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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
    Jemand hört hinter sich ein Auto hupen und springt zur Seite. Womit beginnt die Kette? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Am Anfang steht immer der Reiz.
    Lösung zeigen
    1. Am Anfang steht immer der Reiz.
    2. Dann folgen Sinneszellen und Nerv.
    3. Der Muskel arbeitet erst am Ende.
    Ergebnis:
    mit dem Schall als Reiz, den Sinneszellen im Ohr aufnehmen
  2. ●2
    Was leisten Sinneszellen? Begründe die Wahl.
    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.
  3. ★3
    Eine Person verliert durch einen Unfall die Verbindung zwischen Hand und Rückenmark. Was fällt aus? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sensorische Nerven melden zum Gehirn.
    2. Motorische Nerven bringen den Befehl.
    3. Ist die Verbindung getrennt, fallen beide aus.
    Ergebnis:
    Die Hand spürt nichts mehr und kann nicht mehr bewegt werden.

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

EntdeckenFrage

Wie viele Nervenzellen hat das menschliche Gehirn?

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

Auflösung

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

MerkenZentrales und peripheres Nervensystem

Gehirn und Rückenmark bilden das Zentrale Nervensystem.

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

BeispielZentrales und peripheres Nervensystem

Welche Aufgabe hat der Hirnstamm? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Hirnstamm verbindet Gehirn und Rückenmark.
  2. Er steuert, was ohne Nachdenken lebenswichtig ist.
  1. Der Hirnstamm verbindet Gehirn und Rückenmark.
  2. Er steuert, was ohne Nachdenken lebenswichtig ist.
Ergebnis:
lebenswichtige Vorgänge wie Atmung und Herzschlag steuern

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
    Welche Aufgabe hat das Kleinhirn? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Das Kleinhirn macht Bewegungen flüssig.
    Lösung zeigen
    1. Das Kleinhirn macht Bewegungen flüssig.
    2. Bei Schäden wackelt der Gang.
    Ergebnis:
    Gleichgewicht und Bewegungen koordinieren
  2. ●5
    Ein Unfall verletzt die Wirbelsäule und das Rückenmark. Welches System ist betroffen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Rückenmark gehört zum Zentralen Nervensystem.
    2. Die Wirbelsäule schützt es.
    Ergebnis:
    das Zentrale Nervensystem
  3. ★6
    Eine Person torkelt, kann aber klar denken und sprechen. Welcher Teil ist am ehesten betroffen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Torkeln spricht für gestörte Koordination.
    2. Das ist Aufgabe des Kleinhirns.
    3. Denken ist Aufgabe des Großhirns.
    Ergebnis:
    das Kleinhirn

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenBau und Leitung der Nervenzelle

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

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

BeispielBau und Leitung der Nervenzelle

Welcher Teil der Nervenzelle enthält den Zellkern? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Zellkörper ist die Schaltstelle der Zelle.
  2. Dort liegt der Kern.
  1. Der Zellkörper ist die Schaltstelle der Zelle.
  2. Dort liegt der Kern.
Ergebnis:
der Zellkörper

AchtungNerv als Stromkabel gedacht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Wie viele Nervenzellen hat das menschliche Gehirn ungefähr? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Azevedo und andere zählten 2009 etwa 86 Milliarden.
    Lösung zeigen
    1. Azevedo und andere zählten 2009 etwa 86 Milliarden.
    2. Milliarde ist tausend Millionen.
    Ergebnis:
    etwa 86 Milliarden
  2. ●8
    Wozu dient die Markscheide um ein Axon? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Mark ist ein Fettmantel.
    2. Der Impuls springt von Lücke zu Lücke.
    3. So geht es viel schneller.
    Ergebnis:
    Sie isoliert und beschleunigt die Weiterleitung.
  3. ★9
    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

Wie wird das Signal über den synaptischen Spalt übertragen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Endknöpfchen setzt Botenstoffe frei.
  2. Sie wandern durch den Spalt.
  3. Sie docken an Rezeptoren an.
  1. Das Endknöpfchen setzt Botenstoffe frei.
  2. Sie wandern durch den Spalt.
  3. Sie docken an Rezeptoren an.
Ergebnis:
durch Botenstoffe, die in den Spalt abgegeben werden

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
    Koffein blockiert Adenosin-Rezeptoren. Warum macht es wacher? Begründe die Wahl.
    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.
  3. ★12
    Ein Medikament füllt den Botenstoff schneller nach. Was ändert sich an der Synapse? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Mehr Botenstoff heißt mehr Rezeptoren besetzt.
    2. Das Signal wird stärker.
    Ergebnis:
    Mehr Botenstoff im Spalt, die Übertragung wird verstärkt.

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

EntdeckenFrage

Warum sieht man im Dunkeln keine Farben?

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

Auflösung

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

MerkenDas Auge

Licht fällt durch die Linse auf die Netzhaut.

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

BeispielBau und Funktion des Auges

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
    Wohin führt der Sehnerv? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Sehnerv leitet die Signale der Sehzellen.
    Lösung zeigen
    1. Der Sehnerv leitet die Signale der Sehzellen.
    2. Im Gehirn entsteht die Wahrnehmung.
    Ergebnis:
    zum Gehirn
  2. ●14
    Welche Schicht im Auge enthält die Sehzellen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Netzhaut liegt hinten im Auge.
    2. Dort entstehen die Signale.
    Ergebnis:
    die Netzhaut
  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

Ein Säugling umklammert einen Finger. Was ist das? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Säuglinge können es sofort.
  2. Das spricht für einen Reflex.
  1. Säuglinge können es sofort.
  2. Das spricht für einen Reflex.
Ergebnis:
ein angeborener Reflex

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
    Wo liegt das Schaltzentrum beim Kniesehnenreflex? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Reflexbogen läuft über das Rückenmark.
    Lösung zeigen
    1. Der Reflexbogen läuft über das Rückenmark.
    2. Das Gehirn erfährt es später.
    Ergebnis:
    im Rückenmark
  2. ●17
    Welche Handlung ist ein Reflex? Begründe die Wahl.
    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
  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

Nutzt der Mensch nur zehn Prozent seines Gehirns? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Bildgebende Verfahren zeigen Aktivität in allen Bereichen.
  2. Schäden in jedem Bereich haben Folgen.
  1. Bildgebende Verfahren zeigen Aktivität in allen Bereichen.
  2. Schäden in jedem Bereich haben Folgen.
Ergebnis:
Nein, alle Bereiche des Gehirns werden 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
    Ein Kind sagt: „Ich bin ein auditiver Lerntyp, ich lerne nur durch Hören.“ Wie lässt sich das prüfen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Eine Selbsteinschätzung ist kein Beleg.
    Lösung zeigen
    1. Eine Selbsteinschätzung ist kein Beleg.
    2. Studien zeigen keinen Vorteil für Lerntypen.
    Ergebnis:
    Es gibt keinen Beleg für Lerntypen, besser wirkt Abfragen in verschiedenen Formen.
  2. ●20
    Was hilft nach der Studienlage beim Behalten von Gelerntem? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Abruf stärkt Verbindungen.
    2. Verteiltes Lernen schlägt Büffeln.
    3. Markieren allein bringt wenig.
    4. Nach dem eigenen Lerntyp zu lernen, ist nicht belegt.
    Ergebnis:
    Wiederholen, Abrufen und Verteilen des Lernens über mehrere Tage
  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
    Warum fühlt man sich nach zu wenig Schlaf schlecht konzentriert? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Schlaf ordnet und festigt.
    Lösung zeigen
    1. Schlaf ordnet und festigt.
    2. Mangel schwächt Aufmerksamkeit.
    Ergebnis:
    Im Schlaf erholt sich das Gehirn, ohne Schlaf arbeitet es weniger gut.
  2. ●23
    Welche Stoffe schüttet der Körper bei Stress aus? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Adrenalin wirkt in Sekunden, Cortisol über Stunden.
    2. Beide machen den Körper leistungsbereit.
    Ergebnis:
    Adrenalin und Cortisol
  3. ★24
    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.

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Was verändert ein Reiz an einer Sinneszelle? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sinneszellen sind Übersetzer.
    2. Sie wandeln Licht, Schall oder Druck um.
    3. Das Ergebnis ist ein Signal.
    Ergebnis:
    Er löst in der Zelle ein elektrisches Signal aus.
  2. ●26
    Welche Aufgabe hat das Großhirn? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Großhirn ist der größte Teil.
    2. Es steuert alles, was bewusst abläuft.
    3. Atmung steuert der Hirnstamm.
    Ergebnis:
    Denken, Wahrnehmung, willkürliche Bewegung und Sprache
  3. ●27
    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
  4. ●28
    Was bewirkt Adrenalin bei Stress? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Adrenalin bereitet auf Kampf oder Flucht vor.
    2. Muskeln bekommen mehr Sauerstoff.
    Ergebnis:
    Herzschlag und Atmung werden schneller, die Muskeln werden besser durchblutet.
  5. ★29
    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.
  6. ★30
    Beim Fallstabversuch fällt ein Lineal 25 cm, bevor es gefangen wird. Wie groß ist die Reaktionszeit mit g = 9,81 m/s²?
    Lösung zeigen
    1. Beim freien Fall gilt s = ½ · g · t².
    2. t² = 2 · 0,25 m : 9,81 m/s² = 0,051 s².
    3. t = √0,051 s = 0,226 s.
    Ergebnis:
    0,226 s

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
    Was leisten Sinneszellen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie wandeln Reize in elektrische Signale um.

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

    32
    Welche Aufgabe hat das Kleinhirn? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Gleichgewicht und Bewegungen koordinieren

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

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

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

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

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

    35
    Was geschieht mit der Linse, wenn jemand ein Buch aus kurzer Entfernung liest? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie wird dicker und bricht das Licht stärker.

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

    36
    Der Lidschlussreflex schützt das Auge. Was löst ihn aus? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    ein Gegenstand, der sich schnell dem Auge nähert, oder eine Berührung der Hornhaut

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

    37
    Lernt man besser, wenn man nach seinem Lerntyp unterrichtet wird? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nein, dafür gibt es keinen Beleg.

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

    38
    Ist eine kleine Portion Aufregung vor einem Test immer schlecht? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nein, sie kann leistungsbereit machen, solange sie nicht dauerhaft ist.

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Die Frage vom Anfang

EntdeckenRückschau

Wie lange braucht ein Reiz vom großen Zeh bis ins Gehirn?

Lies deine Vermutung vom Anfang. Kannst du die Frage jetzt mit dem Kapitel beantworten?

Auflösung

Schnelle Nervenfasern leiten mit bis zu 120 Metern in der Sekunde. Bei etwa 1,8 Metern Weg dauert es also nur rund 15 bis 20 Tausendstel Sekunden. Langsame Schmerzfasern brauchen viel länger.

Wörter

Funktion
eine Regel, die aus einer Zahl eine andere macht
Prozentsatz
wie viel Prozent es sind
Prozentwert
der Teil, um den es geht

Lösungen

  1. mit dem Schall als Reiz, den Sinneszellen im Ohr aufnehmen
  2. Sie wandeln Reize in elektrische Signale um.
  3. Die Hand spürt nichts mehr und kann nicht mehr bewegt werden.
  4. Gleichgewicht und Bewegungen koordinieren
  5. das Zentrale Nervensystem
  6. das Kleinhirn
  7. etwa 86 Milliarden
  8. Sie isoliert und beschleunigt die Weiterleitung.
  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. Adenosin kann dann nicht mehr andocken und das Müdewerden der Nervenzellen wird gehemmt.
  12. Mehr Botenstoff im Spalt, die Übertragung wird verstärkt.
  13. zum Gehirn
  14. die Netzhaut
  15. Das Gehirn kann sich an das veränderte Bild anpassen und die Welt wieder aufrecht wahrnehmen.
  16. im Rückenmark
  17. Zucken der Hand beim Berühren einer heißen Platte
  18. Fehlende oder veränderte Reflexe zeigen Schäden an Nerven oder Rückenmark.
  19. Es gibt keinen Beleg für Lerntypen, besser wirkt Abfragen in verschiedenen Formen.
  20. Wiederholen, Abrufen und Verteilen des Lernens über mehrere Tage
  21. Lerntypen sind nicht belegt, die Einteilung bringt keinen Lernvorteil und kann Kinder festlegen.
  22. Im Schlaf erholt sich das Gehirn, ohne Schlaf arbeitet es weniger gut.
  23. Adrenalin und Cortisol
  24. Ohne Pause bleiben Stresshormone erhöht und belasten Herz, Immunsystem und Schlaf.
  25. Er löst in der Zelle ein elektrisches Signal aus.
  26. Denken, Wahrnehmung, willkürliche Bewegung und Sprache
  27. 20 ms
  28. Herzschlag und Atmung werden schneller, die Muskeln werden besser durchblutet.
  29. Das Gehirn deutet jedes Signal der Sehzellen als Licht, auch wenn der Reiz Druck war.
  30. 0,226 s
  31. Sie wandeln Reize in elektrische Signale um.
  32. Gleichgewicht und Bewegungen koordinieren
  33. als elektrische Welle vom Zellkörper zu den Endknöpfchen
  34. Sie ahmen Botenstoffe nach oder verhindern deren Abbau und verändern so die Übertragung.
  35. Sie wird dicker und bricht das Licht stärker.
  36. ein Gegenstand, der sich schnell dem Auge nähert, oder eine Berührung der Hornhaut
  37. Nein, dafür gibt es keinen Beleg.
  38. Nein, sie kann leistungsbereit machen, solange sie nicht dauerhaft ist.