Band 1, tteft 5 Buchbesprechungen 211 2r 1962

m i t t e l n , h a t die Mhgl i chke i t , se ine I n f o r m a t i o n s - k a p a z i t / i t sowohl d u r c h J~nderung des I n t e g r a t i o n s - i n t e r v a l l e s wie a u c h d e r m a x i m a l e n I m p u l s r a t e de r v e r s c h i e d e n e n N e r v e n z e l l p o p u l a t i o n e n zu va r i i e r en .

W i e in d e n A b s c h n i t t e n I a - - f geze ig t wurde , be- s t e h t ffir e in solches N e r v e n s y s t e m d u r e h , , A n p a s s u n g " des I n t e g r a t i o n s i n t e r v a l l e s an d e n j ewe i l igen Fma x- W e r t - - o d e r u m g e k e h r t d u r e h A n p a s s u n g y o n Fma x an t i - - d i e Mhgl ichke i t , m i t e i n e m M i n i m u m y o n E n t l a d u n g e n pro sec ein r e l a t i v e s M a x i m u m de r I n f o r m a t i o n s k a p a z i t / ~ t zu e r re ichen . D a jede E n t - l a d u n g e iner N e r v e n z e l l e e ine b e s t i m m t e Menge y o n A T P , also d u r c h d e n S to f fwechse l b e r e i t g e s t e l l t e E n e r g i e v e r b r a u c h t , e r s e h e i n t diese , , A n p a s s u n g " y o n t i an Prnax sehr zweekm~Big .

S u m m a r y . 1. Information received by the sense organs is transmitted into the central nervous system by means of different discharge patterns of the neurons in the afferent pathways. As demonstrated in a previous paper these dis- charge patterns show in the visual system a remarkable random fluctuation in response to peripheral stimuli of con- stant characteristic.

2. The information capacity of a single nerve cell in an afferent sensory pathway is assumed to be

I = _1 ld (ti" Fmax) bit" see -1 . ti

ti is the "summation interval" determined by the time con- stant of the central integrating process (15--80 msec), Fmax is the maximal impulse rate (per sec) of a given nerve cell within the interval t i .

3. The consequences of this equation are discussed and a three dimensional graphical representation of the equation is given. I t is believed that Pmax and t i are different in differ- ent populations of neurons.

4. ti probably depends upon chemical processes in the CNS related to the synaptic transmission. A change of t i results in a change of the amount of information which can be transmitted by a nerve cell without changing the maximal impulse rate of the nerve call.

Literatur. [1] EceL~s, J . C.: The mechanism of synaptic transmission. Ergebn. Physiol. 51,299 ( 1 9 6 1 ) . - [2] GRi~SS~R, O.-J., K . A . HELLI~EI~ u. U. GlCi~SSER-CORI~Em~S: Die In- formationsfibertragung im afferenten visuellen System. Kybernetik 1, 175 (1962). - - [3] MacKAY, D. M., and W. S. McCvLLOCH: The limiting information capacity of a neuronal link. Bull. Math. Biophys. 14, 127 {1955). - - [4] McCul.~OC~, W. S., and W. PITTS : A logical calculus of the ideas immanent in nervous activity. Bull. Math. Biophys. 5, 115 (1943). - - [5] ZE~ANEK, It . : Elementare Informationstheorie. Miinchen u. Wien: R. Oldenburg 1959. 120 p.

BUCHBESPRECHUNGEN

Pask, Gordon: An approach to cybernetics. London: Hutchinson & Co. 1961. 128 S. 12 s 6 d.

Als das grol3e Problemfeld der Kybernetik sieht P. die Frage an: Wie kann ein stabfler Znstand dutch Regelungs- meehanismen gewahrleistet werden ? Wobei es sich n i c h t u m die Stabilit~t abgeschlossener Systeme sondern um die Stabi- l i tat in der ,,Organisation" yon Systemen handelt, die in st/~ndigem Energieanstauseh mit dcr Umwelt stehen (S. 12). Die Kybernetik hat aber noch ein zweites wesentliches Merk- mal. Der Hom6ostat von ASHBY k6nnte zun/tchst sowohl psychologisch als Gehirnanalogon, als auch technisch als Vor- richtung zur Lhsung von Differentialgleichungen angesehen werden; in beiderlei Hinsieht w/~re diese Maschine unvoll- kommen. Tats~ehlich war sic gedacht als Realisierung des Prinzips der Selbststeuerung, welches au] der Abstraktionsstu]e der Kybernetik im technischen Gebilde und im Gehirn in identischer Funktion gegeben ist (S. 17). - - Als ,,Axiom" setzt P. voraus, dab durch Beobachtungen (die er nicht von Lern- akten treimt) die UngewiBheit fiber ein System zwar ver- ringert nicht aber eliminiert werdcn kanu (S. 19). Die Unge- wiBheit eines Systems besteht in der UngewiBheit, welchen Punkt es in seinem Phasenraum zu einer gegebenen Zeit ein- nimmt. Beobachtungsergebnisse khnnen nur Angaben fiber eine mehr oder weniger groBe Zelle des Phasenraumes sein, in der sich das System befindet; auch khnnen Beobachtungen nur zu diskreten Zeitpullkten erfolgen. Eine Voraussage kleidet sich dana in die allgemeine Form einer Transformations- matrix, welche jedem der endlich vielen Zust~inde des Systems den im n~chsten Zeitpunkt eingenommenen zuordnet. Ist diese Zuordnung eindeutig mhglieh, darm wird yon ,,zustands- bestimmtem Verhalten" gesprochen. Solche Systeme streben entweder eine Gleichgewichtslage oder einen Kreislauf an (S. 28f.). Liegt ein zustandsbestimmtes Verhalten nicht vor, dann miissen entweder die Beobachtungszellen des Phasen- raums verkleinert werden, d. h. es mug A 1 yon A 2 unterschieden werden, well auf A 1 stets B, jedoch auf A2 stets C folgt, oder aber, falls eine pr~zisere Beobachtung unmhglieh ist, muB man sieh mit statistisehen Aussagen begnfigen. Letzteres erfolgt bei der Verallgemeinerung yon Systemen mit zustandsbe- st immtem Verhalten zu solchen mit Markoffscher Verkettung (S. 43). Das Lernverhalten der Tiere, insbesondere der Pri- maten, zeigt zwar Phasen eines Markoffschen Verhaltens und damit gute Vorhersagemhgliehkeit (,,Lerneu dureh Wieder- holung"), zwischen denen sich aber die l~bergangswahmchein- lichkeiten plOtzlich ~ndern (,,Lernen durch Einsicht" ; S. 46). l%egelsysteme miissen mindestens dieselbe Vielfalt der Reak- tionsweise haben wie die Fluktuationen der Umwelt, die sie ausgleichen wollen, und sic mfissen diese Fluktuationen ge- nfigend genau registrieren k6rmen (S. 51f.). Zwischen bio-

logischer und teehnischer Regelung gibt es auf der Abstrak- tionsstufe des ,,Systems" keinen Unterschied. Die Merkmale der biologischen Regelungsvorg/~nge sind (S. 71ff.): 1. Das System (z.B. eine Zelle) reagiert so, dab es innerhalb seiner Umwelt fiberlebt; 2. das (,,ultrastabfle") System fiberlebt auch bei ver~nderlicher Umwelt, im flexibelsten Falle durch Lernen, im wenigst flexiblen Falle durch stammesgeschichtliche Ent- wicklung; 3. das (,,homhostatische") System enth~lt Unter- systeme, die in der Weise zusammenarbeiten, dab jedes davon auch Bedingungen ffir die Funktion einiger andcrer schafft. - - Auch das ProblemlOsen kann in regeltheoretischer Termino- logie erfaBt werden, da ein System, welches einen stabflen Zustand erreicht, damit das durch den vorgegebenen nicht stabilen Zustand gestellte Problem 15st, n~mHeh die stabile Lage zu suchen (S. 82). - - Die kybcrnetische I1Televanz der Unterschiede zwischen technischen und biologischen Systemen zeigt P. noch an der Frage der Reproduktion und Evolution. Eine universale Turing-Maschine karm iusbesondere eine Zeichenfolge ausgeben, welche diese Maschine beschreibt. v. 1NTEUMANN ersetzte die Folge der Auswahloperationen beim schriftlichen Ausgabevorgang durch Auswahlen von Bauele- menten. Damit zeigte sich die M6glichkeit yon Maschinen, deren Operationcn in der Konstruktion ihres Ebenbildes be- stehen. Wenn noch eine Quelle ffir zuf&llige Ver~nderungen und ein ProzcB der (die ganze Maschine betrcffenden) Auswahl vorliegen, ist die Weiterentwicklung yon ,,Generation" zu ,,Generation" m6glich (S. 100). - - AbschlieBend deutet P. einige betriebsorganisatorische Anwendungen kybernetischen Denkens an. - - Das didaktiseh geschickt angelegte B~ndchen ist als Einfiihrung ftir einen breiten angelsgchsischen Leserkreis gedacht, was wohl auch der Grund daffir ist, dab P. sich in seinem 91 Originalarbeiten umfassenden Schrifttumsverzeich- nis auBer auf je eine franzhsische und russische Publilmtion nur auf die englischsprachige Literatur beruft.

FRANK (Karlsruhe)

Titel van Ver~ffentlichungen iiber Analog- und Ziffern- rechner und ihre Anwendungen. Viermal j~hrlich. Wies- baden: Franz Steiner 1962. DIN A 5 kart. pro Jahr D]V[ 96.- - ; f. Hochschulinstitute DM 76.80.

Diese Titellisten erscheinen 1962 im 9. Jahrgang. Sie werden gemeinschaftlich herausgegeben yon der Deutschen Forschungsgemeinsehaft in Bad Godesberg und dem Inter- national Computation Center (ICC) in Rom, die Bearbeitung erfolgt durch die Literaturstelle am Insti tut fiir Praktisehe Mathematik (Prof. Dr. A. W~TH~R) der TH Darmstadt. - - Unter vier Hauptkategorien: 1. Allgemeines und Randgebiete, 2. Technik und Theorie der Ziffernrectmer und Digitaler DV- Anlagen, 3. Analogrechner und Simulatoren, 4. Anwendung

2 ] 2 Buehbesprechungen Kybernetik

yon ZifferrLrechnern und Digitalen DV-Anlagen, die ihrerseits noch in weitere 119 Sachgebiete untergliedert sind, werden die Titel der etwa im Zeitraum eines Quartals ersehienenen Arbeiten nachgewiesen und laufend durehnumeriert . Bei ZugehSrigkeit eines Aufsatzes zu mehreren der Sachgebiete werden Querverweisungen angebracht, der Inha l t der AuL satze wird durch einige Stiehw6rter naher gekennzeichnet. - - Die , ,Kybernet ik" ist eines der 119 Saehgebiete, es sei aber bemerkt , dab noch zahlreiche weitere Saehgebiete ffir den Kybernet iker von Interesse sind, z.B. Informationstheorie, Automatentheorie , Selbstorganisierende Systeme, Masehinelle Sprachfibersetzung, Spraeherkennung, Zeichenerkennung, Textanalyse, Dokumentat ion, Ausbildung, Logische Struktur , Codierung, Speicher, Algorithmische Sprachen, Automatisches Programmieren, Planung und Organisation, Spiele (Unter- nehmungsforschung) u . a . - - Im Rahmen dieser Titellisten wird also vor allem der technisch-mathematische Sektor der Kybernet ik bevorzugt in Betracht gezogen und auch recht gut erfaBt. Besonders erwahnenswert ist, dab aktuellen Konferenzver6ffentlichungen groBe Aufmerksamkeit gewidmet wird. Die separat beigeffigten Informationsbl/~tter fiber ,,Kern ferenzen" und ,,Neue Konferenzgebiete" sind wichtig und sollten mi t besonderer Sorgfalt noch weiter ausgebaut werden, aueh wenn mancher Termin bereits verstr ichen sein sollte. Die Berficksiehtigung yon Sekund/~rliteratur sollte etwas ver- minder t werden. Wfirden sechs Listen j/~hrlich s ta t t vier herausgegeben, so wfirde sieh die Aktualit/~t sieher noch er- h6hen. Ein Sachverzeichnis zum Jahresende w/~re sehr zu begrfiBen. - - Die Liste 55 (3. Quartal 1961) wurde inHinbl ick auf kybernetisehe Interessen untersueht . Von den 952 Quellen- angaben sind etwa 90 beaehtenswert , die sieh auf etwa 30 der 119 Sachgebiete verteilen. - - Es ist Herrn Professor WALT~Eg ZU danken, dab er dureh die Herausgabe dieser Titellisten sehon seit J a h r e n f fir die Bekanntgabe yon Ver6ffentliehungen aus dem internationalen Raum sorgt.

K. STErNBUCH (Karlsruhe) Nervous Inhibition. Proceedings of the Second Friday

Harbor Symposium. Edit . by ERNST I~LOREY -. (Symposium Publ. Div.) (Nerv6se Hemmung. Ergebnisse des zweiten Friday Harbor Symposiums. Hrsg. yon ERNST FLO~Eu Oxford-London-New York-Paris: Pergamon Press 1961. XV, 475 S. Geb. L 5,-- .

Der Band enth/flt Niederschriften von 34 Vortr/~gen, die auf dem , , In ten~ t iona l Symposium on Nervous Inhibi t ion" , das 1960 an der Universit/~t yon Washington stat t fand,

gehalten wurden. Der Themenkreis erstreckt sich fiber eine Vielfalt yon Fragestellungen: Die historische Entwicklung des Begriffs , ,Hemmung" und die diesem Begriff zugrunde liegenden Vorstellungen werden untersucht . Mit prinzipiell denkbaren Hemmechanismen befassen sich theoretisehe Be- t rachtungen. Die Frage naeh dem Substrat , das den Tr/~ger hemmender Prozesse darstellt, sowie Probleme der ver- gleichenden Anatomic und der 0ntogenie werden behandelt . In experimentellen Arbei ten wird nach dem 1Vfeehanismus gefragt, der Hemmung bewirkt, sowie naeh der Funktion, die hemmende St rukturen ausfiben. - - Die Beitr/~ge zur Anatomic befassen sich mit inhibitorischen Bahnen und Synapsen an Motoneuronen, mit Synapsen an der Clarkschen S~ule des Riickenmarks, mi t nerv6sen Verknfipfungen im Komplexauge des Pfeilschwanzkrebses Limulus, mit Riesen- neuronen der Visceralganglien der Schnecke Aplysia. Die Organisation yon primitiven Nervensystemen wird an Bei- spielen aus den St~mmen der Coelenteraten und Arthropoden vergleichend anatomisch dargestellt. - - Besonders ausfiihr- lich befassen sich Arbeiteu mit dem Mechanismus yon Hem- mungen. Untersucht wurden hemmende Prozesse an Muskeln vom Frosch und yon verschiedenen Krebsen, an Zellen der Visceralganghen yon Aplysia und an Streckreceptoren yon Krebsen. Andere Beitr/~ge behandeln die Hemmung des Herzschlages yon Mollusken, Crustaceen und Vertebraten. Die Rolle inhibitorischer und exzitatorischer Transmit ter wird ausffihrlich diskutiert. - - Mit Inhibi t ion unter funktionellen Gesichtspunkten besch/~ftigen sieh Arbeiten an Motoneuronen, am Komplexauge yon Limulus, an Streekreceptoren yon Crustaceen, an Kernen der Hinters/~ule des Rfickenmarks, an Neuronen der GroBhirnrinde yon Vertebraten und an neuro- endokrinen Systemen von Arthropoden und Cephalopoden. - - Die Beitr~ge sind keine Originalarbeiten. Vielmehr waren die Verff. bestrebt, an Hand yon Beispielen, die aus umfang- reichem experimentellem Material ausgew~hlt wurden, all- gemeine Gesetzm/~fiigkeiten aufzuzeigen. Man erh/~lt dadurch einen ausgezeichneten Einblick in das Problem ,,Nerv6se Hemmung" , ohne mit experimentellen Einzelheiten belastet zu werden. Das Buch ist besonders deshalb wertvoll, well es Beitr/~ge von Fachleuten, die sich yon den verschiedensten Aspekten aus mit dem Thema befassen, vereinigt. Die Gedrungenheit der Darstellung mancher Beitr/~ge erschwert jedoch das genaue Verst/~ndnis, so daft bei tieferem Interesse auch auf Originalliteratur zurfickgegriffen werden muB.

KIRSCHFELD (Tfibingen)

Verantwortlich ffir den Textteil: Dr. W. RErC~DT, 74 Tfibingen, M:ax-Planck-Institut ftir Biologic, Spemannstr. 34. - - Springer-Verlag, Berlin �9 G6ttingen �9 ]:[eidelberg. - - Druek der Universit~tsdruckerei H. St(irtz AG, Wiirzburg. - - Printed in Germany