Methoden zum Vergleich des Leistungsvermögens biologischer und technischer Systeme

Summary In this work the methods of the communication theory for binary detection, multiple detection and extraction are applied to biological systems. It is the objective of this investigation to compare the performance of optimal and biological systems in receiving signals superimposed by noise. The required mathematical relations and methods of measurements are derived.In the second part of this work pattern recognition experiments (multiple detection) at the human visual system with stationary and time variant patterns are described. The comparison of the performance between optimal and biological system shows that the human visual system acts in a suboptimal way. From some other detection experiments it can be concluded that the recognition process is describable by spatial cross-correlation.

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Herr Dr. von Seelen ist seit dem 1. Januar 1971 Mitarbeiter des Battelle-Instituts, Frankfurt.

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Von Herrn Dr. Reinig wurden die optischen Versuche zum großen Teil aufgebaut und durchgeführt.

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Die Verfasser danken dem Bundesministerium für Bildung und Wissenschaft für die Förderung dieser Arbeit im Rahmen des Technologieprogrammes sowie Herrn Dr. H. Niemann und Herrn Dr. P. Barlai für ihre Unterstützung bei Rechnerbzw. Holographieproblemen.     

Die Abhängigkeit der Reaktionszeit von der zeitlichen Folge optischer Reize

Summary An apparatus consisting of (a) a small computer, (b) an oscilloscope light-dot controlled by it, and (c) a pencil-shaped peg containing three accelerometers, which are sampled at 150sec intervals by the computer, has been used to measure simple reaction time for human hand-movement. The stimulus, a jump of the light dot, was presented without a warning signal in series of 100 jumps either after a fixed period or a random time. The average interstimulus interval (ISI) was between 1.3 and 15.8 sec. For every parameter set 1,000 reaction times (RTs) were accumulated during 10 different days.The main results are: (a) RT increases with increasing mean ISI; (b) RT is longer for random ISIs than for constant ones; (c) RT increases slightly with time accumulating during runs; (d) within a series of random ISIs, RT is neither depending on the value of the last ISI before reaction nor on that of the last but one; (e) the probability distribution of RTs has a standard deviation increasing with mean ISI and from periodic to random ISI, and a non-negligible, roughly constant skewness.

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Jetzt: Universitäts-Augenklinik Freiburg i.Br.

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Zur Zeit: CRESS, York University, Toronto, (Canada).

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Wir danken Herrn Prof. B. Hassenstein für manche Diskussion über kybernetische Probleme und einen ersten Hinweis auf die Fragen der gezielten Handbewegung. Der Rechner stand aus Mitteln zur Verfügung, die vom Bundesministerium für Bildung und Wissenschaft für andere Experimente zur Verfügung gestellt waren, wir möchten auch für diese Unterstützung danken. Schließlich danken wir der Zentralstelle für Luftfahrt-Dokumentation und -Information, München, für wertvolle Literaturhinweise.     

Mortality and sterility induced in Piophila casei by X-ray and neutron irradiation

Different doses of neutrons and X-rays were given to 5-day-old pupae of Piophila casei L. (Diptera, Piophilidae), just before their emergence. The mortality and sterility induced by the different types of radiation were measured. Neutrons are more effective than X-rays in provoking lethal lesions in somatic cells. Females are more resistant than males to the sterilizing action of neutrons, the relative biological efficiency of neutrons being 6 and 3.5, respectively.

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Iduktion von mortalität und sterilität durch röntgenstrahlen und neutronen bei piophila casei

Zusammenfassung Puppen von Piophila casei im Alter von 5 Tagen wurden mit verschiedenen Dosierungen von Neutronen und Röntgenstrahlen bestrahlt. Dadurch was es möglich, Dosis-Effekt-Kurven für Mortalität und Sterilität zu bilden. Die Neutronen erwiesen sich als wirksamer als die Röntgenstrahlen für die Auslösung von Letalstörungen bei den Puppen. Die Relative Biologische Wirkung (RBE) beider Strahlenarten auf die Mortalität ist nicht im ganzen Mortalitätsbereich gleichartig. Die durch Bestrahlung verursachte Sterilität wurde für beide Geschlechter bestimmt und zwar anhand der Überlebensrate der Eier von Einzelpaaren. Neutronen sind wirksamer als Röntgenstrahlen, um letale dominante Mutationen in Spermatozoen zu verursachen (RBE: 6). Neutronen reduzieren die Fertilität von Weibchen, welche aus bestrahlten Puppen stammen, ebenfalls stärker (RBE: 3,5). Die Fekundität der Weibchen wird wesentlich vermindert bei Neutronenbestrahlung von über 2000 rad und bei Röntgenbestrahlung von 7500–10000 rad. Die strahlenbedingte Schädigung der Ovarien konnte auch histologisch nachgewiesen werden.

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This work has been supported by grant nr. 74.01552.06 from the Consiglio Nazionale delle Ricerche (C.N.R.), Rome, Italy.     

Die Mittelung von Reaktionspotentialen

The evidence of averaged evoked potentials has been proved. The resulting possibilities for calculation and reduction of the standard deviation are discussed with special regard to computer application. Examples of acoustic evoked responses from the cortex of the cat and the scalp of man demonstrate the suggested processing of EEG data.

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Dissertation Erlangen 1968.

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Zu danken habe ich Herrn Professor Dr. W. D. Keidel für viele Anregungen und für die Schaffung ausgezeichneter Arbeitsbedingungen, Herrn Professor Dr. E. Mollwo für das gezeigte Interesse und für wertvolle Ratschläge bezüglich der Darstellung der Ergebnisse, Herrn Dr. E. David und Herrn Dipl.-Phys. S. Kallert für viele fördernde Diskussionen und für eine über den kollegialen Rahmen hinausgehende interdisziplinäre Zusammenarbeit, Herrn K. Burian für sorgfältigste Ausführung der photographischen Arbeiten und Frau M. Fumy für qualifizierte technische Unterstützung. — Die Arbeit wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft apparativ entscheidend gefördert.     

Zur Isolierung einer strahlensensiblen Saccharomyces-Mutante Empfindlichkeit des Koloniebildungsvermögens,der RNS- und Proteinsythese

Summary A radiation-sensitive strain has been isolated fromSaccharomyces. By tetrad analysis it has been shown that the radiation-sensitivity is due to a gene mutation. The mutated gene, r ₁ ^s , makes haploid cells 3 to 6 times more sensitive to UV and approximately twice as sensitive to X-rays. Homozygous diploid cells (r ₁ ^s r ₁ ^s ) are approximately 2,5 times more sensitive to UV and X-rays than wild-type cells (++). In both haploid and homozygous diploid cells photo-reactivation and dark-recovery on agar without nutrients are not blocked by gene r ₁ ^s . In comparison to wild-type strains, the rate of RNA-synthesis in the radiation-sensitive strains is reduced after UV- and after X-irradiation whereas the rate of protein-synthesis is reduced only after UV-irradiation.

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Die Versuche wurden mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Frau I.Pietsch und Frau I.Mensendiek danken wir für zuverlässige technische Assistenz.     

Nachweis von sauren Mukopolysacchariden in Mastzellen mit Sudanschwarz B nach Invertseifenbehandlung

Zusammenfassung In Fortführung früherer Untersuchungen kann gezeigt werden, daß sich nach Invertseifenbehandlung neben Proteinen auch saure Mukopolysaccharide mit Sudanschwarz B darstellen lassen. Nach geeigneter Differenzierung kann die C 4-SSB-Methode zur Darstellung von sauren Mukopolysacchariden in Mastzellen und im Knorpel verwendet werden.Die chemischen Grundlagen der Methode und deren Anwendbarkeit für elektronenoptische Untersuchungen werden diskutiert.

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Summary In following up earlier experiments it was possible to show that after treatment with invert soaps not only proteins but also acid mucopolysaccharides were demonstrable with Sudan Black B. If this treatment is followed by a suitable method of differentiation the C 4-SSB-method may then be used for the demonstration of acid mucopolysaccharides in mast cells and cartilage.The chemistry of the method and its suitability for EM-investigations are discussed.

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Fräulein cand. med. Heidemarie Hager sei für ihre Mitarbeit herzlich gedankt.     

Experimente zur binären Klassifikation von Mustern durch den Menschen

The human visual system is investigated using two types of experiments. In the first type, pairs of characters of different fonts are presented with superimposed additive gaussian noise. The error rates are obtained as a function of the signal-to-noise ratio. By comparison with the error rates of the optimal system it may be concluded, that the human system is suboptimal, that no filtering process is involved, and that there is a nonlinearity which depends on the signal-to-noise ratio. Those fonts are recognized best, which one would expect according to the optimal system. In the second type of experiments, pairs of handprinted characters are presented. It turns out that these characters are recognized by humans about as well as by an approximately optimal system. Again, those pairs of characters are recognized best, which one would expect according to the approximately optimal system.

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Die vorliegende Arbeit wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Wissenschaft im Rahmen des Technologie-Programms durchgeführt.

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Von Herrn Dr. Reinig stammen die Aufbauten für die optischen Versuche.     

Der Einfluß des pH-Wertes auf die Darstellbarkeit von vier Phosphatasen bei gezüchteten Hühnerherzmyoblasten

Zusammenfassung Die Darstellbarkeit der sauren Phosphatase, der Thiaminpyrophosphatase, der Inosindiphosphatase und der Adenosintriphosphatase in gezüchteten Hühnerherzmyoblasten hängt weitgehend vom pH-Wert der Präparationslösung ab und äußert sich in der Menge des jeweils gebildeten Reaktionsproduktes. Das pH-Optimum der einzelnen Enzyme läßt sich bei den Myoblasten nicht verallgemeinern, sondern gilt in der Regel für definierte Reaktionsorte in der Zelle.

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The influence of pH on the localization of four phosphatases in culture cells

Summary In cultured chicken heart myoblasts the localization of acid phosphatase, thiamine pyrophosphatase, inosine diphosphatase and adenosine triphosphatase largely depends on the pH of the incubating medium. The rate of phosphate liberation from the substrate indicates the influence of pH. In myoblasts the pH optimum of the different enzymes must not be generalized, as each pH optimum is only valid for one defined class of cytoplasmic organelles.

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Die Arbeit wurde durch Mittel der Kernforschungsanlage Jülich GmbH gefördert. Herrn Prof. Dr. N. Weissenfels, Herrn Prof. Dr. R. Danneel und Herrn Dr. D. Schäfer danke ich für beratende Hilfe, Frau G. Scheben und Fräulein I. Rosooha für technische Assistenz.     

Probleme der Charakterisierung einzelner Chromosomen durch DNS-Messungen

Zusammenfassung Es wird eine Übersicht über die verschiedenen Methoden zur DNS-Messung an Chromosomen gegeben. Die Methoden werden kurz beschrieben und die wichtigsten Ergebnisse der verschiedenen Autoren diskutiert.

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Problems of characterizing individual chromosomes by measuring the DNA content

Summary A review of the different methods of determining the DNA content of individual chromosomes is given. The methods are described briefly, and the results of the different authors are discussed.

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Nach einem Referat anläßlich der 11. Tagung der Gesellschaft für Anthropologie und Humangenetik, Mainz, 7. 10. 1969.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft, AZ Mu 258/3.