Übersicht Nervensystem: Arbeitsblätter für den Biologieunterricht

Das Nervensystem ist ein komplexes und faszinierendes Thema, das im Biologieunterricht eine zentrale Rolle spielt. Um Schülern ein umfassendes Verständnis zu ermöglichen, sind gut strukturierte und informative Arbeitsblätter unerlässlich. Dieser Artikel bietet eine Übersicht über verschiedene Aspekte des Nervensystems, die in Arbeitsblättern behandelt werden können, und stellt nützliche Ressourcen für den Unterricht vor.

Einführung in das Nervensystem

Das Nervensystem ermöglicht es uns, Informationen zu empfangen, zu verarbeiten und zu speichern. Es ist verantwortlich für schnelle Reaktionen auf Reize, wie beispielsweise das Zurückzucken nach einem Stich. Das Nervensystem besteht aus miteinander verbundenen Nervenzellen. Informationen von den Sinnesorganen werden über sensorische Nervenzellen zum Gehirn geleitet. Das Gehirn verarbeitet diese Informationen, wertet sie aus und sendet Befehle über motorische Nervenzellen an die Muskeln. Aufgrund seiner Lage wird das Nervensystem in das zentrale Nervensystem (ZNS) und das periphere Nervensystem (PNS) unterteilt. Zum ZNS gehören das Gehirn und das Rückenmark. Zum PNS gehören alle Nerven, die außerhalb von Gehirn und Rückenmark liegen. Seine Aufgabe besteht darin, die Organe mit dem ZNS zu verbinden. Reize werden von den Rezeptoren empfangen und in Impulse umgewandelt. Diese Impulse werden über Nervenbahnen zum Gehirn geleitet. Dort werden die Informationen ausgewertet, gespeichert und Reaktionen geplant. Das Gehirn sendet über die Nervenbahnen Befehle zu den Muskeln.

Aufbau und Funktion der Nervenzelle (Neuron)

Eine Nervenzelle, auch Neuron genannt, ist eine spezialisierte Zelle, die Informationen aufnehmen, verarbeiten und weiterleiten kann. Ein Mensch besitzt bis zu 1 Billion Nervenzellen. Nervenzellen können sich nicht teilen, daher ist die maximale Anzahl bereits bei der Geburt festgelegt.

Der Aufbau einer Nervenzelle ist komplex und auf ihre spezifischen Aufgaben zugeschnitten:

• Zellkern: Wie jede Zelle besitzt auch die Nervenzelle einen Zellkern, die Steuerzentrale der Zelle, in dem wichtige Prozesse wie die Eiweißproduktion und die Zellaktivität reguliert werden.
• Soma: Das Soma, auch Zellkörper genannt, enthält den Zellkern und die meisten Organellen.
• Dendriten: Dies sind verästelte Fortsätze, an denen Informationen von anderen Nervenzellen empfangen werden. Eine einzige Nervenzelle kann bis zu 10.000 Verbindungen mit anderen Zellen eingehen.
• Axon: Das Axon ist ein langer Fortsatz, über den Informationen weitergeleitet werden. Manche Axone können über einen Meter lang werden.
• Axonhügel: Der Übergang vom Soma zum Axon wird Axonhügel genannt. Hier wird entschieden, ob ein Aktionspotenzial ausgelöst wird.
• Synaptische Endigungen: Am Ende des Axons befinden sich die synaptischen Endigungen. Dort wird eine Synapse gebildet - die Kontaktstelle zu einer anderen Zelle. Über diese werden mithilfe von chemischen Botenstoffen (den Neurotransmittern) Informationen an die nächste Nervenzelle weitergegeben. Man unterscheidet dabei die präsynaptische Zelle (die sendende Zelle) und die postsynaptische Zelle (die empfangende Zelle).
• Myelinscheide: Um Informationen schnell und verlustfrei weiterzuleiten, ist das Axon bei vielen Nervenzellen von einer Myelinscheide (auch Markscheide) umgeben. Diese besteht aus Schwann’schen Zellen, einer Art von Gliazellen, die das isolierende Myelin produzieren. Die Myelinscheide ist nicht durchgängig, sondern wird regelmäßig von Ranvierschen Schnürringen unterbrochen. Neuronen mit Myelinscheide nennt man markhaltig.

Arbeitsblätter können den Aufbau einer Nervenzelle ohne Erklärungen kurz veranschaulichen, wobei die einzelnen Abschnitte durchnummeriert sind und im Unterrichtsverlauf selbst beschriftet oder die vorgegebenen Beschriftungen einzeln eingeblendet werden können. Dies eignet sich etwa zur Ergebnissicherung an der interaktiven Tafel.

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Ruhepotenzial, Aktionspotenzial und Erregungsleitung

Ein wichtiger Aspekt des Nervensystems ist die Erzeugung und Weiterleitung von Nervenimpulsen. Dies beruht auf elektrochemischen Vorgängen an der Nervenzellmembran.

• Ruhepotenzial: Anhand der physikalischen und chemischen Bedingungen um eine Nervenfaser wird das Ruhepotenzial erklärt.
• Aktionspotenzial: Ebenso wird das Aktionspotenzial und dessen Fortleitung erläutert.
• Erregungsleitung: Eine Simulation der Erregungsleitung von Nervenfasern kann den Unterschied in der Leitungsgeschwindigkeit zwischen markhaltigen und marklosen Nervenzellen verdeutlichen.

Übungen und Arbeitsblätter können die Schüler dabei unterstützen, die Konzepte von Ruhepotenzial und Aktionspotenzial zu verstehen.

Synapsen und Neurotransmitter

Die Kommunikation zwischen Nervenzellen erfolgt über Synapsen. An den synaptischen Endigungen werden Neurotransmitter freigesetzt, die an Rezeptoren der nachgeschalteten Zelle binden und dort ein Signal auslösen. Arbeitsblätter können die Verrechnung an Synapsen thematisieren und die Schüler mit den verschiedenen Neurotransmittern und ihren Funktionen vertraut machen.

Das periphere Nervensystem

Das periphere Nervensystem (PNS) umfasst alle Nerven und Nervenzellen, die außerhalb des Gehirns und des Rückenmarks liegen. Es verbindet das ZNS mit den Organen, Muskeln und der Haut. Das PNS wird in das somatische Nervensystem (willkürliche Steuerung) und das autonome Nervensystem (unwillkürliche Steuerung) unterteilt.

Reflexe

Reflexe sind schnelle, unwillkürliche Reaktionen auf einen bestimmten Reiz. Sie laufen über einen einfachen neuronalen Schaltkreis, den Reflexbogen, ab. Arbeitsblätter können die verschiedenen Arten von Reflexen (Eigen- und Fremdreflexe) und den Aufbau des Reflexbogens thematisieren.

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Drogen und das Nervensystem

Der Konsum von Drogen kann erhebliche Auswirkungen auf das Nervensystem haben. Viele Drogen beeinflussen die Funktion von Neurotransmittern und können so die Wahrnehmung, das Verhalten und die Stimmung verändern. Arbeitsblätter können die Einflüsse verschiedener Stoffe (wie Coffein, Opiate, Nicotin…) auf das Nervensystem verdeutlichen. Vor allem der gleichzeitige Konsum von Alkohol, Cannabis, Ecstasy, Speed und Co. birgt erhebliche Risiken.

Interaktive Elemente und Rollenspiele

Um den Unterricht abwechslungsreich und ansprechend zu gestalten, können interaktive Elemente und Rollenspiele eingesetzt werden.

• Ein interaktives Tafelbild im PowerPoint-Format kann den Aufbau einer Nervenzelle ohne Erklärungen kurz veranschaulichen.
• Ein Rollenspiel kann als Einstieg in das Thema Gedächtnis und Lernen dienen.
• Die Reiz-Reaktions-Kette kann erarbeitet werden, indem die Schüler die verschiedenen Begriffe an der Tafel selbständig ordnen.

Verfügbare Ressourcen und Materialien

Es gibt eine Vielzahl von Ressourcen und Materialien, die für die Erstellung von Arbeitsblättern zum Thema Nervensystem genutzt werden können:

• Online-Kurse und Quizzes: Online-Trainings und Quizzes können das Wissen der Schüler überprüfen und festigen.
• Unterrichtsmaterialien: Auf Übersichtsseiten können Unterrichtsmaterialien zur Nervenzelle, Ruhe- und Aktionspotential, Erregungsleitung und Synapse aufgerufen werden. Alle Materialien sind in veränderbaren Dateiformaten (Präsentation, Word…) kostenlos herunterladbar und im Unterricht einsetzbar.
• Lehrbücher: Verschiedene Lehrbücher für unterschiedliche Schulformen und Jahrgangsstufen bieten umfassende Informationen zum Thema Nervensystem.
• Simulationen: Simulationen können die Erregungsleitung von Nervenfasern verdeutlichen.

Beispiele für Arbeitsblätter

Hier sind einige Beispiele für Arbeitsblätter, die im Biologieunterricht zum Thema Nervensystem eingesetzt werden können:

• Arbeitsblatt zur Einführung in das Nervensystem mit einem kurzen Überblick über Bau und Funktion der Nervenzelle.
• Arbeitsblatt zur Verrechnung an Synapsen mit selbst erstellten Zeichnungen.
• Arbeitsblatt mit einem Begriffsnetz zum Überblick über das Nervensystem.
• Arbeitsblatt mit Aufgaben und Übungen zum Thema Neurobiologie und dem Aufbau einer Nervenzelle.
• Arbeitsblatt mit Multiple-Choice-Fragen und deren Lösungen zu den verschiedenen Themen rund ums Nervensystem.

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