Über den Nukleolarapparat der Nervenzellen im Hypothalamus der weissen Maus

Zusammenfassung An einem umfangreichen Material wird das Bild des Nukleolarapparates in den Nervenzellen des Hypothalamus der weißen Maus analysiert. Das Gesamtbild des Nukleolarapparates ist, wie Bachmann und Mitarbeiter zeigten, sehr mannigfaltig. Die Erscheinung der Emission läßt sich aber in wenige Grundformen gliedern. Die emittierten Körper können dem Nucleolus aufsitzen, frei im Kernraum oder an der Kernmembran (mit zunehmender Abplattung und Verkleinerung) liegen. Sie können aber auch auf dem ganzen Weg zur Kernmembran die Verbindung mit dem Nucleolus aufrechterhalten.Das gleiche Bild ist bei verschiedenen anderen Fixierungsweisen und im Nativpräparat aufzufinden. Histochemische Methoden zeigen, daß es sich bei den emittierten Substanzen vorwiegend um Desoxyribosenukleotide handelt, während der Nucleolus selbst neben anderen Substanzen Ribosenukleotide enthält. Es wird daraus geschlossen, daß der Nucleolus nicht nur ein Stapelzentrum des Kernes ist, sondern daß in ihm chemische Umbauvorgänge ablaufen.Die auch an unserem Material bestätigte auffallende Aktivität des Nukleolarapparates an den Nervenzellen des Hypothalamus läßt auf besondere Leistungen der Zellen schließen, eine Annahme, die weiterer Untersuchungen bedarf.     

Der Vibrationssinn der Grillen

Zusammenfassung Bei extrazellulärer Ableitung von den Halskonnektiven frei beweglicher Grillen konnten Neurone erfaßt werden, die mit hoher Empfindlichkeit auf Vibrationsreize antworten. Die diese Neuronen erregenden Rezeptoren liegen in den Subgenualorganen aller 3 Beinpaare. Die Schwellen einzelner Neuronen können etwas niedriger sein und eine stärkere Prequenzselektion aufweisen als die Schwellen der Beine (Abb. 3). Mit einer Methode der separaten Reizung einzelner Beinpaare sowie der Beine einer Körperseite (Abb. 4) konnten Experimente zur Erregungsintegration in den zentralen Neuronen unternommen werden.Die zentralen Neuronen antworten sowohl bei ipsilateraler als auch bei kontralateraler Reizung. Bei 800 Hz liefern die Mittelbeine eine größere zentrale Antwort als die Vorder- und Hinterbeine. Dies stimmt überein mit dem Ergebnis, daß die Mittelbeine bei 800 Hz empfindlicher sind als die anderen Beine (Dambach, 1972a). Die Neuronenhabituieren und zeigen spontane Schwankungenim Antwortverhalten. Zwei Neuronen waren nach Ausschaltung der Mittelbeine zunächst nicht mehr aktiv, ihre Antworten kehrten jedoch im Verlauf von Stunden wieder zurück (Abb. 10). Es wird angenommen, daß die zentralen Neuronen, zusammen mit den Subgenualorganen, zu einem Warnsystem gehören, dem die Fähigkeit zur Lokalisation der Vibrationsquelle aber nicht zukommt.

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The sense of vibration in cricketsII. Responses of central neurons

Summary Some fibres in the neck connectives of crickets are very sensitive to vibration of the substratum. These neurons have been studied in freely moving animals. Their sensory input originates in the subgenual organs in the legs, but they may be even more sensitive and selective than the leg nerves (Fig. 3). Selective stimulation of a pair of legs or of the three legs of one side (Fig. 4) was used for studies of the central integration.The central neurons respond to both ipsilateral and contralateral input. The middle legs are more sensitive to 800 Hz than are the other legs, and stimulation of the middle legs also causes the largest central response. The central neurons habituate, and their response shows spontaneous variations. Two neurons ceased to respond, when the middle legs were cut, but after some hours the response returned (Fig. 10). The central neurons together with the subgenual organs may belong to a warning system, but they carry no information for localization of the source of vibration.

     

Genetic studies in natural populations of forest trees

Summary The present study deals with the genetic differentiation within a natural forest of Cryptomeria japonica. Needle leaves were collected from approximately 50 trees in each of three sites, called subpopulations I, II and III, located at the apices of a triangle. The distances from each other among these three subpopulations were 760 m or 1,300 m. It was found, by an electrophoretic study of peroxidase, that the mean number of isozyme bands exhibited per individual tree was 11.68 in I, 13.73 in II and 12.53 in III. The t-test revealed that the differences between I and II and between II and III were statistically significant. The frequency of occurrence of each band was compared among the subpopulations. It was found that the variation among the three subpopulations was statistically significant. Not a few papers dealing with the study of pollen dispersal in coniferous trees have been published so far. Some of the authors consider that the distance of pollen dispersal is short and gene flow among subpopulations within a forest seldom occurs, while others are of the opinion that pollen travels long distances and no effective isolation is possible within a forest. Findings from the present study support the former view. They show that subpopulations within a forest of Cryptomeria japonica are genetically differentiated from each other, i. e. Sewall Wright's neighbourhood size is small in Cryptomeria japonica.

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Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der genetischen Differenzierung innerhalb eines natürlichen Waldbestandes von Cryptomeria japonica. Von drei als Subpopulation bezeichneten, in Dreiecksform angeordneten Standorten wurden Nadeln von jeweils etwa 50 Bäumen geerntet. Der Abstand der Sub-populationen voneinander betrug 760 bzw. 1300m. Mit Hilfe elektrophoretischer Untersuchung der Peroxydasen wurde gefunden, daß die durchschnittliche Zahl der Isozymbanden je Individuum 11.68 in I, 13.73 in II und 12.53 in III betrug. Der t-Test ergab eine signifikante Differenz zwischen I und II und zwischen II und III.Die Häufigkeit des Auftretens jedes Bandes wurde zwischen den Subpopulationen verglichen. Es wurde beobachtet, daß die Variation zwischen diesen drei Subpopulationen statistisch signifikant war.Es gibt nicht wenige Arbeiten, in denen über Untersuchungen zur Pollenverbreitung bei Koniferen berichtet wird. Einige der Autoren nehmen an, daß die Entfernung der Pollenverbreitung gering ist und daß der Genfluß zwischen Subpopulationen innerhalb eines Waldbestandes selten auftritt, während andere der Ansicht sind, daß Pollen über große Entfernungen verbreitet wird und eine wirksame Isolation innerhalb eines Forsts nicht möglich ist.Die Beobachtungen der vorliegenden Untersuchungen unterstützen die erste Ansicht. Sie zeigen, daß Subpopulationen innerhalb eines Waldbestandes von Cryptomeria japonica genetisch voneinander verschieden sind, d. h., daß Sewall Wright's Nachbarschaftsgröße bei Cryptomeria japonica klein ist.

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Contributions from National Institute of Genetics, Misima, No. 790.

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Researcher in Institute of Forest Genetics, Suwon, Korea, temporarily working in National Institute of Genetics, Misima.     

The distribution pattern of chlorogenic acid and caffeine inCoffea arabica

Zusammenfassung Im Hinblick auf die vielfach erwähnte Komplexbildung (Salzbildung) zwischen Kaffein und Chlorogensäure wurden alle vegetativen Teile und Früchte von jungen Kaffeebäumen auf das Mengenverhältnis der beiden Substanzen untersucht. Der Gehalt an Chlorogensäure ist in allen Organen höher als der Kaffeingehalt. Die Variation des Gehaltes mit dem Blattalter ist nicht gleich für die zwei Substanzen, das Maximum des Chlorogensäuregehaltes wird in einem früheren Entwicklungsstadium erreicht als dasjenige des Kaffeingehaltes. Es scheint unwahrscheinlich, daß die in vitro feststellbare Bindung zwischen Kaffein und Chlorogensäure stoffwechselphysiologisch eine Rolle spielt.

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With 5 Figures in the Text     

Observations on the morphology,submicroscopic structure and biological properties of satellite cells (S.C.) in sensory ganglia of mammals

Zusammenfassung Die Untersuchung der perisomatischen und periaxonalen Satelliten in sensiblen Ganglien verschiedener Säuger hat folgende Ergebnisse:Es wird nachgewiesen, daß die Satelliten um das Neuron eine ununterbrochene Hülle bilden, die es von den Bindegewebsstrukturen des Ganglions vollständig trennt. Jeder Satellit ist von seiner eigenen Zellmembran scharf begrenzt; die Membranen der anliegenden Zellen sind durch Zwischenräume von etwa 200 Å getrennt. Die Form der Satelliten ist im wesentlichen laminär: die Abbildungen von Zellen mit feinen verzweigten Fortsätzen, die hauptsächlich durch Silberimprägnation gewonnen wurden, geben meistens Artefakte wieder.Die Satelliten haben innige Beziehungen zum Neuron, von dem sie durch einen dünnen Zwischenraum (etwa 200 Å), von den entsprechenden Zellmembranen abgegrenzt, getrennt sind: die Satelliten passen sich jeder Unregelmäßigkeit der Neuronenoberfläche an, die durch kleine Paraphyten hervorgerufen wird.Wo der Neurit erscheint, stellen sich die perisomatischen Satelliten ein. Sie werden von den periaxonalen Satelliten ersetzt und diese ihrerseits von den Schwannschen Zellen.Die Satelliten enthalten manchmal ergastoplasmische Bildungen. Im großen und ganzen ist die Struktur dieser Zellen derjenigen der Schwannschen Zellen und vieler protoplasmatischen Gliocyten des Zentralnervensystems ähnlich.Während des körperlichen Wachstums erfahren die Satelliten eine bedeutend geringere Volumen-Zunahme als die Neurone, aber sie vermehren sich häufig durch mitotische Teilung. Beim Erwachsenen sind die Mitosen dagegen sehr selten. Das endgültige Volumen der Satelliten ist eher gleichmäßig, es entspricht dem Drieschschen-Gesetz. Auf Grund der gewonnenen Daten kann man diese Zellen als stabile Elemente im Sinne Bizzozero's betrachten.Über den funktionellen Wert der Satelliten äußert sich der Verfasser auf Grund der morphologisch und biologisch gesammelten Daten. Da diese Zellen immer zwischen den Blutgefäßen und den Neuronen liegen, muß ihre Tätigkeit trophischer Art sein. Die morphologischen Untersuchungen können allerdings nicht feststellen, ob diese trophische Funktion nur in einer Filtrierung der von den Blutgefäßen herkommenden Substanzen oder auch in ihrer Verarbeitung besteht.Schließlich behauptet der Verfasser, daß die perisomatischen und periaxonalen Satelliten einerseits eine große Ähnlichkeit mit den perineuronalen protoplasmatischen Gliocyten des Zentralnervensystems aufweisen, andererseits mit den Schwannschen Zellen. Es ist vielleicht möglich, in einer Kategorie viele Zellen zusammenzufassen, die in enger Beziehung zu den Neuronen stehen und ähnliche funktionelle Eigenschaften besitzen, Zellen, die sowohl dem zentralen als auch dem peripheren Nervensystem angehören.

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Research supported by a C.N.R. Grant.     

Energie-Bilanz eines Poikilothermen(Lacerta vivipara)

Zusammenfassung 1. Die Energiebilanz eines Tieres ist quantitativ im wesentlichen durch seinen Wärmehaushalt bestimmt oder mindestens in Wärmeäquivalenten ausdrückbar.2. Der Energiewechsel beruht auf zwei Hauptgruppen von Prozessen: Stoffwechselprozessen im Körperinneren und Wärmeaustausch zwischen Tierkörper und Umwelt.3. In beiden Gruppen treten regulative und nicht regulative Vorgänge auf. Die Regulation beim Wärmeaustausch zwischen Tierkörper und Umwelt beruht auf entsprechenden Verhaltensweisen.4. Der Unterschied zwischen Homoiothermen und Poikilothermen liegt nicht darin, daß die Regulationsmöglichkeit der Körpertemperatur nur den ersteren vorbehalten wäre (beide zeigen eine gewisse — und nur eine gewisse — Regulationsmöglichkeit), sondern darin, daß die Energiebilanz der Poikilothermen zum wesentlichen Teil durch den Wärmeaustausch mit der Umwelt beherrscht wird und daher auch die Regulation der Körpertemperatur wirksam nur durch Verhaltensweisen — die den Wärmeaustausch in die gewünschte Richtung lenken — erreicht werden kann.5. Aus der Beherrschung der Energiebilanz durch den Wärmeaustausch mit der Umwelt folgt auch, daß die Regulationskapazität der Poikilothermen weit geringer ist als die der Homoiothermen — obwohl natürlich auch deren Regulationskapazität begrenzt ist.6. Ein weiterer charakteristischer Unterschied zwischen Homoiothermen und Poikilothermen liegt darin, daß bei den ersteren die Überforderung der Temperaturregulation meist katastrophal endet, bei den letzteren hingegen eine normale Reaktion auslöst, nämlich den Übergang zu einer mehr oder weniger inaktiven, mindestens nicht vollaktiven Lebensweise. Aus verschiedenen Anzeichen läßt sich sogar schließen, daß Poikilotherme ein ständiges Leben im Aktivitätstemperaturbereich nicht ertragen könnten.7. FürLacerta vivipara wird eine möglichst komplette Energiebilanz gegeben.

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Energy balance of a poikilothermic animal(lacerta vivipara)

The main differences between homoiothermic and poikilothermic animals are considered on the basis of information from literature and results obtained by the author. It is not the occurrence of thermoregulation per se which constitutes the main differences between representatives of these two groups, but rather the manner in which this thermoregulation is performed. Whereas homoiothermic animals regulate by means of metabolic processes and changes in behaviour, poikilothermic animals employ the latter mechanism almost exclusively. InLacerta vivipara the close relationship between thermal balance and environmental factors is demonstrated on the basis of experimental results and calculations.

     

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.     

Adaptation und Photoregeneration im Fliegenauge

Zusammenfassung Adaptationsversuche mit quantengleichen monochromatischen Lichtern zeigen, daß die Empfindlichkeit der Miegenretina 3 min nach monochromatischer Helladaptation annähernd proportional der Sehfarbstoffkonzentration in den Rezeptoren ist. Spektralphotometrisch wurde nachgewiesen, daß während der Helladaptation sich photochemische Gleichgewichte zwischen dem Sehpigment P 490–500 und einem thermostabilen Folgefarbstoff M 550–560 einstellen.

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Adaptation and photoregeneration in the eye of the blow fly

Summary Adaptation with equal quanta monochromatic lights causes in the photoreceptors of the blow flyCalliphora three minutes after cessation in darkness an increase of threshold up to a level which is nearly proportional to the concentration of visual pigment P 490–500. Photometric measurements have shown that monochromatic illumination causes a photoequilibrium between visual pigment P 490–500 and its thermostable Metarhodopsin M 550–560.

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Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Schwerpunktsprogramms Rezeptorphysiologie und SFB-114. — Die Meßdaten der Abb. 3 stellte freundlicherweise Dr. J. Schwemer zur Verfügung.     

Rhythmische Erregungen in den optischen Zentren von Calliphora erythrocephala

Zusammenfassung Die rhythmischen Aktionspotentiale in den optischen Ganglien der Schmeißfliege (Calliphora erythrocephala) werden untersucht.Wird das Komplexauge von Calliphora belichtet, so können vom Ganglion opticum II schnelle, rhythmische Aktionspotentiale, 'Belichtungsrhythme , abgegriffen werden (Abb. 1). Sie treten im Bereich physiologischer Temperaturen und Lichtintensitäten stets und unabhängig von Schädigungen auf. Sie sind die einzige Form von Erregung, die zwischen dem retinalen Bereich und dem Cerebralganglion nachgewiesen werden kann. Die Belichtungsrhythmen zeigen gesetzmäßige Abhängigkeiten von den Reizgrößen. Es ist daher wahrscheinlich, daß sie in die Kausalkette der bei Belichtung des Auges ablaufenden zentralen Vorgänge eingeschaltet sind.Die optischen Ganglien werden mit einer Doppelmikroelektrode abgetastet. Da die Spannung zwischen zwei eng benachbarten Elektroden in der Nähe der Spannungsquelle am größten sein muß, kann gezeigt werden, daß die Belichtungsrhythmen wahrscheinlich in der äußeren Körnerschicht des Ganglion opticum II entstehen (Abb. 14 und 15).Als Maß für die Größe der Belichtungsrhythmen wird die größte während einer Belichtung auftretende Amplitude gewählt, die 'Maximalamplitud ; sie hängt stetig und reproduzierbar von der Zahl belichteter Ommatidien, von der Lichtintensität und vom Adaptationszustand des Auges ab (Abb. 5, 6, 7, 8, 10, 11 und 12).Die Amplituden der Belichtungsrhythmen klingen bei längerer Belichtung allmählich ab (Helladaptation), (Abb. 1C, Abb. 5). Die Heiladaptationszeit ist der Maximalamplitude proportional (Abb. 6, 8, 9 und 10). Wird die Belichtung vor dem völligen Abklingen der Rhythmen unterbrochen, so werden sie durch den Aus-Effekt des Retinogramms gehemmt und brechen sofort und vollkommen ab (Abb. 1 D). Die Dunkeladaptation ist selbst nach vorangegangener Belichtung mit sehr hohen Lichtintensitäten nach spätestens einer Minute abgeschlossen (Abb. 6 und 7).Die Frequenz der Belichtungsrhythmen liegt zwischen 100 sec^–1 und 250 sec^–1, sie nimmt mit steigender Temperatur zu (Tabelle 1). Die Frequenz ist unabhängig von der Lichtintensität, vom Adaptationszustand d von der Zahl belichteter Ommatidien.Während der einzelnen Belichtung zeigen die Rhythmen ein verschieden starkes Schwanken der Amplitude, eine Amplitudenmodulation. Die Modulation hängt vom Präparat und vom Präparationszustand ab.Durch den Vergleich der verschiedenen Modulationstypen und durch gleichzeitige Ableitung an mehreren Stellen des Ganglions können die physikalischen Überlagerungsvorgänge untersucht werden. Die Einzelschwingungen physiologischer Einheiten überlagern sich am gemeinsamen Ableitwiderstand zwischen den Elektroden. Durch die Art der Überlagerung wird die Modulationsform bestimmt. Sie hängt im besonderen von der Frequenz und der Phasenlage der Einzelrhythmen und von physiologischen Synchronisationsvorgängen ab (Abb. 1, 2 und 16).Auch wenn ein Bereich der Retina gereizt wird, der nur wenige Sinneszellen umfaßt, treten Belichtungsrhythmen wie bei großen Reizflächen auf (Abb. 12). Deshalb wird die Möglichkeit diskutiert, daß bereits die kleinste physiologische Einheit im Ganglion mit rhythmischer Erregung antwortet, die in ihrer Amplitude, nicht aber in ihrer Frequenz vom Reiz abhängt.Herrn Prof. Dr. H. Autrum danke ich für das stete Interesse, das er den Untersuchungen entgegengebracht hat. Die Untersuchungen wurden zum Teil mit Apparaten durchgeführt, die die Deutsche Forschungsgemeinschaft Herrn Prof. Autrum zur Verfügung stellte.     

Observations on spike sequences from spontaneously active Purkinje cells in the frog

Zusammenfassung Die Frage wird aufgeworfen, inwiefern man aus der Statistik der Impulsfolgen bei Spontanaktivität einzelner Neurone auf die Funktionscharakteristik des Neurons selbst und auf die Art seiner Einschaltung in das Nervennetz schließen kann. Die Untersuchung der Verteilung der Intervalle verschiedener Dauer zwischen aufeinanderfolgenden Aktionspotentialen von Purkinjezellen des Froschkleinhirns ergibt, in Übereinstimmung mit den von anderen Autoren bei anderen Neuronentypen erhobenen Befunden, zwei Arten von Histogrammen: einerseits unimodale, vorwiegend bei Neuronen mit höherer Impulsfrequenz, andererseits bi- und trimodale, vorwiegend bei niedriger Impulsfrequenz. Die Form der unimodalen Verteilungen läßt, unter Annahme einer Gaußschen Verteilung der Erregungsniveaus im Eingang des Neurons, die sich aus der Summation einer großen Anzahl voneinander unabhängiger afferenter Erregungen ergibt, auf einen nichtlinearen Zusammenhang zwischen Erregungsniveaus und Dauer der Intervalle schließen; die unsymmetrische Verteilung der Intervalle wäre demnach als eine Verzerrung der statistisch gegebenen symmetrischen Verteilung der Erregungsniveaus zu verstehen. Diese Erklärung hat den Vorteil, kontinuierlich zu den bei niedriger Impulsfrequenz beobachteten unregelmäßigen Verteilungen überzuleiten, die sich einfach aus dem Zusammenbruch der statistischen Regelmäßigkeit im Falle von einer geringen Anzahl aktiver Fasern im Eingang ergeben. Die Untersuchung von Korrelationen innerhalb der Impulsfolgen mit Hilfe einer Verzögerungs- und Koinzidenzschaltung ergibt scharfe Maxima der Impulswahrscheinlichkeit als Funktion des zeitlichen Abstands von vorhergehenden Impulsen. Da diese Autokorrelogramme bei verschiedenen Neuronen derselben Art (Purkinjezellen des Froschkleinhirns) verschiedene Verläufe zeigen, wird zu ihrer Erklärung weniger eine Eigenschaft des Einzelneurons (Schwellenänderung nach em Aktionspotential) herangezogen, als die Rückwirkung des eurons auf sich selbst auf dem Umweg über andere Neurone es Nervennetzes. Die Korrelation zwischen Impulsreihen in erschiedenen Neuronen desselben Nervennetzes, die auf Grund ieser Annahme zu erwarten ist, wird in einigen Beispielen uch gefunden, wovon eines im Anhang gezeigt wird.

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The research reported in this document has been sponsored in part by the U.S.A.F., Grant AF-EOAR 63–89 and by the National Institute of Health, Grant NB 03922-02.

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Laboratori Nazionali di Frascati del C.N.E.N.     

Untersuchungen zur Proportionalität zwischen DNS-Gehalt und Fluoreszenzintensität fluorochromierter Einzelzellen

Zusammenfassung Anhand von Vergleichen zwischen absorptionsphotometrischen und fluorometrischen Messungen der Feulgen-DNS-Gehalte von Interphasenkernen und Mitosefiguren des Ehrlich-Lettreschen Mäuseascites-Tumors wird der Einfluß der nichtlinearen Beziehung zwischen Chromatindichte und Fluoreszenzintensität auf die Meßergebnisse geprüft. Die Ergebnisse werden in Form von Histogrammen gegenübergestellt. Bei den normalerweise angewendeten Meßbedingungen einer Erregerstrahlung von 436 m und Sperrfiltern zwischen 590 m und 610 m wurden bei extremer Chromatindichte bis zu 26 % zu niedrige Fluoreszenzwerte bei Feulgen-analoger Fluorochromierung mit Acriflavin gemessen. Mit ähnlichen Abweichungen ist auch bei der für durchflußfluoreszenz-cytophotometrische Untersuchungen benutzten Ethidiumbromid-Fluorochromierung der Nucleinsäuren zu rechnen. Da bei Tumorzellen häufig größere Unterschiede der Chromatindichte auftreten, sollte bei der Interpretation von Fluoreszenz-Histogrammen solcher Zellen stets auch die Chromatinstruktur berücksichtigt werden, da in solchen Fällen eine Verschiebung der Stammlinien vorgetäuscht sein kann.

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Investigations on the relation between chromatin concentration and fluorescence intensity in cells stained with fluorochromes for nuclear DNA

Summary For the quantitative determination of DNA in single cells, especially for measurements with flow chamber systems, fluorescence staining is frequently employed. In contrast to cytophotometric absorbancy measurements there is no linear but an exponetial relation existing between the concentration of the bound fluorochrome and the intensity of fluorescence. This results in erroneously low DNA-values if the DNA-concentration is very high, which may be the case during mitosis and in heterochromatic cells. To determine the possible errors, scanning absorbancy measurements of Feulgen-stained interphase nuclei and mitoses of Ehrlich-Lettre ascites tumor cells were compared to microfluorometric measurements of the same object after staining with the Schiff-type reagent acriflavine. The results of the measurements of mitoses demonstrate, that fluorescence readings may be decreased down to 26 % with respect to the true DNA-content in the case of extremely dense chromatin. Analogous relations are valid also for the fluorescence of nucleic acids stained with Ethidiumbromide. Since tumor cells frequently exhibit large variations of chromatin density, a deviation of the stemline may be simulated if many heterochromatic cells are present. Therefore the chromatin structure of a measured cell population should be taken into consideration always when deviations of DNA-values are interpreted as criteria of malignancy.

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Auszugsweise vorgetragen auf dem Symposion Impulscytophotometrie Heidelberg, 11. und 12. Mai 1973.     

Ontogenese und topographische Histochemie der Bernsteinsäuredehydrogenase in der Leber einiger nager

Zusammenfassung Histochemische Untersuchungen über die Verteilung der Bernsteinsäuredehydrogenase (SDH) im Leberparenchym einiger Nager haben gezeigt, daß die Fermentkonzentration während der Fetalperiode sehr gering ist und nach der Geburt innerhalb weniger Wochen auf Werte ansteigt, die denen erwachsener Tiere entsprechen.Das Muster der Fermentverteilung stimmt bei allen untersuchten Arten (Kaninchen, Ratte, Meerschweinchen) grundsätzlich überein und variiert lediglich mit der Läppchengliederung der betreffenden Art. Die Fermentkonzentration ist stets in jenen Parenchymarealen am größten, die terminalen und präterminalen Pfortader- und Leberarterienästen anliegen; von dort sinkt sie in Richtung auf die Zentral- und Sublobularvenen relativ stark ab. Infolge des Kontrastes zwischen fermentreichen periportalen und fermentarmen perivenösen Parenchymbezirken tritt die artspezifische Läppchengliederung deutlich hervor.Auf Grund der histochemischen Befunde ist jener Parenchymanteil als Bau- und Funktionselement des Organs anzusehen, der vom gleichen terminalen Pfortader- und Leberarterienast gespeist und durch die Zentralvenen der umliegenden Läppchen drainiert wird. Dieser Parenchymteil entspricht dem sog. portalen Läppchen nach Mall (1953) oder dem Acinus nach Rappaport (1959). Das Muster von Parenchymschäden stimmt mit dem Muster der Fermentverteilung grundsätzlich überein und wird offenbar von der Gliederung der terminalen Strombahn bestimmt.Nach den vorliegenden histochemischen und mikrochemischen Befunden ist eindeutig erwiesen, daß der Stoffbestand und damit die Funktion der einzelnen Parenchymareale planmäßig mit deren Standort innerhalb der Läppchen variiert. Die funktionelle Heterotopie der Leber (Zeiger 1952) ist damit auch histo- und mikrochemisch belegt. Das lenkende Prinzip, das der histochemischen Stoffverteilung zugrunde liegt und die Folgerungen, die sich aus den neueren Befunden für das Verständnis der funktionellen Gliederung des Organparenchyms ergeben, werden an Hand des Schrifttums und der eigenen Befunde diskutiert.     

Protonema mit Riesenkern bei der siphonalen GrünalgeBryopsis hypnoides und weitere cytologische Befunde

Zusammenfassung 1. Die in Kulturen erhaltenen Zygoten vonBryopsis hypnoides keimen ohne Ruheperiode aus zu einem Protonema mit ein oder mehreren pfriemförmigen Ästen von begrenztem Wachstum, die sich mehr oder weniger aufrecht auf einem prostraten rhizoidalen Teil erheben.2. Im Gegensatz zu dem vielkernigen Thallus der gefiederten Alge besitzt das Protonema einen einzigen großen Kern, der den achtfachen Durchmesser der vegetativen Kerne des Fiederthallus erreichen kann. Dieser Riesenkern enthält einen langgewundenen Nucleolus, der in Gestalt und Entwicklung Ähnlichkeit mit dem Nucleolus des Riesenkerns vonAcetabularia besitzt. Im Nucleolus wurde RNS nachgewiesen.3. Das Protonema wird vielkernig vor der Entstehung ein bis mehrerer breiterer Triebe, die sich zu den bekannten Fiederthalli oder zu Rhizoiden ausbilden.4. Das Teilungsbild des Riesenkerns wird von einer hantelförmigen Spindel des sich teilenden Nucleolus beherrscht, an deren Peripherie eine Mitose diploider Größenordnung zu erkennen ist. Der Riesenkern löst sich anschließend auf und entläßt nacheinander 2 Sekundärkerne, die sich mitotisch vermehren.5. Der relativ große Nucleolus der Thalluskerne bleibt ebenso wie die Kernmembran während der Mitose erhalten. Er wird in der Anaphase stark gestreckt, und die Verbindung zwischen den Tochternucleolen löst sich oft erst in der Telophase.6. Während der Gametenbildung in den Fiedern wird die Chromosomenzahl von 2n=16 auf n=8 reduziert.7. Anisogame Kopulation wurde beobachtet.

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Protonema with giant nucleus in the siphonaceous green algaBryopsis hypnoides and additional cytological results

Zygotes ofBryopsis hypnoides, maintained in modified Schreiber-solution, germinate into a rhizoidal protonema with a single nucleus; the nucleus diameter increases up to eight times that of vegetative nuclei in the multinucleate thallus. The giant nucleus contains a long sinuous nucleolus similar to that ofAcetabularia. The protonema becomes multinucleate prior to the formation of the plumose thalli. The division of the giant nucleus has been observed: Chromosomes in mitotic configuration, apparently diploid, become visible at the periphery of a large dumbbell-shaped spindle formed by the dividing nucleolus. Subsequently, the giant nucleus dissolves and dismisses two small nuclei, which propagate mitotically. Further observations deal with the persistence of the nucleolus during mitosis, chromosome number, gamete formation, and gamete copulation.

     

Hemmung glykogenbildender Enzyme durch 2,4-Dichlorphenoxyazetat (2,4-D)

Zusammenfassung An Schnitten vom Skelettmuskel der Ratte wird histochemisch die Hemmung glykogenbildender Enzyme durch 2,4-D in vitro nachgewiesen. Phosphorylase (Glucose-1-phosphatAmylose-Transglucosidase) und Transglucosidase (Amylo-1,6-Glucosidase, Branching Enzyme) werden durch Konzentrationen von 1 mM//l 2,4-D in der Inkubationslösung eben sichtbar gehemmt; bei 15 mM/l ist die Hemmung komplett und irreversibel. Weniger konstant ist die Wirkung von 2,4-D auf die UDPG-Glykogen-Synthetase. Die Hemmungskonzentrationen liegen hier etwa zwischen 8 und 30 mM/l 2,4-D. Es wird gezeigt, daß histochemisch die Hemmung der Phosphorylase und Transglucosidase weder kompetitiv zu G-1-p erfolgt, noch durch A-5-MP, Insulin-, Pyridoxal-5-Phosphatoder Cystein-Zusatz aufgehoben werden kann. Der mutmaßliche Mechanismus der Wirkung von 2,4-D auf die glykogenbildenden Enzyme und auf den Stoffwechsel mit dem Übergang zum Pentose-Phosphat-Zyclus bei der Pflanze und dem Anstieg der Glykolyse-Metabolite beim Warmblüter werden erörtert.

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Summary Inhibition of glycogen-forming enzymes by 2,4-D in vitro is histochemically established in sections of rat skeletal muscle. Phosphorylase (Glucose-1-phosphate amylosetransglucosidase) and transglucosidase (branching enzyme) are evenly inhibited at concentrations of 1 mM/l 2,4-D in the respective incubation media. Inhibition is complete and irreversible with 15 mM/l. Less constant results are obtained with UDPG-glycogen-synthetase. Respective concentrations vary between 8 and some 30 or more mM/l 2,4-D. Inhibition of phosphorylase and transglucosidase is histochemically shown neither being competitive to glucose-1-phosphate nor being antagonized by A-5-MP, insulin, pyridoxal-5-phosphate or cystein. The presumptive mode of action of 2,4-D on these enzymes and on metabolism, viz. on the metabolic shift to the pentose-phosphate-cycle in plants and on the increase of glycolytic metabolites in animals, are discussed.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

The effect of multiplicity of infection on recombination values in bacteriophageT 4 D

Zusammenfassung In Massenlysaten und Einzelwürfen vonT 4-Kreuzungen steigt der Prozentsatz der Rekombinanten mit steigender Infektionsmultiplizität an, und zwar sowohl zwischen gekoppelten als auch zwischen ungekoppelten Genen. Dieser Befund stimmt mitTrautners (1960) Ergebnissen beiT 1-Kreuzungen überein. Der scheinbarte Widerspruch zuEpsteins (1958) früheren Resultaten beiT 4-Kreuzungen läßt sich erklären, da verschiedene Wirtsbakterien verwendet wurden.Es wird diskutiert, ob dieser Effekt durch die Annahme erklärt werden kann, daß die infizierenden Phagegenome bei der Rekombination brechen und daß die Bruchstellen zufallsgemäß über die Genome einer Phagenpopulation verteilt sind. Die beschriebenen Versuche schließen jedochTrautners Interpretation nicht aus, daß in der infizierten Bakterienzelle eine Topographie existiert, d. h., daß die verschiedenen Genotypen während der Vermehrung nach Einzelinfektion nicht so vollständig durchmischt werden wie nach Mehrfachinfektion.

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With 2 Figures in the Text     

Dominanz und Fortpflanzungserfolg bei Streifeng?nsen (Anser indicus): Eine multiple Regressionsanalyse

Zusammenfassung Die positive Korrelation zwischen der Ranghöhe eines Paares im Winter und seinem Fortpflanzungserfolg (Anzahl flügge Junge) im nächsten Sommer wurde bei zahmen, freifliegenden Streifengänsen (Anser indicus) daraufhin untersucht, ob die Dominanz nicht lediglich ein Nebeneffekt einer anderen möglichen Ursache des Fortpflanzungserfolges ist. Untersucht wurden -Alter, -Alter, - und -Gewicht im Januar sowie Anzahl der Jungen im Vorjahr. Eine multiple Regressionsanalyse zeigte, daß die Dominanz einen positiven Bezug zum Fortpflanzungserfolg auch dann behielt, wenn die anderen Variablen konstant gehalten wurden. Von den anderen ließ nur das -Alter in einem Jahr eine nennenswerte Beziehung zur Fortpflanzungserfolg erkennen. Eine zusätzliche Analyse, bei der die Verpaarungsdauer mit berücksichtigt wurde, ergab, daß die Korrelation zwischen Dominanz und Erfolg auch nicht über diesen Faktor zu erklären ist. Die Möglichkeit, daß die Dominanz den Fortpflanzungserfolg beeinflußt, und die Wege, über die das geschehen könnte, werden diskutiert. Bei hoher Nesterdichte scheint der Einfluß der Dominanz besonders stark zu sein.

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Dominance and reproductive success in Bar-headed geese (Anser indicus): a multiple regression analysis

Summary A positive correlation between the dominance rank of a pair in winter and its reproductive success (number of young fledged) in the following summer was found in a semi-captive flock of Bar-headed geese. The possibility that dominance was simply a side-effect of other possible causes of reproductive success (male and female age, male and female weight in January, or number of young fledged in the previous year) was tested. A multiple regression analysis revealed that dominance was positively associated with reproductive success even when the other variables were held constant. Of the others, only male age showed some association with reproductive success in one year. A further analysis, including also pair bond duration, showed that the correlation between dominance and success could also not be explained by co-variation with this factor. The possibility that dominance influences reproductive success and the different ways in which this could be achieved are discussed. The influence of dominance seems strongest when nest density is high.

     

Eine halbautomatische Chromosomenmeßmethode mit dem Koordinatenmeßtisch “Pencil Follower”

Zusammenfassung Es wird eine halbautomatische Chromosomenmeßmethode mit Hilfe eines Koordinatenmeßtisches beschrieben. Die Struktur der Chromosomen wird mit einem Impulsgeber (Pencil) abgefahren und dabei werden X,Y-Koordinaten automatisch auf einem Informationsträger erfaßt. Die PF 10-Meßmethode ist im Vergleich zu den üblichen manuellen Chromosomenmeßmethoden genauer und erlaubt die Auswertung von wesentlich mehr Chromosomenpräparaten.

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Semiautomated method to measure chromosomes with the coordinate-digitizer Pencil Follower

Summary A semiautomated method to measure chromosomes with the aid of a coordinatetable was discribed. The X,Y coordinates of every chromosome were recorded on paper tape by the PF 10 Pencil Follower. In comparison to the hand measurements the PF 10 method is more accurate and faster.

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Die Untersuchungen wurden finanziert mit Hilfe von Forschungsmitteln des Landes Niedersachsen, der NATO und der Stiftung Volkswagenwerk.     

Fähigkeiten eines assoziativen Speichersystems im Vergleich zu Gehirnfunktionen

Zusammenfassung Assoziative Informationsspeicherung und assoziativer Informationsaufruf stellen ein Prinzip der Funktion des menschlichen Gehirns dar. Auf der UNIVAC 1106 wurde ein Neuronennetzwerk aus 100 erregenden Bausteinen simuliert. Die Bausteine bestanden aus Verzögerungsglied, Kennlinienglied mit Schwellenwert und PD-Glied; sie entsprachen in ihrem Verhalten weitgehend dem von realen Neuronen mit verzögertem Anstieg und Adaptation des Ausgangssignals. Die Systemerregung wurde durch einen hemmenden Baustein konstant gehalten. Information wurde als Muster erregter Einzelbausteine codiert. Die Speicherung der Muster und ebenso der zeitlichen Reihenfolge der Muster erfolgte durch Kopplungskoeffizienten (Maß für die Signaldurchlässigkeit der Verbindungen zwischen den erregenden Bausteinen).—In stark vereinfachter Weise vermag das beschriebene System Leistungen des menschlichen Gehirns nachzuahmen: parallele Assoziation (vollständiger Aufruf eines Musters durch Eingabe eines Teils des Musters), serielle Assoziation (Aufruf einer zeitlichen Mustersequenz durch Eingabe des Anfangsmusters), Auswahl zwischen beiden Assoziationsarten durch ein Steuersignal, Zuordnung eines unbekannten (nicht gespeicherten) Musters, Zuordnung von Mustern aus zwei Systembereichen, Assoziation einer wahrscheinlicheren Musterfolge, Störung des Assoziationsvorganges Eselsbrücke, Abstraktion des Gemeinsamen, Umlernen und produktiver Einfall.—Das Prinzip der wechselseitigen bedingten Verknüpfung kann als Hypothese für den Lernvorgang d.h. die Abbildung von Informationsmustern bzw. zeitlichen Mustersequenzen durch Kopplungskoeffizienten angesehen werden.—Einzelbaustein, Systemstruktur und Funktionsprinzipien des beschriebenen Systems werden mit Strukturprinzipien des Gehirns verglichen.

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Associative information storage and associative information recall are fundamental principles of the human brain. A neuron network consisting of 100 excitatory elements was simulated on the UNIVAC 1106. The network elements consisted of a delay element, a characteristic with a threshold value and a PD-element. The element's behaviour was to a great extent analogues to that of real neurons with delayed increase and adaptation of the output signal. The total excitation of the system was controlled by an inhibitory component. Information was coded as a pattern of excitated elements. The information patterns and also the temporal sequence of patterns were stored in the coupling coefficients (measure of the signal transfer between the excitatory elements).—In a very simplified manner the system described above is able to imitate effects of the human brain, including parallel association (complete recall of the stored information pattern when a part of the pattern is offered at the system's input), serial association (recall of a temporal sequence of information patterns by input of the first pattern of the sequence), selection between the two association modes by means of an external signal, classification of an unknown (not stored) information pattern, coordination of patterns from two fields of the system, association of a more probable pattern sequence, disturbance of the association process, memory aids, abstraction of common characteristics, reversal learning and productive ideas.—The principle of the mutually conditioned connection may be regarded as a hypothesis for the learning act, that is for the representation of information patterns or temporal sequences of patterns through coupling coefficients.—The network elements, the structure and the function of the system are compared with structure and principles of the brain.

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Die Arbeit wurde durchgeführt mit finanzieller Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft

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Prof. Dr. B. Hassenstein danke ich für die Überlassung des Themas und für die Betreuung der Arbeit     

Über die Rolle der Desoxyribosenukleinsäure bei der Zellteilung

Zusammenfassung Die Desoxyribosenukleinsäuren seheinen für die Zellteilung notwendig zu sein. Es ist schon früher an Hand einigen Materials gezeigt worden, daß in nukleinsäurearmen Kernen während der Prophase eine Nukleinsäureanreicherung stattfindet. Diese vollzieht sich in den Chromosomenelementen. Um näher zu untersuchen, mit welchen Ereignissen in der Zelle die lokalisierte Synthese dieses eigenartigen hochpolymeren Stoffes verknüpft sein könnte, wurde mittels Ultraviolettabsorptionsmessung in der einzelnen lebenden Zelle die Gesamtmenge der Nukleinsäure während der verschiedenen Stadien der meiotischen Prophase beiGomphocerus untersucht. Es stellte sich heraus, daß wenigstens vom mittleren Leptotän an die Nukleinsäuremenge konstant ist, was gegen eine direkte Korrelation zwischen Nukleinsäuresynthese und Chromatidenkontraktion spricht.Da die Desoxyribosenukleinsäuren so elektiv in den gentragenden Elementen der Zelle lokalisiert sind und vor der Zellteilung in großen Mengen auftreten, zu der Zeit, in welcher vermutlich die Genreduplikation sich vollzieht, ist eine Korrelation zwischen diesen beiden Phänomenen als wahrscheinlich anzunehmen.