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Biologie · Klasse 9 und 10 · Kapitel

Andere ZahlenÜbenBasiswissenAlle Kapitel

Nervensystem und Gehirn

EntdeckenDie Frage zum Kapitel

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

Schreib eine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Für die Lehrkraft: Schnelle Nervenfasern leiten mit bis zu 120 Metern in der Sekunde. Bei etwa 1,8 Metern Weg dauert es also nur rund 15 bis 20 Tausendstel Sekunden. Langsame Schmerzfasern brauchen viel länger. Quelle: Lehrbuchwissen: Leitungsgeschwindigkeit von Nervenfasern (zum Beispiel Schmidt, Lang und Heckmann, Physiologie des Menschen).

  • Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
  • Merken kommt ins Heft
  • Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
  • Üben selbst rechnen
  • Achtung typischer Fehler
  • Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen

○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenVom Reiz zur Reaktion

Ein Reiz trifft eine Sinneszelle, sie bildet daraus elektrische Signale.

Nerven leiten sie zum Gehirn, dort entsteht die Wahrnehmung. Ein Nerv leitet den Befehl zum Muskel.

BeispielVom Reiz zur Reaktion

Was leisten Sinneszellen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Sinneszellen nehmen den Reiz auf.
  2. Sie erzeugen Signale.
  3. Wahrnehmung entsteht erst im Gehirn.
  1. Sinneszellen nehmen den Reiz auf.
  2. Sie erzeugen Signale.
  3. Wahrnehmung entsteht erst im Gehirn.
Ergebnis:
Sie wandeln Reize in elektrische Signale um.

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 erklärt den Phantomschmerz nach einer Amputation? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Wahrnehmung entsteht im Gehirn.
    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.
  2. ●2
    Was verändert ein Reiz an einer Sinneszelle? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sinneszellen sind Übersetzer.
    2. Sie wandeln Licht, Schall oder Druck um.
    3. Das Ergebnis ist ein Signal.
    Ergebnis:
    Er löst in der Zelle ein elektrisches Signal aus.
  3. ★3
    Warum reagiert jemand auf einen lauten Knall manchmal erst, wenn er erschrocken ist? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Jede Station kostet Zeit.
    2. Die Reaktion kommt erst nach den Signalwegen.
    3. Das nennt man Reaktionszeit.
    Ergebnis:
    Das Signal braucht Zeit durch Sinneszellen, Nerven und Gehirn, bevor die Reaktion beginnt.

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

EntdeckenFrage

Wie viele Nervenzellen hat das menschliche Gehirn?

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

Auflösung

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

MerkenZentrales und peripheres Nervensystem

Gehirn und Rückenmark bilden das Zentrale Nervensystem.

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

BeispielZentrales und peripheres Nervensystem

Eine Person kann nach einem Unfall nicht mehr sprechen, atmet aber normal. Welcher Teil ist am ehesten betroffen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Sprache gehört zum Großhirn.
  2. Atmung steuert der Hirnstamm.
  3. Sie läuft hier normal weiter.
  1. Sprache gehört zum Großhirn.
  2. Atmung steuert der Hirnstamm.
  3. Sie läuft hier normal weiter.
Ergebnis:
das Großhirn

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
    Wo verlaufen die Nerven, die vom Gehirn zu den Beinen führen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Das Rückenmark ist die Hauptleitung.
    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
  2. ●5
    Ein Nerv im Arm ist durchtrennt. Welcher Teil des Nervensystems ist verletzt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Nerv liegt außerhalb von Gehirn und Rückenmark.
    2. Das ist der periphere Teil.
    Ergebnis:
    das Periphere Nervensystem
  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.

AchtungRichtung der Erregung im Neuron verwechselt

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    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
    Welcher Teil der Nervenzelle enthält den Zellkern? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Zellkörper ist die Schaltstelle der Zelle.
    2. Dort liegt der Kern.
    Ergebnis:
    der Zellkörper
  3. ★9
    Erkrankungen wie Multiple Sklerose zerstören Markscheiden. Welche Folge ist zu erwarten? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Mark beschleunigt die Leitung.
    2. Fehlt es, wird sie langsam oder bricht ab.
    Ergebnis:
    Die Leitung wird langsamer und Signale kommen unsicher an.

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

EntdeckenFrage

Warum macht Kaffee wach?

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

Auflösung

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

MerkenDie Synapse

An der Synapse springt kein Strom über.

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

BeispielSynapse und Botenstoffe

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

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
    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 wirken viele Drogen an der Synapse? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Drogen wirken an Rezeptoren oder Abbau.
    2. Das Belohnungssystem reagiert stark darauf.
    Ergebnis:
    Sie ahmen Botenstoffe nach oder verhindern deren Abbau und verändern so die Übertragung.
  3. ★12
    Warum wirkt ein Nervengift, das den Abbau eines Botenstoffs hemmt, so gefährlich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Botenstoff muss nach getaner Arbeit abgebaut werden.
    2. Bleibt er, bleibt das Signal an.
    3. Folge ist Dauererregung.
    Ergebnis:
    Der Botenstoff bleibt im Spalt, die Zelle wird dauernd erregt und die Muskeln verkrampfen.

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

EntdeckenFrage

Warum sieht man im Dunkeln keine Farben?

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

Auflösung

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

MerkenDas Auge

Licht fällt durch die Linse auf die Netzhaut.

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

BeispielBau und Funktion des Auges

Wie erklärt sich der blinde Fleck? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Sehnerv besteht aus Nervenfasern.
  2. An der Austrittsstelle fehlen Sehzellen.
  3. Das Gehirn füllt die Lücke auf.
  1. Der Sehnerv besteht aus Nervenfasern.
  2. An der Austrittsstelle fehlen Sehzellen.
  3. Das Gehirn füllt die Lücke auf.
Ergebnis:
An der Stelle, an der der Sehnerv das Auge verlässt, gibt es keine Sehzellen.

AchtungBild im Auge für das Gesehene gehalten

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Was geschieht mit der Linse, wenn jemand ein Buch aus kurzer Entfernung liest? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Nahes Licht fällt stark auseinander.
    Lösung zeigen
    1. Nahes Licht fällt stark auseinander.
    2. Eine dicke Linse bündelt stärker.
    Ergebnis:
    Sie wird dicker und bricht das Licht stärker.
  2. ●14
    Wie wird die Linse beim Blick in die Ferne? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Ziliarmuskel erschlafft.
    2. Die Linse wird flach.
    Ergebnis:
    flacher
  3. ★15
    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

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
    Beim Reflexbogen läuft das Signal vom Rezeptor zuerst wohin? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Weg beginnt am Rezeptor.
    Lösung zeigen
    1. Der Weg beginnt am Rezeptor.
    2. Dann kommt der sensorische Nerv.
    Ergebnis:
    über einen sensorischen Nerv zum Rückenmark
  2. ●17
    Ein Säugling umklammert einen Finger. Was ist das? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Säuglinge können es sofort.
    2. Das spricht für einen Reflex.
    Ergebnis:
    ein angeborener Reflex
  3. ★18
    Warum fühlt sich die Hand erst nach dem Zurückziehen heiß an? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Reflexbogen ist kurz.
    2. Der Weg ins Gehirn ist länger.
    3. Deshalb kommt der Schmerz später.
    Ergebnis:
    Das Rückenmark löst den Rückzug sofort aus, die Schmerzmeldung kommt erst später im Gehirn an.

7Ich kann Lernen und Gedächtnis erklären und Neuromythen prüfen.

EntdeckenFrage

Nutzt ein Mensch wirklich nur zehn Prozent seines Gehirns?

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

Auflösung

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

MerkenLernen verändert das Gehirn

Beim Lernen werden genutzte Verbindungen zwischen Nervenzellen stärker.

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

BeispielLernen, Gedächtnis und Neuromythen

Warum festigt Schlaf nach dem Lernen das Gelernte? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Gehirn ist im Schlaf aktiv.
  2. Es ordnet Gelerntes und hält Wichtiges fest.
  1. Das Gehirn ist im Schlaf aktiv.
  2. Es ordnet Gelerntes und hält Wichtiges fest.
Ergebnis:
Im Schlaf wird Erlebtes geordnet und Verbindungen zwischen Nervenzellen werden gefestigt.

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
    Warum sagt man, das Gehirn sei „plastisch“? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Plastisch heißt formbar.
    Lösung zeigen
    1. Plastisch heißt formbar.
    2. Das gilt für Synapsen.
    Ergebnis:
    Es verändert seine Verbindungen durch Erfahrung und Übung.
  2. ●20
    Wie unterscheiden sich kreative und logische Menschen im Gehirn? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Aufgaben nutzen beide Hälften.
    2. Rechts-links-Typen sind ein Mythos.
    Ergebnis:
    Es gibt keinen solchen Typ, beide Hälften arbeiten zusammen.
  3. ★21
    Welche Lernstrategie ist nach Studien besonders wirksam? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Abrufen festigt Wissen.
    2. Verteiltes Üben schlägt Büffeln.
    Ergebnis:
    sich selbst abfragen und über mehrere Tage verteilt wiederholen

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

Warum ist Erholung nach Stress wichtig? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Dauerhaft erhöhtes Cortisol ist schädlich.
  2. Pausen senken die Hormone.
  1. Dauerhaft erhöhtes Cortisol ist schädlich.
  2. Pausen senken die Hormone.
Ergebnis:
Ohne Pause bleiben Stresshormone erhöht und belasten Herz, Immunsystem und 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
    Welche Tätigkeit hilft nach Stress zur Erholung? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Erholung senkt die Stresshormone.
    Lösung zeigen
    1. Erholung senkt die Stresshormone.
    2. Schlaf ist besonders wichtig.
    Ergebnis:
    Bewegung, Pausen oder Schlaf
  2. ●23
    Ist eine kleine Portion Aufregung vor einem Test immer schlecht? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Kurzer Stress aktiviert.
    2. Dauerstress ohne Erholung schadet.
    Ergebnis:
    Nein, sie kann leistungsbereit machen, solange sie nicht dauerhaft ist.
  3. ★24
    Ist Stress immer schädlich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Entscheidend sind Dauer und Erholung.
    2. Kurzzeitig kann Stress helfen.
    Ergebnis:
    Nein, kurzer Stress macht leistungsbereit. Dauerstress ohne Erholung macht krank.

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    In welcher Reihenfolge laufen die Stationen ab, wenn jemand einen Ball sieht und fängt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Reiz kommt zuerst.
    2. Dann geht das Signal ins Gehirn.
    3. Vom Gehirn geht der Befehl zum Muskel.
    Ergebnis:
    Licht, Sinneszellen im Auge, Nerv zum Gehirn, Gehirn, Nerv zum Arm, Muskel
  2. ●26
    Was steuert der Hirnstamm? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Hirnstamm liegt unten, am Übergang zum Rückenmark.
    2. Er arbeitet ohne bewusstes Denken.
    Ergebnis:
    lebenswichtige Abläufe wie Atmung und Herzschlag
  3. ●27
    Wie leiten Nerven Signale weiter? Begründe die Wahl.
    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
  4. ●28
    Ein Signal läuft durch eine markhaltige Nervenfaser mit 80 Metern in der Sekunde vom Finger zum Rückenmark. Die Strecke beträgt 0,8 m. Wie lange dauert die Leitung?
    Lösung zeigen
    1. Zeit = Strecke : Geschwindigkeit.
    2. 0,8 m : 80 m/s = 0,01 s.
    3. Das sind 10 ms.
    Ergebnis:
    10 ms
  5. ●29
    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
  6. ●30
    Was geschieht beim Blick in die Ferne? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Paralleles Licht aus der Ferne braucht wenig Brechung.
    2. Die Linse wird flach.
    Ergebnis:
    Der Ziliarmuskel entspannt sich, die Linse wird flach.

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

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

AchtungWahrnehmung im Sinnesorgan gedacht

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

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

AchtungAufgaben der Gehirnteile verwechselt

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

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

AchtungNerv als Stromkabel gedacht

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

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

AchtungZeit beim Nervenimpuls falsch gerechnet

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

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

AchtungBeim Fallstab die Wurzel vergessen

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

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

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 ist ein Reiz? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    eine Veränderung der Umwelt oder des Körpers, die eine Sinneszelle auslösen kann

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

    32
    Eine Person kann nach einem Unfall nicht mehr sprechen, atmet aber normal. Welcher Teil ist am ehesten betroffen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    das Großhirn

  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
    Koffein blockiert Adenosin-Rezeptoren. Warum macht es wacher? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Adenosin kann dann nicht mehr andocken und das Müdewerden der Nervenzellen wird gehemmt.

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

    35
    Was geschieht beim Blick in die Ferne? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Der Ziliarmuskel entspannt sich, die Linse wird flach.

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

    36
    Welche Handlung ist ein Reflex? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    das Niesen bei Reizung der Nase

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

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

Die Frage vom Anfang

EntdeckenRückschau

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

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

Auflösung

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

Wörter

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

Lösungen

  1. Das Gehirn bekommt weiter Signale aus dem Nervenstumpf und deutet sie als Schmerz im fehlenden Glied.
  2. Er löst in der Zelle ein elektrisches Signal aus.
  3. Das Signal braucht Zeit durch Sinneszellen, Nerven und Gehirn, bevor die Reaktion beginnt.
  4. durch das Rückenmark in der Wirbelsäule und dann als periphere Nerven
  5. das Periphere Nervensystem
  6. Sinnesorgane liefern die Signale, Muskeln führen die Befehle aus, die Nerven verbinden beide mit dem Zentrum.
  7. etwa 86 Milliarden
  8. der Zellkörper
  9. Die Leitung wird langsamer und Signale kommen unsicher an.
  10. ein Eiweiß in der Membran, an das ein bestimmter Botenstoff passt
  11. Sie ahmen Botenstoffe nach oder verhindern deren Abbau und verändern so die Übertragung.
  12. Der Botenstoff bleibt im Spalt, die Zelle wird dauernd erregt und die Muskeln verkrampfen.
  13. Sie wird dicker und bricht das Licht stärker.
  14. flacher
  15. die Hornhaut
  16. über einen sensorischen Nerv zum Rückenmark
  17. ein angeborener Reflex
  18. Das Rückenmark löst den Rückzug sofort aus, die Schmerzmeldung kommt erst später im Gehirn an.
  19. Es verändert seine Verbindungen durch Erfahrung und Übung.
  20. Es gibt keinen solchen Typ, beide Hälften arbeiten zusammen.
  21. sich selbst abfragen und über mehrere Tage verteilt wiederholen
  22. Bewegung, Pausen oder Schlaf
  23. Nein, sie kann leistungsbereit machen, solange sie nicht dauerhaft ist.
  24. Nein, kurzer Stress macht leistungsbereit. Dauerstress ohne Erholung macht krank.
  25. Licht, Sinneszellen im Auge, Nerv zum Gehirn, Gehirn, Nerv zum Arm, Muskel
  26. lebenswichtige Abläufe wie Atmung und Herzschlag
  27. als elektrische Impulse, die sich am Axon entlang fortpflanzen
  28. 10 ms
  29. wie Schlüssel und Schloss
  30. Der Ziliarmuskel entspannt sich, die Linse wird flach.
  31. eine Veränderung der Umwelt oder des Körpers, die eine Sinneszelle auslösen kann
  32. das Großhirn
  33. in den Endknöpfchen an der Synapse
  34. Adenosin kann dann nicht mehr andocken und das Müdewerden der Nervenzellen wird gehemmt.
  35. Der Ziliarmuskel entspannt sich, die Linse wird flach.
  36. das Niesen bei Reizung der Nase
  37. Nein, beide Hälften arbeiten bei fast jeder Aufgabe zusammen.
  38. acht bis zehn Stunden