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Biologie · Klasse 9 und 10 · Kapitel

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Nervensystem und Gehirn

EntdeckenDie Frage zum Kapitel

Wie lange braucht ein Reiz vom großen Zeh bis ins Gehirn?

Schreib eine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Für die Lehrkraft: Schnelle Nervenfasern leiten mit bis zu 120 Metern in der Sekunde. Bei etwa 1,8 Metern Weg dauert es also nur rund 15 bis 20 Tausendstel Sekunden. Langsame Schmerzfasern brauchen viel länger. Quelle: Lehrbuchwissen: Leitungsgeschwindigkeit von Nervenfasern (zum Beispiel Schmidt, Lang und Heckmann, Physiologie des Menschen).

  • Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
  • Merken kommt ins Heft
  • Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
  • Üben selbst rechnen
  • Achtung typischer Fehler
  • Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen

○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

1Ich kann den Weg vom Reiz zur Reaktion beschreiben und Sinnesorgan, Nerv und Gehirn zuordnen.

EntdeckenFrage

Wie lange braucht ein Reiz vom großen Zeh bis ins Gehirn?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Schnelle Nervenfasern leiten mit bis zu 120 Metern in der Sekunde. Bei etwa 1,8 Metern Weg dauert es also nur rund 15 bis 20 Tausendstel Sekunden. Langsame Schmerzfasern brauchen viel länger.

MerkenVom Reiz zur Reaktion

Ein Reiz trifft eine Sinneszelle, sie bildet daraus elektrische Signale.

Nerven leiten sie zum Gehirn, dort entsteht die Wahrnehmung. Ein Nerv leitet den Befehl zum Muskel.

BeispielVom Reiz zur Reaktion

Was ist ein Reiz? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Reize sind zum Beispiel Licht, Schall oder Druck.
  2. Sinneszellen reagieren darauf.
  1. Reize sind zum Beispiel Licht, Schall oder Druck.
  2. Sinneszellen reagieren darauf.
Ergebnis:
eine Veränderung der Umwelt oder des Körpers, die eine Sinneszelle auslösen kann

AchtungStationen von Reiz und Reaktion vertauscht

So nicht
Reiz, Muskel, Nerv, Gehirn, Reaktion.
So richtig
Reiz, Sinneszelle, sensorischer Nerv, Gehirn, motorischer Nerv, Muskel, Reaktion.

Gehe den Weg der Signale: Sinneszelle nimmt auf, Nerv leitet zum Gehirn, ein zweiter Nerv leitet zum Muskel.

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Was leisten motorische Nerven? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Motorisch heißt: zur Bewegung.
    Lösung zeigen
    1. Motorisch heißt: zur Bewegung.
    2. Sie führen weg vom Gehirn zum Muskel.
    Ergebnis:
    Sie leiten Befehle vom Zentralen Nervensystem zu Muskeln.
  2. ●2
    In welcher Reihenfolge laufen die Stationen ab, wenn jemand einen Ball sieht und fängt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Reiz kommt zuerst.
    2. Dann geht das Signal ins Gehirn.
    3. Vom Gehirn geht der Befehl zum Muskel.
    Ergebnis:
    Licht, Sinneszellen im Auge, Nerv zum Gehirn, Gehirn, Nerv zum Arm, Muskel
  3. ★3
    Was erklärt den Phantomschmerz nach einer Amputation? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Wahrnehmung entsteht im Gehirn.
    2. Das Gehirn ordnet Signale dem Körperteil zu.
    3. Das Glied selbst ist nicht nötig.
    Ergebnis:
    Das Gehirn bekommt weiter Signale aus dem Nervenstumpf und deutet sie als Schmerz im fehlenden Glied.

2Ich kann Gehirn, Rückenmark und Nerven als Zentrales und Peripheres Nervensystem ordnen und die Aufgaben der Gehirnteile nennen.

EntdeckenFrage

Wie viele Nervenzellen hat das menschliche Gehirn?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Etwa 86 Milliarden. Dazu kommen ungefähr ebenso viele Stütz- und Hilfszellen. Jede Nervenzelle ist mit Tausenden anderen verbunden.

MerkenZentrales und peripheres Nervensystem

Gehirn und Rückenmark bilden das Zentrale Nervensystem.

Die Nerven außerhalb sind das Periphere Nervensystem. Großhirn, Kleinhirn und Hirnstamm haben verschiedene Aufgaben und arbeiten zusammen.

BeispielZentrales und peripheres Nervensystem

Ein Unfall verletzt die Wirbelsäule und das Rückenmark. Welches System ist betroffen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Rückenmark gehört zum Zentralen Nervensystem.
  2. Die Wirbelsäule schützt es.
  1. Das Rückenmark gehört zum Zentralen Nervensystem.
  2. Die Wirbelsäule schützt es.
Ergebnis:
das Zentrale Nervensystem

AchtungZentrales und peripheres Nervensystem verwechselt

So nicht
Das Rückenmark gehört zum peripheren Nervensystem.
So richtig
Gehirn und Rückenmark bilden das Zentrale Nervensystem. Alle Nerven außerhalb sind das Periphere Nervensystem.

Zentral sind Gehirn und Rückenmark. Peripher sind die Nerven, die zu Organen und Muskeln laufen.

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Wo verlaufen die Nerven, die vom Gehirn zu den Beinen führen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Das Rückenmark ist die Hauptleitung.
    Lösung zeigen
    1. Das Rückenmark ist die Hauptleitung.
    2. Von dort gehen Nerven zu den Beinen ab.
    Ergebnis:
    durch das Rückenmark in der Wirbelsäule und dann als periphere Nerven
  2. ●5
    Aus welchen Teilen besteht das Zentrale Nervensystem? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Zentral heißt: in der Mitte.
    2. Gehirn und Rückenmark sind die Zentrale.
    Ergebnis:
    aus Gehirn und Rückenmark
  3. ★6
    Warum wird das Nervensystem als System bezeichnet? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ein System besteht aus zusammenwirkenden Teilen.
    2. Gehirn, Rückenmark und Nerven sind verbunden.
    Ergebnis:
    Viele Teile mit eigenen Aufgaben arbeiten zusammen und tauschen Signale aus.

3Ich kann den Bau einer Nervenzelle beschreiben und die Leitungszeit berechnen.

EntdeckenFrage

Warum zählt ein Start in der Leichtathletik als Fehlstart, wenn er weniger als eine Zehntelsekunde nach dem Startschuss erfolgt?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Die Wettkampfregeln gehen davon aus, dass Hören, Weiterleiten, Entscheiden und Anspannen der Muskeln mindestens etwa 0,1 Sekunden dauern. Wer schneller losläuft, hat vorher gestartet.

MerkenBau und Leitung der Nervenzelle

Dendriten nehmen Signale auf, der Zellkörper verarbeitet sie, das Axon leitet sie weiter.

Markscheiden beschleunigen die Leitung auf bis zu 120 Meter in der Sekunde. Zeit = Strecke : Geschwindigkeit.

BeispielBau und Leitung der Nervenzelle

Welche Aufgabe hat das Axon? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Axon ist die Leitung.
  2. Am Ende sitzen die Endknöpfchen.
  1. Das Axon ist die Leitung.
  2. Am Ende sitzen die Endknöpfchen.
Ergebnis:
Es leitet das Signal vom Zellkörper zu den Endknöpfchen.

AchtungNerv als Stromkabel gedacht

So nicht
Nerven leiten Strom wie ein Kabel, und die Signale sind so schnell wie Licht.
So richtig
Nerven leiten elektrische Impulse, die sich als Welle am Axon entlang fortpflanzen. Sie sind viel langsamer als Strom im Kabel: höchstens 120 Meter in der Sekunde.

Die Signale in Nerven sind Wellen am Axon, kein Strom im Draht. Sie sind etwa zehn Millionen Mal langsamer als Licht.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Wie viele Nervenzellen hat das menschliche Gehirn ungefähr? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Azevedo und andere zählten 2009 etwa 86 Milliarden.
    Lösung zeigen
    1. Azevedo und andere zählten 2009 etwa 86 Milliarden.
    2. Milliarde ist tausend Millionen.
    Ergebnis:
    etwa 86 Milliarden
  2. ●8
    Warum sind Schmerzsignale aus dem Fuß langsamer als Berührungssignale? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Mit Mark laufen Impulse bis 120 Meter in der Sekunde.
    2. Ohne Mark nur etwa 1 Meter in der Sekunde.
    Ergebnis:
    Sie laufen über Nervenfasern ohne Markscheide mit geringer Geschwindigkeit.
  3. ★9
    Warum haben Nervenzellen viele Dendriten, aber nur ein Axon? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Eingang vieler, Ausgang einer.
    2. Das Axon kann sich am Ende verzweigen.
    3. So erreicht ein Signal mehrere Zellen.
    Ergebnis:
    Eine Zelle sammelt Signale vieler Zellen, gibt aber nur ein gemeinsames Ergebnis weiter.

4Ich kann die Übertragung an der Synapse erklären und die Wirkung von Giften und Drogen darauf beziehen.

EntdeckenFrage

Warum macht Kaffee wach?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Koffein blockiert die Empfänger für den Botenstoff Adenosin an den Synapsen. Adenosin sammelt sich tagsüber an und macht müde. Ist es blockiert, fühlt man sich wacher, bis das Koffein abgebaut ist.

MerkenDie Synapse

An der Synapse springt kein Strom über.

Die Endknöpfchen geben Botenstoffe in den Spalt ab, die an Rezeptoren der nächsten Zelle andocken. Gifte und Drogen stören diese Übertragung.

BeispielSynapse und Botenstoffe

Koffein blockiert Adenosin-Rezeptoren. Warum macht es wacher? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Adenosin wirkt im Gehirn als Müdemacher.
  2. Koffein besetzt seinen Rezeptor.
  3. So bleibt das Signal aus.
  1. Adenosin wirkt im Gehirn als Müdemacher.
  2. Koffein besetzt seinen Rezeptor.
  3. So bleibt das Signal aus.
Ergebnis:
Adenosin kann dann nicht mehr andocken und das Müdewerden der Nervenzellen wird gehemmt.

AchtungSynapse als Direktverbindung gedacht

So nicht
An der Synapse geht der Strom einfach in die nächste Zelle über.
So richtig
Zwischen den Zellen liegt der synaptische Spalt. Die Erregung wird dort durch Botenstoffe (Transmitter) übertragen.

Es gibt einen Spalt. Er wird durch Botenstoffe überbrückt, die in die nächste Zelle einen neuen Impuls auslösen.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Was ist ein Unterschied zwischen einer Synapse und einem Draht? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der synaptische Spalt unterbricht die Leitung.
    Lösung zeigen
    1. Der synaptische Spalt unterbricht die Leitung.
    2. Chemie überbrückt ihn.
    Ergebnis:
    An der Synapse überträgt ein Botenstoff, im Draht fließt Strom durchgehend.
  2. ●11
    Wo sitzen die Rezeptoren an der Synapse? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die empfangende Zelle trägt die Rezeptoren.
    2. Der Botenstoff dockt dort an.
    Ergebnis:
    an der Membran der nächsten Zelle
  3. ★12
    Was ist ein Rezeptor an der Synapse? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Rezeptor ist das Schloss.
    2. Der Botenstoff ist der Schlüssel.
    Ergebnis:
    ein Eiweiß in der Membran, an das ein bestimmter Botenstoff passt

5Ich kann Bau und Funktion des Auges erklären und die Anpassung an Nähe und Ferne begründen.

EntdeckenFrage

Warum sieht man im Dunkeln keine Farben?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Die Netzhaut hat zwei Arten von Sinneszellen. Zapfen sehen Farben und brauchen viel Licht. Stäbchen sind sehr lichtempfindlich, unterscheiden aber keine Farben. Bei wenig Licht arbeiten fast nur Stäbchen.

MerkenDas Auge

Licht fällt durch die Linse auf die Netzhaut.

Dort steht das Bild kopf, das Gehirn dreht es um. Für Nahes wird die Linse dicker, für Fernes dünner.

BeispielBau und Funktion des Auges

Eine Person ist weitsichtig. Wo liegt das Bild beim Blick auf ein Buch? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Auge ist zu kurz.
  2. Das Bild kommt hinter der Netzhaut zusammen.
  1. Das Auge ist zu kurz.
  2. Das Bild kommt hinter der Netzhaut zusammen.
Ergebnis:
hinter der Netzhaut

AchtungBild im Auge für das Gesehene gehalten

So nicht
Das Bild auf der Netzhaut steht auf dem Kopf, also sehen wir die Welt verkehrt.
So richtig
Das Netzhautbild steht auf dem Kopf. Das Gehirn dreht es um, deshalb sehen wir die Welt aufrecht.

Auf der Netzhaut ist das Bild umgekehrt. Das Gehirn setzt daraus die Wahrnehmung zusammen.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Was geschieht mit der Linse, wenn jemand ein Buch aus kurzer Entfernung liest? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Nahes Licht fällt stark auseinander.
    Lösung zeigen
    1. Nahes Licht fällt stark auseinander.
    2. Eine dicke Linse bündelt stärker.
    Ergebnis:
    Sie wird dicker und bricht das Licht stärker.
  2. ●14
    Welche Sehzellen ermöglichen das Farbsehen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Zapfen sehen Farben bei Licht.
    2. Stäbchen sehen in Grautönen bei wenig Licht.
    Ergebnis:
    die Zapfen
  3. ★15
    Warum werden Pupillen im Dunkeln weit? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Pupille regelt die Lichtmenge.
    2. Im Dunkeln braucht das Auge mehr Licht.
    Ergebnis:
    So fällt mehr Licht ins Auge.

6Ich kann Reflexe von willkürlichen Handlungen unterscheiden und den Reflexbogen beschreiben.

EntdeckenFrage

Warum zieht man die Hand von der heißen Herdplatte weg, bevor man den Schmerz spürt?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Der Reflex läuft über das Rückenmark und nicht über das Gehirn. Die Antwort ist dadurch schneller. Der Schmerz erreicht das Bewusstsein erst, wenn die Hand schon weg ist.

MerkenReflex und willkürliche Handlung

Ein Reflex läuft über das Rückenmark und nicht über das Gehirn.

Der Weg ist Reiz, Sinneszelle, Nerv, Rückenmark, Nerv, Muskel. Willkürliche Handlungen steuert das Gehirn.

BeispielReflex und willkürliche Handlung

Welche Handlung ist ein Reflex? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Zurückziehen geschieht, bevor der Schmerz bewusst wird.
  2. Klavierspiel und Schreiben sind erlernt und willkürlich.
  1. Das Zurückziehen geschieht, bevor der Schmerz bewusst wird.
  2. Klavierspiel und Schreiben sind erlernt und willkürlich.
Ergebnis:
Zucken der Hand beim Berühren einer heißen Platte

AchtungReflex und willkürliche Handlung verwechselt

So nicht
Das Zurückziehen der Hand von der heißen Platte ist eine willkürliche Handlung.
So richtig
Das schnelle Zurückziehen ist ein Reflex, ein angeborener, schneller Ablauf über das Rückenmark.

Ein Reflex ist schnell, angeboren und läuft ohne Nachdenken ab. Eine willkürliche Handlung entscheidet das Gehirn.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Was unterscheidet einen Reflex von einer willkürlichen Handlung? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Reflexbogen ist kurz.
    Lösung zeigen
    1. Der Reflexbogen ist kurz.
    2. Willkürliche Handlungen brauchen Entscheidung im Gehirn.
    Ergebnis:
    Ein Reflex läuft ohne Beteiligung des Großhirns ab, eine willkürliche Handlung wird im Gehirn entschieden.
  2. ●17
    Warum ist ein Reflex für die Sicherheit nützlich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Kurzer Weg heißt kurze Zeit.
    2. Schutz vor Verbrennung geht vor Nachdenken.
    Ergebnis:
    Er wirkt schneller als eine bewusste Entscheidung und schützt den Körper.
  3. ★18
    Warum fühlt sich die Hand erst nach dem Zurückziehen heiß an? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Reflexbogen ist kurz.
    2. Der Weg ins Gehirn ist länger.
    3. Deshalb kommt der Schmerz später.
    Ergebnis:
    Das Rückenmark löst den Rückzug sofort aus, die Schmerzmeldung kommt erst später im Gehirn an.

7Ich kann Lernen und Gedächtnis erklären und Neuromythen prüfen.

EntdeckenFrage

Nutzt ein Mensch wirklich nur zehn Prozent seines Gehirns?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Nein, das ist ein Neuromythos. Bildgebende Verfahren zeigen, dass im Lauf eines Tages alle Bereiche aktiv sind. Schon ein kleiner Schaden kann zu Ausfällen führen.

MerkenLernen verändert das Gehirn

Beim Lernen werden genutzte Verbindungen zwischen Nervenzellen stärker.

Wiederholung, Abruf und Schlaf festigen das Gelernte. Lerntypen sind nicht belegt, die Zehn-Prozent-Zahl ist ein Mythos.

BeispielLernen, Gedächtnis und Neuromythen

Was geschieht beim Lernen im Gehirn? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Lernen verändert Synapsen.
  2. Das Gehirn baut sich dadurch um.
  3. Das nennt man Plastizität.
  1. Lernen verändert Synapsen.
  2. Das Gehirn baut sich dadurch um.
  3. Das nennt man Plastizität.
Ergebnis:
Neue Verbindungen zwischen Nervenzellen entstehen, und genutzte werden verstärkt.

AchtungLernen als Ablegen auf einer Festplatte

So nicht
Das Gehirn speichert Gelerntes wie eine Festplatte, jedes Wort an einem festen Ort.
So richtig
Lernen verändert die Verbindungen zwischen Nervenzellen. Erinnerungen entstehen aus Mustern vieler Zellen und werden beim Abrufen neu zusammengesetzt.

Das Gehirn legt nichts ab. Es verstärkt Verbindungen, die oft genutzt werden.

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Sind Lerntypen wie der visuelle oder auditive Typ wissenschaftlich belegt? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Pashler und andere prüften 2008 die Studienlage.
    Lösung zeigen
    1. Pashler und andere prüften 2008 die Studienlage.
    2. Sie fanden keine Belege.
    3. Wirksam sind Abruf und verteiltes Lernen.
    Ergebnis:
    Nein, Studien finden keinen Vorteil für Unterricht nach Lerntypen.
  2. ●20
    Ein Kind sagt: „Ich bin ein auditiver Lerntyp, ich lerne nur durch Hören.“ Wie lässt sich das prüfen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Eine Selbsteinschätzung ist kein Beleg.
    2. Studien zeigen keinen Vorteil für Lerntypen.
    Ergebnis:
    Es gibt keinen Beleg für Lerntypen, besser wirkt Abfragen in verschiedenen Formen.
  3. ★21
    Sind kreative Menschen rechtshirnig und logische linkshirnig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Hälften haben Schwerpunkte, sind aber verbunden.
    2. Persönlichkeitstypen folgen daraus nicht.
    Ergebnis:
    Nein, beide Hälften arbeiten bei fast jeder Aufgabe zusammen.

8Ich kann die Wirkung von Stress, Schlaf und Hormonen auf Nervensystem und Körper beschreiben.

EntdeckenFrage

Warum merkt man sich Gelerntes besser nach einer Nacht Schlaf?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Im Schlaf spielt das Gehirn Erlebtes wieder ab und festigt Verbindungen zwischen Nervenzellen. Wer nach dem Lernen schläft, behält im Mittel mehr als jemand, der wach bleibt.

MerkenStress, Schlaf und Hormone

Bei Stress schüttet der Körper Adrenalin und Cortisol aus.

Kurzer Stress macht leistungsbereit, Dauerstress macht krank. Im Schlaf festigt das Gehirn Gelerntes, Jugendliche brauchen acht bis zehn Stunden.

BeispielStress, Schlaf und Hormone

Wie viel Schlaf brauchen Jugendliche ungefähr? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Jugendliche brauchen mehr Schlaf als Erwachsene.
  2. Im Schlaf festigt das Gehirn das Gelernte.
  1. Jugendliche brauchen mehr Schlaf als Erwachsene.
  2. Im Schlaf festigt das Gehirn das Gelernte.
Ergebnis:
acht bis zehn Stunden

AchtungStress als nur schädlich gedacht

So nicht
Stress ist immer schädlich und muss vermieden werden.
So richtig
Kurzer Stress macht leistungsbereit. Dauerstress ohne Erholung macht krank.

Stress kann helfen und schaden. Entscheidend sind Dauer und Erholung.

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Was geschieht mit dem Herzschlag bei kurzem Stress? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Adrenalin wirkt in Sekunden.
    Lösung zeigen
    1. Adrenalin wirkt in Sekunden.
    2. Herz und Atmung werden schneller.
    Ergebnis:
    Er wird schneller, weil Adrenalin den Körper leistungsbereit macht.
  2. ●23
    Wie viel Schlaf empfehlen Fachleute für Jugendliche zwischen 13 und 18 Jahren? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Paruthi und andere gaben 2016 acht bis zehn Stunden an.
    2. Weniger Schlaf schadet Lernen und Stimmung.
    Ergebnis:
    acht bis zehn Stunden
  3. ★24
    Warum werden Nerven- und Hormonsystem oft als Zusammenspiel beschrieben? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Nerven senden Impulse in Millisekunden.
    2. Hormone gelangen über das Blut und wirken länger.
    3. Beide steuern den Körper gemeinsam.
    Ergebnis:
    Nerven wirken schnell und gezielt, Hormone langsam und breit; Stress löst beides aus.

Vermischte Übungen

Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?

Üben

  1. ●25
    Was leisten Sinneszellen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sinneszellen nehmen den Reiz auf.
    2. Sie erzeugen Signale.
    3. Wahrnehmung entsteht erst im Gehirn.
    Ergebnis:
    Sie wandeln Reize in elektrische Signale um.
  2. ●26
    Was ist das Periphere Nervensystem? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Peripher heißt: am Rand.
    2. Es sind die Nerven, die zu Organen und Muskeln laufen.
    Ergebnis:
    alle Nerven außerhalb von Gehirn und Rückenmark
  3. ●27
    Ein Signal läuft durch eine markhaltige Nervenfaser mit 40 Metern in der Sekunde vom Unterarm zum Rückenmark. Die Strecke beträgt 0,4 m. Wie lange dauert die Leitung?
    Lösung zeigen
    1. Zeit = Strecke : Geschwindigkeit.
    2. 0,4 m : 40 m/s = 0,01 s.
    3. Das sind 10 ms.
    Ergebnis:
    10 ms
  4. ●28
    Wie passen Botenstoff und Rezeptor zusammen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Nur passende Stoffe docken an.
    2. Das erklärt, warum Stoffe gezielt wirken.
    Ergebnis:
    wie Schlüssel und Schloss
  5. ●29
    Eine Zeitschrift behauptet: „Wir nutzen nur zehn Prozent unseres Gehirns.“ Was ist richtig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Bildgebende Verfahren zeigen Aktivität überall.
    2. Schäden an jeder Stelle haben Folgen.
    Ergebnis:
    Das ist ein Mythos, über den Tag werden alle Bereiche genutzt.
  6. ★30
    Warum entsteht bei einem Schlag aufs Auge der Eindruck von Lichtblitzen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sehzellen senden Signale.
    2. Das Gehirn deutet sie immer als Licht.
    3. Der Reiz kann also auch Druck sein.
    Ergebnis:
    Das Gehirn deutet jedes Signal der Sehzellen als Licht, auch wenn der Reiz Druck war.

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Vom Reiz zur Reaktion
Ein Reiz trifft eine Sinneszelle, sie bildet daraus elektrische Signale.
Zentrales und peripheres Nervensystem
Gehirn und Rückenmark bilden das Zentrale Nervensystem.
Bau und Leitung der Nervenzelle
Dendriten nehmen Signale auf, der Zellkörper verarbeitet sie, das Axon leitet sie weiter.
Die Synapse
An der Synapse springt kein Strom über.
Das Auge
Licht fällt durch die Linse auf die Netzhaut.
Reflex und willkürliche Handlung
Ein Reflex läuft über das Rückenmark und nicht über das Gehirn.
Lernen verändert das Gehirn
Beim Lernen werden genutzte Verbindungen zwischen Nervenzellen stärker.
Stress, Schlaf und Hormone
Bei Stress schüttet der Körper Adrenalin und Cortisol aus.

AchtungWahrnehmung im Sinnesorgan gedacht

So nicht
Das Auge sieht, das Ohr hört.
So richtig
Das Auge nimmt Licht auf. Gesehen wird im Gehirn, das die Signale zu einem Bild zusammensetzt.

Das Sinnesorgan nimmt den Reiz auf. Die Wahrnehmung entsteht erst im Gehirn.

AchtungAufgaben der Gehirnteile verwechselt

So nicht
Das Kleinhirn denkt und plant, das Großhirn steuert den Herzschlag.
So richtig
Das Großhirn steuert Denken, Wahrnehmung und willkürliche Bewegung. Das Kleinhirn koordiniert Bewegungen und Gleichgewicht, der Hirnstamm Atmung und Herzschlag.

Ordne zu: Großhirn denkt und plant, Kleinhirn koordiniert, Hirnstamm hält die lebenswichtigen Dinge am Laufen.

AchtungRichtung der Erregung im Neuron verwechselt

So nicht
Das Axon nimmt die Signale auf, die Dendriten leiten sie weiter.
So richtig
Dendriten nehmen Signale auf, das Axon leitet sie zum Endknöpfchen und zur Synapse.

Merk dir die Richtung: Dendriten empfangen, Zellkörper verarbeitet, Axon leitet weiter.

AchtungZeit beim Nervenimpuls falsch gerechnet

So nicht
Zeit = Strecke · Geschwindigkeit, also 1 m · 100 m/s = 100 s.
So richtig
Zeit = Strecke : Geschwindigkeit = 1 m : 100 m/s = 0,01 s.

Teile die Strecke durch die Geschwindigkeit. Prüfe mit der Einheit: Meter geteilt durch Meter pro Sekunde ergibt Sekunden.

AchtungBeim Fallstab die Wurzel vergessen

So nicht
Fallstrecke 20 cm: t = 2 · 0,2 : 9,81 = 0,04 s.
So richtig
t = √(2 · 0,2 : 9,81) = 0,20 s.

Der Fall ist beschleunigt: s = ½ · g · t². Löse nach t auf und ziehe die Wurzel.

AchtungWirkung der Botenstoffe falsch gedeutet

So nicht
Ein Gift an der Synapse zerstört immer das ganze Axon.
So richtig
Gifte und Drogen docken an Rezeptoren an, blockieren oder verstärken die Übertragung. Das Axon bleibt zunächst erhalten.

Frag: Was macht der Stoff an der Synapse? Er blockiert, ersetzt oder verlängert den Botenstoff, er zerstört nicht den ganzen Nerv.

AchtungLinse beim Nahsehen falsch eingestellt

So nicht
Beim Blick auf ein Buch wird die Linse dünner.
So richtig
Beim Nahsehen zieht sich der Ziliarmuskel zusammen, die Linse wird dicker und bricht das Licht stärker.

Nah sehen heißt: Die Linse wird dick und rund. Fern sehen heißt: Sie wird flach.

AchtungReflex läuft ohne Nerven oder ohne Rückenmark

So nicht
Bei einem Reflex ist das Nervensystem gar nicht beteiligt.
So richtig
Auch Reflexe laufen über Nerven. Die Verschaltung liegt im Rückenmark, das Gehirn bekommt die Meldung erst danach.

Der Reflexbogen führt über sensorischen Nerv, Rückenmark und motorischen Nerv. Das Gehirn erfährt es später.

AchtungGrößenordnung der Nervenzellen falsch geschätzt

So nicht
Das Gehirn hat nur einige Millionen Nervenzellen.
So richtig
Das Gehirn hat etwa 86 Milliarden Nervenzellen. Eine Milliarde ist tausend Millionen.

Prüfe die Einheit: Milliarde ist tausendmal so viel wie Million. Das Gehirn hat Milliarden Nervenzellen.

AchtungNur zehn Prozent des Gehirns werden genutzt

So nicht
Wir nutzen nur zehn Prozent unseres Gehirns.
So richtig
Bildgebende Verfahren zeigen: Über den Tag werden alle Teile des Gehirns genutzt, auch im Schlaf sind viele aktiv.

Der Satz ist ein Mythos. Alle Gehirnbereiche haben Aufgaben, und Schäden in jedem Bereich haben Folgen.

AchtungLerntypen nicht als Mythos erkannt

So nicht
Ich bin ein visueller Lerntyp und lerne nur mit Bildern gut.
So richtig
Studien finden keinen Vorteil, wenn man Unterricht nach angeblichen Lerntypen ausrichtet. Wirksam sind Wiederholung, Abruf und Verteilen des Lernens.

Lerntypen sind nicht belegt. Wirksam sind Abruf, verteiltes Üben und Schlaf (Pashler und andere 2008).

AchtungRechts-links-Typen als Persönlichkeit gedacht

So nicht
Kreative Menschen sind rechtshirnig, logische linkshirnig.
So richtig
Die Hälften haben Schwerpunkte, arbeiten aber bei fast jeder Aufgabe zusammen. Persönlichkeitstypen lassen sich daraus nicht ableiten.

Beide Hälften arbeiten zusammen. Der Rechts-links-Typ ist ein Mythos.

AchtungSchlaf als Abschalten gedacht

So nicht
Im Schlaf ruht das Gehirn und tut nichts.
So richtig
Im Schlaf ordnet das Gehirn Erlebtes und festigt Gelerntes. Jugendliche brauchen acht bis zehn Stunden.

Schlaf ist aktive Arbeit des Gehirns. Er festigt Gedächtnis und hilft beim Lernen.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

  1. Ich kann den Weg vom Reiz zur Reaktion beschreiben und Sinnesorgan, Nerv und Gehirn zuordnen.

    31
    Was ist ein Reiz? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    eine Veränderung der Umwelt oder des Körpers, die eine Sinneszelle auslösen kann

  2. Ich kann Gehirn, Rückenmark und Nerven als Zentrales und Peripheres Nervensystem ordnen und die Aufgaben der Gehirnteile nennen.

    32
    Eine Person kann nach einem Unfall nicht mehr sprechen, atmet aber normal. Welcher Teil ist am ehesten betroffen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    das Großhirn

  3. Ich kann den Bau einer Nervenzelle beschreiben und die Leitungszeit berechnen.

    33
    Wie viele Nervenzellen hat das Gehirn: Millionen oder Milliarden? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Milliarden, ungefähr 86 Milliarden

  4. Ich kann die Übertragung an der Synapse erklären und die Wirkung von Giften und Drogen darauf beziehen.

    34
    Wie passen Botenstoff und Rezeptor zusammen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    wie Schlüssel und Schloss

  5. Ich kann Bau und Funktion des Auges erklären und die Anpassung an Nähe und Ferne begründen.

    35
    Wozu dient die Pupille? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie regelt, wie viel Licht ins Auge fällt.

  6. Ich kann Reflexe von willkürlichen Handlungen unterscheiden und den Reflexbogen beschreiben.

    36
    Beim Reflexbogen läuft das Signal vom Rezeptor zuerst wohin? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    über einen sensorischen Nerv zum Rückenmark

  7. Ich kann Lernen und Gedächtnis erklären und Neuromythen prüfen.

    37
    Warum sagt man, das Gehirn sei „plastisch“? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es verändert seine Verbindungen durch Erfahrung und Übung.

  8. Ich kann die Wirkung von Stress, Schlaf und Hormonen auf Nervensystem und Körper beschreiben.

    38
    Warum ist Erholung nach Stress wichtig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Ohne Pause bleiben Stresshormone erhöht und belasten Herz, Immunsystem und Schlaf.

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Die Frage vom Anfang

EntdeckenRückschau

Wie lange braucht ein Reiz vom großen Zeh bis ins Gehirn?

Lies deine Vermutung vom Anfang. Kannst du die Frage jetzt mit dem Kapitel beantworten?

Auflösung

Schnelle Nervenfasern leiten mit bis zu 120 Metern in der Sekunde. Bei etwa 1,8 Metern Weg dauert es also nur rund 15 bis 20 Tausendstel Sekunden. Langsame Schmerzfasern brauchen viel länger.

Wörter

Funktion
eine Regel, die aus einer Zahl eine andere macht
Prozentsatz
wie viel Prozent es sind
Prozentwert
der Teil, um den es geht

Lösungen

  1. Sie leiten Befehle vom Zentralen Nervensystem zu Muskeln.
  2. Licht, Sinneszellen im Auge, Nerv zum Gehirn, Gehirn, Nerv zum Arm, Muskel
  3. Das Gehirn bekommt weiter Signale aus dem Nervenstumpf und deutet sie als Schmerz im fehlenden Glied.
  4. durch das Rückenmark in der Wirbelsäule und dann als periphere Nerven
  5. aus Gehirn und Rückenmark
  6. Viele Teile mit eigenen Aufgaben arbeiten zusammen und tauschen Signale aus.
  7. etwa 86 Milliarden
  8. Sie laufen über Nervenfasern ohne Markscheide mit geringer Geschwindigkeit.
  9. Eine Zelle sammelt Signale vieler Zellen, gibt aber nur ein gemeinsames Ergebnis weiter.
  10. An der Synapse überträgt ein Botenstoff, im Draht fließt Strom durchgehend.
  11. an der Membran der nächsten Zelle
  12. ein Eiweiß in der Membran, an das ein bestimmter Botenstoff passt
  13. Sie wird dicker und bricht das Licht stärker.
  14. die Zapfen
  15. So fällt mehr Licht ins Auge.
  16. Ein Reflex läuft ohne Beteiligung des Großhirns ab, eine willkürliche Handlung wird im Gehirn entschieden.
  17. Er wirkt schneller als eine bewusste Entscheidung und schützt den Körper.
  18. Das Rückenmark löst den Rückzug sofort aus, die Schmerzmeldung kommt erst später im Gehirn an.
  19. Nein, Studien finden keinen Vorteil für Unterricht nach Lerntypen.
  20. Es gibt keinen Beleg für Lerntypen, besser wirkt Abfragen in verschiedenen Formen.
  21. Nein, beide Hälften arbeiten bei fast jeder Aufgabe zusammen.
  22. Er wird schneller, weil Adrenalin den Körper leistungsbereit macht.
  23. acht bis zehn Stunden
  24. Nerven wirken schnell und gezielt, Hormone langsam und breit; Stress löst beides aus.
  25. Sie wandeln Reize in elektrische Signale um.
  26. alle Nerven außerhalb von Gehirn und Rückenmark
  27. 10 ms
  28. wie Schlüssel und Schloss
  29. Das ist ein Mythos, über den Tag werden alle Bereiche genutzt.
  30. Das Gehirn deutet jedes Signal der Sehzellen als Licht, auch wenn der Reiz Druck war.
  31. eine Veränderung der Umwelt oder des Körpers, die eine Sinneszelle auslösen kann
  32. das Großhirn
  33. Milliarden, ungefähr 86 Milliarden
  34. wie Schlüssel und Schloss
  35. Sie regelt, wie viel Licht ins Auge fällt.
  36. über einen sensorischen Nerv zum Rückenmark
  37. Es verändert seine Verbindungen durch Erfahrung und Übung.
  38. Ohne Pause bleiben Stresshormone erhöht und belasten Herz, Immunsystem und Schlaf.