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Biologie · Klasse 9 und 10 · Kapitel

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Nervensystem und Gehirn

EntdeckenDie Frage zum Kapitel

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

Schreib eine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

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

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

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

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenVom Reiz zur Reaktion

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

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

BeispielVom Reiz zur Reaktion

Was erklärt den Phantomschmerz nach einer Amputation? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Wahrnehmung entsteht im Gehirn.
  2. Das Gehirn ordnet Signale dem Körperteil zu.
  3. Das Glied selbst ist nicht nötig.
  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.

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 ist ein Reiz? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Reize sind zum Beispiel Licht, Schall oder Druck.
    Lösung zeigen
    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
  2. ●2
    Warum spürt man bei einem Stoß gegen den Ellenbogen ein Kribbeln bis in die Finger? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Nerv läuft vom Ellenbogen bis zu den Fingern.
    2. Das Gehirn kennt nur das Signal.
    3. Es deutet es als Gefühl in den Fingern.
    Ergebnis:
    Das Gehirn ordnet die Signale des Nervs den Fingern zu, die er versorgt.
  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

Was gehört zum Zentralen Nervensystem, was zum Peripheren? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Zentral sind Gehirn und Rückenmark.
  2. Peripher sind die Nerven, die davon abgehen.
  1. Zentral sind Gehirn und Rückenmark.
  2. Peripher sind die Nerven, die davon abgehen.
Ergebnis:
Gehirn und Rückenmark zentral, alle Nerven außerhalb peripher

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

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 Gehirn: Millionen oder Milliarden? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Eine Milliarde sind tausend Millionen.
    2. Das Gehirn hat etwa 86 Milliarden Nervenzellen.
    Ergebnis:
    Milliarden, ungefähr 86 Milliarden
  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 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

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.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Koffein blockiert Adenosin-Rezeptoren. Warum macht es wacher? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Adenosin wirkt im Gehirn als Müdemacher.
    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.
  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 wirkt ein Nervengift, das den Abbau eines Botenstoffs hemmt, so gefährlich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Botenstoff muss nach getaner Arbeit abgebaut werden.
    2. Bleibt er, bleibt das Signal an.
    3. Folge ist Dauererregung.
    Ergebnis:
    Der Botenstoff bleibt im Spalt, die Zelle wird dauernd erregt und die Muskeln verkrampfen.

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

Wozu dient die Pupille? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Im Hellen wird die Pupille klein.
  2. Im Dunkeln wird sie groß.
  1. Im Hellen wird die Pupille klein.
  2. Im Dunkeln wird sie groß.
Ergebnis:
Sie regelt, wie viel Licht ins Auge fällt.

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
    Wie steht das Bild auf der Netzhaut? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Linse kehrt das Bild um.
    Lösung zeigen
    1. Die Linse kehrt das Bild um.
    2. Das Gehirn dreht es wieder um.
    Ergebnis:
    auf dem Kopf und seitenverkehrt
  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
    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 Handlung ist ein Reflex? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Reflexe laufen schnell und ungewollt ab.
  2. Spielen und Schreiben sind gelernt und gewollt.
  1. Reflexe laufen schnell und ungewollt ab.
  2. Spielen und Schreiben sind gelernt und gewollt.
Ergebnis:
das Niesen bei Reizung der Nase

AchtungReflex und willkürliche Handlung verwechselt

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Was kennzeichnet einen Reflex? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Reflexe sind schnelle Schutzreaktionen.
    Lösung zeigen
    1. Reflexe sind schnelle Schutzreaktionen.
    2. Sie laufen über das Rückenmark ab.
    Ergebnis:
    Er läuft schnell, angeboren und ohne bewusstes Nachdenken ab.
  2. ●17
    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
  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

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

AchtungLernen als Ablegen auf einer Festplatte

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Verändert Wiederholen die Verbindungen zwischen Nervenzellen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Lernen verändert Synapsen.
    Lösung zeigen
    1. Lernen verändert Synapsen.
    2. Wiederholung stärkt Verbindungen.
    Ergebnis:
    Ja, oft genutzte Verbindungen werden stärker.
  2. ●20
    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.
  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

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
    Was geschieht im Schlaf mit dem Gelernten? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Im Schlaf ist das Gehirn aktiv.
    Lösung zeigen
    1. Im Schlaf ist das Gehirn aktiv.
    2. Gelerntes wird in Langzeitgedächtnis übertragen.
    Ergebnis:
    Das Gehirn ordnet und festigt es.
  2. ●23
    Wie arbeiten Nerven- und Hormonsystem bei einer Gefahr zusammen? Begründe die Wahl.
    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.
  3. ★24
    Ist Stress immer schädlich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Entscheidend sind Dauer und Erholung.
    2. Kurzzeitig kann Stress helfen.
    Ergebnis:
    Nein, kurzer Stress macht leistungsbereit. Dauerstress ohne Erholung macht krank.

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Ein Signal läuft durch eine markhaltige Nervenfaser mit 40 Metern in der Sekunde vom Unterarm zum Rückenmark. Die Strecke beträgt 0,4 m. Wie lange dauert die Leitung?
    Lösung zeigen
    1. Zeit = Strecke : Geschwindigkeit.
    2. 0,4 m : 40 m/s = 0,01 s.
    3. Das sind 10 ms.
    Ergebnis:
    10 ms
  2. ●26
    Welche Schicht im Auge enthält die Sehzellen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Netzhaut liegt hinten im Auge.
    2. Dort entstehen die Signale.
    Ergebnis:
    die Netzhaut
  3. ●27
    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.
  4. ●28
    Eine Zeitschrift behauptet: „Wir nutzen nur zehn Prozent unseres Gehirns.“ Was ist richtig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Bildgebende Verfahren zeigen Aktivität überall.
    2. Schäden an jeder Stelle haben Folgen.
    Ergebnis:
    Das ist ein Mythos, über den Tag werden alle Bereiche genutzt.
  5. ●29
    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.
  6. ★30
    Jemand hört hinter sich ein Auto hupen und springt zur Seite. Womit beginnt die Kette? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    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

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.

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.

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
    Jemand hört hinter sich ein Auto hupen und springt zur Seite. Womit beginnt die Kette? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    mit dem Schall als Reiz, den Sinneszellen im Ohr aufnehmen

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

    32
    Was steuert der Hirnstamm? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    lebenswichtige Abläufe wie Atmung und Herzschlag

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

    33
    Welche Aufgabe hat das Axon? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es leitet das Signal vom Zellkörper zu den Endknöpfchen.

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

    34
    Warum stoppt ein Signal nach einiger Zeit an der Synapse? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Der Botenstoff wird abgebaut oder wieder aufgenommen.

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

    35
    Was bricht das Licht im Auge gemeinsam mit der Linse? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    die Hornhaut

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

    36
    Welche Handlung ist ein Reflex? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    das Niesen bei Reizung der Nase

  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 das Hormon Cortisol bei Dauerstress? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es hält den Körper in Alarmbereitschaft und belastet ihn auf Dauer.

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. eine Veränderung der Umwelt oder des Körpers, die eine Sinneszelle auslösen kann
  2. Das Gehirn ordnet die Signale des Nervs den Fingern zu, die er versorgt.
  3. Das Gehirn deutet jedes Signal der Sehzellen als Licht, auch wenn der Reiz Druck war.
  4. Das Großhirn denkt und plant, das Kleinhirn koordiniert Bewegungen.
  5. Denken, Wahrnehmung, willkürliche Bewegung und Sprache
  6. Viele Teile mit eigenen Aufgaben arbeiten zusammen und tauschen Signale aus.
  7. Sie laufen über Nervenfasern ohne Markscheide mit geringer Geschwindigkeit.
  8. Milliarden, ungefähr 86 Milliarden
  9. Eine Zelle sammelt Signale vieler Zellen, gibt aber nur ein gemeinsames Ergebnis weiter.
  10. Adenosin kann dann nicht mehr andocken und das Müdewerden der Nervenzellen wird gehemmt.
  11. an der Membran der nächsten Zelle
  12. Der Botenstoff bleibt im Spalt, die Zelle wird dauernd erregt und die Muskeln verkrampfen.
  13. auf dem Kopf und seitenverkehrt
  14. flacher
  15. vor der Netzhaut, deshalb ist es unscharf
  16. Er läuft schnell, angeboren und ohne bewusstes Nachdenken ab.
  17. ein Gegenstand, der sich schnell dem Auge nähert, oder eine Berührung der Hornhaut
  18. über einen sensorischen Nerv zum Rückenmark
  19. Ja, oft genutzte Verbindungen werden stärker.
  20. Es verändert seine Verbindungen durch Erfahrung und Übung.
  21. belastbare Studien; die Behauptung ist nach heutigem Wissen nicht belegt
  22. Das Gehirn ordnet und festigt es.
  23. Das Nervensystem meldet schnell, Hormone wie Adrenalin wirken danach im ganzen Körper.
  24. Nein, kurzer Stress macht leistungsbereit. Dauerstress ohne Erholung macht krank.
  25. 10 ms
  26. die Netzhaut
  27. Er wirkt schneller als eine bewusste Entscheidung und schützt den Körper.
  28. Das ist ein Mythos, über den Tag werden alle Bereiche genutzt.
  29. Herzschlag und Atmung werden schneller, die Muskeln werden besser durchblutet.
  30. mit dem Schall als Reiz, den Sinneszellen im Ohr aufnehmen
  31. mit dem Schall als Reiz, den Sinneszellen im Ohr aufnehmen
  32. lebenswichtige Abläufe wie Atmung und Herzschlag
  33. Es leitet das Signal vom Zellkörper zu den Endknöpfchen.
  34. Der Botenstoff wird abgebaut oder wieder aufgenommen.
  35. die Hornhaut
  36. das Niesen bei Reizung der Nase
  37. Wiederholen, Abrufen und Verteilen des Lernens über mehrere Tage
  38. Es hält den Körper in Alarmbereitschaft und belastet ihn auf Dauer.