gefäßpol eines Malpighischen Körperchens befindlichen Regulationsapparates gewidmet. Die paravaskulären, paraportalen Zellen und die Macula densa empfangen ihre nervöse Versorgung von seiten des auf der Muscularis der Vasa afferentia aufgelagerten marklosen Nervengeflechtes. Ein zwischen den Kernen des Goormaghtighschen Zellhaufens lokalisiertes zartes Neurofibrillennetz wurde im Zusammenhang mit marklosen, von den periarteriolären Geflechten stammenden Nervenfasern beschrieben. Dieses nervöse Fibrillennetz mit seinen Schwannschen Zellen wird als ein in das vegetative Synzytium eingeschaltetes sensibles Endorgan betrachtet und ihm der Charakter eines neurovegetativen Rezeptorenfeldes für Blutdruckschwankungen im Glomerulus zuerkannt. Für die Regulation des Blutstromes in den Glomeruluskapillaren ist in erster Linie das sich an der Kapillarwand erstreckende, nervöse Terminal retikulum verantwortlich zu machen.Da auch an den Tubuli recti feinste, retikulär miteinander verknüpfte, marklose Nervenfasern gefunden wurden, ist die Anwesenheit eines ein gesamtes Nephron, einschließlich des Malpighischen Körperchens mit seinem Regulationsapparat, umgebendes markloses Nervengeflecht anzunehmen, das mit den Gefäßgeflechten und dem periglomerulären Nervenplexus in Verbindung steht. Trotz der Abhängigkeit der Nierenarbeit vom Nervensystem scheint nach der anatomischen Anlage des intramuralen Nervengewebes eine gewisse selbständige, nervöse Regulationsfähigkeit dem Nierenparenchym innezuwohnen.Meinem Lehrer, Herrn Prof. Dr. Stöhr zu seinem 60. Geburtstag gewidmet.     

Beobachtungen über die Besiedlung von moderndem Holz mit besonderer Berücksichtigung der adnaten Vereine

Zusammenfassung Das Vermodern des Holzes stellt einen Teil der Bodenbildung dar und wird vom Klima und den bodenbereitenden Organismen beeinflußt. Letztere bestehen aus zwei Hauptgruppen:1. Die Aufwuchsvereine, 2. die Fauna und Pilzflora im Innern des Holzkörpers.Für die klimatisch bedingte Sukzession der Vereine wurden zwei Typen aufgestellt:1. Der Naßtyp in nahezu dauernd wasserdampfgesättigter Luft, charakterisiert durch starke Pilztätigkeit; 2. der Trockentyp, dessen Klimabedingungen durch zeitweilig sehr niedere relative Feuchtigkeit infolge starker Einstrahlung gekennzeichnet sind; hier ist die Tätigkeit der Fauna sehr stark.Da ein vermodernder Holzkörper keine ökologische Einheit bildet, können an ihm beide Typen nebeneinander vorkommen. Der Naßtyp herrscht in der feuchten Bergwaldstufe der Nebelzone vor, der Trockentyp an der Baumgrenze und auf Kahlschlägen.Es wurden fünf Zerfallsgrade, bestimmt durch die Konsistenz des Holzes, unterschieden, die ebenfalls nebeneinander vorkommen können. Bei Aufnahmen von Moosvereinen in verschiedenen Gebieten mit abweichendem Lokalklima zeigte sich, daß die Vereine der einzelnen Zerfallsgrade des Naß- und Trockentyps in ihrer Artzusammensetzung im wesentlichen konstant bleiben.Der P_h des Holzes liegt bei Nadelhölzern und Eiche im stärker sauren, bei Buche und Linde im schwach sauren Bereich. Allgemein steigt die Wasserstoffionenkonzentration während des Holzzerfalls; sie erreicht mit der Pilztätigkeit im Zerfallsgrad 4 ihren Höhepunkt, um dann, wahrscheinlich durch das Einwirken der Fauna, wieder abzusinken. In Wäldern mit starker Rohhumusbildung wurde aber ein weiteres Ansteigen beobachtet.Die Moosvereine der Zerfallsgrade 3 und 4 finden sich in ähnlicher Zusammensetzung bei maximaler Luftfeuchtigkeit auch auf sauren mineralischen Substraten.     

Elektronenmikroskopische Untersuchung der Neurosekretion im Cerebralganglion des Regenwurmes (Lumbricus terrestris)

Zusammenfassung Die Feinstruktur der neurosekretorischen Nervenzellen und der Gliazellen im Cerebralganglion des Regenwurmes (Lumbricus terrstris) wurde untersucht.Die Nervenzellen zeigen verschiedenartige Erscheinungsformen. Einzelne sind mit reifen Neurosekretgranula (Durchmesser von rund 280 m) gefüllt (Speicherzellen). In anderen dominieren leere Vesikel, oder das Ergastoplasma nimmt die ganze Zelle ein. In einzelnen Fällen erweitern sich die Ergastoplasmacysternen sackartig, so daß die Zelle ein vakuolisiertes Aussehen gewinnt. Der für ein Sekret charakteristische Stoff wird zuerst in den flachen Cysternen des Golgi-Apparates und in den Golgi-Vesikeln der entleerten Zellen gefunden. Daraus kann geschlossen werden, daß der Golgi-Apparat in enger Beziehung zur Sekretbildung steht. In einigen Zellen werden reife Sekretgranula im Interzellularraum zwischen den Fortsätzen der Glia- und Nervenzellen beobachtet.Charakteristisch für die Gliazellen sind ein gut entwickelter Golgi-Apparat, Stützfilamente und einzelne Vesikelreihen. Letztere stehen vermutlich mit der Pinocytose und Phagocytose in Zusammenhang. Oft kommen in den Gliazellen — aber in geringer Menge auch in den Nervenzellen — große, dunkle Körper (Durchmesser 0,5–2,5 ) mit feinkörnigem, homogenem oder lamellärem Inhalt vor. Anscheinend bestehen zwischen diesen Körpern und den Gliamitochondrien Übergangsformen.Erweiterungen des Interzellularraumes an isolierten Abschnitten stehen aller Wahrscheinlichkeit nach mit der Entleerung des Sekretes in Verbindung. In ihnen ist ein blasser, fein präzipitierter Stoff zu finden. Die Wand der Kapillaren wkd von einer feinen Basalmembran und einer Myoendothelzellschicht gebildet. Oft sind zwischen benachbarten Endothelzellen und zwischen ihnen und der Basalmembran kleine homogene, dunkle Gebilde mit verwaschenem Umriß zu beobachten, die vielleicht mit der Entleerung der Sekretgranula in die Kapillaren in Zusammenhang stehen.     

Amplitude modulation of the retinal ganglion cell impulses

Zusammenfassung Die Netzhaut decerebrierter Katzen wurde mit sinusförmig moduliertem Licht gereizt und die in den Ganglienzellen ausgelöste Erregung extracellulär registriert. Amplitude und momentane Frequenz der Aktionspotentiale ändern sich sinusförmig und besitzen zueinander eine Phasenverschiebung von 180°. Die Phasenverschiebung ist unabhängig von der Frequenz des Reizlichtes, die im Bereich von 0,1–10 Hz geändert wurde. Anhand von Kontrollmessungen wurde gezeigt, daß die Amplitudenänderung der gemessenen Aktionspotentiale auf Änderungen des Membranpotentials beruht.     

Unterschiedlicher elektronenmikroskopischer Feinbau der Sinneszellen im Parietalauge und im Pinealorgan (Epiphysis cerebri) der Lacertilia

Zusammenfassung Das Parietalauge und das Pinealorgan (Epiphysis cerebri) der Echsen Lacerta sicula campestris, Lacerta vivipara, Lacerta agilis, Anguis fragilis und Iguana iguana wurden elektronenmikroskopisch untersucht und die Ultrastrukturen ihrer Rezeptoren verglichen. Die langen Außenglieder des Parietalauges sind aus regulären scheibenförmigen Lamellenverbänden aufgebaut. Im Pinealorgan der Echsen findet man zwar eine gewisse Anzahl von kurzen regulär gebauten Außengliedern, im Vordergrund stehen aber die zahlreichen alterierten und degenerierten Außengliedstrukturen. Diese sind durch Auflösung des charakteristischen Lamellenverbandes, die offenbar zur Bildung von Tubuli oder Bläschen führt, konzentrische Lamellenkörper und membranbegrenzte Vakuolen verschiedenen Inhalts gekennzeichnet. Außerdem wurden noch rudimentäre oder unreife (Neubildung ?) Außengliedformen beobachtet. Aufmerksamkeit verdienen einige artspezifische und ontogenetische Unterschiede. Parenchymzellen der Lacertilierepiphyse (1. epitheliale, lumennahe Elemente, die sich offenbar von Sinneszellen herleiten, 2. verzweigte Formen der tieferen Wandschichten) und marklose Nervenfasern enthalten verschiedene Typen elektronendichter Granula. Das Epiphysenproblem wird auf der Basis dieser Befunde und der elektrophysiologischen Ergebnisse von Dodt u. Mitarb. diskutiert.

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Differences in the ultrastructure of the sensory cells in the parietal eye and the pineal organ (epiphysis cerebri) of lacertiliaA contribution to the pineal problem

Summary The parietal eye and the pineal organ (epiphysis cerebri) of the lizards, Lacerta sicula campestris, Lacerta vivipara, Lacerta agilis, Anguis fragilis and Iguana iguana, have been studied by means of electron microscopy. The ultrastructure of the parietal eye and pineal receptor cells is compared. The long outer segments of the parietal eye appear normal and show regular stacks of discs. In the pineal organ some of the short outer segments are essentially normal, but there are many disorganized and degenerated outer segment structures. Separation of discs and transformation into tubules and vesicles, whorllike structures or membrane-bounded and vesicle-filled compartments are very abundant. In addition, some rudimentary or anlage-like (renewal ?) forms of the outer segment were observed. Attention should be given to some interspecific and ontogenetic differences. Different types of dense-core vesicles were found in (1) the epithelial and pinealocyte-like parenchymal cells and (2) the unmyelinated nerve fibers of the lacertilian pineal organs. The pineal problem is discussed in view of these findings and the electrophysiological results of Dodt et al.

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Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. W. E. Ankel gewidmet.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Systems analysis of biological receptors

Zusammenfassung Zur Erfassung der Übertragungseigenschaften der Froschmuskelspindel wurden die wichtigsten Systemparameter — Länge und Kraft der intrafusalen Muskelfasern, das Verhalten des Receptorpotentials, und die Impulsdichte — bestimmt. Hierbei wurden rampen- und sinusförmige Längen- bzw. Kraftänderungen auf den Muskel aufgebracht und die Veränderungen im Receptorpotential und der Impulsantwort analysiert. Die experimentellen Befunde lassen den Schluß zu, daß der mechano-elektrische Transduktionsprozeß einen wesentlichen Beitrag zur Dynamik liefert, wobei Längenänderungen des Muskels den unmittelbaren Eingang für den Spindel-Transducer darstellen. Abhängig davon, ob die intrafusalen Muskelfasern gedehnt werden oder sich verkürzen können, zeigen die Receptorpotentialänderungen ein PDT₁- bzw. ein Verzögerungs-Verhalten. Mögliche molekulare Mechanismen des lonentransportes durch die Receptormembran werden zur Erklärung dieser Änderungen in den Transducereigenschaften herangezogen. Die Formulierung eines linearen Modells gestattet eine hinreichend genaue Beschreibung der einzelnen Teilsysteme: Muskel, Transducer und Encoder sowie der komplexen Receptordynamik. Nur im Bereich großer Längenänderungen, wo der sog. overstretch auftritt, reicht die lineare Approximation nicht mehr aus.

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Presented at the IV. Internat. Biophysics Congress, Moscow, August 7–14, 1972.     

Trasformazioni strutturali della cavicchia ossea del corno dello stambecco (Capra ibex) in rapporto al sesso ed all'età

Zusammenfassung Die Wachstums- und Umbauvorgänge am Knochen des Hornfortsatzes vom männlichen und weiblichen Steinbock (Capra ibex) wurden histologisch untersucht.Der Hornfortsatz des Männchens erreicht eine weit erheblichere Größe als der des weiblichen Tieres. Bei dem Bock beginnt das Wachstum des Fortsatzes früher, ist quantitativ intensiver und dauert während des ganzen Lebens fort, während es beim Weibchen im vierten Lebensjahr aufhört.Die Zunahme an Dicke und Länge erfolgt durch die appositionelle Tätigkeit des Periostes. Das Dickenwachstum vollzieht sich ebenso wie bei der periostalen Ossifikation der Röhrenknochen. Jedoch ist die Knochensubstanz, die sich in den verschiedenen Altersstufen bildet, verschieden. Bei jungen Tieren lagern sich Bälkchen von geflechtartigem und parallelfaserigem Knochen ab, beim erwachsenen Steinbock kompakte Schichten von parallelfaserigem Knochen. Der primäre Periostalknochen wird später zu einer kompakten Schicht von sekundärem Osteonknochen umgebaut. Der Umbau schreitet von den tiefen, der Höhlung zugewandten Teilen zur Oberfläche hin fort. Der Ersatz beginnt in den proximalen Abschnitten des Hornfortsatzes und setzt sich distalwärts fort. Der Hornfortsatz nimmt schließlich die Struktur der Substantia compacta eines Röhrenknochens an, obgleich er, im Gegensatz zu den Röhrenknochen, keinerlei Muskeleinwirkung ausgesetzt ist. Das Längenwachstum beruht auf der fortschreitenden Ablagerung von neuem, primärem Bälkchenmaterial in der Spitzengegend. Dieses Gewebe erfährt später das gleiche Schicksal wie jenes, das sich früher in den proximalen Teilen gebildet hatte.Die Wachstums- und Umbauvorgänge der Knochensubstanz sind bei beiden Geschlechtern gleichartig. Die verschiedene Größe des Hornfortsatzes von Männchen und Weibchen beruht auf quantitativen, nicht auf qualitativen Unterschieden der Knochenbildung. Innere Umbauprozesse dagegen spielen sich bei beiden Geschlechtern während des ganzen Lebens lebhaft ab. Beim Weibchen erfolgt der Ersatz des primären Periostalknochens durch sekundären Osteonknochen im Zusammenhang mit dem begrenzten appositionellen Wachstum schneller und ausgedehnter.Vergleicht man gleichaltrige Tiere, so stellt man beim Weibchen einen stärkeren Umbau des Sekundärmaterials fest; auch ist dessen Struktur komplexer. Dies hängt mit der Tatsache zusammen, daß sich die Umbauvorgänge an einem Material abspielen, das längere Zeit in situ bleibt.Unter den Faktoren, die zu einem erhöhten Umbau der Knochensubstanz, einem gewissen Überwiegen von interstitiellen Abbauerscheinungen und einer größeren strukturellen Heterogenität im Hornfortsatze des Weibchens führen, werden außer der Begrenzung des appositionellen Wachstums auch die geringere funktionelle Aktivität und das Vorkommen von Trächtigkeits- und Säugeperioden in Betracht gezogen.Außerdem wird durch die vorliegenden Untersuchungen bestätigt, was schon für anderes Material angenommen wurde, daß nämlich die aktuellen mechanischen Momente in den Umbauprozessen der osteonischen Strukturen nicht die wichtigste Rolle spielen.

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Parco Nazionale del Gran Paradiso: contributo scientifico N° 22.     

Die Abhängigkeit der Nestbauzeiten der Radnetzspinnen Epeira diademata und Zilla-X-notata von verschiedenen Aussenbedingungen

Zusammenfassung Der Beginn der Netzbauzeiten der Kreuzspinne Epeira diademata ist abhängig von der Temperatur. Die Einstellung in den Temperaturwechsel des Tages unterliegt einem gewissen Rhythmus im Laufe des Jahres.Die einjährigen Kreuzspinnen bauen in den Monaten Mai bis Juni meist zur Zeit der Temperaturextreme, vorwiegend des Maximums. Im Juli überwiegen die Bauzeiten während des Temperaturminimums. Daneben treten bis Mitte August zunehmend Baubeginne auf dem ansteigenden Ast der Temperaturkurve auf. Von Mitte August an nehmen die Netzbauten zur Zeit des Minimums zu, bis sie gegen Mitte September fast allein noch auftreten. Von Mitte September bis gegen Ende der Beobachtungszeit bauen die geschlechtsreifen Spinnen in 80,95% der Fälle während des Temperaturabstieges von Maximum nach Minimum. Allgemein: Vom Frühjahr bis Mitte September liegt der Beginn des Netzbaues nur auf dem ansteigenden Ast der Temperaturkurve, d. h. vom Minimum bis zum Maximum; im Herbst wird nur auf dem fallenden Ast der Temperaturkurve, also zwischen Maximum und Minimum gebaut.Die zweijährigen Kreuzspinnen, die im nichtgeschlechtsreifen Stadium überwintern, bleiben im Herbst des ersten Jahres auf dem vorletzten Baubeginnstadium der einjährigen stehen. Sie legen ihre Netze vom September bis Oktober noch zur Zeit des Tagesminimums und Temperaturanstieges an. Im nächsten Frühjahr wird zunächst ebenfalls meist zur Zeit des Minimums gebaut. Dann gehen die Spinnen zum Bauen während des Temperaturabstieges über. Die nicht geschlechtsreif überwinternden Kreuzspinnen machen also den gleichen Rhythmus im Beginn der Netzbauzeiten in 2 Jahren durch, den die nicht überwinternden in 1 Jahr durchlaufen.Versuche in der Dunkelkammer und im Thermostaten bestätigen, daß die Temperatur den entscheidenden Einfluß ausübt, wenn auch die geschlechtsreifen Spinnen bei fallender Temperatur erst mit Eintritt der Dämmerung oder Dunkelheit mit dem Netzbau beginnen. Zilla x-notata baute während der ganzen Beobachtungszeit während des Temperaturabstieges, entweder bald nach dem Abfall der Temperatur vom Maximum oder am häufigsten zur Zeit des Tagesminimums.Als Dissertation angenommen von der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Göttingen.     

Der Sauerstoffverbrauch der Insektenretina im Licht und im Dunkeln

Zusammenfassung Mit Mikromethoden wird der Sauerstoffverbrauch der ganglienzellfreien Retinulae von Calliphora, Apis, Locusta und Periplaneta im Dunkeln und unter dem Einfluß von Licht gemessen.In den Retinulae von Calliphora (Versuchstemperatur 25°) und Apis (34° C) steigt der Sauerstoffverbrauch unmittelbar bei Belichtung; die Steigerung hält an, solange Licht einwirkt.Bei Locusta und Periplaneta steigt der Sauerstoffverbrauch nicht während sondern nach der Belichtung. Das gleiche ist bei Apis bei einer Versuchstemperatur von 25° der Fall. Die normale Körpertemperatur im Kopf der Biene liegt zwischen 27° und 38°.Es wird angenommen, daß die Zunahme des Sauerstoffverbrauches bei bzw. nach Belichtung mit den regenerativen Leistungen der Sehzellen zusammenhängt. In elektrophysiologischen Versuchen ist (früher) gezeigt worden, daß die Regeneration der normalen Empfindlichkeit (Dunkeladaptation) nach Lichtreizen bei Calliphora und Apis außerordentlich schnell (in wenigen Millisekunden), bei Locusta und Periplaneta sehr langsam (bis zu 30 min) verläuft. Diese Unterschiede im Adaptationsverlauf spiegeln sich in der zeitlichen Beziehung zwischen Belichtung und Sauerstoffmehrverbrauch wider.Nach Vergiftung mit KCN ist die Atmung im Dunkeln bei Calliphora gänzlich, bei Locusta aber nur zum Teil gehemmt. In beiden Fällen tritt auch nach Vergiftung mit KCN bei Belichtung ein zusätzlicher Sauerstoffverbrauch auf.In Homogenaten von der Retinula nimmt die von der Belichtung abhängige Atmung mit steigendem p_H zu. Ein p_H-Maximum der Atmung existiert nicht.Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.