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Die Haut – ein Sinnesorgan

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Team Digital
Die Haut – ein Sinnesorgan
lernst du in der 7. Klasse - 8. Klasse

Grundlagen zum Thema Die Haut – ein Sinnesorgan

Inhalt

Das Sinnesorgan Haut – Biologie

Was ist eigentlich die Aufgabe der Haut? Unsere Haut dient nicht nur als physikalische Barriere und schützt somit unseren Körper vor äußeren Einflüssen, sie kann auch als größtes Sinnesorgan unseres Körpers definiert werden. Genau damit wollen wir uns im Folgenden auseinandersetzen.

Warum ist die Haut ein Sinnesorgan?

Ein Sinnesorgan ist definiert als ein Organ mit Sinneszellen, das die Aufnahme von Reizen aus der Umwelt ermöglicht. Du weißt sicherlich, dass zum Beispiel das Sinnesorgan Auge für den Gesichtssinn (auch Sehsinn) verantwortlich ist. Für den Sehvorgang braucht es spezielle Sinneszellen – die Stäbchen und Zapfen – um den Reiz Licht in Erregungen, die das Gehirn verarbeiten kann, umzuwandeln.
Analog dazu besitzt auch unsere Haut verschiedene Sinne, unter anderem den Schmerzsinn, den Temperatursinn und den Tastsinn. So nehmen wir Verletzungen unserer Haut wahr, aber auch Druck und Temperaturschwankungen. Um zu verstehen, wie das Sinnesorgan Haut funktioniert, wollen wir uns nun den Aufbau der Haut genauer anschauen.

Aufbau der Haut

Unsere Haut besteht aus drei Schichten: der Oberhaut, der Lederhaut und der Unterhaut. Für die Sinneswahrnehmung ist die Lederhaut von großer Bedeutung. In ihr sind die kleinen Haare deiner Haut verwurzelt. Außerdem enthält die Lederhaut die meisten Sinneszellen, auch als Rezeptoren bezeichnet. In der Lederhaut befinden sich außerdem Schweißdrüsen. Diese sondern bei hohen Temperaturen Flüssigkeit ab, die wir als Schweiß kennen. Bei der Verdunstung der Flüssigkeit wird der Haut Wärme entzogen. Man spricht bei diesem Effekt auch von Verdunstungskälte.

Doch unsere Haut ist nicht überall gleich. Vielleicht ist es dir schon selbst aufgefallen, dass einige Stellen deines Körpers empfindlicher auf äußere Reize reagieren als andere. Das hängt mit der Verteilung der Sinneszellen zusammen. So haben wir beispielsweise in den Lippen, den Fingerspitzen und den Geschlechtsorganen besonders viele Sinneszellen. Welche Sinneszellen nun welche Reize wahrnehmen, erfährst du im nächsten Abschnitt.

Welche Sinneszellen gibt es in der Haut?

Mit unserer Haut können wir Wärme, Kälte, Druck und Schmerz wahrnehmen. Es ist also davon auszugehen, dass in unserer Haut nicht nur eine Art von Sinneszellen vorhanden ist. So gibt es Tast-, Lamellen-, Wärme- und Kältekörperchen sowie Schmerzrezeptoren**.

Aufbau_der_Haut_und_Sinneszellen.jpg

Die Tastkörperchen können auf feinste Berührungen und Druck reagieren, beispielsweise auf ein krabbelndes Insekt. Sie befinden sich nah unter der Hautoberfläche. Aber auch über unsere Haare nehmen wir Berührungen wahr: So sind unsere Haarwurzeln von Mechanorezeptoren umgeben, die Bewegungen der Haare, wie beispielsweise bei Wind, registrieren.

In der tieferen Ebene der Lederhaut liegen Lamellenkörperchen, die auf starken Druck reagieren. Der Tastsinn ermöglicht es beispielsweise blinden Personen, die Blindenschrift zu lesen. Die Tastkörperchen in den Fingerkuppen werden durch Erhebungen, beispielsweise auf einer Medikamentenpackung, verformt. Diese Informationen werden an das Gehirn weitergeleitet. So weiß eine blinde Person, was auf der Medikamentenpackung steht.

Die Wärme- und Kältekörperchen nehmen hingegen Temperaturunterschiede wahr. Die Wärmekörperchen reagieren bei einem Temperaturanstieg und die Kältekörperchen bei einem Temperaturabfall. Da unser Temperatursinn keine absoluten Temperaturwerte wie ein Thermometer wahrnimmt, kann sich $\ce{25 °C}$ kaltes Wasser mal warm und mal kalt anfühlen. Die Wärme- und Kältekörperchen sind außerdem an der Regulation der Körpertemperatur beteiligt. Diese ist wichtig, denn starke Schwankungen der Körpertemperatur gefährden unsere Gesundheit und können sogar tödlich sein, beispielsweise bei einem Hitzschlag oder einer Unterkühlung. Bei Hitze reagiert unser Körper mit einer erhöhten Durchblutung, um überschüssige Wärme über die Haut abzugeben. Zusätzlich werden die Schweißdrüsen aktiviert. Befinden wir uns hingegen sehr lange im Kalten, wird die Durchblutung minimiert, um Wärmeverlusten entgegenzuwirken. Unsere Haut erscheint dann blass-bläulich.

Die Wahrnehmung von Schmerz erfolgt über Schmerzrezeptoren. Das sind freie Nervenendigungen, die teilweise bis in die Oberhaut reichen. Sie reagieren auf Reize sowohl chemischer als auch mechanischer Natur. Auch der Juckreiz wird von Schmerzrezeptoren wahrgenommen.

Transkript Die Haut – ein Sinnesorgan

Gr, ist das kalt! Oh, ist die flauschig! Uh, ist das angenehm! Aua! „Wenn Schnecken an Schnecken schlecken, merken sie zu ihrem Schrecken, dass Schnecken nicht schmecken“?! Spaß beiseite. All diese verschiedenartigen Reize können wir über die Haut wahrnehmen. Ziemlich beeindruckend, oder? Aber wie ist das eigentlich möglich? Erfahre mehr dazu in diesem Video zur „Haut – ein Sinnesorgan“. Wie dir die Beispiele gerade schon gezeigt haben, kannst du über die Haut zahlreiche Empfindungen wahrnehmen. Dazu gehören Druck, Schmerz, Wärme oder Kälte. Die Haut ist für uns Menschen also ein wichtiges Sinnesorgan und liefert uns Informationen über unsere Umwelt. Genau genommen ist sie mit einer Größe von etwa zwei Quadratmetern und einem Gewicht von um die zehn Kilogramm sogar das größte Sinnesorgan unseres Körpers. Sie schirmt uns aber auch von unserer Umgebung ab und trägt damit eine Schutzfunktion. Sie schützt uns vor Austrocknung und verhindert das Eindringen von Krankheitserregern. Wie ist die Haut aufgebaut, damit sie Schutz und Wahrnehmung ermöglichen kann? Die Haut besteht aus drei Schichten: der Oberhaut, Lederhaut und Unterhaut. Die Lederhaut ist eine Schicht aus festem Bindegewebe und sorgt für Elastizität und Festigkeit. Zudem sind hier neben Haaren, Blutgefäßen, Schweiß- und Talgdrüsen die meisten Sinneszellen lokalisiert. Diese werden oft auch Rezeptor genannt. Sogenannte Tast- und Berührungsrezeptoren in der Haut sprechen bereits auf leichte Berührungen an. In geringerer Anzahl vorkommende Druckrezeptoren werden erst durch stärkeren Druck gereizt. In einer tiefer liegenden Ebene der Lederhaut liegen die sogenannten Lamellenkörperchen oder auch Vibrationsrezeptoren, die für die Wahrnehmung sich schnell ändernder Druckrichtungen erforderlich sind. Am unteren Bereich der Haare siehst du die Enden von Nervenfasern. Sie werden gereizt, wenn das Haar gekrümmt wird und lösen somit ebenfalls Tastempfindungen aus. All die Strukturen der Haut, die durch mechanische Einflüsse wie Druck oder Berührung gereizt werden, nennt man Mechanorezeptoren. Ein paar Beispiele dazu. Wenn eine blinde Person ihre Finger über die kleinen Erhebungen eines Schriftstücks führt, reagieren die Tastrezeptoren. Sie werden durch die Erhebungen verformt und leiten diese Informationen dann an das Gehirn weiter. So ähnlich funktioniert das, wenn du sanfte Berührungen oder einen leichten Luftzug auf deiner Haut wahrnimmst. Hier erfolgt die Wahrnehmung über die Bewegung beziehungsweise Krümmung der Haare und die damit einhergehende Reizung der Nervenenden. Übrigens: der Körper besitzt an verschiedenen Stellen unterschiedlich viele Sinneszellen. An den Lippen würdest du zum Beispiel sofort merken, wenn eine Fliege darauf Platz nimmt, auf dem Rücken wahrscheinlich nicht. Besonders viele Sinneszellen befinden sich außerdem in der Zunge, den Geschlechtsorganen und den Fingerspitzen – deshalb eignen sich Letztere so gut, um Blindenschrift zu lesen. In der Haut befinden sich auch eine Vielzahl an Kälte- und Wärmerezeptoren. Sie sind, wie es ihr Name verrät, entweder auf Wärme oder auf Kälte spezialisiert und ermöglichen uns die Wahrnehmung von Temperaturunterschieden. Auch ihre Anzahl und Verteilung unterscheidet sich stark, je nach Körperstelle. Grundsätzlich gibt es deutlich mehr Kälterezeptoren. Wärmerezeptoren liegen außerdem tiefer in der Haut, weshalb wir das Absinken der Außentemperatur immer stärker wahrnehmen als einen Anstieg. Du hattest sicher schon einmal eine Tasse heißen Kakao oder Tee in der Hand. Die Wärme, die die Tasse abstrahlt, nimmst du über deine Wärmerezeptoren wahr. Ist die Flüssigkeit in der Tasse zu heiß, werden zusätzlich Schmerzrezeptoren gereizt – das sind freie Enden von Nervenfasern in der Haut – welche die Information „zu heiß!“ an dein Nervensystem weiterleiten, welches daraufhin wiederum den Befehl gibt, die Tasse schnell wieder abzustellen. Die Wärme- und Kälterezeptoren sind außerdem an der Regulation der Körpertemperatur beteiligt. Grundsätzlich hat dein Körper immer ungefähr dieselbe Temperatur – etwa sechsunddreißig Komma fünf bis siebenunddreißig Komma vier Grad Celsius. Starke Schwankungen können gesundheitsschädlich sein oder sogar zum Tod führen, weshalb die Wahrnehmung der Außentemperatur und eine entsprechende Regulation auch so wichtig sind. Die Wärme- und Kälterezeptoren senden ständig Informationen über die Temperatur der Haut an unser Gehirn. Bei Kälte gibt das Gehirn dann beispielsweise das Signal zur stärkeren Durchblutung der Haut. Vielleicht kennst du das – in der Kälte sind deine Wangen rot, mit dem Hintergrund, dass das warme Blut die Temperatur der Haut wieder erhöhen soll. Wird es allerdings zu kalt, sendet das Gehirn ein Signal zur schwächeren Durchblutung, da sonst die Gefahr besteht, dass zu viel Wärme über das Blut verloren geht. Deshalb bekommst du irgendwann blaue Lippen und wirst blass. Bei Hitze wird die Durchblutung ebenfalls erhöht, auch so wird überflüssige Wärme nach außen abgegeben. Schweißdrüsen in der Lederhaut geben außerdem eine Flüssigkeit ab – Schweiß. Warum eigentlich? Verdunstet die Flüssigkeit, wird der Haut Wärme entzogen. Man spricht hierbei von Verdunstungskälte. Deshalb wird dir übrigens auch kalt, wenn du aus dem Wasser kommst und nass im Schwimmbad herumläufst. Fassen wir noch einmal zusammen. Der Aufbau der Haut mit ihren zahlreichen Sinneszellen, erklärt die Funktion der Haut als Sinnesorgan. Über die Haut kannst du Druck, Schmerz, Wärme und Kälte wahrnehmen. Die Sinneszellen, auch Rezeptoren genannt, befinden sich vor allem in der Lederhaut. Kälte- und Wärmerezeptoren spielen eine große Rolle bei der Regulation der Körpertemperatur. Tastrezeptoren ermöglichen es beispielsweise, Blindenschrift zu lesen. Oh wie schön, dass es diese Rezeptoren gibt.

Die Haut – ein Sinnesorgan Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Die Haut – ein Sinnesorgan kannst du es wiederholen und üben.
  • Benenne Reize, die du über die Haut wahrnehmen kannst.

    Tipps

    Der Junge zieht dem Mädchen an den Ohren. Was fühlt sie dabei?

    Die Frau liegt am Strand in der Sonne. Was für eine Temperatur herrscht dort?

    Der Mann hat sich dicke Winterkleidung angezogen. Was für eine Temperatur herrscht dort?

    Lösung

    Die Haut kann verschiedene Reize wahrnehmen. Dazu gehören:

    • Druck, wie du ihn bei einer Massage spürst,
    • Schmerz, wie du ihn spürst, wenn dir z. B. jemand an den Ohren zieht,
    • Wärme, die du z. B. wahrnimmst, wenn du am Strand in der Sonne liegst oder
    • Kälte, wie du sie aus dem tiefsten Winter kennst.
  • Beschreibe die Lage der Sinneszellen in der Haut.

    Tipps

    Der Vibrationsrezeptor nimmt Schwingungen wahr, die durch die gesamte Haut gehen, und liegt daher in einer tieferen Hautschicht.

    Den Berührungsrezeptor erkennst du daran, dass er als großer Knoten mit einer dicken Nervenendigung in der Haut liegt.

    Den Tastrezeptor erkennst du an kleinen, flachen Scheiben, die an einer verästelten Nervenendigung unter der Haut liegen.

    Der Druckrezeptor weist ebenfalls eine verästelte Nervenendigung auf, jedoch sind die Tastkörperchen größer und mehrschichtig aufgebaut als die des Tastrezeptors.

    Lösung

    Vergleiche deine Beschriftung mit dem hier abgebildeten Lösungsbild.

  • Beschreibe Alltagsbeispiele, bei denen die unterschiedlichen Sinneszellen erregt werden.

    Tipps

    Druck wird immer als Gewichtskraft wahrgenommen, die auf Rezeptoren in der Haut ausgeübt wird.

    Als Vibration wird ein Reiz wahrgenommen, bei dem ein sich schnell ändernder Druck ausgeübt wird.

    Temperaturrezeptoren werden durch Erhöhung oder Erniedrigung der Temperatur erregt.

    Lösung

    Druck wird immer als Gewichtskraft wahrgenommen, die auf die Rezeptoren in der Haut ausgeübt wird. Daher werden Druckrezeptoren auf deiner Fußunterseite durch dein eigenes Gewicht erregt, wenn du auf dem Boden stehst.

    Als Vibration wird ein Reiz wahrgenommen, bei dem ein sich schnell ändernder Druck ausgeübt wird. Daher werden Vibrationsrezeptoren in deinem Zahnfleisch erregt, wenn du dir mit einer elektrischen Zahnbürste die Zähne putzt.

    Der Tastsinn wird aktiviert, wenn die Haut Reibung erfährt oder du Unebenheiten berührst. Daher werden Tastrezeptoren in den Fingerspitzen zum Beispiel erregt, wenn du deine Finger vorsichtig über die Tasten einer Computertastatur bewegst.

    Nervenzellenden am Haarbalg werden durch die Bewegung der Haare erregt, also zum Beispiel wenn ein Windzug über deine Haut weht und die Haare beugt.

    Temperaturrezeptoren werden durch Erhöhung oder Erniedrigung der Temperatur erregt. Daher werden Temperaturrezeptoren zum Beispiel erregt, wenn du aus Versehen die eingeschaltete Herdplatte berührst.
    Bei einer solchen Berührung werden übrigens außerdem auch Schmerzrezeptoren erregt, die bewirken, dass dein Körper die Hand schnell von der Herdplatte wegzieht.

  • Stelle gegenüber, wie der Körper auf Kälte und Wärme reagiert.

    Tipps

    Drei der Begriffe können der Kälte- und drei der Wärmeregulation zugeordnet werden.

    Bei einer stärkeren Durchblutung gibt der Körper vermehrt Wärme über die äußeren Hautschichten ab.

    Wenn du schwitzt, dann verdunstet Wasser auf deiner Haut, wobei die Haut abkühlt.

    Lösung

    Für das reibungslose Ablaufen aller Körperfunktionen ist eine konstante Körpertemperatur von circa 36,5 °C nötig.

    Die Wärme- und Kälterezeptoren senden daher jederzeit Informationen über die tatsächliche Temperatur des Körpers und der Hautoberfläche an das Gehirn.

    Ist es sehr warm, dann kühlt der Körper sich selbst, indem er die Durchblutung äußerer Hautschichten erhöht. Dadurch findet ein stärkerer Temperaturaustausch mit der Umgebung statt und der Körper kühlt ab. Durch eine starke Durchblutung können zum Beispiel deine Wangen rot werden.
    Bei sehr hohen Temperaturen beginnt der Körper außerdem zu schwitzen. Der Schweiß auf deiner Haut verdunstet, wobei die Haut abkühlt.

    Bei kalten Temperaturen hingegen verringert der Körper die Durchblutung der äußeren Hautschichten, damit weniger Wärme nach außen abgegeben wird. Passiert das in hohem Ausmaß, dann können sogar deine Lippen durch die geringe Durchblutung blau werden.
    Auch Zittern ist eine Maßnahme des Körpers gegen die Kälte. Dabei werden die Muskeln aktiviert und produzieren Wärme.

  • Nenne Stellen am Körper, an denen sich besonders viele Tastrezeptoren befinden.

    Tipps

    Drei der Körperstellen sind richtig.

    Viele Tastrezeptoren sind besonders an den Stellen wichtig, an denen Feinfühligkeit vonnöten ist.

    Im Mund ist es wichtig, die Konsistenz vom Essen richtig zu ertasten, um mögliche Fremdkörper frühzeitig zu erkennen und sie zum Schutz der inneren Organe ausspucken zu können.

    Lösung

    Besonders viele Tastrezeptoren befinden sich

    • in der Zunge, um Fremdkörper in der Nahrung rechtzeitig ertasten zu können,
    • in den Fingerspitzen, da die Arbeit mit den Händen im Laufe der Evolution sehr wichtig für den Menschen geworden ist, und
    • in den äußeren Geschlechtsorganen, da dies den sexuellen Trieb und damit die Fortpflanzungswahrscheinlichkeit erhöht.
    Im Rücken ist kein besonders ausgeprägter Tastsinn erforderlich, da für dessen Funktionen das grobe Erkennen von Berührungen ausreichend ist.

  • Erarbeite einen Versuch, mit dem du erklären kannst, wie Temperaturrezeptoren funktionieren.

    Tipps

    Beschreibe immer, was passiert und was du beobachtest, nachdem du die jeweilige Hand ins Wasser gelegt hast.

    Wenn deine Hand vom kalten in das lauwarme Wasser übergeht, dann nehmen die Wärmerezeptoren einen Temperaturanstieg wahr.

    Wenn deine Hand vom sehr warmen in das lauwarme Wasser übergeht, dann nehmen deine Kälterezeptoren ein Absinken der Temperatur wahr.

    Lösung

    Du legst deine rechte Hand in die rechte Schale. Die Schale enthält warmes Wasser, sodass die Wärmerezeptoren in deiner rechten Hand einen Anstieg der Temperatur feststellen. Deine Hand fühlt sich warm an.

    Du legst deine linke Hand in die linke Schale. Die Schale enthält kaltes Wasser, sodass die Kälterezeptoren deiner linken Hand ein Absinken der Temperatur feststellen. Deine Hand fühlt sich kalt an.

    Nun legst du beide Hände in das lauwarme Wasser. Für die rechte Hand, die aus dem warmen Wasser kommt, bedeutet das, dass die Temperatur geringer wird. Die Kälterezeptoren der rechten Hand nehmen das Absinken der Temperatur wahr und deine rechte Hand fühlt sich kalt an.
    Gleichzeitig wird die Temperatur von der linken Hand, die aus dem kalten Wasser kommt, höher. Diesen Temperaturanstieg nehmen die Wärmerezeptoren deiner linken Hand wahr und deine linke Hand fühlt sich warm an.

    Deine beiden Hände erfühlen unterschiedliche Temperaturen, obwohl sie sich in Wasser mit der gleichen Temperatur befinden.

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