Computeranwendungen bei Wachstumsproblemen in Biologie und Medizin: Einfuhrung in die Theorie und exemplarische Darstellung der Praxis besonders an den Ergebnissen der Entwicklung des Zentralnervensystems

Dieses Buch entstand in gemeinsamer Arbeit der Autoren an Wachstumsprob1emen des Gehirns. Einige Grundzuge der Theorie und verschiedene Ergebnisse wurden bereits fruher in mehreren Aufsatzen veroffentlicht. In den beiden Jahren 1969 und 1970 war der eine Autor (Wingert) am Deutschen Re chenzentrum tatig. Er erweiterte dort die Theorie wesentlich und schrieb mehrere Computer-Programme, die Losungsmoglichkeiten fur ein breites Spektrum von Wachstumsprob1emen bieten. Die verschiedenen Stufen der Theorie wurden durch unsere Untersuchungen aus der quantitativen Neuroanatomie bestatigt. Auch unser alteres Material wurde fUr diese Studie mit den neuen Programmen ausgewertet und wird zum Teil hier erstma1s veroffentlicht. Die gro13zugige Bereitstellung der Anlagen des DeutschenRechenzentrums und die finanzielle Hilfe der Deutschen Forschungsgemeinschaft machte unsere Arbeiten uber Wachstumsprob1eme moglich. IIn Laufe unserer Untersuchungen zeigte sich, daB gleiche oder ahnliche Probleme, wie wir sie in der Neuroanatomie fanden, auch in anderen Bereichen der Biologie und der Medizin auftreten. Daten aus anderen Disziplinen fanden wir im Schrifttum lei der nur in einigen Fallen, da fast nie Origina1daten, sondern nur Mitte1werte ver offentlicht wurden, die fur eine biometrische Wachstumsanalyse selten ausreichen. Infolge der aufwendigen Berechnungen beschrankten sich die bisherigen Publikatio nen fast ausschlie13lich entweder auf die Angabe von Frei-Hand-Kurven oder auf punktuelle Untersuchungen. Hier sollen die Computer-Programme ein neues Instru mentarium bieten. 1 Einleitung.- 2 Der Weg zur Wachstumsfunktion.- 2.1 Versuchsplanung.- 2.2 Vorversuch.- 2.3 Hauptversuch.- 2.4 Elektronische Datenverarbeitung (EDV).- 3 Theoretische Grundlagen der Wachstumsanalyse.- 3.1 Allgemeine Charakteristika der Wachstumsfunktionen.- 3.1.1 Exponentialfunktion.- 3.1.2 Logistische (3-parametrige) Wachstumsfunktion.- 3.1.3 GOMPERTZ-Funktion.- 3.1.4 Normale Verteilungsfunktion.- 3.1.5 Verallgemeinerte logistische Wachstumsfunktion.- 3.1.6 Ausgleichsrechnung.- 3.1.7 Andere Strategien zur Schtzung der Mitteldosis LD50 bei Dosis-Wirkungskurven.- 3.1.7.1 Flchenmethode.- 3.1.7.2 Schtzung zustzlicher Standarddosen.- 3.1.7.3 Approximation der Wirkungskurve durch eine normale Verteilungsfunktion.- 3.1.7.3.1 Einpunktmethode.- 3.1.7.3.2 Zweipunktmethode.- 3.1.7.3.3 Dreipunktmethode.- 3.1.7.3.4 Auf- und Ab-Methode.- 3.1.8 Linearisierende Transformationen.- 3.2 Reifegrad Interpretation der Wachstumsfunktion als Verteilungsfunktion.- 3.2.1 Sekundrparameter des Reifegrads der 4- und 5-parametrigen logistischen Wachstumsfunktion.- 3.2.2 Sekundrparameter des Reifegrads der normalen Verteilungsfunktion.- 3.3 Problem der guten Ausgleichsfunktion.- 3.3.1 Funktionstyp und Gte der Anpassung.- 3.3.2 Logistisches Bestimmtheitsma.- 4 Mehrkomponentenanalyse.- 5 Einfhrung in die Benutzung von Bibliotheksprogrammen.- 5.1 Ablochformulare.- 5.2 Zahlentypen.- 5.3 Variablen.- 5.4 Formate.- 5.4.1 F-Spezifikation.- 5.4.2 E-Spezifikation.- 5.4.3 I-Spezifikation.- 5.4.4 A-Spezifikation.- 5.4.5 X-Spezifikation.- 5.4.6 Formate fr Folgekarten.- 5.5 Ablochen der Medaten.- 5.6 Missing data.- 5.7 Einige statistische Standardprogramme.- 5.7.1 Tests fr Mittelwerte.- 5.7.2 Regressionsanalyse.- 5.8 Allgemeine Konventionen im Deutschen Rechenzentrum (DRZ).- 5.9 Programme zur Analyse von Wachstumsprozessen.- 5.9.1 Allgemeines.- 5.9.2 Unterprogramm DATV: Datenvorbereitung.- 5.9.3 Programm LOGI: Nicht-lineare Regression mit der verallgemeinerten logistischen Wachstumsfunktion.- 5.9.3.1 Rohdaten.- 5.9.3.2 Beispiel.- 5.9.4 Programm REGZ: Beziehung zwischen zwei wachsenden Substraten.- 5.9.4.1 Beispiel.- 5.9.5 Programm KUVG: Parallelittsuntersuchung von Wachstumsfunktionen und verschiedene graphische Ausgaben.- 5.9.6 Programm MOMT: Momentkalkulationen und Mehrkomponenten-Voranalyse.- 5.9.6.1 Beispiel.- 5.9.7 Programm KOMB: Nicht-lineare Regression durch Summation 3-parametriger logistischer Wachstumsfunktionen (Mehrkomponentenanalyse).- 5.10 Programmfolge einer Wachstumsanalyse.- 6 Ergebnisse.- 6.0 Konventionen und allgemeine Hinweise.- 6.0.1 Notation in den Bildern.- 6.0.2 Notation in den Tabellen.- 6.1 Krpergewicht und exenteriertes Krpergewicht.- 6.2 Anzahl der Knochenkerne.- 6.3 Zentralnervensystem.- 6.3.1 Gehirn.- 6.3.1.1 Gehirn der Albinomaus.- 6.3.1.2 Gehirn des Menschen.- 6.3.1.3 Gehirn der Albinoratte.- 6.3.2 Hirnregionen der Albinomaus.- 6.3.2.1 Tectum.- 6.3.2.2 Rhombencephalon.- 6.3.2.3 Rhombencephalon und Tectum.- 6.3.2.4 Cerebellum.- 6.3.2.4.1 Cortex cerebelli.- 6.3.2.4.2 Cerebellum: Mark und Kerne.- 6.3.2.4.3 Cerebellum (gesamt).- 6.3.2.4.4 Regressionsergebnisse.- 6.3.2.5 Prosencephalon.- 6.3.2.5.1 Striatum.- 6.3.2.5.2 Corpus amygdaloideum.- 6.3.2.5.3 Cortex piriformis.- 6.3.2.5.4 Hippocampusformation.- 6.3.2.5.5 Neopallium.- 6.3.2.5.5.1 Neocortex.- 6.3.2.5.5.2 Subneocorticales Mark.- 6.3.2.5.5.3 Neopallium (gesamt).- 6.3.3 Hirnteile des Menschen.- 6.3.4 Diskussion.- 6.4 Beispiel aus der Bakteriologie.- 6.5 Beispiel aus der Pharmakologie.- 6.6 Gte der Ausgleichung.- 6.7 Tabellen 7 bis 22.- 7 Abhngigkeit zweier wachsender Substrate voneinander.- 7.1 Allometrierechnung.- 8 Anhang.- 8.1 Glossar.- 8.2 Literatur.- 8.3 Sachverzeichnis.