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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

Was verändert ein Reiz an einer Sinneszelle? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Sinneszellen sind Übersetzer.
  2. Sie wandeln Licht, Schall oder Druck um.
  3. Das Ergebnis ist ein Signal.
  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.

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

Ein Unfall verletzt die Wirbelsäule und das Rückenmark. Welches System ist betroffen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Rückenmark gehört zum Zentralen Nervensystem.
  2. Die Wirbelsäule schützt es.
  1. Das Rückenmark gehört zum Zentralen Nervensystem.
  2. Die Wirbelsäule schützt es.
Ergebnis:
das Zentrale Nervensystem

AchtungZentrales und peripheres Nervensystem verwechselt

So nicht
Das Rückenmark gehört zum peripheren Nervensystem.
So richtig
Gehirn und Rückenmark bilden das Zentrale Nervensystem. Alle Nerven außerhalb sind das Periphere Nervensystem.

Zentral sind Gehirn und Rückenmark. Peripher sind die Nerven, die zu Organen und Muskeln laufen.

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    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
    Was ist das Periphere Nervensystem? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Peripher heißt: am Rand.
    2. Es sind die Nerven, die zu Organen und Muskeln laufen.
    Ergebnis:
    alle Nerven außerhalb von Gehirn und Rückenmark
  3. ★6
    Nach einem Schlaganfall im Großhirn kann eine Person die rechte Hand nicht mehr bewegen. Welche Aufgabe ist ausgefallen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Willkürliche Bewegung wird im Großhirn gesteuert.
    2. Herzschlag und Atmung laufen weiter.
    Ergebnis:
    die willkürliche Steuerung der Bewegung

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenBau und Leitung der Nervenzelle

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

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

BeispielBau und Leitung der Nervenzelle

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

AchtungNerv als Stromkabel gedacht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Warum sind Schmerzsignale aus dem Fuß langsamer als Berührungssignale? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Mit Mark laufen Impulse bis 120 Meter in der Sekunde.
    Lösung zeigen
    1. Mit Mark laufen Impulse bis 120 Meter in der Sekunde.
    2. Ohne Mark nur etwa 1 Meter in der Sekunde.
    Ergebnis:
    Sie laufen über Nervenfasern ohne Markscheide mit geringer Geschwindigkeit.
  2. ●8
    Wozu dient die Markscheide um ein Axon? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Mark ist ein Fettmantel.
    2. Der Impuls springt von Lücke zu Lücke.
    3. So geht es viel schneller.
    Ergebnis:
    Sie isoliert und beschleunigt die Weiterleitung.
  3. ★9
    Warum haben Nervenzellen viele Dendriten, aber nur ein Axon? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Eingang vieler, Ausgang einer.
    2. Das Axon kann sich am Ende verzweigen.
    3. So erreicht ein Signal mehrere Zellen.
    Ergebnis:
    Eine Zelle sammelt Signale vieler Zellen, gibt aber nur ein gemeinsames Ergebnis weiter.

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

EntdeckenFrage

Warum macht Kaffee wach?

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

Auflösung

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

MerkenDie Synapse

An der Synapse springt kein Strom über.

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

BeispielSynapse und Botenstoffe

Wozu dienen Vesikel im Endknöpfchen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Vesikel sind kleine Bläschen.
  2. Sie öffnen sich zum Spalt.
  1. Vesikel sind kleine Bläschen.
  2. Sie öffnen sich zum Spalt.
Ergebnis:
Sie speichern Botenstoffe und geben sie in den Spalt ab.

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
    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
    Ein Medikament füllt den Botenstoff schneller nach. Was ändert sich an der Synapse? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Mehr Botenstoff heißt mehr Rezeptoren besetzt.
    2. Das Signal wird stärker.
    Ergebnis:
    Mehr Botenstoff im Spalt, die Übertragung wird verstärkt.

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

EntdeckenFrage

Warum sieht man im Dunkeln keine Farben?

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

Auflösung

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

MerkenDas Auge

Licht fällt durch die Linse auf die Netzhaut.

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

BeispielBau und Funktion des Auges

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
    Wozu dient die Pupille? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Im Hellen wird die Pupille klein.
    Lösung zeigen
    1. Im Hellen wird die Pupille klein.
    2. Im Dunkeln wird sie groß.
    Ergebnis:
    Sie regelt, wie viel Licht ins Auge fällt.
  2. ●14
    Wo wird das Bild beim Sehen im Auge erzeugt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Linse bündelt das Licht.
    2. Auf der Netzhaut entsteht das Bild.
    3. Dort sitzen Stäbchen und Zapfen.
    Ergebnis:
    auf der Netzhaut, wo die Sehzellen sitzen
  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

Wie unterscheidet sich der Lidschlussreflex von einem absichtlichen Zwinkern? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Ein Reflex ist ungewollt.
  2. Absichtlich heißt: mit Entscheidung.
  1. Ein Reflex ist ungewollt.
  2. Absichtlich heißt: mit Entscheidung.
Ergebnis:
Der Reflex läuft ungewollt ab, das Zwinkern entscheidet das Gehirn.

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 Rolle hat der Muskel im Reflexbogen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Muskel steht am Ende des Reflexbogens.
    Lösung zeigen
    1. Der Muskel steht am Ende des Reflexbogens.
    2. Er erhält den Befehl über den motorischen Nerv.
    Ergebnis:
    Er führt die Reaktion aus und zieht sich zusammen.
  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.

AchtungNur zehn Prozent des Gehirns werden genutzt

So nicht
Wir nutzen nur zehn Prozent unseres Gehirns.
So richtig
Bildgebende Verfahren zeigen: Über den Tag werden alle Teile des Gehirns genutzt, auch im Schlaf sind viele aktiv.

Der Satz ist ein Mythos. Alle Gehirnbereiche haben Aufgaben, und Schäden in jedem Bereich haben Folgen.

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Eine Zeitschrift behauptet: „Wir nutzen nur zehn Prozent unseres Gehirns.“ Was ist richtig? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Bildgebende Verfahren zeigen Aktivität überall.
    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.
  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
    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

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

AchtungStress als nur schädlich gedacht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    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
    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
    Eine Person schläft nachts nur fünf Stunden und holt am Wochenende alles nach. Ist das für das Lernen gleichwertig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Gedächtnis profitiert von regelmäßigem Schlaf.
    2. Nachholen schlägt nicht jeden Schaden zurück.
    Ergebnis:
    Nein, Schlafmangel unter der Woche beeinträchtigt Lernen und Konzentration, Nachholen gleicht das nur teilweise aus.

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Was leisten Sinneszellen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sinneszellen nehmen den Reiz auf.
    2. Sie erzeugen Signale.
    3. Wahrnehmung entsteht erst im Gehirn.
    Ergebnis:
    Sie wandeln Reize in elektrische Signale um.
  2. ●26
    Ein Signal läuft durch eine Schmerzfaser ohne Markscheide mit 1,5 Metern in der Sekunde vom Zeh zum Rückenmark. Die Strecke beträgt 1,2 m. Wie lange dauert die Leitung?
    Lösung zeigen
    1. Zeit = Strecke : Geschwindigkeit.
    2. 1,2 m : 2 m/s = 0,8 s.
    3. Das sind 800 ms.
    Ergebnis:
    800 ms
  3. ●27
    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.
  4. ●28
    Warum sagt man, das Gehirn sei „plastisch“? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Plastisch heißt formbar.
    2. Das gilt für Synapsen.
    Ergebnis:
    Es verändert seine Verbindungen durch Erfahrung und Übung.
  5. ●29
    Was geschieht mit dem Herzschlag bei kurzem Stress? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Adrenalin wirkt in Sekunden.
    2. Herz und Atmung werden schneller.
    Ergebnis:
    Er wird schneller, weil Adrenalin den Körper leistungsbereit macht.
  6. ★30
    Eine Person torkelt, kann aber klar denken und sprechen. Welcher Teil ist am ehesten betroffen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Torkeln spricht für gestörte Koordination.
    2. Das ist Aufgabe des Kleinhirns.
    3. Denken ist Aufgabe des Großhirns.
    Ergebnis:
    das Kleinhirn

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

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

AchtungWahrnehmung im Sinnesorgan gedacht

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

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

AchtungAufgaben der Gehirnteile verwechselt

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

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

AchtungRichtung der Erregung im Neuron verwechselt

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

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

AchtungZeit beim Nervenimpuls falsch gerechnet

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

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

AchtungBeim Fallstab die Wurzel vergessen

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

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

AchtungWirkung der Botenstoffe falsch gedeutet

So nicht
Ein Gift an der Synapse zerstört immer das ganze Axon.
So richtig
Gifte und Drogen docken an Rezeptoren an, blockieren oder verstärken die Übertragung. Das Axon bleibt zunächst erhalten.

Frag: Was macht der Stoff an der Synapse? Er blockiert, ersetzt oder verlängert den Botenstoff, er zerstört nicht den ganzen Nerv.

AchtungLinse beim Nahsehen falsch eingestellt

So nicht
Beim Blick auf ein Buch wird die Linse dünner.
So richtig
Beim Nahsehen zieht sich der Ziliarmuskel zusammen, die Linse wird dicker und bricht das Licht stärker.

Nah sehen heißt: Die Linse wird dick und rund. Fern sehen heißt: Sie wird flach.

AchtungReflex läuft ohne Nerven oder ohne Rückenmark

So nicht
Bei einem Reflex ist das Nervensystem gar nicht beteiligt.
So richtig
Auch Reflexe laufen über Nerven. Die Verschaltung liegt im Rückenmark, das Gehirn bekommt die Meldung erst danach.

Der Reflexbogen führt über sensorischen Nerv, Rückenmark und motorischen Nerv. Das Gehirn erfährt es später.

AchtungGrößenordnung der Nervenzellen falsch geschätzt

So nicht
Das Gehirn hat nur einige Millionen Nervenzellen.
So richtig
Das Gehirn hat etwa 86 Milliarden Nervenzellen. Eine Milliarde ist tausend Millionen.

Prüfe die Einheit: Milliarde ist tausendmal so viel wie Million. Das Gehirn hat Milliarden Nervenzellen.

AchtungLernen als Ablegen auf einer Festplatte

So nicht
Das Gehirn speichert Gelerntes wie eine Festplatte, jedes Wort an einem festen Ort.
So richtig
Lernen verändert die Verbindungen zwischen Nervenzellen. Erinnerungen entstehen aus Mustern vieler Zellen und werden beim Abrufen neu zusammengesetzt.

Das Gehirn legt nichts ab. Es verstärkt Verbindungen, die oft genutzt werden.

AchtungLerntypen nicht als Mythos erkannt

So nicht
Ich bin ein visueller Lerntyp und lerne nur mit Bildern gut.
So richtig
Studien finden keinen Vorteil, wenn man Unterricht nach angeblichen Lerntypen ausrichtet. Wirksam sind Wiederholung, Abruf und Verteilen des Lernens.

Lerntypen sind nicht belegt. Wirksam sind Abruf, verteiltes Üben und Schlaf (Pashler und andere 2008).

AchtungRechts-links-Typen als Persönlichkeit gedacht

So nicht
Kreative Menschen sind rechtshirnig, logische linkshirnig.
So richtig
Die Hälften haben Schwerpunkte, arbeiten aber bei fast jeder Aufgabe zusammen. Persönlichkeitstypen lassen sich daraus nicht ableiten.

Beide Hälften arbeiten zusammen. Der Rechts-links-Typ ist ein Mythos.

AchtungSchlaf als Abschalten gedacht

So nicht
Im Schlaf ruht das Gehirn und tut nichts.
So richtig
Im Schlaf ordnet das Gehirn Erlebtes und festigt Gelerntes. Jugendliche brauchen acht bis zehn Stunden.

Schlaf ist aktive Arbeit des Gehirns. Er festigt Gedächtnis und hilft beim Lernen.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

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

    31
    Wozu braucht der Körper sowohl sensorische als auch motorische Nerven? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die einen melden Reize zum Zentralen Nervensystem, die anderen leiten Befehle zu den Muskeln.

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

    32
    Wo verlaufen die Nerven, die vom Gehirn zu den Beinen führen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    durch das Rückenmark in der Wirbelsäule und dann als periphere Nerven

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

    33
    Welcher Teil der Nervenzelle enthält den Zellkern? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    der Zellkörper

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

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

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

    35
    Was geschieht 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
    Nutzt der Mensch nur zehn Prozent seines Gehirns? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nein, alle Bereiche des Gehirns werden genutzt.

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

    38
    Wie arbeiten Nerven- und Hormonsystem bei einer Gefahr zusammen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Das Nervensystem meldet schnell, Hormone wie Adrenalin wirken danach im ganzen Körper.

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. Es verarbeitet die Signale und sendet den Befehl für die Reaktion.
  2. zum Zentralen Nervensystem
  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. alle Nerven außerhalb von Gehirn und Rückenmark
  6. die willkürliche Steuerung der Bewegung
  7. Sie laufen über Nervenfasern ohne Markscheide mit geringer Geschwindigkeit.
  8. Sie isoliert und beschleunigt die Weiterleitung.
  9. Eine Zelle sammelt Signale vieler Zellen, gibt aber nur ein gemeinsames Ergebnis weiter.
  10. wie Schlüssel und Schloss
  11. Der Botenstoff wird abgebaut oder wieder aufgenommen.
  12. Mehr Botenstoff im Spalt, die Übertragung wird verstärkt.
  13. Sie regelt, wie viel Licht ins Auge fällt.
  14. auf der Netzhaut, wo die Sehzellen sitzen
  15. vor der Netzhaut, deshalb ist es unscharf
  16. Er führt die Reaktion aus und zieht sich zusammen.
  17. ein angeborener Reflex
  18. Das Rückenmark löst den Rückzug sofort aus, die Schmerzmeldung kommt erst später im Gehirn an.
  19. Das ist ein Mythos, über den Tag werden alle Bereiche genutzt.
  20. Es gibt keinen solchen Typ, beide Hälften arbeiten zusammen.
  21. Abrufen festigt das Gedächtnis stärker als erneutes Lesen.
  22. Es hält den Körper in Alarmbereitschaft und belastet ihn auf Dauer.
  23. Adrenalin und Cortisol
  24. Nein, Schlafmangel unter der Woche beeinträchtigt Lernen und Konzentration, Nachholen gleicht das nur teilweise aus.
  25. Sie wandeln Reize in elektrische Signale um.
  26. 800 ms
  27. Sie ahmen Botenstoffe nach oder verhindern deren Abbau und verändern so die Übertragung.
  28. Es verändert seine Verbindungen durch Erfahrung und Übung.
  29. Er wird schneller, weil Adrenalin den Körper leistungsbereit macht.
  30. das Kleinhirn
  31. Die einen melden Reize zum Zentralen Nervensystem, die anderen leiten Befehle zu den Muskeln.
  32. durch das Rückenmark in der Wirbelsäule und dann als periphere Nerven
  33. der Zellkörper
  34. Sie ahmen Botenstoffe nach oder verhindern deren Abbau und verändern so die Übertragung.
  35. Der Ziliarmuskel entspannt sich, die Linse wird flach.
  36. das Niesen bei Reizung der Nase
  37. Nein, alle Bereiche des Gehirns werden genutzt.
  38. Das Nervensystem meldet schnell, Hormone wie Adrenalin wirken danach im ganzen Körper.