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Biologie · Klasse 9 und 10 · Kapitel

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Nervensystem und Gehirn

EntdeckenDie Frage zum Kapitel

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

Schreib eine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

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

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

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

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenVom Reiz zur Reaktion

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

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

BeispielVom Reiz zur Reaktion

Was verändert ein Reiz an einer Sinneszelle? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Sinneszellen sind Übersetzer.
  2. Sie wandeln Licht, Schall oder Druck um.
  3. Das Ergebnis ist ein Signal.
  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.

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
    Warum spürt man bei einem Stoß gegen den Ellenbogen ein Kribbeln bis in die Finger? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Nerv läuft vom Ellenbogen bis zu den Fingern.
    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.
  2. ●2
    Wozu braucht der Körper sowohl sensorische als auch motorische Nerven? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sensorische Nerven führen zum Gehirn.
    2. Motorische Nerven führen zum Muskel.
    3. Beide Richtungen sind nötig.
    Ergebnis:
    Die einen melden Reize zum Zentralen Nervensystem, die anderen leiten Befehle zu den Muskeln.
  3. ★3
    Warum entsteht bei einem Schlag aufs Auge der Eindruck von Lichtblitzen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sehzellen senden Signale.
    2. Das Gehirn deutet sie immer als Licht.
    3. Der Reiz kann also auch Druck sein.
    Ergebnis:
    Das Gehirn deutet jedes Signal der Sehzellen als Licht, auch wenn der Reiz Druck war.

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

EntdeckenFrage

Wie viele Nervenzellen hat das menschliche Gehirn?

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

Auflösung

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

MerkenZentrales und peripheres Nervensystem

Gehirn und Rückenmark bilden das Zentrale Nervensystem.

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

BeispielZentrales und peripheres Nervensystem

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

AchtungZentrales und peripheres Nervensystem verwechselt

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Was steuert der Hirnstamm? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Hirnstamm liegt unten, am Übergang zum Rückenmark.
    Lösung zeigen
    1. Der Hirnstamm liegt unten, am Übergang zum Rückenmark.
    2. Er arbeitet ohne bewusstes Denken.
    Ergebnis:
    lebenswichtige Abläufe wie Atmung und Herzschlag
  2. ●5
    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

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 viele Nervenzellen hat das menschliche Gehirn ungefähr? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Azevedo und andere zählten 2009 etwa 86 Milliarden.
    Lösung zeigen
    1. Azevedo und andere zählten 2009 etwa 86 Milliarden.
    2. Milliarde ist tausend Millionen.
    Ergebnis:
    etwa 86 Milliarden
  2. ●8
    Wo endet das Axon einer Nervenzelle? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Am Ende teilt sich das Axon.
    2. Die Endknöpfchen geben Botenstoffe ab.
    Ergebnis:
    in den Endknöpfchen an der Synapse
  3. ★9
    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 wird das Signal über den synaptischen Spalt übertragen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Endknöpfchen setzt Botenstoffe frei.
  2. Sie wandern durch den Spalt.
  3. Sie docken an Rezeptoren an.
  1. Das Endknöpfchen setzt Botenstoffe frei.
  2. Sie wandern durch den Spalt.
  3. Sie docken an Rezeptoren an.
Ergebnis:
durch Botenstoffe, die in den Spalt abgegeben werden

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
    Warum stoppt ein Signal nach einiger Zeit an der Synapse? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Botenstoffe bleiben nicht im Spalt.
    2. Enzyme bauen sie ab.
    Ergebnis:
    Der Botenstoff wird abgebaut oder wieder aufgenommen.
  3. ★12
    Ein Signal kommt nur in einer Richtung über die Synapse. Wie erklärt sich das? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sender und Empfänger sind verschieden gebaut.
    2. Deshalb läuft die Erregung nur einseitig.
    Ergebnis:
    Botenstoffe werden nur am Endknöpfchen freigesetzt, Rezeptoren liegen nur auf der Empfängerseite.

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

Warum werden Pupillen im Dunkeln weit? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Pupille regelt die Lichtmenge.
  2. Im Dunkeln braucht das Auge mehr Licht.
  1. Die Pupille regelt die Lichtmenge.
  2. Im Dunkeln braucht das Auge mehr Licht.
Ergebnis:
So fällt mehr Licht ins Auge.

AchtungBild im Auge für das Gesehene gehalten

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Welche Sehzellen ermöglichen das Farbsehen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Zapfen sehen Farben bei Licht.
    Lösung zeigen
    1. Zapfen sehen Farben bei Licht.
    2. Stäbchen sehen in Grautönen bei wenig Licht.
    Ergebnis:
    die Zapfen
  2. ●14
    Wohin führt der Sehnerv? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Sehnerv leitet die Signale der Sehzellen.
    2. Im Gehirn entsteht die Wahrnehmung.
    Ergebnis:
    zum Gehirn
  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

Was unterscheidet einen Reflex von einer willkürlichen Handlung? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Reflexbogen ist kurz.
  2. Willkürliche Handlungen brauchen Entscheidung im Gehirn.
  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.

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
    Der Lidschlussreflex schützt das Auge. Was löst ihn aus? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Reflex schützt vor Verletzung.
    Lösung zeigen
    1. Der Reflex schützt vor Verletzung.
    2. Er läuft schneller, als eine Entscheidung möglich wäre.
    Ergebnis:
    ein Gegenstand, der sich schnell dem Auge nähert, oder eine Berührung der Hornhaut
  2. ●17
    Welche Teile gehören zum Reflexbogen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Bogen führt über das Rückenmark.
    2. Das Gehirn wird erst später informiert.
    Ergebnis:
    Sinneszelle, sensorischer Nerv, Rückenmark, motorischer Nerv, Muskel
  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

Eine Zeitschrift behauptet: „Wir nutzen nur zehn Prozent unseres Gehirns.“ Was ist richtig? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Bildgebende Verfahren zeigen Aktivität überall.
  2. Schäden an jeder Stelle haben Folgen.
  1. Bildgebende Verfahren zeigen Aktivität überall.
  2. Schäden an jeder Stelle haben Folgen.
Ergebnis:
Das ist ein Mythos, über den Tag werden alle Bereiche genutzt.

AchtungLernen als Ablegen auf einer Festplatte

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Verändert Wiederholen die Verbindungen zwischen Nervenzellen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Lernen verändert Synapsen.
    Lösung zeigen
    1. Lernen verändert Synapsen.
    2. Wiederholung stärkt Verbindungen.
    Ergebnis:
    Ja, oft genutzte Verbindungen werden stärker.
  2. ●20
    Warum festigt Schlaf nach dem Lernen das Gelernte? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Gehirn ist im Schlaf aktiv.
    2. Es ordnet Gelerntes und hält Wichtiges fest.
    Ergebnis:
    Im Schlaf wird Erlebtes geordnet und Verbindungen zwischen Nervenzellen werden gefestigt.
  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

Welche Stoffe schüttet der Körper bei Stress aus? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Adrenalin wirkt in Sekunden, Cortisol über Stunden.
  2. Beide machen den Körper leistungsbereit.
  1. Adrenalin wirkt in Sekunden, Cortisol über Stunden.
  2. Beide machen den Körper leistungsbereit.
Ergebnis:
Adrenalin und Cortisol

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
    Wie arbeiten Nerven- und Hormonsystem bei einer Gefahr zusammen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Nerven wirken in Sekundenbruchteilen.
    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.
  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
    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
    Was ist ein Reiz? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Reize sind zum Beispiel Licht, Schall oder Druck.
    2. Sinneszellen reagieren darauf.
    Ergebnis:
    eine Veränderung der Umwelt oder des Körpers, die eine Sinneszelle auslösen kann
  2. ●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
    Warum leiten Fasern mit Markscheide schneller? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Markscheide ist eine Hülle.
    2. Sie hat Lücken.
    3. Der Impuls überspringt Abschnitte.
    Ergebnis:
    Der Impuls springt zwischen den Lücken der Markscheide weiter.
  4. ●28
    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
  5. ●29
    Eine Person ist weitsichtig. Wo liegt das Bild beim Blick auf ein Buch? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Auge ist zu kurz.
    2. Das Bild kommt hinter der Netzhaut zusammen.
    Ergebnis:
    hinter der Netzhaut
  6. ●30
    Warum zuckt das Bein beim Kniesehnenreflex? Begründe die Wahl.
    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.

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
    Wohin leiten sensorische Nerven ihre Signale? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    zum Zentralen Nervensystem

  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 sind Schmerzsignale aus dem Fuß langsamer als Berührungssignale? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie laufen über Nervenfasern ohne Markscheide mit geringer Geschwindigkeit.

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

    34
    Was ist ein Unterschied zwischen einer Synapse und einem Draht? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    An der Synapse überträgt ein Botenstoff, im Draht fließt Strom durchgehend.

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

    35
    Wozu dient die Pupille? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie regelt, wie viel Licht ins Auge fällt.

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

    36
    Warum zuckt das Bein beim Kniesehnenreflex? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Der Schlag dehnt die Sehne, ein Signal läuft zum Rückenmark und zurück zum Muskel.

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

    37
    Welche Lernstrategie ist nach Studien besonders wirksam? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    sich selbst abfragen und über mehrere Tage verteilt wiederholen

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

    38
    Welche Stoffe schüttet der Körper bei Stress aus? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Adrenalin und Cortisol

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 Gehirn ordnet die Signale des Nervs den Fingern zu, die er versorgt.
  2. Die einen melden Reize zum Zentralen Nervensystem, die anderen leiten Befehle zu den Muskeln.
  3. Das Gehirn deutet jedes Signal der Sehzellen als Licht, auch wenn der Reiz Druck war.
  4. lebenswichtige Abläufe wie Atmung und Herzschlag
  5. alle Nerven außerhalb von Gehirn und Rückenmark
  6. die willkürliche Steuerung der Bewegung
  7. etwa 86 Milliarden
  8. in den Endknöpfchen an der Synapse
  9. Die Leitung wird langsamer und Signale kommen unsicher an.
  10. der synaptische Spalt
  11. Der Botenstoff wird abgebaut oder wieder aufgenommen.
  12. Botenstoffe werden nur am Endknöpfchen freigesetzt, Rezeptoren liegen nur auf der Empfängerseite.
  13. die Zapfen
  14. zum Gehirn
  15. Das Gehirn kann sich an das veränderte Bild anpassen und die Welt wieder aufrecht wahrnehmen.
  16. ein Gegenstand, der sich schnell dem Auge nähert, oder eine Berührung der Hornhaut
  17. Sinneszelle, sensorischer Nerv, Rückenmark, motorischer Nerv, Muskel
  18. Das Rückenmark löst den Rückzug sofort aus, die Schmerzmeldung kommt erst später im Gehirn an.
  19. Ja, oft genutzte Verbindungen werden stärker.
  20. Im Schlaf wird Erlebtes geordnet und Verbindungen zwischen Nervenzellen werden gefestigt.
  21. Abrufen festigt das Gedächtnis stärker als erneutes Lesen.
  22. Das Nervensystem meldet schnell, Hormone wie Adrenalin wirken danach im ganzen Körper.
  23. acht bis zehn Stunden
  24. Dem Gehirn fehlt die Zeit zum Ordnen und Festigen, und die Aufmerksamkeit sinkt.
  25. eine Veränderung der Umwelt oder des Körpers, die eine Sinneszelle auslösen kann
  26. Gleichgewicht und Bewegungen koordinieren
  27. Der Impuls springt zwischen den Lücken der Markscheide weiter.
  28. 20 ms
  29. hinter der Netzhaut
  30. Der Schlag dehnt die Sehne, ein Signal läuft zum Rückenmark und zurück zum Muskel.
  31. zum Zentralen Nervensystem
  32. das Großhirn
  33. Sie laufen über Nervenfasern ohne Markscheide mit geringer Geschwindigkeit.
  34. An der Synapse überträgt ein Botenstoff, im Draht fließt Strom durchgehend.
  35. Sie regelt, wie viel Licht ins Auge fällt.
  36. Der Schlag dehnt die Sehne, ein Signal läuft zum Rückenmark und zurück zum Muskel.
  37. sich selbst abfragen und über mehrere Tage verteilt wiederholen
  38. Adrenalin und Cortisol