Nervensystem und Sinne II

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 Abbildung 1 Bogengänge:
an den Sinneszellen (Haarzellen) z.B. durch eine Drehung
des Kopfes vorbei (besser gesagt entgegen der
http://www.ac-hildesheim.de/
www/refresher/img/vertigo_58a.gif,
28.02.07
Drehrichtung, da sie durch die Trägheit der Masse sich
langsamer als die Bogengänge bei Beschleunigung bewegt),
registrieren sie dies und können somit die Bewegunsrichtung in allen Achsen feststellen.
1.1 Bedeutung der Ohrmuscheln
Problemstellung / Ergebnisse:

Legt man die Ohrmuscheln nach hinten an, tritt nur eine minimale Einschränkung
des Hörvermögens auf.
1 http://de.wikipedia.org/wiki/Ohrmuschel 28.02.07
2 Thews/Mutschler/Vaupel 1999, S.720

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
Didaktische Wertung:
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)
Problemstellung:
Ergebnisse:
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
Didaktische Wertung:
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
3 http://www.wdr5.de/service/service_kleine_anfrage/230783.phtml 28.02.07
4 Bildungsplan Realschule 2003, S.97
angebracht, da man schlecht das Gesehene den Schülern „zeigen“ kann.
1.3 Richtungshören
Problemstellung:
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.
Ergebnisse:
Abweichung, bis die
Daniel
Probanden die Richtung
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 33400 cm zurück.
3,92 cm
= 0,00012 sec
33400 cm/ sec
Der Mensch kann also einen Zeitunterschiede (Ankommen der Schallwellen) von 0,0012
Sekunden zwischen beiden Ohren ermitteln und verarbeiten.
Didaktische Wertung:
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“6
1.4 Knochenleitung
5 Bildungsplan Realschule 2003, S.97
6 Bildungsplan Realschule 2003, S.99
Ergebnisse:
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“
Ergebnisse:
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 http://www.dasp.uni-wuppertal.de/ars_auditus/physiologie/mittelohr6.htm
1.6 Bewegungssinn (Drehsinn)
Ergebnisse:
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.
Didaktische Wertung:
Die Versuche 1.4-1.6 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
8 Bildungsplan Realschule 2003, S.97
Abbildung 2:
http://gripsdb.dimdi.de/rochelexikon/pics/CALICULUS$1.gif,
29.02.07
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
2.1 Zungenzonierung (wahrnehmbare Geschmacksqualitäten)
Ergebnisse:
Interpretation:
Auf der Zunge sind die Geschmacksrezeptoren über die ganze Zunge verteilt. Sie lassen
sich in die oben genannten Regionen einteilen.
Didaktische Wertung:
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
9 Thews/Mutschler/Vaupel 1999, S.707 ff.
Ergebnisse:
Die Proben schmecken relativ ähnlich, jedoch lassen sich feine Nuancen unterschieden.
Die Kartoffel schmeckt beispielsweise deutlich nach Stärke.
Auch wenn die „Geschmäcker“ nahe aneinander lagen, hat unsere Probandin alles richtig
erkannt.
Didaktische Wertung:
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
Ergebnisse:
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).
Didaktische Wertung:
Die Versuche 2.1-2.3 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.
3 Hautsinne
Sachanalyse:
Die Haut stellt das größte Sinnesorgan des Menschen dar. Die Haut folgende HauptSensorentypen: Mechanosensoren, Thermosensoren und Nozizeptoren. Hierbei wird noch
in verschiedene Sensoren wie Wärme- und Kälterezeptoren oder Druck- und
Vibrationssensoren unterschieden.
3.1 Schmerzpunkte
Problemstellung:
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.
Ergebnisse:
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).
Didaktische Wertung:
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) + 3.3 Temperatursinn (Wärmesinn)
Problemstellung:
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 10-40 °C, am
empfindlichsten bei etwa 25°C. Bei über 45°C werden die Kältesensoren wieder aktiv,
wodurch ein Kälteeindruck entsteht. Wärmesensoren reagieren in Temperaturbereichen
von 30-43°C.10
Ergebnisse:
Leider fehlte uns die Zeit zur Durchführung der Experimente.
Didaktische Wertung:
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)
Problemstellung:
„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.
Ergebnisse:
Leider fehlte uns die Zeit zur Durchführung der Experimente.
Didaktische Wertung:
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
10
Thews/Mutschler/Vaupel 1999, S.705
11 Thews/Mutschler/Vaupel 1999, S.706
ihm die genaue Lage seiner Extremitäten mitteilen.