كيف تعرف الذبابة إلى أين تتّجه

يرى الطلاب أن حلقة من العصبونات تحفظ اتجاه الذبابة في صورة بقعة نشاط واحدة، وأن التثبيط الآتي من عصبونات الحلقة يُبقي تلك البقعة في مكانها.

شاشة مشتركة تساعد لكنها ليست ضرورية: جهاز عرض أو تلفاز أو شاشة حاسوب يراها الصف كله. يحتاج الطلاب إلى أي جهاز متصل بالإنترنت، ويُفضَّل جهاز واحد لكل طالبَين: حاسوب محمول أو جهاز لوحي أو هاتف. لا شيء يحتاج إلى تثبيت، ولا حسابات. يبدأ كل درس بدليل قصير لقراءة الشاشة، ويمكن الضغط على أي مصطلح علمي لقراءة شرحه.

الإثارة والتثبيط

أوضح مثال في الدروس الثلاثة. عصبونات الانعطاف تثير البوصلة وتدفع الحدبة، أما عصبونات الحلقة فتثبّطها وتُبقي الحدبة ثابتة.

المشابك والنواقل العصبية

يُتوقَّع أن عصبونات الحلقة تفرز GABA، وهو ناقل عصبي مثبِّط. أما عصبونات البوصلة وعصبونات الانعطاف فتفرز الأسيتيل كولين، وهو ناقل مثير.

كيف تحدّد بنية الشبكة السلوك

عصبونات البوصلة موصولة في شكل حلقة، وهذا الشكل هو ما يجعل حدبة نشاط واحدة تمثّل اتجاهًا واحدًا.

1. 5 د

   سؤال افتتاحي

   اسأل: «أغمض عينيك ودُر حول نفسك مرة واحدة. كيف تظل تعرف إلى أين تتّجه؟» ثم قل إن الذبابة تفعل ذلك بحلقة صغيرة من الخلايا، وإن الصف سيحرّكها بعد قليل.

2. 10 د

   عرض توضيحي بزر «أرِني كيف يعمل»

   اعرض الدرس في وضع الصف على شاشة مشتركة (جهاز عرض أو تلفاز أو شاشة حاسوب) واضغط «أرِني كيف يعمل». اقرأ كل خطوة بصوت مسموع أثناء عرضها. إن لم تتوفر شاشة مشتركة، يفتح الطلاب العرض نفسه على أجهزتهم. يتوقف العرض عند سؤال الدرس: اتركه بلا إجابة الآن.

3. 20 د

   الطلاب يستكشفون

   يعمل الطلاب في ثنائيات على أجهزتهم ومعهم ورقة العمل. يكتبون توقّعًا قبل كل ضغطة، ويُجرون الدرس، ويجيبون عن سؤاله، ثم يجرّبون الاستكشاف الحر.

4. 10 د

   النقاش

   اجمع إجابات الثنائيات عن سؤال الدرس، ثم استخدم أسئلة النقاش أدناه. واختم بما يُغفله النموذج.

يتّجه درور نحو فجوة يدخل منها الضوء، فيديره تيار هواء، ثم يعدّل مساره ويعود إليه. تمهّد القصة للسؤال: كيف يعرف الدماغ إلى أين يتّجه جسمه؟

يبدأ الدرس بقصة مصوّرة قصيرة عن درور، الذبابة. اقرأ اللوحات بصوت مسموع أو دع الطلاب يقرؤونها؛ يستغرق ذلك نحو دقيقة. وتعود اللوحة الأخيرة في شاشة الفوز.

اعرض الدرس على الشاشة المشتركة. توقّف عند كل مستوى من المستويات الأربعة واطرح سؤاله قبل أن تكبّر. أزرار المستويات تنقلك إلى أي مستوى، وزر العدسة المكبّرة يعيد فتح التكبير في أي لحظة من الدرس.

1. الذبابة

   ليس لدى الذبابة خريطة ولا GPS. بماذا يمكن أن تستعين لتحافظ على مسار مستقيم؟

2. الدماغ

   إلى أي الحواس تحتاج بوصلة موجودة هنا في الداخل أن تصغي؟

3. الدائرة

   تشكّل هذه الخلايا حلقة. لماذا قد تكون الحلقة شكلًا مناسبًا لبوصلة؟

4. العصبون

   هذه خلية اتجاه واحدة. إذا نشطت، فماذا تقول في رأيكم عن الاتجاه الذي تواجهه الذبابة؟

الجسم والدماغ مأخوذان من ذبابتين مختلفتين، ويُعرضان معًا بحجميهما الحقيقيين. قل ذلك للصف.

قبل خطوة الإسكات، يختار الطلاب ما يظنون أنه سيحدث. اطلب أولًا التصويت برفع الأيدي. لا توجد درجات، والتوقّع الخاطئ لا يكلّف شيئًا.

1. الخطوة 1

   اضغط «تحفيز» لتنشيط عصبونات الانعطاف اليسرى (إشارة الدوران). ثم راقب قرص البوصلة.

   تضيء بقعة من عصبونات البوصلة الخضراء في جهة واحدة من الحلقة، وتشير إبرة القرص إليها. هذه البقعة هي الحدبة.

2. الخطوة 2

   والآن اضغط «تحفيز» على عصبونات الانعطاف اليمنى (الإشارة الأخرى). وأبقِ عينيك على الحدبة.

   تدور الحدبة حول القرص. إشارتا الدوران تدفعانها في اتجاهين متعاكسين.

3. الخطوة 3

   جرّب الآن إسكات عصبونات الحلقة (حاملات المعالم)، فهي تنقل ما تراه الذبابة. سنطلق إشارة الانعطاف اليمنى نيابةً عنك.

   مع إطفاء عصبونات الحلقة البنفسجية، تترك الإشارة نفسها الحدبة تتجوّل بدل أن تستقر في موضع واحد.

4. الخطوة 4

   اضغط زر عصبونات الحلقة (حاملات المعالم) مرة أخرى لإعادة تشغيلها. سنرسل إشارة الانعطاف نفسها.

   تثبت الحدبة في مكانها من جديد. قارن القرص بما كان عليه في الخطوة السابقة.

بعد إسكات حاملات المعالم (الخلايا البنفسجية)، لماذا انجرفت الحدبة؟

الاختيار الصحيح: لم يعد شيء يخبر البوصلة بمكان المعالم، فانزلقت الحدبة.

لم يخبر شيء البوصلة بمكان المعالم، فلم يثبّت شيء الحدبة في مكانها. إشارة الدوران وصلت، بدليل أن الخلايا الخضراء أضاءت، فالناقص إذن مرساة وليس مُدخَلًا. للطلاب الأكبر سنًّا: المرساة في هذا النموذج هي التثبيط الآتي من عصبونات الحلقة.

1. لماذا تُعدّ الحلقة شكلًا مناسبًا لخلايا تتابع الاتجاه؟
2. عصبونات الحلقة تهدّئ خلايا أخرى بدل أن تثيرها. كيف يمكن لإطفاء خلايا أن يساعد شبكة على العمل أفضل؟
3. يفقد الناس أيضًا إحساسهم بالاتجاه في الظلام أو في الضباب. ما المشترك بين ذلك وبين خطوة الإسكات؟

• قد يظن الطلاب: للذبابة بوصلة مغناطيسية، كالتي في الهاتف.

  كيف تعالجه: هذه البوصلة نمط من النشاط تحدّثه الذبابة من انعطافاتها هي ومما تراه. لا شيء في هذه الدائرة يستشعر المغناطيسية.

• قد يظن الطلاب: كلما زادت الخلايا النشطة كانت الإشارة أفضل دائمًا.

  كيف تعالجه: قارن الخطوتين الأخيرتين: إزالة التثبيط جعلت البوصلة أسوأ. التثبيط جزء من طريقة عمل الدائرة.

• قد يظن الطلاب: الحدبة جسم ينتقل عبر الدماغ.

  كيف تعالجه: لا تتحرك أي خلية. الخلايا المتجاورة تتناوب على النشاط، مثل موجة تدور بين جمهور ملعب.

القائمة الكاملة، بالأرقام

عصبونات الانعطاف.

خلايا عصبية تنشط حين تنعطف الذبابة، وتدفع الحدبة حول البوصلة. يسمّيها العلماء عصبونات P-EN2.

عصبونات البوصلة.

حلقة من الخلايا العصبية تتابع الاتجاه الذي تواجهه الذبابة. يسمّيها العلماء عصبونات E-PG.

حدبة النشاط.

بقعة عصبونات البوصلة النشطة. موضعها على الحلقة يبيّن الاتجاه الذي تواجهه الذبابة.

عصبونات الحلقة.

خلايا عصبية تنقل إلى البوصلة ما تراه الذبابة، كالمعالم. وهي تهدّئ عصبونات البوصلة، وهذا ما يثبّت الحدبة في مكانها.

المَعلَم.

شيء تراه الذبابة ويبقى في مكانه، كالشمس أو شجرة. تستعين به الذبابة ليبقى إحساسها بالاتجاه ثابتًا.

الجسر الدماغي الأولي.

جزء من دماغ الذبابة على شكل قضيب، اسمه الجسر الدماغي الأولي. تمر به عصبونات البوصلة وعصبونات الانعطاف معًا.

لم يُستكمل هذا القسم بعد. يجري التحقق من التوافق مع منهج الأحياء الرسمي مع معلمي الأحياء.