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Exkursionsbericht vom „NatLab“ der FU-Berlin

Das NatLab (naturwissenschaftliches Labor) der FU-Berlin wurde 2002 gegründet, um Oberstufenschülerinnen und -schülern ein interessantes und lebendiges Bild der Naturwissenschaften zu vermitteln. Diese sollen im NatLab zu wissenschaftlichem Denken angeregt werden und einen Einblick in die Universitätsatmosphäre bekommen. Die Schülerinnen und Schüler werden dabei in Kleingruppen von Studenten betreut und präsentieren anschließend ihre „Forschungsergebnisse“ drei verschiedener Themen dem Plenum.

Gruppe 1: Klassische Konditionierung

Nachdem kurz nochmal das Prinzip der klassischen Konditionierung am Beispiel des Pawlow’schen Hundes reflektiert worden war, sollten die Schüler herausfinden, ob Bienen in der Lage sind einen bedingten Reflex auszuführen. Hierfür wurden die Versuchstiere an einer Halterung fixiert, um ihnen anschließend sanft auf den Kopf zu pusten, wo die Sinneszellen der Biene liegen. Darauf reagierten die Versuchstiere jedoch nicht mit der Zielreaktion, dem Ausfahren des Saugrüssels zur Nahrungsaufnahme, weshalb hier von einem neutralen Reiz gesprochen wird. Nun hielt man den Bienen einen duftenden Zuckerwassertropfen an den Kopf, woraufhin die Tiere, in Erwartung von Nahrung, den Rüssel ausfuhren. Die Versuchsbienen reagierten also auf einen unbedingten Reiz mit einer unbedingten Reaktion. Anschließend wurden diese beiden Reize miteinander kombiniert, d.h. dem unbedingten Reiz ging nun für einige weitere Versuche der neutrale Reiz voraus. Auf diese Kombination reagierten die Bienen stets mit der Zielreaktion. Nach einigen Versuchsdurchläufen dieser Art wurde dann nur der anfangs neutrale Reiz ausgeübt, worauf die Bienen nun mit der Zielreaktion reagierten, sodass der neutrale Reiz von nun an als bedingter Reiz bezeichnet wird, auf den nun eine bedingte Reaktion folgt. Die Biene hat also den Luftstoß mit dem Zuckerwasser assoziiert, das bedeutet, dass sie gelernt hat, dass der Luftstoß mit dem Futter in Verbindung steht und deshalb reagiert sie alleine auf den Luftstoß.

Gruppe 2: Aktionspotenzenziale am Schabenbein

Die Sinneszellen des Schabenbeins befinden sich an den Borsten an Femur und Tibia und dort werden die Aktionspotenziale (AP) bei einer Schabe gebildet und von dort weitergeleitet. Das Schabenbein wurde zunächst mit zwei Nadeln auf einem Styroporklotz befestigt. Diese Halterungsnadeln wurden daraufhin durch ein elektrisches Leitkabel mit einem Verstärker verbunden, der jene elektrischen Potenziale in einen Ton umwandelte. Vom Verstärker aus gelangte das Signal über einen Generator, der dieses für den Computer umwandelte, auf einen PC, wo man die AP-Frequenz nun auch graphisch ablesen konnte. Im Anschluss daran hat die Gruppe Hypothesen zu ihrem Thema entwickelt und durfte diese dann untersuchen und ihr Ergebnis in eine PowerPoint-Präsentation einfügen, um diese später den restlichen Gruppenmitgliedern präsentieren zu können. Bei stärkerer Reizung der Borsten des Schabenbeins nahm die AP-Frequenz zu.

Gruppe 3: Simulation von Verrechnungen mit eine Modellchip der Katzen-Netzhaut

 Das Versuchsgerät bestand zum einen aus einem sogenannten Retina-Chip, der die Retina (Netzhaut) eines Katzenauges simulieren sollte, welcher an ein Oszilloskop angeschlossen war, um die AP-Frequenz graphisch und akustisch darzustellen. Dieser Retina-Chip war auf einen Computerbildschirm ausgerichtet, wo durch ein Programm ein Hintergrund mit einem Balken angezeigt wurde, der verändert werden konnte. Durch logisches Denken und Experimente sollten wir nun die höchstmögliche AP-Frequenz ermitteln.

Nachdem beide Teilgruppen zu einem Ergebnis gekommen waren, haben wir unsere Resultate miteinander verglichen und waren anfangs sehr davon überrascht, dass diese sehr weit auseinander lagen. Die Erklärung hierfür war, dass die Gruppe A) mit einer ON-Ganglienzelle arbeitete, während wir eine OFF-Ganglienzelle untersucht hatten. Beim Beispiel der ON-Ganglienzelle hieß das, dass durch das Sechseck ausschließlich die die Ganglienzellen im Zentrum gereizt werden, wo sich die erregenden Synapsen befinden, welche ein Depolarisation auslösen, und keine OFF-Ganglienzellen im Randbereich. Dadurch kommt bei der Summation der größtmögliche Frequenzwert zustande. Bei der OFF-Ganglienzelle ist es genau umgekehrt, da die erregenden Synapsen hier im Randbereich liegen, sodass hier möglichst nur dieser gereizt wird.

Nach Beendigung der Arbeitsphase haben Mitglieder aus verschiedenen Gruppen einen „Museumsrundgang“ gemacht, bei dem jedes Mitglied seine Arbeit dem Rest der Gruppe vorstellen konnte.

Zum Abschluss wurde in der großen Runde die heutige Arbeit in Bezug auf ihre Sinnhaftigkeit reflektiert und eine Diskussion zur ethischen Vertretbarkeit on Tierversuchen für die Wissenschaft geführt, mit dem Ergebnis, dass diese vertretbar sind, solange diese einen Sinn für das Wohl der Wissenschaft und anderer Lebewesen haben und das Leid der Tiere, wenngleich es „nur“ Bienen oder Schaben sind, möglichst gering gehalten wird.

Fazit:

Meiner Meinung nach war der Besuch im NatLab durchaus sehr sinnvoll und hilfreich, wenngleich hierbei kaum neues Wissen bezüglich der biologischen Funktionsweisen hinzukam. Allerdings war die praktische Anwendung des Gelernten in neuem Terrain eine nette Abwechslung die zur Festigung der Inhalte beigetragen hat. Insgesamt kann man also sagen, dass der Besuch im NatLab eine ideale Ergänzung zum Unterricht darstellt und deshalb durchaus empfehlenswert ist.  

Lukas Hugo, Dezember 2012