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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

Jemand hört hinter sich ein Auto hupen und springt zur Seite. Womit beginnt die Kette? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Am Anfang steht immer der Reiz.
  2. Dann folgen Sinneszellen und Nerv.
  3. Der Muskel arbeitet erst am Ende.
  1. Am Anfang steht immer der Reiz.
  2. Dann folgen Sinneszellen und Nerv.
  3. Der Muskel arbeitet erst am Ende.
Ergebnis:
mit dem Schall als Reiz, den Sinneszellen im Ohr aufnehmen

AchtungStationen von Reiz und Reaktion vertauscht

So nicht
Reiz, Muskel, Nerv, Gehirn, Reaktion.
So richtig
Reiz, Sinneszelle, sensorischer Nerv, Gehirn, motorischer Nerv, Muskel, Reaktion.

Gehe den Weg der Signale: Sinneszelle nimmt auf, Nerv leitet zum Gehirn, ein zweiter Nerv leitet zum Muskel.

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    In welcher Reihenfolge laufen die Stationen ab, wenn jemand einen Ball sieht und fängt? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Reiz kommt zuerst.
    Lösung zeigen
    1. Der Reiz kommt zuerst.
    2. Dann geht das Signal ins Gehirn.
    3. Vom Gehirn geht der Befehl zum Muskel.
    Ergebnis:
    Licht, Sinneszellen im Auge, Nerv zum Gehirn, Gehirn, Nerv zum Arm, Muskel
  2. ●2
    Was 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

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

AchtungZentrales und peripheres Nervensystem verwechselt

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Aus welchen Teilen besteht das Zentrale Nervensystem? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Zentral heißt: in der Mitte.
    Lösung zeigen
    1. Zentral heißt: in der Mitte.
    2. Gehirn und Rückenmark sind die Zentrale.
    Ergebnis:
    aus Gehirn und Rückenmark
  2. ●5
    Was steuert der Hirnstamm? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Hirnstamm liegt unten, am Übergang zum Rückenmark.
    2. Er arbeitet ohne bewusstes Denken.
    Ergebnis:
    lebenswichtige Abläufe wie Atmung und Herzschlag
  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

Wie viele Nervenzellen hat das menschliche Gehirn ungefähr? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Azevedo und andere zählten 2009 etwa 86 Milliarden.
  2. Milliarde ist tausend Millionen.
  1. Azevedo und andere zählten 2009 etwa 86 Milliarden.
  2. Milliarde ist tausend Millionen.
Ergebnis:
etwa 86 Milliarden

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
    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

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

AchtungSynapse als Direktverbindung gedacht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Wie heißt der Stoff, der den Spalt zwischen zwei Nervenzellen überquert? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Im Spalt fließt kein Strom.
    Lösung zeigen
    1. Im Spalt fließt kein Strom.
    2. Chemische Stoffe tragen das Signal.
    Ergebnis:
    Botenstoff, auch Transmitter genannt
  2. ●11
    Ein Gift blockiert die Rezeptoren an Muskelzellen. Was folgt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Rezeptor ist besetzt.
    2. Das Signal kommt nicht an.
    Ergebnis:
    Der Botenstoff kann nicht andocken, der Muskel erhält kein Signal.
  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

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

AchtungBild im Auge für das Gesehene gehalten

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Wie erklärt sich der blinde Fleck? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Sehnerv besteht aus Nervenfasern.
    Lösung zeigen
    1. Der Sehnerv besteht aus Nervenfasern.
    2. An der Austrittsstelle fehlen Sehzellen.
    3. Das Gehirn füllt die Lücke auf.
    Ergebnis:
    An der Stelle, an der der Sehnerv das Auge verlässt, gibt es keine Sehzellen.
  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
    Warum sieht man im Dunkeln keine Farben? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Zapfen brauchen viel Licht.
    2. Stäbchen sind empfindlicher.
    3. Sie liefern nur Hell und Dunkel.
    Ergebnis:
    Bei wenig Licht arbeiten nur die Stäbchen, die keine Farben unterscheiden.

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

EntdeckenFrage

Warum zieht man die Hand von der heißen Herdplatte weg, bevor man den Schmerz spürt?

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

Auflösung

Der Reflex läuft über das Rückenmark und nicht über das Gehirn. Die Antwort ist dadurch schneller. Der Schmerz erreicht das Bewusstsein erst, wenn die Hand schon weg ist.

MerkenReflex und willkürliche Handlung

Ein Reflex läuft über das Rückenmark und nicht über das Gehirn.

Der Weg ist Reiz, Sinneszelle, Nerv, Rückenmark, Nerv, Muskel. Willkürliche Handlungen steuert das Gehirn.

BeispielReflex und willkürliche Handlung

Welche Rolle hat der Muskel im Reflexbogen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Muskel steht am Ende des Reflexbogens.
  2. Er erhält den Befehl über den motorischen Nerv.
  1. Der Muskel steht am Ende des Reflexbogens.
  2. Er erhält den Befehl über den motorischen Nerv.
Ergebnis:
Er führt die Reaktion aus und zieht sich zusammen.

AchtungReflex und willkürliche Handlung verwechselt

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Warum zuckt das Bein beim Kniesehnenreflex? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Dehnungsrezeptoren melden ans Rückenmark.
    Lösung zeigen
    1. Dehnungsrezeptoren melden ans Rückenmark.
    2. Dort wird direkt auf den Muskel umgeschaltet.
    3. Das Gehirn spielt keine Rolle.
    Ergebnis:
    Der Schlag dehnt die Sehne, ein Signal läuft zum Rückenmark und zurück zum Muskel.
  2. ●17
    Was unterscheidet einen Reflex von einer willkürlichen Handlung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Reflexbogen ist kurz.
    2. Willkürliche Handlungen brauchen Entscheidung im Gehirn.
    Ergebnis:
    Ein Reflex läuft ohne Beteiligung des Großhirns ab, eine willkürliche Handlung wird im Gehirn entschieden.
  3. ★18
    Ein Radfahrer weicht einem Ast aus, ohne zu denken. Ist das ein Reflex? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Reflexe sind angeboren und laufen über das Rückenmark.
    2. Erlernte Automatik wird im Gehirn gesteuert.
    Ergebnis:
    Nein, es ist eine erlernte Automatik, die Teile des Gehirns steuern.

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

Lernt man besser, wenn man nach seinem Lerntyp unterrichtet wird? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Studien finden keinen Vorteil.
  2. Wirksam sind Abruf und verteiltes Üben.
  1. Studien finden keinen Vorteil.
  2. Wirksam sind Abruf und verteiltes Üben.
Ergebnis:
Nein, dafür gibt es keinen Beleg.

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
    Sind kreative Menschen rechtshirnig und logische linkshirnig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Hälften haben Schwerpunkte, sind aber verbunden.
    2. Persönlichkeitstypen folgen daraus nicht.
    Ergebnis:
    Nein, beide Hälften arbeiten bei fast jeder Aufgabe zusammen.
  3. ★21
    Eine Schule führt Lerntypentests ein und teilt Kinder nach Ergebnis ein. Was ist dazu fachlich zu sagen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Studienlage ist eindeutig.
    2. Besser sind Wiederholung und Abruf für alle.
    3. Festlegungen können schaden.
    Ergebnis:
    Lerntypen sind nicht belegt, die Einteilung bringt keinen Lernvorteil und kann Kinder festlegen.

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 bewirkt das Hormon Cortisol bei Dauerstress? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Cortisol hilft kurzfristig.
    Lösung zeigen
    1. Cortisol hilft kurzfristig.
    2. Dauerhaft erhöht, schadet es.
    Ergebnis:
    Es hält den Körper in Alarmbereitschaft und belastet ihn auf Dauer.
  2. ●23
    Was geschieht mit dem Herzschlag bei kurzem Stress? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Adrenalin wirkt in Sekunden.
    2. Herz und Atmung werden schneller.
    Ergebnis:
    Er wird schneller, weil Adrenalin den Körper leistungsbereit macht.
  3. ★24
    Nach einer Nacht mit wenig Schlaf fällt Lernen schwerer. Wie ist das zu erklären? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ohne Schlaf bleibt das Gelernte instabil.
    2. Müde Zellen leiten schlechter.
    Ergebnis:
    Dem Gehirn fehlt die Zeit zum Ordnen und Festigen, und die Aufmerksamkeit sinkt.

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    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
  2. ●26
    Welcher Teil der Nervenzelle enthält den Zellkern? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Zellkörper ist die Schaltstelle der Zelle.
    2. Dort liegt der Kern.
    Ergebnis:
    der Zellkörper
  3. ●27
    Ein Signal läuft durch eine Schmerzfaser ohne Markscheide mit 0,5 Metern in der Sekunde von der Hand zum Rückenmark. Die Strecke beträgt 0,8 m. Wie lange dauert die Leitung?
    Lösung zeigen
    1. Zeit = Strecke : Geschwindigkeit.
    2. 0,8 m : 1 m/s = 1,5 s.
    3. Das sind 1,5 s.
    Ergebnis:
    1,5 s
  4. ●28
    Was geschieht, wenn der Botenstoff an einen Rezeptor andockt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Schlüssel und Schloss: Der Botenstoff passt in den Rezeptor.
    2. Dadurch öffnen sich Kanäle in der Membran.
    Ergebnis:
    In der nächsten Zelle wird ein neues Signal ausgelöst.
  5. ●29
    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
  6. ●30
    Welche Handlung ist ein Reflex? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Reflexe laufen schnell und ungewollt ab.
    2. Spielen und Schreiben sind gelernt und gewollt.
    Ergebnis:
    das Niesen bei Reizung der Nase

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 erklärt den Phantomschmerz nach einer Amputation? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Das Gehirn bekommt weiter Signale aus dem Nervenstumpf und deutet sie als Schmerz im fehlenden Glied.

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

    32
    Ein Unfall verletzt die Wirbelsäule und das Rückenmark. Welches System ist betroffen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    das Zentrale Nervensystem

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

    33
    Wo endet das Axon einer Nervenzelle? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    in den Endknöpfchen an der Synapse

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

    34
    Koffein blockiert Adenosin-Rezeptoren. Warum macht es wacher? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Adenosin kann dann nicht mehr andocken und das Müdewerden der Nervenzellen wird gehemmt.

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

    35
    Wie wird die Linse beim Blick in die Ferne? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    flacher

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

    36
    Warum ist ein Reflex für die Sicherheit nützlich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Er wirkt schneller als eine bewusste Entscheidung und schützt den Körper.

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

    37
    Was geschieht beim Lernen im Gehirn? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Neue Verbindungen zwischen Nervenzellen entstehen, und genutzte werden verstärkt.

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

    38
    Was geschieht mit dem Herzschlag bei kurzem Stress? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Er wird schneller, weil Adrenalin den Körper leistungsbereit macht.

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Die Frage vom Anfang

EntdeckenRückschau

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

Lies deine Vermutung vom Anfang. Kannst du die Frage jetzt mit dem Kapitel beantworten?

Auflösung

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

Wörter

Funktion
eine Regel, die aus einer Zahl eine andere macht
Prozentsatz
wie viel Prozent es sind
Prozentwert
der Teil, um den es geht

Lösungen

  1. Licht, Sinneszellen im Auge, Nerv zum Gehirn, Gehirn, Nerv zum Arm, Muskel
  2. 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. aus Gehirn und Rückenmark
  5. lebenswichtige Abläufe wie Atmung und Herzschlag
  6. Sinnesorgane liefern die Signale, Muskeln führen die Befehle aus, die Nerven verbinden beide mit dem Zentrum.
  7. Sie laufen über Nervenfasern ohne Markscheide mit geringer Geschwindigkeit.
  8. Milliarden, ungefähr 86 Milliarden
  9. Markhaltige Fasern leiten bis zu 120 Meter in der Sekunde, das sind mehr als 400 Kilometer pro Stunde.
  10. Botenstoff, auch Transmitter genannt
  11. Der Botenstoff kann nicht andocken, der Muskel erhält kein Signal.
  12. Der Botenstoff bleibt im Spalt, die Zelle wird dauernd erregt und die Muskeln verkrampfen.
  13. An der Stelle, an der der Sehnerv das Auge verlässt, gibt es keine Sehzellen.
  14. So fällt mehr Licht ins Auge.
  15. Bei wenig Licht arbeiten nur die Stäbchen, die keine Farben unterscheiden.
  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. Nein, es ist eine erlernte Automatik, die Teile des Gehirns steuern.
  19. Ja, oft genutzte Verbindungen werden stärker.
  20. Nein, beide Hälften arbeiten bei fast jeder Aufgabe zusammen.
  21. Lerntypen sind nicht belegt, die Einteilung bringt keinen Lernvorteil und kann Kinder festlegen.
  22. Es hält den Körper in Alarmbereitschaft und belastet ihn auf Dauer.
  23. Er wird schneller, weil Adrenalin den Körper leistungsbereit macht.
  24. Dem Gehirn fehlt die Zeit zum Ordnen und Festigen, und die Aufmerksamkeit sinkt.
  25. Gleichgewicht und Bewegungen koordinieren
  26. der Zellkörper
  27. 1,5 s
  28. In der nächsten Zelle wird ein neues Signal ausgelöst.
  29. auf dem Kopf und seitenverkehrt
  30. das Niesen bei Reizung der Nase
  31. Das Gehirn bekommt weiter Signale aus dem Nervenstumpf und deutet sie als Schmerz im fehlenden Glied.
  32. das Zentrale Nervensystem
  33. in den Endknöpfchen an der Synapse
  34. Adenosin kann dann nicht mehr andocken und das Müdewerden der Nervenzellen wird gehemmt.
  35. flacher
  36. Er wirkt schneller als eine bewusste Entscheidung und schützt den Körper.
  37. Neue Verbindungen zwischen Nervenzellen entstehen, und genutzte werden verstärkt.
  38. Er wird schneller, weil Adrenalin den Körper leistungsbereit macht.