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Band I
Wesen und Methodender Anthropologie2. TeilPhysiologische, psychologische, genetischeund mathematische Methoden
Herausgegeben von Rainer Knußmann
Mit Beiträgen von
H. Baitsch • K. Bender • W. Bernhard • B. Brinkmann • V. P. Chopra • K. ChristiansenU. Drenhaus • I. Eibl-Eibesfeldt • D. Fritsch • N. Galley • D. Gräßlin • G. Grupe • G. GürtlerK. Hummel • P. Ihm • B. Jacobshagen • H. W. Jürgens • R. Knußmann • B. KummerV. Lichtenberg • J. Lutz • Ä. Mayerovä • H.-G. Müller • F. A. Muthny • U. PieperA. Rodewald • J. Rutenfranz f • W. Scheffrahn • H. D. Schmidt • K.-H. SchmidtH.-J. Steingrüber • F. Vogel
Mit 3 62 Abbildungen und 172 Tabellen
zSEMPER m
Gustav Fischer Verlag • Stuttgart • Jena • New York • 1992
d. Gerinnungsfaktoren 51a. Physiologische Vorbemerkungen 51ß. Nachweismethoden 52
Immunologische Verfahren - Enzymati-scher Test mit chromogenen Substraten -Messung von Einzelfaktoren überMangelplasmen - Globaltest für dasGerinnungssystem
e. Kohlenhydratstoffwechsel 53a. Abbau der Kohlenhydrate 53
d. Kraftmessung am Menschen 121a. Meßmethoden für Muskelkraft 122
Indirekte Methoden — Direkte Methodenzur Erfassung der isometrischen Muskel-kraft-Direkte Methoden zur Erfassungder dynamischen Muskelkraft
ß. Ablauf der Messung 124Literatur 125
C. Messungen an Regulations- undv—" Kontaktsystemen
1. Elektroenzephalographie von F. VOGEL 127
a. Geschichte und Bedeutung des EEG 127b. Entstehung des EEG im Gehirn und Ableitung 127c. Ableitetechnik 128d. Die wichtigsten Wellenformen und die EEG-
Auswertung 129e. Das Ruhe-EEG und seine Interpretation 130f. Das EEG in seinen Beziehungen zu Befinden
und Verhalten des Menschen 130g. Evozierte EEG-Potentiale 132Literatur 132
2. Messung von Reaktionszeiten und motorischenFertigkeiten von K.-H. SCHMIDT undJ. RUTENFRANZ 133
a. Methoden zur Messung von Reaktionszeiten . 133a. Aussagemöglichkeiten von Reaktionszeit-
messungen 133ß. Methodische Probleme bei der Reaktions-
zeitmessung 134Y- Meßvorrichtungen zur Bestimmung von
Reaktionszeiten 135ö. Determinanten von Reaktionszeiten 137
b. Methoden zur Bestimmung motorischer Fer-tigkeiten 138a. Klassifikation von Grundstrukturen
ß. Prüfung des Geschmackssinns 171Prüfung der Geschmacksschwellen für dieGrundqualitäten — Prüfung der Schmeck-fähigkeit spezieller Bitterstoffe - Raum-schwelle der Geschmacksempfindung -Objektive Prüfung der Funktion desGeschmackssinns
Y- Prüfung des Geruchssinns 173Prüfung der Wahrnehmungs- undErkennungsschwelle für Duftreize — Prü-fung der Empfinüungsstärke der Duftreize- Prüfung der Lokalisation von Duftquel-len - Riechvermögen und Vorlieben fürbestimmte Substanzen
e. Somatoviszerale Sensibilität (Hautsinne undTiefensensibilität) 175ct. Mechanorezeption 175
Anatomisch-neurophysiologische Vorbe-merkungen - Prüfung der Verteilung derTastpunkte, der Empfindungsschwelle undder Empfindungsintensität—Prüfung derräumlichen Unterscheidungsschwelle —Prüfung der Lokalisation eines Berüh-rungsreizes - Prüfung der Unterschei-dungsschwelle für die Druckstärke - Prü-
fung der Vibrationsempfindung—Prüfungder Kitzelempfindung
ß. Thermorezeption 177Anatomisch-neurophysiologische Vorbe-merkungen —Bestimmung der Kalt- undWarmpunkte und der Raumschwellen -Prüfung der Schwellen für Warm- undKaltempfindung und der Zone der Indiffe-renztemperatur
y. Nozizeption 178Neurophysiologische Vorbemerkungen —Prüfung des Schmerzsinns
ß. Schweiß-Sammel:Techniken und gravime-trische Methoden 187
y. Aufwendige physikalische Verfahren 187Haarhygrometer - Psychrometer - Tau-punkt-Meßverfahren - Widerstandshy-grometrie—Feststellung der Wasserdampf-abgabe durch Messung der Wärmeleitfä-higkeit — Messung mittels Infrarot-Gas-analyse — Kapazitatives Meßprinzip
ö. Schweißanalysen und pathologischeSchweißdrüsenfunktion 189
e. EDA und Schwitzaktivität 189d. Messungen der Hautdurchblutung 190e. Messungen der Hauttemperatur 190f. Funktionsprüfungen und Tests an der Haut . . 191
Physikalische Hautprüfungen — Prüfung derPufferkapazität der Haut gegenüber Säurenund Laugen — Prüfung der Talgdrüsen- undSchweißdrüsensekretion—Allergie-Testung—Dermographismus
Literatur 192
XII • Inhalt
7. Radioimmunologische Verfahren unter besonde-rer Berücksichtigung der Hormonbestimmungvon D. GRÄSSLIN und V. LICHTENBERG 193
a. Überblick 193ct. Einleitung 193ß. Reaktionsprinzipien von Radioliganden-
assays 194Radioimmunoassay (RIA) -Immunora-diometrischer Assay (IRMA) -Vergleichder kompetitiven mit den nichtkompetiti-ven Assays
Y- Durchführung von Bindungsanalysen . . . . 195b. Einsatz von Bindungsanalysen am Beispiel
von Hormonbestimmungen 196a. Auswahlkriterien für kommerzielle Kits. . . 196ß. Qualitätskriterien und Qualitäts-
kontrolle 196y. Radioimmunologische Analytik und deren
Problematik am Beispiel der Proteo-hormone 197
8. Analytik von «niedermolekularen» Sub-stanzen und ihre Problematik, dargestelltam Beispiel der Steroidhormone 197
c. Ausblick 198Literatur 198
8. Stimmanalyse von B. JACOBSHAGEN 198
a. Funktionen und Leistungen von Sprache,Stimme und Gehör 198
b. Mechanismen der Sprachschallerzeugung undakustische Merkmale der Stimme 200
c. Analyse des Sprachschalls 200ct. Aufnahmetechnik 200
D. Psychologische Test- und Explorations-'methoden von K. CHRISTIANSEN
1. Grundlagen der Testpsychologie 205
a. Gegenstand der psychologischen Diagnostik . 205b. Das Problem der Meßbarkeit in der Psycholo-
gie 207c. Gütekriterien psychologischer Tests 207
a. Praktische Erwägungen bei der Testaus-wahl 208
ß. Technische Kriterien für die Testauswahl. . 209Objektivität - Reliabilität - Validität -Normierung- Neuere testtheoretische An-sätze
d. Psychodynamik der Testsituation 213e. Diagnostische Zielsetzungen 215
2. Psychologische Testverfahren 216
a. Leistungstests 217ct. Entwicklungstests 217
Denver-Entwicklungsskalen — Frostig-Ent-wicklungstest der visuellen Wahrnehmung- Heidelberger Sprachentwicklungstest -Lincoln-Oseretzky-Skala, Kurzform
ß. Intelligenztests 223Adaptives Intelligenz-Diagnostikum fürKinder und Jugendliche — Columbia Men-tal Maturity Scale — Grundintelligenztest-Skala 1 — Grundintelligenztest-Skala 2 —Hamburg-Wechsler-Intelligenztest für Er-wachsene - Hamburg-Wechsler-Intelli-genztest für Kinder — Hannover-Wechsler-Intelligenztest für das Vorschulalter—Intelligenz-Struktur-Test 70 - Leistungs-prüfsystem - Raven-Matrizen-Tests
3. Methoden der Exploration und Verhaltensdia-gnostik 266
a. Exploration 266ct. Allgemeine Ausführungen 266
Fehlerquellen bei der Exploration —Formen der Exploration—Inhalte der Ex-ploration
ß. Themenkataloge 269Anamnese bei Kindern und Jugendlichen-Anamnese bei Erwachsenen
b. Verhaltensbeobachtung 270Beobachtungsstrategien—Beobachtungsrah-
Inhalt • XIII
men — Beobachtungsstichprobe — Registrier-methoden - Beobachter
Literatur 272
E. Methoden der HumanethologieVOn I. ElBL-ElBESFELDT
a. Zielsetzungen humanethologischerForschung 279
b. Methoden humanethologischer Datenerhe-bung und-auswertung 279
ct. Beschreibung und Dokumentation 279Die Beschreibung - Das Erstellen von Film-dokumenten —Beispiele für die Auswer-tung von Filmdokumenten
ß. Das Vergleichen 288Homologie und Analogie - Konvergenz-forschung — Interpretationsbeispiele ausHomologie-/Analogieforschung bzw. Kul-turenvergleich
y. Quantitative Humanethologie 2938. Modelle 295
Literatur 295
IV. Methoden der Genetik und Bevölkerungsbiologie
A. Methoden der Zytogenetikvon A. RODEWALD
1. Zellkultivierung und Präparation der Chromoso-men in der Mitose 300
a. Zellkulturen aus Blut oder Knochenmark . . . . 300a. Vollblutkulturen 301ß. Lymphozytenkulturen 301
Arbeitsanleitung - Leukozytenkulturennach Abtrennen der Erythrozyten - Aufbe-wahren und Verschicken von Blutproben —Langzeitkulturen — Kultur von Lymphozy-ten aus Lymphknoten, Thymus oder Milz
8. Darstellung von prometaphasischenChromosomen aus Lymphozyten-kulturen 305
6. Darstellung brüchiger Stellen an Chromo-somen 305
b. Chromosomenpräparation aus Haar-wurzeln 306
c. Zellkultur aus Gewebeexplantaten 306ct. Anwendungsbereiche 308ß. Techniken der Zellkultur 308
Enzymatische Dissoziation von Gewebe-explantaten -Ansatz solider Explan täte
d. Kultur und Präparation der Zellen ausAmnionflüssigkeit 310ct. Kulturflaschentechniken 310
Kultivierung menschlicher Amnionzellen —Analyse des Zellwachstums - Kulturansatz—Anlegen von Subkulturen —Abbrechen der Kulturen und Zellpräpara-tion
ß. Lamellenkultur 312Y- Pipettenmethode 312
e. Chromosomendarstellung aus Chorion-zotten 313
f. Anhang: Technische Hinweise 313Katalog der Reagenzien, Medien, Zusätzeund Kulturgefäße — Reinigung und Vorberei-tung der Objektträger — Silikonisieren vonGlasbehältern und Pipetten
a. Autoradiographie 315ct. Allgemeine Charakterisierung 315ß. Techniken 316
Isotopische Markierung—Aufarbeitungder Kulturen und Herstellen von Chromo-somen-Präparaten - Bedecken der Präpa-rate mit autoradiographischem Filmmate-rial —Entwickelnund Fixieren des autora-diographischen Films
Y- Darstellung des Schwesterchromatiden-austausches 3173H-Thymidin-Technik (Taylor-Versuch) —BrdU-Technik
b. Identifizierung einzelner Chromosomendurch Färbemethoden 319ct. Konventionelle Färbung der Chromoso-
menpräparate 319Färbetechnik mit saurem Orcein — Färbe-technik mit essigsaurem Karmin — Stan-dard-Giemsa-Färbetechnik - Färbetechnikmit Unna-Blau - Färbetechnik mit Pina-cyanol
kleolusorganisatorregionen mit Silberni-trat—Spezielle Färbetechniken des Hetero-chromatins an bestimmten menschlichenChromosomen - Simultane Darstellungvon G-Banden und Schwesterchromati-denaustausch — Kombinierte Giemsa-Ban-den-NOR-Färbung
c. Auswertung und Karyotypenanalyse 329d. Kriterien und Methoden für die Feststellung
chromosomaler Polymorphismen 331ct. Qualitative Erfassung 331ß. Quantitative Erfassung 333Y- Einsatz in der Vaterschaftsdiagnostik 334
3. Analyse von Interphasekernen 335
a. Induktion vorzeitiger Chromosomenkonden-sation 335Zellfusion mittels Sendai-Viren - Zellfusiondurch Polyäthylenglykol
b. Chromatinbestimmung aus Zellmaterial . . . . 336a. Gewinnung des Untersuchungsmaterials . . 337
a. Grundlagen 343ct. Biologie der nachzuweisenden Merkmale . 343
Erythrozytenoberflächenmerkmale—Merkmale der Blutflüssigkeit - HLA-Ge-websantigene
ß. Die Vermittler immunologischer Reak-tionen 350Antikörper—Monoklonale Antikörper —T-Zellrezeptoren—Lektine — Komplement
b. Die immunologischen Techniken 352ct. Agglutinationstechniken 352
Lagerungsmöglichkeiten von Erythro-zytenproben - Direkte Agglutination -Konglutination—Agglutination nachEnzymbehandlung—Antiglobulin-Tech-nik — Quantitative Agglutinationstechni-ken - Blutgruppenbestimmung an Skelet-
ten und Mumien - Elutionstechniken -Hämagglutinationshemmtechniken
ß. Präzipitationstechniken 357Doppeldiffusion nach OUCHTERLONY —
8. Probenaufarbeitung 386Vorbereitung von Proben nach Langzeit-lagerung — Herstellen eines stromafreienHämolysates — Herstellen eines Leukolysa-tes—Arbeitsschritte für die Elektrophoreseund Auswahl der Systeme
d. Horizontal-Elektrophorese von Proteinen . . . 389ct. Agarosegel-Elektrophorese einiger
Plasmaproteine 389Albumin, Transferrin, Komplementfaktor3 - Properdinfaktor B - Koagulationsf ak-torF13B
8. Isoelektrische Fokussierung mit Ampho-linen 402Allgemeines - Phosphoglucomutasen -Esterase D - Amylasen - Hämoglobine -Gruppenspezifische Komponente - a r
Antitrypsine. Isoelektrische Fokussierung mit Immobili-
nen 407Gruppenspezifische Komponente, Trans-ferrin - a rAntitrypsin
£. Isoelektrische Fokussierung mit Immobili-nen/Ampholinen 410
e. Vertikale und zweidimensionale Elektropho-rese von Proteinen 410a. Vertikale Polyacrylamidgel-Elektro-
Berechnung der Häufigkeit genotypischerKind-Eltern-Terzetten — Berechnung derHäufigkeit genotypischer Kind-Mutter-Dubletten —Berechnung der Essen-Möller-schen Häufigkeiten X und Y 431
Y. Struktur der Essen-Möller-Formel undAussage des W-Werts 431
8. Zur neutralen und realistischen A-priori-Wahrscheinlichkeit 433Grundsätze — Realistische A-priori-Wahr-scheinlichkeiten - Irrtumserwartungen -Utilität
e. W-Wertsbereiche und verbale Prädikate . . 435c. Zum Problemkomplex «Frequenzen» 437
a. Die Frage nach den repräsentativen Alleleneines Blutgruppensystems und deren Fre-quenzen 437Repräsentative Allele - Adäquate Allel-frequenzen - Zum Verfahren der «Sero-analyse»
ß. Zu den Haplotypfrequenzen des HLA-Sy-stems 440Der Umgang mit HLA-A,B- undHLA-,A,B,C-Matrizen - Berücksichtigungder ethnischen Herkunft bei der Auswer-tung von HLA-A,B-Befunden—Auswer-tung von HLA-A,B-Befunden mit undohne Beteiligung Fremdstämmiger
Y. Mathematik zum Frequenzlisten-Ver-gleich 443Einzelsysteme — Kombinierte Systeme
d. Sonderfälle 444ct. Neutrale Utilität in Mehrhypothesen-
fällen 444ß. Die wichtigsten Arten von Sonderfällen . . . 445
Mehrmann-Fälle — Fälle strittiger Mutter-schaft —Terzettenfälle mit Verwandtschaftzwischen Kindesmutter und Putativvater—Fälle mit Putativvater und Mehrverkehrerals Brüder—Vater-Sohn-Fälle — Mehrkind-Fälle - Defizienz-Fälle - Verwandtschafts-fälle
Y- Der «Kinship-Algorithmus» 447Berechnung der Häufigkeit eines phänoty-pischen Stammbaums—Berechnung derHäufigkeit eines genotypischen Stamm-baums mit Gedächtnis
e. Ausschluß 450ct. Definition 450ß. Die verschiedenen Ausschlußarten 450Der direkte Ausschluß in Einkind-Fällen—Der direkte Ausschluß in Mehrkind-Fällen— Der indirekte Ausschluß
XVI • Inhalt
Y- Ausschlußleistung von Erbsystemen 4538. Zur Frage eines biostatistischen Nutzens
der Ausschlußerwartung 455f. Berücksichtigung der allgemeinen und der im
Einzelfall gegebenen «Beweislage» 457ct. Allgemeine Optimierung und Egalisierung
der Beweissituation 457ß. Interpretation von W-Werten unter
Berücksichtigung der «serologischenBeweislage» ' 457
g. Zur Frage einer Anwendung des Modells nachNEYMAN und PEARSON 458
h. Wahrscheinlichkeit einer Blutsverwandt-schaft anhand von DNA-Analysen mit Single-und Multilocus-Sonden 459ct. Biostatistik mit Singlelocus-Sonden 459ß. Biostatistik mit Multilocus-Sonden 459
Berechnung des W-Werts aus den Banden-mustern einer Kind-Mutter-Putativvater-Terzette — « Korrekturfaktor » für den Fall,daß Banden paarweise demselben Locuszuzuordnen sind
Y- Multilocus-Sonden in Defizienzfällen . . . . 4618. Anwendung des Kinship-Algorithmus auf
Befunde einer Multilocus-Sonde 462Literatur 464
C. Methoden der Formal- und Populations-genetik
1. Erbgangsanalyse von H. D. SCHMIDT undH. BAITSCH 467
a. Aufnahme und Aufzeichnung von Stamm-bäumen 467
b. Erbgangsermittlung mit Hilfe der Stamm-baumanalyse 467ct. Die autosomalen Erbgänge 468
Der autosomal-dominante Erbgang - Derko-dominante Erbgang—Der autosomal-rezessive Erbgang
ß. Die geschlechtsgebundenen Erbgänge . . . . 472Genorte auf dem X-Chromosom — Genor-te auf dem Y-Chromosom
Y- Letale und subletale Gene 473c. Prüfung der Spaltungsziffern 474
ct. Abweichungen vom «idealen» Spaltungs-verhältnis 474Die 1:1 -Proportion — Die 3:1 -Proportion
ß. Kombinationen von Einzeldaten 476Y- Hypothesenprüfungen: Sind Abweichun-
gen von erwarteten Spaltungsverhältnissen•zufällig? 478
8. Korrekturmethoden zum Ausgleich einsei-tiger Auswahl . -. 478Überblick — Die einzelnen Methoden — ZurMethodenwahl
6. Weitere Aspekte der Interpretation statisti-scher Daten 481
d. Genkoppelung und Genaustausch 482e. Die Relation zwischen Gen und M e r k m a l . . . . 484
ct. Penetranz und Expressivität 484Bedeutung der Begriffe — Schätzung derPenetranz
ß. Pleiotropie undHeterogenie 485f. Ziele, Aufgaben und Bedeutung von Erb-
Y- Anwendungen und Erweiterungen desHARDY-WEINBERG-Gesetzes 529Autosomale Loci mit zwei Allelen - Auto-somale Löci mit multipler Allelie—X-ge-bundene Gene—Unterschiedliche Genfre-quenzen in den Geschlechtern - Zwei Loci
b. Veränderung der Genfrequenzen 535ct. Mutation 535
Verschwinden einzelner Mutanten —Wiederkehrender Mutationsdruck —Schätzung der Mutationsrate
ß. Selektion 539Grundmodell bei einfacher Allelie —Selektion gegen Dominante - Selektiongegen rezessive Homozygote — Selektionzugunsten Heterozygoter - Selektiongegen Heterozygote - Selektiongeschlechtsgebundener Gene - Mutations-Selektions-Gleichgewicht - Multiple Alle-lie bzw. mehrere Loci — Andere Formen derSelektion — Selektion bei quantitativen Va-riablen —Veränderung der Fitness unterSelektionsbedingungen — Kritische Bemer-kungen
Y- Migration 554Grundlagen — Schätzung der Vermi-schungsrate im dihybriden Fall - Schät-zung der Vermischungsrate im polyhybri-den Fall - Schätzung der Vermischungs-komponenten aus multifaktoriellen Varia-blen
c. Abweichung von der Zufallspaarung 563a. Inzucht 563
Berechnung des Inzuchtkoeffizienten -Isonymie - Konsequenzen für die Geno-typfrequenzen —Inzuchtdepression — Ge-netische Belastung—Genetisches Gleichge-wicht
ß. Paarungssiebung 573Monogene Merkmale — MultifaktorielleMerkmale - Vergleich von Paarungssie-bung und Inzucht
d. Genetische Vielfalt und ihre Analyse 576a. Genetische Abstände 576
Abstandsmaß nach EDWARDS undCAVALLI-SFORZA - Abstandsmaß nachNEI - Beispiel und Kritik - Darstellungs-techniken
ß. Maße der Populationsdifferenzierung . . . . 579F-Statistiken — Analyse der genetischenDiversität
c. Paläodemographische Auswertungsver-fahren 605a. Die Sterbetafel-Berechnung 606ß. Die Bestimmung demographischer
Kennwerte 607Bestimmung der Sterblichkeit—Bestim-mung des durchschnittlichen Bevölke-rungsumf anges - Messung der Geburten-häufigkeit
Y. Methoden zur Rekonstruktion desBevölkerungsaufbaus 610Modell der stationären Bevölkerung -Modell der stabilen Bevölkerung-Demographische Analysen an Referenz-populationen
Literatur 615
XVIII • Inhalt
V. Mathematische Methoden und graphische Darstellung
A. Biostatistik von R. KNUSSMANN
1. Grundlagen der Statistik 619
a. Wahrscheinlichkeitslehre 619ct. Wahrscheinlichkeitssätze 619
ß. Streuungs- und Fehlermaße 663Absolute.Streuungsmaße und Perzentile -Varianz, Standardabweichung und Varia-bilitätskoeffizient - Mittlerer Fehler -Schiefe und Exzeß (Prüfung auf Normal-verteilung)
8. Nichtlineare Zusammenhänge 698Prüfung auf Linearität—Nonlineare Kor-relation — Nonlineare Regression
d. Varianzanalyse 701a. Grundlagen und Voraussetzungen 701
Das lineare Modell—Voraussetzungen derVarianzanalyse—Arten der Varianz-analyse
ß. Unifaktorielle Varianzanalyse 704Berechnung und Vergleich der Varianzen —Multiple Mittelwertsvergleiche -Varianzkomponenten
Y. Multif aktorielle kombinierende Varianz-analyse 707Balancierter Fall mit festen Effekten —Balancierter Fall mit zufälligen Effekten —Balancierter Fall mit gemischten Effekten -Der Sonderfall der einfachen Besetzung -Der unbalancierte Fall
8. Multif aktorielle hierarchische Varianz-analyse 717Balancierter Fall - Unbalancierter Fall