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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

Welche Aufgabe hat das Gehirn in der Kette vom Reiz zur Reaktion? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Sinneszellen nehmen auf.
  2. Das Gehirn verarbeitet.
  3. Der Muskel führt aus.
  1. Sinneszellen nehmen auf.
  2. Das Gehirn verarbeitet.
  3. Der Muskel führt aus.
Ergebnis:
Es verarbeitet die Signale und sendet den Befehl für die Reaktion.

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 verändert ein Reiz an einer Sinneszelle? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Sinneszellen sind Übersetzer.
    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.
  2. ●2
    Was erklärt den Phantomschmerz nach einer Amputation? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    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.
  3. ★3
    Was ist ein Reiz? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Reize sind zum Beispiel Licht, Schall oder Druck.
    2. Sinneszellen reagieren darauf.
    Ergebnis:
    eine Veränderung der Umwelt oder des Körpers, die eine Sinneszelle auslösen kann

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 Unfall verletzt die Wirbelsäule und das Rückenmark. Welches System ist betroffen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Rückenmark gehört zum Zentralen Nervensystem.
  2. Die Wirbelsäule schützt es.
  1. Das Rückenmark gehört zum Zentralen Nervensystem.
  2. Die Wirbelsäule schützt es.
Ergebnis:
das Zentrale 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
    Welchen Teil des Gehirns nutzt man, um beim Fahrradfahren das Gleichgewicht zu halten? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Gleichgewicht und feine Bewegungen koordiniert das Kleinhirn.
    Lösung zeigen
    1. Gleichgewicht und feine Bewegungen koordiniert das Kleinhirn.
    2. Das Großhirn plant bewusst.
    Ergebnis:
    das Kleinhirn
  2. ●5
    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. ★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

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
    Warum sind Schmerzsignale aus dem Fuß langsamer als Berührungssignale? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Mit Mark laufen Impulse bis 120 Meter in der Sekunde.
    Lösung zeigen
    1. Mit Mark laufen Impulse bis 120 Meter in der Sekunde.
    2. Ohne Mark nur etwa 1 Meter in der Sekunde.
    Ergebnis:
    Sie laufen über Nervenfasern ohne Markscheide mit geringer Geschwindigkeit.
  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
    Warum haben Nervenzellen viele Dendriten, aber nur ein Axon? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Eingang vieler, Ausgang einer.
    2. Das Axon kann sich am Ende verzweigen.
    3. So erreicht ein Signal mehrere Zellen.
    Ergebnis:
    Eine Zelle sammelt Signale vieler Zellen, gibt aber nur ein gemeinsames Ergebnis weiter.

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 geschieht, wenn der Botenstoff an einen Rezeptor andockt? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Schlüssel und Schloss: Der Botenstoff passt in den Rezeptor.
  2. Dadurch öffnen sich Kanäle in der Membran.
  1. Schlüssel und Schloss: Der Botenstoff passt in den Rezeptor.
  2. Dadurch öffnen sich Kanäle in der Membran.
Ergebnis:
In der nächsten Zelle wird ein neues Signal ausgelöst.

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.

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 Rezeptor an der Synapse? Begründe die Wahl.
    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
  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

Was bricht das Licht im Auge gemeinsam mit der Linse? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Hornhaut bricht das meiste Licht.
  2. Die Linse stellt die Schärfe nach.
  1. Die Hornhaut bricht das meiste Licht.
  2. Die Linse stellt die Schärfe nach.
Ergebnis:
die Hornhaut

AchtungBild im Auge für das Gesehene gehalten

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Welche Sehzellen ermöglichen das Farbsehen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Zapfen sehen Farben bei Licht.
    Lösung zeigen
    1. Zapfen sehen Farben bei Licht.
    2. Stäbchen sehen in Grautönen bei wenig Licht.
    Ergebnis:
    die Zapfen
  2. ●14
    Wie steht das Bild auf der Netzhaut? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Linse kehrt das Bild um.
    2. Das Gehirn dreht es wieder um.
    Ergebnis:
    auf dem Kopf und seitenverkehrt
  3. ★15
    Eine Person ist kurzsichtig. Das Auge ist zu lang gebaut. Wo liegt das Bild bei Blick in die Ferne? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ein zu langes Auge sammelt das Licht zu früh.
    2. Eine Zerstreuungslinse korrigiert das.
    Ergebnis:
    vor der Netzhaut, deshalb ist es unscharf

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenReflex und willkürliche Handlung

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

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

BeispielReflex und willkürliche Handlung

Was unterscheidet einen Reflex von einer willkürlichen Handlung? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Reflexbogen ist kurz.
  2. Willkürliche Handlungen brauchen Entscheidung im Gehirn.
  1. Der Reflexbogen ist kurz.
  2. Willkürliche Handlungen brauchen Entscheidung im Gehirn.
Ergebnis:
Ein Reflex läuft ohne Beteiligung des Großhirns ab, eine willkürliche Handlung wird im Gehirn entschieden.

AchtungReflex und willkürliche Handlung verwechselt

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Ein Säugling umklammert einen Finger. Was ist das? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Säuglinge können es sofort.
    Lösung zeigen
    1. Säuglinge können es sofort.
    2. Das spricht für einen Reflex.
    Ergebnis:
    ein angeborener Reflex
  2. ●17
    Was kennzeichnet einen Reflex? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Reflexe sind schnelle Schutzreaktionen.
    2. Sie laufen über das Rückenmark ab.
    Ergebnis:
    Er läuft schnell, angeboren und ohne bewusstes Nachdenken ab.
  3. ★18
    Ein Arzt prüft die Reflexe. Wozu ist das nützlich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Reflexbogen braucht intakte Nerven und Rückenmark.
    2. Fällt er aus, liegt der Schaden irgendwo auf dem Weg.
    Ergebnis:
    Fehlende oder veränderte Reflexe zeigen Schäden an Nerven oder 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

Sind kreative Menschen rechtshirnig und logische linkshirnig? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Hälften haben Schwerpunkte, sind aber verbunden.
  2. Persönlichkeitstypen folgen daraus nicht.
  1. Die Hälften haben Schwerpunkte, sind aber verbunden.
  2. Persönlichkeitstypen folgen daraus nicht.
Ergebnis:
Nein, beide Hälften arbeiten bei fast jeder Aufgabe zusammen.

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
    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
    Eine Schule führt Lerntypentests ein und teilt Kinder nach Ergebnis ein. Was ist dazu fachlich zu sagen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Studienlage ist eindeutig.
    2. Besser sind Wiederholung und Abruf für alle.
    3. Festlegungen können schaden.
    Ergebnis:
    Lerntypen sind nicht belegt, die Einteilung bringt keinen Lernvorteil und kann Kinder festlegen.

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

EntdeckenFrage

Warum merkt man sich Gelerntes besser nach einer Nacht Schlaf?

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

Auflösung

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

MerkenStress, Schlaf und Hormone

Bei Stress schüttet der Körper Adrenalin und Cortisol aus.

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

BeispielStress, Schlaf und Hormone

Wie arbeiten Nerven- und Hormonsystem bei einer Gefahr zusammen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Nerven wirken in Sekundenbruchteilen.
  2. Hormone wirken länger und breiter.
  1. Nerven wirken in Sekundenbruchteilen.
  2. Hormone wirken länger und breiter.
Ergebnis:
Das Nervensystem meldet schnell, Hormone wie Adrenalin wirken danach im ganzen Körper.

AchtungStress als nur schädlich gedacht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Welche Stoffe schüttet der Körper bei Stress aus? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Adrenalin wirkt in Sekunden, Cortisol über Stunden.
    Lösung zeigen
    1. Adrenalin wirkt in Sekunden, Cortisol über Stunden.
    2. Beide machen den Körper leistungsbereit.
    Ergebnis:
    Adrenalin und Cortisol
  2. ●23
    Was bewirkt das Hormon Cortisol bei Dauerstress? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Cortisol hilft kurzfristig.
    2. Dauerhaft erhöht, schadet es.
    Ergebnis:
    Es hält den Körper in Alarmbereitschaft und belastet ihn auf Dauer.
  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
    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
  2. ●26
    Ein Signal läuft durch eine markhaltige Nervenfaser mit 30 Metern in der Sekunde vom Hals zum Gehirn. Die Strecke beträgt 0,6 m. Wie lange dauert die Leitung?
    Lösung zeigen
    1. Zeit = Strecke : Geschwindigkeit.
    2. 0,6 m : 30 m/s = 0,02 s.
    3. Das sind 20 ms.
    Ergebnis:
    20 ms
  3. ●27
    Wo sitzen die Rezeptoren an der Synapse? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die empfangende Zelle trägt die Rezeptoren.
    2. Der Botenstoff dockt dort an.
    Ergebnis:
    an der Membran der nächsten Zelle
  4. ●28
    Eine Person ist weitsichtig. Wo liegt das Bild beim Blick auf ein Buch? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Auge ist zu kurz.
    2. Das Bild kommt hinter der Netzhaut zusammen.
    Ergebnis:
    hinter der Netzhaut
  5. ●29
    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
  6. ●30
    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.

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.

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.

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 leisten motorische Nerven? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie leiten Befehle vom Zentralen Nervensystem zu Muskeln.

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

    32
    Was steuert der Hirnstamm? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    lebenswichtige Abläufe wie Atmung und Herzschlag

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

    33
    Warum sind Schmerzsignale aus dem Fuß langsamer als Berührungssignale? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie laufen über Nervenfasern ohne Markscheide mit geringer Geschwindigkeit.

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

    34
    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
    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
    Wo liegt das Schaltzentrum beim Kniesehnenreflex? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    im Rückenmark

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

    37
    Eine Zeitschrift behauptet: „Wir nutzen nur zehn Prozent unseres Gehirns.“ Was ist richtig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Das ist ein Mythos, über den Tag werden alle Bereiche genutzt.

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

    38
    Was bewirkt das Hormon Cortisol bei Dauerstress? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es hält den Körper in Alarmbereitschaft und belastet ihn auf Dauer.

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. Er löst in der Zelle ein elektrisches Signal aus.
  2. Das Gehirn bekommt weiter Signale aus dem Nervenstumpf und deutet sie als Schmerz im fehlenden Glied.
  3. eine Veränderung der Umwelt oder des Körpers, die eine Sinneszelle auslösen kann
  4. das Kleinhirn
  5. Denken, Wahrnehmung, willkürliche Bewegung und Sprache
  6. Sinnesorgane liefern die Signale, Muskeln führen die Befehle aus, die Nerven verbinden beide mit dem Zentrum.
  7. Sie laufen über Nervenfasern ohne Markscheide mit geringer Geschwindigkeit.
  8. etwa 86 Milliarden
  9. Eine Zelle sammelt Signale vieler Zellen, gibt aber nur ein gemeinsames Ergebnis weiter.
  10. Adenosin kann dann nicht mehr andocken und das Müdewerden der Nervenzellen wird gehemmt.
  11. ein Eiweiß in der Membran, an das ein bestimmter Botenstoff passt
  12. Der Botenstoff bleibt im Spalt, die Zelle wird dauernd erregt und die Muskeln verkrampfen.
  13. die Zapfen
  14. auf dem Kopf und seitenverkehrt
  15. vor der Netzhaut, deshalb ist es unscharf
  16. ein angeborener Reflex
  17. Er läuft schnell, angeboren und ohne bewusstes Nachdenken ab.
  18. Fehlende oder veränderte Reflexe zeigen Schäden an Nerven oder Rückenmark.
  19. sich selbst abfragen und über mehrere Tage verteilt wiederholen
  20. Nein, Studien finden keinen Vorteil für Unterricht nach Lerntypen.
  21. Lerntypen sind nicht belegt, die Einteilung bringt keinen Lernvorteil und kann Kinder festlegen.
  22. Adrenalin und Cortisol
  23. Es hält den Körper in Alarmbereitschaft und belastet ihn auf Dauer.
  24. Nerven wirken schnell und gezielt, Hormone langsam und breit; Stress löst beides aus.
  25. lebenswichtige Vorgänge wie Atmung und Herzschlag steuern
  26. 20 ms
  27. an der Membran der nächsten Zelle
  28. hinter der Netzhaut
  29. im Rückenmark
  30. Das Gehirn ordnet und festigt es.
  31. Sie leiten Befehle vom Zentralen Nervensystem zu Muskeln.
  32. lebenswichtige Abläufe wie Atmung und Herzschlag
  33. Sie laufen über Nervenfasern ohne Markscheide mit geringer Geschwindigkeit.
  34. Adenosin kann dann nicht mehr andocken und das Müdewerden der Nervenzellen wird gehemmt.
  35. zum Gehirn
  36. im Rückenmark
  37. Das ist ein Mythos, über den Tag werden alle Bereiche genutzt.
  38. Es hält den Körper in Alarmbereitschaft und belastet ihn auf Dauer.