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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

In welcher Reihenfolge laufen die Stationen ab, wenn jemand einen Ball sieht und fängt? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Reiz kommt zuerst.
  2. Dann geht das Signal ins Gehirn.
  3. Vom Gehirn geht der Befehl zum Muskel.
  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

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 verändert ein Reiz an einer Sinneszelle? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Sinneszellen sind Übersetzer.
    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. ●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
    Was leisten motorische Nerven? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Motorisch heißt: zur Bewegung.
    2. Sie führen weg vom Gehirn zum Muskel.
    Ergebnis:
    Sie leiten Befehle vom Zentralen Nervensystem zu Muskeln.

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 Nerv im Arm ist durchtrennt. Welcher Teil des Nervensystems ist verletzt? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Nerv liegt außerhalb von Gehirn und Rückenmark.
  2. Das ist der periphere Teil.
  1. Der Nerv liegt außerhalb von Gehirn und Rückenmark.
  2. Das ist der periphere Teil.
Ergebnis:
das Periphere 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
    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 Kleinhirn? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Kleinhirn macht Bewegungen flüssig.
    2. Bei Schäden wackelt der Gang.
    Ergebnis:
    Gleichgewicht und Bewegungen koordinieren
  3. ★6
    Sinnesorgane und Muskeln gehören nicht zum Nervensystem. Wie hängen sie damit zusammen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sinnesorgane und Muskeln sind Endstationen.
    2. Nerven bilden die Leitungen dazwischen.
    Ergebnis:
    Sinnesorgane liefern die Signale, Muskeln führen die Befehle aus, die Nerven verbinden beide mit dem Zentrum.

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenBau und Leitung der Nervenzelle

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

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

BeispielBau und Leitung der Nervenzelle

Warum sind Schmerzsignale aus dem Fuß langsamer als Berührungssignale? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Mit Mark laufen Impulse bis 120 Meter in der Sekunde.
  2. Ohne Mark nur etwa 1 Meter in der Sekunde.
  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.

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
    Wie leiten Nerven Signale weiter? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Es sind Impulse, die entlang der Zellmembran laufen.
    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
  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
    Ein Axon ist 1 Meter lang. Warum ist es bei vielen Fasern trotzdem schneller als ein Radfahrer? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. 120 Meter in der Sekunde mal 3,6 ergibt etwa 430 Kilometer pro Stunde.
    2. Das ist schneller als ein Radfahrer, aber viel langsamer als Licht.
    Ergebnis:
    Markhaltige Fasern leiten bis zu 120 Meter in der Sekunde, das sind mehr als 400 Kilometer pro Stunde.

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

Ein Gift blockiert die Rezeptoren an Muskelzellen. Was folgt? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Rezeptor ist besetzt.
  2. Das Signal kommt nicht an.
  1. Der Rezeptor ist besetzt.
  2. Das Signal kommt nicht an.
Ergebnis:
Der Botenstoff kann nicht andocken, der Muskel erhält kein Signal.

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 liegt zwischen dem Endknöpfchen und der nächsten Zelle? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    An der Synapse berühren sich die Zellen nicht.
    Lösung zeigen
    1. An der Synapse berühren sich die Zellen nicht.
    2. Zwischen ihnen liegt ein winziger Spalt.
    Ergebnis:
    der synaptische Spalt
  2. ●11
    Was ist ein Unterschied zwischen einer Synapse und einem Draht? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der synaptische Spalt unterbricht die Leitung.
    2. Chemie überbrückt ihn.
    Ergebnis:
    An der Synapse überträgt ein Botenstoff, im Draht fließt Strom durchgehend.
  3. ★12
    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 Sehzellen ermöglichen das Farbsehen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Zapfen sehen Farben bei Licht.
  2. Stäbchen sehen in Grautönen bei wenig Licht.
  1. Zapfen sehen Farben bei Licht.
  2. Stäbchen sehen in Grautönen bei wenig Licht.
Ergebnis:
die Zapfen

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
    Warum werden Pupillen im Dunkeln weit? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Pupille regelt die Lichtmenge.
    Lösung zeigen
    1. Die Pupille regelt die Lichtmenge.
    2. Im Dunkeln braucht das Auge mehr Licht.
    Ergebnis:
    So fällt mehr Licht ins Auge.
  2. ●14
    Wie steht das Bild auf der Netzhaut? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Linse kehrt das Bild um.
    2. Das Gehirn dreht es wieder um.
    Ergebnis:
    auf dem Kopf und seitenverkehrt
  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

Warum ist ein Reflex für die Sicherheit nützlich? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Kurzer Weg heißt kurze Zeit.
  2. Schutz vor Verbrennung geht vor Nachdenken.
  1. Kurzer Weg heißt kurze Zeit.
  2. Schutz vor Verbrennung geht vor Nachdenken.
Ergebnis:
Er wirkt schneller als eine bewusste Entscheidung und schützt den Körper.

AchtungReflex und willkürliche Handlung verwechselt

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Wo liegt das Schaltzentrum beim Kniesehnenreflex? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Reflexbogen läuft über das Rückenmark.
    Lösung zeigen
    1. Der Reflexbogen läuft über das Rückenmark.
    2. Das Gehirn erfährt es später.
    Ergebnis:
    im Rückenmark
  2. ●17
    Ein Säugling umklammert einen Finger. Was ist das? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Säuglinge können es sofort.
    2. Das spricht für einen Reflex.
    Ergebnis:
    ein angeborener Reflex
  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

Wie unterscheiden sich kreative und logische Menschen im Gehirn? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Aufgaben nutzen beide Hälften.
  2. Rechts-links-Typen sind ein Mythos.
  1. Aufgaben nutzen beide Hälften.
  2. Rechts-links-Typen sind ein Mythos.
Ergebnis:
Es gibt keinen solchen Typ, beide Hälften arbeiten zusammen.

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
    Ein Kind sagt: „Ich bin ein auditiver Lerntyp, ich lerne nur durch Hören.“ Wie lässt sich das prüfen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Eine Selbsteinschätzung ist kein Beleg.
    Lösung zeigen
    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.
  2. ●20
    Verändert Wiederholen die Verbindungen zwischen Nervenzellen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Lernen verändert Synapsen.
    2. Wiederholung stärkt Verbindungen.
    Ergebnis:
    Ja, oft genutzte Verbindungen werden stärker.
  3. ★21
    Eine 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

Was geschieht mit dem Herzschlag bei kurzem Stress? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Adrenalin wirkt in Sekunden.
  2. Herz und Atmung werden schneller.
  1. Adrenalin wirkt in Sekunden.
  2. Herz und Atmung werden schneller.
Ergebnis:
Er wird schneller, weil Adrenalin den Körper leistungsbereit macht.

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
    Ist Stress immer schädlich? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Entscheidend sind Dauer und Erholung.
    Lösung zeigen
    1. Entscheidend sind Dauer und Erholung.
    2. Kurzzeitig kann Stress helfen.
    Ergebnis:
    Nein, kurzer Stress macht leistungsbereit. Dauerstress ohne Erholung macht krank.
  2. ●23
    Wie viel Schlaf empfehlen Fachleute für Jugendliche zwischen 13 und 18 Jahren? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Paruthi und andere gaben 2016 acht bis zehn Stunden an.
    2. Weniger Schlaf schadet Lernen und Stimmung.
    Ergebnis:
    acht bis zehn Stunden
  3. ★24
    Warum werden Nerven- und Hormonsystem oft als Zusammenspiel beschrieben? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Nerven senden Impulse in Millisekunden.
    2. Hormone gelangen über das Blut und wirken länger.
    3. Beide steuern den Körper gemeinsam.
    Ergebnis:
    Nerven wirken schnell und gezielt, Hormone langsam und breit; Stress löst beides aus.

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 50 Metern in der Sekunde von der Hand zum Rückenmark. Die Strecke beträgt 1 m. Wie lange dauert die Leitung?
    Lösung zeigen
    1. Zeit = Strecke : Geschwindigkeit.
    2. 1 m : 50 m/s = 0,02 s.
    3. Das sind 20 ms.
    Ergebnis:
    20 ms
  2. ●26
    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. ●27
    Welche Rolle hat der Muskel im Reflexbogen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Muskel steht am Ende des Reflexbogens.
    2. Er erhält den Befehl über den motorischen Nerv.
    Ergebnis:
    Er führt die Reaktion aus und zieht sich zusammen.
  4. ●28
    Wie viel Schlaf brauchen Jugendliche ungefähr? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Jugendliche brauchen mehr Schlaf als Erwachsene.
    2. Im Schlaf festigt das Gehirn das Gelernte.
    Ergebnis:
    acht bis zehn Stunden
  5. ★29
    Eine Person kann nach einem Unfall nicht mehr sprechen, atmet aber normal. Welcher Teil ist am ehesten betroffen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sprache gehört zum Großhirn.
    2. Atmung steuert der Hirnstamm.
    3. Sie läuft hier normal weiter.
    Ergebnis:
    das Großhirn
  6. ★30
    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

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Vom Reiz zur Reaktion
Ein Reiz trifft eine Sinneszelle, sie bildet daraus elektrische Signale.
Zentrales und peripheres Nervensystem
Gehirn und Rückenmark bilden das Zentrale Nervensystem.
Bau und Leitung der Nervenzelle
Dendriten nehmen Signale auf, der Zellkörper verarbeitet sie, das Axon leitet sie weiter.
Die Synapse
An der Synapse springt kein Strom über.
Das Auge
Licht fällt durch die Linse auf die Netzhaut.
Reflex und willkürliche Handlung
Ein Reflex läuft über das Rückenmark und nicht über das Gehirn.
Lernen verändert das Gehirn
Beim Lernen werden genutzte Verbindungen zwischen Nervenzellen stärker.
Stress, Schlaf und Hormone
Bei Stress schüttet der Körper Adrenalin und Cortisol aus.

AchtungWahrnehmung im Sinnesorgan gedacht

So nicht
Das Auge sieht, das Ohr hört.
So richtig
Das Auge nimmt Licht auf. Gesehen wird im Gehirn, das die Signale zu einem Bild zusammensetzt.

Das Sinnesorgan nimmt den Reiz auf. Die Wahrnehmung entsteht erst im Gehirn.

AchtungAufgaben der Gehirnteile verwechselt

So nicht
Das Kleinhirn denkt und plant, das Großhirn steuert den Herzschlag.
So richtig
Das Großhirn steuert Denken, Wahrnehmung und willkürliche Bewegung. Das Kleinhirn koordiniert Bewegungen und Gleichgewicht, der Hirnstamm Atmung und Herzschlag.

Ordne zu: Großhirn denkt und plant, Kleinhirn koordiniert, Hirnstamm hält die lebenswichtigen Dinge am Laufen.

AchtungRichtung der Erregung im Neuron verwechselt

So nicht
Das Axon nimmt die Signale auf, die Dendriten leiten sie weiter.
So richtig
Dendriten nehmen Signale auf, das Axon leitet sie zum Endknöpfchen und zur Synapse.

Merk dir die Richtung: Dendriten empfangen, Zellkörper verarbeitet, Axon leitet weiter.

AchtungZeit beim Nervenimpuls falsch gerechnet

So nicht
Zeit = Strecke · Geschwindigkeit, also 1 m · 100 m/s = 100 s.
So richtig
Zeit = Strecke : Geschwindigkeit = 1 m : 100 m/s = 0,01 s.

Teile die Strecke durch die Geschwindigkeit. Prüfe mit der Einheit: Meter geteilt durch Meter pro Sekunde ergibt Sekunden.

AchtungBeim Fallstab die Wurzel vergessen

So nicht
Fallstrecke 20 cm: t = 2 · 0,2 : 9,81 = 0,04 s.
So richtig
t = √(2 · 0,2 : 9,81) = 0,20 s.

Der Fall ist beschleunigt: s = ½ · g · t². Löse nach t auf und ziehe die Wurzel.

AchtungWirkung der Botenstoffe falsch gedeutet

So nicht
Ein Gift an der Synapse zerstört immer das ganze Axon.
So richtig
Gifte und Drogen docken an Rezeptoren an, blockieren oder verstärken die Übertragung. Das Axon bleibt zunächst erhalten.

Frag: Was macht der Stoff an der Synapse? Er blockiert, ersetzt oder verlängert den Botenstoff, er zerstört nicht den ganzen Nerv.

AchtungLinse beim Nahsehen falsch eingestellt

So nicht
Beim Blick auf ein Buch wird die Linse dünner.
So richtig
Beim Nahsehen zieht sich der Ziliarmuskel zusammen, die Linse wird dicker und bricht das Licht stärker.

Nah sehen heißt: Die Linse wird dick und rund. Fern sehen heißt: Sie wird flach.

AchtungReflex läuft ohne Nerven oder ohne Rückenmark

So nicht
Bei einem Reflex ist das Nervensystem gar nicht beteiligt.
So richtig
Auch Reflexe laufen über Nerven. Die Verschaltung liegt im Rückenmark, das Gehirn bekommt die Meldung erst danach.

Der Reflexbogen führt über sensorischen Nerv, Rückenmark und motorischen Nerv. Das Gehirn erfährt es später.

AchtungGrößenordnung der Nervenzellen falsch geschätzt

So nicht
Das Gehirn hat nur einige Millionen Nervenzellen.
So richtig
Das Gehirn hat etwa 86 Milliarden Nervenzellen. Eine Milliarde ist tausend Millionen.

Prüfe die Einheit: Milliarde ist tausendmal so viel wie Million. Das Gehirn hat Milliarden Nervenzellen.

AchtungNur zehn Prozent des Gehirns werden genutzt

So nicht
Wir nutzen nur zehn Prozent unseres Gehirns.
So richtig
Bildgebende Verfahren zeigen: Über den Tag werden alle Teile des Gehirns genutzt, auch im Schlaf sind viele aktiv.

Der Satz ist ein Mythos. Alle Gehirnbereiche haben Aufgaben, und Schäden in jedem Bereich haben Folgen.

AchtungLerntypen nicht als Mythos erkannt

So nicht
Ich bin ein visueller Lerntyp und lerne nur mit Bildern gut.
So richtig
Studien finden keinen Vorteil, wenn man Unterricht nach angeblichen Lerntypen ausrichtet. Wirksam sind Wiederholung, Abruf und Verteilen des Lernens.

Lerntypen sind nicht belegt. Wirksam sind Abruf, verteiltes Üben und Schlaf (Pashler und andere 2008).

AchtungRechts-links-Typen als Persönlichkeit gedacht

So nicht
Kreative Menschen sind rechtshirnig, logische linkshirnig.
So richtig
Die Hälften haben Schwerpunkte, arbeiten aber bei fast jeder Aufgabe zusammen. Persönlichkeitstypen lassen sich daraus nicht ableiten.

Beide Hälften arbeiten zusammen. Der Rechts-links-Typ ist ein Mythos.

AchtungSchlaf als Abschalten gedacht

So nicht
Im Schlaf ruht das Gehirn und tut nichts.
So richtig
Im Schlaf ordnet das Gehirn Erlebtes und festigt Gelerntes. Jugendliche brauchen acht bis zehn Stunden.

Schlaf ist aktive Arbeit des Gehirns. Er festigt Gedächtnis und hilft beim Lernen.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

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

    31
    Was leisten motorische Nerven? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie leiten Befehle vom Zentralen Nervensystem zu Muskeln.

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

    32
    Welche Aufgabe hat der Hirnstamm? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    lebenswichtige Vorgänge wie Atmung und Herzschlag steuern

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

    33
    Welche Aufgabe haben die Dendriten einer Nervenzelle? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie nehmen Signale anderer Zellen auf.

  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
    Verändert Wiederholen die Verbindungen zwischen Nervenzellen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Ja, oft genutzte Verbindungen werden stärker.

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

    38
    Welche Tätigkeit hilft nach Stress zur Erholung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Bewegung, Pausen oder Schlaf

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. Er löst in der Zelle ein elektrisches Signal aus.
  2. Das Gehirn ordnet die Signale des Nervs den Fingern zu, die er versorgt.
  3. Sie leiten Befehle vom Zentralen Nervensystem zu Muskeln.
  4. Das Großhirn denkt und plant, das Kleinhirn koordiniert Bewegungen.
  5. Gleichgewicht und Bewegungen koordinieren
  6. Sinnesorgane liefern die Signale, Muskeln führen die Befehle aus, die Nerven verbinden beide mit dem Zentrum.
  7. als elektrische Impulse, die sich am Axon entlang fortpflanzen
  8. Milliarden, ungefähr 86 Milliarden
  9. Markhaltige Fasern leiten bis zu 120 Meter in der Sekunde, das sind mehr als 400 Kilometer pro Stunde.
  10. der synaptische Spalt
  11. An der Synapse überträgt ein Botenstoff, im Draht fließt Strom durchgehend.
  12. Der Botenstoff bleibt im Spalt, die Zelle wird dauernd erregt und die Muskeln verkrampfen.
  13. So fällt mehr Licht ins Auge.
  14. auf dem Kopf und seitenverkehrt
  15. Das Gehirn kann sich an das veränderte Bild anpassen und die Welt wieder aufrecht wahrnehmen.
  16. im Rückenmark
  17. ein angeborener Reflex
  18. Das Rückenmark löst den Rückzug sofort aus, die Schmerzmeldung kommt erst später im Gehirn an.
  19. Es gibt keinen Beleg für Lerntypen, besser wirkt Abfragen in verschiedenen Formen.
  20. Ja, oft genutzte Verbindungen werden stärker.
  21. Abrufen festigt das Gedächtnis stärker als erneutes Lesen.
  22. Nein, kurzer Stress macht leistungsbereit. Dauerstress ohne Erholung macht krank.
  23. acht bis zehn Stunden
  24. Nerven wirken schnell und gezielt, Hormone langsam und breit; Stress löst beides aus.
  25. 20 ms
  26. flacher
  27. Er führt die Reaktion aus und zieht sich zusammen.
  28. acht bis zehn Stunden
  29. das Großhirn
  30. 10 ms
  31. Sie leiten Befehle vom Zentralen Nervensystem zu Muskeln.
  32. lebenswichtige Vorgänge wie Atmung und Herzschlag steuern
  33. Sie nehmen Signale anderer Zellen auf.
  34. Botenstoff, auch Transmitter genannt
  35. die Zapfen
  36. Sinneszelle, sensorischer Nerv, Rückenmark, motorischer Nerv, Muskel
  37. Ja, oft genutzte Verbindungen werden stärker.
  38. Bewegung, Pausen oder Schlaf