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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

Welche Aufgabe hat das Gehirn in der Kette vom Reiz zur Reaktion? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Sinneszellen nehmen auf.
  2. Das Gehirn verarbeitet.
  3. Der Muskel führt aus.
  1. Sinneszellen nehmen auf.
  2. Das Gehirn verarbeitet.
  3. Der Muskel führt aus.
Ergebnis:
Es verarbeitet die Signale und sendet den Befehl für die Reaktion.

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
    Welcher Teil des Weges vom Reiz zur Reaktion liegt zwischen den beiden Nerven? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der sensorische Nerv führt zum Gehirn.
    Lösung zeigen
    1. Der sensorische Nerv führt zum Gehirn.
    2. Der motorische Nerv führt vom Gehirn weg.
    3. Dazwischen wird verarbeitet.
    Ergebnis:
    das Zentrale Nervensystem, das die Signale verarbeitet
  2. ●2
    Was erklärt den Phantomschmerz nach einer Amputation? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Wahrnehmung entsteht im Gehirn.
    2. Das Gehirn ordnet Signale dem Körperteil zu.
    3. Das Glied selbst ist nicht nötig.
    Ergebnis:
    Das Gehirn bekommt weiter Signale aus dem Nervenstumpf und deutet sie als Schmerz im fehlenden Glied.
  3. ★3
    Eine Person verliert durch einen Unfall die Verbindung zwischen Hand und Rückenmark. Was fällt aus? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sensorische Nerven melden zum Gehirn.
    2. Motorische Nerven bringen den Befehl.
    3. Ist die Verbindung getrennt, fallen beide aus.
    Ergebnis:
    Die Hand spürt nichts mehr und kann nicht mehr bewegt werden.

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

EntdeckenFrage

Wie viele Nervenzellen hat das menschliche Gehirn?

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

Auflösung

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

MerkenZentrales und peripheres Nervensystem

Gehirn und Rückenmark bilden das Zentrale Nervensystem.

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

BeispielZentrales und peripheres Nervensystem

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

AchtungZentrales und peripheres Nervensystem verwechselt

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Wo verlaufen die Nerven, die vom Gehirn zu den Beinen führen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Das Rückenmark ist die Hauptleitung.
    Lösung zeigen
    1. Das Rückenmark ist die Hauptleitung.
    2. Von dort gehen Nerven zu den Beinen ab.
    Ergebnis:
    durch das Rückenmark in der Wirbelsäule und dann als periphere Nerven
  2. ●5
    Was ist das Periphere Nervensystem? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Peripher heißt: am Rand.
    2. Es sind die Nerven, die zu Organen und Muskeln laufen.
    Ergebnis:
    alle Nerven außerhalb von Gehirn und Rückenmark
  3. ★6
    Nach einem Schlaganfall im Großhirn kann eine Person die rechte Hand nicht mehr bewegen. Welche Aufgabe ist ausgefallen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Willkürliche Bewegung wird im Großhirn gesteuert.
    2. Herzschlag und Atmung laufen weiter.
    Ergebnis:
    die willkürliche Steuerung der Bewegung

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenBau und Leitung der Nervenzelle

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

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

BeispielBau und Leitung der Nervenzelle

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

AchtungNerv als Stromkabel gedacht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    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
    Erkrankungen wie Multiple Sklerose zerstören Markscheiden. Welche Folge ist zu erwarten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Mark beschleunigt die Leitung.
    2. Fehlt es, wird sie langsam oder bricht ab.
    Ergebnis:
    Die Leitung wird langsamer und Signale kommen unsicher an.

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

EntdeckenFrage

Warum macht Kaffee wach?

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

Auflösung

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

MerkenDie Synapse

An der Synapse springt kein Strom über.

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

BeispielSynapse und Botenstoffe

Wie passen Botenstoff und Rezeptor zusammen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Nur passende Stoffe docken an.
  2. Das erklärt, warum Stoffe gezielt wirken.
  1. Nur passende Stoffe docken an.
  2. Das erklärt, warum Stoffe gezielt wirken.
Ergebnis:
wie Schlüssel und Schloss

AchtungSynapse als Direktverbindung gedacht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Was ist ein Unterschied zwischen einer Synapse und einem Draht? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der synaptische Spalt unterbricht die Leitung.
    Lösung zeigen
    1. Der synaptische Spalt unterbricht die Leitung.
    2. Chemie überbrückt ihn.
    Ergebnis:
    An der Synapse überträgt ein Botenstoff, im Draht fließt Strom durchgehend.
  2. ●11
    Wie wirken viele Drogen an der Synapse? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Drogen wirken an Rezeptoren oder Abbau.
    2. Das Belohnungssystem reagiert stark darauf.
    Ergebnis:
    Sie ahmen Botenstoffe nach oder verhindern deren Abbau und verändern so die Übertragung.
  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

Welche Schicht im Auge enthält die Sehzellen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Netzhaut liegt hinten im Auge.
  2. Dort entstehen die Signale.
  1. Die Netzhaut liegt hinten im Auge.
  2. Dort entstehen die Signale.
Ergebnis:
die Netzhaut

AchtungBild im Auge für das Gesehene gehalten

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    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
    Warum werden Pupillen im Dunkeln weit? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Pupille regelt die Lichtmenge.
    2. Im Dunkeln braucht das Auge mehr Licht.
    Ergebnis:
    So fällt mehr Licht ins Auge.
  3. ★15
    George Stratton trug 1897 acht Tage lang eine Brille, die das Bild auf der Netzhaut umdrehte. Was zeigte sein Versuch? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Netzhautbild steht normalerweise kopf.
    2. Wahrnehmung entsteht im Gehirn.
    3. Das Gehirn lernt, die Signale neu zu deuten.
    Ergebnis:
    Das Gehirn kann sich an das veränderte Bild anpassen und die Welt wieder aufrecht wahrnehmen.

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
    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
    Ein Arzt prüft die Reflexe. Wozu ist das nützlich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Reflexbogen braucht intakte Nerven und Rückenmark.
    2. Fällt er aus, liegt der Schaden irgendwo auf dem Weg.
    Ergebnis:
    Fehlende oder veränderte Reflexe zeigen Schäden an Nerven oder 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

Ein Kind sagt: „Ich bin ein auditiver Lerntyp, ich lerne nur durch Hören.“ Wie lässt sich das prüfen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Eine Selbsteinschätzung ist kein Beleg.
  2. Studien zeigen keinen Vorteil für Lerntypen.
  1. Eine Selbsteinschätzung ist kein Beleg.
  2. Studien zeigen keinen Vorteil für Lerntypen.
Ergebnis:
Es gibt keinen Beleg für Lerntypen, besser wirkt Abfragen in verschiedenen Formen.

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
    Was geschieht beim Lernen im Gehirn? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Lernen verändert Synapsen.
    Lösung zeigen
    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.
  2. ●20
    Sind Lerntypen wie der visuelle oder auditive Typ wissenschaftlich belegt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Pashler und andere prüften 2008 die Studienlage.
    2. Sie fanden keine Belege.
    3. Wirksam sind Abruf und verteiltes Lernen.
    Ergebnis:
    Nein, Studien finden keinen Vorteil für Unterricht nach Lerntypen.
  3. ★21
    Eine Untersuchung teilt Lernende in zwei Gruppen: A liest den Text dreimal, B liest einmal und wird dann zweimal abgefragt. Nach einer Woche ist B besser. Was zeigt das? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Aktives Abrufen verstärkt Verbindungen.
    2. Passives Lesen wirkt oberflächlich.
    3. Das Ergebnis ist als Abrufeffekt gut belegt (Roediger und Karpicke 2006).
    Ergebnis:
    Abrufen festigt das Gedächtnis stärker als erneutes Lesen.

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

EntdeckenFrage

Warum merkt man sich Gelerntes besser nach einer Nacht Schlaf?

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

Auflösung

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

MerkenStress, Schlaf und Hormone

Bei Stress schüttet der Körper Adrenalin und Cortisol aus.

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

BeispielStress, Schlaf und Hormone

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

AchtungStress als nur schädlich gedacht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Warum ist Erholung nach Stress wichtig? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Dauerhaft erhöhtes Cortisol ist schädlich.
    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.
  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
    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
    Welche Aufgabe hat das Kleinhirn? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Kleinhirn macht Bewegungen flüssig.
    2. Bei Schäden wackelt der Gang.
    Ergebnis:
    Gleichgewicht und Bewegungen koordinieren
  3. ●27
    Wie bewegt sich ein Nervenimpuls im Axon? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Axon leitet vom Zellkörper weg.
    2. Die Welle ist viel langsamer als Strom im Draht.
    Ergebnis:
    als elektrische Welle vom Zellkörper zu den Endknöpfchen
  4. ●28
    Ein Signal läuft durch eine Schmerzfaser ohne Markscheide mit 2 Metern in der Sekunde vom Fuß zum Rückenmark. Die Strecke beträgt 1 m. Wie lange dauert die Leitung?
    Lösung zeigen
    1. Zeit = Strecke : Geschwindigkeit.
    2. 1 m : 2 m/s = 0,5 s.
    3. Das sind 500 ms.
    Ergebnis:
    500 ms
  5. ●29
    Koffein blockiert Adenosin-Rezeptoren. Warum macht es wacher? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Adenosin wirkt im Gehirn als Müdemacher.
    2. Koffein besetzt seinen Rezeptor.
    3. So bleibt das Signal aus.
    Ergebnis:
    Adenosin kann dann nicht mehr andocken und das Müdewerden der Nervenzellen wird gehemmt.
  6. ●30
    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

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
    Welche Aufgabe hat das Gehirn in der Kette vom Reiz zur Reaktion? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es verarbeitet die Signale und sendet den Befehl für die Reaktion.

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

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

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

    33
    Warum leiten Fasern mit Markscheide schneller? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Der Impuls springt zwischen den Lücken der Markscheide weiter.

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

    34
    Wie wirken viele Drogen an der Synapse? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie ahmen Botenstoffe nach oder verhindern deren Abbau und verändern so die Übertragung.

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

    35
    Wo wird das Bild beim Sehen im Auge erzeugt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    auf der Netzhaut, wo die Sehzellen sitzen

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

    36
    Wo liegt das Schaltzentrum beim Kniesehnenreflex? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    im Rückenmark

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

    37
    Wie unterscheiden sich kreative und logische Menschen im Gehirn? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es gibt keinen solchen Typ, beide Hälften arbeiten zusammen.

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

    38
    Ist eine kleine Portion Aufregung vor einem Test immer schlecht? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nein, sie kann leistungsbereit machen, solange sie nicht dauerhaft ist.

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 Zentrale Nervensystem, das die Signale verarbeitet
  2. Das Gehirn bekommt weiter Signale aus dem Nervenstumpf und deutet sie als Schmerz im fehlenden Glied.
  3. Die Hand spürt nichts mehr und kann nicht mehr bewegt werden.
  4. durch das Rückenmark in der Wirbelsäule und dann als periphere Nerven
  5. alle Nerven außerhalb von Gehirn und Rückenmark
  6. die willkürliche Steuerung der Bewegung
  7. Sie laufen über Nervenfasern ohne Markscheide mit geringer Geschwindigkeit.
  8. als elektrische Impulse, die sich am Axon entlang fortpflanzen
  9. Die Leitung wird langsamer und Signale kommen unsicher an.
  10. An der Synapse überträgt ein Botenstoff, im Draht fließt Strom durchgehend.
  11. Sie ahmen Botenstoffe nach oder verhindern deren Abbau und verändern so die Übertragung.
  12. Der Botenstoff bleibt im Spalt, die Zelle wird dauernd erregt und die Muskeln verkrampfen.
  13. zum Gehirn
  14. So fällt mehr Licht ins Auge.
  15. Das Gehirn kann sich an das veränderte Bild anpassen und die Welt wieder aufrecht wahrnehmen.
  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. Fehlende oder veränderte Reflexe zeigen Schäden an Nerven oder Rückenmark.
  19. Neue Verbindungen zwischen Nervenzellen entstehen, und genutzte werden verstärkt.
  20. Nein, Studien finden keinen Vorteil für Unterricht nach Lerntypen.
  21. Abrufen festigt das Gedächtnis stärker als erneutes Lesen.
  22. Ohne Pause bleiben Stresshormone erhöht und belasten Herz, Immunsystem und Schlaf.
  23. Das Nervensystem meldet schnell, Hormone wie Adrenalin wirken danach im ganzen Körper.
  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. Gleichgewicht und Bewegungen koordinieren
  27. als elektrische Welle vom Zellkörper zu den Endknöpfchen
  28. 500 ms
  29. Adenosin kann dann nicht mehr andocken und das Müdewerden der Nervenzellen wird gehemmt.
  30. die Hornhaut
  31. Es verarbeitet die Signale und sendet den Befehl für die Reaktion.
  32. das Großhirn
  33. Der Impuls springt zwischen den Lücken der Markscheide weiter.
  34. Sie ahmen Botenstoffe nach oder verhindern deren Abbau und verändern so die Übertragung.
  35. auf der Netzhaut, wo die Sehzellen sitzen
  36. im Rückenmark
  37. Es gibt keinen solchen Typ, beide Hälften arbeiten zusammen.
  38. Nein, sie kann leistungsbereit machen, solange sie nicht dauerhaft ist.