Das visuelle System von Zonotrichia leucophrys gambelii

Zusammenfassung Der Verlauf der Sehbahn und die Lokalisation der optischen Zentren wurden bei Zonotrichia leucophrys gambelii (nordamerikanischer Ammernfink) nach einseitiger Augenexstirpation mit den Techniken von Nauta-Fink-Heimer, Bodian und Bielschowsky erforscht. Die Untersuchungen erstreckten sich über einen Zeitraum von 3 bis zu 120 Tagen nach der Operation. Zonotrichia leucophrys gambelii besitzt ein für Vögel typisches visuelles System. Die Hauptmasse der Optikusfasern endet im Stratum griseum et fibrosum superficiale des Tectum opticum. Weitere zentrale Endgebiete sind: Nucleus geniculatus lateralis, Nucleus lateralis anterior, Nucleus superficialis synencephali, Nucleus externus, tectales Grau und Nucleus ectomamillaris als Kern der basalen optischen Wurzel. Alle Fasern werden im Chiasma opticum total gekreuzt, auch der Tractus isthmo-opticus, ein efferentes Bündel, dessen Ursprung im Nucleus isthmo-opticus zu finden ist. Dieses efferente Fasersystem läßt sich im Stumpf des durchtrennten N. opticus noch 120 Tage nach der Operation gut versilbern. Eine direkte Verbindung von Retina und Hypothalamus war lichtmikroskopisch nicht nachweisbar. Neurosekretorisch aktive Zellen des Hypothalamus können zwar einen engen räumlichen Kontakt mit den optischen Fasern haben, Synapsen sind aber an diesen Stellen nicht zu erkennen. Es werden passagere Opticusfasern beschrieben, die auf dem Weg zum Nucleus lateralis anterior und Nucleus superficialis synencephali den Hypothalamus durchsetzen.

---

Neurohistological and experimental studies of the visual system in Zonotrichia leucophrys gambelii

Summary The course of the optic pathways and the positions of the optic centers have been investigated with unilaterally enucleated white-crowned sparrows, Zonotrichia leucophrys gambelii, using the techniques of Nauta-Fink-Heimer, Bodian, and Bielachowsky. The investigation involved birds examined 3–120 days after enucleation. The white-crowned sparrow has a typically avian visual system. The major bundles of optic fibers terminate in the stratum griseum et fibrosum superficiale of the tectum opticum. Further terminal areas are the nucleus geniculatus lateralis, nucleus lateralis anterior, nucleus superficialis synencephali, nucleus externus, the tectal gray, and the nucleus ectomamillaris of the basal optic root. There is a complete crossing of all fibers in the chiasma, including those of the tractus isthmo-opticus, an efferent bundle with its origin in the nucleus isthmo-opticus. This efferent fiber system can be well impregnated in the stump of the sectioned optic nerve up to 120 days after the operation. No direct connection between the retina and hypothalamus could be demonstrated by light microscopy. Hypothalamic neurosecretory cells can occur in close contact with optic fibers but no synapses have been recognized. Some optic fibers pass through the hypothalamus enroute to the nucleus lateralis anterior and the nucleus superficialis synencephali.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft. Herrn Prof. Dr. D.S. Farner, Department of Zoology, University of Washington, Seattle, Wash., danke ich für die Förderung dieser Studien (National Institutes of Health Research Grant No. 5 ROI NB 06187 to Professor D. S. Farner).     

Zur Wirkung des Lichtes auf die circadiane Periodik des Stoffwechsels und der Aktivität beim Buchfinken (Fringilla coelebs L.)

Zusammenfassung Bei 8 Buchfinken (4, 4) wurden Sauerstoffverbrauch und Hüpfaktivitätsowohl unter Bedingungen eines künstlichen Licht-Dunkel-Wechsels (LD 1212 Std; ohne Dämmerung) als auch im Dauerlicht (LL) bei konstanter Umgebungstemperatur (18–20° C) kontinuierlich gemessen. Im 1. Teil des Versuchs wurde die Beleuchtungsstärke während der Dunkelzeit (D) zwischen 0,01 und 1,0 Lux bei gleichbleibender Beleuchtungsstärke während der Lichtzeit (10 Lux) geändert. Im 2. Teil des Versuchs wurden die Vögel im Dauerlicht von 1 und 10 Lux untersucht. Vier Vögel wurden zusätzlich bei 100 Lux gemessen.Das mittlere Niveau des Sauerstoffverbrauchs (pro Std) und die mittlere Aktivitätsmenge (pro Stunde) während einer Periode sind bei der Mehrzahl der untersuchten Vögel linear und positiv miteinander korreliert (Abb. 2 und 3; Tabelle 1).Änderungen des mittleren Aktivitätsumsatzes (Differenz von mittlerem Niveau des Gesamtumsatzes und des Ruheumsatzes) sind ebenfalls positiv mit Änderungen der Aktivitätsmenge korreliert. Diese Aussage beruht auf der Voraussetzung, daß sich die circadiane Periodik des Gesamtstoffwechsels aus mindestens zwei Periodizitäten zusammensetzt: der Periodik des Grundstoffwechsels (vegetative Periodik) und der Periodik von Ruhe und Aktivität (Aktivitätsperiodik).Bei Änderungen des Zeitgebers (Erniedrigung der Zeitgeberamplitude und gleichzeitige Erhöhung der mittleren Beleuchtungsstärke) werden folgende Parameter signifikant verändert: die positive Phasenwinkel-Differenz zwischen Stoffwechselperiodik und Zeitgeber wird vergrößert, die Dauer der Aktivität (Aktivitätsumsatz ₃ ) wird verlängert, die Schwingungsbreite der Stoffwechselperiodik wird erniedrigt (Abb. 4; Tabelle 2).Unter Dauerlicht-Bedingungen werden durch eine Erhöhung der Beleuchtungsstärke von 1 auf 10 Lux folgende circadianen Parameter erhöht: die Frequenz, das mittlere Niveau der Stoffwechselperiodik (Gleichwert), der Ruheumsatz, das -Verhältnis (Verhältnis Aktivitätszeit/Ruhezeit) und die Aktivitätsmenge pro Zeiteinheit. Die Schwingungsbreite der Stoffwechselperiodik bleibt unverändert (Abb. 5). Außerdem besteht eine regelhafte Beziehung zwischen dem Formfaktor der Stoffwechselschwingung und der Beleuchtungsstärke, beziehungsweise der Spontanfrequenz. Erhöhung der Beleuchtungsstärke von 10 auf 100 Lux hat unterschiedliche Wirkungen auf die circadianen Parameter der 4 gemessenen Vögel.Die unter Dauerlicht-Bedingungen gewonnenen Ergebnisse folgen der modifizierten circadianen Regel, die eine positive Korrelation zwischen Frequenz und Gleichwert der autonomen circadianen Schwingung fordert (Abb. 7).Die unter Zeitgeber-Bedingungen (Licht-Dunkel-Wechsel) gewonnenen Ergebnisse werden auf der Grundlage einer vorwiegenden Beeinflussung des circadianen Schwingers durch die Amplitude der Zeitgeber-Periodik (Zeitgeberstärke) gedeutet. Änderungen der Beleuchtungsstärke während der Dunkelzeit (im Bereich der gebotenen Lichtintensitäten) haben keinen regelhaften Einfluß auf die Stoffwechselparameter der Periodik.

---

On the effect of light upon the crcadian rhythms of metabolism and activity in the chaffinch (Fringilla coelebs L.)

Summary Oxygen consumption and hopping activity of 8 chaffinches (4 males, 4 females) were measured simultaneously (I) in an artificial 1212 hr light-dark-cycle (LD; without twilight) and (II) in continuous illumination, both at constant temperature (18–20°C). During the first part of the experiment illumination during darktime (D) was varied in both directions between 0.01 and 1.0 lux. Light intensity in L (lighttime) remained constant (10 lux). In the second part of the experiment the birds were exposed to a continuous illumination of 1 and 10 lux. Four birds were also measured at 100 lux.For the majority of the birds, the mean level of oxygen consumption per hour and the average amount of activity (contacts per hour) during one circadian period are positively and linearly correlated to each other (Fig. 2 and 3; Table 1).Changes in the level of the activity metabolism — i.e. the difference between mean level of total metabolism and resting metabolism — are also positively correlated to changes in the amount of activity. This statement is based on the assumption that there exist at least 2 rhythms as basic components of the circadian rhythm of total metabolism: the rhythm of basal metabolic rate (BMR) or vegetative rhythm and the rhythm of activity and rest (activity rhythm).By variation of the Zeitgeber — simultaneous decrease in amplitude and increase in mean level of light intensity — the following parameters are significantly changed: the phase-angle difference between the circadian rhythm of metabolism and the Zeitgeber is increased (positive phase-angle differences are changed in positive direction), the activity time is lengthened, and the amplitude of the rhythm (range of oscillation) is diminished (Fig. 4; Table 2).With an increase in light intensity from 1 to 10 lux (continuous illumination), the following parameters are increased: the frequency of the rhythm, the mean level of metabolism per period, the resting metabolic rate, the -ratio (i.e. ratio activity time/rest time), and the total amount of activity per unit time. The range of oscillation remains unchanged (Fig. 5). There is also a regular change of the form-factor characterizing the shape of the metabolic oscillation, which depends upon light intensity as well as upon frequency (Fig. 8). Increasing light intensity from 10 to 100 lux affected differently the circadian parameters of the four birds tested.The results obtained in continuous illumination follow the modified circadian rule which postulates the positive correlation between frequency and mean level of the autonomous circadian oscillation (Fig. 7).The results obtained under the influence of a Zeitgeber (light-dark-cycle) are interpreted on the basis of the primary influence of the Zeitgeber amplitude (strength of the Zeitgeber) upon the circadian oscillation. The given changes in light intensity during darktime have no significant effect on the metabolic parameters of the rhythm.

     

Die Littorina-Arten: Kein Modell für die Entstehung der Landschnecken

Zusammenfassung Die europäischen Littorina-Arten verfügen über keinerlei Osmoregulation.Kleine Individuen (Arten) haben kleine Kiemen, die Kiemen wachsen positiv allometrisch.Die Fortpflanzung zeigt keine parallel dem spezifischen Habitat zunehmende Neigung zur direkten Entwicklung.Die Littorina-Arten stellen kein Modell für die Entwicklung der Landschnecken dar, sie zeigen lediglich typische Charaktere von Tieren der Gezeitenzone.

---

The Littorina species of the European coasts: No model for the evolution of terrestrial gastropods

Summary The Littorina-species of the European coasts are completely isoosmotic with their environment.Small specimens (species) have very small gills; with increasing size the gills grow rapidly. The gills of different species of identical size show no difference. The reproduction does not trend towards direct development parallel to the habitat of the species.Therefore the Littorina species are no model for the evolution of terrestrial gastropods, their characteristics are merely those of intertidal animals.

     

Mikropinozytose im Zentralnervensystem

Zusammenfassung An durch Perfusion mit Glutaraldehyd fixierten Rattengehirnen wurde das Erscheinungsbild der Mikropinozytose in Elementen der Meso- und Neuroglia sowie an den Perikarya und synaptischen Endformationen der Nervenzellen elektronenmikroskopisch dargestellt.Die bei der Mikropinozytose von der Zellmembran invaginierten Caveolen und Tubuli können einfache Verzweigungen zeigen. Ihre Oberfläche und die der mikropinozytotischen Bläschen zeigen an der gegen das Zytoplasma gerichteten Membranseite einen Stachelsaum. Diese Membrandifferenzierung dürfte mit der Resorption besonderer, zum Teil makromolekularer Substanzen zusammenhängen.Im Bereich großer Synapsen, z.B. in den Moosfasertelodendren der Glomerula cerebellaria oder in der Zona glomerulosa des Bulbus olfactorius sind mikropinozytotische Invaginationen und Bläschen sehr häufig. Möglicherweise übernehmen sie von den postsynaptischen Dendriten, die dünne Zytoplasmaprotrusionen in die Invaginationen hineinsenden, Stoffe. Es wird vermutet, daß es sich hierbei um inaktivierte Transmittersubstanz handelt, die auf diesem Wege dem präsynaptischen Abschnitt wieder zugeführt wird. Die zurückresorbierten Abbauprodukte der Transmittersubstanz werden in einem präsynaptischen Golgi-Komplex resynthetisiert und in synaptischen Bläschen angereichert. Dieses morphologische Bild ergänzt die biochemische Hypothese eines Acetylcholin-Kreislaufes im Bereich von Nervenendigungen.Entsprechende mikropinozytotische Erscheinungen wurden in caudalen Abdominalganglien von Leucophaea maderae beobachtet. Es wird angenommen, daß die Mikropinozytose ein allgemein verbreiteter Resorptionsmechanismus im Zentralnervensystem ist.Herrn Prof. Dr. F. Wassermann zum 80. Geburtstag gewidmet.Mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Two substrate sites in the renal Na+-d-glucose cotransporter studied by model analysis of phlorizin binding and-d-glucose transport measurements

Summary Time courses of phlorizin binding to the outside of membrane vesicles from porcine renal outer cortex and outer medulla were measured and the obtained families of binding curves were fitted to different binding models. To fit the experimental data a model with two binding sites was required. Optimal fits were obtained if a ratio of low and high affinity phlorizin binding sites of 1:1 was assumed. Na⁺ increased the affinity of both binding sites. By an inside-negative membrane potential the affinity of the high affinity binding site (measured in the presence of 3 mM Na⁺) and of the low affinity binding site (measured in the presence of 3 or 90 mM Na⁺) was increased. Optimal fits were obtained when the rate constants of dissociation were not changed by the membrane potential. In the presence of 90 mM Na⁺ on both membrane sides and with a clamped membrane potential,K _D values of 0.4 and 7.9 M were calculated for the low and high affinity phlorizin binding sites which were observed in outer cortex and in outer medulla. Apparent low and high affinity transport sites were detected by measuring the substrate dependence ofd-glucose uptake in membrane vesicles from outer cortex and outer medulla which is stimulated by an initial gradient of 90 mM Na⁺(out>in). Low and high affinity transport could be fitted with identicalK _m values in outer cortex and outer medulla. An inside-negative membrane potential decreased the apparentK _m ofhigh affinity transport whereas the apparentK _m of low affinity transport was not changed. The data show that in outer cortex and outer medulla of pighigh and low affinity Na⁺-d-glucose cotransporters are present which containlow and high affinity phlorizin binding sites, respectively. It has to be elucidated from future experiments whether equal amounts of low and high affinity transporters are expressed in both kidney regions or whether the low and high affinity transporter are parts of the same glucose transport moleculc.     

Collagen fiber arrangement of the human shoulder joint capsule--an anatomical study

The polariscopic examination of isolated shoulder joint capsules shows that the entire capsule does not have a homogeneous collagen structure. Most of the capsule is characterized by regular collagen fibers which cross at an obtuse angle in the area of the musculus supraspinatus and at an acute angle in the area of the m. infraspinatus. The density of the collagen network increases from the medial to the lateral part. Deviating from this basic pattern of the joint capsule, there is a different collagen texture in the area between the m. supraspinatus and the m. subscapularis. This texture has dissociated, rarefied and irregular collagen fibers. This means that the area--in comparison with the remainder of the capsule--is characterized not only by missing reinforcing ligaments but also by a deviating pattern of the collagen fibers. This different collagen structure is already existent in the fetus.     

Vitamin E and fatty acids in the grey seal (Halichoerus grypus)

Summary Vitamin E levels in serum, liver and blubber (subcutaneous adipose tissue) were determined for 66 male and female grey seals of varying age in the pupping colony on Sable Island in the Northwest Atlantic by high-performance liquid chromatography (HPLC). Fatty acid concentrations were determined for all blubber specimens. Adult males and pups had significantly higher levels of vitamin E and cholesterol in serum than females and juveniles. A close relationship between vitamin E and cholesterol in serum could be observed. Suckling pups had significantly higher levels of vitamin E in liver (191 mg·kg^–1) than juveniles and adults (21–41 mg·kg^–1). Levels of vitamin E in blubber showed an age-dependent increase, with the highest levels being found in adult males; overall, these levels were much lower than in man. Vitamin E levels in blubber and liver of lactating females were only half that of adult males. This might be due to an intensive transfer of vitamin E from mother to pup during lactation, a process which may also explain the much higher levels of vitamin E in serum and liver of nursing pups. The low levels of vitamin E in blubber of seals might be a result of its high percentage of unsaturated fatty acids (79%). Highest percentage was represented by 18:1, 16:1, 22:6 and 16:0. Pups had lower values of monounsaturated, and a higher percentage of saturated fatty acids compared to mothers.