Permanent electric polarization and pyroelectric behaviour of the vertebrate skeleton

Summary In a previous investigation we were able to demonstrate the presence of permanent electric polarization in human and animal tendon tissue and the existence of a permanent electric moment in tendon fibres and their collagen fibrils, as well as a pyroelectric axis in their longitudinal direction (Athenstaedt, 1967). An experimental programme has now been completed whose object it was to elucidate electric polarization in the axial and appendicular skeleton of the Vertebrata (including man). Our results will be reported in several parts of which this is the first. In addition to bony, cartilaginous and chordal tissue, our investigations also extended to other forms of supporting tissue such as intervertebral disks, periosteum and dura mater.In the chorda dorsalis of the Cyclostomata (Myxine, Petromyzon) and of Acipenser there is a permanent electric polarization in the direction of its physiologic longitudinal axis and a radial polarization in the direction of the thickness of its sheath. Both in the complete chorda dorsalis and in any random part of it (cut at right angles to its longitudinal axis) a negative electric charge is found on the cranial side and a positive charge on the caudal side. The outside of the chordal sheath has a negative charge, the inside a positive charge. These findings are correlated with the known induction effects of the chorda in embryonic development and with the structural peculiarities characterizing the chorda of vertebrates in the money-roll and in the adult stage.Both the cartilaginous axial skeleton of the Elasmobranchii and the bony axial skeleton of all examined specimens, from the Teleostei to the Aves, invariably showed the same pattern of permanent electric polarization: the two halves of each vertebral body, which correspond to the former sclerotome halves, are polarized in opposite directions. Thus the direction of polarization alternates constantly throughout the vertebral column along its longitudinal axis, this alternation being repeated in each fully developed vertebral body or each distinct beginning of vertebral structure.In cases of primary or secondary coalescence of vertebral bodies — e.g. in the synsacrum of adult Aves, in the urostyle of the Anura and in the cranially fused first part of the axial skeleton of Raiidae and Acipenser — the fused bony or cartilaginous rod has not an alternating but a continuous direction of polarization corresponding to that in the chorda dorsalis of the Cyclostomata and of Acipenser.

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Zusammenfassung In einer vorausgegangenen Untersuchung konnte nachgewiesen werden, daß menschliches und tierisches Sehnengewebe eine permanente makroskopische elektrische Polarisation besitzt, und daß die Sehnenfasern bzw. ihre Kollagenfibrillen ein permanentes elektrisches Moment und eine pyroelektrische Achse in ihrer Längsrichtung aufweisen (Athenstaedt, 1967). Die vorliegende Arbeit bildet den ersten Teilabschnitt einer inzwischen abgeschlossenen Untersuchungsreihe über die elektrischen Polarisationsverhältnisse im Achsen- und Extremitätenskelett der Vertebrata (einschließlich des Menschen). In die Untersuchungen wurden außer Knochen-, Knorpel- und Chordagewebe auch andere geformte Stützgewebe, u.a. Zwischenwirbelscheiben, Periost und Dura mater einbezogen.Die Chorda dorsalis der Cyclostomata (Myxine, Petromyzon), und von Acipenser weist eine permanente elektrische Polarisation in ihrer physiologischen Längsrichtung, sowie radial in Richtung ihrer Wandungsdicke auf. Dabei zeigt die Chorda dorsalis als Ganzes und in jedem beliebigen Teilabschnitt (quer zu ihrer Längsrichtung) auf der cranialen Seite eine negative, auf der jeweils caudalen Seite eine positive elektrische Ladung. Die Außenseite der Chordascheide besitzt eine negative, die Innenseite eine positive Ladung. Mit diesen Befunden werden die bekannten Induktionswirkungen der Chorda in der Embryonalentwicklung und die Struktureigentümlichkeiten der Chorda der Vertebrata im Geldrollenstadium und im adulten Stadium in Beziehung gebracht. Sowohl das knorpelige Achsenskelett der Elasmobranchii als auch das knöcherne Achsenskelett von den Teleostei bis zu den Aves einschließlich zeigt ein stets gleichbleibendes Schema seiner permanenten elektrischen Polarisation: Die beiden Hälften jedes einzelnen Wirbelkörpers, welche den ehemaligen Sklerotomhälften entsprechen, haben eine entgegengesetzte Polarisationsrichtung zueinander. Die Wirbelsäule als Ganzes zeigt daher in Richtung ihrer Längsachse ein fortgesetztes Alternieren der Polarisationsrichtung, das sich in jedem fertigen Wirbelkörper bzw. in jeder ausgeprägten Wirbelanlage wiederholt.Bei primären oder sekundären Verschmelzungen von Wirbelkörpern — u.a. im Synsacrum adulter Aves, im Urostyl der Anura und in den verschmolzenen cranialen Anfangsstücken des Achsenskeletts der Rajidae und von Acipenser — zeigt der verschmolzene Knochen- oder Knorpelstab keine alternierende, sondern eine kontinuierliche Polarisationsrichtung, deren Richtungssinn demjenigen der Chorda dorsalis der Cyclostomata und von Acipenser entspricht.

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For Prof. Dr. W. Bargmann.

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With support from the Deutsche Forschungsgemeinschaft which is gratefully acknowledged.     

Dichroismus und Doppelbrechung Vergoldeter Chloroplasten

Zusammenfassung Es wird versucht, die von pflanzlichen Objekten mit Erfolg bisher nur an der Zellwand durchgeführten dichroitischen Edelmetallfärbungen für die Erforschung des Feinbaues der Chloroplasten zu verwerten. Die Analyse von Dichroismus und Doppelbrechung goldgefärbter Chloroplasten macht eine zweidimensional periodische Anordnung der submikroskopischen Goldkristalle wahrscheinlich, und aus dieser kann weiterhin ein lamellarer Bau der Chloroplasten gefolgert werden, der auch auf Grund anderer Befunde naheliegt. Diebisher vorliegenden Beobachtungen an lebenden Chloroplasten lassen sich mit der Annahme eines optisch aktiven, dichroitischen, negativ einachsig doppelbrechenden Systems mit Austritt der optischen Achse normal zur Frontalansicht physikalisch erklären, womit die hier entwickelten Vorstellungen gut vereinbar sind.Herrn Professor Dr. Kurt Noack danken wir für die Förderung dieser Untersuchungen und dafür, daß er Instrumente aus den Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft zur Verfügung stellte.     

Spezifitäten der Zellpermeabilität und stammesgeschichtliche Verwandtschaft

Zusammenfassung Bei der Untersuchung der Erythrocytenpermeabilität für Glyzerin stieß M. H. Jacobs auf eine Eigentümlichkeit, die charakteristisch erschien für Erythrocyten der Nagetiere und des Menschen (Gruppe 2), während sie bei Rind, Schwein, Pferd und Hammel (Gruppe 1) fehlt: eine Erhöhung der Permeabilität bei alkalischer Reaktion, deren Ausmaß ein bis zwei Größenordnungen beträgt und die durch gewisse Fermentinhibitoren, vor allem Schwermetalle, vermindert bzw. unterdrückt wird, was zur Annahme einer enzymatischen Komponente des Penetrations prozesses geführt hat.Es wurde untersucht, ob die von Jacobs gefundene Gruppenbildung, die in dem ähnlichen Verhalten von Nagetieren und Mensch Ähnlichkeiten mit den Placentationsverhältnissen zeigt, diese Ähnlichkeit bei Ausdehnung der Untersuchung auf andere Tierarten beibehält.In 33 Versuchsserien wurden die Erythrocyten von Rind, Hammel. Pferd, Schwein, Hund, Katze, Mensch, Maus, Ratte, Meerschweinchen, Kaninchen, Fledermaus, Igel, Spitzmaus und Maulwurf auf ihre Durchlässigkeit für Glyzerin bei Variation des pH untersucht und miteinander verglichen.Das Resultat ergab in der Tat weitgehende Übereinstimmung, indem sich ebenso wie die Gruppen der Nagetiere und der Primaten diejenigen der Insectivoren und der Fledermäuse verhielten; das Verhalten der Gruppe 2 beschränkte sich auf die Ungulaten, und die Raubtiere nehmen eine Zwischenstellung ein. Die Differenzen werden mit der verschiedenartigen Placentation der untersuchten Tierarten verglichen, wobei sich auffallende Parallelen ergeben.Herrn Prof. Dr. W. v. Buddenbrock zum 70. Geburtstag     

Proprioreceptoren am Subcoxal-und Femur-Tibia-Gelenk der Stabheuschrecke Carausius morosus und ihre Rolle bei der Wahrnehmung der Schwerkraftrichtung

Zusammenfassung Am Subcoxalgelenk befinden sich außer den schon bekannten Borstenfeldern Proprioreceptoren in Form von vier Borstenreihen an der Coxa. -Die Bewegung des Femur-Tibia-Gelenkes wird von einem Chordotonalorgan gemessen, das an der Basis des Femur liegt. Vom Receptor zieht eine cuticulare Sehne (Receptorsehne) zum FemurTibia-Gelenk. Die wichtigsten Nervenverästelungen im Femur und eine anormale Lage des Chordotonalorganes werden beschrieben. -Das Chordotonalorgan ist Glied eines Regelkreises zur Stabilisierung des Femur-Tibia-Gelenkes. Dieser Regelkreis adaptiert, mindestens bei höherer Belastung, langsam, aber vollständig. —Wirkt bei einem senkrecht vom Körper abstehenden Bein eine Kraft in Richtung der Querachse auf das Tier ein, ist in der normalen Körperhaltung die Auslenkung des Tibia-Tarsus-Gelenkes für kurze Zeit proportional zur einwirkenden Kraft. Die Regelkreise der beiden Körperseiten beeinflussen sich nicht gegenseitig. —Die von der Streckmuskulatur erzeugte Kraft ist um so größer, je stärker der Receptor vor Beginn des Reizes gedehnt war. — Wird die Receptorsehne nach außen gezogen, streckt das Tier das Femur-Tibia-Gelenk. Wird die Receptorsehne nach innen geschoben, beugt es das Femur-Tibia-Gelenk. Dabei ist ebenfalls vollständige Adaptation zu beobachten. — Die Streckung der Tibia (in Winkelgraden) ist proportional dem Logarithmus der Bewegung der Receptorsehne nach außen. Die Reaktion ist um so stärker, je mehr der Receptor vor Beginn des Reizes gedehnt war. —Die Beugung der Tibia (in Winkelgraden) ist proportional dem Logarithmus der Bewegung der Receptorsehne nach innen. Auch diese Reaktion ist um so stärker, je mehr der Receptor vor Beginn des Reizes gedehnt war. —Wird eine senkrechte Lauffläche von der Seite beleuchtet, stellen sich die Tiere teils in eine Resultierende zwischen Licht-und Schwerkraftrichtung ein, teils wenden sie sich vom Licht ab. — Der Mittelwert der Winkel zwischen Tierlängsachse und Schwerelot (₁) ist bei den dem Licht zugekehrten Tierstellungen von der Lichtintensität und dem Winkel zwischen Lichtrichtung und Schwerelot abhängig. Er ist unabhängig von Körpergewicht und Hangneigung. Die Streuung wird bei erhöhtem Körpergewicht kleiner. Abschaben der Sinnesborsten an den Subcoxalgelenken verkleinert den Mittelwert der Winkel ₁. Werden die Sehnen der femoralen Chordotonalorgane der nach oben zeigenden Körperseite durchtrennt, wird der Mittelwert der Winkel ₁ kleiner. Bei derartig operierten Tieren wird der Mittelwert der Winkel ₁ nach Erhöhung des Körpergewichtes größer. Werden die Sehnen der femoralen Chordotonalorgane der nach unten zeigenden Körperseite durchtrennt, wird der Mittelwert der Winkel ₁ größer als bei intakten Tieren. Bei derartig operierten Tieren wird der Mittelwert der Winkel ₁ nach Erhöhung des Körpergewichtes wieder kleiner. — Werden die Sehnen der femoralen Chordotonalorgane einer Körperseite durchtrennt, weichen die Tiere auf einer senkrechten Fläche zur operierten Körperseite hin von der Senkrechten ab (intakte Tiere laufen unter denselben Bedingungen etwa senkrecht nach oben oder unten). Der Winkel zwischen Körperlängsachse und Schwerelot ist bei den operierten Tieren um so kleiner, je größer das Körpergewicht und je größer die Hangneigung ist. — Die Genauigkeit, mit der ein einmal eingeschlagener Kurs nach Drehung der Lauffläche wieder aufgenommen wird, ist um so größer, je steiler die Lauffläche steht. — Bei der Orientierung im Schwerefeld liegt die Labilit ätsstellung für die Stabilitätsstellungen 0° und 180° ungefähr gegenüber der jeweiligen Stabilitätsstellung. — Es wird festgestellt, das Tier verhalte sich in allen Experimenten so, wie wenn bei ihm die von der negativen Geotaxis ausgelöste Drehtendenz als Quotient aus der Belastung in Richtung der Querachse und dem Betrag der Belastung in Richtung der Längsachse gebildet würde. Ein Minimalmodell für die Bildung der Drehtendenz wird aufgestellt. Theoretisch denkbare Möglichkeiten zur Verschiebung der Stabilitäts-und Labilitätsstellung werden diskutiert.     

Zur Physiologie des Formen- und Bewegungssehens. III

Zusammenfassung Für die Biene sind Abhebung, Gliederung, verschiedene Verteilung der Konturen und mit Ortsveränderung verbundene Bewegung selbständige figurale Eigenschaften, die sich in reziproken Dressuren gegeneinander ausspielen lassen. Die Dressur auf eine mit Ortsveränderung bewegte Figur gegenüber einer identischen, ruhenden ist nicht gelungen, wohl aber die auf die ruhende gegenüber der bewegten. Dagegen gelingen reziproke Dressuren, wenn der eine Partner eine stark abgehobene geschlossene und der andere Partner eine schwächer abgehobene, gegliederte Figur ist, nahezu rein an mehreren Figurenpaaren, bei denen zum Teil eine primäre Überlegenheit des einen über den anderen Partner besteht. Ebenso gelingen reziproke Dressuren bei einem Figurenpaar, dessen Partner dem gleichen figuralen Typus C angehören und die gleiche Abhebung und ungefähr den gleichen Konturreichtum besitzen, bei einer drastisch verschiedenen Verteilung der Konturen. Diese Beobachtungen warnen davor, auf der Häufigkeit und dem Ausmaß des Reizwechsels eine Tropismenlehre aufbauen zu wollen, die nur Zwangsreaktionen kennt.     

Paarung und Auxosporenbildung beiCymbella

Zusammenfassung BeiCymbella Cesati und einer sehr ähnlichen Sippe treten infolge ihrer naviculoiden Zellform die Partner bei der Paarung anders als bei cymbelloiden Arten zusammen: unter Wahrung gewisser für die Gattung und den Fusionstyp der Gameten wesentlichen Gesetzmäßigkeiten kommen drei verschiedene Stellungen vor, während sonst nur eine, nämlich Berührung an den Ventralseiten realisiert wird.Die ersten Epitheken entstehen bei den beiden Arten an drei in bezug auf die Mutterzellen verschiedenen Orten, während sonst bei Arten mit der gleichen Orientierung der Pervalvarachsen nur eine einzige Lage vorkommt. Cymbella Ehrenbergii bildet die Gameten und Auxosporen auf die gleiche Weise wie alle anderen allogamenCymbella-Arten und auch der Fusionstyp der Gameten ist der gleiche. Die Anzahl derCymbella-Arten, deren Formwechsel genau bekannt ist, erhöht sich dadurch auf 20, wobei sich 17 allogam, 3 apo- oder automiktisch verhalten.     

Weitere Untersuchungen über Kypho-Lordose und Scoliose nach Zerstörung der Epiphysenregion bei Fischen und Haushühnern

Zusammenfassung Nach Epiphysektomie treten beiRoboides guatemalensis, ähnlich wie beiLebistes reticulatus Kypholordosen auf. Diese wirken sich in Zerrungen der Ligamente und unregelmäßigen Verknöcherungen der Wirbelkörper aus.Bei ihrem Zustandekommen dürften in erster Linie mechanische und nicht humorale Bedingungen eine Rolle spielen.Die bei Küken von Haushühnern (Weiße Leghorn) durch Epiphysektomie ausgelösten Wirbelsäulenverkrümmungen sind Lordo-Scoliosen. Sie werden dadurch ermöglicht, daß der 5. Thorakal-Wirbel lange Zeit beweglich bleibt zwischen den beiden starren Abschnitten des Thorax und des Synsacrum. Seine Verkrümmung und Drehung um seine eigene Achse zieht allerdings auch die thorakale und synsacrale Region in Mitleidenschaft.     

Über Doppelbrechung und Feinbau der Kernmembran

Zusammenfassung Nach einigen allgemeinen Erörterungen über den submikroskopischen Aufbau der Kernmembran werden verschiedene Objekte angeführt, bei denen die negativ einachsige Doppelbrechung dieser Membran (optische Achse senkrecht zur Fläche) wahrnehmbar ist, und Photogramme davon zwischen gekreuzten Nikols gegeben.     

Hermaphroditismus und Intersexualität

Zusammenfassung Es wird zunächst eine kurze Darstellung der Geschlechtsverhältnisse bei den Wirbeltieren nach dem normalen Ablauf der Entwicklung und Ergebnissen experimenteller Untersuchungen gegeben, um auf verschiedene Besonderheiten bei manchen Amphibien und Säugetieren als Grundlage für das Verständnis von Fehlbildungen beim Menschen hinzuweisen. Diese werden in Verbindung mit einem genauer beschriebenen und genetisch analysierten Fall unter Stellungnahme zu den verschiedenen Auffassungen besprochen. Die sich daraus ergebende Beurteilung der Ausbildung in männlicher und weiblicher Richtung soll das Auftreten vermittelnder Zwischenstufen ohne Annahme einer Geschlechtsumwandlung erklären und eine mehr biologische statt der bisherigen ausschlie\lich morphologischen Beurteilung anregen.     

Optomotorische Reaktionen und Farbensinn beim Meerschweinchen

Zusammenfassung Es wird die Frage gestellt und experimentell geprüft, ob man auch bei einem Säugetier mit Hilfe der optomotorischen Reaktionen feststellen kann, ob diese Tierart einen Farbensinn besitzt oder nicht. Gerade bei den bekanntesten Säugetierarten, die schon sehr oft untersucht wurden, spricht ein Teil der Arbeiten für, ein anderer gegen das Vorhandensein eines Farbensinnes. Fast alle diese Arbeiten sind mit der Dressurmethode ausgeführt worden.Während der Versuche befindet sich das Tier in einem zylindrischen Glasbehälter, um den herum ein zweiter, mit farbigen und grauen senkrechten Streifen versehener Glaszylinder konzentrisch rotiert. Die Farben Rot, Gelb, Grün und Blau, nach Intensität und Wellenlänge geeicht, werden jeweils in Kombination mit sämtlichen Helligkeitsstufen einer 16stufigen Grau-Skala (intensitäts-geeicht und nach dem Prinzip der Konstanz der Unterschiedsschwellen zusammengestellt) durchgeprüft.Für die Einteilung der optomotorischen Reaktionen wird eine neue Nomenklatur vorgeschlagen (lokomotorische, rostromotorische und oculomotorische Reaktionen). Hier werden nur die rostromotorischen verwendet.Wird eine Farbe, z.B. Blau (s. Abb. 1) in Kombination mit der dunkelsten Graustufe dargeboten, so erfolgen die optomotorischen Reaktionen sehr stark (mit großem Winkelausschlag). Wird das Blau mit helleren Graustufen kombiniert, dann werden die Reaktionen geringer, bei Kombination mit noch hellerem Grau nimmt die Reaktionsstärke wieder zu. Hierfür gibt es nur eine mögliche Deutung: Dem Minimum der Reaktionsstärke entspricht jeweils Helligkeitsgleichheit zwischen Farbe und betreffender Graustufe für das Meerschweinchenauge. Es wird zur Kontrolle nachgeprüft, daß bei Kombination benachbarter Graustufen miteinander die optomotorischen Reaktionen fehlen. Damit ist mit Sicherheit bewiesen, daß Meerschweinchen die verwendeten Farben Rot, Gelb, Grün und Blau von allen, auch den für sie helligkeitsgleichen Graustufen unterscheiden können.Analoge Versuche mit albinotischen und grauen Hausmäusen ergaben wegen der hochgradigen motorischen Unruhe dieser Tiere keine so klaren Resultate. Bei den albinotischen Mäusen war überhaupt keine Farbunterscheidung nachweisbar, bei den grauen erschien nur die Unterscheidung von Rot und Gelb als möglich, aber nicht als völlig sicher bewiesen.Die relativen Helligkeitswerte der Farben für das Meerschweinchenauge im helladaptierten Zustande entsprechen im Prinzip der bekannten spektralen Empfindlichkeit des photopischen (Zapfen-)Apparates.     

Topochemische Untersuchungen am neurosekretorischen Zwischenhirn-Hypophysensystem der Albino-Ratte unter normalen und experimentellen Bedingungen

Zusammenfassung Die neurosekretorischen Ganglienzellen der Nuclei supraopticus und paraventricularis der Albinoratte wurden mit topochemischer Routinetechnik unter den Bedingungen länger dauernder Kochsalzbelastung in Form von Trinkwasserdarreichung untersucht. Auch diese Neurone antworten auf eine erhöhte Belastung mit schon bei Ganglienzellen anderer Topik beobachteten unspezifischen Reaktionen, die beschrieben werden. Darüber hinaus tritt bei den Versuchstieren eine paranukleäre positive Perjodsäure-Schiff-Reaktion in Erscheinung. Vorläufig muß offenbleiben, ob in diesem Phänomen ein erster Hinweis auf eine spezifische Zelltätigkeit der untersuchten Ganglienzellen erblickt werden darf.Angaben über Fermentvorkommen und ihre Veränderungen in den Ganglienzellen der Nuclei supraopticus und paraventricularis werden vorbehaltlich der methodisch bedingten Fehler gemacht. Bernsteinsäuredehydrogenase wurde bislang nur in geringem Umfange in den untersuchten Neuronen gefunden.Mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Nachweis und Physiologie des Harnstoffes in der höheren Pflanze

Zusammenfassung Auf Grund der physiologischen Bedeutung des Harnstoffes bei Pilzen und der Harnstoffbefunde bei höheren Pflanzen wurde der erste Versuch unternommen, die physiologische Rolle des Harnstoffes bei höheren Pflanzen zu klären.Es wurde eine einfache und eindeutige mikrochemische Methode ausgearbeitet, den Harnstoff aus Gewebeschnitten und Organstücken in kleinsten Mengen zu isolieren und darzustellen.Damit wurde fürs erste das Auftreten von Harnstoff bei der Keimung verschiedener Pflanzentypen festgestellt und Anhaltspunkte für Verteilung und Wandel gewonnen.Die Arbeit wurde unter Leitung von Herrn Prof. DrGustav Klein (Pflanzenphysiologisehes Institut dler Universität Wien) ausgeführt.     

Wirkung des Wechselstromes auf ein- und mehrzellige Wassertiere (Oscillotaxis,Fixation und Elektrische Betäubung)

Zusammenfassung In Weiterführung früherer Untersuchungen wurde zunächst die Reaktion freibeweglicher Wasserorganismen im Wechselstromfeld untersucht und für die dabei auftretenden besonderen Bewegungen und Einstellungen die früher vorgeschlagene Bezeichnung Oscillotaxis bei-behalten bzw. die Bezeichnung Oscillotropismus auf Reaktionen festsitzender Lebewesen eingeschränkt. Das Bild der Oscillotaxis bei Protozoen ist mannigfaltiger als das der Galvanotaxis und abhängig von der Tierart, der Reizstärke und der Einwirkungsdauer des Wechselstromes; eine Übersicht über die auftretenden Bewegungsformen und Vorschläge für ihre Bezeichnung gibt Tabelle 1. Bei Metazoen ist das Bild wesentlich einförmiger; es wird immer nur transversale Oscillotaxis beobachtet, die jedoch, wie Tabelle 2 zusammenstellt, ortsgebunden oder fortschreitend sein kann. Außer der Oscillotaxis sind bei allen untersuchten Tierarten noch weitere Stadien der Stromeswirkung in Abhängigkeit von der Stromdichte zu unterscheiden und es wird auf die Notwendigkeit einer genauen Definition eines jeden Stadiums und einer genauen Bestimmung der zugehörigen Schwellenstromdichte erneut hingewiesen. Schon bei Protozoen, vor allem aber bei Metazoen konnte auch bei Wechselstromeinwirkung festgestellt werden, daß die genannten Schwellenstromdichten mit Zunahme der Körpergröße abnehmen. Bei Metazoen ist vor allem das Stadium der Fixation bemerkenswert, das nach dem Auftreten der Oscillotaxis bei entsprechend höheren Stromdichten zu beobachten ist und in welchem das Versuchstier unfähig erscheint, Bewegungen auszuführen und seinen Aufenthaltsort zu verlassen. Bei Längsdurchströmung des Zentralnervensystemes tritt die Fixation schon bei kleineren Stromdichten auf als bei Querlage zu den Stromlinien. In eingehender Diskussion wird gezeigt, daß die Fixation nicht auf eine Narkosewirkung des Wechselstromes, vielmehr auf stärkste Erregung des Zentralnervensystems und Auftreten allgemeiner Muskelkrämpfe zurückzuführen ist. Der Unterschied in der Stromdichte für das Auftreten der Fixation je nach der Lage des Zentralnervensystemes zu den Stromlinien muß seine Ursache in einem besonderen Feinbau des Zentralnervensystemes der untersuchten Tiere haben. Der gleiche Schluß ergab sich aus früheren Untersuchungen sowie Angaben in der Literatur bei Durchströmung mit Gleichstrom, die unter bestimmten Umständen zu einer wirklichen Elektronarkose führt.     

Über Jahres- und Tagesrhythmus bei Zugvögeln

Zusammenfassung Das Jahr zerfällt für die Zugvögel in vier periodisch wiederkehrende Phasen. Rhythmisch wechseln Zugphasen und solche ohne Zug ab. Die auslösenden Faktoren des Jahresrhythmus sind unbekannt.Durch Schilddrüsenfütterung ist es verschiedentlich gelungen nach Ablauf der Zugzeit die Merkmale der Zugzeit noch künstlich hervorzurufen.Der Tag zerfällt außerhalb der Zugzeit rhythmisch in eine Helligkeitsphase, in der die Vögel sich bewegen, und eine Dunkelphase, in welcher die Tiere ruhen.Während der Zugphasen des Jahresrhythmus ist bei den untersuchten Arten innerhalb der Dunkelphase die Zugunruhe vorhanden. Diese äußert sich durch Herumflattern im Käfig in einem Zeitabschnitt, in welchem außerhalb der Zugzeit die Vögel schlafen.Die Bewegung in der Hellphase kehrt im Dauerdunkel rhythmisch wieder. Sie wird allmählich schwächer und verschwindet bei manchen Arten innerhalb weniger Tage.Die Zugunruhe in der Dunkelphase ist soweit wie untersucht (9 bzw. 13 Tage) im Dauerdunkel stets vorhanden. Der Rhythmus der Zugunruhe läßt sich in einen inversen verwandeln. Durch genügend langen Einfluß eines 12stündigen Beleuchtungswechsels kann der 24stündige Tages-rhythmus zerstört und ein neuer 12stündiger den Tieren aufgeprägt werden.     

Abhängigkeit der Membranbildung von der Zellteilung bei Diatomeen und differentielle teilungen im Zusammenhang mit der Bildung der Innenschalen

Zusammenfassung Nicht nur die Bildung der Schalen vegetativer Tochterzellen und die Neubildung der Schalen der Erstlingszellen ist an Zellteilungsvorgänge gebunden, sondern auch bei der Bildung von Innenschalen laufen Mitosen und Cytokinesen ab. Ganz allgemein entstehen also die Schalen der Diatomeen nicht für sich allein und sozusagen spontan, sondern sind grundsätzlich an die—unter Umständen modifizierte oder rudimentäre—Zellteilung gebunden.Die Bildung der Innenschalen ist mit einer extrem inäqual verlaufenden Cytokinese verknüpft, die bedingt wird durch eine vorangehende Umschichtung und Differenzierung innerhalb des Mutterprotoplasten in pervalvarer Richtung. Sie hat unter anderem die wandnahe Lage der Kernspindel bzw. des einen Spindelpols zur Folge, die ihrerseits in der Telophase zur Entstehung zweier quantitativ und qualitativ sehr verschiedener Tochterprotoplasten führt. Nur der eine, vollwertige Tochterprotoplast ist fähig, eine Schale zu bilden.Die inäquale Teilung zeigt, abgesehen von der Schalenbildung, grundsätzliche Übereinstimmung mit der differentiellen Teilung, die zu Beginn der Meiose abläuft und einen funktionierenden Gameten und einen Restprotoplasten ergibt.Wie bei der Gametenbildung zeigt sich auch bei der Bildung von Innenschalen eine gesetzmäßige Differenzierung des Protoplasten in pervalvarer Richtung. Es entscheidet der Unterschied: Epitheka—Hypotheka über den Verlauf der Cytokinese. Dabei ist auch im Fall der Innenschalenbildung—übereinstimmend mit der Gametenbildung—der von der Hypotheka eingeschlossene Teil des Protoplasten der geförderte, der andere der gehemmte.Mit 2 Textabbildungen.     

Permanent electric polarization of the meninges of man

Summary Two directions of permanent electric polarization are demonstrable in the human meninges; they can be clearly distinguished by appropriate measurements.The first direction of polarization runs parallel to the longitudinal direction of the collagen fibrils in these structures and is particularly marked in the meninges of the spinal cord. The spinal dura mater, the spinal arachnoidea and the spinal pia mater are characterized by having a longitudinal polarization whose direction is identical in the three meninges, and which continues uninterrupted from the cranial starting point of these structures to their caudal end point. The direction of longitudinal polarization in the sheaths of the human spinal cord corresponds to that found in lower vertebrates (Petromyzon, Acipenser) and is probably a uniform feature of all Vertebrata. The direction of longitudinal electric polarization in the human spinal dura mater has its direct continuation, without any directional changes, in the longitudinal polarization of the epineurium of the sacral plexus, the N. ischiadicus, and then the N. tibialis and the N. fibularis communis.The meninges exhibit their second direction of polarization between the external and the internal surfaces, i.e. at right angles to the course of the collagen fibrils. An attempt was made to elucidate the principle underlying this direction of polarization. For this purpose, we also carried out comparative studies on aponeuroses (Bos taurus) and the swimming-bladder capsule of carp.On the basis of X-ray diffraction patterns and the anisotropy established in swelling experiments, it is assumed that a preferred electric direction is in the ultrastructure of the collagen fibrils at right angles to their longitudinal axis. It is further assumed that in the morphogenesis of collagen, the fibrils of certain tissue structures are aligned in such a way that the longitudinal as well as the transverse fibril axes are arranged in a parallel pattern. In this way the two electrical axes of the supportive protein, collagen, are directly interrelated with the morphological axes (e.g. cranial/caudal, dorsal/ventral or outward/inward) in the body of organisms.The relationship possibly existing between permanent electric outside-inside polarization and selective permeability (diffusion barrier) in these structures is discussed briefly.

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Zusammenfassung In den Meningen des Menschen besteht eine permanente elektrische Polarisation mit zwei, meßtechnisch klar unterscheidbaren Polarisationsrichtungen.Die eine Polarisationsrichtung, welche parallel zur Längsrichtung der Kollagenfibrillen in diesen Strukturen verläuft, tritt besonders klar in den Meningen des Rückenmarks hervor. Die spinale Dura, sowie die spinale Arachnoidea und Pia weisen eine Längspolarisation auf, deren Richtung in allen drei Häuten gleichartig verläuft und vom cranialen Beginn bis zum caudalen Ende dieser Strukturen kontinuierlich durchgeht. Die Richtung der Längspolarisation in den Rückenmarkshüllen des Menschen ist derjenigen bei niederen Vertebraten (Petromyzon, Acipenser) gleich und wahrscheinlich in der ganzen Vertebratenreihe einheitlich. Die Längspolarisation in den Rückenmarkshäuten des Menschen geht ohne Richtungsänderung kontinuierlich über in die Längspolarisation des Epineurium des Plexus sacralis, des N. ischiadicus und weiterhin des N. tibialis und N. fibularis communis.Die zweite elektrische Polarisationsrichtung besteht in den Meningen von ihrer Außenfläche zur Innenfläche, also senkrecht zum Verlauf der Kollagenfibrillen. Es wurde versucht, diese Polarisationsrichtung grundsätzlich aufzuklären. Hierzu wurden auch Vergleichsuntersuchungen an Sehnenblättern (Bos taurus) und an der Schwimmblasenkapsel des Karpfens durchgeführt. Auf Grund von Röntgen-Beugungsdiagrammen und einer festgestellten Quellungsanisotropie wird angenommen, daß eine elektrische Vorzugsrichtung in der Ultrastruktur der Kollagenfibrillen quer zu ihrer Längsachse besteht. Es wird weiterhin vermutet, daß bei der Morphogenese des Kollagens die Fibrillen einer bestimmten Gewebestruktur so ausgerichtet sind, daß nicht nur die elektrischen Fibrillen-Längsachsen, sondern auch die elektrischen Fibrillen-Querachsen einander parallel orientiert sind.Auf diese Weise stehen die beiden elektrischen Achsen des Strukturproteins Kollagen in direkter Beziehung zu den morphologischen Achsen (z. B. cranial/caudal, dorsal/ventral, oder auch außen/innen) im Körper der Organismen.Die möglichen Beziehungen der permanenten elektrischen Außen-Innenpolarisation zur selektiven Permeabilität (Diffusionsbarriere) dieser Strukturen werden erwähnt.

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With support from the Deutsche Forschungsgemeinschaft which is gratefully acknowledged.     

Untersuchungen an Gewebekulturen in chromatisch polarisiertem Lichte

Ohne ZusammenfassungBekanntlich ist das Sehfeld des Polarisationsmikroskopes dunkel, wenn die Nicols gekreuzt stehen und bloß die darin befindlichen doppelbrechenden Substanzen sind leuchtend. Doch dieses auch nur im Falle, wenn die Richtung ihrer Doppelbrechung einen 45°igen Winkel mit der Ebene der gekreuzten Nicols einschließt, was mit anderen Worten der diagonalen Stellung entspricht. Ein Gypsplättchen (Rot I. Ordnung) zwischen die Nicols geschaltet, läßt das bis dahin dunkle Sehfeld zufolge der Lichtinterferenz rot erscheinen: chromatisch-polarisiertes Licht. Was bei dieser Einstellung von der roten Grundfarbe des Sehfeldes farbig absticht (eine andere Interferenzerscheinung herbeiführt) ist doppelbrechend.Positiv ist die Doppelbrechung für den Fall, wenn das Objekt in paralleler Stellung zur kleinen. Achse der Fresnelschen Schnittellipse des Gypsplättchens eine höhere Interferenzfarbe (blau) annimmt. Zeigt sich aber bei dieser Einstellung eine niedrigere Interferenzfarbe (gelb), dann haben wir es mit einer negativen Doppelbrechung zu tun.     

Nervöse Überträgersubstanzen und ihr fermentativer Abbau

Zusammenfassung In sensiblen Nerven der Wirbeltiere kommen zwei Überträger substanzen vor, Dorsin in den dorsalen Rückenmarkswurzeln, Opticin im Nervus opticus und im Nervus stato-acusticus; von beiden ist es möglich, daß sie auch im Zentralnervensystem vorkommen. Beide sind im Bienentest durch Kreise nach der Seite des angestochenen Auges nachweisbar, im Test am denervierten Kaninchenohr wirkt Dorsin schon wenige Tage nach der Nervendurchschneidung gut, Opticin wirkt in den ersten 2–3 Wochen sehr schwach und erst nach der 4. Woche, evtl. nach einer zweiten Nervendurchschneidung, gut.Durch Kochen der Nerven in wäßriger Lösung erhält man Dorsin und Opticin in gebundener Form, durch Kochen in 75%igem Alkohol und Überführen in wäßrige Lösung in freier Form.Durchleiten von Sauerstoff durch Lösungen von Überträgersubstanzen zerstört Opticin rascher als Dorsin und jeweils die freie Form rascher als die gebundene. 5-Oxytryptamin, das im Bienentest nach der Seite des nicht angestochenen Auges wirkt, wird durch Sauerstoff in eine Substanz verwandelt, die im Bienentest nach der Seite des angestochenen Auges wirkt.Lösungen von Dorsin vertragen kurzes Kochen, Opticin wird in Lösung schon bei 60° C in mehreren Minuten zerstört, wobei freies Opticin empfindlicher ist als gebundenes.Von den freien Überträgersubstanzen wird jede durch ein eigenes Ferment abgebaut. Die Mengen von Dorsinase, die Dorsin abbaut, in den dorsalen Wurzeln und von Opticinase, die Opticin abbaut, im Nervus opticus sind so, daß sie die Überträgersubstanzen unter vergleichbaren Bedingungen in ähnlichen Zeiten abbauen, wie Cholinesterase aus ventralen Wurzeln Acetylcholin abbaut.Gebundenes Dorsin der Wirbeltiere wird durch Pease gespalten, ein Ferment, das man erhält, wenn man eine stark verdünnte, nicht sterile Aufschwemmung aus zerriebenen dorsalen Wurzeln einen Tag lang bei 36° C inkubiert. Die sehr rasche Wirkung dieses Fermentes läßt sich auch mit dem Test am Meerschweinchen-Ileum an der Abnahme der P-Wirkung eines Extraktes aus dorsalen Wurzeln verfolgen.Gebundenes Opticin und andere gebundene Überträgersubstanzen der Wirbeltiere werden durch Dorsinase gespalten. Dorsinase führt diese Spaltung ähnlich rasch durch wie Pease die Spaltungen von gebundenem Dorsin und etwa 50mal so rasch wie den Abbau von freiem Dorsin.Gebundenes Acetylcholin ist als Überträgersubstanz vom Hornhautepithel auf die freien Nervenenden und von sekundären Sinneszellen auf die sensiblen Nerven anzunehmen.Bei der Nervendegeneration erfahren Opticin und Dorsin ähnliche Veränderungen wie Acetylcholin.Bei Mollusken sind als nervöse Überträgersubstanzen wenigstens Opticin, 5-Oxytryptamin und Acetylcholin anzunehmen, bei Arthropoden wenigstens Dorsin, Opticin, Acetylcholin, 5-Oxytryptamin und eine noch kaum untersuchte Substanz, deren fermentativer Abbau durch Strychnin gehemmt wird, bei Anneliden dieselben Substanzen mit Ausnahme von Dorsin.Die Krämpfe lassen sich durch die Hemmung des fermentativen Abbaues von Überträgersubstanzen durch die Krampfgifte erklären. Bei Mollusken und bei Arthropoden hemmen verschiedene Krampfgifte verschiedene Fermente und damit den Abbau verschiedener Überträgersubstanzen. Bei den Wirbeltieren ist die Hemmung der Dorsinase am wichtigsten. Die typischen Krampfgifte hemmen die Dorsinase in denselben gegenseitigen Verhältnissen, in denen sie Krämpfe auslösen. Die Hemmung der Dorsinase bedeutet eine Hemmung des Abbaues von freiem Dorsin und eine Hemmung der Spaltung anderer gebundener Überträgersubstanzen; damit dürfte auch die Wirkung sekundärer Sinneszellen auf die sensiblen Nerven gesteigert werden. Die bei den verschiedenen Krampfgiften verschieden starke zusätzliche Hemmung der Cholinesterase beeinflußt den Charakter der Krämpfe. Als Erklärung für den spezifischen Charakter der Strychninund Brucinkrämpfe bleibt noch die Blockierung der Hemmungen, die bei Wirbeltieren nur durch diese beiden Krampfgifte erfolgt, oder die Hemmung des fermentativen Abbaues von Crosslands Kleinhirnfaktor.Fräulein Ilse Silberbauer und Herrn Helmut Gübitz danken wir für ihre Mithilfe bei einem Teil der Versuche.Wir danken allen Tierärzten des Grazer Schlachthauses für ihr stets freundliches und verständnisvolles Entgegenkommen, welches sie uns bei dieser Arbeit und schon seit 1946 bei den im Literaturverzeichnis genannten Arbeiten von Hellauer und Umrath gezeigt haben.     

Die Bildung von Traganth,eine Parallelvariation in den Samenschalen der Erbse und der wilden Kicher

Zusammenfassung Es wird daran erinnert, daß sich das Vorkommen von Sippen mit verschiedener Cotyledonen-oder Endospermfarbe, die bei Kreuzung selbständige Vererbungsweise zeigt und Xenien ergibt, bei Leguminosen und Gramineen nicht auf die Kulturformen beschränkt, sondern auch bei Wildformen (Erve, Wicke, Aegilops,Hordeum bulbosum) nachweisen läßt — was demVaviloschen Gesetze der homologen Reihen oder Parallelvariationen entspricht.Ebenso findet das Vorkommen einer Sippe von Kulturerbse mit Verklebung der Einzelsamen (Pois Chenille oder à brochette nachVilmorin) eine interessante Parallele in der Verklebung der Einzelsamen bei der rotblühenden, weniger bei der weißblühenden wilden Kicher. In beiden Fällen handelt es sich offenbar um Manifestwerden derselben Erbanlage für Ausscheidung von Traganth. Es liegt somit eine Parallelvariation in einem biochemischen Merkmal bei einer Kulturart und einer weitabstehenden Wildart vor, der ein charakteristischer Erbwert zukommt.Mit 3 Abbildungen.     

Die Schlagform des Bienenflügels beim Sterzeln im Vergleich zur Bewegungsweise beim Fliegen und Fächeln

Zusammenfassung An Hand von Hochfrequenz-Filmaufnahmen wird die Bewegungsweise des Bienenflügels beim Sterzeln beschrieben. Die Flügelschlag-frequenz liegt vorwiegend bei 200 Hz (167–225 Hz), womit das Sterzeln eine Mittelstellung zwischen Fächeln und Fliegen einnimmt. Die Schlagform des Sterzeins ähnelt bei hoher Schlagfrequenz (206 Hz) der Bewegungsweise beim Fliegen; niederfrequentes Sterzein (167 Hz) ist dagegen dem Fächeln ähnlich. Es wird daraus auf einen frequenzabhängigen Übergang zwischen der Flügelbewegung des Fächelns, des Sterzelns und des Fliegens geschlossen. Bei steigender Frequenz rückt die Bahn der Flügelspitze immer weiter nach vorn in eine durch die Flügelansatzpunkte, parallel zur Flügelbahn gedachte Ebene (Hauptebene).Der Anstellwinkel der Flügelfläche ist im untersuchten Bereich proportional der Flügelgeschwindigkeit gegenüber der Luft, was auf eine vorwiegend passive Veränderung durch die wirkenden Luftkräfte hindeutet.Mit Hilfe der Deutschen Forschungsgemeinschaft.