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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 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
    Wozu braucht der Körper sowohl sensorische als auch motorische Nerven? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Sensorische Nerven führen zum Gehirn.
    Lösung zeigen
    1. Sensorische Nerven führen zum Gehirn.
    2. Motorische Nerven führen zum Muskel.
    3. Beide Richtungen sind nötig.
    Ergebnis:
    Die einen melden Reize zum Zentralen Nervensystem, die anderen leiten Befehle zu den Muskeln.
  2. ●2
    Was ist ein Reiz? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Reize sind zum Beispiel Licht, Schall oder Druck.
    2. Sinneszellen reagieren darauf.
    Ergebnis:
    eine Veränderung der Umwelt oder des Körpers, die eine Sinneszelle auslösen kann
  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

Welche Aufgabe hat das Kleinhirn? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Kleinhirn macht Bewegungen flüssig.
  2. Bei Schäden wackelt der Gang.
  1. Das Kleinhirn macht Bewegungen flüssig.
  2. Bei Schäden wackelt der Gang.
Ergebnis:
Gleichgewicht und Bewegungen koordinieren

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.

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Eine Person kann nach einem Unfall nicht mehr sprechen, atmet aber normal. Welcher Teil ist am ehesten betroffen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Sprache gehört zum Großhirn.
    Lösung zeigen
    1. Sprache gehört zum Großhirn.
    2. Atmung steuert der Hirnstamm.
    3. Sie läuft hier normal weiter.
    Ergebnis:
    das Großhirn
  2. ●5
    Was steuert der Hirnstamm? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Hirnstamm liegt unten, am Übergang zum Rückenmark.
    2. Er arbeitet ohne bewusstes Denken.
    Ergebnis:
    lebenswichtige Abläufe wie Atmung und Herzschlag
  3. ★6
    Eine Person torkelt, kann aber klar denken und sprechen. Welcher Teil ist am ehesten betroffen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Torkeln spricht für gestörte Koordination.
    2. Das ist Aufgabe des Kleinhirns.
    3. Denken ist Aufgabe des Großhirns.
    Ergebnis:
    das Kleinhirn

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenBau und Leitung der Nervenzelle

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

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

BeispielBau und Leitung der Nervenzelle

Wie viele Nervenzellen hat das menschliche Gehirn ungefähr? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Azevedo und andere zählten 2009 etwa 86 Milliarden.
  2. Milliarde ist tausend Millionen.
  1. Azevedo und andere zählten 2009 etwa 86 Milliarden.
  2. Milliarde ist tausend Millionen.
Ergebnis:
etwa 86 Milliarden

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
    Wozu dient die Markscheide um ein Axon? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Mark ist ein Fettmantel.
    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.
  2. ●8
    Warum leiten Fasern mit Markscheide schneller? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Markscheide ist eine Hülle.
    2. Sie hat Lücken.
    3. Der Impuls überspringt Abschnitte.
    Ergebnis:
    Der Impuls springt zwischen den Lücken der Markscheide weiter.
  3. ★9
    Ein Axon ist 1 Meter lang. Warum ist es bei vielen Fasern trotzdem schneller als ein Radfahrer? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. 120 Meter in der Sekunde mal 3,6 ergibt etwa 430 Kilometer pro Stunde.
    2. Das ist schneller als ein Radfahrer, aber viel langsamer als Licht.
    Ergebnis:
    Markhaltige Fasern leiten bis zu 120 Meter in der Sekunde, das sind mehr als 400 Kilometer pro Stunde.

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

EntdeckenFrage

Warum macht Kaffee wach?

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

Auflösung

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

MerkenDie Synapse

An der Synapse springt kein Strom über.

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

BeispielSynapse und Botenstoffe

Was geschieht, wenn der Botenstoff an einen Rezeptor andockt? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Schlüssel und Schloss: Der Botenstoff passt in den Rezeptor.
  2. Dadurch öffnen sich Kanäle in der Membran.
  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.

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
    Koffein blockiert Adenosin-Rezeptoren. Warum macht es wacher? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Adenosin wirkt im Gehirn als Müdemacher.
    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.
  2. ●11
    Was ist ein Rezeptor an der Synapse? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Rezeptor ist das Schloss.
    2. Der Botenstoff ist der Schlüssel.
    Ergebnis:
    ein Eiweiß in der Membran, an das ein bestimmter Botenstoff passt
  3. ★12
    Was ist ein Unterschied zwischen einer Synapse und einem Draht? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der synaptische Spalt unterbricht die Leitung.
    2. Chemie überbrückt ihn.
    Ergebnis:
    An der Synapse überträgt ein Botenstoff, im Draht fließt Strom durchgehend.

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
    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
    Eine Person ist weitsichtig. Wo liegt das Bild beim Blick auf ein Buch? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Auge ist zu kurz.
    2. Das Bild kommt hinter der Netzhaut zusammen.
    Ergebnis:
    hinter der Netzhaut
  3. ★15
    George Stratton trug 1897 acht Tage lang eine Brille, die das Bild auf der Netzhaut umdrehte. Was zeigte sein Versuch? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Netzhautbild steht normalerweise kopf.
    2. Wahrnehmung entsteht im Gehirn.
    3. Das Gehirn lernt, die Signale neu zu deuten.
    Ergebnis:
    Das Gehirn kann sich an das veränderte Bild anpassen und die Welt wieder aufrecht wahrnehmen.

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

EntdeckenFrage

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

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

Auflösung

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

MerkenReflex und willkürliche Handlung

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

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

BeispielReflex und willkürliche Handlung

Beim Reflexbogen läuft das Signal vom Rezeptor zuerst wohin? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Weg beginnt am Rezeptor.
  2. Dann kommt der sensorische Nerv.
  1. Der Weg beginnt am Rezeptor.
  2. Dann kommt der sensorische Nerv.
Ergebnis:
über einen sensorischen Nerv zum Rückenmark

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
    Wo liegt das Schaltzentrum beim Kniesehnenreflex? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Reflexbogen läuft über das Rückenmark.
    2. Das Gehirn erfährt es später.
    Ergebnis:
    im Rückenmark
  3. ★18
    Ein Radfahrer weicht einem Ast aus, ohne zu denken. Ist das ein Reflex? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Reflexe sind angeboren und laufen über das Rückenmark.
    2. Erlernte Automatik wird im Gehirn gesteuert.
    Ergebnis:
    Nein, es ist eine erlernte Automatik, die Teile des Gehirns steuern.

7Ich kann Lernen und Gedächtnis erklären und Neuromythen prüfen.

EntdeckenFrage

Nutzt ein Mensch wirklich nur zehn Prozent seines Gehirns?

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

Auflösung

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

MerkenLernen verändert das Gehirn

Beim Lernen werden genutzte Verbindungen zwischen Nervenzellen stärker.

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

BeispielLernen, Gedächtnis und Neuromythen

Nutzt der Mensch nur zehn Prozent seines Gehirns? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Bildgebende Verfahren zeigen Aktivität in allen Bereichen.
  2. Schäden in jedem Bereich haben Folgen.
  1. Bildgebende Verfahren zeigen Aktivität in allen Bereichen.
  2. Schäden in jedem Bereich haben Folgen.
Ergebnis:
Nein, alle Bereiche des Gehirns werden genutzt.

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
    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.
  3. ★21
    Ein Videoanbieter wirbt: „Lernen Sie, die restlichen 90 Prozent Ihres Gehirns zu nutzen.“ Wie ist das einzuordnen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Prüfe die Quelle.
    2. Der Zehn-Prozent-Mythos ist widerlegt.
    3. Wirkliche Studien zeigen Aktivität im ganzen Gehirn.
    Ergebnis:
    Die Behauptung beruht auf einem Mythos und ist nicht belegt.

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

EntdeckenFrage

Warum merkt man sich Gelerntes besser nach einer Nacht Schlaf?

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

Auflösung

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

MerkenStress, Schlaf und Hormone

Bei Stress schüttet der Körper Adrenalin und Cortisol aus.

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

BeispielStress, Schlaf und Hormone

Warum ist Erholung nach Stress wichtig? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Dauerhaft erhöhtes Cortisol ist schädlich.
  2. Pausen senken die Hormone.
  1. Dauerhaft erhöhtes Cortisol ist schädlich.
  2. Pausen senken die Hormone.
Ergebnis:
Ohne Pause bleiben Stresshormone erhöht und belasten Herz, Immunsystem und Schlaf.

AchtungStress als nur schädlich gedacht

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

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

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Was geschieht im Schlaf mit dem Gelernten? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Im Schlaf ist das Gehirn aktiv.
    Lösung zeigen
    1. Im Schlaf ist das Gehirn aktiv.
    2. Gelerntes wird in Langzeitgedächtnis übertragen.
    Ergebnis:
    Das Gehirn ordnet und festigt es.
  2. ●23
    Ist Stress immer schädlich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Entscheidend sind Dauer und Erholung.
    2. Kurzzeitig kann Stress helfen.
    Ergebnis:
    Nein, kurzer Stress macht leistungsbereit. Dauerstress ohne Erholung macht krank.
  3. ★24
    Nach einer Nacht mit wenig Schlaf fällt Lernen schwerer. Wie ist das zu erklären? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ohne Schlaf bleibt das Gelernte instabil.
    2. Müde Zellen leiten schlechter.
    Ergebnis:
    Dem Gehirn fehlt die Zeit zum Ordnen und Festigen, und die Aufmerksamkeit sinkt.

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Wo entsteht beim Sehen das Bild, das wir wahrnehmen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Auge nimmt Licht auf.
    2. Die Signale gehen zum Gehirn.
    3. Dort wird daraus ein Bild.
    Ergebnis:
    im Gehirn
  2. ●26
    Warum sind Schmerzsignale aus dem Fuß langsamer als Berührungssignale? Begründe die Wahl.
    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.
  3. ●27
    Ein Signal läuft durch eine markhaltige Nervenfaser mit 100 Metern in der Sekunde vom Fuß zum Rückenmark. Die Strecke beträgt 1 m. Wie lange dauert die Leitung?
    Lösung zeigen
    1. Zeit = Strecke : Geschwindigkeit.
    2. 1 m : 100 m/s = 0,01 s.
    3. Das sind 10 ms.
    Ergebnis:
    10 ms
  4. ●28
    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.
  5. ●29
    Welche Teile gehören zum Reflexbogen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Bogen führt über das Rückenmark.
    2. Das Gehirn wird erst später informiert.
    Ergebnis:
    Sinneszelle, sensorischer Nerv, Rückenmark, motorischer Nerv, Muskel
  6. ●30
    Wie viel Schlaf empfehlen Fachleute für Jugendliche zwischen 13 und 18 Jahren? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Paruthi und andere gaben 2016 acht bis zehn Stunden an.
    2. Weniger Schlaf schadet Lernen und Stimmung.
    Ergebnis:
    acht bis zehn Stunden

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.

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.

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 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
    Was steuert der Hirnstamm? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    lebenswichtige Abläufe wie Atmung und Herzschlag

  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
    Was geschieht, wenn der Botenstoff an einen Rezeptor andockt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    In der nächsten Zelle wird ein neues Signal ausgelöst.

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

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

    37
    Sind Lerntypen wie der visuelle oder auditive Typ wissenschaftlich belegt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nein, Studien finden keinen Vorteil für Unterricht nach Lerntypen.

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

    38
    Warum ist Erholung nach Stress wichtig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Ohne Pause bleiben Stresshormone erhöht und belasten Herz, Immunsystem und Schlaf.

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. Die einen melden Reize zum Zentralen Nervensystem, die anderen leiten Befehle zu den Muskeln.
  2. eine Veränderung der Umwelt oder des Körpers, die eine Sinneszelle auslösen kann
  3. Das Signal braucht Zeit durch Sinneszellen, Nerven und Gehirn, bevor die Reaktion beginnt.
  4. das Großhirn
  5. lebenswichtige Abläufe wie Atmung und Herzschlag
  6. das Kleinhirn
  7. Sie isoliert und beschleunigt die Weiterleitung.
  8. Der Impuls springt zwischen den Lücken der Markscheide weiter.
  9. Markhaltige Fasern leiten bis zu 120 Meter in der Sekunde, das sind mehr als 400 Kilometer pro Stunde.
  10. Adenosin kann dann nicht mehr andocken und das Müdewerden der Nervenzellen wird gehemmt.
  11. ein Eiweiß in der Membran, an das ein bestimmter Botenstoff passt
  12. An der Synapse überträgt ein Botenstoff, im Draht fließt Strom durchgehend.
  13. Sie regelt, wie viel Licht ins Auge fällt.
  14. hinter der Netzhaut
  15. Das Gehirn kann sich an das veränderte Bild anpassen und die Welt wieder aufrecht wahrnehmen.
  16. Er führt die Reaktion aus und zieht sich zusammen.
  17. im Rückenmark
  18. Nein, es ist eine erlernte Automatik, die Teile des Gehirns steuern.
  19. Neue Verbindungen zwischen Nervenzellen entstehen, und genutzte werden verstärkt.
  20. Es verändert seine Verbindungen durch Erfahrung und Übung.
  21. Die Behauptung beruht auf einem Mythos und ist nicht belegt.
  22. Das Gehirn ordnet und festigt es.
  23. Nein, kurzer Stress macht leistungsbereit. Dauerstress ohne Erholung macht krank.
  24. Dem Gehirn fehlt die Zeit zum Ordnen und Festigen, und die Aufmerksamkeit sinkt.
  25. im Gehirn
  26. Sie laufen über Nervenfasern ohne Markscheide mit geringer Geschwindigkeit.
  27. 10 ms
  28. Sie ahmen Botenstoffe nach oder verhindern deren Abbau und verändern so die Übertragung.
  29. Sinneszelle, sensorischer Nerv, Rückenmark, motorischer Nerv, Muskel
  30. acht bis zehn Stunden
  31. Sie leiten Befehle vom Zentralen Nervensystem zu Muskeln.
  32. lebenswichtige Abläufe wie Atmung und Herzschlag
  33. als elektrische Impulse, die sich am Axon entlang fortpflanzen
  34. In der nächsten Zelle wird ein neues Signal ausgelöst.
  35. flacher
  36. ein Gegenstand, der sich schnell dem Auge nähert, oder eine Berührung der Hornhaut
  37. Nein, Studien finden keinen Vorteil für Unterricht nach Lerntypen.
  38. Ohne Pause bleiben Stresshormone erhöht und belasten Herz, Immunsystem und Schlaf.