Das Nervensystem des Menschen Aufbau und Funktionen des Nervensystems

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1 Didaktische FWU-DVD Das Nervensystem des Menschen Aufbau und Funktionen des Nervensystems Biologie Klasse 7 10 Trailer ansehen

2 Schlagwörter Axon; Cortex; Dendrit; Denken; Endknöpfchen; enterisches Nervensystem; Enzym; Evolution; Gehirn; Gliazelle; graue Substanz; Großhirn; Hirnanhangdrüse; Hirnstamm; Hormon; Hypothalamus; Informationsaufnahme; Informationsverarbeitung; Intelligenz; Kleinhirn; Liquor; Mittelhirn; Myelinscheide; Nachhirn; Nervensystem; Nervenzelle; Neuron; Neurotransmitter; Parasympathikus; Peripheres Nervensystem; Ranvier scher Schnürring; Reflex; Reizaufnahme; Rückenmark; Säugling; saltatorische Erregungsleitung; Schädel; Schwann sche Zelle; Soma; somatisches Nervensystem; Spinalnerv; Sprachentwicklung; Summation; Sympathikus; Synapse; Thalamus; vegetatives Nervensystem; Vesikel; Wahrnehmung (Sinnesorgan); weiße Substanz; Wirbellose; Wirbeltiere; Zelle (Biologie); Zentrales Nervensystem, Zwischenhirn Systematik Biologie Allgemeine Biologie Evolution; Biochemie; Zellenlehre Menschenkunde Körperbau; Stoffwechsel, Innere Organe; Sinnesorgane, Nervensystem; Verhalten 2

3 Zum Inhalt Aufbau und Funktionen des Nervensystems (Film 26 min) Der Film beschäftigt sich mit dem Nervensystem des Menschen und dessen grundlegendem Aufbau sowie seinen Funktionen. Das Steuerungszentrum für alle Organe, dessen Prozesse fast ausschließlich unbewusst ablaufen, bedient sich dabei Informationen, die es aus der Umgebung erhält, auswertet und darauf reagiert. Der menschliche Körper besitzt das Zentrale (ZNS) sowie das Periphere Nervensystem (PNS). Beide Systeme werden im Film genau betrachtet. Auch der Aufbau des Schädels, in dem das Gehirn schwimmt, wird beleuchtet und insbesondere die Eigenschaften des Gehirns genannt. Anschließend werden die einzelnen Hirnregionen, vor allem das Großhirn, mit ihren jeweiligen Funktionen genauer vorgestellt. Das Rückenmark mit den Nervenfasern des Vorder- und Hinterhorns, die in ihrer Vereinigung die Spinalnerven bilden, wird ebenfalls erklärt. Einen Schwerpunkt des Films bildet die Veranschaulichung von somatischem, enterischem und vegetativem Nervensystem sowie deren Einflüsse durch Sympathikus und Parasympathikus. Überdies kommen das Zusammenspiel von afferenten und efferenten Neuronen beim Kniesehnenreflex sowie die Funktionen und der Feinbau von Neuronen zur Sprache. Abschließend wird die Funktionsweise von chemischen Synapsen mit der Übertragung durch Neurotransmitter vorgestellt. Filmsequenzen Der Bauplan des menschlichen Nervensystems (3:40 min) Diese Sequenz führt in die Thematik des Nervensystems bei Lebewesen ein und gibt einen Überblick zum Bauplan des menschlichen Nervensystems. Das Gehirn im Überblick (2:10 min) In dieser Sequenz werden die Einbettung des Gehirns in den Schädel sowie die charakteristischen Eigenschaften des Teils des Zentralen Nervensystems erläutert. Überdies wird auf die Bildung, Entwicklung und Ernährung der 86 Milliarden empfindlichen Gehirnzellen eingegangen. Das Großhirn (1:50 min) Diese Sequenz gibt einen umfassenden Überblick zur größten und am höchsten entwickelten Hirnregion des menschlichen Gehirns das Großhirn. 3

4 Neben dem Aufbau des Großhirns wird die Großhirnrinde (Cortex) mit ihren verschiedenen Hirnlappen beschrieben. In letzteren sind einzelne Rindenfelder für unterschiedliche Aufgaben verantwortlich. Weitere Hirnregionen (4:00 min) Diese Sequenz betrachtet die einzelnen Hirnregionen in ihrem Aufbau und ihren Eigenschaften genauer das Kleinhirn, das Zwischenhirn mit Thalamus sowie Hypothalamus mit Hypophyse, der Hirnstamm mit Mittelhirn sowie Nachhirn mit Pons und verlängertem Rückenmark. Das Rückenmark (2:10 min) In dieser Sequenz wird auf das Rückenmark neben dem Gehirn der zweite Teil des Zentralen Nervensystems eingegangen. Anhand eines Querschnitts können die einzelnen Bestandteile wie die graue und weiße Substanz oder die motorischen und sensorischen Nervenzellen definiert werden. Ein Reflex, dessen Signale meist direkt im Rückenmark verarbeitet werden, wird an einem Beispiel mit einer heißen Herdplatte gezeigt. Das somatische und das vegetative Nervensystem (3:00 min) Anhand dieser Sequenz wird die Unterteilung der Nervensystems anhand ihrer Funktion klar. Man grenzt dabei das somatische bzw. willkürliche Nervensystem mit der bewussten Steuerung von Bewegungen klar vom vegetativen bzw. autonomen Nervensystem mit nicht beein- 4

5 flussbaren Organsystemen ab. Beim vegetativen Nervensystem gibt es zwei Antagonisten den Sympathikus und den Parasympathikus. Zum vegetativen Nervensystem zählt man auch das enterische Nervensystem (ENS), das als selbstständiges Regelsystem des Magen- Darm-Trakts gilt, aber vom Sympathikus und Parasympathikus des vegetativen Nervensystems beeinflusst wird. Abschließend werden der Sympathikus und Parasympathikus ausführlich verglichen. Die Funktionen von Nervenzellen (2:40 min) Mithilfe dieser Sequenz geht der Blick vom Nervensystem allgemein bis in den Feinbau dessen mit den kleinsten Bausteinen, den Nervenzellen bzw. Neuronen, die in ihrer Funktion nach afferenten und efferenten Neuronen unterschieden werden können. Die Verknüpfung aus beiden Nervenzellarten wird anhand des Kniesehnenreflexes erklärt. Überdies wird die immer nach einer bestimmten Vorgabe ablaufende Reizweiterleitung im Reiz-Reaktions-Schema dargestellt. Der Aufbau eines Neurons (2:30 min) Diese Sequenz beschäftigt sich mit dem Grundbauplan eines Neurons mit all seinen Bestandteilen. Die Reizweiterleitung erfolgt durch die Aufnahme von ankommenden Reizen an den Dendriten, die an den Zellkörper weitergeleitet und dort summiert werden, um dann im Fall von genug erregenden Reizen eine Information an andere Neuronen weiterzugeben oder im Fall von zu vielen hemmenden Reizen keine Information weiterzuleiten. Die Erregungsleitung geschieht über Axone, die mit Myelinscheiden umgeben sind und in regelmäßigen Abständen von Ranvier schen Schnürringen unterbrochen sind. Da an diesen Stellen keine Isolierung besteht, kann dort der elektrische Impuls von Schnürring zu Schnürring springen diesen Vorgang nennt man saltatorische Erregungsleitung. Die Funktionsweise von chemischen Synapsen (2:20 min) In dieser Sequenz wird auf die chemischen Synapsen die am häufigsten vorkommende Form der Synapse eingegangen. Dabei wird die Übermittlung mit Neurotransmitter und das Schlüssel- Schloss-Prinzip an den Rezeptoren genau erläutert. 5

6 Grafiken Aufbau des Schädels (Grafik) Anhand dieser Grafik können die einzelnen Schichten des Schädels und die Tatsache, dass das Gehirn stoßgedämpft im Liquor schwimmt, erklärt werden. Großhirn (5 Grafiken) Diese Grafiken zeigen den Aufbau des Großhirns aus Hemisphären und dem Balken, die sensorischen, die motorischen sowie die Gedanken- und Antriebsfelder. Außerdem wird anhand eines Querschnitts die Lage der grauen Substanz als Cortex deutlich. Verschiedene Hirnbereiche (5 Grafiken) In diesen Grafiken können jeweils Form und Lage innerhalb des Gehirns vom Kleinhirn, Mittelhirn, Zwischenhirn und Nachhirn sowie von der Hypophyse begutachtet werden. Rückenmark im Detail (6 Grafiken) Auf diesen Grafiken sind die Lage des Rückenmarks und dessen Querschnitt zu sehen, überdies die graue sowie die weiße Substanz, das Vorder- oder das Hinterhorn, die motorischen Vorder- sowie die sensorischen Hinterwurzeln und die Vereinigung der Wurzeln im Spinalnerv. Vegetatives Nervensystem (Grafik) Hier werden Parasympathikus und Sympathikus als Antagonisten im vegetativen Nervensystem mit ihren Eigenschaften einander gegenübergestellt. Kniesehnenreflex (Grafik) Anhand dieser Grafik ist das Zusammenspiel von afferenten und efferenten Neuronen mit den Muskelspindeln des Streckmuskels im Oberschenkel beim Kniesehnenreflex gut zu erklären. Reiz-Reaktions-Schema (Grafik) Dieses Schema zeigt den Ablauf vom ankommenden Reiz über die Weiterleitung zum Zentralen Nervensystem und dem Auslösen des Befehls mit dessen Weiterleitung zum Zielorgan und der Reaktion. Aufbau eines Neurons (Grafik) Diese Grafik zeigt ein Neuron ohne und mit Beschriftung der wichtigsten Bestandteile zum Beispiel Zellkörper, Axon oder Endknöpfchen und Synapse. Gliazelle (Grafik) In dieser Grafik wird die Lage der Gliazellen als wichtige Hilfs- und Stützzellen deutlich. 6

7 Saltatorische Erregungsleitung am Axon (Grafik) Anhand dieser Grafik wird das Springen des elektrischen Impulses von Ranvier schem Schnürring zu Schnürring am Axon bei der saltatorischen Erregungsleitung deutlich, was aufgrund der Myelinisierung sehr schnell vonstatten geht. Aufbau einer chemischen Synapse (Grafik) Diese Grafik zeigt eine chemische Synapse ohne und mit Beschriftung der wichtigsten Bestandteile zum Beispiel postsynaptische Membran oder Vesikel. Elektrische Synapse (Grafik) Hier ist zu erkennen, dass bei einer elektrischen Synapse der selteneren Form der Synapse ein sehr enger Zellkontakt zwischen Nervenzellen herrschen muss, damit die Erregung direkt weitergeleitet werden kann. Bezug zu Lehrplänen und Bildungsstandards Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden Zentrales und Peripheres Nervensystem; erklären den Aufbau des Schädels sowie des Gehirns; lernen das Großhirn als größten Hirnbereich genauer kennen; ordnen den verschiedenen Hirnregionen Funktionen für den Organismus zu; vertiefen ihre Kenntnisse zum Rückenmark und dessen Verbindung zu den motorischen und sensorischen Nervenzellen; definieren somatisches, enterisches und vegetatives Nervensystem; beschreiben die Kommunikation zwischen den verschiedenen Elementen einer Reiz-Reaktions-Kette, um das komplexe Zusammenwirken von Sinnesorganen, Nervensystem und Zielorganen bei der Reaktion des Organismus auf Reize zu erklären; vertiefen den Bau von Neuronen mit markhaltigen Axonen; verstehen die saltatorische Erregungsleitung; lernen den Feinbau der chemischen Synapse mit der Erregungsübertragung durch Neurotransmitter genau kennen; erläutern die Wirkung erregender und hemmender Synapsen; erklären die Funktionsweise des Nervensystems beim Menschen; 7

8 vergleichen die Informationsübertragung im Nervensystem mit der Informationsübertragung durch Hormone; skizzieren den Aufbau eines Neurons und stellen die Besonderheiten dieses spezialisierten Zelltyps in einen Struktur-Funktions-Zusammenhang; können biologisch relevante Informationen aus dem Film herausarbeiten und gliedern; analysieren auf Basis neurophysiologischer Erkenntnisse ihr eigenes Verhalten und ziehen persönliche Schlussfolgerungen. Didaktische Hinweise Im Laufe der Evolution hat sich bei vielen Lebewesen und damit auch beim Menschen ein Steuerungszentrum im Körper entwickelt das Nervensystem. Für den Menschen ist es damit möglich, über das Nervensystem die Umgebung wahrzunehmen. Außerdem ist das Nervensystem für jeden Organismus sehr wichtig, denn es steuert eigenständig alle Organe und lebenswichtigen Prozesse, zum Beispiel den Herzschlag oder komplexe Bewegungen im Körper, und versorgt sie mit aufgenommenen Informationen. Die Produktion ist für den Einsatz in der Mittelstufe (Realschule, Gymnasium) konzipiert. Adressatengerecht aufgearbeitet wurde die Produktion für die Klassen stufe 7 bis 10. Die Produktion kann im Rahmen der folgenden Themenschwerpunkte eingesetzt werden: Bauplan des menschlichen Nervensystems Zentrales und Peripheres Nervensystem Aufbau des Schädels Großhirn als größte Hirnregion mit Rindenfeldern im Cortex Weitere Hirnbereiche: Kleinhirn, Zwischenhirn, Mittelhirn, Nachhirn Rückenmark mit Verknüpfung sensorischer und motorischer Nervenfasern somatisches, enterisches und vegetatives (Sympathikus Parasympathikus) Nervensystem afferente und efferente Neuronen Kniesehnenreflex und Reiz-Reaktions-Schema Bau von Nerven- und Gliazellen Myelinisierung von Axonen und saltatorische Erregungsleitung Synapsen als Kontaktstellen zwischen Neuronen Funktionsweise von chemischen Synapsen mit Neurotransmittern 8

9 Arbeitsmaterial Als Arbeitsmaterial steht Ihnen im ROM- Teil ein umfangreiches Angebot an ergänzenden Materialien zur Verfügung (siehe Tabelle). Die Arbeitsblätter liegen als PDF- und Word-Dateien vor. Die Word-Dateien können bearbeitet und so individuell an die Unterrichtssituation angepasst werden. Ordner Didaktische Hinweise Arbeitsblätter (mit Lösungen) Infoblätter Grafiken Filmtext Programmstruktur Weitere Medien Produktionsangaben Materialien Hinweise zum Einsatz des Films, der Filmsequenzen, der Grafiken und den ergänzenden Arbeitsmaterialien 1) Nervensystem-Memory 2) Bau einer Nervenzelle 3.1) Bestandteile einer Nervenzelle und ihre Funktionen 3.2) Bestandteile einer Nervenzelle und ihre Funktionen (für Experten) 4) Die Synapse 5) Vorgänge an einer chemischen Synapse 1) Unterscheidung der Nervenzellen 2) Entwicklung der Nervensysteme 3) Elektrische Synapsen 4) Erregungsleitung bei Wirbellosen und Wirbeltieren 5) Glossar Aufbau des Schädels Großhirn und weitere Hirnbereiche (10 Grafiken) Rückenmark im Detail (6 Grafiken) Vegetatives Nervensystem Kniesehnenreflex Reiz-Reaktions-Schema Aufbau eines Neurons Gliazelle Saltatorische Erregungsleitung am Axon Aufbau einer chemischen Synapse Elektrische Synapse Filmtext zum Film als PDF-Dokument Übersicht über den Aufbau der DVD Informationen zu ergänzenden FWU-Medien Produktionsangaben zur DVD und zum Film 9

10 Das Nervensystem des Menschen: Programmstruktur Das Nervensystem des Menschen Aufbau und Funktionen des Nervensystems Programmstruktur Hauptmenü Das Nervensystem des Menschen Aufbau und Funktionen des Nervensystems Aufbau und Funktionen des Nervensystems Film 26 min Der Bauplan des menschlichen Nervensystems Gehirn Rückenmark Sequenz 3:40 min Sequenzen/Grafik Sequenz/Grafiken Somatisches und vegetatives Nervensystem Sequenz/Grafik Nervenzellen Sequenzen/Grafiken Chemische Synapse Sequenz/Grafik Arbeitsmaterial Arbeitsmaterial Didaktische Hinweise 5 Arbeitsblätter 5 Infoblätter 25 Grafiken Filmtext Programmstruktur Weitere Medien Produktionsangaben Untermenüs Das Gehirn im Überblick Aufbau des Schädels Das Großhirn Weitere Hirnregionen Das Rückenmark Rückenmark im Detail Gehirn 2:10 min Grafik 1:50 min 4:00 min Rückenmark 2:10 min 6 Grafiken Somatisches und vegetatives Nervensystem Das somatische und das vegetative Nervensystem 3:00 min Vegetatives Nervensystem: Parasympathikus Sympathikus Grafik Nervenzellen Die Funktionen von Nervenzellen 2:40 min Reiz-Reaktions-Schema Grafik Der Aufbau eines Neurons 2:30 min Bau einer Nervenzelle Grafik Chemische Synapse Die Funktionsweise von chemischen Synapsen 2:20 min Aufbau einer chemischen Synapse Grafik 10

11 Produktionsangaben Das Nervensystem des Menschen: Aufbau und Funktionen des Nervensystems (DVD) Produktion FWU Institut für Film und Bild, 2017 DVD-Konzept Susanne Oberleitner DVD-Authoring und Design TV Werk GmbH im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2017 Grafiken FWU Institut für Film und Bild Bildnachweis Coverbild: istock / yodiyim Arbeitsmaterial Sabine Klinz Infoblätter Katrin Opitz Begleitheft Susanne Oberleitner Pädagogische Referentin im FWU Susanne Oberleitner Produktionsangaben zum Film Aufbau und Funktionen des Nervensystems Produktion Basement-Pictures im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2017 Regie, Animation, Schnitt Stefan Müller Buch Stefan Müller Susanne Oberleitner Dr. Maike Schuchmann Musik Steffen Winkler Sprecher Sebastian Prittwitz Didaktische Fachberatung Dr. Alexander Kaiser Redaktion Susanne Oberleitner Nur Bildstellen/Medienzentren: öv zulässig 2017 FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz 3 D Grünwald Telefon (089) Telefax (089) info@fwu.de vertrieb@fwu.de Internet 11

12 Didaktische FWU-DVD Das Nervensystem des Menschen: Aufbau und Funktionen des Nervensystems Das Nervensystem durchzieht den ganzen menschlichen Körper. Mit ihm können wir Reize aus der Umwelt als Signale wahrnehmen, auf die der Körper passende Reaktionen auslöst. Die Produktion beschäftigt sich neben dem Aufbau und den Typen des Nervensystems auch mit dem Bau von Nervenzellen und Synapsen. Außerdem werden die Informationsverarbeitung im Nervensystem und das Zusammenspiel von Sympathikus und Parasympathikus veranschaulicht. Laufzeit 26 min Klasse 7 10 Sprache Film 1 Filmsequenzen 9 DE Arbeits-/Infoblätter 11 Grafiken 25 Kompetenzerwerb: Die Schülerinnen und Schüler ordnen den verschiedenen Hirnregionen Funktionen für den Organismus zu; vertiefen ihre Kenntnisse zum Rückenmark und dessen Verbindung zu den motorischen und sensorischen Nervenzellen; definieren somatisches, enterisches und vegetatives Nervensystem; vertiefen den Bau von Neuronen mit markhaltigen Axonen; verstehen die saltatorische Erregungsleitung; lernen die chemische Synapse mit der Erregungsübertragung durch Neurotransmitter kennen. Ausführliche didaktische Hinweise finden Sie im Arbeitsmaterial. Lehrprogramm gemäß 14 JuSchG Themen Klasse 7 10 Bauplan des menschlichen Nervensystems Das Gehirn mit seinen Hirnregionen Das Rückenmark Somatisches und vegetatives Nervensystem Aufbau und Funktionen von Neuronen Chemische Synapsen GEMAFREI FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht ggmbh Bavariafilmplatz Grünwald Telefon +49 (0) Telefax +49 (0) info@fwu.de Bestell-Hotline: +49 (0) vertrieb@fwu.de