Aufgaben 11 Nervensystem 1.1 Das Nervensystem Nervenzellen leiten und verarbeiten Informationen Nervensysteme sind hoch spezialisiert: Informationen müssen rasend schnell weitergeleitet und verarbeitet werden. In manchen Fällen erreicht die Information nicht einmal das Gehirn, sondern wird ohne langen Umweg durch das Rückenmark verarbeitet, zB bei vielen Reflexen (kAbb. 1). In anderen Fällen gelangt die Information in unser Gehirn und erreicht unser Bewusstsein, wo sie auf hochkomplizierte Weise verarbeitet werden kann – wie gerade eben, wenn du diese Zeilen liest. Um diese Aufgaben zu erfüllen, sind die Nervenzellen (oder Neuronen3) hochspezialisiert: Ihr Aufbau variiert, je nachdem, welche Funktion sie genau erfüllen, der grundsätzliche Bau ist aber bei allen Neuronen ähnlich (kAbb. 2): Der Zellkörper enthält den Großteil der Organellen für den Zellstoffwechsel und ist recht kompakt, besitzt aber viele Fortsätze: Die kurzen Dendriten4 empfangen Signale von anderen Neuronen, ein langes Axon5 dient zur Weiterleitung des Signals an nachgeschaltete Zellen. Diese Axone können bis zu einem Meter lang sein, für Zellen eine enorme Länge! 1 sensorisch: die Aufnahme von Sinnesreizen betreffend 2 motorisch: die Bewegungen betreffend 3 Neuron: neuron (griech.) = Nerv; Nervenzelle; ist die kleinste Einheit des Nervensystems 4 Dendrit: dendros (griech.) = Baum; kurzer, verzweigter Fortsatz des Neurons 5 Axon: axon (griech.) = Achse; langer Nervenzellenfortsatz Nervenzellen bestehen aus einem Zellkörper (Soma), Zellfortsätzen (Dendriten) und Axonen (Nervenfasern) Information und Kommunikation Das Nervensystem ist das komplexeste und schnellste Steuerungssystem aller Lebewesen. Im Gegensatz zum Hormonsystem, das mittels Molekülen in der Körperflüssigkeit an Regulierungen mitwirkt, läuft die neuronale Steuerung mittels eigener „Kabel“, den Axonen. Struktur und Funktion An den Axonen der Nervenzellen zeigt sich sehr deutlich der Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion: Lange Fasern als Leitungen dienen der Übertragung von Signalen. sensorisches Neuron Interneuron Rückenmark motorisches Neuron Muskel Abb.1: Der Schmerz-Reflexbogen. Drei Neuronen bilden den Reflexbogen: Ein Schmerzsignal wird über ein sensorisches Neuron zum Rückenmark geleitet, ein Interneuron verschaltet die Information zu einem motorisches Neuron, das den Muskel ansteuert. So kommt es in Sekundenbruchteilen zur Reaktion – der Finger krümmt sich und wird von der Nadel wegbewegt. Dendrit Endknöpfchen Synapse Axonhügel Axon Ranvier`scher Schnürring Schwann`sche Zelle Zellkörper Zellkern Am Axonhügel des Zellkörpers werden Aktionspotenziale ausgelöst, wenn der Schwellenwert überschritten wird. Das Axon leitet Aktionspotenziale in Richtung der Endknöpfchen. An Synapsen werden Informationen auf Zielzellen übertragen. Die Dendriten empfangen Signale von anderen Neuronen. Die Schwann`schen Zellen produzieren Myelin. Die Myelinschichten isolieren das Axon des peripheren Nervensystems bis auf die Ranvier`schen Schnürringe. Abb. 2: Aufbau eines Neurons. Die Weiterleitung der Information erfolgt immer von den Dendriten über das Axon zu den Endknöpfchen. Zur Bedeutung der in der Zeichnung angesprochenen Schwann’schen Zellen siehe S. 13. 1 W Überprüfe dein Wissen über den Bau eines Neurons, indem du aus dem Gedächtnis eine beschriftete Skizze einer typischen Nervenzelle aus dem peripheren Nervensystem erstellst. 2 W Ergänze in deiner Skizze zu den wichtigsten Bestandteilen eines Neurons ihre jeweilige Funktion. 3 E Mit Hilfe eines „Fallstabs“ kannst du die Reaktionszeit eines Menschen experimentell bestimmen. Nimm dazu ein langes Lineal (oder einen Stab mit cm-Skala) und halte es senkrecht. Eine Versuchsperson hält die Hand rund um das Lineal, so dass die Unterkante der Hand und des Lineals auf gleicher Höhe sind (ohne das Lineal zu berühren). Lass dann plötzlich das Lineal fallen, die Versuchsperson fängt es. Berechne die Reaktionszeit t = √ ___ ( 2 s __ g )– verwende dazu den Literaturwert für die Erdbeschleunigung g. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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