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Biologie · Klasse 9 und 10 · Kapitel

Andere ZahlenÜbenBasiswissenAlle Kapitel

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 erklärt den Phantomschmerz nach einer Amputation? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Wahrnehmung entsteht im Gehirn.
  2. Das Gehirn ordnet Signale dem Körperteil zu.
  3. Das Glied selbst ist nicht nötig.
  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.

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
    Jemand hört hinter sich ein Auto hupen und springt zur Seite. Womit beginnt die Kette? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Am Anfang steht immer der Reiz.
    Lösung zeigen
    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
  2. ●2
    Was verändert ein Reiz an einer Sinneszelle? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sinneszellen sind Übersetzer.
    2. Sie wandeln Licht, Schall oder Druck um.
    3. Das Ergebnis ist ein Signal.
    Ergebnis:
    Er löst in der Zelle ein elektrisches Signal aus.
  3. ★3
    Warum reagiert jemand auf einen lauten Knall manchmal erst, wenn er erschrocken ist? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Jede Station kostet Zeit.
    2. Die Reaktion kommt erst nach den Signalwegen.
    3. Das nennt man Reaktionszeit.
    Ergebnis:
    Das Signal braucht Zeit durch Sinneszellen, Nerven und Gehirn, bevor die Reaktion beginnt.

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

EntdeckenFrage

Wie viele Nervenzellen hat das menschliche Gehirn?

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

Auflösung

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

MerkenZentrales und peripheres Nervensystem

Gehirn und Rückenmark bilden das Zentrale Nervensystem.

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

BeispielZentrales und peripheres Nervensystem

Ein Nerv im Arm ist durchtrennt. Welcher Teil des Nervensystems ist verletzt? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Nerv liegt außerhalb von Gehirn und Rückenmark.
  2. Das ist der periphere Teil.
  1. Der Nerv liegt außerhalb von Gehirn und Rückenmark.
  2. Das ist der periphere Teil.
Ergebnis:
das Periphere Nervensystem

AchtungZentrales und peripheres Nervensystem verwechselt

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Eine Person kann nach einem Unfall nicht mehr sprechen, atmet aber normal. Welcher Teil ist am ehesten betroffen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Sprache gehört zum Großhirn.
    Lösung zeigen
    1. Sprache gehört zum Großhirn.
    2. Atmung steuert der Hirnstamm.
    3. Sie läuft hier normal weiter.
    Ergebnis:
    das Großhirn
  2. ●5
    Ein Unfall verletzt die Wirbelsäule und das Rückenmark. Welches System ist betroffen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Rückenmark gehört zum Zentralen Nervensystem.
    2. Die Wirbelsäule schützt es.
    Ergebnis:
    das Zentrale Nervensystem
  3. ★6
    Welchen Teil des Gehirns nutzt man, um beim Fahrradfahren das Gleichgewicht zu halten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Gleichgewicht und feine Bewegungen koordiniert das Kleinhirn.
    2. Das Großhirn plant bewusst.
    Ergebnis:
    das Kleinhirn

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenBau und Leitung der Nervenzelle

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

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

BeispielBau und Leitung der Nervenzelle

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

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.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Wo endet das Axon einer Nervenzelle? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Am Ende teilt sich das Axon.
    Lösung zeigen
    1. Am Ende teilt sich das Axon.
    2. Die Endknöpfchen geben Botenstoffe ab.
    Ergebnis:
    in den Endknöpfchen an der Synapse
  2. ●8
    Wozu dient die Markscheide um ein Axon? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Mark ist ein Fettmantel.
    2. Der Impuls springt von Lücke zu Lücke.
    3. So geht es viel schneller.
    Ergebnis:
    Sie isoliert und beschleunigt die Weiterleitung.
  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

Warum stoppt ein Signal nach einiger Zeit an der Synapse? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Botenstoffe bleiben nicht im Spalt.
  2. Enzyme bauen sie ab.
  1. Botenstoffe bleiben nicht im Spalt.
  2. Enzyme bauen sie ab.
Ergebnis:
Der Botenstoff wird abgebaut oder wieder aufgenommen.

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
    Koffein blockiert Adenosin-Rezeptoren. Warum macht es wacher? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Adenosin wirkt im Gehirn als Müdemacher.
    Lösung zeigen
    1. Adenosin wirkt im Gehirn als Müdemacher.
    2. Koffein besetzt seinen Rezeptor.
    3. So bleibt das Signal aus.
    Ergebnis:
    Adenosin kann dann nicht mehr andocken und das Müdewerden der Nervenzellen wird gehemmt.
  2. ●11
    Was ist ein Unterschied zwischen einer Synapse und einem Draht? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der synaptische Spalt unterbricht die Leitung.
    2. Chemie überbrückt ihn.
    Ergebnis:
    An der Synapse überträgt ein Botenstoff, im Draht fließt Strom durchgehend.
  3. ★12
    Ein Medikament füllt den Botenstoff schneller nach. Was ändert sich an der Synapse? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Mehr Botenstoff heißt mehr Rezeptoren besetzt.
    2. Das Signal wird stärker.
    Ergebnis:
    Mehr Botenstoff im Spalt, die Übertragung wird verstärkt.

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

EntdeckenFrage

Warum sieht man im Dunkeln keine Farben?

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

Auflösung

Die Netzhaut hat zwei Arten von Sinneszellen. Zapfen sehen Farben und brauchen viel Licht. Stäbchen sind sehr lichtempfindlich, unterscheiden aber keine Farben. Bei wenig Licht arbeiten fast nur Stäbchen.

MerkenDas Auge

Licht fällt durch die Linse auf die Netzhaut.

Dort steht das Bild kopf, das Gehirn dreht es um. Für Nahes wird die Linse dicker, für Fernes dünner.

BeispielBau und Funktion des Auges

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

AchtungBild im Auge für das Gesehene gehalten

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    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
    Was geschieht mit der Linse, wenn jemand ein Buch aus kurzer Entfernung liest? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Nahes Licht fällt stark auseinander.
    2. Eine dicke Linse bündelt stärker.
    Ergebnis:
    Sie wird dicker und bricht das Licht stärker.
  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
    Welche Handlung ist ein Reflex? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Das Zurückziehen geschieht, bevor der Schmerz bewusst wird.
    Lösung zeigen
    1. Das Zurückziehen geschieht, bevor der Schmerz bewusst wird.
    2. Klavierspiel und Schreiben sind erlernt und willkürlich.
    Ergebnis:
    Zucken der Hand beim Berühren einer heißen Platte
  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
    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

Warum sagt man, das Gehirn sei „plastisch“? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Plastisch heißt formbar.
  2. Das gilt für Synapsen.
  1. Plastisch heißt formbar.
  2. Das gilt für Synapsen.
Ergebnis:
Es verändert seine Verbindungen durch Erfahrung und Übung.

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
    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.
  3. ★21
    Eine Untersuchung teilt Lernende in zwei Gruppen: A liest den Text dreimal, B liest einmal und wird dann zweimal abgefragt. Nach einer Woche ist B besser. Was zeigt das? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Aktives Abrufen verstärkt Verbindungen.
    2. Passives Lesen wirkt oberflächlich.
    3. Das Ergebnis ist als Abrufeffekt gut belegt (Roediger und Karpicke 2006).
    Ergebnis:
    Abrufen festigt das Gedächtnis stärker als erneutes Lesen.

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

EntdeckenFrage

Warum merkt man sich Gelerntes besser nach einer Nacht Schlaf?

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

Auflösung

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

MerkenStress, Schlaf und Hormone

Bei Stress schüttet der Körper Adrenalin und Cortisol aus.

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

BeispielStress, Schlaf und Hormone

Was bewirkt das Hormon Cortisol bei Dauerstress? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Cortisol hilft kurzfristig.
  2. Dauerhaft erhöht, schadet es.
  1. Cortisol hilft kurzfristig.
  2. Dauerhaft erhöht, schadet es.
Ergebnis:
Es hält den Körper in Alarmbereitschaft und belastet ihn auf Dauer.

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 viel Schlaf empfehlen Fachleute für Jugendliche zwischen 13 und 18 Jahren? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Paruthi und andere gaben 2016 acht bis zehn Stunden an.
    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
  2. ●23
    Was bewirkt Adrenalin bei Stress? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Adrenalin bereitet auf Kampf oder Flucht vor.
    2. Muskeln bekommen mehr Sauerstoff.
    Ergebnis:
    Herzschlag und Atmung werden schneller, die Muskeln werden besser durchblutet.
  3. ★24
    Warum werden Nerven- und Hormonsystem oft als Zusammenspiel beschrieben? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Nerven senden Impulse in Millisekunden.
    2. Hormone gelangen über das Blut und wirken länger.
    3. Beide steuern den Körper gemeinsam.
    Ergebnis:
    Nerven wirken schnell und gezielt, Hormone langsam und breit; Stress löst beides aus.

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    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.
  2. ●26
    Welche Aufgabe hat das Großhirn? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Großhirn ist der größte Teil.
    2. Es steuert alles, was bewusst abläuft.
    3. Atmung steuert der Hirnstamm.
    Ergebnis:
    Denken, Wahrnehmung, willkürliche Bewegung und Sprache
  3. ●27
    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
  4. ●28
    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
  5. ●29
    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.
  6. ●30
    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

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.

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.

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
    Wo entsteht beim Sehen das Bild, das wir wahrnehmen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    im Gehirn

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

    32
    Aus welchen Teilen besteht das Zentrale Nervensystem? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    aus Gehirn und Rückenmark

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

    33
    Wie bewegt sich ein Nervenimpuls im Axon? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    als elektrische Welle vom Zellkörper zu den Endknöpfchen

  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
    Was geschieht beim Blick in die Ferne? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Der Ziliarmuskel entspannt sich, die Linse wird flach.

  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
    Was hilft nach der Studienlage beim Behalten von Gelerntem? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Wiederholen, Abrufen und Verteilen des Lernens über mehrere Tage

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

    38
    Wie viel Schlaf empfehlen Fachleute für Jugendliche zwischen 13 und 18 Jahren? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    acht bis zehn Stunden

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. mit dem Schall als Reiz, den Sinneszellen im Ohr aufnehmen
  2. Er löst in der Zelle ein elektrisches Signal aus.
  3. Das Signal braucht Zeit durch Sinneszellen, Nerven und Gehirn, bevor die Reaktion beginnt.
  4. das Großhirn
  5. das Zentrale Nervensystem
  6. das Kleinhirn
  7. in den Endknöpfchen an der Synapse
  8. Sie isoliert und beschleunigt die Weiterleitung.
  9. Die Leitung wird langsamer und Signale kommen unsicher an.
  10. Adenosin kann dann nicht mehr andocken und das Müdewerden der Nervenzellen wird gehemmt.
  11. An der Synapse überträgt ein Botenstoff, im Draht fließt Strom durchgehend.
  12. Mehr Botenstoff im Spalt, die Übertragung wird verstärkt.
  13. Der Ziliarmuskel entspannt sich, die Linse wird flach.
  14. Sie wird dicker und bricht das Licht stärker.
  15. Bei wenig Licht arbeiten nur die Stäbchen, die keine Farben unterscheiden.
  16. Zucken der Hand beim Berühren einer heißen Platte
  17. Ein Reflex läuft ohne Beteiligung des Großhirns ab, eine willkürliche Handlung wird im Gehirn entschieden.
  18. Das Rückenmark löst den Rückzug sofort aus, die Schmerzmeldung kommt erst später im Gehirn an.
  19. Neue Verbindungen zwischen Nervenzellen entstehen, und genutzte werden verstärkt.
  20. Nein, alle Bereiche des Gehirns werden genutzt.
  21. Abrufen festigt das Gedächtnis stärker als erneutes Lesen.
  22. acht bis zehn Stunden
  23. Herzschlag und Atmung werden schneller, die Muskeln werden besser durchblutet.
  24. Nerven wirken schnell und gezielt, Hormone langsam und breit; Stress löst beides aus.
  25. Die einen melden Reize zum Zentralen Nervensystem, die anderen leiten Befehle zu den Muskeln.
  26. Denken, Wahrnehmung, willkürliche Bewegung und Sprache
  27. der Zellkörper
  28. 1,5 s
  29. Der Botenstoff kann nicht andocken, der Muskel erhält kein Signal.
  30. die Zapfen
  31. im Gehirn
  32. aus Gehirn und Rückenmark
  33. als elektrische Welle vom Zellkörper zu den Endknöpfchen
  34. Adenosin kann dann nicht mehr andocken und das Müdewerden der Nervenzellen wird gehemmt.
  35. Der Ziliarmuskel entspannt sich, die Linse wird flach.
  36. Der Schlag dehnt die Sehne, ein Signal läuft zum Rückenmark und zurück zum Muskel.
  37. Wiederholen, Abrufen und Verteilen des Lernens über mehrere Tage
  38. acht bis zehn Stunden