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Biologie · Klasse 9 und 10 · Kapitel

Andere ZahlenBasiswissenAlle Kapitel

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 erklärt den Phantomschmerz nach einer Amputation? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Wahrnehmung entsteht im Gehirn.
    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.
  2. ●2
    Wohin leiten sensorische Nerven ihre Signale? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sensorische Nerven leiten zum Gehirn oder Rückenmark.
    2. Motorische Nerven leiten zum Muskel.
    Ergebnis:
    zum Zentralen Nervensystem
  3. ★3
    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.

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

Wie unterscheiden sich die Aufgaben von Großhirn und Kleinhirn? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Groß und klein sagt nichts über Wichtigkeit.
  2. Jeder Teil hat eigene Aufgaben.
  1. Groß und klein sagt nichts über Wichtigkeit.
  2. Jeder Teil hat eigene Aufgaben.
Ergebnis:
Das Großhirn denkt und plant, das Kleinhirn koordiniert Bewegungen.

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
    Ein Nerv im Arm ist durchtrennt. Welcher Teil des Nervensystems ist verletzt? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Nerv liegt außerhalb von Gehirn und Rückenmark.
    Lösung zeigen
    1. Der Nerv liegt außerhalb von Gehirn und Rückenmark.
    2. Das ist der periphere Teil.
    Ergebnis:
    das Periphere Nervensystem
  2. ●5
    Wo verlaufen die Nerven, die vom Gehirn zu den Beinen führen? Begründe die Wahl.
    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
  3. ★6
    Sinnesorgane und Muskeln gehören nicht zum Nervensystem. Wie hängen sie damit zusammen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sinnesorgane und Muskeln sind Endstationen.
    2. Nerven bilden die Leitungen dazwischen.
    Ergebnis:
    Sinnesorgane liefern die Signale, Muskeln führen die Befehle aus, die Nerven verbinden beide mit dem Zentrum.

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 Richtung hat die Erregung in einer Nervenzelle? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Empfang an den Dendriten.
  2. Verarbeitung im Zellkörper.
  3. Weiterleitung über das Axon.
  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

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 leiten Nerven Signale weiter? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Es sind Impulse, die entlang der Zellmembran laufen.
    2. Sie sind viel langsamer als Strom im Kabel.
    Ergebnis:
    als elektrische Impulse, die sich am Axon entlang fortpflanzen
  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

Was liegt zwischen dem Endknöpfchen und der nächsten Zelle? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. An der Synapse berühren sich die Zellen nicht.
  2. Zwischen ihnen liegt ein winziger Spalt.
  1. An der Synapse berühren sich die Zellen nicht.
  2. Zwischen ihnen liegt ein winziger Spalt.
Ergebnis:
der synaptische Spalt

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
    Warum stoppt ein Signal nach einiger Zeit an der Synapse? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Botenstoffe bleiben nicht im Spalt.
    Lösung zeigen
    1. Botenstoffe bleiben nicht im Spalt.
    2. Enzyme bauen sie ab.
    Ergebnis:
    Der Botenstoff wird abgebaut oder wieder aufgenommen.
  2. ●11
    Was ist ein Unterschied zwischen einer Synapse und einem Draht? Begründe die Wahl.
    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.
  3. ★12
    Ein Signal kommt nur in einer Richtung über die Synapse. Wie erklärt sich das? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sender und Empfänger sind verschieden gebaut.
    2. Deshalb läuft die Erregung nur einseitig.
    Ergebnis:
    Botenstoffe werden nur am Endknöpfchen freigesetzt, Rezeptoren liegen nur auf der Empfängerseite.

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

Was geschieht beim Blick in die Ferne? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Paralleles Licht aus der Ferne braucht wenig Brechung.
  2. Die Linse wird flach.
  1. Paralleles Licht aus der Ferne braucht wenig Brechung.
  2. Die Linse wird flach.
Ergebnis:
Der Ziliarmuskel entspannt sich, die Linse wird flach.

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
    Wohin führt der Sehnerv? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Sehnerv leitet die Signale der Sehzellen.
    Lösung zeigen
    1. Der Sehnerv leitet die Signale der Sehzellen.
    2. Im Gehirn entsteht die Wahrnehmung.
    Ergebnis:
    zum Gehirn
  2. ●14
    Eine Person ist weitsichtig. Wo liegt das Bild beim Blick auf ein Buch? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Auge ist zu kurz.
    2. Das Bild kommt hinter der Netzhaut zusammen.
    Ergebnis:
    hinter der Netzhaut
  3. ★15
    Warum sieht man im Dunkeln keine Farben? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Zapfen brauchen viel Licht.
    2. Stäbchen sind empfindlicher.
    3. Sie liefern nur Hell und Dunkel.
    Ergebnis:
    Bei wenig Licht arbeiten nur die Stäbchen, die keine Farben unterscheiden.

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

Ein Säugling umklammert einen Finger. Was ist das? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Säuglinge können es sofort.
  2. Das spricht für einen Reflex.
  1. Säuglinge können es sofort.
  2. Das spricht für einen Reflex.
Ergebnis:
ein angeborener Reflex

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 Rolle hat der Muskel im Reflexbogen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Muskel steht am Ende des Reflexbogens.
    Lösung zeigen
    1. Der Muskel steht am Ende des Reflexbogens.
    2. Er erhält den Befehl über den motorischen Nerv.
    Ergebnis:
    Er führt die Reaktion aus und zieht sich zusammen.
  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
    Beim Reflexbogen läuft das Signal vom Rezeptor zuerst wohin? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Weg beginnt am Rezeptor.
    2. Dann kommt der sensorische Nerv.
    Ergebnis:
    über einen sensorischen Nerv zum Rückenmark

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

Verändert Wiederholen die Verbindungen zwischen Nervenzellen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Lernen verändert Synapsen.
  2. Wiederholung stärkt Verbindungen.
  1. Lernen verändert Synapsen.
  2. Wiederholung stärkt Verbindungen.
Ergebnis:
Ja, oft genutzte Verbindungen werden stärker.

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
    Lernt man besser, wenn man nach seinem Lerntyp unterrichtet wird? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Studien finden keinen Vorteil.
    2. Wirksam sind Abruf und verteiltes Üben.
    Ergebnis:
    Nein, dafür gibt es keinen Beleg.
  3. ★21
    Auf einem Plakat steht: „Linkshänder sind kreativer, weil sie die rechte Gehirnhälfte benutzen.“ Was fehlt, damit der Satz stimmen könnte? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Frage nach der Studie dahinter.
    2. Einzelne Aussagen sind keine Belege.
    3. Bislang finden Studien keinen solchen Zusammenhang.
    Ergebnis:
    belastbare Studien; die Behauptung ist nach heutigem Wissen nicht belegt

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

Ist Stress immer schädlich? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Entscheidend sind Dauer und Erholung.
  2. Kurzzeitig kann Stress helfen.
  1. Entscheidend sind Dauer und Erholung.
  2. Kurzzeitig kann Stress helfen.
Ergebnis:
Nein, kurzer Stress macht leistungsbereit. Dauerstress ohne Erholung macht krank.

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
    Welche Tätigkeit hilft nach Stress zur Erholung? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Erholung senkt die Stresshormone.
    Lösung zeigen
    1. Erholung senkt die Stresshormone.
    2. Schlaf ist besonders wichtig.
    Ergebnis:
    Bewegung, Pausen oder Schlaf
  2. ●23
    Was bewirkt Adrenalin bei Stress? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Adrenalin bereitet auf Kampf oder Flucht vor.
    2. Muskeln bekommen mehr Sauerstoff.
    Ergebnis:
    Herzschlag und Atmung werden schneller, die Muskeln werden besser durchblutet.
  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
    Was verändert ein Reiz an einer Sinneszelle? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sinneszellen sind Übersetzer.
    2. Sie wandeln Licht, Schall oder Druck um.
    3. Das Ergebnis ist ein Signal.
    Ergebnis:
    Er löst in der Zelle ein elektrisches Signal aus.
  2. ●26
    Ein Signal läuft durch eine markhaltige Nervenfaser mit 30 Metern in der Sekunde vom Hals zum Gehirn. Die Strecke beträgt 0,6 m. Wie lange dauert die Leitung?
    Lösung zeigen
    1. Zeit = Strecke : Geschwindigkeit.
    2. 0,6 m : 30 m/s = 0,02 s.
    3. Das sind 20 ms.
    Ergebnis:
    20 ms
  3. ●27
    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
  4. ●28
    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
  5. ●29
    Warum ist Erholung nach Stress wichtig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Dauerhaft erhöhtes Cortisol ist schädlich.
    2. Pausen senken die Hormone.
    Ergebnis:
    Ohne Pause bleiben Stresshormone erhöht und belasten Herz, Immunsystem und Schlaf.
  6. ★30
    Warum reagiert jemand auf einen lauten Knall manchmal erst, wenn er erschrocken ist? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Jede Station kostet Zeit.
    2. Die Reaktion kommt erst nach den Signalwegen.
    3. Das nennt man Reaktionszeit.
    Ergebnis:
    Das Signal braucht Zeit durch Sinneszellen, Nerven und Gehirn, bevor die Reaktion beginnt.

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
    Welcher Teil des Weges vom Reiz zur Reaktion liegt zwischen den beiden Nerven? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    das Zentrale Nervensystem, das die Signale verarbeitet

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

    32
    Welchen Teil des Gehirns nutzt man, um beim Fahrradfahren das Gleichgewicht zu halten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    das Kleinhirn

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

    33
    Wie viele Nervenzellen hat das menschliche Gehirn ungefähr? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    etwa 86 Milliarden

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

    34
    Was ist ein Rezeptor an der Synapse? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    ein Eiweiß in der Membran, an das ein bestimmter Botenstoff passt

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

    35
    Wie steht das Bild auf der Netzhaut? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    auf dem Kopf und seitenverkehrt

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

    36
    Welche Teile gehören zum Reflexbogen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sinneszelle, sensorischer Nerv, Rückenmark, motorischer Nerv, Muskel

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

    37
    Eine Zeitschrift behauptet: „Wir nutzen nur zehn Prozent unseres Gehirns.“ Was ist richtig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Das ist ein Mythos, über den Tag werden alle Bereiche genutzt.

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

    38
    Was geschieht im Schlaf mit dem Gelernten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Das Gehirn ordnet und festigt es.

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. Das Gehirn bekommt weiter Signale aus dem Nervenstumpf und deutet sie als Schmerz im fehlenden Glied.
  2. zum Zentralen Nervensystem
  3. Das Gehirn deutet jedes Signal der Sehzellen als Licht, auch wenn der Reiz Druck war.
  4. das Periphere Nervensystem
  5. durch das Rückenmark in der Wirbelsäule und dann als periphere Nerven
  6. Sinnesorgane liefern die Signale, Muskeln führen die Befehle aus, die Nerven verbinden beide mit dem Zentrum.
  7. Sie laufen über Nervenfasern ohne Markscheide mit geringer Geschwindigkeit.
  8. als elektrische Impulse, die sich am Axon entlang fortpflanzen
  9. Eine Zelle sammelt Signale vieler Zellen, gibt aber nur ein gemeinsames Ergebnis weiter.
  10. Der Botenstoff wird abgebaut oder wieder aufgenommen.
  11. An der Synapse überträgt ein Botenstoff, im Draht fließt Strom durchgehend.
  12. Botenstoffe werden nur am Endknöpfchen freigesetzt, Rezeptoren liegen nur auf der Empfängerseite.
  13. zum Gehirn
  14. hinter der Netzhaut
  15. Bei wenig Licht arbeiten nur die Stäbchen, die keine Farben unterscheiden.
  16. Er führt die Reaktion aus und zieht sich zusammen.
  17. Er wirkt schneller als eine bewusste Entscheidung und schützt den Körper.
  18. über einen sensorischen Nerv zum Rückenmark
  19. Nein, Studien finden keinen Vorteil für Unterricht nach Lerntypen.
  20. Nein, dafür gibt es keinen Beleg.
  21. belastbare Studien; die Behauptung ist nach heutigem Wissen nicht belegt
  22. Bewegung, Pausen oder Schlaf
  23. Herzschlag und Atmung werden schneller, die Muskeln werden besser durchblutet.
  24. Nein, Schlafmangel unter der Woche beeinträchtigt Lernen und Konzentration, Nachholen gleicht das nur teilweise aus.
  25. Er löst in der Zelle ein elektrisches Signal aus.
  26. 20 ms
  27. die Hornhaut
  28. ein Gegenstand, der sich schnell dem Auge nähert, oder eine Berührung der Hornhaut
  29. Ohne Pause bleiben Stresshormone erhöht und belasten Herz, Immunsystem und Schlaf.
  30. Das Signal braucht Zeit durch Sinneszellen, Nerven und Gehirn, bevor die Reaktion beginnt.
  31. das Zentrale Nervensystem, das die Signale verarbeitet
  32. das Kleinhirn
  33. etwa 86 Milliarden
  34. ein Eiweiß in der Membran, an das ein bestimmter Botenstoff passt
  35. auf dem Kopf und seitenverkehrt
  36. Sinneszelle, sensorischer Nerv, Rückenmark, motorischer Nerv, Muskel
  37. Das ist ein Mythos, über den Tag werden alle Bereiche genutzt.
  38. Das Gehirn ordnet und festigt es.