الهروب في 30 ملّي ثانية

يتتبّع الطلاب منعكسًا من العينين إلى عضلات الأرجل في نحو 30 ملّي ثانية، ويبيّنون أن الهروب السريع يعتمد على حلقة وصل واحدة هي الليف العملاق.

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.

الأقواس الانعكاسية

مسار منعكس كامل من ثلاثة أجزاء: الجانب الحسي (عصبونات الاقتراب، التي تنقل ما تراه العينان)، ومحطة ترحيل (الليف العملاق)، وعصبونات حركية (عصبونات القفز). وبخلاف منعكس الركبة، تمر محطة الترحيل هنا بالدماغ.

كيف تحدّد بنية الشبكة السلوك

تتجمّع الإشارة من مئات عصبونات الاقتراب على الليف العملاق. وعنق الزجاجة هذا هو سبب اختفاء السلوك عند إسكات نوع واحد من الخلايا.

المشابك والنواقل العصبية

الليف العملاق سميك، وهذا يجعل إشارته سريعة. وهو في الذبابة الحقيقية يستخدم أيضًا مشابك كهربائية، وهي أسرع الأنواع، أما النموذج ففيه مشابك كيميائية فقط.

1. 5 د

   سؤال افتتاحي

   اسأل: «لماذا يصعب كثيرًا أن تضرب ذبابة؟» اجمع بضع أفكار، ثم قل إن الصف سيقيس زمن هروب الذبابة ويعثر على السلك الذي يقف وراءه.

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.

كان درور يستريح حين انقضّ عليه مضرب، فقفز مبتعدًا في نحو 30 ملّي ثانية. تمهّد القصة للسؤال: ما الذي في الدماغ يستطيع أن يكون بهذه السرعة؟

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

   أي أجزاء هذا الجسم تحتاج إليها الذبابة كي تهرب؟

2. الدماغ

   تبدأ الإشارة في العينين وتنتهي في الأرجل. من أين لا بد أن تمرّ في طريقها؟

3. الدائرة

   مئات الخلايا الزرقاء، وخطان أحمران فقط، واحد في كل جهة. ماذا تلاحظون في المسار؟

4. العصبون

   هذه الخلية غليظة على غير العادة. لماذا يساعد السلك الغليظ على هروب سريع؟

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

   مضرب ينقضّ على الذبابة. اضغط «تحفيز» لتنشيط عصبونات الاقتراب (راصدات المضرب).

   عصبونات الاقتراب الزرقاء تضيء أولًا، ويتبعها الليف العملاق الأحمر فورًا تقريبًا.

2. الخطوة 2

   اضغط «تحفيز» مرة أخرى. وتتبّع الليف العملاق (سلك الهروب) نزولًا إلى الحبل العصبي (مثل العمود الفقري).

   ينزل النشاط عبر الليف العملاق إلى الحبل العصبي، وتنشط عصبونات القفز الصفراء خلال 30 ملّي ثانية من زمن الذبابة.

3. الخطوة 3

   جرّب الآن إسكات الليف العملاق (سلك الهروب). سنرسل نحن المضرب. وراقب عصبونات القفز (ركّالات الأرجل).

   يظل الأزرق يضيء، ويبقى الأحمر مطفأً، ولا ينشط الأصفر أبدًا. رأت الذبابة المضرب، لكن الرسالة لم تصل إلى أرجلها.

4. الخطوة 4

   اضغط زر الليف العملاق (سلك الهروب) مرة أخرى لإعادة تشغيله. سنرسل المضرب نفسه.

   ينشط الأصفر من جديد فور إعادة تشغيل الليف العملاق.

بعد إسكات الليف العملاق (سلك الهروب)، لماذا بقيت ركّالات الأرجل مطفأة؟

الاختيار الصحيح: سلك الهروب ينقل إشارة القفز إلى ركّالات الأرجل.

الليف العملاق ينقل إشارة القفز من عصبونات الاقتراب إلى عصبونات القفز. وعند إسكاته تظل الذبابة ترى المضرب، بدليل أن الخلايا الزرقاء تضيء، لكن الإشارة تتوقف قبل الأرجل. وللذباب الحقيقي طرق أبطأ للهروب أيضًا، كما تقول الخطوة الأخيرة في الدرس.

1. هذا الهروب أسرع من طرفة عين. أي خصائص المسار تجعله بهذه السرعة؟
2. لماذا قد يفيد الحيوانَ أن يكون له طريق هروب سريع واحد وعدة طرق أبطأ؟
3. قارن هذا المسار بمنعكس بشري تعرفه، كسحب يدك عن شيء ساخن. ما المتشابه، وما المختلف؟

• قد يظن الطلاب: الذبابة تقرّر أن تقفز.

  كيف تعالجه: أسرع قفزة تعمل مثل المنعكس: التوصيلات تنقل الإشارة مباشرة حتى النهاية. أما حالات الهروب الأبطأ فتترك وقتًا قليلًا لتوجيه القفزة، لكن لا وقت للتفكير فيها.

• قد يظن الطلاب: إذا لم تقفز الذبابة فهي لم ترَ المضرب.

  كيف تعالجه: خطوة الإسكات تفصل بين الأمرين. عصبونات الاقتراب تنشط، إذن رأته الذبابة. الرؤية والفعل مرحلتان مختلفتان في مسار واحد.

• قد يظن الطلاب: عصبون واحد لا يمكن أن يكون مهمًّا في دماغ كامل.

  كيف تعالجه: هنا يحمل نوع واحد من الخلايا الإشارة السريعة كلها. وحيثما يضيق مسار إلى بضع خلايا، تصبح كل واحدة منها بالغة الأهمية.

القائمة الكاملة، بالأرقام

عصبونات الاقتراب.

خلايا عصبية خلف عينَي الذبابة تنشط حين يكبر شيء بسرعة أمامها، كمضرب يقترب. يسمّيها العلماء LC4 وLPLC2.

الليف العملاق.

خلية عصبية سميكة جدًا تمتد من الدماغ نزولًا إلى الحبل العصبي. وهي تحمل أسرع إشارة هروب لدى الذبابة. وللذبابة ليفان، واحد في كل جهة.

الحبل العصبي.

هو عند الذبابة ما يقابل الحبل الشوكي: حزمة من الخلايا العصبية في صدرها تتحكم في الأرجل والأجنحة.

عصبونات القفز.

عصبونات حركية تجعل عضلات القفز في الأرجل الوسطى تنقبض، فتنطلق الذبابة في الهواء.

القوس الانعكاسي.

الطريق الذي يسلكه المنعكس: من العصبونات الحسية، عبر خلية ترحيل واحدة أو أكثر، إلى العصبونات الحركية التي تحرّك عضلة.

العصبون الحسي.

عصبون يلتقط شيئًا من العالم، كالضوء أو الرائحة، ويبلّغ الدماغ به.

العصبون الحركي.

عصبون يحمل أمرًا إلى عضلة فيجعلها تنقبض.

المشبك الكهربائي.

قناة مباشرة بين عصبونين تمرّر الإشارة بلا تأخير تقريبًا. الخريطة التي تقوم عليها الدروس تسجّل المشابك الكيميائية فقط.

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