Acta Biologica et Medica Germanica: Band 1, Heft 5 1958 [Reprint 2021 ed.] 9783112519004, 9783112518991

Citation preview

ACTABIOIMICA ETMEDICA GERMANICA HERAUSGEBER:

A. G R A F F I • H. G U M M E L • F . J U N G • A. K R A U T W A L D S. M. R A P O P O R T S C H R I F T L E I T U N G : W. S C H E L E R

KAD E M I E - V E R L A G

• BERLIN

• BAND I • HEFT 5

• SEITE499-630

•

1958

AUFNAHMEBEDINGUNGEN 1. E s werden nur Arbeiten angenommen, die nicht an anderer Stelle mit demselben Inhalt veröffentlicht oder zur Veröffentlichung angeboten werden. Der Autor verpflichtet sich nach Annahme, die Arbeit an keiner anderen Stelle zu veröffentlichen. 2. Die Arbeit muß wissenschaftlich wertvoll sein. Bestätigungen bekannter Tatsachen, Versuche und Beobachtungen ohne positives Ergebnis werden, wenn überhaupt, nur in kürzester Form aufgenommen. Nicht aufgenommen werden Arbeiten referierenden Charakters, Polemiken und rein spekulative Arbeiten, falls sie nicht ganz wesentliche neue Gesichtspunkte enthalten. 3. Die Arbeiten müssen kurz und klar geschrieben und gegliedert sein. Problematik (Einleitung), Methodik, Befunde und Diskussion, evtl. Schlußfolgerungen sollen deutlich in Erscheinung treten. Der Arbeit soll ein Kurzreferat der wesentlichsten Ergebnisse vorausgestellt werden (Zusammenfassung von höchstens einer Druckseite). Neben einer anderssprachigen erscheint auf jeden Fall eine deutsche Zusammenfassung. Die Arbeiten werden in folgenden Sprachen angenommen: Deutsch, Russisch, Englisch und Französisch. 4. Besonders wertvolle längere Arbeiten können als Beihefte veröffentlicht werden. 5. Von jeder Versuchsart bzw. jedem Tatsachenbestand oder jeder Krankengeschichte ist nur je ein Beispiel in knappester Form (Telegrammstil) zulässig. Weiteres Material ist als Tabelle oder grafisch darzustellen. Beobachtungen an biologischem oder medizinischem Material sollen mit Zahlenangaben über die Signifikanz der Ergebnisse belegt werden. 6. Literaturangaben müssen unter Verwendung der Abkürzung des Chemischen Zentralblattes und in der dort üblichen Form erfolgen: Name und Vorname des Autors, Band-, Seiten- und Jahreszahl. Bücher werden mit Titel, Verlag, Erscheinungsjahr und Seitenzahl zitiert, z. B . B . X . Y . nach M. N. Biochem. Z., 222, 45 (1951). Am Ende der Arbeit wird die Literatur in der Reihenfolge aufgenommen, wie sie im Text zitiert ist mit entsprechender Numerierung. 7. Doppeltitel sind zu vermeiden, ebenso Zerlegung einer Arbeit in mehrere Mitteilungen. 8. Das Manuskript muß am Kopf den Herkunftsort der Arbeit tragen. Am Ende des Manuskriptes wird der Name und die Anschrift des Verfassers bzw. des in erster Linie für den Inhalt verantwortlichen Verfassers wiedergegeben. Einsendungen von Arbeiten aus Kliniken und Instituten ist ekle Erklärung des Direktors oder Abteilungsleiters beizulegen, daß er mit der Veröffentlichung einverstanden ist und den Verfasser auf die Aufnahmebedingungen hingewiesen hat. 9. Das Manuskript ist einseitig und möglichst mit Maschine weitzeilig zu schreiben. Die Abbildungsvorlagen sind auf besonderen Blättern einzureichen. 10. Werden im Text wortgeschützte Bezeichnungen (z. B . Warenzeichen) benutzt, so ist nach Möglichkeit daneben eine international anerkannte und verständliche Bezeichnung (z. B . die chemische Zusammensetzung) anzugeben. Die Herausgeber

ACTA BIOLOGICA ET MEDICA GERMANICA Herausgeber:

A. G r a f f i • H. G u m m e l • F. J u n g • A. K r a u t w a l d • S. M. R a p o p o r t Bandi 1958 Heft 5

Acta biol. med. germ., Band, 1 Seite 49g—505 (1958) Aus dem Institut für biologische und medizinische Chemie, Akademie der medizinischen Wissenschaften der UdSSR., Moskau

4(5)-Amino-5 (4)-imidazolcarboxamid als normaler Harnbestandteil beim Menschen und bei Säugetieren A. E.

BRAUNSTEIN

Herrn Prof. Dr.

K .

und

G . J.

LOHMANN

WILENKINA

zum 60. Geburtstag gewidmet

(Eingegangen am 18. 4. 1958) Zusammenfassung 1. Ein Verfahren zur quantitativen Bestimmung von AICA im Harn wurde ausgearbeitet. Die Methode beruht auf chromatographischer Verteilung der mit Butanol extrahierten Harnbasen auf Filterpapier und spektrophotometrischer Messung der blauen Farbe, die auf den Chromatogrammen bei der Reaktion zwischen AICA und Diazobenzolsulfosäure (PAULY-Reagens) auftritt. 2. Die tägliche Ausscheidung von AICA liegt bei gesunden erwachsenen Menschen in den Grenzen von 0,6 bis 1,6 mg. Es werden ferner einige Werte der AICA-Exkretion bei Ratte, Kaninchen und Hund mitgeteilt. 3. Die AICA-Exkretion pro Einheit Körpergewicht ist bei Kindern in den ersten Lebensjahren sowie bei jungen Ratten höher als in späterem Lebensalter. 4. Bei Ratten wird der AICA-Gehalt des Harns durch Unterdrückung der Darmflora mittels Terramycin und Sulfaguanidin nicht beeinflußt; er ist erheblich gesteigert nach einmaliger subkutaner Injektion von Aminopterin.

Von einem der Verfasser [1] wurde unlängst festgestellt, daß menschlicher Harn regelmäßig kleine Mengen des Amids der 4{5)-Aminoimiclazol-${4)carbonsäure (Aminoimidazolcarboxamid, AICA) enthält. Den Nachweis dieser Substanz ermöglichte das auffallende Auftreten eines blauen Fleckes bei Behandlung von Papier-Chromatogrammen der mit n-Butylalkohol aus Harn extrahierbaren Basen mit Diazobenzolsulfosäure in alkalischer Lösung (PAULY-Reagens). Blaufärbung unter diesen Bedingungen ist charakteristisch für eine Reihe von Imidazolderivaten einschließlich AICA [2]. Histamin und manche andere Verbindungen geben 34

A c t a biol. med. germ. H e f t 5

500

A. E.

BRAUNSTEIN,

G . J.

WILENKINA

auf Chromatogrammen mit PAULY-Reagens die bekannte rote, braune oder gelbrote Färbung. Die mit Diazoreagens blau färbbare, aus Harnchromatogrammen eluierte Base verhält sich physikalisch-chemisch genau so (Zerstörung durch milde Oxydationsmittel, Löslichheitsverhältnisse, Lage auf Filterpapier bei chromatographischer Entwicklung mit verschiedenen Lösungsmitteln), wie authentisches AICA, das nach dem Verfahren von S T E T T E N und Fox [3] aus E. coli-Kulturen auf Nährlösung mit Nor-sulfazol gewonnen wurde[i]. Den Identitätsnachweis haben wir später mit AICA wiederholt, welches wir nach S H A W und W O O I . L E Y [5] synthetisierten. AICA wurde im J a h r e 1945 in Bakterienkulturen entdeckt, in denen m a n durch Zusatz von Sulfonamiden die Purinsynthese beeinträchtigt h a t t e [3]; solche Kulturen enthalten auch das Ribosid und wahrscheinlich das Ribotid dieser Base [4]. AICA wurde auch bei gewissen Bakterien-Mutanten mit gestörter Purinsynthese nachgewiesen [6]. AICA ist eines der letzten Zwischenglieder bei der Biosynthese des Purinkerns (vgl. [7]. [8]» [9])- A u s d e m Ribotid dieser Base (AICA-Ribose-5-phosphat) entsteht bei Mikroorganismen und in Tiergeweben durch enzymatische Kondensation mit einem Formylrest Inosinsäure (Hypoxanthinribotid). Die Reaktion ist reversibel; als Überträger der Formylgruppe ist H 4 -Folsäure (,,Formylierungs-Coenzym", oder Co-F) beteiligt:

NHÜ—CO Formyl—CoF +

II / C H NHÜ—C—W ^ribotid AICA-Ribotid

NH—CO 9 5 3 ) -

F R A E N K E L , G.: Arch. Biochem. Biophysics 50, 486/495 (1954). [ 5 ] CARTER, H . E . , P . K . B H A T T A C H A R Y Y A , K . R . W E I D M A N u n d G .

(1926).

FRAENKEL:

Arch. Biochem. Biophysics 38, 405/416 (1952). [6] FRÖBRICH, G.: Naturwissenschaften 40, 344/345 (1953). [7] B A C Q , Z. M.: Yoeding 16, 790 (1955). [8] S T R A C K , E . und K . FÖRSTERLING: Naunyn-Schmiedebergs Arch. exp. Pathol. [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26]

Pharmakol. 185, 612/621 (1937).

T.: Chemical Physiology of Excitation in Muscle and Nerve, Tokyo Japan 1956. FRIEDMAN, S. und G. F R A E N K E L : Arch. Biochem. Biophysics 5 9 , 491/501 (1955) S T R A C K E. und W. ROTZSCH: Scand. J.Clin. Labor. Inv. Vol. 10, ,Suppl. 31, 312 (1957)V E R L Y , W . G- und Z . M . B A C Q : Biochim. biophysica Acta 13, 454/455 (1954). S T R A C K , E. und K. FÖRSTERLING: Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem. 2 8 5 , 207/ 215 (195°)LORENZ, I . : Ber. ges. Physiol, exp. Pharmakol. 1 8 9 , 122 (1957). S T R A C K , E. und K. FÖRSTERLING: Hoppe-SeylersZ. physiol. Chem. 2 5 7 , 1 (1938). S T R A C K , E. und K. FÖRSTERLING: Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem. 277, 74 (1942). S T R A C K , E. und F. H E N T S C H : Chem. Ber. 84, 125/131 (1951). S T R A C K , E. und H. F R U N D E R : Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem. 2 8 6 , 51 (1950). ROLLETT, A.: Hoppe-Seyler's Z. physiol. Chem. 6 9 , 60 (1910). ENGELAND, R . : Ber. dtsch. chem. Ges. 43, 2705 (1911). S T R A C K , E . , H . RÖHNERT, I . LORENZ: Chem. Ber. 86, 525 (1953). Diplomarbeit J . HERRMANN, 1957 (unveröffentlicht). S T R A C K , E . und K . FÖRSTERLING: Naunyn-Schmiedebergs Arch. exp. Pathol. HAYASHI,

P h a r m a k o l . 185, 612/621 (1957). KÜLZ, (1924)RIKER

F.: Naunyn-Schmiedebergs Arch. exp. Pathol. Pharmakol. 102, 283 JR., W. F.: Pharmacol. Rev. 5, 1/86 (1953).

und 387 (1953)[27] B R A U N , J . v., H . [28] [29] [30] [31] [32]

STRACK, E .

(1912).

K . FÖRSTERLING: DEUTSCH

und

Hoppe-Seylers

A . SCHMATLOCH:

Z.

physiol. Chem. 295, 377/

Ber. dtsch. chem. Ges. 45, 1262

B R A U N , J . v.: Ber. dtsch. chem. Ges. 40, 3937 (1907). E W I N S , A . J . : Biochem. J . , 8, 366/373 (1914). H A N N A , C.: Proc. Iowa Acad. Sei. 5 8 , 245/249 (1951). K E I L , W.: Hoppe-Seylers Z. physiol. Chemistry 1 7 1 , 242/251 H U N T , R . und R . R . R E N S H A W : J . Pharmacol, exp. Therapeut.

[34] [35] [36]

(1927). 29, 17/34 (1926) F R A E N K E L , S. und K. N U S S B A U M : Biochem. Z. 1 8 2 , 424/433 (1927). G A B R I E L , S.: Ber. dtsch. chem. Ges. 53, 1985 (1920). D A L E , H. H.: J. Pharmacol, exp. Therapeut. VI, 147/190 (1914). (DETTINGEN, W. F. v. und D. F. E V E L E T H : J. Pharmacol, exp. Therapeut. 44,

[37] [38] [39] [40]

B R A U N , J. v.: Liebigs Ann. Chem. 382, 41 (1911). K Ü L Z , F.: Pflügers Arch. d. ges. Physiol. Menschen Tiere 1 9 5 , 623/625 RAVENTOS, J . : Quart. J. exp. Physiol. 26, 361/374 (1937). A L L E S , G. A . und P. K . K N O E F E L : Univ. California Publ. (Pharmacol.)

[33]

465/477 (1932).

212 (1939)-

Prof. Dr. Dr. E.

STRACK,

38 Acta biol. med. genii. Heft 5

Physiol.-chem. Institut Leipzig C 1, Liebigstr. 16.

(1922).

1, 187/

564

E . STRACK,

I. LORENZ

Summary In a quaternary trimethylammonium compound a positive or negative charge weakens the irritating power of the quaternary group compared with an electrically neutral group. Studies were done on betaines, nitriles, amines. In substances of the type of carnitin the secondary hydroxy group decreases the irritating power; acetylation decreases activity even further. Carnitin is therefore in no way-even in possible derivatives a nicotin-like or muscarin-like irritant in the tissues. I t has rather a damping effect on irritation or acts by its dipol moment.

Pe3K>Me IIOJIO}KHTejIbHbIH HJIH OTpMHaTe.HiHIiIM 3apHH OCJiaßjIHeT pa3HpaWHTejIbHbIH 3o" N

o

o

Tf o" o" in Ol Ol Ol Ol

o" in • rö es" es" N o" co oo" ko Ol oioo Ol Ol Ol 00 Ol 00 Noo

oo N i n o N i n i o H N H in rH rH RÖ rH~ M" RT"

N in N rn m es oo es RF FÖ 1-0 O ^t

9 »1 O H o H rf Tt1 "i M1

Ol rt Ol » Ol eö CO CO eö

1

1

in N M"

° "t-

HH

2 ^ -p öS 3 ¡2; vi

OOOOOOOOOOO CS CS N CS CS CS N M O O OCOOOOOOOlOlOlO N N N N rH rH rH in io in

N 1 fe;

o" o" o" o" o" o" 0" o" o" 0~ 0~ rH~ rH

anorg. N g/1

so p lH ^

N N N N N N N N O l O l O l O

0

o o es es es m c n c n c n i o i n i n i o i o i o rH rH rt" rH r i rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH

o o o o o o o o o o ffi n o o o o o o o o rocorococONNoooooooooocooooo

c o c o c o n n n n o o o o o o N N N M OOCCWOOOOCOMOOOO

CSCSCSCSCSCStNCSCSCSCSCSCSOICSCSCSCSeSCSCSCSNCSCSCSCSCS o" o" o" o" o" o" o" o" o" o" o" o" o" o" o" o~ o~ o" o" o" o" o" o" o o o o o

M-t

ccm ZukZulauf/ ker g/1 Std.

K ft

i ) io o

io io

i n i n i o i n i n i n i n i - i - t N N M O l O l O l O

io IO IO IO IO CS N N N N N O l O l O l O 0 0 rH rH rHrt00 M 00 O O 0 o" o" o" o" o" di d d d d d d di di d oo" oo" oo" CS~ es" et" es" rn" h" rH~ rö rö er, m cn ( n m i n n

es es es es es es n

es es es es es

cocococococococoeoco

o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o m i n i n o o o o m m i n o o o o o o o o o o o o o o o o o o es es es l o i n i n i n N N N O l O l O l O i H rn rn m (n tn THrHrHrHrHrHrHrHrHrHrHrHrHrHrHrHrHrHrHrHrHTHNCiOiOiNCS

Versuchsdauer in Stunden

i

Würze-

cd 3 N

O N t N O l H . ,

rn

M t N O l N i n n m n n n tn

lOOlrHTj-NOl t ^ in in in in

O CS O O CS n n n oo oo

ro 01

G . HILGETAG,

wri 4 t

A . MARTINI

O H 00 N o " » t in T )

O O ' H N U - I I O O O C ^ IC O vO H o" 0 N " t «O i n i n i n i n i n i n o n

g

0 0

O O MD 0 in rt- "t0" 0" 0"

| m 10 0 i ß

Tf

t ^ * ^ -

Oi

rf'O 01 o i

10" i n i n i o " i n i n i^i ^ i n w o i < 3 i a i o i o i 0 i 0 i 0 i a i M n

n o i Q i ^ H

( O N I O

0

rH t^. 0"

2_ t>. '•r n 0" 0"

OlNMOOlOinThMiH rH NmmNTt-mro»n'-t rH

N N N N N N i n i n i n i m n i n

ini n in

in i n i n i o 10

r f Ti- Tf o o O N N N i n i n i n » n i n i n o i O i O i O i O i O i

rH* ,-T rH*" O l O l 1 - 1 rH rH rH rH

^

ci n n n m n n n n n n n

^ ^ ^ ' O ' O i n O O C O i O O O C O l X H O l O ^ O l O l O

N 00" 00" 00" 00" 00" N N N

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 i n o o o o . 0 rH rH rH rH rH N

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 CH N N rH rH rH r O C O m ' J - ^ ^ ' t i n i n i n O l O l O l

0 0 0 O l O

Stunden

suchs-

dauer in

Ver-

1

ccm

0

f O m c o T i - T f i o o i O v ö o

t o rn m «

Zulauf/

Zucker

» P


Tf CO 10

4)

X I«! X X 3 3 3 3 hlJ Jhl OOOO lOlOtOH N N N PH N -+J +J -M H-> 43 43 Ö 43 ,J3 43O43 O O O o o Hl j o o 10 1H N

X) H 3

TH TH N RH RH M 4-> 4-> H-> 4-> -P

43 43 43 43 43 43 O O O O O O J J I J I J J J

RH N CO

O

•ö o ^S ris ä« § ä g> s .ab

L. "

iß V v HÜ

oo

e>. Iß0 O^ OL OL CI OL

irno 10 in IOVO

M CO CO + M O

2

U

S 3 N "ö 'S 'S .-tä S t f N Öo

t-^

o-

r^

c-^

Bedingte motorische Nahrungsreaktionen bei Ratten

593

net) koppeln, deren auslösenden Reiz man zweckmäßigerweise in gleicher Qualität und aus der gleichen Richtung, aber verschiedener Quantität bzw. physikalischer Reizstärke wählt. Wir wählten einen Lichtreiz von 10 L x (Lichtreiz 2 von 10 sec Dauer) als Hemmreiz. Die Ausbildung der Differenzierung auf optischen Reiz (Do) geschieht dadurch, daß das Versuchstier, das zunächst bei jedem Lichtreiz die Klappe öffnet, bei Licht 2 die Futterklappe zuerst verschlossen, später hinter ihr ein leeres Futternäpfchen vorfindet, der Lichtreiz 2 also in der PAWLowschen Terminologie nicht bekräftigt wird. Wir betrachten die Differenzierung als ausgebildet bzw. positiv, wenn das Tier während der 10 sec Dauer der Wirkung des Lichtreizes 2 auf dem Leinenkissen liegen bleibt. Eine Klappenöffnung während der Reizdauer wird als negativ bzw. Versager gezählt. Eine genaue subjektive Beobachtung der Versuchstiere (besonders zur Befunddeutung im pathophysiologischen Experiment) zwingt uns, eine Unterteilung der Erfolgs- und Versagerreaktionen auf den Hemmreiz vorzunehmen. Die Versagerquote enthält einfache Fehl- und auch aktive paradoxe Reaktionen, letztere, wenn eine deutliche aktive Nahrungssuchreaktion auf einen Hemmreiz folgt. E i n während der Reizdauer auftretendes Verlassen des Leinenkissens mit Suchbewegungen ohne Klappenöffnung wird als Orientierungsreaktion registriert; Putz- und Kratzreaktionen in Antwort auf den Hemmreiz werden zusammen mit Nagebewegungen als Eigenreaktionen gezählt und beide in der Häufigkeit der Erfolgsreaktionen auf Hemmreiz angegeben. A m Ende dieser Versuchsphase wird innerhalb eines Versuches bei jedem Tier im Abstand von l min viermal der bedingte Reiz = Lichtreizj und zweimal der Hemmreiz (Licht 2 ) in jedesmal gleicher Reihenfolge (Stereotypie) angewandt (s. Stereotyp I). Dem hier verwandten Stereotypbegriff liegen die Ausführungen PAWLOWS [50] zur Entwicklung dynamischer Stereotype zugrunde. Unter Berücksichtigung seiner Beobachtungen an Hunden werden Untersuchungen des Ablaufs zentraler Nervenprozesse auch bei R a t t e n im Stereotyp durchgeführt ([35], [59], [62]). Obwohl wir aus eigener Sicht von der Bildung dynamischer Stereotype im Sinne PAWLOWS bei R a t t e n noch nicht restlos überzeugt sind, führen wir unsere Untersuchungen ebenfalls unter den gleichen Bedingungen durch, haben aber die Reihenfolge der dann stereotyp nacheinander folgenden Reize so gewählt, daß uns dadurch noch andere Aussagen möglich sind, worauf im einzelnen bei gegebener Veranlassung hingewiesen wird. 4. Ausbildungsphase der bedingten motorischen Nahrungsreaktion I I . Ordnung: In dem während der vorhergehenden Phase angewandten Stereotyp positiv bedingter Reize und Hemmreize wird bei Beginn der 3. min nach Versuchsbeginn anstelle des positiven und bisher immer bekräftigten Lichtreizes! ein Tonreiz von 2000 Hz, 90 d B angewandt. Nach 10 sec Dauer des betreffenden Tonreizes und weiteren 10 sec reizfreien Intervalls — also 20 sec nach Beginn des neuen Tonreizes — wird ebenfalls f ü r 10 sec Dauer der Lichtreizj gegeben. Zur Verhinderung der Ausbildung einer bedingten Reaktion auf Komplexreiz wird der Ton von 2000 Hz, 90 d B und der 20 sec später folgende LichtreiZj^ nicht bekräftigt und jegliche Spur von Nahrung aus dem Futternäpfchen beseitigt. E r s t der 30 sec später folgende dritte Lichtreizj im Stereotyp, 4 min nach Versuchsbeginn, wird wieder mit 1 ml Glukoselösung bekräftigt (s. Versuchsprotokoll Nr. 41 der R a t t e 1 1 = Stereotyp II). Die bedingte Nahrungsreaktion I I . Ordnung gilt als ausgebildet, wenn das Versuchstier in den 10 sec der Wirkung des Tonreizes von 2000 Hz, 90 d B von der hinteren E c k e des Versuchskäfigs an die K l a p p e läuft, diese öffnet und ohne eine Nahrungsbekräftigung zu bekommen, sich wieder auf dem Leinenkissen lagert. Die Wiederholung der gleichen Reaktion 10 sec später, ebenfalls ohne Nahrungsbekräftigung auf Lichtreiz, gilt als Bekräftigung der bedingten motorischen Nahrungsreaktion

G . MISGELD

, Akust Diff Rz

^I

1 ml Glukose

Reaktiorisund Laufzeit in sec

Nahrungsbekräftigung .0

Dauer des Reizes in sec

CTi

0"

Licht j 250 Lux 369 Licht 2 10 Lux 156 Metronom 120/Mm. 11 Ton 2000 Hz 90 dB94 Licht ! 250 Lux 370 Licht x 250 Lux 371 Licht j 250 Lux 372 Ton 530 Hz 65 dB 16

7. Ausbildungsphase der bedingten Nahrungsreaktion III.Ordnung: Ähnlich wie bei der Ausbildung der bedingten Nahrungsreaktion II. Ordnung wurde anstelle des bedingten Reizes II. Ordnung mit Beginn der 3. min nach Versuchsbeginn 10 sec die Metronomfrequenz 120/min angewandt und eine darauf erfolgende Reaktion ebenfalls nicht bekräftigt. Nach 10 sec Pause folgt dann (also 3 min, 20 sec nach Versuchsbeginn) der bedingte Reiz II. Ordnung (Tonreiz 2000 Hz, 90 dB) für die Dauer von 10 sec und wiederum nach einer Pause von l o sec (also 3 min, 40 sec nach Versuchsbeginn) der unbekräftigte Lichtreiz x . Erst der nächste Reiz im Stereo-

vn o\

Bedeutung

6. Ausbildungsphase einer zweiten Differenzierung: Zum stichhaltigen Nachweis des Bestehens einer bedingten Nahrungsreaktion II. Ordnung auf Tonreiz 2000' Hz, 90 d B und zur Trennung von der zur Ausbildung einer bedingten Nahrungsreaktion I I I . Ordnung vorgesehenen Metronomfrequenz von 120/min wurde es neben seiner oben angeführten isolierten Prüfung notwendig, die zweite Anwendung des optischen Hemmreizes durch einen über den akustischen Analysator wirkenden Hemmreiz im Stereotyp zu ersetzen. Dafür wurde ein To'nreiz von 530 Hz, 65 d B gewählt und die Differenzierung auf akustischen Reiz (Da) wie oben ausgebildet und gefestigt.

!(M — Xly + {M — xtf ....

>

2

(M — xn y

und a M a M x = eine mittlere Ausbildungsdauer der bedingten motorischen Nahrungsreaktion von Mi = 6,34 ± 0,208 Reizkombinationen. Die gleichartig bei allen ausgebildeten positiven und negativen bedingten Reaktionen ermittelten M- und a- Werte ermöglichen einen statistischen Vergleich unter Anwendung des bei HOSEMANN [29] angegebenen ¿-Testes

D\MX — M2\\ tDi/t — /"M/ + Gm2S

Die beigefügte Tab. 1 enthält neben Mittelwert und Streuung der zu jeder bedingten Reaktion errechneten Ad die Ergebnisse ihres statistischen Vergleichs. Mit Summendiagrammen (Abb. 3) geben wir eine Übersicht über die Häufigkeit der einzelnen motorischen Nahrungsreaktionen (Ordinate = p) in Abhängigkeit von der Anzahl der Reizkombinationen (Abszisse). Auch ohne Einzeichnung der Ergebnisse des ¿-Testes würde die z. T. deutliche Differenz der Ad der verschiedenen positiven bedingten Nahrungsreaktionen zu erkennen sein. Zu einem gleichen Ergebnis kamen wir beim Vergleich der Ad der Differenzierungen auf unsere beiden Hemmreize (Abb. 4). Zu b) Das Verhalten der Lz und der Häufigkeit von Erfolgsreaktionen im Woch en durch schnitt Wie sich aus den oben beigefügten Versuchsprotokollen (s. S. 592 u. 594) ergibt, stehen uns zur Beurteilung des durchschnittlichen Verhaltens der Versuchstiere in einem bestimmten Versuchsabschnitt in Lz und Freßzeit Meßwerte zur Verfügung, deren Mittelwert und mittlere Streuung nach den bereits erwähnten Formeln berechnet werden können. Unter einer großen Anzahl bedingter Reaktionen treten gelegentlich Versager auf,

Bedingte motorische Nahrungsieaktionen bei Ratten

P

597

1

Abb. 3. Darstellung der mittleren Ausbildungsdauer (Ad) der bedingten motorischen Nahrungsreaktion I. (I), II. (II) und I I I . (III) Ordnung. (Pfeile = Mittelwert)

indem ein Tier während der 10 sec Dauer der Wirkung eines bedingten Reizes die Futterklappe nicht öffnet. Mit Erfolgs- und Versagerreaktionen sowie mit den bereits erwähnten Verzögerungsreaktionen (s. S. 591) be-

Abb. 4. Darstellung der mittleren Ausbildungsdauer (Ad) der Differenzierungshemmungen (Do) auf optische, (Da) auf akustische Reize (Pfeile = Mittelwert) 40*

598

K .

HECHT,

G.

MISGELD

sitzen wir Ereignisse, deren Auszählung in einem bestimmten Versuchsabschnitt eine Ergänzung zu der synchron erhaltenen L z darstellt und deshalb von uns mit der Methode der Ereignisstatistik behandelt werden. Da die Versagerquote eines Tierkollektivs in einem bestimmten Versuchsabschnitt sich mit der Erfolgsquote zu 100% ergänzt, ist sie die Gegenwahrscheinlichkeit (q) zur Wahrscheinlichkeit (p) des Auftretens positiver Reaktionen, so daß wir ohne Schwierigkeit die bei W E B E R [61] angegebenen Formeln der Ereignisstatistik benutzen können. px (Ereignishäufigkeit während eines bestimmten Versuchsabschnitts) wird durch den Quotient von Zx (Summe der tatsächlich eingetretenen ErZ eignisse) und Nx (Summe der möglichen Ereignisse) ausgedrückt, px = — , die Streuung(s.J errechnet sich nach internationalemÜbereinkommen aus sx = 1 / ——— . Bei N < 200 wird die Formel sr =

i IlT^T

I / - — — — benutzt .

l/iV + 3

'

N*

Ein Vergleich zweier

Stichprobenergebnisse von Ereignishäufigkeiten, also ein Vergleich der Ergebnisse zweier vergleichbarer Versuchsabschnitte, zwingt uns zur Benutzung der Formel

jßlfi

p I

tm,, = — — iri

raj

N1

^ wobei man beachten muß, daß sich das in der sn,7/-Formel

• N2

verwandte p (ohne Index) aus der Formel p =

Z1

4-

Z

errechnet.

Die graphische Darstellung der prozentualen Verteilung der in einem bestimmten Versuchsabschnitt gemessenen L z in Summenpolygonen gibt uns die Möglichkeit, am Ende der Kurve gleichzeitig die mittlere Wahrscheinlichkeit (p) und Gegenwahrscheinlichkeit (q) des Auftretens bzw. Nichtauftretens der jeweils behandelten positiven bedingten Nahrungsreaktion abzulesen (s. Abb. 5) und die unterschiedliche Richtung von K u r v e n zweier oder mehrerer Häufigkeitsverteilungen bestimmter L z mit der ^-Methode nach P E A R S O N in der Errechnung der Übereinstimmungsprozente dieser Verteilungskurven zu vergleichen (Erläuterung bei H O S E M A N N [29], S. 77). Damit bekommen wir drei, bei Überprüfung auch der Verzögerungsquote sogar vier Werte, an denen wir die Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung der Ergebnisse zweier Versuchsabschnitte überprüfen können. Es erscheint uns überflüssig, alle so entstandenen Summenpolygone 1 der hier aufeinanderfolgenden Versuchswochen beizufügen; wir geben lediglich in Tabellen die Ergebnisse der Anwendung dieser Methoden an. 1. Der bekräftigte positive bedingte motorische Nahrungsreflex I. Ordnung (Ia) Nach der Ausbildung der bedingten Reaktion I. Ordnung verzeichnen alle Untersucher eine mehr oder weniger lange Periode des Auftretens verschieden langer Lz, bis sich mit der „Festigung" der bedingten Reaktion die erzielten L z ausgleichen. Diesen „Ausgleich" der L z galt es statistisch 1 Auf Anforderung bei den Autoren stehen Fotokopien dieser Verteilungskurven der einzelnen Versuchswochen gern zur Verfügung.

Bedingte motorische Nahrungsreaktiönen bei Ratten

599

Abb. 5. Summenpolygone der %-Verteilung der Latenzzeiten bedingter motorischer Nahrungsreaktionen I. Ordnung in den ersten 4 Wochen (I, II, I I I , IV) nach ihrer Ausbildung mit der dazu beobachteten a) Versager- und b) Verzögerungsquote im Säulendiagramm Tabelle 2 Übersicht der mittleren Latenz- und Freßzeit sowie der Häufigkeit bedingter motorischer und unbedingter Nahrungsreaktionen einschließlich der Differenzierung in 3 Wochen nach Ausbildung der bedingten Nahrungsreaktion I. Ordnung

Vers.-Nr.

Bedingte motorische Nahrungsreaktion I. Ordnung (bekräftigt) Latenzzeit in sec M

8—12 13—18 19—24

0

2,06 ±0,075 1,05 ±0,028 0,86 ±0,029

Unbedingte Nahrungsreaktion Differenzieru ng

Häufigkeit

Häufigkeit

P

P

|

s

0,900 ±0,0095 0,978 ±0,0014 0,965 ±0,0017

|

5

0,951 ±0,0069 0,947 ±0,0065 0,927 ±0,0075

Häufigkeit P

|

5

0,692 ±0,0189 0,785 ±0,0168

Tabelle 3 Ergebnis statistischer Überprüfung des unterschiedlichen Verhaltens der Versuchsratten auf den bedingten Lichtreizj in den Wochen I, II, I I I , I V nach Ausbildung der bedingt motorischen Nahrungsreaktion I. Ordnung Reaktion

Latenzzeit hilf M

I : II II:III I I I : IV

> 13 > 5 < 1

Erfolgsreaktion hilf P > 8 > 2 < 1

Übereinstimmungs- % £ 2 -Test 99

ÖOO

K . HECHT,

G.

MISGELD

festzulegen. In Verdeutlichung der zahlenmäßigen Angabe der Tab. 2 läßt die Abb. 5 die prozentuale Verteilung der Lz der bekräftigten .bedingten Nahrungsreaktion I. Ordnung auf Lichtreizx im Verlauf (I) der Ausbildungsperiode, (II) der ersten, (III) der zweiten Festigungswoche, sowie (IV) der nächst folgenden, der Ausbildungswoche der bedingten Nahrungsreaktion II. Ordnung erkennen. Die statistische Überprüfung (Tab. 3) dieser Verteilungskurven zeigt, daß die Ergebnisse der dritten Woche mit denen der vierten die gleiche Grundwahrscheinlichkeit besitzen, d. h., zwischen der zweiten und dritten Versuchswoche tritt mit einem relativen Ausgleich der Lz und der Erfolgsquote eine Festigung der bedingten Nahrungsreaktion ein. U. E. haben wir damit ein statistisches Kriterium für einen dynamischen Begriff — den der „Festigung" beding-

A b b . 6. Oben: Darstellung der mittleren Latenzzeit nebst Streuung der bekräftigten bedingten Nahrungsreaktion I. Ordnung zwischen I. und X V I I I . Woche nach ihrer Ausbildung auf LichtreiZj. Unten: Anteil des Auftretens von Hemmungen, Eigenreaktionen, Orientierungs- und Zeitlupenreaktionen innerhalb der Versager-(. . .) und Verzögerungsquote ( ) jedes Wochenmittelwertes der Latenzzeit der bedingten motorischen Nahrungsreaktion I. Ordnung. (Die Pfeile kennzeichnen die Woche der Ausbildung der bedingten Reaktion II. bzw. III. Ordnung)

ter Reaktionen — gefunden, das uns in späteren Untersuchungen unter veränderten Bedingungen dienlich sein kann. Wie sich in weiteren Untersuchungen erwies, ist mit dieser Festigung jedoch kein absoluter Ausgleich der Lz verbunden. Tab. 4 1 zeigt, daß sich 1 Die in den Tab. 4 u. 5 eingef. Angaben zur unbedingten Nahrungsreaktion (M-Wert d. Freßzeit u. Häufigkeit ihrer Beobachtung) werden, da sie als Ausdruck durchschnittlichen Verhaltens subkortikaler Reaktionsweisen aufzufassen sind, im Vergleich zu Ergebnissen späterer Untersuchungen pathophysiologischer Art benötigt und brauchen in diesem Rahmen nicht behandelt zu werden.

B e d i n g t e

bc

a3

V M •SP SH ~ 3 :cS

X

m o t o r i s c h e

bß

M cS

' S :cS

D tH

n

0 o"

0

0

o~

0 o"

+1 +1 +1

+1

.1

rt o O CO ffl N 00 t ^ O O 0 0 0"

o~

o"

£

ca Ol

D es

bp i+H '

3

bß.bf

:oj

r-1:cS£HH ffi c

P

'S

£

o

00

o"

o o -t- 1 0 O i o^ o" 0"

o

n OJ ,ß

>

CT>

en

co

0"

0"

0"

+1 +1 +1

+1

N

O

x

2

CO

>1

O 0 0 0 0

0

+1

+1 +1

+1

00 O Ol

O

>0

O*

Ol

0

0

0

'53

ß

•SP

ß

-d

0 ß

.0

'-+J o co

Q5

N

a

rf

SD ö

-tr ^ rt t ^ r ^ o o 00 0 0 0 0 0 0 0 0 o" o"

tH -ß CS £ bjO ß

6 ü l

R a t t e n

CS

o"

^ o"

bo e 3

b e i

O t ^ Ol iO »O » O O N

o"

ß .0

N a h r u n g s r e a k t i o n e n

N ,ß

-o-ä ö CQ 3 t a e eqj

Woche

\0,8

i l i

[o,s —

Orientierungsreaktionen

Zeitiupenreaktionen

L

biff

M

I—II II—III III—IV IV—V V—VI VI—VII VII—XIII XIII—XIV XIV—XV XV —XVIII

> > < >

13 5

>

3

IV—VII

>

XIII—XVIII ^

der

Ï3

5

i innerhalb der 02

\'

\0,1

p

UIJ0

<
3 < 2
2

Hemmungsquote tDiff p > > > >

< < > <
5 > 9 >9

Quote

i Latenz} 0.3 j Zeiten

-Werte der Erfolgsreaktionen der bereits bestehenden bedingten Reaktionen während der Ausbildungs- und 1 Homogenitätsprüfungen werden nach der von H O S E M A N N angegebenen Methode unter Verwendung der ^-Methode auf der Grundlage der Häufigkeitsverteilung bestimmter Lz- u. Versagerquoten durchgeführt.

Bedingte motorische Nahrungsreaktionen bei Ratten

605

Tabelle 7 Übersicht der mittleren Latenzzeit und Häufigkeit von Erfolgsreaktionen auf Tonreiz 2000 Hz (bedingter Reiz II. Ordnung) und unbekräftigten Lichtreiz! in den Ausbildungs- und Festigungswochen der bedingten motorischen Nahrungsreaktion I I . Ordnung

Vers. Nr.

Bedingte motorischeNahrungsreak- Bedingte motorische Nahrungsreaktion I. Ordnung (unbekräftigt) tion II. Ordnung (unbekräftigt) Latenzzeit in sec M

25—30 31—36 37—42 43—50

1.34 0,93 0,70 o.73

± + + ±

Häufigkeit

0

P

o.i45 0,087 0,048 0,048

0,488 0,840 0,820 0,890

± + + +

Latenzzeit in sec

«

M

|

0,0316 0,0212 0,0245 0,0212

1,50 1,24 1,27 1,08

± + ± +

Häufigkeit

0

P

0,096 0,089 0,098 0,082

0,862 0,900 0,880 0,860

| + + + +

* 0,0220 0,0173 0,0207 0,0222

Tabelle 8 Ergebnis statistischer Überprüfung der Unterschiede zwischen Latenzzeiten, Erfolgs- und Hemmungsquote der Reaktion Ia, Ib und I I einschließlich des / 2 -Testes in der IV. Versuchswoche (Versuch 25—30) Reaktion

Latenzzeit bift.M

Erfolgsreaktion bat. P

Ia:Ib Ib:II Ia:II

> 6 < 1 > 3

> 20 > 26 > 55

Übereinstimmungs-% z 2 -Test


3i > 12 > 47

Tabelle 9 Ergebnis statistischer Überprüfung der Unterschiede zwischen Latenzzeiten, Erfolgs- und Hemmungsquote der Reaktionen Ia, Ib und I I einschließlich des ^ 2 -Testes in der V. Versuchswoche (Versuch 31—36) Reaktion

Latenzzeit tDift.M

Erfolgsreaktion W. P

Übereinstimmungs-% 2 2 -Test

Hemmungsquote tDMp

Ia:Ib Ib:II Ia:II

> 5 > 2 > 2

> 12 > 6 > 22

< 0,1 < 0,1 > 99

> 29 > 5 > 21

Festigungswochen der bedingten Nahrungsreaktion II. Ordnung (4.—7. Versuchswoche) lassen sich gemeinsam aus den Tab. 4 und 7 entnehmen. Die Tab. 8 und 9 zeigen die Ergebnisse statistischer Überprüfung dieser Werte in der 4. (Tab. 8) und 5. (Tab. 9) Versuchswoche einschließlich des Vergleichs der hier ermittelten Hq und der prozentualen Verteilungskurven der Lz mit der ^-Methode. Bereits in der ersten Woche nach Ausbildung der bedingten Nahrungsreaktion II. Ordnung (Versuch 31—36) wird der Mittelwert der Lz mit Mn = 0,93 i 0,087 bis zu einem Unterschied in der 2 ö-Grenze geringer als der seiner Grundreaktion I. Ordnung mit M Ib — 1,24 i 0,089, m i t dem er in der vergangenen Woche noch die

6o6

K . HECHT,

G.

gleiche Grundwahrscheinlichkeit besaß und nähert sich dem Mittelwert der Lz der bekräftigten bedingten Reaktion I. Ordnung bis auf einen 2 or-Unterschied, von dem er davor noch signifikant getrennt war. Diese Näherung der Lz der bedingten Reaktion II. Ordnung an die Verteilungsform der Lz von Ia und die Entfernung von der Verteilungsform der Lz von Ib drückt sich auch im Ergebnis des ^-Testes aus. Die zwar geringere Versagerquote der Reaktion Ib von qIb = 0,100 ± 0,0173 gegenüber qa = 0,160 ^ 0,0212 der Reaktion I I wird durch deren bedeutend höhere Hq deutlich in das Gegenteil verkehrt, so daß im Gegensatz zu der Gegenüberstellung der Erfolgsquoten hier die Differenz pu—fIh bedeutend größer ist als die Differenz tia—fiv

3. Die bedingte motorische Nahrungsreaktion III. Ordnung (III)

Die Anordnung des Metronomreizes 120/min als positiver bedingter Reiz III. Ordnung in dem von uns verwandten Stereotyp (s. Stereotyp III) erlaubt uns, bei seiner Beantwortung durch eine Klappenöffnung vom Vorhandensein einer bedingten Nahrungsreaktion III. Ordnung zu sprechen. Nachdem wir uns überzeugt hatten, daß bei allen Versuchstieren die Reaktion III ausgebildet war und ihre isolierte Prüfung außerhalb des Stereotyps eine mittlere Lz von MnIi = 0,9 ± 0,083, e i n e Häufigkeit positiver Reaktionen von p = 0,869 i 0,0264 und eine Hq von nur p = 0,218 zeigte, erschien es uns wichtig, auch den Einfluß ihrer

MISGELD

fi o

«J 3 « -a u Ö (-P (D -!B >CJÜ!H •S Ö

ß *

*

CQ H 1

tü o S « I i S SS

§

s co o v • 0 TI n ö N CD '53' 5

'Ü bo d 'S 'S CD CD ICO CO b o CD (_, (Ö H 7 5 'S O w e3 < D Ü Tt o > -o c 3 CD .SP ö bo "" 03 Ö •3 'S

0) „ bp _ bo-P 3 3 -g

£ * !•§

u 3, bo bo 3 O XI TTN3 Äo O -M

a

Ö

1-1 bo tn • bp« 3 Ii £ ^ rt ,0 ^ 3 ti g> V,

0r0 U-) r> M oOO CS 00CO OOOO 0" o o o +1 +1 +1 +1 0010 IM 0»OCO ro »iO t^ooOl C OO Oi OOOO o~ o" o" o" +1 +1 +1 +1 in r> in oCMoC cco o" o" o" o"

ü .

Ö .0 M

cö TT* £CO m> bp _ bjo HH H3H Ff 1h :cs X

co Th m OOO o" o" o" +1 +1 +1 0r^ 0 ini TJ-co CO O CO Oi CO N 04

& 3 g» Ö .25 aö T

0 c S o h o CD « -O N 'S b op » 5 11 H

£3 §

8£ £ N

x> "g

CS O rH r-^ 00 o m + OOOO o" o" o" o" +1 +1 +1 +1 cOOOO k o* o c^ o" o o o

.O

2

^ .2 « 3 K«> N

> ± > >

3 2 6 0 4 4

< > > > > >

100—104

Ia Ia Ia Ib Ib II

Ib II III II II III

> > > ± > >

1 1 3 0 1 1

> 6 > 11 > 14 > 4 > 7 > 2

64-7 12,7 3.1 > 99,o > 99.0 94.5

> 9 > 16 > 28 > 5 > 14 > 8

117—118

Ia Ia Ia Ib Ib II

Ib II III II III III

> > > > ± >

4 3 3 1 0 1

> 2 > 22 4 > 10 > 4 > 6

13,7 90,0 68,8 > 99,o > 99,o > 99.o

> 11 > 25 > 20 > 9 > 6 > 3

> 4 ± 0 > 3

> 12 > 25 > 5 1 14 44 12 26 17

33-3% > 99.° < 0,1

< > <
17 > 10 > 4 > > > • > > >

20 24 67 4 25 23

Ausbildung auf die Lz und Hq der bereits bestehenden bedingten Reaktionen zu untersuchen. Die Tab. 10, die parallel zu Tab. 5 gelesen werden muß, umfaßt die Periode der Ausbildung und Festigung der motorischen Nahrungsreaktion III.'Ordnung (13.—18. Versuchswoche). Die Ergebnisse statistischer Überprüfung sind in Tab. 1 1 wiedergegeben. In der Woche vor dem Beginn der Ausbildung von I I I (Vers. 88—93) besteht zwischen Ia und II eine Übereinstimmung von > 9 9 % , während sie zwischen Ia und Ib nur 33,3% ausmacht; zwischen Ib und II jedoch < 0 , 1 % ist. Während der Ausbildung von I I I verschiebt sich das Bild deutlich, sodaß man zu dem Eindruck kommt, daß sich die verschiedenen bedingten Reaktionen gegenseitig beeinflussen. Das wird in der Abb. 9 verdeutlicht. Mit dem Augenblick der Ausbildung von I I I wird die Lz von II, die sich nach Festigung von I I mit Ia deckte und gegenüber Ib einen signifikanten Unterschied aufwies, bedeutend verlängert und deckt sich wieder mit Ib, bleibt mit ihr während der ersten Festigungswoche von I I I gleich und verlängert sich in den folgenden drei Wochen weiter, ohne jedoch gegenüber

6o8

K . HECHT, G . MISGELD

10

sec

1.5

1.0

GGARASB

0.5

W V LWVAV! ja

VI VE - teo »eakt y//////////\unMr.Mßeakt. [: IOrd" I.Ordn fb D

xm MV XV J beä. RtaM.M.Ordn. | ID

xvm beö' ;; Reakt.m Ordit.

Abb. g. Mittlere Latenzzeit nebst Streuung der bedingten Nahrungsreaktionen I a Ib, I I und I I I als Zeitfunktion

f ii

:i

xm

Ia JFFLE

Abb. 10. Übersicht der zu jeder bedingten Nahrungsreaktion (Ia, Ib, I I und I I I ) in den Versuchswochen I — X V I I I beobachteten Hemmungsquote. ( • ) Versager, |:.v.| partielle Hemmungsreaktion, • Quote vor erstmaliger Ausbildung)

609

Bedingte motorische Nahrungsreaktionen bei Ratten

Ib, wohl aber gegenüber Ia signifikante Unterschiede zu erreichen. In der gleichen Zeit fällt die mittlere Lz von III unter die von II und erreicht die von Ib. Wie in der mittleren L z spiegelt sich dieses Phänomen auch in den Hq der verschiedenen bedingten Reaktionen wider (Abb. 10). Die Gegenüberstellung der in den drei Versuchsphasen bei unseren positiven Nahrungsreaktionen ermittelten Hq zeigt bei allen neu ausgebildeten bedingten Reaktionen eine mit der schnellen Verkürzung der Lz entsprechende Verringerung der Hq. Unter einer vorläufigen Vermehrung partieller Hemmungserscheinungen vergrößert sich dabei die Hq der jeweiligen Grundreaktion, um zuletzt nach relativer Festigung der bedingten Reaktion höherer Ordnung deutlich auch in ihrer Versagerquote die der Reaktion höherer Ordnung zu überragen. Das führt zu dem Eindruck, daß die Ausbildung bedingter Nahrungsreaktionen einer jeweils höheren Ordnung die L z und Hq ihrer Grundreaktion deutlich vergrößert und einen gewissen Einfluß auf andere, früher ausgebildete bedingte Reaktionen ausübt. Der Vollständigkeit halber seien hier die Ergebnisse der T a b e l l e 12 Übersicht der angesetzen Homogenitätsprüfungen und ihre Ergebnisse Bedingte Nahrungsreaktion Ia Ia Ib II III II isoliert

Versuchswoche nach Ausbildung bedingter Reaktionen I. Ordnung

V XIII V V XIV

VI XIV VI VI XV

VII XV VII VII XVIII

:XIII XVIII :XIII :XIII :

Versuch 39, 46, 49 Versuchswoche X V I I I

Übereinstimmung

%

gesichert

0,1 31-5 1.9

+

0,1 0,71

99

+

Außenseiter

(V) X I I I (XV) (XIII) XIII XIV

Vergleich ohne Außenseiter Übereinstimmungs% 16 92

99 5° 34

gesichert

+ + + + +

entfällt

statistischen Überprüfung der Verteilungsformen der L z unserer verschiedenen bedingten Reaktionen auf Homogenität in einer Tabelle zusammengefaßt (Tab. 12). Durch Ausklammerung der jeweilig ermittelten „Außenseiter" ließ die Homogenitätsprüfung noch einmal deutlich werden, daß sich die Verteilungsformen der Lz, die von Woche zu Woche homogen sind, in längeren Versuchsabschnitten verändern. Das zeigt, daß gerade statistische Methoden die Dynamik der Nervenprozesse besonders deutlich machen. 4. Die Ausbildung von Differenzierungshemmungen als Methode der Kontrolle und des indirekten Beweises für das Bestehen positiver bedingter Reaktionen Es kann in diesem Rahmen nicht auf die Bedeutung der Hemmung eingegangen werden. Deshalb möge es genügen, wenn wir auf die Tab. 2, 4 u. 5 mit ihren Angaben über die Häufigkeit ihres Auftretens auf optisches

6io

K . HECHT,

G.

MISGELD

und auch auf akustisches Signal (Tab. 5) hinweisen. In der Ausbildung von Differenzierungsreaktionen über die Analysatoren, über die wir positive bedingte Nahrungsreaktionen auslösen, sehen wir eine Methode der Kontrolle für die Spezifität eines bestimmten positiven Signals, die uns bei Ausbleiben der motorischen Nahrungsreaktion auf den Differenzierungsreiz indirekt das Bestehen einer bedingten Reaktion auf den positivene Reiz beweist. Darüber hinaus hat die Einordnung eines Differenzierungsreizes in den von uns verwandten Reizstereotyp noch eine zweite Bedeutung. Bereits aus den Arbeiten P A W L O W S ist bekannt, daß nach Anwendung eines positiven bedingten Reizes eine Irradiation der Erregung über die Großhirnrindenzellen zustandekommt. Es könnte also eine 60 sec nach der Anwendung eines positiven bedingten Signals folgende Reizanwendung in die noch bestehende Erregung treffen und eine positive Reaktion auslösen. Diese Möglichkeit ist nicht auszuschließen, zumal bei Menschen und Affen ([12], [14]) sowie an Mäusen [31] bedingte Reaktionen I. Ordnung und von uns [26] an Ratten bedingte Reaktionen I. und II. Ordnung in umgekehrter Reihenfolge (zuerst Bekräftigung und dann bedingtes Signal) ausgebildet werden konnten. Um diese Möglichkeit einer „rückläufigen" Reflexbildung zwischen dem positiv bekräftigten Lichtreizj und dem Reiz II. bzw. III. Ordnung ausschließen zu können, ordnen wir den Reiz II. bzw. III. Ordnung hinter den Differenzierungsreiz in den Stereotyp ein und können deshalb mit Sicherheit sagen, daß die auf diese Reize erfolgende positive Reaktion auf der Grundlage des im Stereotyp folgenden bedingten Reflexes ausgebildet wurde. c) Beobachtungen zum sogen. Erlöschen der bedingten Nahrungsreaktionen II. und III. Ordnung. Die frühen Beobachtungen P A W L O W S über die „Zeitweiligkeit" bedingter Reaktionen beinhalten ein Erlöschen dieser Nervenprozesse. Diesem „Erlöschen" soll eine entstehende Hemmung (Erlöschungshemmung) zugrunde liegen. Deshalb war es für uns wichtig, gegebenenfalls den Ablauf eines solchen Erlöschens unserer Reaktionen höherer Ordnung zu verfolgen, zumal die Flüchtigkeit solcher Reaktionen besonders betont wird ([4], [6], [13], [37], [38], [46], [55], [60]) und zu überprüfen, ob sich im Ablauf des Erlöschens die Kriterien des Bestehens oder der Entwicklung von Hemmungserscheinungen zeigen. Zu diesem Zweck ließen wir 10 Ratten, bei denen eine bedingte Reaktion II. Ordnung ausgebildet war, 6 Wochen in ihren Einzelkäfigen stehen, ohne sie in dieser Zeit auf das Bestehen bedingter Reaktionen zu überprüfen. Völlig unvorbereitet wurde dann eines Tages der früher „geübte" Reizstereotyp angewandt. Beigefügte Tab. 13 zeigt, daß sich in relativ hohem Prozentsatz alle früher ausgebildeten bedingten Reaktionen vorfanden. In ähnlicher Weise überprüften wir am gleichen Tage bei 5 weiteren Ratten, die während der abgelaufenen 6 Wochen in Versuchen nur

6ll

O

IaH > •o

M

öaj s I 1 ff 'S d Di +> m'SO bo CS 3 T) Ö 0 0,800 + 0,1410 1,10 + 0,226 1,0 + 0

"2

o

e (D •ß

o\ o

1,0 + 0

00

n

bo

ir>

i c » bo 3 5

Häufigkeit

X

Latenzzeit in sec

«Ol

Häufigkeit

+1 o o o

Latenzzeit in sec

0) A! bo •fH 4H 3 C :Ö

Häufigkeit

m O:cd 'u +J^0) X> a O 0 3 t-t Vi

h)

[ Latenzzeit in sec

o

Häufigkeit

ffl

VO N O* +1 O ON O"

Häufig- ! Häufigkeit keit

v 2) zu errechnen ist. Während somit unsere Beobachtung einer relativen Festigkeit bedingter Reaktionen in gewissem Gegensatz zu den Befunden der genannten Autoren stehen, kommen wir bei Überprüfung der Frage, ob sich im Zeitablauf einer mehr minder oder langen Versuchspause Kriterien des Bestehens oder der Entwicklung einer Erlöschungshemmung zeigen, zu einem positiven Ergebnis. Wie Teil A der Abb. 11 zeigt, gehören die Erfolgsquoten der isolierten Prüfung der bedingten Reaktion III. Ordnung nach 6 und 8 Wochen Versuchspause nicht mehr der gleichen Grundwahrscheinlichkeit an, die bei ihrer isolierten Prüfung nach 11 maliger Anwendung des bedingten Metronomreizes ermittelt wurde. Deshalb unterzogen wir die in diesen Versuchen erhaltenen mittleren Lz einer statistischen Überprüfung und konnten feststellen (Abb. 11, Teil B), daß auch hier signifikante Unterschiede bestehen. In der Verlängerung der Lz in Einheit mit der Vergrößerung der Versagerquote konnte sich die Entwicklung einer Erlöschungshemmung zeigen. Das wurde Ursache zur Überprüfung des Verhaltens der Versuchstiere unter der Wirkung von Coffein. Auf die Bedeutung des Coffeins für die Verstärkung der Erregung und die Hemmung der Hemmungsprozesse (sogenannte Enthemmung) haben bereits P A W L O W und aus seiner Schule N I K I F O R O W S K I [47] neben vielen

Bedingte motorische Nahrungsreaktionen bei Ratten

613

anderen — zuletzt B Ä T T I G und G R A N D J E A N [4] sowie M A T T H I E S und E R D M A N N [45] hingewiesen. Deshalb applizierten wir am gleichen Tage, an dem wir die Werte des Säulendiagramms (Abb. 11) erzielten, Coffein in einer Dosierung von 50 mg/kg Körpergewicht und überprüften bei jedem Tier 20 min nach der s. c. Injektion noch einmal die Lz und die Häufigkeit des Auftretens von Erfolgsreaktionen. Die Tiere, die sich im Ablauf von insgesamt 7 Monaten an den Versuchsleiter gewöhnt hatten, waren jetzt äußerst aggressiv und bissig. Während sie sonst das Vorfinden eines leeren Futternapfes mit „Gleichmut" quittierten und an ihren Ruheplatz 2,0

10

sec

P f0's

0,8

1,6

0,6

12

OA

0,8

0,2

OS

I

H

M

| p 0,S69i0,0m\0,77tQ.013\0,Wi0,0M \ |M

0,90-0,083\l,9^-0,219

\l,55-0.2QS\

Abb. 11. Darstellung (A) der Häufigkeit von Erfolgsreaktionen, (B) der mittleren Latenzzeit der bedingt motorischen Nahrungsreaktion III. Ordnung bei isolierter Prüfung, (I) nach 11 maliger Anwendung des Metronomreizes, (II) nach 6-wöchiger, u. (III) nach 8-wöchiger Versuchspause

zurückkehrten, stießen sie jetzt mehrfach die Futterklappe auf, rüttelten am Futternapf, leckten in ihm, trotzdem jegliche Spur von Zuckerlösung entfernt und, wie erwähnt, der Metronomreiz niemals bekräftigt worden war. Die objektiven Resultate dieses Versuchsabschnittes sind aus der Gegenüberstellung der Häufigkeitsverteilung der Lz (Abb. 12) sowie aus der beigefügten Tab. 15 zu ersehen. Die unter Coffeinwirkung erzielte Verteilungskurve der Lz (IV) entspricht, wie sich durch Überprüfung im Verteilungsnetz zeigte, wie keine frühere einer Normalverteilung. Damit ist, die bekannte enthemmende Wirkung des Coffeins vorausgesetzt, bewiesen, daß die ermittelte Vergrößerung der Hq in Einheit mit der Verlängerung der Lz bei isolierter Überprüfung der bedingten motorischen Nahrungsreaktion III. Ordnung nach 6 bzw. 8 Wochen deutliche 41*

614

K . HECHT,

G.

MISGELD

Abb. 12. Summenpolygone der %-Verteilung der Latenzzeit der bedingten motorischen Nahrungsreaktion III. Ordnung bei isolierter Prüfung (I) nach 11 maliger Anwendung des Metronomreizes, (II) nach 6 wöchiger, (III) nach 8 wöchiger Versuchspause und (IV) unter Coffeinwirkung (50 mg/kg Körpergewicht) am gleichen Tage wie III. Zu Säulendiagramm: Angabe der zu jederReaktion beobachteten Versager-(a) und Verzögerungsquote (b). T a b e l l e 15 Übersicht des Ergebnisses statistischer Überprüfung der unterschiedlichen Verteilung der Latenzzeit und Häufigkeit bei isolierter Prüfung der bedingten Nahrungsreaktion III. Ordnung Reaktion

Latenzzeit

I: II II:III III: IV I:IV

> 19 > 1 > 5 > 4

Erfolgsreaktion

bift.M

bat. P

Übereinstimmungs-% ^ 2 -Test 0,16

> 4

> 2 > 6 > 6

>

99

28,5 84,2

Hemmungsquote tDltu p > > > >

15 10 18 17

Kriterien einer in Entwicklung begriffenen Erlöschungshemmung darstellen, die jedoch nach 8 Wochen erst einen Umfang von nicht 30% erreicht. Dieses Ergebnis gibt darüber hinaus einen nachträglichen Beweis für die aus statistischer Untersuchung getroffene Feststellung, daß die Versager- u. Verzögerungsquote der positiven Nahrungsreaktion ursächlich mit dem Bestehen von Hemmungserscheinungen zusammenhängen bzw. Ausdruck von Hemmungserscheinungen sind, da die Anwendung von Coffein sie auf eine Quote von weniger als 3% verringert. D i s k u s s i o n der E r g e b n i s s e Kann durch die Feststellung des vorherigen Abschnitts, daß im Ablauf von 6 bzw. 8 Wochen langsam die Entwicklung einer Erlöschungshem-

Bedingte motorische Nahrungsreaktionen bei Ratten

615

mung deutlich wird, die Diskussion zu dieser Frage praktisch als abgeschlossen gelten, so müssen wir auf der Grundlage unserer Ergebnisse noch zwei Fragen zu beantworten versuchen: a) Welche Gründe kommen für die unterschiedliche mittlere Ausbildungsdauer der einzelnen bedingten Reaktionen in Betracht ? b) Worin liegen die Ursachen für die Veränderung und gegenseitige Beeinflussung der Lz und Hq der verschiedenen bedingten Reaktionen ? Zu a) Für die Tatsache, daß die mittlere Ausbildungsdauer der einzelnen bedingten Reaktionen unterschiedlich ist, gibt es mehrere Ursachen. Ihre jeweils schnellere Ausbildung könnte in der Reihenfolge ihrer Ausbildung, u. U. also in dem Zeitablauf, durch den die Tiere sich an die Versuchsbedingungen gewöhnen konnten, begründet sein. M A T T H I E S und E R D M A N N [45] wiesen nämlich nach Untersuchungen an Ratten darauf hin, daß bei Ausbildung verschiedener bedingter Reaktionen nacheinander der jeweils neue bedingte Reflex schneller auszubilden war. Die nachträgliche Durchsicht früherer Untersuchungsprotokolle von H E C H T [25] bei Ratten, bei denen auf zwei verschiedene Signale (Klingel u. Summer) nacheinander bedingte motorische Nahrungsreaktionen I. Ordnung ausgebildet worden waren, gibt eine Bestätigung dieser Angaben. Die Ad der damals an zweiter Stelle ausgebildeten Nahrungsreaktion I. Ordnung auf Summer ist mit einer Überschreitungswahrscheinlichkeit von 95,45% kürzer als die zuerst ausgebildete Reaktion auf Klingelsignal. Auch unsere fünf verschiedenen bedingten Reaktionen zeigen (s. Tab. 1) mit einer Ausnahme (Da) eine mit der Reihenfolge ihrer Ausbildung jeweils kürzere Ad. Die Unterschiede zwischen der positiven Nahrungsreaktion I. Ordnung und der Differenzierung (Do) sowie zwischen der bedingten Nahrungsreaktion II. Ordnung und der Differenzierung (Da) sind unter Beachtung der von P A W L O W [50] gegebenen Hinweise relativ leicht zu erklären. Die beiden optischen, aus gleicher Richtung wirkenden und nur in der physikalischen Reizstärke unterschiedlichen Signale sind naturgemäß schwieriger zu differenzieren als die beiden in Qualität und Quantität und aus verschiedener Richtung wirkenden deutlich unterschiedlichen akustischen Reize, weshalb sich die bedingte Hemmungsreaktion auf akustischen Reiz auch schneller ausbildet. Die hier in ihrer Bedeutung für die Ad dargelegte Qualität und Wirkungsrichtung des angewandten Reizes wird auch bei den anderen bedingten Reaktionen mit wirksam sein. Zuletzt taucht die Frage auf, ob der für die Ausbildung einer bestimmten bedingten Reaktion verwandte Analysator einen Einfluß auf die Ad ausübt. Relativ schnell bildeten sich die bedingten Reaktionen bei Anwendung akustischer Reize, während die Ad der beiden auf optische Reize ausgebildeten bedingten Reaktionen signifikant länger war. Hier können ökologische Bedingungen beteiligt sein. Bekanntlich muß bei Ratten der akustische Analysator gegenüber dem optischen als dominierend angesehen werden [56], wenn auch im Verlauf der Domestikation eine starke Einbuße erfolgt sein mag, wie vergleichende zytoarchitek-

6i6

K . HECHT,

G.

MISGELD

tonische Untersuchungen von H E R R E [27] wahrscheinlich machen. Frühere Untersuchungen von H E C H T [25] lassen jedoch vermuten, daß diese Faktoren keine besonders große Rolle spielen. Wie bereits erwähnt, wurde bei 16 Ratten eine bedingte Nahrungsreaktion I. Ordnung auf Klingelton in einer Ad von M = 5,8 ± 0,59 Reizen erzielt, während die bedingte Reaktion II. Ordnung, die damals auf ein Lichtsignal ausgebildet wurde, in M = 3,4 i 0,36 Reizen auftrat. Die hier erzielten Resultate decken sich fast vollkommen mit den beschriebenen Ergebnissen unserer Versuchsreihe. Wenn auch die auf akustisches Signal ausgebildete bedingte Reaktion I. Ordnung etwas schneller als die gleicher Ordnung auf optisches Signal, die auf optisches Signal ausgebildete bedingte Reaktion II. Ordnung etwas langsamer als die gleicher Art auf akustisches Signal auszubilden war, so kann u. E. der verschiedene Analysator nicht als Hauptgrund für eine so deutliche Verkürzung der Ad unserer bedingten Reaktionen höherer Ordnung angesehen werden. Auf die Frage der Bedeutung des Ortes der Bildung bedingter Reaktionen soll erst nach Abschluß unserer Untersuchungen im pathophysiologischen Aspekt eingegangen werden. In vorläufiger Zusammenfassung möchten wir sagen, daß sich die Reihenfolge der Ausbildung bedingter Reaktionen, die benutzte physikalische Reizstärke, die Wirkungsrichtung der Signale, in geringerem Maße die ökologische Bedeutung des benutzten Analysators und vielleicht der „Tonus" der im Verlauf der Ausbildung bedingten Reaktionen verschiedener Ordnung zusammengefügten Neuronen auf die Kürze oder Länge der Ad auswirkt. Obwohl diese Frage noch nicht endgültig geklärt ist, halten wir die Ad bedingter Reaktionen für einen Indikator zur Beurteilung zentral nervöser Vorgänge, wenn man ihre Dynamik auf einen statistisch vergleichbaren Nenner bringt. Zu b) Es wurde bereits dargelegt, daß sich im Versuchsverlauf die Lz einer bedingten Reaktion nach relativer Festigung ständig verkürzt und kongruent zu dieser Verkürzung eine Verringerung der Hq zu beobachten war. Wir sehen darin eine Gesetzmäßigkeit, die sich in der Verringerung der Hemmungs- und partiellen Hemmungsreaktionen durchsetzt und darin besteht, daß mit der Länge der Versuchsdauer, d. h. der täglichen Arbeit mit den einzelnen Tieren des Kollektivs, der Erregungsablauf des positiven bedingten Reflexes sich immer stärker auf die von ihr durchlaufenen Neuronenkette konzentriert, was dem Überwiegen der Entladung übertragungsfördernder gegenüber den Übertragungshemmenden praesynaptischen Endigungen [23] gleichbedeutend ist. Daneben konnte aber beobachtet werden, daß bei der Ausbildung einer bedingten Reaktion höherer Ordnung die Hq der jeweiligen Grundreaktion steigt und eine verlängerte mittlere Lz zu errechnen war. Da diese Ergebnisse in einem gewissen Gegensatz zu den Ergebnissen von E C C H E R und C U L L E R [13] stehen, mußten wir klären, ob auch hier eine Gesetzmäßigkeit vorliegt oder dieses Phänomen in unserer Versuchsanordnung begründet ist.

Bedingte motorische Nahrungsreaktionen bei Ratten

617

Da wir unsere bedingten Nahrungsreaktionen höherer Ordnung im Stereotyp ausbilden und ihr bedingtes Signal nach Ablauf eines Zeitintervalls anwenden, nachdem vor Ausbildung der bedingten Reaktion höherer Ordnung das Signal der Grundreaktion angewandt wurde, könnte man sich zunächst auf den Standpunkt stellen, daß die Verlängerung der Lz und die Vergrößerung der Hq der Grundreaktion in dieser Reizanordnung begründet ist. Wenn man sich von dem Gedanken leiten läßt, daß neben der Signalgabe auch das stereotype Reizintervall zum bedingten Erreger wird, folgt daraus, daß das gleichbleibende Zeitintervall günstige Bedingungen für das Verhalten der Versuchstiere bei Anwendung des bedingten Signals höherer Ordnung schafft. Andererseits müßte das veränderte Zeitintervall der Anwendung des Grundreizes ungünstige Bedingungen für seine zielgerechte Beantwortung mit sich bringen. Zweifellos wären auch wir zu einer solchen Deutung dieser Befunde gekommen, wenn wir nicht auch nach der Ausbildung der Reaktion III das gegenseitige Verhältnis aller anderen im Stereotyp vorhandenen bedingten Reaktionen untersucht hätten. Hier wurde bekanntlich im Stereotyp wiederum das bedingte Signal III. Ordnung gesetzt und sowohl das Signal II. als auch das I. Ordnung um je 20 sec verschoben. Daraus mußte bei Anerkennung der Bedeutung eines Signalcharakters des Zeitablaufs im Stereotyp auch für Ratten zwangsläufig die Reaktion III schnell ausgebildet werden und sich der bekräftigten Reaktion I. Ordnung (Ia) in Lz und Hq nähern; die zeitlich abgerückten Reaktionen II und Ib dagegen müßten eine stärkere Beeinflussung erleben, die auf die erneute Veränderung des Zeitintervalls zurückzuführen sei. Die Reaktion II zeigt auch eine bedeutende Veränderung ihres früheren Verhaltens; Ib dagegen, die bei der Ausbildung von II eine so bedeutende Veränderung erlebte, zeigt in der Festigungswoche der Reaktion III eine stärkere Annäherung an Ia und läßt nur zur letzten Versuchswoche hin einen gewissen Anstieg der Lz erkennen. Sie erreicht hier aber erstmalig geringere Werte der Lz und Hq als die Reaktion II. Ordnung. Diese Beobachtung würde uns jedoch allein keine Berechtigung zur Äußerung unserer Zweifel an der Gültigkeit der Stereotyplehre bei Ratten geben, wenn nicht eine zweite Beobachtung unsere Bedenken erhärtet hätte. Die Tatsache, daß weder bei der Ausbildung von II noch bei der von III auch nur ein Tier bei der ersten Anwendung des neuen bedingten Reizes außer Orientierungsreaktionen irgendein Anzeichen der Reizbeantwortung darbot, ist ein weiterer Hinweis für unsere Vermutung, daß die Ursache unserer Beobachtung nicht im Signalcharakter des stereotypen Zeitintervalls zu sehen ist. Bei der Suche nach einem evtl. Kausalzusammenhang der beschleunigten Festigung der bedingten Nahrungsreaktionen höherer Ordnung mit dem Gesamtkomplex unserer Versuchsanordnung stießen wir auch auf die Frage des Einflußes der Differenzierungshemmung auf die nachfolgende positive Reaktion höherer Ordnung, die bei Zugrundelegung des von P A W L O W beobachteten Gesetzes der gegenseitigen Induktion von Hem-

6i8

K . HECHT,

G . MISGELD

mung und Erregung bejaht werden muß. Danach versteht man unter negativer bzw. positiver Induktion die Tatsache, daß der vorher in einer Nervenzelle abgelaufene Prozeß (Erregung oder Hemmung) den darauf folgenden in umgekehrtem Sinne, also schwächend oder verstärkend, beeinflußt. Diese an Hunden mit der Methode der bedingten Reflexe vor mehr als 40 Jahren getroffene Feststellung wurde — soweit es die negative Induktion betrifft — in letzter Zeit von J U N G und B A U M G A R T N E R [33] an Katzen durch elektroenzephalographische Ableitung isolierter Neuronenentladungen als „postexitatorische Hemmung" erneut entdeckt. Die in unserer Versuchsanordnung vorher abgelaufene Hemmung kortikaler Nervenzellen würde nach dieser Auffassung die durch den positiven Reiz höherer Ordnung dort auftauchende Erregung verstärken, d. h. die aus dem vorherigen Ablauf der Differenzierung resultierende pos. Induktion auf die Erregerwirkung des Reizes II. Ordnung könnte die auf ihn folgende Reaktion zielstrebiger machen, also die Lz verkürzen und die Hq verringern. Die mit dieser verstärkten Beantwortung des Reizes II. Ordnung im Kortex ablaufende Erregung müßte reziprok den Reiz der Grundreaktion negativ induzieren, so daß dieser nach guter Ausbildung der bedingten Reaktion höherer Ordnung eine längere Lz und eine höhere Hq aufweist. Unter Berücksichtigung des Gesetzes der gegenseitigen Induktion von Erregung und Hemmung wird auch das beinahe inverse Verhalten der Versuchstiere in Beantwortung des unbekräftigten Lichtreizes I nach vorheriger Anwendung der Reize III. und II. Ordnung verständlich. Aufgrund positiver Induktion vonseiten der vorher ablaufenden Differenzierungshemmung wird die Lz der bedingten Nahrungsreaktion III. Ordnung kurz und ihre Hq niedrig. Dieser Reaktionsablauf veranlaßt durch negative Induktion eine Verlängerung der Lz und Vergrößerung der Hq von II. Die in der vergrößerten Hq sich ausdrückenden Hemmungserscheinungen führen wiederum durch Elemente positiver Induktion zu relativer Verkürzung der Lz und Verkleinerung der Hq der Reaktion Ib. Damit schien die Verkürzung der Lz der Nahrungsreaktionen höherer Ordnung in unserer Versuchsanordnung begründet zu sein; lediglich die Tatsache, daß die Ausbildung bedingter Reaktionen höherer Ordnung auch einen Einfluß auf die Erfolgsquote der Differenzierungshemmung und die Lz der Reaktion Ia ausübt, läßt vermuten, daß noch andere, uns vorläufig unbekannte Folgen der Ausbildung bedingter Reaktionen höherer Ordnung und der Anwendung ihrer Reize im Kort ex auftreten. Wenn wir auch so lange nicht vom Vorliegen einer Gesetzmäßigkeit sprechen dürfen, bis wir uns nicht durch Ausschaltung der Elemente einer positiven Induktion ein Bild des realen Verhaltens der Lz und Hq machen können, glauben wir bei Festhalten an unserer Versuchsanordnung auch im pathophysiologischen Experiment Einblick in die Wirkungsart der jeweils benutzten „pathogenen" Faktoren nehmen zu können, zumal wir

Bedingte motorische Nahrungsreaktionen bei R a t t e n

619

im Wechselverhältnis von Lz und Hq neben der mittleren Ad bedingter Reaktionen ein weiteres statistisch definierbares Kriterium der Dynamik der Nervenprozesse besitzen. Literatur [1]

[2] [3]

[4] [5] [6] [7] [8] [9]

[10] [11] [12] [13] [14] [15] [16]

[17] [lS] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31]

Die höhere Nerventätigkeit u. die Rezeptoren d. inneren Organe. Berlin 1956: V o l k u. Gesundheit. A N D R I A S S O W , A . N . : Zschr. f. höh. Nerventätigk. 2, 151 (1952) (dtsch.). A S R A T J A N , E . A . : Wissenschaftl. T a g u n g über d. Probleme d. Phys. Lehre I . P. P A W L O W S , (dtsch.) Berlin 1954: K u l t u r u. Fortschritt. B Ä T T I G , K . und E . G R A N D J E A N : X X T H international Physiological Congress. Brüssel 1956 Arch. f. exp. Path. u. Pharm. 231, 119 (1957). B R O D G E N , W . J.: Amer. J. Physiol., 126, 444 (1949). C H A T S C H A T U R J A N , M. Ch.: 17. Kongress d. Akademie d. Wissensch, d. U d S S R über Fragen d. höh. Nerventätigk. (1956). C H I O S A , L . und S. D U M I T R E S C U : Bul. stiint. sectiunea de Stiinte Medicale. 7, 245 (1955)C H O S A K , L . J.: Zschr. f. höhere Nerventätigkeit. 2 , 305 (1952) (dtsch.); Zschr. f. höhere Nerventätigkeit 3, 175 (1953) (dtsch.). AIREPETJANZ, E . SCH. :

COURVOISIER, S.,

S. JOURNEL,

R.

DUCROT,

M.

KOLSKY

et

P.

KOETSCHET. :

Arch. Internat, de Pharmacodynamic et de Therapie 92, 305 (1953). D E W S , P. B . : X X T H international Physiological Congress. Brüssel. 1956. D R I S C H E L , H . : Zschr. ärztl. Fortb., 51, 444 (1957). D O S T A L E K , C. und S T . F I G A R : Phys. Bohemoslov. 5, 7 (1956). E C C H E R , W . und E . C U L L E R : J. comp. Psychology 31, 223 (1940) F I G A R , S T . : X X t h international Physiological Congress. Brüssel 1956. F I N C H , G. und E . C U L L E R : Amer. J . Psychol. 46, 596 (1934). F J O D O R O W , V I K . K . : Zschr. f. höhere Nerventätigkeit 3, 739 (1953) (dtsch.); Tagungsber., Zentr. Regul. d. F u n k t , d. Organismus, Berlin 1956: V o l k u. Gesundh. F J O D O R O W , V I . K . : Wissenschaftl. T a g u n g über d. Probl. d. phys. Lehre I . P. P A W L O W S , (1950) (dtsch.) Berlin 1954: K u l t u r u. Fortschritt. F R O L O W , J U . P . : Vorträge d. I I . Allunionssitzung d. Physiologen 163 (1926). F U D E L - O S S I P O W A , S . I. und Je. N. C H O C H O L . : Zschr. f. höhere Nerventätigkeit 3, 315 (1953) (dtsch.). F U R S I K O W , D . S.: Russkij fiziol. Zürn., 3, 10 (1921). G A N T T , VV. H . : X X t h international Physiological Congress. Brüssel 1956. G O R S C H E L E W A , L . S . : Zschr. f. höhere Nerventätigkeit 3 , 502 (1953) (dtsch.). G O T T S C H I C K , J . : D. Leistungen d. Nervensystems, 662; Jena 1952; Fischer; Psychiat. Neurol, u. med. Psychol. 8, 230 (1957). G U H A , D A S G U P T A und W E R N E R : zitiert b. Deniker, P . : R a p p o r t II. congres international de Psychiatrie, 71. Zürich 1957. H E C H T , K . : Dissertation Berlin 1956; doklady akademii nauk S S S R , 1 1 3 1383; (1957); Pflügers Archiv 266, 67 (1957). H E C H T , K . und G . M I S G E L D : (noch unveröffentl.) H E R R E , W . : Verhandl. d. Deutsch. Zoolog. Ges., 144 Erlangen 1955. H O R V A T H , M . und J . F O R M A N E K : Pracovni Lekarstvi 6 , 336 (1954). H O S E M A N N , H . : D. Gründl, d. statist. Method, f. Mediziner u. Biologen. Stuttgart 1949: Thieme, G. JACOBSEN, E . und E . S O N N E : X X T H international Physiological Congress, Brüssel 1956. J E L S C H I N A , M A . N. W . S I N I K I N und S . M O R A W E . : Zschr. f. höhere Nerventätigkeit 5, 492 ( 1 9 5 5 ) (dtsch.).

620 [32] [33]

K . HECHT,

[36] [37] [38]

[39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46]

[47] [48] [49] [50]

[51] [52] [53]

[54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63]

MISGELD

J U N G , F . : Arbeitstag, üb. kortiko-viszerale Regulat., Volk u. Gesundh. 383, Berlin 1955. J U N G , F . und B A U M G A R T N E R : Pflügers Arch. ges. Physiol. Menschen Tiere 261, 434

[34] [35]

G.

(1955)-

Arch. exp. P a t h . u. Pharm. 229, 463 (1956). I . : zum. vyss. nerv, dejat., 1,579 (1951); Zschr. f. höhere Nerventätigkeit 2, 769 (1952) (dtsch.). K R A S N O G O R S K I , N . I . : zitiert b. Peiper: PAWLOwtagg. 1953, Berlin 1953: V o l k u. Gesundh. K R S I S K O V S K I J , K . N . : T r u d y obsc. russk. vracej 76, 267 (1908). L E N Z , A. K . : zum. fiziol. S S S R , 5 , 9 3 ( 1 9 2 2 ) . L O R E N T E D E N O in J . F . F U L T O N : Physiol. d. Nervensyst. 276, S t u t t g a r t 1952: Enke. M A K A R Y S C H E W , A. I. und M . A. S E R G E J E W A : Zschr. f. höhere Nerventätigkeit 2, 223 (1952) (dtsch.). M A J O R O W , F . P . : Antwort an d. amerikan. Kritiker P A W L O W S . Berlin 1951: Kultur u. Fortschritt. M A L M E J A C , J . und P . P L A N E : X X t h intern, physiol. Congr. Brüssel 1956. M A L I N O V S K I J , O. W . : Trudy instituía fiziologie A. N. S S S R im. I. P . P A V L O V A , 1 (1952) u. 2 (1953)M A L T S C H E N K O W , A . M . : z u m . fiziol. S S S R 34, 511 (1940). M A T T H I E S , H. J . und D. E R D M A N N : Die Pharmazie. 12, 561 (1957). M E J Z E L , N. I . : Tipologiceskieosobennosti vyssij nervnoj dejatel'nosti celoveka, 124, Moskau 1956. N I K I F O R O W S K I , P . M . : Pharmalokogie d. bed. Reflexe als deren Untersuchungsmethode. Berlin 1956: Volk u. Gesundh. N I K I T I N A , A. M . : doklady akadem. nauk S S S R , 19, 373 (1957). N O V I K O V A , A. A . : zum. med. biol. S S S R , 5 (1929). P A W L O W , I. P . : Sämtl. Werke, insbes. B d . I I I , I V (dtsch.) Berlin 1953 : Akademie-Verlag. Mittwochkolloquien, B d . I / I I I , (dtsch.) Berlin 1956: AkademieVerlag. S A M O I L O W A , S . T . : Zschr. f. höhere Nerventätigkeit 2, 335 (1952) (dtsch.). S A R K I S S O W , S . A . : Zschr. f. höhere Nerventätigkeit 2, 23 (1952) (dtsch.). X X t h intern, physiol. Congr. Brüssel 1956. S C H N E I D E R , M. in R E I N - S C H N E I D E R : Physiologie d. Menschen, 527 Berlin/ Göttingen/Heidelberg 1956: Springer-Verlag. S E R E D I N A , M. I . : Zschr. f. höhere Nerventätigkeit 3, 118 (1953) (dtsch.). S E L J O N Y , G. P . : Archive de Science Biologiques X I V 5 (1909). S E R V I T , Zd.: Cas. lek. ces. 89, 989 (1950) zürn,, fiziol. S S S R . 38, 689 (1952). S I L O W , G. N. und K . M. K U L L A N D A : Zschr. f. höhere Nerventätigkeit 2, 1049 (1952) (dtsch.). S K I P I N , G. W . : Zschr. f. höhere Nerventätigkeit 2, 665 (1952) (dtsch.). S T O L J A R T S C H U K , N . W . : Zschr. f. höhere Nerventätigkeit 3, 1052 (1953) (dtsch.) T E P L O V , B . M . : Tipologiceskie osobennosti vyssij nervnoj dejatel'nosti celoveka, 5, Moskau 1956. W E B E R , E . : Grundriß d. biolog. Statistik. J e n a 1956: Gust. Fischer. W I C H L J A J E W , J U . I. Zschr. f. höhere Nerventätigkeit 3, 1038 (1953) (dtsch.). W O R O N I N , L . G . : Zschr. f. höhere Nerventätigkeit 2, 75 (dtsch.) u. 709 (dtsch.) (1952) PAWLOW-Tagg. 1953, 144 Berlin 1953: Volk u. Gesundh. KOMLÓS, E .

und I .

FÖLDES:

KOTLJAREWSKIJ, K L .

Anschrift des Verfassers (hauptsächlich für den Inhalt verantwortlich): Dr. med.G. M I S G E L D , Berlin N 4, Scharnhorststr. 13

Bedingte motorische Nahrungsreaktionen bei Ratten

621

Summary 1. This communication reports on the method of forming conditioned motoric food reactions of the first, second and third order. The experiments were done on rats under usual conditions of feeding and animal keeping In 50 rats of either sex 100% could be made to form conditioned reactions of the I r s t , II n d and III r d order. 2. B y employing statistical comparisons of experimental results in conditioned reflexes it is proven, that their thorough statistical treatment uncovers the laws and dynamics of nerve processes. 3. Therefore statistical determination of the time necessary for forming the various conditioned reactions (Ad) is proposed as an indicator for central nervous processes, the socalled "central tonus" of a group of animals and their changes by various factors. The basic motoric food reaction of the first order to light stimulus (250 Lx) could be formed in 6,15 ±0,208 combinations, the corresponding differentiation to light stimulus2 (10 Lx) with 4 , 8 ^ : 0 , 1 7 9 stimuli. The conditioned motoric food reactions of the II. n d order following a sound stimulus of 2000 Hz, 90 d B was formed after 2,84 + 0,116 combinations of stimuli. A second differentiation to sound stimulus of 530 Hz, 65 dB was formed after 2,34^0,158 stimuli. As a cause for the different time needed for forming the various conditioned reactions the following factors have to be considered: the physical degree of the stimulus used, the direction of stimulating action and to a certain amount the ecological importance of the analyser chosen together with the "condition of tonus" at the place of formation in the cortex or subcortex. 4. Statistically one may ascertain the adjustment or degree of fixation of a conditioned reaction irrespectively of whatever order by equalling the two summation polygones obtained from weekly averages determining the statistical occurance of latancy time (Lz) and negative results. The time needed for obtaining the required degree of equalling characterizes the average condition of tonus of the animal collective used under normal and pathological conditions. It is proposed, in order to fully characterize the way of reaction, to state with every conditoned reaction in addition also the statistical quota of occurance of orientation reactions, cleaning scratch and specific reactions as well as other special occurrences which we could analyse in toto as partial inhibition. Under normal conditions this inhibition quota decreases during the course of forming and fixation of the conditioned reactions to less than 5%. 5. The weekly averages of conditioned reactions of a higher order showed a smaller quota of inhibition than their basic reflex. The more favorable course of food reactions of a higher order may be explained by the experimental set-up, for signs of mutual induction of stimulation and inhibition could not be excluded. 6. Conditioned reactions of a higher order are relatively firm intracortical connections, which following an experimental pause of 8 weeks are supraimposed by an extinction inhibition in only 30% of cases. 7. The results obtaines by weekly averages of n = 200—1200 permit to compare them as control values with the results of food reactions of a higher order obtained with the same experimental arrangement under pathophysiological aspects. We think we found a method for studying the mechamism of central functions of different factors in rats, which may-suitably modified-give us information on similar processes of higher mammals including man. PeawMe 1 . B nairaoii paSoTe cooSmaeTCH 0 MeTone BbipaSaTMBaHHH ycjioBHbix hbhraTejibHtix rmmeBBix peaKitfrii I-ro, Il-ro h I l l - r o nop nana Ha Kpticax npw HOpMaJIBHBIX yCJIOBHHX IIHTaHHH H JKH3HH JKHBOTHblX. Y 50 KpbIC OSOHX IIOJIOB 6mjih b 1 0 0 % Bbipa6oTaHH peaKUHH I-ro, Il-ro h I l l - r o nopnnKa.

622 2.

K . HECHT, IîyTëM

npHMCHCHHH

pe3yjibTaT0B

no

THCTHHECKAH

o6pa6oTKa

HHHaMHKy

CTaTHCTHHeCKOrO

ycjioBHbiM

HepBHBIX

G. MISGELD

pe$JieKcaM

NOSBOJINET

CpaBHeHHH

HAXOHHTB

JKHBOTHHX

ynoTpeÔJiHTb

H

HJIH

HX

H3MeHeHHH

eraTHCTHiecKoe

mnpoKan H

CTa-

BLIHCHHGT

„ueHTpajibHoro TOHyca"

BCJieflCTBHH

paBJIHTOBIX

onpenejieHHe BpeMeHH 06pa30BaHHH

ycjioBHbix peaKUHft, c j i y w a m n e HepBHblX

HTO

3AK0H0MEPH0CTH

npoueccoB.

3 . n 0 3 T 0 M y n p e u J i a r a e T C H HJIH o u e H H B a H H H THBâ

3KCnepHMeHTaJIBHBIX

HOKa3biBaeTCH,

KaK

KOJiJieK(JiaKTOpOB

pa3JiHHHLix

H H f l H K a T o p HJIH o u e H H B a H H H u e H T p a j i b H O -

IipOIieCCOB.

y n a j i o c b B b i p a ô o T a T b H B H r a T e j i b H b i t t n w i u e B O M p e $ j i e K C I - r o , n o p H H K a H a CBeT (250 jiyKc)

B 6,15^0,208

KOMÔHHauHii

pa3npa»eHHH,

naiomyio

p o B a H H G H a CBeT ( 1 0 J i y K c ) B 4 , 8 ^ 0 , 1 7 9 p a 3 « p a > K e H H H . numeBan pearaura

I l - r o nopHHKa Ha 3Byn B 2 0 0 0 r e p u , 90 d B

cpeKHeM npH 3 , 1 8 ^ 0 , 1 1 3 ,

Ill-ro

2,84^0,116

pa3Hpa?KeHHH.

KOMÖHHaiiHH

Ha 3ByK0B0e pa3npa?KeHHe n p n 0,158

pa3npameHHii.

pa3npa>KeHHH jiHeMoro

cHJia H

B

MoryT

JUajibHeËmee

CBH3H

C

06pa30Baji0Cb nocjie

2,34^

06pa30BaHHH HX

HCHCTBHH

3HaneHHe

„TOHyca"

pa3JiH-

06pa30BaHHH,

HanpaBjieHHe

sKOJionmecKoe

noHHJKemieM

npn

HHçjxfiepeHUHpoBaHHe

BpeMeHH

paanpaweHiiH,

CTeneHH

06pa30Bajiacb B

(120 B MHHyry)

6biTb n o c j i e n o B a T e j i b H O C T b

HeKOTopoß B

MeTpoHOM

pa3JiHHHoro

$H3HHecKoro

aHaJiH3aTopa

Ha

530 r e p u H 65 d B

IIPHHHHOÌÌ

MHbix y c j i o B H b i x p e a K i i H H ynoTpeßjmeMaH

nopHHKa

HHepeHUH-

YcjioBHO-HBHraTejibHaH

Ha

ynoTpeß-

MecTe

o6pa-

30BaHHH B KOpTeKCe H CyÔKOpTeKCe. 4.

BbipaBHHBaHwe

nopHHKa

HJIH

CTeneHb

noKa3HBaeTCH

3aKpenjieHHH

cTaTiicTimecKH

ycJiOBHOH

nepeKpbreaHHeM

peaKUHH

«uyx

jiioßoro

COCTOHIUHX

cpeHHHx HcnejibHbix cyMMHbix noJiHroHOB HacTHHHoro pacnpeneJieHHH Horo

BpeMeHH

H

OUIHÔOHHHX

CTeneHH

COOTBCTCTBHH

TOHyca)

yrioTpeSjiHeworo

naTOJioranecKHx

peaKUHö.

xapaKTepH3yeT KOJiJieKTHBa

ycjioBHHx.

peaKUHH

Ha Ka?Knyio

nacTOTy

Hpyrnx

BpeMH

JUJIH

ycjioBHyio

pearainii,

HO

cpeHHioio

HÎHBOTHHX

peaKiiHio

npn

(nojiOHteHHe

HopMajibHbix

nojiHoro

npeHJiaraeTCH

peaKUHH

TpeßyeMoü

H3MeHHeMOCTb

HOCTHTKCHHH

KaK

HOCTHHteHHH

MM

MOHieHHH.

coBOKynHo

aHaJiH3HpyeM

ynashiBaTt

opneHTHpoBaHHH,

HHCJIO T O p M O J K e H H Í Í ycjiOBHbie

KOpOTKOe pe^jieKC. nopHHKa

npoHBJieHHe

TaKJKe

B

TeHeHHH

peaKUHH

BpeMH 3TO

yKpenjieHHH

peaKUHH, Top-

ycTaHOBJieHHoe

peaKUHH

HaCTOJIbKO,

5%.

Bbiciuero

JiaTeHTHOCTH

yjiynmeHHe

yCJIOBHOft

H

coôcTBeHHhic

HacTHiHoro

ITpH HopMajibHbix y c j i o B H H x nanaeT TaKHM 06pa30M

HTO c o c T a B J i H e T M e H b r n e H e M 5.

KaK

HJIH

perHCTpnpoBaHHH

p e a K U H H HHCTKH u i K y p b i , p e a K U H H u a p a n a H H H H B c e n p y r n e o c o ô b i e KOTopbie

H3

jiaTeHT-

nopHHKa

H

HaioT

MeiIbUiee

3aKpenjieHHH

HOCTHraeTCH n 0 B H « H M 0 M y

B

cpenHeM

TOpMOJKeHHe

xona

B Henejiio

HeM

nniueBoro

HX

6ojiee

OCHOBHOË

pe$jieKca

HauiHMH 3KcnepHMeHTajibHHMH

Bbiciuero MeTonaMH,

T . K . H e y n a B a j I O C b HCKJHO^HTB H B J i e H H H B 3 a H M H O Í Í H H H y K U H H OT p a 3 H p a 5 K e H H H H

TOpMOJKeHHH.

6 . y c j i O B H b i e p e a K U H H B b i c i u e r o n o p H H K a HBJIHIOTCH c p a B H H T e j i b H O MejKKOpTHKaJIbHbIMH

CBH3HMH,

KOTOpbie

nOCJie

npepbIBaHHH

CHJibHbiMH

OnblTOB

Ha

8

H e n e j i b H a B a j i H 3 a T y x a T e j i b H o e T o p M o w e H H e TOJibKO B 3 0 % . 7. BbipaôaTbiBaHHe

n-naHHbix

Meatay

2 0 0 H 1 2 0 0 no3BOJioHioT HaM NPHMEHHTB

cpeHHHe eHteHeHejibHbie p e 3 y j i b T a T b i

KaK

c

ycjioBHHx

pe3yjibTaTaMH

pa3pa6aTbiBaHHH

KOHTpojibHbie

n o p H H K a naTO(j)H3HOJiorHHecKoro x a p a m e p a ycjiOBHñ.

Mbi

HyMaeM,

HTO T a K H M

HccjienoBaHHH u e m p a j i b r o r o npn

uejieoôpa3Hbix

06pa30M

MexaHH3Ma

MeTonnqecKHx

HHCJia HJIH c p a B H e H H H

nniueBHX

npn Tex œe

peaKUHft

HaftnëH nonxoHHiuHH

pa3Hbix $aKTopoB

MOHHifiHKauHHx

Bbiciuero

BKcnepHMeHTaJibHbix

oôemaeT

y

MeTOH

Kpbic, HaM

HJIH

KOTopbift

TaKHte

npo-

H H K H y T b B n o x o ? K H e n p o u e c c b i y BBICIUHX M J i e K o n u T a i o i u H X , B K J i i o i a H ^ e j i O B e n a .

A c t a biol. med. germ., Band 1, Seite 623—626 (1958). Aus dem Physiologischen Institut der Friedrich-Schiller-Universität Jena (Direktor: P r o f . D r . F . SCHWARZ)

Elektronischer Lichtblitzgeber für biologische Messungen H . VOLKMER

(Eingegangen am 24. 4. 1958)

Zusammenfassung Ein elektronischer Lichtblitzgeber zur Messung der Flimmer-Verschmelzungsfrequenz wird beschrieben. Das Gerät gestattet die Erzeugung rechteckiger Lichtblitzfolgen einer Frequenz von 3 bis 120 H z regelbar, bei einem Frequenzfehler kleiner als 1 % . Es ist leicht transportabel und so besonders für Messungen in Betrieben geeignet. Die "Wirkungsweise des Lichtblitzgebers wird an Hand eines vollständigen Schaltbildes erläutert.

Lichtblitzfolgen gewinnen in der biologischen Forschung zur Untersuchung optischer, aber auch zentralnervöser Vorgänge ständig an Bedeutung. So ist es vor allem die optische Zeitwahrnehmung und ihre Abhängigkeit von Pharmakon, Arbeit und Ermüdung, die von Physiologen und Pharmakologen auf ihre Eignung als Testverfahren geprüft wird [1], [2], [3]. Durch zahlreiche Arbeiten (Literatur bei [4]) konnte wiederholt bestätigt werden, daß die Verschmelzungsfrequenz praktisch nicht von der Farbe des verwendeten Lichtes abhängig ist. Es lag daher nahe, für ein Gerät, welches für Reihenuntersuchungen Verwendung finden sollte, als Lichtquelle eine Glimmlampe zu verwenden, da diese elektronisch besonders einfach und in dem in Frage kommenden Bereich praktisch trägheitslos gesteuert werden kann. Der nachfolgend beschriebene Lichtblitzgeber wurde von uns für die Abteilung Psychologie des Instituts für Pädagogik der Friedrich-SchillerUniversität Jena entwickelt. Das Gerät gestattet die Erzeugung mäanderförmiger Lichtblitzfolgen einer Frequenz von 3 bis 120 Hz regelbar. Der Frequenzfehler ist dabei kleiner als 1 % bei einer Netzspannungsänderung von ± 2 5 % . Der Lichtblitzgeber ist also auch zur stroboskopischen Messung von Drehzahlen geeignet; für diesen Zweck kann die Impulsfrequenz leicht erweitert werden. W i r k u n g s w e i s e des G e r ä t e s Nach Abb. 1 wird die Blitzlampe B j über eine Pentode Röhre 1 gesteuert. Sie brennt mit konstanter Helligkeit, wenn die Spannungen an den Gittern

624

H . VOLKMER

der Röhre konstant gehalten werden, weil der Anodenstrom einer Pentode praktisch unabhängig von der Anodenspannung ist, wenn letztere größer als die Schirmgitterspannung bleibt. Die Schirmgitterspannung von Röhre 1 ist stabilisiert, ebenso die negative Spannung am Gitter 1. Zur Anpassung der Helligkeit an den Meßvorgang kann die Spannung am Gitter 1 in 6 Stufen verändert werden. Zur Vermeidung des Temperaturfehlers wurden die Widerstände Rs und R7 aus Konstantandraht gewickelt.

Über das Bremsgitter (Gitter 3) kann Röhre 1 gesperrt werden. Die notwendige Steuerspannung wird am Anodenwiderstand R 9 eines Multivibrators an Röhre 3 abgenommen. Röhre 3 führt Strom, wenn Röhre 2 gesperrt ist, dabei entsteht an R 9 eine Spannung von 65 V. Es kann somit über Röhre 1 kein Anodenstrom fließen, da diese mit —50 V am Gitter 3 gesperrt ist. Klappt nun der Multivibrator nach Entladung des R-CGliedes (C n und R10, Rn, Pj) in seine zweite stabile Lage, in der Röhre 3 gesperrt wird, so springt dabei die Spannung am Bremsgitter von Röhre 1 auf 0 Volt und die Blitzlampe zündet über den aufgeriegelten Anodenkreis. Die Frequenz des Multivibrators wird grob durch C7 bis C14 und fein durch PI und P2 in 4 Stufen von 3 bis 120 Hz geändert. Die Berechnung der' zeitbestimmenden Elemente des Multivibrators wurde von P I E P G R A S [5] ausführlich behandelt. Die Frequenz ist besonders konstant, weil das Anoden-Gitterpotential durch die Stabilisatoren St 2 und St3 festgelegt ist. Außerdem führt die Gegenkopplung über den Katodenwiderstand R s zu einer weitgehenden Unabhängigkeit von den Röhrendaten und gewährt eine Impulsfrequenz, die sich kaum ändert, wenn die Netzspannung

Elektronischer Lichtblitzgeber für biologische Messungen

625

schwankt. Kleine Abweichungen der Frequenz beim Röhrenwechsel können durch die Widerstände R 10 bis R 13 ausgeglichen werden. Durch den symmetrischen Aufbau der frequenzbestimmenden R-C-Glieder entsteht eine rein mäanderförmige Impulsspannung an R 9 , unabhängig von der gewählten Frequenz. Die Licht blitze der Blitzlampe B x haben somit die gleiche Länge wie die Lichtlücken. Für die Kondensatoren C7 bis C14 wurden Styroflex-Meßkondensatoren paarweise gleich vom V E B Kondensatorenwerk Görlitz bezogen, die mit ihrem negativen Temperaturkoeffizienten einen geringen Ausgleich des positiven Temperaturkoeffizienten der Widerstände bewirken. Die Anodenspannung der Röhre 1 wurde an das Chassis und somit an Erde gelegt, damit keine gefährliche Spannung an der Blitzlampe entstehen kann. Mit den Schaltern S3 und S3 kann die Blitzlampe auf Dunkelheit, Lichtblitze und Dauerlicht umgeschaltet werden. Der Druckschalter T wurde für die Versuchsperson zur Meldung der Verschmelzungsfrequenz vorgesehen. Es kann so die Versuchsperson vom Versuchsleiter getrennt in einem anderen Raum untergebracht werden, wodurch ein suggestiver Einfluß auf das Meßergebnis vermieden wird. Die Frequenzbereiche des Lichtblitzgebers konnten mit Hilfe einer Normalfrequenz von 1000 Hz geeicht werden1. Mit einem Dekadenzähler wurden die Schwingungen der Meß- und Normalfrequenz gleichzeitig gezählt. Es ergab sich eine Frequenzunsicherheit, die nach dreimonatigem Betrieb kontrolliert wurde; sie betrug weniger als 1 % . Auch bei einer Änderung der Netzspannung von 170 auf 250 Volt blieb der Frequenzfehler in dieser Grenze. Die Normalfrequenz wurde von der Universitäts-Sternwarte Jena zur Verfügung gestellt. 1

Z u s a m m e n s t e l l u n g der v e r w e n d e t e n Teile Röi Bj Sti Glj Drj Ci C7

= = = = = = = RJ = R6 = Rn = Pj, P 2

Röhre E F 80; Rö a , Rö 3 = Röhre ECC 81; Großmelderöhre G R M 220 Nr. 10—13 (Preßler) St 2 = St 3 = G R 100/Z (Preßler) Gl 2 = Selengleichrichter 300 V/30 mA Netzdrossel 30 mA C 2 = C 3 = C 4 = 8 /xF 450/500 V ; C 5 = C 6 = 0,5 /j.F; Qu = 5 n F ; C8 = C 1 2 = 10 n F ; C9 = C 13 = 25 n F ; C 10 = C 14 = 50 n F ; 40 k ß ; R 2 = 0,6 M ß ; R 3 = 10 k ß ; R 4 = 5 k ß ; R 5 = 7 k ß ; 49-5 R , = 6 X 400ß; R s = R 9 = 30 k ß ; R 1 0 = R 1 2 = 0,45 M ß ; R 13 = 10 M ß ; j = Potentiometer 2 x 0,5 M ß

Literatur [1] [2] [3]

H . : Arbeitsphysiologie 1 5 , 62 (1953) H. und K . W A C H O L D E R : Arbeitsphysiologie 1 5 , 139 (1953) S C H W A R Z , F . und H. W I N T Z E R : Pflügers Arch. ges. Physiol. Menschen Tiere

ARNOLD,

ARNOLD,

260, 74

(1954)-

626 [4]

H. SCHWARZ, F.,

H . WINTZER u n d

VOLKMER

H . LANGER: P f l ü g e r s A r c h . ges. Physiol.

Men-

schen Tiere. 261, 295 (1955). [5] PIEPGRAS, E . : F u n k und T o n 7, 230 (1953).

Summary A n electronic light stimulator for measuring t h e flicker fusing frequency is described. T h e apparatus permits t h e generation of rectangular series of light stimuli a t a frequency of 3 — 1 2 0 H z t o be regulated w i t h a frequency error of less t h a n 1 % . I t is easily transportable a n d t h u s especially suitable for measurements in factories. T h e w o r k i n g mechanism of t h e light stimulator is explained w i t h t h e aid of a complete wiring diagram.

Pe3K>Me O n H C H B a e T C H 3 J i e K T p o i r a a H c B e T O B c n b i n m a HJIH H 3 M e p e H H H q a e r o T b i

MnraHHH CBeTa. BaeMoft HacTOTBi.

jierKO

OT 3 HO 1 2 0 r u ,

oniHÖKa nacTOTbi MeHbMe neM 1 % .

TPAHCNOPTHPOBATB H B 0C06eHH0CTH npnrojieH

oauoHax.

cjiHBaHHH

A n n a p a T a a é T n p j i M o y r o j i b H b i e cBeTOBwe BcnbiuiKH B a p n u p o -

OyHKiiHH

nammta

nojiHOH 3JieKTp0TexHHHecK0H

cBeTOBcnbixneK

cxeMe.

IlpHÖop

«JIH H3MepeHHü

oöiHCHncTcn

Ha

Ha

ocHOBamm

Kurzmitteilungen A c t a biol. med. germ., B a n d l, Seite 627^—629 (1958) A u s der Medizinischen Universitätsklinik Greifswald (Direktor : Prof. Dr. Dr. h. c. G. K A T S C H ) und aus dem B E R N H A R D N o c H T - I n s t i t u t für Schiffs- und Tropenkrankheiten zu Hamburg (Direktor: Prof. Dr. E . G. N A U C K ) Klinische Abteilung (Chefarzt: Prof. D. W . M O H R )

Digestionsmetamorphose von Leukocyten URSULA

SCHMIEDT-GROSS

Herrn Prof. Dr.

K . LOHMANN

zum 60. Geburstag gewidmet

(Eingegangen am 18. 7. 1958)

Im Verlauf unserer Arbeiten an der Greifswalder Medizinischen Universitätsklinik über die entoptische Beurteilung der Leukocytenzahl und die entoptische Sichtbarkeit von Erythrocyten nahmen wir mikroskopische Modellversuche vor. Es wurde dabei mit den gleichen Wellenlängen gearbeitet, die wir zur Darstellung der Blutkörperchen am eigenen Augenhintergrund^ verwandten, und zwar hauptsächlich mit den Wellenlängen um 4000 A. Werden vor eine Lichtquelle — am geeignetesten erschien uns hierfür Xenonlicht — Filtergläser gesetzt, die nur diese Wellenlängen selektiv hindurchlassen, so gelingt es bei Verwendung der Gläser B G 1 und UG 3, Zellen farbig auf andersfarbigem Grund zur Darstellung zu bringen: Der Untergrund erscheint lavendelblau, Erythrocyten leuchten kirschrot auf, die Leukocyten bleiben kristallklar oder sind leicht bläulich. Bei sehr starker Vergrößerung erhalten die Erythrocyten ein mehr gelbes Aussehen, während sich die Granula der Leukocyten dunkler auf dem klaren Grund abheben. Die Kerne kontrastieren deutlich. Entsprechend unserer damaligen Fragestellung untersuchten wir besonders Einzelzellen, am häufigsten einzeln liegende Leukocyten, die sich uns mühelos in Harnsedimenten boten. Wir beobachteten die gleiche Zelle unter verschiedenen Bedingungen, unter anderem mit dem Phasenkontrastmikroskop plus vorgeschalteten Gläsern. Bei der Beobachtung einer einzigen Zelle über längere Zeit stellten wir folgendes fest: Der zu Anfang unauffällige segmentkernige Leukocyt nahm plötzlich am Umfang zu, bekam eine große Vakuole und entleerte gleich darauf im Schwall klare Flüssigkeit. Auch der Kern wurde voluminöser und ließ vorübergehend keine Segmente mehr erkennen. Wenige Minuten nach der 2 A c t a biol. m e d . g e r m . H e f t 5

628

Kurzmitteilungen

ersten Entleerung verkleinerte sich die Vakuole, nahm nach kurzem Intervall wieder an Umfang zu und entleerte erneut in der gleichen Weise. Dasselbe erlebten wir dreimal etwa im Zeitraum einer Stunde. Danach bekam der Leukocyt sein anfängliches Aussehen wieder und blieb trotz stundenlanger Beobachtung unauffällig. Monatelang hofften wir vergeblich, unsere Beobachtung wiederholen zu können, sahen aber keine ähnliche Umgestaltung der Zellen, obgleich wir unser Augenmerk ganz besonders auf Vakuolen in Leukocyten richteten. Als wir schließlich das gleiche noch einmal sahen, fiel uns auf, daß wir es wieder mit einem colihaltigen Harn zu tun hatten, wie beim ersten Mal. Infolgedessen untersuchten wir bakterienhaltige, leukocytenreiche Sedimente. Wir fanden reichlich Zellen mit Vakuolen, aus denen sich zähes Plasma entleerte. Der ganze Vorgang erschien uns jedoch verlangsamt, gemessen an den beiden früheren Beobachtungen. Der träge Ablauf veranlaßte uns, mit jungen Zellen zu experimentieren, wie sie im Knochenmark vorliegen. Wir versetzen noch lebendes Knochenmark im hängenden Tropfen oder im Deckglaspräparat sehr vorsichtig mit Bakterien einer Colikultur. Es ist wichtig, daß man das Präparat nicht zu stark beimpft, da es sonst zur Schädigung oder Abtötung von Knochenmarkszellen kommt. Bei maßvoller Beimpfung kann man noch nach mehr als 24 Stunden Mitosen beobachten, ein Beweis für das Lebendigbleiben der Zellen. Um das Geschehen an einer Zelle von Anfang an verfolgen zu können, ist es notwendig, das Präparat unter dem Mikroskop sehr schnell nach dem Beimpfen einzustellen. Man wählt am zweckmässigsten ein Blickfeld, in dem mehrere weiße Blutformen (Leukocyten, Leukoblasten) gut übersichtlich nebeneinander liegen. Die Beobachtung dieses Blickfeldes, beziehungsweise einer Zelle, muß aus Gründen, die noch erörtert werden, über mindestens acht Stunden ununterbrochen durchgeführt werden. Verwandt wurden bei den Versuchen das einfache wie das Phasenkontrastmikroskop, die geschilderten Filtergläser, ein geheizter Objektträgertisch (37 Grad).

Die Colibakterien werden sehr schnell phagocytiert. Man sieht bald nach Ansetzen des Versuches Bakterien, die im Innern von Leukocyten zerkleinert werden. Sie liegen teilweise als kurze, gedrungene Stäbchen im Zelleib. An einigen Zellen kann es sofort zu den Vorgängen kommen, die wir später noch schildern werden. Im wesentlichen herrscht jedoch etwa sechs Stunden nach der Beimpfung absolute Ruhe, so daß man geneigt ist, die weitere Beobachtung abzubrechen. Auf einmal aber wird es lebhaft im ganzen Blickfeld. Hier und da treten plötzlich Vakuolen auf. Zuerst sind sie winzig. Unversehens werden einige davon so groß, daß sie mehr als die Hälfte der Zelle einnehmen können, verschwinden zum Teil aber im nächsten Augenblick völlig oder bis auf einen geringen Rest. An zwei, drei, vier oder noch mehr Stellen der gleichen Zelle treten weitere Vakuolen auf. Hat man anfangs mehrere weiße Blutkörperchen, die phagocytierten, im Auge behalten so können, hat man von jetzt an Mühe, alle Veränderungen an einer Zelle genau zu verfolgen. Man

Kurzmitteilungen

629

gewinnt den Eindruck großer Aktivität. Alle Vakuolen erweisen sich als lebhaft kontraktil. Während dieser Zeit nimmt das Volumen der Zelle häufig zu. Im Verlauf weniger Minuten hat eine der Vakuolen besonders an Größe gewonnen. Sie zeigt die lebhafteste Kontraktilität aller Vakuolen der Zelle. Jetzt erscheint in der Mitte des Lumens ein Bröckelchen, das noch wie ein kurzes, gedrungenes Stäbchen aussieht. Bald gesellen sich, immer unter lebhaften Kontraktionen der Vakuole, weitere Bröckelchen hinzu. Sie verklumpen meistens zu einem dicken Brocken. Unter einer besonders lebhaften Kontraktion wird dieser Brocken, der manchmal vorher an die Wand der Vakuole wandert, ausgestoßen und schwimmt in zentrifugaler Richtung davon. Nun sieht man, daß er von einer klaren Hüllmasse umgeben ist. Im Davonschwimmen rundet sich die Hüllmasse oftmals ab. Aus der Tiefe tauchen erneut Bröckelchen auf, und das gleiche beginnt von vorn. Nicht selten nimmt man an einer zweiten und dritten Vakuole der selben Zelle die gleichen Vorgänge wahr. Anschließend wird das Plasma, das als Hüllsubstanz zur Herausbeförderung von Bakterien dient, überschießend ausgeworfen. Wenigstens können eingehüllte Partikelchen nicht immer erkannt werden. Während der lebhaften Verdauungstätigkeit der Leukocyten ändert sich das Aussehen des Kerns erheblich. Der Kern, ist er zu Anfang glatt konturiert, buchtet sich ein und zeigt Lappungen. Seine Form kann so stark wechseln, daß zum Beispiel unser Zeichner trotz aller Übung nicht vermochte, den Veränderungen mit dem Stift zu folgen. Eine auch nur kurze Zeit aus den Augen verlorene Zelle erkennt man der Form nach oft schwerlich wieder. Auf dem Höhepunkt des Geschehens wirkt der Kern in vielen Fällen unscharf konturiert, so daß man ihn kaum deutlich wahrnehmen kann. Kernvakuolen sind keine Seltenheit. Aus diesen Beobachtungen folgern wir, daß es zufällig ist, in welchem Erscheinungsbild während der Bakterienabwehr, beziehungsweise der Verdauung artfremden Eiweisses, man eine Zelle anfärbt. Zellgröße, Kernform, das Vorhandensein von Vakuolen ändern sich, wie unsere Versuche zeigen, oft in Minuten. Zum Beispiel kann ein segmentkerniger Leukocyt gleich darauf wie ein Monocyt aussehen Das Bild des Monocyten bot sich uns besonders häufig als Durchgangsstadium dar. Der Monocyt, bête noire der Hämatologie, wie ihn P A P P E N HEIM genannt hat, ist nach dem was wir gesehen haben, eine funktionelle Erscheinungsform. Bildmaterial zu diesem Thema beabsichtigen wir in Kürze zu bringen, da wir jetzt aus Zeitmangel darauf verzichten müssen. Wir möchten es uns vorbehalten, an Hand des Bildmaterials das Verhalten der einzelnen Zellen, die wir hier durchweg als Leukocyten bezeichnet haben, bei der Verdauungsarbeit zu charakterisieren. Hiermit danke ich den Medizinisch-technischen Assistentinnen, Fräulein I l s e Sc hiev elb ein, Greifswald, und Fräulein R i t a Hahn, Hamburg, für ihre verständnisvolle Mitarbeit.

PHYSIOLOGISCH WIRKENDES IN ERSTER LINIE PERIPHER ANGREIFENDES KREISLAUFSTIMULANS

ISIS-CHEMIE

G.M.B.H.

ZWICKAU

Ii

u n l g e n - i H a t e r i a l r m e dI -i z i•n i•s c hL e

A u f n a Ih m e n

K S

B i t t e v e r l a n g e n S i e d i e D r u c k s t h rift ü b e r E i g e n s c h a f t e n u n d A n w e n d u n g s g e b i e t e bei unserer Abteilung

Werbung.

V E B FILMFABRIK AGFA W O L F E N •

Wolfen, Kr.Bitterfeld

/

MUSKELRELAXA\TIE\ TRICURAN ITri-fdiäthylamlnoäthoxy7-l

2, 3-henzoltri(odäfhylaf/

Synthetisches, gut steuerbares, langwirkendes Präparat mit schnellem Wirkungseintritt und ausgedehnter Spanne zwischen völliger Muskelerschlaffung und Lähmung der Atemmuskulatur. Speziell geeignet für Thorax- und Bauchoperationen. Ampullen zu 10 ml [ = 0,1 g] nur 1. v.

SUCCICURAN IBis-diolin-succinat-didilorld-dihydrall

Synthetisches, gut steuerbares, kurzwirkendes Präparat mit schnellem Wirkungseintritt in gebrauchsfertiger Lösung. Frei von toxischen Neben- und Nachwirkungen, da rasche Inaktivierung zu körpereigenen Stoffwechselprodukten. Keine Beeinträchtigung des Kreislaufs. Kein Broncho- und Laryngospasmus. Speziell geeignet zur trachealen Intubation, zur Reposition von Knochenbrüchen und Verrenkungen, zur Elektroschockbehandlung. Ampullen

zu

5 ml [ = 0,1 g] nur i. v.

Prospekte und Literatur stelien wir auf Wunsch bereit.

VEB DEUTSCHES HYDRIERWERK RODLEBEN RODLEBEN

• POST

ROSSLAU/ELBE

.

ie Ultraschall-Therapie stellt heute ein unentbehrliches Glied in der Reihe der physikalischen Therapiemethoden dar. Trotz verschiedener skeptischer Stimmen hat sich die

Ultraschall-

Therapie in den vergangenen zehn Jahren voll bewährt. Auf dem heute gesicherten Indikationsgebiet lassen sich bei sachg e m ä ß e r A n w e n d u n g ausgezeichnete Heilergebnisse erzielen.

U T

L H

„ T

T E u

R

A

R

A

R "

S P U

C I

H

E S

A •

2

L G

L E

R

Ä

T

- 1

Für alle A n w e n d u n g e n im K r a n k e n h a u s , in der Klinik und in der Forschung

LIEFERUNG U N D AUFSTELLUNG

DURCH:

BETRIEBSSTÄTTEN FÜR R Ö N T G E N T E C H N I K U N D ELEKTROMEDIZIN BERLIN N 4

LEIPZIG C 1

Reinhardtstraße 18 • Tel.: 4266 71, 426672

R o ß s t r a ß e 17 • Tel.: 30200, 20215, «52(5

D R E S D E N N 23 Kleiststraße 10 • Tel.: 5 4 8 i 9 , 53842

ROSTOCK R o s a - L u x e m b u r g - S t r a ß e 11 • Tel.: 3035

Besuchen Sie bitte unsere ständigen Berliner Ausstellungsräume in der Reinhardtstraße 9 P r o s p e k t m a t e r i a l stellen w i r a u f W u n s c h g e r n z u r V e r f ü g u n g

R126

BAUT =Z= Das Fein-Desinfektionsmittel bacterizid

mit dem Wirkstoff Z2

—

fungizid

Z u r Hände- und Instrumentendesinfektion, das Mittel zur Bekämpfung der Fußmykosen