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Exkursionsbericht vom NeuroLab (Neurobiologisches Labor) am 18.12.12 Leistungskurs Biologie (Fr. Kröger)

Die Exkursion fand in der Lise-Meitner-Schule statt, einem Oberstufenzentrum für Chemie, Physik und Biologie. Nach einer kurzen Einleitung über die Einrichtung hielt der betreuende Lehrer einen Vortrag über verschiedene Nervensysteme. Er ging insbesondere auf das Strickleiternervensystem des Regenwurms ein, welches aus zwei Ganglien pro Segment besteht, die in der Längsachse durch Konnektive und quer durch Kommissuren miteinander verknüpft sind. Jeder der Schülerinnen und Schüler bekam anschließend einen Regenwurm zum Sezieren.

Zuerst sollte die Rückenseite des Wurmes, der aus einem Hautmuskelschlauch besteht, aufgeschnitten und die Scheidewände (Dissepimente) der einzelnen Segmente durchtrennt werden. Der Darm wurde entfernt, um an das Nervensystem zu gelangen. Dieses hochentwickelte Nervensystem zeigt makroskopisch aber nicht mehr die Merkmale des vorhandenen Strickleiternervensystems. Es hat ein „Gehirn“ oder Oberschlundganglion, das im dritten Segment des Tieres liegt.

Das „Gehirn“ besteht aus zwei miteinander verwachsenen Cerebralganglien, von ihm ziehen zahlreiche Nerven in den Kopflappen. Schlundkonnektive verbinden das Oberschlundganglion mit dem Unterschlundganglion, das im vierten Segment liegt. Dazu musste der Schlund vollständig entfernt werden. Vom vierten Segment aus, beginnt das Bauchmark, welches als eine weiße Line zu erkennen ist und unter dem Darm liegt, das sich bis zum Schwanzsegment durchzieht. Pro Segment zweigen vom Bauchmark je drei Paar Segmentalnerven ab.

Nach einer Pause hielt der Lehrer einen Vortrag über die Autorhythmie des Herzens, den Sinusknoten und den AV-Knoten. Die Herzmuskelzellen der Wirbeltiere sind selbsterregend, da sie ohne Nervenimpulse kontrahieren. Da alle Gewebe und Organe des Körpers elektrisch leitend sind, kann man die elektrischen Spannungsänderungen, die während einer Erregung als Aktionspotential über einen Muskel oder Nerv laufen, an der Körperoberfläche als Spannungsdifferenz mit empfindlichen Messinstrumenten registrieren. Das EKG (Elektrokardiogramm) zeigt den Spannungsverlauf, während die Aktionspotentiale über den Herzmuskel laufen. Somit werden beim EKG die zeitlichen Herzmuskelerregungen dargestellt.

Die Schüler sollten in Dreiergruppen den Herzrhythmus der einzelnen Mitglieder im Normalzustand und nach sportlicher Betätigung messen.

Auf den ausgedruckten Diagrammen ist deutlich zu erkennen, dass sich nach der sportlichen Betätigung die Anzahl der Aktionspotentiale erhöht hat. Man hat von dem Eintreten der Refraktärphase beim ersten dargestellten Aktionspotential bis zum Ende der Hyperpolarisation des zweiten Aktionspotentials die Zeit gemessen mit Hilfe des Computers und die Schläge pro Minute. Daraus folgt, dass das Herz deutlich häufiger und stärker bei körperlicher Beanspruchung schlägt, was auf einen erhöhten Sauerstoffbedarf schließen lässt, welcher durch die beanspruchten Muskeln verursacht wurde.

Leonard Klaas, Januar 2013