Nervensystem und Sinne II

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1 Nervensystem und Sinne II 1 Gehör und Gleichgewicht Sachanalyse: Die Ohrmuschel besteht zum Großteil aus einem elastischen Knorpel, welcher von Haut überzogen ist. Die Vertiefungen der Ohrmuschel funktionieren wie ein Filtersystem. Somit erhält jede Richtung ihre individuelle Klangverfärbung. Dieses wird vom menschlichen Gehör zum Erkennen benutzt, um Geräusche von vorne, hinten, oben oder unten zu unterscheiden. 1 Weiterhin folgt das Mittelohr. Dessen Gehöhrgang am Trommelfell endet. Das Trommelfell ist durch die Gehörknöchelchenkette mit dem Innenohr verbunden. Sie besteht aus Hammer (Malleus), Amboss (Incus) und Steigbügel (Stapes). Das Innenohr (Schnecke) schließt sich an. Wird nun ein Reiz ausgelöst, überträgt sich dieser durch die Stapes-Fußplatte über das ovale Fenster die Schallenergie auf die Perilymphe in der Scala vestibuli. Die Schwingen des ovalen Fensters erzeugen in der Perilymphe Wellen. An der Stelle, an der die Wellenamplitude am höchsten ist, werden die Sinneszellen am meisten gereizt. Durch die Wellen- Charakteristik bestimmter Frequenzen, lassen sich diese zuordnen. 2 Die Bogengänge sind ebenfalls Bestandteil des Innenohrs. Ihre Aufgabe ist jedoch der Gleichgewichtssinn. Sie sind knöchern und mit Endolymphe gefüllt. Fließt diese Flüssigkeit an den Sinneszellen (Haarzellen) z.b. durch eine Drehung des Kopfes vorbei (besser gesagt entgegen der Drehrichtung, da sie durch die Trägheit der Masse sich langsamer als die Bogengänge bei Beschleunigung bewegt), Abbildung 1 Bogengänge: www/refresher/img/vertigo_58a.gif, registrieren sie dies und können somit die Bewegunsrichtung in allen Achsen feststellen. 1.1 Bedeutung der Ohrmuscheln Problemstellung / Legt man die Ohrmuscheln nach hinten an, tritt nur eine minimale Einschränkung des Hörvermögens auf Thews/Mutschler/Vaupel 1999, S.720

2 Vergrößert man die Ohrmuscheln mit der Hand hört man die Geräusche lauter, zudem klingen sie etwas dumpfer. Dies liegt daran, dass die Hände die Ohrmuscheln vergrößern, die den Schall einfangen. Das Meeresrauschen in der Muschel wird wie folgt hervorgerufen: "Das Schneckengehäuse ist ein Resonatorsystem, und es verändert die Umgebungsgeräusche in ihrer Klangfarbe mit einer von Gehäuse zu Gehäuse unterschiedlichen Resonatorfrequenz. Das Gehäuse hebt nun bestimmte Frequenzanteile hervor und dämpft andere ab. Und dieses in der Klangfarbe veränderte Hintergrundgeräusch, das ist das typische Rauschen, das aus einem Schneckengehäuse herauskommt." 3 Der Schülern wird hier eindrucksvoll und einfach dargelegt, warum manche Tiere beispielsweise größere Ohren als andere haben (nicht nur Wärmeabgabe). Auch können sie hier Gesetzmäßigkeiten überprüfen [...] und Zusammenhänge formulieren; 4, 1.2 Otoskop (Ohrenspiegel) Das Innenohr besitzt viele kleine Adern um das Trommelfell herum. Das Trommelfell selbst erscheint etwas durchsichtig bis spiegelnd. Es ist von einer Art Balken umgeben, einer Erhöhung, die um das Trommelfell herum läuft. In die Mitte des Trommelfells ragt ebenfalls eine Art Balken Meist besitzen Schulen keine Otoskope, zudem ist es sehr gefährlich, Schüler sich gegenseitig Gegenstände in ein solch sensibles Organ wie das Ohr zu stecken. Sind die Schüler unvorsichtig, könnte das Trommelfell verletzt werden. Aus diesem Grund würde ich von einem Schülerexperiment abraten. Auch die Lehrerdemonstration wäre nicht Bildungsplan Realschule 2003, S.97

3 angebracht, da man schlecht das Gesehene den Schülern zeigen kann. 1.3 Richtungshören Der Mensch kann die Richtung von Geräusche durch Hören bestimmen. Dies ist eine große Leistung unseres Gehirns, da die Schallwellen nur im Unterschied von Bruchteilen einer Sekunde an den verschiedenen Ohren ankommen. Abweichung, bis die Probanden die Richtung Daniel Bernd feststellten Links (in cm) 4, 5, 5, 5 2,3,3, Rechts (in cm) 6,6 3,2,3 Der Durchschnittswert beträgt 3,92 cm Der Schall legt pro Sekunde cm zurück. 3,92cm =0,00012 sec cm/ sec Der Mensch kann also einen Zeitunterschiede (Ankommen der Schallwellen) von 0,0012 Sekunden zwischen beiden Ohren ermitteln und verarbeiten. Anhand dieses Versuchs wird den Schülern sehr eindrucksvoll die Leistungsfähigkeit unseres Gehörs in Verbindung mit dem Gehirn gezeigt. Auch lässt er sich leicht in Partnerarbeit durchführen. Durch den Versuch lernen die Schüler Daten erheben durch Messen, Beobachten,Beschreiben, Vergleichen 5 der wichtigste Aspekt ist jedoch: die Leistungen eines Sinnesorgans im Zusammenwirken mit dem Gehirn mithilfe von Experimenten nachvollziehen Knochenleitung 5 Bildungsplan Realschule 2003, S.97 6 Bildungsplan Realschule 2003, S.99

4 Nachdem man den Ton der Stimmgabel an der Schädeldecke nicht mehr wahrnimmt und sie an das Ohr hält, hört man wieder wieder die Schwingungen der Stimmgabel. Interpretation: Dies liegt daran, dass man den Schallpegel um ca. 50 db erhöhen muss um die gleiche Lautstärke wie durch die Luftleitung zu erzielen. Dieses Phänomen erklärt auch die scheinbar veränderte eigene Stimme auf einem Tonband. Die Ursache hierfür ist das fehlen der Knochenleitung. 7 Hält man sich ein Ohr zu, scheint man auf diesem Ohr vermeintlich lauter zu hören, da hier die Knochenleitung durch die Hand den Schall zusätzlich leitet und ihn somit verstärkt. Die Domglocken von Solingen Die Löffel klingen bedeutend tiefer als normal. Der Klang hat starke Ähnlichkeit mit Kirchturmglocken. Interpretation: Durch die Schnur wird der Schall (die Schwingungen) direkt an das Ohr weitergeleitet (vgl. Büchsentelefon). Durch den festen Körper werden die tiefen Frequenzen besser transportiert, wodurch der Kirchturmglocken-Eindruck entsteht. Durch das Zuhalten der eigenen Ohren, wird der Höreindruck durch die Knochenleitung (Hände) verstärkt, zudem werden die Stimmen der anderen Chorteilnehmer ausgeblendet, da man sie durch das Zuhalten der Ohren kaum noch wahrnimmt. 1.5 Statischer Sinn (Gleichgewichtsinn, Schweresinn) Ergebnisse/Interpretation: Man kippt nach kurzer Zeit nach vorne oder nach hinten. Dies liegt daran, dass die Augen einen Bezugspunkt für das Gleichgewichtsorgan liefern. Sind sie geschlossen, kann der Körper das Gleichgewicht schwerer austarieren. 7

5 1.6 Bewegungssinn (Drehsinn) Auch bei leichter Drehung hat man das Gefühl, dass man sich dreht. Der Drehsinn ist also sehr gut ausgebildet. Nach einer gewissen Zeit gewöhnt sich aber der Körper an eine gleichbleibende Drehrichung. Stoppt man den Probanden, denkt dieser, er drehe sich in die andere Richtung. Nystagmus: Die Augen von Personen im Zug folgen immer einem Gegenstand und schnellen dann wieder zurück zu einem neuen Fixpunkt. Diese Technik verwenden auch Baletttänzer, um Übelkeit zu vermeiden. Die Versuche lassen sich sehr gut in der Schule durchführen. Da sie zum einen Haushaltsgegenstände benötigen und zum anderen sehr anschaulich und von den Schülern selbst ausprobiert werden können. Hierbei lernen die Schüler vor allem Versuche durchführen (7); Daten erheben durch Messen, Beobachten, Beschreiben, Vergleichen (7); Gesetzmäßigkeiten überprüfen; Ergebnisse dokumentieren und systematisieren 8 2 Chemische Sinne Sachanalyse: Der Geschmackssinn ist einer unserer Hauptsinne. Er hat die Aufgabe, die zugenommene Nahrung zu kontrollieren. Er stellt beispielsweise fest, ob die Nahrung giftig bzw. unreif (bitter) ist. Hier kann er weitere Reize beeinflussen (z.b.: Speichelausscheidung, Erbrechen...) Die Rezeptoren befinden sich hauptsächlich auf dem Zungenrücken. Genauer genommen sitzen sie auf den Zungenpapillen, die zur Oberflächenvergrößerung der Schleimhaut dienen. Unterscheiden kann der Geschmackssinn zwischen süß, sauer, salzig, bitter und umami (Eiweiß). In der Abbildung sieht man eine Geschmacksknospe. Sie ist eine sekundäre Sinneszelle, sie besitzt also kein eigenes Axom. 9 8 Bildungsplan Realschule 2003, S.97 9 Thews/Mutschler/Vaupel 1999, S.707 ff.

6 2.1 Zungenzonierung (wahrnehmbare Geschmacksqualitäten) Abbildung 2: Interpretation: Auf der Zunge sind die Geschmacksrezeptoren über die ganze Zunge verteilt. Sie lassen sich in die oben genannten Regionen einteilen. Der Versuch ist gut für die Schule aufgrund seiner guten Ergebnissen und der einfachen Durchführen geeignet. Probleme die hierbei auftreten können sind, dass die Kinder den Geschmack nicht richtig lokalisieren können, oder dass Vegetarier unter den Schülern sind, die den Eiweiß-Test nicht durchführen wollen. 2.2 Geschmackswahrnehmung Die Proben schmecken relativ ähnlich, jedoch lassen sich feine Nuancen unterschieden.

7 Die Kartoffel schmeckt beispielsweise deutlich nach Stärke. Auch wenn die Geschmäcker nahe aneinander lagen, hat unsere Probandin alles richtig erkannt. Den Schülern wird hier klar, dass es durchaus auf die Konsistenz und das Aussehen des Essens ankommt. Und nicht nur auf den Geschmack. Sprich alle Sinne arbeiten zusammen, um die Nahrung einordnen zu können. 2.3 Gerüche Dose Beschreibung des Geschmacks Inhalt 1 Angenehm, säuerlich Zitrone 2 Würzig (Gewürz), angenehm, nicht stechend, Weihnachten Knoblauch 3 Menthol, Eukalyptus (schwierig zu beschreiben) Eukalyptus 4 Stechend, beißend, brennt in der Nase Essig 5 Angenehm, würzig, Duftöl Nelke Es war sehr schwer, den Duft richtig zu beschreiben, da man sich eher mit den Handelsnahmen, als mit den genauen Dufteindrücken verständigt. Auch lagen wir bei Dose 2 mit Weihnachten weit neben dem richtigen Duft (Knoblauch). Die Versuche sind gut für die Schule aufgrund ihrer guten Ergebnisse und der einfachen Durchführen geeignet. Probleme die hierbei auftreten können sind, dass die Kinder den Geschmack nicht richtig lokalisieren können, oder dass Vegetarier unter den Schülern sind, die den Eiweiß-Test nicht durchführen wollen. Außerdem können Schüler allergisch auf manche Produkte reagieren.

8 3 Hautsinne Sachanalyse: Die Haut stellt das größte Sinnesorgan des Menschen dar. Die Haut folgende Haupt- Sensorentypen: Mechanosensoren, Thermosensoren und Nozizeptoren. Hierbei wird noch in verschiedene Sensoren wie Wärme- und Kälterezeptoren oder Druck- und Vibrationssensoren unterschieden. 3.1 Schmerzpunkte Schmerzrezeptoren sind über die ganze Körperoberfläche verteilt. Sie dienen dem Körper als Warninstrumente. Sie empfinden zum Beispiel für den Körper schädliche Hitze bzw. mechanische Einflüsse. Die Rezeptoren veranlassen wiederum den Körper dazu, diesen Empfindungen entgegenzuwirken. Schmerzpunkte lassen sich überall auf der Haut feststellen. Durch die Nakotisierung empfindet man keinen bis kaum einen Schmerz mehr (es wird eher der Druck wahrgenommen). Dies ist ein einfach von den Schülern selbst durchzuführender Versuch. Die Schüler lernen so die Eigenschaften und Leistungen ihres eigenen Körpers kennen. 3.2 Tastsinn (Berührungs- Drucksinn) Temperatursinn (Wärmesinn) Die Haut ist sehr empfindlich und besitzt eine Vielzahl von Druckpunkten. Diese sind jedoch nicht gleichmäßig verteilt. An den Fingerkuppen befinden sich beispielsweise sehr viele dieser Punkte. An der Ferse wiederum weniger. Temperatursensoren sind weniger weit auf der Haut verbreitet. Kaltrezeptoren reagieren auf statische Temperaturreize im Bereich von C, am empfindlichsten bei etwa 25 C. Bei über 45 C werden die Kältesensoren wieder aktiv, wodurch ein Kälteeindruck entsteht. Wärmesensoren reagieren in Temperaturbereichen

9 von C. 10 Leider fehlte uns die Zeit zur Durchführung der Experimente. Dies ist ein einfach von den Schülern selbst durchzuführender Versuch. Die Schüler lernen so die Eigenschaften und Leistungen ihres eigenen Körpers kennen. Weiterhin lernen sie, dass sich der Körper an bestimmt Reize gewöhnt. Auch lässt sich der Körper täuschen (Hände in kaltes und warmes Wasser). Ein Effekt, der beispielsweise beim Fühlen der Stirntemperatur eine Rolle spielt. 3.4 Proprio(re)zeptiver Sinn ( Kraftsinn, Tiefensensibilität) Die Orientierung über die Stellung der Gliedmaßen zueinander, die Wahrnehmung passiver und aktiver Bewegung der Gelenke und die Feststellung des Widerstandes, gegen den eine Bewegung durchgeführt wird, faßt [sic!] man unter dem Begriff Propriozeption zusammen. 11 D.h., der Körper kann die Lage seiner Gliedmaßen bestimmen, ohne sie aktiv zu bewegen. Leider fehlte uns die Zeit zur Durchführung der Experimente. Dieser Versuch ist wiederum leicht von Schülern durchzuführen und somit gut für die Schule zu gebrauchen. Die Schüler lernen somit, dass der Körper Sensoren aufweist, die ihm die genaue Lage seiner Extremitäten mitteilen. 10 Thews/Mutschler/Vaupel 1999, S Thews/Mutschler/Vaupel 1999, S.706