(Aus dem Pharmakologischen Institut der Universit~t P6cs.)

[~ber die Giiltigkeit des Alles-oder-niehts-Gesetzes der Erregung. V. Mitteilung.

Experimenteller Teil:

V o n

G. YIansfeld und Katharina Hecht.

Histologischer Teil:

V o n

Andreas Kov~cs, Proseetvr.

l i t 6 Textabbildungen.

(Eingegangen am 2. April 1931.)

In 2 friiheren Arbeiten hatten wit teils mit elektrischer Reizung 1, tells mit Geschmaeksreizen~ yon der 3lundhShle aus die Erregung der Chorda tympani herbeigefiihrt, wobei ein Vergleich yon Reizintensitiit, Drfisenfunktion und histologischen Bild der Driise zu dem Ergebnis fiihrte, dab das ,,Alles-oder-Niehts-Gesetz der Erregung" fiir die peri- phere Igervenfaser ungiiltig erseheint. Es zeigte sich n/~mlieh einer- seits, dab die eharakteristischen Merkmale einer starken Tatigkeit in den einzelnen Driisenelementen keineswegs yon der Menge des ab- gesonderten Sl0eichels bedingt ist, sondern v o n d e r Intensitat des Reizes, welches ihm vom Nerven aus zuflieBt, woraus sieh schon mit groBer Wahrseheinliehkeit ergibt, dab die einzelne Nervenfaser geize verschiedener Intensitat zu leiten vermag. Bestiirkt wurden wir in dieser Annahme dutch jenen zweiten Befund, nach welchem sehon der geringste wirksame Reiz, der den sekretorisehen Nerven trifft, gleichm~Big alle Driisenacini in Tiitigkeit versetzt. Bekanntlieh wird angenommen, dab die Zunahme des Reizeffektes bei Steigerung des Reizes (yore Schwellenreiz bis zum Maximalreiz) dadureh zustande

1 Pfltigers Arch. 223, 265 (1929). 2 Siehe vorstehende Mitteilung.

Pfltigers Archly t. d. ges. Physiol. Bd. 227. 52

798 G. Mansfeld, K. Hecht und A. Kov~cs:

kommt, daft, je starker der I~eiz, je zahlreicher die gereizten Fasern im Nerven. Ware diese Hypothese richtig, so miiBte bei der Speichel- driise die Zunahme der Reizstarke sich im histologisehen Bride darin auBern, dab mit zunehmender Reizstarke immer mehr Aeini in Tatig- keit geraten. Im Gegensatz hierzu sahen wir aber nicht nur bei elek- trischer Reizung der Chorda, we Stromschleifen evtl. ein Ubergreifen des Reizes auf die Driisenelemente verursaehen konnten, sondern auch bei der ehemisch-reflektorischen Reizung, dab die sehw/ichste Driisentatigkeit yon einer ziemlich gleiehmgNgen Funktion s~mtlicher Aeini bedingt war. Wenn also dureh starkere Reizung des Nerven eine st/irkere Sekretion unterhalten wird, so ist dies offenbar nieht die Folge davon, daft eine gr6Bere Zahl yon Nervenfasern in Erregung geraten, sondern dadurch bedingt, daft die einzelnen Nervenfasern bei starkerer geizung starkere Erregungen der Drtise zufiihren, was eben mit dem Erregungsgesetz im Widerspruch steht. Diese SehluB- folgerung hat nun aber als Voraussetzung, dab jede Faser der Chorda tympani nut zu einem einzigen Drfisenaeinus herantritt . Falls diese Annahme nieht zutrifft und die Erregung einer einzelnen Chordfaaser sieh auf viele Aeini verteilt, so ist unsere SehluBfolgerung unriehtig und unser Befund -- naeh welehem sehwaehe t~eizung eine diffuse Tiitigkeit der ganzen Drtise bewirkt -- nieht im Widersprueh mit dem Erregungsgesetz. Die M6gliehkeit, dab von den einzelnen Nerven- Iasern eine pluri- ja gar eine omniazin~re Versorgung stattfindet, ist nieht yon der Hand zu weisen, denn wie die Untersuehungen Lang- leys 1 zeigen, finden sieh in der Chorda, wie aueh in den Speieheldriisen Ganglienzellen in gr6Berer Zahl, die mit den Fasern ein Gefleeht bilden, so daft die Verzweigung der einzelnen Chordafasern in der Drtise m6g- lieherweise eine reeht komplizierte ist. Es erseheint also nieht aus- gesehlossen, dal3 in unseren fffiheren Versuchen schon die Sehwellen- reizung der Chorda deshalb alle Aeini in Tatigkeit versetzte, weft zwar wenige Fasern der Chorda dutch den sehwachen Reiz erregt wurden, diese aber an alle Driisenaeini die Erregung vermittelten. Ware die Annahme riehtig, daft die einzelnen Chordafasern an ganze Gruppen oder gar an alle Driisenaeini Erregungen vermittelten, so wiirde aueh jene Tatsaehe verstgndlich, daft bei stgrkerer lgeizung intensivere Vergnderungen in den I)riisene]ementen auftreten, ohne annehmen zu miissen, dal3 die einzelne Nervenfaser geize versehieden starker Intensit~t zu leiten vermag. Nimmt man ngmlich an, dag eine einzige Chordafaser zu vielen Drtisenaeini herantrit t , so mug man natfirlich auch annehmen, dab jeder Acinus von vielen Fasern versorgt wird, bei starker Reizung der Chorda wiirden dann die Driisenelemente

1 j. of Physiol. 9, 123 (1890) und Langley, The salivary glands. In Schhiers Textbook of Physiology 11~ 480 (1898).

Uber die Gfiltigkeit dos Alles-oder-nichts-Gesetzes der Erregung. V, 799

nicht nur einzelne Reizst613e wie bei schwacher Reizung, sondern ganze SMven von Reizen empfalagen.

Urn in diese Verh~l tnisse E inb l i ck zu gewinnen und d a m i t zu ent- scheiden, ob wir mi t R e c h t aus unseren Versuehen den Schluf~ ziehen, dab das Er regungsgese tz fiir die per iphere Nervenfase r ungfi l t ig ist , mul~te gepriif$ werden, wie sieh das his tologische Bi ld einer Speichel- dri ise ges ta l te t , wenn nu r ein Tell seiner sekretor isohen ~ase rn er regt wird. F i n d e n sich nach p~r t ie l ler Chordare izung neben t~ t igen Aeini auch solche, die in vSll iger Ruhe verhar ren , so is t es erwiesen, dab die e inzelnen sekre tor i sehen l%sern nur einen Acinus versorgen und ein Ubergre i fen der E r r e g u n g yon e iner F a s e r auf die andere ~nnerhatb der Driise nich$ erfolgt . Um diesen Beweis /iihren zu kSnnen, muflte ein Teil der sekretorischen Chorda/asern aus dem Nerven reseziert ~end das histologische Bild der Driise nach elektrischer Reizung des peripheren Lingualisstump/es untersucht werden. Uber da8 Ergebnis dieser Ver- suche berichten wit im ]olgenden.

Methodik. Unsere Arbeitsweise war dieselbe wie in unseren frfiheren Versuchen. Wit

hatten das Tier am Operationstisch befestigt und in _~thernarkose haben wir in den Ausfiihrungsgang der Glandula submandibularis eine Glaskaniile eingefiihrt. Hierauf wurde der Nervus lingualis freipr/~pariert und doff, wo er unter der Mandi- bhla heraustritt mit m6glichst langem peripheren Stumpf durchtrennt. Daraui folgte die partielle Resektion der Chordafasern. Die Chorda verl~uft bekafinter- weise eine Strecke lang mit dem Nervus lingualis, dann verl~flt sie ihn und begibt sieh in einem Bogen an die Wand des Ausfiihrungsganges der Glandula submandi- bularis, verl/~uft da bis zum Hilus der Drfise und tr i t t bier in die Drfise ein. Die Ausrottung yon Chordafasern gelang uns an der kurzen Streeke yon etwa 10 bis 15 mm zwischen der Abzweigung vom Nervus lingualis und dem Zutrit t an die Ductuswand, Der Nerv ist bier in zartes Bindegev~ebe eingehiillt und so diinn, daf] selbs~ das gefibte Auge bei manehen Katzen it~n nut mi~ Hilfe einer Lupe zu erkennen vermag. Einzelne Fasern aus diesem dfinnen Strang derartig heraus- zuschneiden, dab die zuriiekgebliebenen Fasern noch intakt und Iunktionsf/~hig bleiben, ist eine/~ul)erst schwierige Aufgabe. Wir sind in der Weise vorgegangen, dal~ wir zun/~ehst den Nerven mit Hilfe yon l~r/~pariernadeln aus dem Bindegewebe heraussch/~lten, dann wurde der Nerv mittels einer sehr feinen histologischen Lanzette seiner L/~nge naeh in 2 Teile gespalten und die eine H/~lfte ausgeschnitten. Daft der resezierte Tell tats~ehlich aus Nervenfasern bes~eht und nieht aus Binde- gewebe, wurde mittels der van Gieson-Farbung sogleieh mikroskopisch festgestellt. Nun wurde die Halswunde mit lauwarmer physiologischer KochsalzlSsung be- feuehteter Watte bedeckt und das Tier mindesbens 4 Stunden lang ohne Narkose in Ruhe belassen. Nac.h dieser Wartezeit wurde der periphere Stumpf des Nervus lingualis in eine Ludwigsche Elektrode gelegt und mit dem Versuch begonnen. Die Reizung erfolgte dutch ein geeichtes Inductorium, die rhythmische Reizung wurde durch ein h~e~ronom besorg~. Es wurden kurze faxadische Reize angewendet, wie in der IL Mitteilung, Die Funk~ion der Driise wurde aueh hier mlt Registrierung der Speichelmenge festgestellt. Gereizt wurde in diesen Versuehen stets mit maximaler Reizstarke. Nach beendeter Reizung wurden die Driisen vorsichtig enueleiert und histologisch untersucht.

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800 G. Mansfeld, K. Hecht und A. Kovs

Versuche. Micht jedes Pr~loarat konnte zum Versuoh verwendet werden,

denn trotz grSl~ter Vorsieht wurde manehmal der nicht resezierte Teil des Merven soweit gesoh~digt, dab die Reizung ohne Erfolg blieb. Wit beriehten selbstverst~ndlich nur fiber jene Versuche, in welehen die Reizung der besehnittenen Chorda einen deutlichen und meBbaren SpeichelfluB zur Folge hatte. In diesen Versuchen war es yon besonderer Wioh~igkeit, jedesmal den Ruhezustand im histologisohen Bild kennen zu lernen, denn en~seheidend war, ob in der gereizten Drfise neben den t~tigen Aeini aueh solehe vorkommen, die in volls~ndiger Ruhe verharren. Als vergleiehendes Ruhebild diente die ungereizte Drfise der anderen Seite, welehe mit dureh~renntem Nerven w~hrend des ganzen Versuches in Ruhe belassen und dann histologiseh verarbeitet wurde. Die zu entscheidende Frage war, ob naoh Reizung der resezierten Chorda Partien in der Drtise vorkommen, die ein ~hnliches Ruhe- bild zeigen als die Kontrolldrfise. In 7 Versuehen gelang es uns, nach Resektion der Chorda eine gute Funktion der Drfise zu erhalten, wobei die Drfise der anderen Seite als ruhende Kontrolle diente. Von diesen 7 Versuehen seheidet ein Versueh aus (Mr. 3), denn bei der histologisohen Un~ersuehung fand sich eine interstitielle Entzfindung der Drfise mit l~undzelleninfiltration, welche das Bild sehr stSrte. In einem Versuch ~ (Mr. 5) wurde dutch Reizung der resezierten Chorda nur sehr wenig (6 Tropfen) Speichel sezerniert und das histologisehe Bild dieser ge- reizten Drfise war genau so als jenes der Kontrolldrfise. Beide zeigten das Bild fast vollkommener Ruhe.

Die fibrigen 5 Versuche erbraohten ein reeht eindeutiges Ergebnis. W~ihrend unsere /riiheren Versuche gezeigt batten, daft selbst bei der ge- ringsten wirksamen Reizung des Nerven alle Driisenelemente die Zeichen der T~itigkeit zur Schau tragen, /anden wit bier, daft .trotz maximaler Reizung der resezierten Chorda neben t~itigen Acini vollkommen ruhende Partien vorkommen, ein ~Bild, das wit in unseren /rie'heren Versuchen niemals sahen.

Die Anordnung und das Verh~ltnis yon geruhten und t~tigen Teilen war in den verschiedenen Drfisen recht verschieden und es lieBen sioh aus diesem Gesichtspunkt ebwa 3 Typen unterseheiden. Bei der einen Art zeigt die Drfise im allgemeinen das Bild der l~uhe und wir finden inselartig zers~reut .~ t ige I)rfisenelemen~e. Diese t~tigen Acini sind entweder ziemlieh seharf abgegrenzt, oder gehen in die ruhenden Par- tien allm~h]ich fiber. Eine zweite Anordnung die wit beobachteten war die, dab im bekannten Bild der diffusen T~tigkeit sich zers~reut Gruppen finden -- bestehend aus 10--15 Acini -- we]ehe das Bild volls~ndiger Ruhe zeigen. SchlieBlich kam es vor, dab im Bild starker

Uber die Giiltigkeit des Alles-oder-nichts-Gesetzes der Errcgung. V. 801

T~tigkei t , keine Gruppen yon Acini, sondern nu r zerstreut vereinzelte Acini zu sehcn sind, welche das Bild der Ruhe zeigen.

Nach dieser al lgemeinen Charakter is ierung der Versuchsergebnisse wollen wir kurz den Gang der Versuche mi t te i len und an der H a n d der

e inzelnen Versuche die histologisehen Verh/iltnisse demonstr ieren.

Versuch 1. Rechte Chorda tympani reseziert. Ruheperiode nach dem Pr~parieren 4 Stundcn.

Rechter Ncrvus lingualis 1 Stunde gereizt. Schr schwache Sloeichelabsonderung. Linke Driise ruht bis zum Endc des Versuches. Beide Driisen histologisch ver- arbeitet.

Histologisches Bild der gereizteu rechten Dri~se: Vollst/~ndig crhaltenes Struktur- bild, die Sekrctk6rner der Zellen sind sehr gleichm&13ig, die ser6sen Zellen er- scheinen nur etwas gcschwollen und die Kcrnc der muk5sen Zellen sind etwas a bgerundet. Trotz dieser minutiSsen Funktionserscheinungen kann das Bild als Ruhezustand aufgefal~t werden, welches sich kaum vom Bild der linken Driise uni~rscheidet.

Abb. 1. Seit 4 Stunden ruhende rechte Driise aus u 2. Vergr. 250• F~rbung wie aueh in allen folgenden Abbildungen: tI~mar

Versuch 2. Linke Chorda reseziert. Wartezeit 4 Stunden. Rechte Drfise geruht, linker

Nervus lingualis gereizt. Rechte Drfise zeigt histologisch das Bild vollst~ndiger l~uhe (s. Abb. 1).

802 G. Mansfeld, K, Hecht und A. Kov~cs:

Histologisches Bild der gereizten lin/cen Driise zeigt im allgemeinen das Bild der Funk t ion : runde yon der Zellbasis losgel6ste mukSse Kerne, vereinzelte Va- kuolen, geSffnete Is thmusl ichtungen. Zwischen diesen ta t igen Par t ien befinden sich einige Adenomeren, welche das Bild volls~andiger Ruhe zeigen (s. Abb. 2).

Abb. 2. Linke Driise (Chordaresektion) aus Vers. 2. Vergr. 250• a = ti~tige Acini mit VakuoleD und Isthmuslichtungen. b = ruhende Acini.

Versuch 4. Katze decerebriert, l~echte Chorda reseziert. Wartezei t 4 Stunden. Reizung

des rechten Nervus lingualis 35 Minuten. Die linke ungereizte Drfise zeigt vollst~ndiges l~uhebild. Gereizte rechte

Driise: I m histologischen Durchschni t tsbi ld iiberwiegen die s tark ti~tigen vakuoli. sierten Part ien, zwischen d iesenbef inden sich abet Adenomeren, welche jede Spur yon Funk t ion entbehren.

Versuch 6. Rechte Chorda reseziert. Wartezei t 51/2 Stunden. Reizung des rechten Lin-

gualis 25Minuten . Linke ungereizte Driise zeigt histologisch vollkommenes Ruhebild.

l~ber die Gtiltigkeit des Alles-oder-nichts-Gesetzes der Erregung. V. 803

Histologische8 Bild der gereizten Dri~se: Bei ziemlich erhaltenem Strukturbild diffus, siebartige Vakuolisation. Die t~tigen Partien zeigen untereinander keine erheblichen Unterschiede. Die sezernierenden Elemente haben ziemlich gleich- mi~Big kr~ftig gearbeitet. Zwischen diesen stark t~tigcn Partien liegen vereinzelte vollkommen ruhende Acini (s. Abb. 3--5).

Abb. 3. Rechte Drtise aus Vers. 6 (Chordaresektion). Vergr. 250 x. a = t~tige Teilo mit reiohlicher Vakuolisation. b = ruhende Acini.

Versuch 7.

Rechte Chorda reseziert. Wartezeit 6 Stunden. Reizung der rechten Lingualis 23 Minuten. Linke nngereizte Drfise zeigt vollstandiges Ruhebild.

Rechte Drfise zeigt im histologischen Bild eine besonders sch6ne Verteilung yon ruhenden und arbeitenden Partien und zwar so, da~ etwa zwei Drit tel des Driisenquerschnittes das Bild mittelstarker Tatigkeit zeigt, w~hrend ein Drittel des Querschnit~es das gleiche l~uhebild zeigt, als die linke Driise. Abb. 6 zeigt jenen Teil der Driise, in wclchem die ruhenden Elemente fiberwiegen und nur ver- einzelt sind einige t~tige Acini sichtbar (s. Abb. 6).

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t2ber die Giiltigkeit des Alles-oder-nichts-Gesetzes der Erregung. V. 805

Abb. 6. l~echte Driise aus Vers. 7 (Chordaresektion). Vergr. 100x. Die iiberwiegende Anzahl der Aeini zeigr wie bei a den Ruhezustand, bei b vereinzelte t~tige Acini.

Zusammenfassung. Unsere Versuche zeigen, daft eine Ausbrei~ung des l~eizes yon wenigen

Nervenfasern auf alle Drtisenelemente nicht stattfindet. Werden n~tm- lieh - - wie in unseren eben mitgeteilten Versuchen nuch Resektion yon Chordafasern - - nich~ Mle sekretorisehen Nervenfaserrt gereizt, so finden wit, im Gegensutz zu allen unseren frfiheren Reizversuchen, nicht diffus in allen Driisenelementen Zeichen der Tgtigkeit, sondern neben t~tigen Aeini solche, die das vollkommenste I~uhebild zeigen. Damit is~ erwiesen, dab in unseren friiheren t~eizversuehen die schwuche Sekretion nieht dudurch bedingt sein konnte, dug nut wenige Fasern in Erregung kamen (wie man fiir die sehwuchen Reize ullgemein an- nimrod), sonst h~tte auch dort ein Tell der Acini das t{uhebild zeigen mfissen, sondern dadureh, dug alle Fasern Erregungen der Driise zu-

806 G. Mansfeld: Giiltigkei~ des Alles-oder-nichts-Gesetzes der Erregung. V.

fiihrten. DaB diese Erregungen bei Schwellenreizung schwache waren, das zeigten die geringen histologischen Ver~nderungen, welche -- wie wir sahen -- das richtige Mal~ der ErregungsgrSl~e darstellen 1. Demnach glauben wit, unsere Versuche nicht anders deuten zu kgnnen, als daft zwischen •eizintensitdit und Erregungsgr6/3e auch in der einzelnen ~Verven- [aser Proportion besteht, daft also das ,,Alles-oder-nichts-Gesetz der •r- regung" /iir die periphere Nerven/aser ungiiltig ist.

Herrn Prof. B. v. Entz sei fiir die freundliche Durchsicht der histo- logischen Prgparate bestens gedankt.

1 Vgl. Pflfigers Arch. 223, 277ff. (1929).