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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 leisten Sinneszellen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Sinneszellen nehmen den Reiz auf.
  2. Sie erzeugen Signale.
  3. Wahrnehmung entsteht erst im Gehirn.
  1. Sinneszellen nehmen den Reiz auf.
  2. Sie erzeugen Signale.
  3. Wahrnehmung entsteht erst im Gehirn.
Ergebnis:
Sie wandeln Reize in elektrische Signale um.

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
    Wohin leiten sensorische Nerven ihre Signale? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Sensorische Nerven leiten zum Gehirn oder Rückenmark.
    Lösung zeigen
    1. Sensorische Nerven leiten zum Gehirn oder Rückenmark.
    2. Motorische Nerven leiten zum Muskel.
    Ergebnis:
    zum Zentralen Nervensystem
  2. ●2
    Welcher Teil des Weges vom Reiz zur Reaktion liegt zwischen den beiden Nerven? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der sensorische Nerv führt zum Gehirn.
    2. Der motorische Nerv führt vom Gehirn weg.
    3. Dazwischen wird verarbeitet.
    Ergebnis:
    das Zentrale Nervensystem, das die Signale verarbeitet
  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

Was ist das Periphere Nervensystem? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Peripher heißt: am Rand.
  2. Es sind die Nerven, die zu Organen und Muskeln laufen.
  1. Peripher heißt: am Rand.
  2. Es sind die Nerven, die zu Organen und Muskeln laufen.
Ergebnis:
alle Nerven außerhalb von Gehirn und Rückenmark

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 gehört zum Zentralen Nervensystem, was zum Peripheren? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Zentral sind Gehirn und Rückenmark.
    Lösung zeigen
    1. Zentral sind Gehirn und Rückenmark.
    2. Peripher sind die Nerven, die davon abgehen.
    Ergebnis:
    Gehirn und Rückenmark zentral, alle Nerven außerhalb peripher
  2. ●5
    Aus welchen Teilen besteht das Zentrale Nervensystem? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Zentral heißt: in der Mitte.
    2. Gehirn und Rückenmark sind die Zentrale.
    Ergebnis:
    aus Gehirn und Rückenmark
  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 Gehirn: Millionen oder Milliarden? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Eine Milliarde sind tausend Millionen.
  2. Das Gehirn hat etwa 86 Milliarden Nervenzellen.
  1. Eine Milliarde sind tausend Millionen.
  2. Das Gehirn hat etwa 86 Milliarden Nervenzellen.
Ergebnis:
Milliarden, ungefähr 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
    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
    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 liegt zwischen dem Endknöpfchen und der nächsten Zelle? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. An der Synapse berühren sich die Zellen nicht.
  2. Zwischen ihnen liegt ein winziger Spalt.
  1. An der Synapse berühren sich die Zellen nicht.
  2. Zwischen ihnen liegt ein winziger Spalt.
Ergebnis:
der synaptische Spalt

AchtungSynapse als Direktverbindung gedacht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Was ist ein Unterschied zwischen einer Synapse und einem Draht? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der synaptische Spalt unterbricht die Leitung.
    Lösung zeigen
    1. Der synaptische Spalt unterbricht die Leitung.
    2. Chemie überbrückt ihn.
    Ergebnis:
    An der Synapse überträgt ein Botenstoff, im Draht fließt Strom durchgehend.
  2. ●11
    Wo sitzen die Rezeptoren an der Synapse? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die empfangende Zelle trägt die Rezeptoren.
    2. Der Botenstoff dockt dort an.
    Ergebnis:
    an der Membran der nächsten Zelle
  3. ★12
    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

Wie steht das Bild auf der Netzhaut? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Linse kehrt das Bild um.
  2. Das Gehirn dreht es wieder um.
  1. Die Linse kehrt das Bild um.
  2. Das Gehirn dreht es wieder um.
Ergebnis:
auf dem Kopf und seitenverkehrt

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
    Was geschieht beim Blick in die Ferne? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Paralleles Licht aus der Ferne braucht wenig Brechung.
    Lösung zeigen
    1. Paralleles Licht aus der Ferne braucht wenig Brechung.
    2. Die Linse wird flach.
    Ergebnis:
    Der Ziliarmuskel entspannt sich, die Linse wird flach.
  2. ●14
    Welche Sehzellen ermöglichen das Farbsehen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Zapfen sehen Farben bei Licht.
    2. Stäbchen sehen in Grautönen bei wenig Licht.
    Ergebnis:
    die Zapfen
  3. ★15
    Eine Person ist kurzsichtig. Das Auge ist zu lang gebaut. Wo liegt das Bild bei Blick in die Ferne? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ein zu langes Auge sammelt das Licht zu früh.
    2. Eine Zerstreuungslinse korrigiert das.
    Ergebnis:
    vor der Netzhaut, deshalb ist es unscharf

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenReflex und willkürliche Handlung

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

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

BeispielReflex und willkürliche Handlung

Was kennzeichnet einen Reflex? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Reflexe sind schnelle Schutzreaktionen.
  2. Sie laufen über das Rückenmark ab.
  1. Reflexe sind schnelle Schutzreaktionen.
  2. Sie laufen über das Rückenmark ab.
Ergebnis:
Er läuft schnell, angeboren und ohne bewusstes Nachdenken ab.

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
    Welche Teile gehören zum Reflexbogen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Bogen führt über das Rückenmark.
    Lösung zeigen
    1. Der Bogen führt über das Rückenmark.
    2. Das Gehirn wird erst später informiert.
    Ergebnis:
    Sinneszelle, sensorischer Nerv, Rückenmark, motorischer Nerv, Muskel
  2. ●17
    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
  3. ★18
    Warum ist der Reflexbogen schneller als eine bewusste Reaktion? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Weniger Stationen bedeuten weniger Zeit.
    2. Jede Synapse braucht etwa eine Millisekunde.
    Ergebnis:
    Der Weg ist kürzer, weil das Gehirn nicht beteiligt ist und weniger Synapsen durchlaufen werden.

7Ich kann Lernen und Gedächtnis erklären und Neuromythen prüfen.

EntdeckenFrage

Nutzt ein Mensch wirklich nur zehn Prozent seines Gehirns?

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

Auflösung

Nein, das ist ein Neuromythos. Bildgebende Verfahren zeigen, dass im Lauf eines Tages alle Bereiche aktiv sind. Schon ein kleiner Schaden kann zu Ausfällen führen.

MerkenLernen verändert das Gehirn

Beim Lernen werden genutzte Verbindungen zwischen Nervenzellen stärker.

Wiederholung, Abruf und Schlaf festigen das Gelernte. Lerntypen sind nicht belegt, die Zehn-Prozent-Zahl ist ein Mythos.

BeispielLernen, Gedächtnis und Neuromythen

Was hilft nach der Studienlage beim Behalten von Gelerntem? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Abruf stärkt Verbindungen.
  2. Verteiltes Lernen schlägt Büffeln.
  3. Markieren allein bringt wenig.
  4. Nach dem eigenen Lerntyp zu lernen, ist nicht belegt.
  1. Abruf stärkt Verbindungen.
  2. Verteiltes Lernen schlägt Büffeln.
  3. Markieren allein bringt wenig.
  4. Nach dem eigenen Lerntyp zu lernen, ist nicht belegt.
Ergebnis:
Wiederholen, Abrufen und Verteilen des Lernens über mehrere Tage

AchtungLernen als Ablegen auf einer Festplatte

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Was geschieht beim Lernen im Gehirn? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Lernen verändert Synapsen.
    Lösung zeigen
    1. Lernen verändert Synapsen.
    2. Das Gehirn baut sich dadurch um.
    3. Das nennt man Plastizität.
    Ergebnis:
    Neue Verbindungen zwischen Nervenzellen entstehen, und genutzte werden verstärkt.
  2. ●20
    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 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

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

AchtungStress als nur schädlich gedacht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Welche Stoffe schüttet der Körper bei Stress aus? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Adrenalin wirkt in Sekunden, Cortisol über Stunden.
    Lösung zeigen
    1. Adrenalin wirkt in Sekunden, Cortisol über Stunden.
    2. Beide machen den Körper leistungsbereit.
    Ergebnis:
    Adrenalin und Cortisol
  2. ●23
    Welche Tätigkeit hilft nach Stress zur Erholung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Erholung senkt die Stresshormone.
    2. Schlaf ist besonders wichtig.
    Ergebnis:
    Bewegung, Pausen oder Schlaf
  3. ★24
    Vor einer Prüfung fühlt sich eine Person angespannt, merkt aber, dass sie konzentrierter ist. Wie lässt sich das erklären? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Mäßige Erregung verbessert die Leistung.
    2. Zu viel Stress schadet.
    3. Das beschreibt die Yerkes-Dodson-Kurve.
    Ergebnis:
    Kurzzeitiger Stress erhöht die Wachheit und kann die Leistung steigern.

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Wo entsteht beim Sehen das Bild, das wir wahrnehmen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Auge nimmt Licht auf.
    2. Die Signale gehen zum Gehirn.
    3. Dort wird daraus ein Bild.
    Ergebnis:
    im Gehirn
  2. ●26
    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
  3. ●27
    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.
  4. ●28
    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.
  5. ●29
    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.
  6. ●30
    Nutzt der Mensch nur zehn Prozent seines Gehirns? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Bildgebende Verfahren zeigen Aktivität in allen Bereichen.
    2. Schäden in jedem Bereich haben Folgen.
    Ergebnis:
    Nein, alle Bereiche des Gehirns werden genutzt.

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
    Welche Aufgabe hat das Kleinhirn? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Gleichgewicht und Bewegungen koordinieren

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

    33
    Welche Richtung hat die Erregung in einer Nervenzelle? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    von den Dendriten über den Zellkörper und das Axon zu den Endknöpfchen

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

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

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

    35
    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
    Was unterscheidet einen Reflex von einer willkürlichen Handlung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Ein Reflex läuft ohne Beteiligung des Großhirns ab, eine willkürliche Handlung wird im Gehirn entschieden.

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

    37
    Sind Lerntypen wie der visuelle oder auditive Typ wissenschaftlich belegt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nein, Studien finden keinen Vorteil für Unterricht nach Lerntypen.

  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. zum Zentralen Nervensystem
  2. das Zentrale Nervensystem, das die Signale verarbeitet
  3. Die Hand spürt nichts mehr und kann nicht mehr bewegt werden.
  4. Gehirn und Rückenmark zentral, alle Nerven außerhalb peripher
  5. aus Gehirn und Rückenmark
  6. Sinnesorgane liefern die Signale, Muskeln führen die Befehle aus, die Nerven verbinden beide mit dem Zentrum.
  7. etwa 86 Milliarden
  8. in den Endknöpfchen an der Synapse
  9. Markhaltige Fasern leiten bis zu 120 Meter in der Sekunde, das sind mehr als 400 Kilometer pro Stunde.
  10. An der Synapse überträgt ein Botenstoff, im Draht fließt Strom durchgehend.
  11. an der Membran der nächsten Zelle
  12. Botenstoffe werden nur am Endknöpfchen freigesetzt, Rezeptoren liegen nur auf der Empfängerseite.
  13. Der Ziliarmuskel entspannt sich, die Linse wird flach.
  14. die Zapfen
  15. vor der Netzhaut, deshalb ist es unscharf
  16. Sinneszelle, sensorischer Nerv, Rückenmark, motorischer Nerv, Muskel
  17. das Niesen bei Reizung der Nase
  18. Der Weg ist kürzer, weil das Gehirn nicht beteiligt ist und weniger Synapsen durchlaufen werden.
  19. Neue Verbindungen zwischen Nervenzellen entstehen, und genutzte werden verstärkt.
  20. Ja, oft genutzte Verbindungen werden stärker.
  21. Lerntypen sind nicht belegt, die Einteilung bringt keinen Lernvorteil und kann Kinder festlegen.
  22. Adrenalin und Cortisol
  23. Bewegung, Pausen oder Schlaf
  24. Kurzzeitiger Stress erhöht die Wachheit und kann die Leistung steigern.
  25. im Gehirn
  26. 10 ms
  27. In der nächsten Zelle wird ein neues Signal ausgelöst.
  28. So fällt mehr Licht ins Auge.
  29. Der Schlag dehnt die Sehne, ein Signal läuft zum Rückenmark und zurück zum Muskel.
  30. Nein, alle Bereiche des Gehirns werden genutzt.
  31. zum Zentralen Nervensystem
  32. Gleichgewicht und Bewegungen koordinieren
  33. von den Dendriten über den Zellkörper und das Axon zu den Endknöpfchen
  34. Sie ahmen Botenstoffe nach oder verhindern deren Abbau und verändern so die Übertragung.
  35. Sie regelt, wie viel Licht ins Auge fällt.
  36. Ein Reflex läuft ohne Beteiligung des Großhirns ab, eine willkürliche Handlung wird im Gehirn entschieden.
  37. Nein, Studien finden keinen Vorteil für Unterricht nach Lerntypen.
  38. Bewegung, Pausen oder Schlaf