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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

Wohin leiten sensorische Nerven ihre Signale? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Sensorische Nerven leiten zum Gehirn oder Rückenmark.
  2. Motorische Nerven leiten zum Muskel.
  1. Sensorische Nerven leiten zum Gehirn oder Rückenmark.
  2. Motorische Nerven leiten zum Muskel.
Ergebnis:
zum Zentralen Nervensystem

AchtungStationen von Reiz und Reaktion vertauscht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Was leisten Sinneszellen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Sinneszellen nehmen den Reiz auf.
    Lösung zeigen
    1. Sinneszellen nehmen den Reiz auf.
    2. Sie erzeugen Signale.
    3. Wahrnehmung entsteht erst im Gehirn.
    Ergebnis:
    Sie wandeln Reize in elektrische Signale um.
  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
    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

Welche Aufgabe hat das Kleinhirn? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Kleinhirn macht Bewegungen flüssig.
  2. Bei Schäden wackelt der Gang.
  1. Das Kleinhirn macht Bewegungen flüssig.
  2. Bei Schäden wackelt der Gang.
Ergebnis:
Gleichgewicht und Bewegungen koordinieren

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 ist das Periphere Nervensystem? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Peripher heißt: am Rand.
    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
  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
    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

Wozu dient die Markscheide um ein Axon? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Mark ist ein Fettmantel.
  2. Der Impuls springt von Lücke zu Lücke.
  3. So geht es viel schneller.
  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.

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
    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
    Wie viele Nervenzellen hat das menschliche Gehirn ungefähr? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Azevedo und andere zählten 2009 etwa 86 Milliarden.
    2. Milliarde ist tausend Millionen.
    Ergebnis:
    etwa 86 Milliarden
  3. ★9
    Ein Axon ist 1 Meter lang. Warum ist es bei vielen Fasern trotzdem schneller als ein Radfahrer? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. 120 Meter in der Sekunde mal 3,6 ergibt etwa 430 Kilometer pro Stunde.
    2. Das ist schneller als ein Radfahrer, aber viel langsamer als Licht.
    Ergebnis:
    Markhaltige Fasern leiten bis zu 120 Meter in der Sekunde, das sind mehr als 400 Kilometer pro Stunde.

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

EntdeckenFrage

Warum macht Kaffee wach?

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

Auflösung

Koffein blockiert die Empfänger für den Botenstoff Adenosin an den Synapsen. Adenosin sammelt sich tagsüber an und macht müde. Ist es blockiert, fühlt man sich wacher, bis das Koffein abgebaut ist.

MerkenDie Synapse

An der Synapse springt kein Strom über.

Die Endknöpfchen geben Botenstoffe in den Spalt ab, die an Rezeptoren der nächsten Zelle andocken. Gifte und Drogen stören diese Übertragung.

BeispielSynapse und Botenstoffe

Was ist ein Unterschied zwischen einer Synapse und einem Draht? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der synaptische Spalt unterbricht die Leitung.
  2. Chemie überbrückt ihn.
  1. Der synaptische Spalt unterbricht die Leitung.
  2. Chemie überbrückt ihn.
Ergebnis:
An der Synapse überträgt ein Botenstoff, im Draht fließt Strom durchgehend.

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 Rezeptor an der Synapse? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Rezeptor ist das Schloss.
    Lösung zeigen
    1. Der Rezeptor ist das Schloss.
    2. Der Botenstoff ist der Schlüssel.
    Ergebnis:
    ein Eiweiß in der Membran, an das ein bestimmter Botenstoff passt
  2. ●11
    Wie passen Botenstoff und Rezeptor zusammen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Nur passende Stoffe docken an.
    2. Das erklärt, warum Stoffe gezielt wirken.
    Ergebnis:
    wie Schlüssel und Schloss
  3. ★12
    Warum wirkt ein Nervengift, das den Abbau eines Botenstoffs hemmt, so gefährlich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Botenstoff muss nach getaner Arbeit abgebaut werden.
    2. Bleibt er, bleibt das Signal an.
    3. Folge ist Dauererregung.
    Ergebnis:
    Der Botenstoff bleibt im Spalt, die Zelle wird dauernd erregt und die Muskeln verkrampfen.

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

EntdeckenFrage

Warum sieht man im Dunkeln keine Farben?

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

Auflösung

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

MerkenDas Auge

Licht fällt durch die Linse auf die Netzhaut.

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

BeispielBau und Funktion des Auges

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 mit der Linse, wenn jemand ein Buch aus kurzer Entfernung liest? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Nahes Licht fällt stark auseinander.
    Lösung zeigen
    1. Nahes Licht fällt stark auseinander.
    2. Eine dicke Linse bündelt stärker.
    Ergebnis:
    Sie wird dicker und bricht das Licht stärker.
  2. ●14
    Was geschieht beim Blick in die Ferne? Begründe die Wahl.
    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.
  3. ★15
    George Stratton trug 1897 acht Tage lang eine Brille, die das Bild auf der Netzhaut umdrehte. Was zeigte sein Versuch? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Netzhautbild steht normalerweise kopf.
    2. Wahrnehmung entsteht im Gehirn.
    3. Das Gehirn lernt, die Signale neu zu deuten.
    Ergebnis:
    Das Gehirn kann sich an das veränderte Bild anpassen und die Welt wieder aufrecht wahrnehmen.

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenReflex und willkürliche Handlung

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

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

BeispielReflex und willkürliche Handlung

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

AchtungReflex und willkürliche Handlung verwechselt

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    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
    Wie unterscheidet sich der Lidschlussreflex von einem absichtlichen Zwinkern? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ein Reflex ist ungewollt.
    2. Absichtlich heißt: mit Entscheidung.
    Ergebnis:
    Der Reflex läuft ungewollt ab, das Zwinkern entscheidet das Gehirn.
  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

Verändert Wiederholen die Verbindungen zwischen Nervenzellen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Lernen verändert Synapsen.
  2. Wiederholung stärkt Verbindungen.
  1. Lernen verändert Synapsen.
  2. Wiederholung stärkt Verbindungen.
Ergebnis:
Ja, oft genutzte Verbindungen werden stärker.

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
    Welche Lernstrategie ist nach Studien besonders wirksam? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Abrufen festigt Wissen.
    Lösung zeigen
    1. Abrufen festigt Wissen.
    2. Verteiltes Üben schlägt Büffeln.
    Ergebnis:
    sich selbst abfragen und über mehrere Tage verteilt wiederholen
  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
    Auf einem Plakat steht: „Linkshänder sind kreativer, weil sie die rechte Gehirnhälfte benutzen.“ Was fehlt, damit der Satz stimmen könnte? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Frage nach der Studie dahinter.
    2. Einzelne Aussagen sind keine Belege.
    3. Bislang finden Studien keinen solchen Zusammenhang.
    Ergebnis:
    belastbare Studien; die Behauptung ist nach heutigem Wissen nicht belegt

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
    Was bewirkt Adrenalin bei Stress? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Adrenalin bereitet auf Kampf oder Flucht vor.
    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.
  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
    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
    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 der Hirnstamm? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Hirnstamm verbindet Gehirn und Rückenmark.
    2. Er steuert, was ohne Nachdenken lebenswichtig ist.
    Ergebnis:
    lebenswichtige Vorgänge wie Atmung und Herzschlag steuern
  3. ●27
    Ein Signal läuft durch eine markhaltige Nervenfaser mit 90 Metern in der Sekunde vom Oberarm zum Rückenmark. Die Strecke beträgt 0,5 m. Wie lange dauert die Leitung?
    Lösung zeigen
    1. Zeit = Strecke : Geschwindigkeit.
    2. 0,5 m : 90 m/s = 0,005 s.
    3. Das sind 5 ms.
    Ergebnis:
    5 ms
  4. ●28
    Wie heißt der Stoff, der den Spalt zwischen zwei Nervenzellen überquert? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Im Spalt fließt kein Strom.
    2. Chemische Stoffe tragen das Signal.
    Ergebnis:
    Botenstoff, auch Transmitter genannt
  5. ●29
    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.
  6. ●30
    Warum ist Erholung nach Stress wichtig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Dauerhaft erhöhtes Cortisol ist schädlich.
    2. Pausen senken die Hormone.
    Ergebnis:
    Ohne Pause bleiben Stresshormone erhöht und belasten Herz, Immunsystem und Schlaf.

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

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

AchtungWahrnehmung im Sinnesorgan gedacht

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

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

AchtungAufgaben der Gehirnteile verwechselt

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

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

AchtungRichtung der Erregung im Neuron verwechselt

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

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

AchtungZeit beim Nervenimpuls falsch gerechnet

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

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

AchtungBeim Fallstab die Wurzel vergessen

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

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

AchtungWirkung der Botenstoffe falsch gedeutet

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

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

AchtungLinse beim Nahsehen falsch eingestellt

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

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

AchtungReflex läuft ohne Nerven oder ohne Rückenmark

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

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

AchtungGrößenordnung der Nervenzellen falsch geschätzt

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

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

AchtungNur zehn Prozent des Gehirns werden genutzt

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

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

AchtungLerntypen nicht als Mythos erkannt

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

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

AchtungRechts-links-Typen als Persönlichkeit gedacht

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

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

AchtungSchlaf als Abschalten gedacht

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

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

Kannst du das?

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

ÜbenSelbsttest

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

    31
    Was verändert ein Reiz an einer Sinneszelle? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Er löst in der Zelle ein elektrisches Signal aus.

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

    32
    Wie unterscheiden sich die Aufgaben von Großhirn und Kleinhirn? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Das Großhirn denkt und plant, das Kleinhirn koordiniert Bewegungen.

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

    33
    Wozu dient die Markscheide um ein Axon? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie isoliert und beschleunigt die Weiterleitung.

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

    34
    Wie heißt der Stoff, der den Spalt zwischen zwei Nervenzellen überquert? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Botenstoff, auch Transmitter genannt

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

    35
    Wie erklärt sich der blinde Fleck? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    An der Stelle, an der der Sehnerv das Auge verlässt, gibt es keine Sehzellen.

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

    36
    Welche Rolle hat der Muskel im Reflexbogen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Er führt die Reaktion aus und zieht sich zusammen.

  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
    Warum ist Erholung nach Stress wichtig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Ohne Pause bleiben Stresshormone erhöht und belasten Herz, Immunsystem und 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. Sie wandeln Reize in elektrische Signale um.
  2. das Zentrale Nervensystem, das die Signale verarbeitet
  3. Das Gehirn deutet jedes Signal der Sehzellen als Licht, auch wenn der Reiz Druck war.
  4. alle Nerven außerhalb von Gehirn und Rückenmark
  5. aus Gehirn und Rückenmark
  6. die willkürliche Steuerung der Bewegung
  7. in den Endknöpfchen an der Synapse
  8. etwa 86 Milliarden
  9. Markhaltige Fasern leiten bis zu 120 Meter in der Sekunde, das sind mehr als 400 Kilometer pro Stunde.
  10. ein Eiweiß in der Membran, an das ein bestimmter Botenstoff passt
  11. wie Schlüssel und Schloss
  12. Der Botenstoff bleibt im Spalt, die Zelle wird dauernd erregt und die Muskeln verkrampfen.
  13. Sie wird dicker und bricht das Licht stärker.
  14. Der Ziliarmuskel entspannt sich, die Linse wird flach.
  15. Das Gehirn kann sich an das veränderte Bild anpassen und die Welt wieder aufrecht wahrnehmen.
  16. Zucken der Hand beim Berühren einer heißen Platte
  17. Der Reflex läuft ungewollt ab, das Zwinkern entscheidet das Gehirn.
  18. Der Weg ist kürzer, weil das Gehirn nicht beteiligt ist und weniger Synapsen durchlaufen werden.
  19. sich selbst abfragen und über mehrere Tage verteilt wiederholen
  20. Nein, alle Bereiche des Gehirns werden genutzt.
  21. belastbare Studien; die Behauptung ist nach heutigem Wissen nicht belegt
  22. Herzschlag und Atmung werden schneller, die Muskeln werden besser durchblutet.
  23. acht bis zehn Stunden
  24. Kurzzeitiger Stress erhöht die Wachheit und kann die Leistung steigern.
  25. Die einen melden Reize zum Zentralen Nervensystem, die anderen leiten Befehle zu den Muskeln.
  26. lebenswichtige Vorgänge wie Atmung und Herzschlag steuern
  27. 5 ms
  28. Botenstoff, auch Transmitter genannt
  29. Im Schlaf wird Erlebtes geordnet und Verbindungen zwischen Nervenzellen werden gefestigt.
  30. Ohne Pause bleiben Stresshormone erhöht und belasten Herz, Immunsystem und Schlaf.
  31. Er löst in der Zelle ein elektrisches Signal aus.
  32. Das Großhirn denkt und plant, das Kleinhirn koordiniert Bewegungen.
  33. Sie isoliert und beschleunigt die Weiterleitung.
  34. Botenstoff, auch Transmitter genannt
  35. An der Stelle, an der der Sehnerv das Auge verlässt, gibt es keine Sehzellen.
  36. Er führt die Reaktion aus und zieht sich zusammen.
  37. Wiederholen, Abrufen und Verteilen des Lernens über mehrere Tage
  38. Ohne Pause bleiben Stresshormone erhöht und belasten Herz, Immunsystem und Schlaf.