Gå til hovedindhold

Hastigheden af et nervesignal

Hvorfor mon?

  • Hvordan sender en nerve signaler rundt i kroppen?
  • Hvordan kan man måle et nervesignal?
  • Hvordan styrer vi vores nervesignaler?

Inden du starter

Det kan du bruge:

  • Et stopur pr. gruppe (fx i en mobiltelefon)
  • Blyant og papir til at notere

Pris pr. forsøg:

0 kr

Sådan gør du

Første delforsøg:

  1. Klassen deles i grupper á 6 personer
  2. I hver gruppe vælges en tidtager. Denne person har et stopur
  3. De resterende 5 personer danner en lukket kæde ved at lægge sig ned på gulvet og gribe fat i sidemandens ankel
  4. De 5 personer i kæden lukker øjnene

  1. Tidtageren sætter et “signal” i gang ved at klemme på en af personernes ankel. Lige så snart denne person mærker sin ankel blive klemt, klemmer han/hun den næste persons ankel, og sådan fortsætter det. Samtidig med første klem starter tidtageren sit stopur

  1. Tidtageren holder nu øje med den ankel, hvor signalet blev sat i gang, og tæller hver gang, signalet kommer forbi anklen. Når signalet er kommet forbi 5 gange, stoppes uret, og tiden noteres
  2. Hele forsøget laves i alt 5 gange.

Andet delforsøg:

Udføres på samme måde som første delforsøg, bortset fra at man nu skal stå op, og kæden dannes ved, at hver person med højre arm holder fast i sidemandens venstre skulder. Tidtageren sætter et “signal” i gang ved at klemme på en af personernes skuldre.

I dette forsøg kan der laves flere forskellige udregninger alt efter hvilken målgruppe, der udfører forsøget.

Mellemtrinnet:

Resultaterne for hhv. ankelforsøg og skulderforsøg sammenlignes, og der diskuteres, hvorfor der er forskel på tiderne.

Udskoling:

Ud fra estimater af gennemsnitlig afstand fra forsøgspersonernes ankel til hjerne og videre ud til hånden, samt afstand fra skulder til hjerne og videre ud til hånden, udregnes nu, hvor hurtigt signalerne har bevæget sig i hhv. ankel- og skulderforsøget.

Ungdomsuddannelser:

Det udregnes, hvor hurtigt selve nervesignalet har bevæget sig, idet der tages højde for forsinkelsen, der forårsages af håndmusklernes sammentrækning. Dette gøres på baggrund af differencen mellem tiderne i de to delforsøg og afstandene i de to delforsøg. Man skal bruge følgende formel:

Man kan også lade eleverne selv komme frem til formlen eller andet matematisk udtryk, hvis det er en matematisk interesseret klasse.

Hvad tror du?

  • Hvorfor tager det oftest længere tid i “ankelkæden” end “skulderkæden”?
  • Ville der være forskel på tiderne, hvis man lavede en gruppe af de højeste elever i klassen og en gruppe af de laveste?
  • Hvordan kan man udregne nervesignalers hastighed ud fra dette forsøg?
  • Hvad kan man gøre for at få sine nervesignaler til at blive hurtigere?
  • Vil der være forskel på kæder, der består af drenge, og kæder, der består af piger?
  • Hvilke andre ting kunne man forestille sig, at en person ville være god til, hvis man er hurtig i dette eksperiment?

Forklaring

Kroppen har overordnet set to forskellige systemer, der kan sende signaler rundt i kroppen. Det ene er hormonsystemet, der sender signaler i form af kemiske stoffer rundt i kroppen. Det andet er nervesystemet, der i stedet sender elektriske impulser igennem særlige lange celler i kroppen, der hedder nerveceller. Det er nervesystemet, man tester i dette forsøg. Du kan se en animation om nervesystemet i linket nederst på siden.

Dette forsøg handler om, at man skal videreføre et berøringssignal. Når man får klemt sin ankel, stimuleres nerverne i huden, der straks sender et signal op til hjernen og fortæller, at man er blevet klemt. Derefter sender hjernen et signal ud til håndens muskler og fortæller dem, at de skal spændes, således at ens egen hånd klemmer den næste persons ankel. Jo længere nerveimpulsen skal bevæge sig, desto længere tid tager det at sende berøringssignalet videre.

Nervesignaler kan sende impulser igennem sig med meget høje hastigheder. Nogle typer nerveceller kan sende signaler med over 400 km/t - det er hurtigere end en Formel 1 bil!

I dette eksperiment laves to delforsøg: et ankelforsøg og et skulderforsøg. Der er i begge forsøg en væsentlig forsinkelse; det tager forholdsvis lang tid for musklerne i hånden at trække sig sammen, så man kan klemme på den næste person i kæden. Med andre ord er det selve muskelsammentrækningen, der er flaskehalsen i at få sendt signalet hurtigt videre. Ved at finde differensen mellem de to forsøg, kan man udelukke denne forsinkelse, og dermed finde hastigheden af selve nervesignalet (se formlen der er beskrevet til ungdomsuddannelserne).

Nogle gange sender nervecellerne signaler, uden at hjernen når at registrere det. Det kaldes reflekser. Hvis man kommer til at lægge sin hånd på et varmt komfur, så trækker man meget hurtigt hånden til sig. Det sker, fordi komfurets høje temperatur påvirker nerveceller i huden, og disse nerveceller sender øjeblikkeligt en elektrisk impuls op gennem nerverne i rygmarven og videre ud til musklerne i armen, der spændes og dermed fjerner hånden fra det varme komfur. Først bagefter når signalet helt op til hjernen, der fortæller én, at hånden rørte noget varmt. Og fordi signalet gik udenom hjernen, føltes det som om bevægelsen skete helt automatisk.

Vejen til fremtiden

I dette forsøg laves en simpel neurobiologisk undersøgelse, hvor man måler hastigheden af et nervesignal. Jo mere man lærer at forstå nervesignalerne, jo bedre chance har man for at behandle og reparere nerveceller i fremtiden. Vigtige forskningsfelter er inden for sygdommene Alzheimers og Parkinson, hvor nerveceller i hjernen er beskadigede. Desuden forskes der i at udvikle kunstige lemmer til at erstatte amputerede lemmer. Bl.a. kan man lave en kunstig hånd, hvor personen med sine nerveceller i armen kan styre de mekaniske fingre i hånden. Se et eksempel i linket nederst på siden 

Interessante links

animation af nervesystemet
film om en kunstig arm

Kilde

Søren Storm og Kasper Berthelsen