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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

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
    In welcher Reihenfolge laufen die Stationen ab, wenn jemand einen Ball sieht und fängt? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Reiz kommt zuerst.
    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
  2. ●2
    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.
  3. ★3
    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.

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

Aus welchen Teilen besteht das Zentrale Nervensystem? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Zentral heißt: in der Mitte.
  2. Gehirn und Rückenmark sind die Zentrale.
  1. Zentral heißt: in der Mitte.
  2. Gehirn und Rückenmark sind die Zentrale.
Ergebnis:
aus Gehirn und Rückenmark

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
    Was steuert der Hirnstamm? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Hirnstamm liegt unten, am Übergang zum Rückenmark.
    Lösung zeigen
    1. Der Hirnstamm liegt unten, am Übergang zum Rückenmark.
    2. Er arbeitet ohne bewusstes Denken.
    Ergebnis:
    lebenswichtige Abläufe wie Atmung und Herzschlag
  2. ●5
    Welche Aufgabe hat das Großhirn? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    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
  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.

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.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Welche Richtung hat die Erregung in einer Nervenzelle? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Empfang an den Dendriten.
    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
  2. ●8
    Wo endet das Axon einer Nervenzelle? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Am Ende teilt sich das Axon.
    2. Die Endknöpfchen geben Botenstoffe ab.
    Ergebnis:
    in den Endknöpfchen an der Synapse
  3. ★9
    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

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 ist ein Rezeptor an der Synapse? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Rezeptor ist das Schloss.
  2. Der Botenstoff ist der Schlüssel.
  1. Der Rezeptor ist das Schloss.
  2. Der Botenstoff ist der Schlüssel.
Ergebnis:
ein Eiweiß in der Membran, an das ein bestimmter Botenstoff passt

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
    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
    Warum sind Synapsen für das Lernen wichtig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Lernen verändert Synapsen.
    2. Verbindungen, die oft aktiv sind, werden stärker.
    Ergebnis:
    Häufig genutzte Verbindungen werden verstärkt, neue entstehen.

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 bricht das Licht im Auge gemeinsam mit der Linse? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Hornhaut bricht das meiste Licht.
  2. Die Linse stellt die Schärfe nach.
  1. Die Hornhaut bricht das meiste Licht.
  2. Die Linse stellt die Schärfe nach.
Ergebnis:
die Hornhaut

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
    Welche Schicht im Auge enthält die Sehzellen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Netzhaut liegt hinten im Auge.
    Lösung zeigen
    1. Die Netzhaut liegt hinten im Auge.
    2. Dort entstehen die Signale.
    Ergebnis:
    die Netzhaut
  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
    Eine Person ist kurzsichtig. Das Auge ist zu lang gebaut. Wo liegt das Bild bei Blick in die Ferne? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ein zu langes Auge sammelt das Licht zu früh.
    2. Eine Zerstreuungslinse korrigiert das.
    Ergebnis:
    vor der Netzhaut, deshalb ist es unscharf

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 Rolle hat der Muskel im Reflexbogen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Muskel steht am Ende des Reflexbogens.
  2. Er erhält den Befehl über den motorischen Nerv.
  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.

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
    Warum zuckt das Bein beim Kniesehnenreflex? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Dehnungsrezeptoren melden ans Rückenmark.
    Lösung zeigen
    1. Dehnungsrezeptoren melden ans Rückenmark.
    2. Dort wird direkt auf den Muskel umgeschaltet.
    3. Das Gehirn spielt keine Rolle.
    Ergebnis:
    Der Schlag dehnt die Sehne, ein Signal läuft zum Rückenmark und zurück zum Muskel.
  2. ●17
    Was unterscheidet einen Reflex von einer willkürlichen Handlung? Begründe die Wahl.
    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.
  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

Warum festigt Schlaf nach dem Lernen das Gelernte? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Gehirn ist im Schlaf aktiv.
  2. Es ordnet Gelerntes und hält Wichtiges fest.
  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.

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
    Lernt man besser, wenn man nach seinem Lerntyp unterrichtet wird? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Studien finden keinen Vorteil.
    Lösung zeigen
    1. Studien finden keinen Vorteil.
    2. Wirksam sind Abruf und verteiltes Üben.
    Ergebnis:
    Nein, dafür gibt es keinen Beleg.
  2. ●20
    Was hilft nach der Studienlage beim Behalten von Gelerntem? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    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
  3. ★21
    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.

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

Welche Tätigkeit hilft nach Stress zur Erholung? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Erholung senkt die Stresshormone.
  2. Schlaf ist besonders wichtig.
  1. Erholung senkt die Stresshormone.
  2. Schlaf ist besonders wichtig.
Ergebnis:
Bewegung, Pausen oder Schlaf

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 Stoffe schüttet der Körper bei Stress aus? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Adrenalin wirkt in Sekunden, Cortisol über Stunden.
    Lösung zeigen
    1. Adrenalin wirkt in Sekunden, Cortisol über Stunden.
    2. Beide machen den Körper leistungsbereit.
    Ergebnis:
    Adrenalin und Cortisol
  2. ●23
    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.
  3. ★24
    Vor einer Prüfung fühlt sich eine Person angespannt, merkt aber, dass sie konzentrierter ist. Wie lässt sich das erklären? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Mäßige Erregung verbessert die Leistung.
    2. Zu viel Stress schadet.
    3. Das beschreibt die Yerkes-Dodson-Kurve.
    Ergebnis:
    Kurzzeitiger Stress erhöht die Wachheit und kann die Leistung steigern.

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Welcher Teil der Nervenzelle enthält den Zellkern? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Zellkörper ist die Schaltstelle der Zelle.
    2. Dort liegt der Kern.
    Ergebnis:
    der Zellkörper
  2. ●26
    Ein Signal läuft durch eine Schmerzfaser ohne Markscheide mit 0,5 Metern in der Sekunde von der Hand zum Rückenmark. Die Strecke beträgt 0,8 m. Wie lange dauert die Leitung?
    Lösung zeigen
    1. Zeit = Strecke : Geschwindigkeit.
    2. 0,8 m : 1 m/s = 1,5 s.
    3. Das sind 1,5 s.
    Ergebnis:
    1,5 s
  3. ●27
    Was geschieht, wenn der Botenstoff an einen Rezeptor andockt? Begründe die Wahl.
    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.
  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 sagt man, das Gehirn sei „plastisch“? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Plastisch heißt formbar.
    2. Das gilt für Synapsen.
    Ergebnis:
    Es verändert seine Verbindungen durch Erfahrung und Übung.
  6. ★30
    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.

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.

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.

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
    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
    Welcher Teil der Nervenzelle enthält den Zellkern? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    der Zellkörper

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

    34
    Wie heißt der Stoff, der den Spalt zwischen zwei Nervenzellen überquert? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Botenstoff, auch Transmitter genannt

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

    35
    Welche Sehzellen ermöglichen das Farbsehen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    die Zapfen

  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
    Was hilft nach der Studienlage beim Behalten von Gelerntem? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Wiederholen, Abrufen und Verteilen des Lernens über mehrere Tage

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

    38
    Was bewirkt Adrenalin bei Stress? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Herzschlag und Atmung werden schneller, die Muskeln werden besser durchblutet.

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. Licht, Sinneszellen im Auge, Nerv zum Gehirn, Gehirn, Nerv zum Arm, Muskel
  2. Er löst in der Zelle ein elektrisches Signal aus.
  3. Das Signal braucht Zeit durch Sinneszellen, Nerven und Gehirn, bevor die Reaktion beginnt.
  4. lebenswichtige Abläufe wie Atmung und Herzschlag
  5. Denken, Wahrnehmung, willkürliche Bewegung und Sprache
  6. Viele Teile mit eigenen Aufgaben arbeiten zusammen und tauschen Signale aus.
  7. von den Dendriten über den Zellkörper und das Axon zu den Endknöpfchen
  8. in den Endknöpfchen an der Synapse
  9. etwa 86 Milliarden
  10. Der Botenstoff wird abgebaut oder wieder aufgenommen.
  11. an der Membran der nächsten Zelle
  12. Häufig genutzte Verbindungen werden verstärkt, neue entstehen.
  13. die Netzhaut
  14. die Zapfen
  15. vor der Netzhaut, deshalb ist es unscharf
  16. Der Schlag dehnt die Sehne, ein Signal läuft zum Rückenmark und zurück zum Muskel.
  17. Ein Reflex läuft ohne Beteiligung des Großhirns ab, eine willkürliche Handlung wird im Gehirn entschieden.
  18. Das Rückenmark löst den Rückzug sofort aus, die Schmerzmeldung kommt erst später im Gehirn an.
  19. Nein, dafür gibt es keinen Beleg.
  20. Wiederholen, Abrufen und Verteilen des Lernens über mehrere Tage
  21. Ja, oft genutzte Verbindungen werden stärker.
  22. Adrenalin und Cortisol
  23. Ohne Pause bleiben Stresshormone erhöht und belasten Herz, Immunsystem und Schlaf.
  24. Kurzzeitiger Stress erhöht die Wachheit und kann die Leistung steigern.
  25. der Zellkörper
  26. 1,5 s
  27. In der nächsten Zelle wird ein neues Signal ausgelöst.
  28. ein Gegenstand, der sich schnell dem Auge nähert, oder eine Berührung der Hornhaut
  29. Es verändert seine Verbindungen durch Erfahrung und Übung.
  30. Die Hand spürt nichts mehr und kann nicht mehr bewegt werden.
  31. eine Veränderung der Umwelt oder des Körpers, die eine Sinneszelle auslösen kann
  32. das Kleinhirn
  33. der Zellkörper
  34. Botenstoff, auch Transmitter genannt
  35. die Zapfen
  36. Sinneszelle, sensorischer Nerv, Rückenmark, motorischer Nerv, Muskel
  37. Wiederholen, Abrufen und Verteilen des Lernens über mehrere Tage
  38. Herzschlag und Atmung werden schneller, die Muskeln werden besser durchblutet.