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Biologie · Klasse 9 und 10 · Kapitel

Andere ZahlenBasiswissenAlle 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
    In welcher Reihenfolge laufen die Stationen ab, wenn jemand einen Ball sieht und fängt? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Reiz kommt zuerst.
    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. ●2
    Wohin leiten sensorische Nerven ihre Signale? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sensorische Nerven leiten zum Gehirn oder Rückenmark.
    2. Motorische Nerven leiten zum Muskel.
    Ergebnis:
    zum Zentralen Nervensystem
  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

Was gehört zum Zentralen Nervensystem, was zum Peripheren? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Zentral sind Gehirn und Rückenmark.
  2. Peripher sind die Nerven, die davon abgehen.
  1. Zentral sind Gehirn und Rückenmark.
  2. Peripher sind die Nerven, die davon abgehen.
Ergebnis:
Gehirn und Rückenmark zentral, alle Nerven außerhalb peripher

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
    Ein Nerv im Arm ist durchtrennt. Welcher Teil des Nervensystems ist verletzt? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Nerv liegt außerhalb von Gehirn und Rückenmark.
    Lösung zeigen
    1. Der Nerv liegt außerhalb von Gehirn und Rückenmark.
    2. Das ist der periphere Teil.
    Ergebnis:
    das Periphere Nervensystem
  2. ●5
    Welche Aufgabe hat der Hirnstamm? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Hirnstamm verbindet Gehirn und Rückenmark.
    2. Er steuert, was ohne Nachdenken lebenswichtig ist.
    Ergebnis:
    lebenswichtige Vorgänge wie Atmung und Herzschlag steuern
  3. ★6
    Welche Aufgabe hat das Kleinhirn? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Kleinhirn macht Bewegungen flüssig.
    2. Bei Schäden wackelt der Gang.
    Ergebnis:
    Gleichgewicht und Bewegungen koordinieren

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
    Welcher Teil der Nervenzelle enthält den Zellkern? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Zellkörper ist die Schaltstelle der Zelle.
    Lösung zeigen
    1. Der Zellkörper ist die Schaltstelle der Zelle.
    2. Dort liegt der Kern.
    Ergebnis:
    der Zellkörper
  2. ●8
    Welche Aufgabe hat das Axon? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Axon ist die Leitung.
    2. Am Ende sitzen die Endknöpfchen.
    Ergebnis:
    Es leitet das Signal vom Zellkörper zu den Endknöpfchen.
  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.

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
    Wie passen Botenstoff und Rezeptor zusammen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Nur passende Stoffe docken an.
    Lösung zeigen
    1. Nur passende Stoffe docken an.
    2. Das erklärt, warum Stoffe gezielt wirken.
    Ergebnis:
    wie Schlüssel und Schloss
  2. ●11
    Was liegt zwischen dem Endknöpfchen und der nächsten Zelle? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. An der Synapse berühren sich die Zellen nicht.
    2. Zwischen ihnen liegt ein winziger Spalt.
    Ergebnis:
    der synaptische Spalt
  3. ★12
    Wie wird das Signal über den synaptischen Spalt übertragen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    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

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

Eine Person ist weitsichtig. Wo liegt das Bild beim Blick auf ein Buch? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Auge ist zu kurz.
  2. Das Bild kommt hinter der Netzhaut zusammen.
  1. Das Auge ist zu kurz.
  2. Das Bild kommt hinter der Netzhaut zusammen.
Ergebnis:
hinter der Netzhaut

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
    Wie wird die Linse beim Blick in die Ferne? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Ziliarmuskel erschlafft.
    Lösung zeigen
    1. Der Ziliarmuskel erschlafft.
    2. Die Linse wird flach.
    Ergebnis:
    flacher
  2. ●14
    Wie erklärt sich der blinde Fleck? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    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.
  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

Welche Teile gehören zum Reflexbogen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Bogen führt über das Rückenmark.
  2. Das Gehirn wird erst später informiert.
  1. Der Bogen führt über das Rückenmark.
  2. Das Gehirn wird erst später informiert.
Ergebnis:
Sinneszelle, sensorischer Nerv, Rückenmark, motorischer Nerv, Muskel

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. ○16
    Warum zuckt das Bein beim Kniesehnenreflex? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Dehnungsrezeptoren melden ans Rückenmark.
    Lösung zeigen
    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.
  2. ●17
    Beim Reflexbogen läuft das Signal vom Rezeptor zuerst wohin? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Weg beginnt am Rezeptor.
    2. Dann kommt der sensorische Nerv.
    Ergebnis:
    über einen sensorischen Nerv zum Rückenmark
  3. ★18
    Warum ist der Reflexbogen schneller als eine bewusste Reaktion? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Weniger Stationen bedeuten weniger Zeit.
    2. Jede Synapse braucht etwa eine Millisekunde.
    Ergebnis:
    Der Weg ist kürzer, weil das Gehirn nicht beteiligt ist und weniger Synapsen durchlaufen werden.

7Ich kann Lernen und Gedächtnis erklären und Neuromythen prüfen.

EntdeckenFrage

Nutzt ein Mensch wirklich nur zehn Prozent seines Gehirns?

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

Auflösung

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

MerkenLernen verändert das Gehirn

Beim Lernen werden genutzte Verbindungen zwischen Nervenzellen stärker.

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

BeispielLernen, Gedächtnis und Neuromythen

Wie unterscheiden sich kreative und logische Menschen im Gehirn? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Aufgaben nutzen beide Hälften.
  2. Rechts-links-Typen sind ein Mythos.
  1. Aufgaben nutzen beide Hälften.
  2. Rechts-links-Typen sind ein Mythos.
Ergebnis:
Es gibt keinen solchen Typ, beide Hälften arbeiten 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
    Sind Lerntypen wie der visuelle oder auditive Typ wissenschaftlich belegt? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Pashler und andere prüften 2008 die Studienlage.
    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.
  2. ●20
    Was geschieht beim Lernen im Gehirn? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Lernen verändert Synapsen.
    2. Das Gehirn baut sich dadurch um.
    3. Das nennt man Plastizität.
    Ergebnis:
    Neue Verbindungen zwischen Nervenzellen entstehen, und genutzte werden verstärkt.
  3. ★21
    Eine Untersuchung teilt Lernende in zwei Gruppen: A liest den Text dreimal, B liest einmal und wird dann zweimal abgefragt. Nach einer Woche ist B besser. Was zeigt das? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Aktives Abrufen verstärkt Verbindungen.
    2. Passives Lesen wirkt oberflächlich.
    3. Das Ergebnis ist als Abrufeffekt gut belegt (Roediger und Karpicke 2006).
    Ergebnis:
    Abrufen festigt das Gedächtnis stärker als erneutes Lesen.

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

EntdeckenFrage

Warum merkt man sich Gelerntes besser nach einer Nacht Schlaf?

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

Auflösung

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

MerkenStress, Schlaf und Hormone

Bei Stress schüttet der Körper Adrenalin und Cortisol aus.

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

BeispielStress, Schlaf und Hormone

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

AchtungStress als nur schädlich gedacht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Was bewirkt das Hormon Cortisol bei Dauerstress? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Cortisol hilft kurzfristig.
    Lösung zeigen
    1. Cortisol hilft kurzfristig.
    2. Dauerhaft erhöht, schadet es.
    Ergebnis:
    Es hält den Körper in Alarmbereitschaft und belastet ihn auf Dauer.
  2. ●23
    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.
  3. ★24
    Vor einer Prüfung fühlt sich eine Person angespannt, merkt aber, dass sie konzentrierter ist. Wie lässt sich das erklären? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Mäßige Erregung verbessert die Leistung.
    2. Zu viel Stress schadet.
    3. Das beschreibt die Yerkes-Dodson-Kurve.
    Ergebnis:
    Kurzzeitiger Stress erhöht die Wachheit und kann die Leistung steigern.

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Welche Aufgabe haben die Dendriten einer Nervenzelle? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Dendriten sind die Eingänge.
    2. Sie sind verzweigt, damit viele Signale ankommen können.
    Ergebnis:
    Sie nehmen Signale anderer Zellen auf.
  2. ●26
    Ein Signal läuft durch eine markhaltige Nervenfaser mit 90 Metern in der Sekunde vom Oberarm zum Rückenmark. Die Strecke beträgt 0,5 m. Wie lange dauert die Leitung?
    Lösung zeigen
    1. Zeit = Strecke : Geschwindigkeit.
    2. 0,5 m : 90 m/s = 0,005 s.
    3. Das sind 5 ms.
    Ergebnis:
    5 ms
  3. ●27
    Ein Gift blockiert die Rezeptoren an Muskelzellen. Was folgt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Rezeptor ist besetzt.
    2. Das Signal kommt nicht an.
    Ergebnis:
    Der Botenstoff kann nicht andocken, der Muskel erhält kein Signal.
  4. ●28
    Warum werden Pupillen im Dunkeln weit? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Pupille regelt die Lichtmenge.
    2. Im Dunkeln braucht das Auge mehr Licht.
    Ergebnis:
    So fällt mehr Licht ins Auge.
  5. ●29
    Warum festigt Schlaf nach dem Lernen das Gelernte? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Gehirn ist im Schlaf aktiv.
    2. Es ordnet Gelerntes und hält Wichtiges fest.
    Ergebnis:
    Im Schlaf wird Erlebtes geordnet und Verbindungen zwischen Nervenzellen werden gefestigt.
  6. ★30
    Warum wird das Nervensystem als System bezeichnet? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ein System besteht aus zusammenwirkenden Teilen.
    2. Gehirn, Rückenmark und Nerven sind verbunden.
    Ergebnis:
    Viele Teile mit eigenen Aufgaben arbeiten zusammen und tauschen Signale aus.

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.

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 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.

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
    Welche Aufgabe hat das Großhirn? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Denken, Wahrnehmung, willkürliche Bewegung und Sprache

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

    33
    Wie leiten Nerven Signale weiter? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    als elektrische Impulse, die sich am Axon entlang fortpflanzen

  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
    Welche Sehzellen ermöglichen das Farbsehen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    die Zapfen

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

    36
    Was kennzeichnet einen Reflex? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Er läuft schnell, angeboren und ohne bewusstes Nachdenken ab.

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

    37
    Warum sagt man, das Gehirn sei „plastisch“? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es verändert seine Verbindungen durch Erfahrung und Übung.

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

    38
    Was geschieht mit dem Herzschlag bei kurzem Stress? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Er wird schneller, weil Adrenalin den Körper leistungsbereit macht.

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. Licht, Sinneszellen im Auge, Nerv zum Gehirn, Gehirn, Nerv zum Arm, Muskel
  2. zum Zentralen Nervensystem
  3. Das Signal braucht Zeit durch Sinneszellen, Nerven und Gehirn, bevor die Reaktion beginnt.
  4. das Periphere Nervensystem
  5. lebenswichtige Vorgänge wie Atmung und Herzschlag steuern
  6. Gleichgewicht und Bewegungen koordinieren
  7. der Zellkörper
  8. Es leitet das Signal vom Zellkörper zu den Endknöpfchen.
  9. Die Leitung wird langsamer und Signale kommen unsicher an.
  10. wie Schlüssel und Schloss
  11. der synaptische Spalt
  12. durch Botenstoffe, die in den Spalt abgegeben werden
  13. flacher
  14. An der Stelle, an der der Sehnerv das Auge verlässt, gibt es keine Sehzellen.
  15. vor der Netzhaut, deshalb ist es unscharf
  16. Der Schlag dehnt die Sehne, ein Signal läuft zum Rückenmark und zurück zum Muskel.
  17. über einen sensorischen Nerv zum Rückenmark
  18. Der Weg ist kürzer, weil das Gehirn nicht beteiligt ist und weniger Synapsen durchlaufen werden.
  19. Nein, Studien finden keinen Vorteil für Unterricht nach Lerntypen.
  20. Neue Verbindungen zwischen Nervenzellen entstehen, und genutzte werden verstärkt.
  21. Abrufen festigt das Gedächtnis stärker als erneutes Lesen.
  22. Es hält den Körper in Alarmbereitschaft und belastet ihn auf Dauer.
  23. Ohne Pause bleiben Stresshormone erhöht und belasten Herz, Immunsystem und Schlaf.
  24. Kurzzeitiger Stress erhöht die Wachheit und kann die Leistung steigern.
  25. Sie nehmen Signale anderer Zellen auf.
  26. 5 ms
  27. Der Botenstoff kann nicht andocken, der Muskel erhält kein Signal.
  28. So fällt mehr Licht ins Auge.
  29. Im Schlaf wird Erlebtes geordnet und Verbindungen zwischen Nervenzellen werden gefestigt.
  30. Viele Teile mit eigenen Aufgaben arbeiten zusammen und tauschen Signale aus.
  31. Sie leiten Befehle vom Zentralen Nervensystem zu Muskeln.
  32. Denken, Wahrnehmung, willkürliche Bewegung und Sprache
  33. als elektrische Impulse, die sich am Axon entlang fortpflanzen
  34. Adenosin kann dann nicht mehr andocken und das Müdewerden der Nervenzellen wird gehemmt.
  35. die Zapfen
  36. Er läuft schnell, angeboren und ohne bewusstes Nachdenken ab.
  37. Es verändert seine Verbindungen durch Erfahrung und Übung.
  38. Er wird schneller, weil Adrenalin den Körper leistungsbereit macht.