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Biologie · Klasse 9 und 10 · Kapitel

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Nervensystem und Gehirn

EntdeckenDie Frage zum Kapitel

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

Schreib eine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

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

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

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

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenVom Reiz zur Reaktion

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

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

BeispielVom Reiz zur Reaktion

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

AchtungStationen von Reiz und Reaktion vertauscht

So nicht
Reiz, Muskel, Nerv, Gehirn, Reaktion.
So richtig
Reiz, Sinneszelle, sensorischer Nerv, Gehirn, motorischer Nerv, Muskel, Reaktion.

Gehe den Weg der Signale: Sinneszelle nimmt auf, Nerv leitet zum Gehirn, ein zweiter Nerv leitet zum Muskel.

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    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
    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
  3. ★3
    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.

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
    Welche Aufgabe hat der Hirnstamm? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Hirnstamm verbindet Gehirn und Rückenmark.
    Lösung zeigen
    1. Der Hirnstamm verbindet Gehirn und Rückenmark.
    2. Er steuert, was ohne Nachdenken lebenswichtig ist.
    Ergebnis:
    lebenswichtige Vorgänge wie Atmung und Herzschlag steuern
  2. ●5
    Welche Aufgabe hat das Großhirn? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Großhirn ist der größte Teil.
    2. Es steuert alles, was bewusst abläuft.
    3. Atmung steuert der Hirnstamm.
    Ergebnis:
    Denken, Wahrnehmung, willkürliche Bewegung und Sprache
  3. ★6
    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

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

Wo endet das Axon einer Nervenzelle? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Am Ende teilt sich das Axon.
  2. Die Endknöpfchen geben Botenstoffe ab.
  1. Am Ende teilt sich das Axon.
  2. Die Endknöpfchen geben Botenstoffe ab.
Ergebnis:
in den Endknöpfchen an der Synapse

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
    Wie bewegt sich ein Nervenimpuls im Axon? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Axon leitet vom Zellkörper weg.
    2. Die Welle ist viel langsamer als Strom im Draht.
    Ergebnis:
    als elektrische Welle vom Zellkörper zu den Endknöpfchen
  3. ★9
    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

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 heißt der Stoff, der den Spalt zwischen zwei Nervenzellen überquert? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Im Spalt fließt kein Strom.
  2. Chemische Stoffe tragen das Signal.
  1. Im Spalt fließt kein Strom.
  2. Chemische Stoffe tragen das Signal.
Ergebnis:
Botenstoff, auch Transmitter genannt

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 geschieht, wenn der Botenstoff an einen Rezeptor andockt? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Schlüssel und Schloss: Der Botenstoff passt in den Rezeptor.
    Lösung zeigen
    1. Schlüssel und Schloss: Der Botenstoff passt in den Rezeptor.
    2. Dadurch öffnen sich Kanäle in der Membran.
    Ergebnis:
    In der nächsten Zelle wird ein neues Signal ausgelöst.
  2. ●11
    Warum stoppt ein Signal nach einiger Zeit an der Synapse? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Botenstoffe bleiben nicht im Spalt.
    2. Enzyme bauen sie ab.
    Ergebnis:
    Der Botenstoff wird abgebaut oder wieder aufgenommen.
  3. ★12
    Warum sind Synapsen für das Lernen wichtig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Lernen verändert Synapsen.
    2. Verbindungen, die oft aktiv sind, werden stärker.
    Ergebnis:
    Häufig genutzte Verbindungen werden verstärkt, neue entstehen.

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

Welche Sehzellen ermöglichen das Farbsehen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Zapfen sehen Farben bei Licht.
  2. Stäbchen sehen in Grautönen bei wenig Licht.
  1. Zapfen sehen Farben bei Licht.
  2. Stäbchen sehen in Grautönen bei wenig Licht.
Ergebnis:
die Zapfen

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 steht das Bild auf der Netzhaut? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Linse kehrt das Bild um.
    2. Das Gehirn dreht es wieder um.
    Ergebnis:
    auf dem Kopf und seitenverkehrt
  3. ★15
    Eine Person ist kurzsichtig. Das Auge ist zu lang gebaut. Wo liegt das Bild bei Blick in die Ferne? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ein zu langes Auge sammelt das Licht zu früh.
    2. Eine Zerstreuungslinse korrigiert das.
    Ergebnis:
    vor der Netzhaut, deshalb ist es unscharf

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenReflex und willkürliche Handlung

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

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

BeispielReflex und willkürliche Handlung

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
    Welche Handlung ist ein Reflex? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Reflexe laufen schnell und ungewollt ab.
    Lösung zeigen
    1. Reflexe laufen schnell und ungewollt ab.
    2. Spielen und Schreiben sind gelernt und gewollt.
    Ergebnis:
    das Niesen bei Reizung der Nase
  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 sagt man, das Gehirn sei „plastisch“? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Plastisch heißt formbar.
  2. Das gilt für Synapsen.
  1. Plastisch heißt formbar.
  2. Das gilt für Synapsen.
Ergebnis:
Es verändert seine Verbindungen durch Erfahrung und Übung.

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
    Was geschieht beim Lernen im Gehirn? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Lernen verändert Synapsen.
    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.
  2. ●20
    Lernt man besser, wenn man nach seinem Lerntyp unterrichtet wird? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Studien finden keinen Vorteil.
    2. Wirksam sind Abruf und verteiltes Üben.
    Ergebnis:
    Nein, dafür gibt es keinen Beleg.
  3. ★21
    Eine Zeitschrift behauptet: „Wir nutzen nur zehn Prozent unseres Gehirns.“ Was ist richtig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Bildgebende Verfahren zeigen Aktivität überall.
    2. Schäden an jeder Stelle haben Folgen.
    Ergebnis:
    Das ist ein Mythos, über den Tag werden alle Bereiche genutzt.

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 viel Schlaf empfehlen Fachleute für Jugendliche zwischen 13 und 18 Jahren? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Paruthi und andere gaben 2016 acht bis zehn Stunden an.
  2. Weniger Schlaf schadet Lernen und Stimmung.
  1. Paruthi und andere gaben 2016 acht bis zehn Stunden an.
  2. Weniger Schlaf schadet Lernen und Stimmung.
Ergebnis:
acht bis zehn Stunden

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 geschieht mit dem Herzschlag bei kurzem Stress? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Adrenalin wirkt in Sekunden.
    Lösung zeigen
    1. Adrenalin wirkt in Sekunden.
    2. Herz und Atmung werden schneller.
    Ergebnis:
    Er wird schneller, weil Adrenalin den Körper leistungsbereit macht.
  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
    Welche Tätigkeit hilft nach Stress zur Erholung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Erholung senkt die Stresshormone.
    2. Schlaf ist besonders wichtig.
    Ergebnis:
    Bewegung, Pausen oder Schlaf

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Warum spürt man bei einem Stoß gegen den Ellenbogen ein Kribbeln bis in die Finger? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Nerv läuft vom Ellenbogen bis zu den Fingern.
    2. Das Gehirn kennt nur das Signal.
    3. Es deutet es als Gefühl in den Fingern.
    Ergebnis:
    Das Gehirn ordnet die Signale des Nervs den Fingern zu, die er versorgt.
  2. ●26
    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. ●27
    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
  4. ●28
    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.
  5. ●29
    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.
  6. ●30
    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.

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.

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
    Ein Unfall verletzt die Wirbelsäule und das Rückenmark. Welches System ist betroffen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    das Zentrale Nervensystem

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

    33
    Wie viele Nervenzellen hat das Gehirn: Millionen oder Milliarden? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Milliarden, ungefähr 86 Milliarden

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

    34
    Wie passen Botenstoff und Rezeptor zusammen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    wie Schlüssel und Schloss

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

    35
    Wie wird die Linse beim Blick in die Ferne? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    flacher

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

    36
    Welche Teile gehören zum Reflexbogen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sinneszelle, sensorischer Nerv, Rückenmark, motorischer Nerv, Muskel

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

    37
    Warum festigt Schlaf nach dem Lernen das Gelernte? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Im Schlaf wird Erlebtes geordnet und Verbindungen zwischen Nervenzellen werden gefestigt.

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

    38
    Welche Stoffe schüttet der Körper bei Stress aus? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Adrenalin und Cortisol

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. Licht, Sinneszellen im Auge, Nerv zum Gehirn, Gehirn, Nerv zum Arm, Muskel
  3. Das Gehirn deutet jedes Signal der Sehzellen als Licht, auch wenn der Reiz Druck war.
  4. lebenswichtige Vorgänge wie Atmung und Herzschlag steuern
  5. Denken, Wahrnehmung, willkürliche Bewegung und Sprache
  6. das Periphere Nervensystem
  7. etwa 86 Milliarden
  8. als elektrische Welle vom Zellkörper zu den Endknöpfchen
  9. als elektrische Impulse, die sich am Axon entlang fortpflanzen
  10. In der nächsten Zelle wird ein neues Signal ausgelöst.
  11. Der Botenstoff wird abgebaut oder wieder aufgenommen.
  12. Häufig genutzte Verbindungen werden verstärkt, neue entstehen.
  13. flacher
  14. auf dem Kopf und seitenverkehrt
  15. vor der Netzhaut, deshalb ist es unscharf
  16. das Niesen bei Reizung der Nase
  17. ein angeborener Reflex
  18. Das Rückenmark löst den Rückzug sofort aus, die Schmerzmeldung kommt erst später im Gehirn an.
  19. Neue Verbindungen zwischen Nervenzellen entstehen, und genutzte werden verstärkt.
  20. Nein, dafür gibt es keinen Beleg.
  21. Das ist ein Mythos, über den Tag werden alle Bereiche genutzt.
  22. Er wird schneller, weil Adrenalin den Körper leistungsbereit macht.
  23. Adrenalin und Cortisol
  24. Bewegung, Pausen oder Schlaf
  25. Das Gehirn ordnet die Signale des Nervs den Fingern zu, die er versorgt.
  26. Es leitet das Signal vom Zellkörper zu den Endknöpfchen.
  27. 5 ms
  28. Adenosin kann dann nicht mehr andocken und das Müdewerden der Nervenzellen wird gehemmt.
  29. So fällt mehr Licht ins Auge.
  30. Im Schlaf wird Erlebtes geordnet und Verbindungen zwischen Nervenzellen werden gefestigt.
  31. eine Veränderung der Umwelt oder des Körpers, die eine Sinneszelle auslösen kann
  32. das Zentrale Nervensystem
  33. Milliarden, ungefähr 86 Milliarden
  34. wie Schlüssel und Schloss
  35. flacher
  36. Sinneszelle, sensorischer Nerv, Rückenmark, motorischer Nerv, Muskel
  37. Im Schlaf wird Erlebtes geordnet und Verbindungen zwischen Nervenzellen werden gefestigt.
  38. Adrenalin und Cortisol