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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

Jemand hört hinter sich ein Auto hupen und springt zur Seite. Womit beginnt die Kette? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Am Anfang steht immer der Reiz.
  2. Dann folgen Sinneszellen und Nerv.
  3. Der Muskel arbeitet erst am Ende.
  1. Am Anfang steht immer der Reiz.
  2. Dann folgen Sinneszellen und Nerv.
  3. Der Muskel arbeitet erst am Ende.
Ergebnis:
mit dem Schall als Reiz, den Sinneszellen im Ohr aufnehmen

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
    Wozu braucht der Körper sowohl sensorische als auch motorische Nerven? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Sensorische Nerven führen zum Gehirn.
    Lösung zeigen
    1. Sensorische Nerven führen zum Gehirn.
    2. Motorische Nerven führen zum Muskel.
    3. Beide Richtungen sind nötig.
    Ergebnis:
    Die einen melden Reize zum Zentralen Nervensystem, die anderen leiten Befehle zu den Muskeln.
  2. ●2
    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.
  3. ★3
    Eine Person verliert durch einen Unfall die Verbindung zwischen Hand und Rückenmark. Was fällt aus? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sensorische Nerven melden zum Gehirn.
    2. Motorische Nerven bringen den Befehl.
    3. Ist die Verbindung getrennt, fallen beide aus.
    Ergebnis:
    Die Hand spürt nichts mehr und kann nicht mehr bewegt werden.

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

Welche Aufgabe hat das Großhirn? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Großhirn ist der größte Teil.
  2. Es steuert alles, was bewusst abläuft.
  3. Atmung steuert der Hirnstamm.
  1. Das Großhirn ist der größte Teil.
  2. Es steuert alles, was bewusst abläuft.
  3. Atmung steuert der Hirnstamm.
Ergebnis:
Denken, Wahrnehmung, willkürliche Bewegung und Sprache

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
    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. ★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

Wozu dient die Markscheide um ein Axon? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Mark ist ein Fettmantel.
  2. Der Impuls springt von Lücke zu Lücke.
  3. So geht es viel schneller.
  1. Mark ist ein Fettmantel.
  2. Der Impuls springt von Lücke zu Lücke.
  3. So geht es viel schneller.
Ergebnis:
Sie isoliert und beschleunigt die Weiterleitung.

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
    Warum sind Schmerzsignale aus dem Fuß langsamer als Berührungssignale? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Mit Mark laufen Impulse bis 120 Meter in der Sekunde.
    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.
  2. ●8
    Wie viele Nervenzellen hat das menschliche Gehirn ungefähr? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Azevedo und andere zählten 2009 etwa 86 Milliarden.
    2. Milliarde ist tausend Millionen.
    Ergebnis:
    etwa 86 Milliarden
  3. ★9
    Erkrankungen wie Multiple Sklerose zerstören Markscheiden. Welche Folge ist zu erwarten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Mark beschleunigt die Leitung.
    2. Fehlt es, wird sie langsam oder bricht ab.
    Ergebnis:
    Die Leitung wird langsamer und Signale kommen unsicher an.

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

Wie heißt der Stoff, der den Spalt zwischen zwei Nervenzellen überquert? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Im Spalt fließt kein Strom.
  2. Chemische Stoffe tragen das Signal.
  1. Im Spalt fließt kein Strom.
  2. Chemische Stoffe tragen das Signal.
Ergebnis:
Botenstoff, auch Transmitter genannt

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 geschieht, wenn der Botenstoff an einen Rezeptor andockt? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Schlüssel und Schloss: Der Botenstoff passt in den Rezeptor.
    Lösung zeigen
    1. Schlüssel und Schloss: Der Botenstoff passt in den Rezeptor.
    2. Dadurch öffnen sich Kanäle in der Membran.
    Ergebnis:
    In der nächsten Zelle wird ein neues Signal ausgelöst.
  2. ●11
    Ein Gift blockiert die Rezeptoren an Muskelzellen. Was folgt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Rezeptor ist besetzt.
    2. Das Signal kommt nicht an.
    Ergebnis:
    Der Botenstoff kann nicht andocken, der Muskel erhält kein Signal.
  3. ★12
    Koffein blockiert Adenosin-Rezeptoren. Warum macht es wacher? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    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.

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

Wie erklärt sich der blinde Fleck? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Sehnerv besteht aus Nervenfasern.
  2. An der Austrittsstelle fehlen Sehzellen.
  3. Das Gehirn füllt die Lücke auf.
  1. Der Sehnerv besteht aus Nervenfasern.
  2. An der Austrittsstelle fehlen Sehzellen.
  3. Das Gehirn füllt die Lücke auf.
Ergebnis:
An der Stelle, an der der Sehnerv das Auge verlässt, gibt es keine Sehzellen.

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
    Wo wird das Bild beim Sehen im Auge erzeugt? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Linse bündelt das Licht.
    Lösung zeigen
    1. Die Linse bündelt das Licht.
    2. Auf der Netzhaut entsteht das Bild.
    3. Dort sitzen Stäbchen und Zapfen.
    Ergebnis:
    auf der Netzhaut, wo die Sehzellen sitzen
  2. ●14
    Wie wird die Linse beim Blick in die Ferne? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Ziliarmuskel erschlafft.
    2. Die Linse wird flach.
    Ergebnis:
    flacher
  3. ★15
    Was bricht das Licht im Auge gemeinsam mit der Linse? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Hornhaut bricht das meiste Licht.
    2. Die Linse stellt die Schärfe nach.
    Ergebnis:
    die Hornhaut

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

Warum ist ein Reflex für die Sicherheit nützlich? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Kurzer Weg heißt kurze Zeit.
  2. Schutz vor Verbrennung geht vor Nachdenken.
  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.

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
    Welche Handlung ist ein Reflex? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Das Zurückziehen geschieht, bevor der Schmerz bewusst wird.
    Lösung zeigen
    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
  2. ●17
    Was kennzeichnet einen Reflex? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Reflexe sind schnelle Schutzreaktionen.
    2. Sie laufen über das Rückenmark ab.
    Ergebnis:
    Er läuft schnell, angeboren und ohne bewusstes Nachdenken ab.
  3. ★18
    Warum ist der Reflexbogen schneller als eine bewusste Reaktion? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Weniger Stationen bedeuten weniger Zeit.
    2. Jede Synapse braucht etwa eine Millisekunde.
    Ergebnis:
    Der Weg ist kürzer, weil das Gehirn nicht beteiligt ist und weniger Synapsen durchlaufen werden.

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 hilft nach der Studienlage beim Behalten von Gelerntem? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Abruf stärkt Verbindungen.
  2. Verteiltes Lernen schlägt Büffeln.
  3. Markieren allein bringt wenig.
  4. Nach dem eigenen Lerntyp zu lernen, ist nicht belegt.
  1. Abruf stärkt Verbindungen.
  2. Verteiltes Lernen schlägt Büffeln.
  3. Markieren allein bringt wenig.
  4. Nach dem eigenen Lerntyp zu lernen, ist nicht belegt.
Ergebnis:
Wiederholen, Abrufen und Verteilen des Lernens über mehrere Tage

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
    Warum festigt Schlaf nach dem Lernen das Gelernte? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Das Gehirn ist im Schlaf aktiv.
    Lösung zeigen
    1. Das Gehirn ist im Schlaf aktiv.
    2. Es ordnet Gelerntes und hält Wichtiges fest.
    Ergebnis:
    Im Schlaf wird Erlebtes geordnet und Verbindungen zwischen Nervenzellen werden gefestigt.
  2. ●20
    Verändert Wiederholen die Verbindungen zwischen Nervenzellen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Lernen verändert Synapsen.
    2. Wiederholung stärkt Verbindungen.
    Ergebnis:
    Ja, oft genutzte Verbindungen werden stärker.
  3. ★21
    Eine Schule führt Lerntypentests ein und teilt Kinder nach Ergebnis ein. Was ist dazu fachlich zu sagen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Studienlage ist eindeutig.
    2. Besser sind Wiederholung und Abruf für alle.
    3. Festlegungen können schaden.
    Ergebnis:
    Lerntypen sind nicht belegt, die Einteilung bringt keinen Lernvorteil und kann Kinder festlegen.

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

Warum fühlt man sich nach zu wenig Schlaf schlecht konzentriert? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Schlaf ordnet und festigt.
  2. Mangel schwächt Aufmerksamkeit.
  1. Schlaf ordnet und festigt.
  2. Mangel schwächt Aufmerksamkeit.
Ergebnis:
Im Schlaf erholt sich das Gehirn, ohne Schlaf arbeitet es weniger gut.

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
    Wie arbeiten Nerven- und Hormonsystem bei einer Gefahr zusammen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Nerven wirken in Sekundenbruchteilen.
    Lösung zeigen
    1. Nerven wirken in Sekundenbruchteilen.
    2. Hormone wirken länger und breiter.
    Ergebnis:
    Das Nervensystem meldet schnell, Hormone wie Adrenalin wirken danach im ganzen Körper.
  2. ●23
    Wie viel Schlaf brauchen Jugendliche ungefähr? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Jugendliche brauchen mehr Schlaf als Erwachsene.
    2. Im Schlaf festigt das Gehirn das Gelernte.
    Ergebnis:
    acht bis zehn Stunden
  3. ★24
    Eine Person schläft nachts nur fünf Stunden und holt am Wochenende alles nach. Ist das für das Lernen gleichwertig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Gedächtnis profitiert von regelmäßigem Schlaf.
    2. Nachholen schlägt nicht jeden Schaden zurück.
    Ergebnis:
    Nein, Schlafmangel unter der Woche beeinträchtigt Lernen und Konzentration, Nachholen gleicht das nur teilweise aus.

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Welche Aufgabe hat der Hirnstamm? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Hirnstamm verbindet Gehirn und Rückenmark.
    2. Er steuert, was ohne Nachdenken lebenswichtig ist.
    Ergebnis:
    lebenswichtige Vorgänge wie Atmung und Herzschlag steuern
  2. ●26
    Welche Richtung hat die Erregung in einer Nervenzelle? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Empfang an den Dendriten.
    2. Verarbeitung im Zellkörper.
    3. Weiterleitung über das Axon.
    Ergebnis:
    von den Dendriten über den Zellkörper und das Axon zu den Endknöpfchen
  3. ●27
    Ein Signal läuft durch eine markhaltige Nervenfaser mit 60 Metern in der Sekunde vom Knie zum Rückenmark. Die Strecke beträgt 0,9 m. Wie lange dauert die Leitung?
    Lösung zeigen
    1. Zeit = Strecke : Geschwindigkeit.
    2. 0,9 m : 60 m/s = 0,015 s.
    3. Das sind 15 ms.
    Ergebnis:
    15 ms
  4. ●28
    Wie wird das Signal über den synaptischen Spalt übertragen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Endknöpfchen setzt Botenstoffe frei.
    2. Sie wandern durch den Spalt.
    3. Sie docken an Rezeptoren an.
    Ergebnis:
    durch Botenstoffe, die in den Spalt abgegeben werden
  5. ●29
    Der Lidschlussreflex schützt das Auge. Was löst ihn aus? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Reflex schützt vor Verletzung.
    2. Er läuft schneller, als eine Entscheidung möglich wäre.
    Ergebnis:
    ein Gegenstand, der sich schnell dem Auge nähert, oder eine Berührung der Hornhaut
  6. ●30
    Sind Lerntypen wie der visuelle oder auditive Typ wissenschaftlich belegt? Begründe die Wahl.
    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.

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 leisten Sinneszellen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie wandeln Reize in elektrische Signale um.

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

    32
    Was gehört zum Zentralen Nervensystem, was zum Peripheren? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Gehirn und Rückenmark zentral, alle Nerven außerhalb peripher

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

    33
    Warum sind Schmerzsignale aus dem Fuß langsamer als Berührungssignale? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie laufen über Nervenfasern ohne Markscheide mit geringer Geschwindigkeit.

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

    34
    Wozu dienen Vesikel im Endknöpfchen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie speichern Botenstoffe und geben sie in den Spalt ab.

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

    35
    Wohin führt der Sehnerv? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    zum Gehirn

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

    36
    Warum ist ein Reflex für die Sicherheit nützlich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Er wirkt schneller als eine bewusste Entscheidung und schützt den Körper.

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

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    Wie unterscheiden sich kreative und logische Menschen im Gehirn? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es gibt keinen solchen Typ, beide Hälften arbeiten zusammen.

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

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    Warum fühlt man sich nach zu wenig Schlaf schlecht konzentriert? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Im Schlaf erholt sich das Gehirn, ohne Schlaf arbeitet es weniger gut.

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. Die einen melden Reize zum Zentralen Nervensystem, die anderen leiten Befehle zu den Muskeln.
  2. Das Gehirn bekommt weiter Signale aus dem Nervenstumpf und deutet sie als Schmerz im fehlenden Glied.
  3. Die Hand spürt nichts mehr und kann nicht mehr bewegt werden.
  4. durch das Rückenmark in der Wirbelsäule und dann als periphere Nerven
  5. alle Nerven außerhalb von Gehirn und Rückenmark
  6. Viele Teile mit eigenen Aufgaben arbeiten zusammen und tauschen Signale aus.
  7. Sie laufen über Nervenfasern ohne Markscheide mit geringer Geschwindigkeit.
  8. etwa 86 Milliarden
  9. Die Leitung wird langsamer und Signale kommen unsicher an.
  10. In der nächsten Zelle wird ein neues Signal ausgelöst.
  11. Der Botenstoff kann nicht andocken, der Muskel erhält kein Signal.
  12. Adenosin kann dann nicht mehr andocken und das Müdewerden der Nervenzellen wird gehemmt.
  13. auf der Netzhaut, wo die Sehzellen sitzen
  14. flacher
  15. die Hornhaut
  16. Zucken der Hand beim Berühren einer heißen Platte
  17. Er läuft schnell, angeboren und ohne bewusstes Nachdenken ab.
  18. Der Weg ist kürzer, weil das Gehirn nicht beteiligt ist und weniger Synapsen durchlaufen werden.
  19. Im Schlaf wird Erlebtes geordnet und Verbindungen zwischen Nervenzellen werden gefestigt.
  20. Ja, oft genutzte Verbindungen werden stärker.
  21. Lerntypen sind nicht belegt, die Einteilung bringt keinen Lernvorteil und kann Kinder festlegen.
  22. Das Nervensystem meldet schnell, Hormone wie Adrenalin wirken danach im ganzen Körper.
  23. acht bis zehn Stunden
  24. Nein, Schlafmangel unter der Woche beeinträchtigt Lernen und Konzentration, Nachholen gleicht das nur teilweise aus.
  25. lebenswichtige Vorgänge wie Atmung und Herzschlag steuern
  26. von den Dendriten über den Zellkörper und das Axon zu den Endknöpfchen
  27. 15 ms
  28. durch Botenstoffe, die in den Spalt abgegeben werden
  29. ein Gegenstand, der sich schnell dem Auge nähert, oder eine Berührung der Hornhaut
  30. Nein, Studien finden keinen Vorteil für Unterricht nach Lerntypen.
  31. Sie wandeln Reize in elektrische Signale um.
  32. Gehirn und Rückenmark zentral, alle Nerven außerhalb peripher
  33. Sie laufen über Nervenfasern ohne Markscheide mit geringer Geschwindigkeit.
  34. Sie speichern Botenstoffe und geben sie in den Spalt ab.
  35. zum Gehirn
  36. Er wirkt schneller als eine bewusste Entscheidung und schützt den Körper.
  37. Es gibt keinen solchen Typ, beide Hälften arbeiten zusammen.
  38. Im Schlaf erholt sich das Gehirn, ohne Schlaf arbeitet es weniger gut.