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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

Wo entsteht beim Sehen das Bild, das wir wahrnehmen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Auge nimmt Licht auf.
  2. Die Signale gehen zum Gehirn.
  3. Dort wird daraus ein Bild.
  1. Das Auge nimmt Licht auf.
  2. Die Signale gehen zum Gehirn.
  3. Dort wird daraus ein Bild.
Ergebnis:
im Gehirn

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 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

Welchen Teil des Gehirns nutzt man, um beim Fahrradfahren das Gleichgewicht zu halten? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Gleichgewicht und feine Bewegungen koordiniert das Kleinhirn.
  2. Das Großhirn plant bewusst.
  1. Gleichgewicht und feine Bewegungen koordiniert das Kleinhirn.
  2. Das Großhirn plant bewusst.
Ergebnis:
das Kleinhirn

AchtungZentrales und peripheres Nervensystem verwechselt

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Aus welchen Teilen besteht das Zentrale Nervensystem? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Zentral heißt: in der Mitte.
    Lösung zeigen
    1. Zentral heißt: in der Mitte.
    2. Gehirn und Rückenmark sind die Zentrale.
    Ergebnis:
    aus Gehirn und Rückenmark
  2. ●5
    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. ★6
    Sinnesorgane und Muskeln gehören nicht zum Nervensystem. Wie hängen sie damit zusammen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sinnesorgane und Muskeln sind Endstationen.
    2. Nerven bilden die Leitungen dazwischen.
    Ergebnis:
    Sinnesorgane liefern die Signale, Muskeln führen die Befehle aus, die Nerven verbinden beide mit dem Zentrum.

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenBau und Leitung der Nervenzelle

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

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

BeispielBau und Leitung der Nervenzelle

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

AchtungNerv als Stromkabel gedacht

So nicht
Nerven leiten Strom wie ein Kabel, und die Signale sind so schnell wie Licht.
So richtig
Nerven leiten elektrische Impulse, die sich als Welle am Axon entlang fortpflanzen. Sie sind viel langsamer als Strom im Kabel: höchstens 120 Meter in der Sekunde.

Die Signale in Nerven sind Wellen am Axon, kein Strom im Draht. Sie sind etwa zehn Millionen Mal langsamer als Licht.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Wie leiten Nerven Signale weiter? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Es sind Impulse, die entlang der Zellmembran laufen.
    Lösung zeigen
    1. Es sind Impulse, die entlang der Zellmembran laufen.
    2. Sie sind viel langsamer als Strom im Kabel.
    Ergebnis:
    als elektrische Impulse, die sich am Axon entlang fortpflanzen
  2. ●8
    Wie viele Nervenzellen hat das Gehirn: Millionen oder Milliarden? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Eine Milliarde sind tausend Millionen.
    2. Das Gehirn hat etwa 86 Milliarden Nervenzellen.
    Ergebnis:
    Milliarden, ungefähr 86 Milliarden
  3. ★9
    Ein Axon ist 1 Meter lang. Warum ist es bei vielen Fasern trotzdem schneller als ein Radfahrer? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. 120 Meter in der Sekunde mal 3,6 ergibt etwa 430 Kilometer pro Stunde.
    2. Das ist schneller als ein Radfahrer, aber viel langsamer als Licht.
    Ergebnis:
    Markhaltige Fasern leiten bis zu 120 Meter in der Sekunde, das sind mehr als 400 Kilometer pro Stunde.

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

EntdeckenFrage

Warum macht Kaffee wach?

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

Auflösung

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

MerkenDie Synapse

An der Synapse springt kein Strom über.

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

BeispielSynapse und Botenstoffe

Was 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 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
    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.

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 wird die Linse beim Blick in die Ferne? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Ziliarmuskel erschlafft.
  2. Die Linse wird flach.
  1. Der Ziliarmuskel erschlafft.
  2. Die Linse wird flach.
Ergebnis:
flacher

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
    Wo wird das Bild beim Sehen im Auge erzeugt? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Linse bündelt das Licht.
    Lösung zeigen
    1. Die Linse bündelt das Licht.
    2. Auf der Netzhaut entsteht das Bild.
    3. Dort sitzen Stäbchen und Zapfen.
    Ergebnis:
    auf der Netzhaut, wo die Sehzellen sitzen
  2. ●14
    Was bricht das Licht im Auge gemeinsam mit der Linse? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Hornhaut bricht das meiste Licht.
    2. Die Linse stellt die Schärfe nach.
    Ergebnis:
    die Hornhaut
  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 zuckt das Bein beim Kniesehnenreflex? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Dehnungsrezeptoren melden ans Rückenmark.
  2. Dort wird direkt auf den Muskel umgeschaltet.
  3. Das Gehirn spielt keine Rolle.
  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.

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
    Was kennzeichnet einen Reflex? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Reflexe sind schnelle Schutzreaktionen.
    Lösung zeigen
    1. Reflexe sind schnelle Schutzreaktionen.
    2. Sie laufen über das Rückenmark ab.
    Ergebnis:
    Er läuft schnell, angeboren und ohne bewusstes Nachdenken ab.
  2. ●17
    Welche Teile gehören zum Reflexbogen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Bogen führt über das Rückenmark.
    2. Das Gehirn wird erst später informiert.
    Ergebnis:
    Sinneszelle, sensorischer Nerv, Rückenmark, motorischer Nerv, Muskel
  3. ★18
    Wo liegt das Schaltzentrum beim Kniesehnenreflex? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Reflexbogen läuft über das Rückenmark.
    2. Das Gehirn erfährt es später.
    Ergebnis:
    im Rückenmark

7Ich kann Lernen und Gedächtnis erklären und Neuromythen prüfen.

EntdeckenFrage

Nutzt ein Mensch wirklich nur zehn Prozent seines Gehirns?

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

Auflösung

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

MerkenLernen verändert das Gehirn

Beim Lernen werden genutzte Verbindungen zwischen Nervenzellen stärker.

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

BeispielLernen, Gedächtnis und Neuromythen

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

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.

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Wie unterscheiden sich kreative und logische Menschen im Gehirn? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Aufgaben nutzen beide Hälften.
    Lösung zeigen
    1. Aufgaben nutzen beide Hälften.
    2. Rechts-links-Typen sind ein Mythos.
    Ergebnis:
    Es gibt keinen solchen Typ, beide Hälften arbeiten zusammen.
  2. ●20
    Sind Lerntypen wie der visuelle oder auditive Typ wissenschaftlich belegt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Pashler und andere prüften 2008 die Studienlage.
    2. Sie fanden keine Belege.
    3. Wirksam sind Abruf und verteiltes Lernen.
    Ergebnis:
    Nein, Studien finden keinen Vorteil für Unterricht nach Lerntypen.
  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

Welche Tätigkeit hilft nach Stress zur Erholung? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Erholung senkt die Stresshormone.
  2. Schlaf ist besonders wichtig.
  1. Erholung senkt die Stresshormone.
  2. Schlaf ist besonders wichtig.
Ergebnis:
Bewegung, Pausen oder Schlaf

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
    Was geschieht im Schlaf mit dem Gelernten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Im Schlaf ist das Gehirn aktiv.
    2. Gelerntes wird in Langzeitgedächtnis übertragen.
    Ergebnis:
    Das Gehirn ordnet und festigt es.
  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
    Wohin leiten sensorische Nerven ihre Signale? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sensorische Nerven leiten zum Gehirn oder Rückenmark.
    2. Motorische Nerven leiten zum Muskel.
    Ergebnis:
    zum Zentralen Nervensystem
  2. ●26
    Wo verlaufen die Nerven, die vom Gehirn zu den Beinen führen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Rückenmark ist die Hauptleitung.
    2. Von dort gehen Nerven zu den Beinen ab.
    Ergebnis:
    durch das Rückenmark in der Wirbelsäule und dann als periphere Nerven
  3. ●27
    Welche Aufgabe hat das Axon? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Axon ist die Leitung.
    2. Am Ende sitzen die Endknöpfchen.
    Ergebnis:
    Es leitet das Signal vom Zellkörper zu den Endknöpfchen.
  4. ●28
    Ein Signal läuft durch eine Schmerzfaser ohne Markscheide mit 1 Meter in der Sekunde vom Fuß zum Rückenmark. Die Strecke beträgt 1 m. Wie lange dauert die Leitung?
    Lösung zeigen
    1. Zeit = Strecke : Geschwindigkeit.
    2. 1 m : 1 m/s = 1 s.
    3. Das sind 1 s.
    Ergebnis:
    1 s
  5. ●29
    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.
  6. ●30
    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.

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.

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.

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
    Jemand hört hinter sich ein Auto hupen und springt zur Seite. Womit beginnt die Kette? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    mit dem Schall als Reiz, den Sinneszellen im Ohr aufnehmen

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

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

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

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

    35
    Wohin führt der Sehnerv? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    zum Gehirn

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

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

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

    37
    Sind kreative Menschen rechtshirnig und logische linkshirnig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nein, beide Hälften arbeiten bei fast jeder Aufgabe zusammen.

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

    38
    Ist Stress immer schädlich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nein, kurzer Stress macht leistungsbereit. Dauerstress ohne Erholung macht krank.

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 Signal braucht Zeit durch Sinneszellen, Nerven und Gehirn, bevor die Reaktion beginnt.
  4. aus Gehirn und Rückenmark
  5. lebenswichtige Vorgänge wie Atmung und Herzschlag steuern
  6. Sinnesorgane liefern die Signale, Muskeln führen die Befehle aus, die Nerven verbinden beide mit dem Zentrum.
  7. als elektrische Impulse, die sich am Axon entlang fortpflanzen
  8. Milliarden, ungefähr 86 Milliarden
  9. Markhaltige Fasern leiten bis zu 120 Meter in der Sekunde, das sind mehr als 400 Kilometer pro Stunde.
  10. ein Eiweiß in der Membran, an das ein bestimmter Botenstoff passt
  11. wie Schlüssel und Schloss
  12. Der Botenstoff kann nicht andocken, der Muskel erhält kein Signal.
  13. auf der Netzhaut, wo die Sehzellen sitzen
  14. die Hornhaut
  15. Das Gehirn kann sich an das veränderte Bild anpassen und die Welt wieder aufrecht wahrnehmen.
  16. Er läuft schnell, angeboren und ohne bewusstes Nachdenken ab.
  17. Sinneszelle, sensorischer Nerv, Rückenmark, motorischer Nerv, Muskel
  18. im Rückenmark
  19. Es gibt keinen solchen Typ, beide Hälften arbeiten zusammen.
  20. Nein, Studien finden keinen Vorteil für Unterricht nach Lerntypen.
  21. belastbare Studien; die Behauptung ist nach heutigem Wissen nicht belegt
  22. Herzschlag und Atmung werden schneller, die Muskeln werden besser durchblutet.
  23. Das Gehirn ordnet und festigt es.
  24. Nerven wirken schnell und gezielt, Hormone langsam und breit; Stress löst beides aus.
  25. zum Zentralen Nervensystem
  26. durch das Rückenmark in der Wirbelsäule und dann als periphere Nerven
  27. Es leitet das Signal vom Zellkörper zu den Endknöpfchen.
  28. 1 s
  29. An der Synapse überträgt ein Botenstoff, im Draht fließt Strom durchgehend.
  30. Sie wird dicker und bricht das Licht stärker.
  31. mit dem Schall als Reiz, den Sinneszellen im Ohr aufnehmen
  32. aus Gehirn und Rückenmark
  33. in den Endknöpfchen an der Synapse
  34. An der Synapse überträgt ein Botenstoff, im Draht fließt Strom durchgehend.
  35. zum Gehirn
  36. Er wirkt schneller als eine bewusste Entscheidung und schützt den Körper.
  37. Nein, beide Hälften arbeiten bei fast jeder Aufgabe zusammen.
  38. Nein, kurzer Stress macht leistungsbereit. Dauerstress ohne Erholung macht krank.