كيف تتذكّر الذبابة الروائح

يتتبّع الطلاب رائحة من المستقبلات إلى الخلايا التي تقرأ ذكراها، ويبيّنون أن إسكات طبقة واحدة في المسار يقطع كل ما بعدها.

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.

المشابك والنواقل العصبية

كل طبقة تمرّر الإشارة إلى التي تليها عبر المشابك. ويعتقد العلماء أن الذاكرة نفسها تغيّر في قوة المشابك الممتدة من خلايا كينيون إلى عصبونات الإخراج.

كيف تحدّد بنية الشبكة السلوك

المسار سلسلة من الطبقات، ولذلك يُطفئ إسكاتُ خلايا كينيون عصبوناتِ الإخراج مع أن الرائحة ما زالت تدخل.

الإثارة والتثبيط

«تحفيز» يثير الخلايا و«إسكات» يوقفها: هاتان أداتا الدرس. وفي هذا الجزء من الدائرة، تثير كل طبقة الطبقة التي تليها.

1. 5 د

   سؤال افتتاحي

   اسأل: «كيف يعرف دماغك أن رائحةً ما قد مرّت بك من قبل؟» استمع إلى بضعة تخمينات، ثم قل إن الصف سيبحث اليوم عن الإجابة داخل ذبابة.

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.

يشمّ درور خوخة ناضجة، فيتعرّف الرائحة من المرة السابقة التي قادته فيها إلى الطعام، ويتتبّعها عكس اتجاه الريح. تمهّد القصة للسؤال: أين تُحفظ تلك الذكرى في الدماغ؟

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

   أين ستبحثون عن أنف في هذا الجسم؟

2. الدماغ

   يملأ الدماغ معظم الرأس. ما الذي يشغل كل هذا الحيّز منه في رأيكم؟

3. الدائرة

   تدخل الرائحة من الخلايا البرتقالية. ما اللون الذي تصل إليه أخيرًا في رأيكم؟

4. العصبون

   النقطة نبضة واحدة. كيف يمكن لخلية واحدة أن تخبر بقية الدماغ عن رائحة؟

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

   للذبابة قرنا استشعار (مِجسّان صغيران) تشمّ بهما. اضغط «تحفيز» لإرسال رائحة إليهما، وشاهد العصبونات البرتقالية وهي تضيء.

   تضيء مستقبلات الشم البرتقالية وحدها. تبدأ الإشارة من طرف واحد للدائرة، لا من كل مكان دفعة واحدة.

2. الخطوة 2

   اضغط «تحفيز» مرة أخرى وتتبّع الألوان. عصبونات الإسقاط الصفراء (سُعاة الروائح) تحمل الرائحة إلى الداخل، ثم تلتقطها خلايا كينيون الزرقاء (فارزات الروائح).

   تضيء الألوان بالترتيب: البرتقالي، ثم الأصفر، ثم الأزرق. تنتقل الإشارة عبر الطبقات واحدة بعد أخرى.

3. الخطوة 3

   اضغط «تحفيز» مجددًا. وراقب الآن عصبونات الإخراج الوردية (قارئات الذاكرة)، فهي تقرأ النمط الأزرق.

   عصبونات الإخراج الوردية تضيء أخيرًا، ولا تضيء إلا بعد خلايا كينيون الزرقاء.

4. الخطوة 4

   جرّب الآن إسكات خلايا كينيون (فارزات الروائح). سنرسل الرائحة نيابةً عنك. ما الذي يختفي؟

   يظل البرتقالي والأصفر يضيئان، ويبقى الأزرق مطفأً، ويكاد الوردي يختفي. دخلت الرائحة لكنها لم تستطع أن تتقدم أبعد.

5. الخطوة 5

   اضغط زر خلايا كينيون (فارزات الروائح) مرة أخرى لإعادة تشغيلها. سنرسل الرائحة نفسها.

   يعود الوردي فور إعادة تشغيل خلايا كينيون. لم يتضرر شيء: الإشارة لم تجد طريقًا فحسب.

بعد إسكات خلايا كينيون (الخلايا الزرقاء)، لماذا انطفأت الخلايا الوردية؟

الاختيار الصحيح: الخلايا الزرقاء تنقل نمط كل رائحة إلى الخلايا الوردية.

خلايا كينيون تنقل نمط كل رائحة إلى عصبونات الإخراج. وعند إسكاتها تظل الرائحة تصل إلى المستقبلات وعصبونات الإسقاط، لكن عصبونات الإخراج لا تجد ما تقرؤه. مَن يُجب من الطلاب بأن «الرائحة لم تدخل أصلًا» فأعِده لينظر إلى الخلايا البرتقالية والصفراء.

1. ظلّت الرائحة تدخل الدماغ أثناء إسكات خلايا كينيون. كيف نعرف ذلك؟
2. لنفترض أن الذبابة تعلّمت أن هذه الرائحة تعني السكّر. في أي موضع من هذه الدائرة تتوقع أن يتغيّر شيء؟
3. ماذا تتوقع أن ترى لو أسكتَّ عصبونات الإسقاط الصفراء بدلًا منها؟ اختبر ذلك في الاستكشاف الحر.

• قد يظن الطلاب: الذكرى موجودة داخل خلية واحدة، مثل ملف.

  كيف تعالجه: عُد إلى الخطوة التي يقرأ فيها الوردي الأزرق. يُعتقد أن الذاكرة تكمن في قوة روابط كثيرة بين المجموعتين، لا في خلية واحدة.

• قد يظن الطلاب: إسكات الخلية يقتلها أو يُتلفها.

  كيف تعالجه: أعِد الخطوة الأخيرة: يعود الضوء الوردي فورًا. الخلايا المُسكَتة سليمة، لكنها لا تنشط فحسب.

• قد يظن الطلاب: الدرس يعرض الذبابة وهي تتعلّم رائحة.

  كيف تعالجه: ليس كذلك. النموذج يبيّن أين كانت الذكرى ستُخزَّن، لكن روابطه لا تتغيّر أبدًا. قل ذلك بوضوح، واسأل عمّا ينبغي إضافته.

القائمة الكاملة، بالأرقام

قرنا الاستشعار.

المِجسّان الصغيران على رأس الذبابة. تشمّ الذبابة بهما، كما تشمّ أنت بأنفك.

مستقبلات الشم.

خلايا عصبية على قرنَي الاستشعار تنشط حين تحطّ عليها رائحة. من هنا تبدأ كل رائحة.

الفص الهوائي.

المحطة الأولى للروائح داخل دماغ الذبابة، وفيها تسلّم مستقبلات الشم إشارتها إلى عصبونات الإسقاط.

عصبونات الإسقاط.

خلايا عصبية تحمل إشارة الرائحة من الفص الهوائي إلى عمق الدماغ، حتى الجسم الفطري.

الجسم الفطري.

جزء من دماغ الحشرة يشبه الفطر، تُفرز فيه الروائح وتُخزَّن فيه ذكرياتها.

خلايا كينيون.

الخلايا العصبية الصغيرة في الجسم الفطري. كل رائحة تشغّل مجموعة صغيرة مختلفة منها، فيكون لكل رائحة نمطها الخاص.

عصبونات الإخراج.

خلايا عصبية تقرأ نمط خلايا كينيون وتنقله إلى بقية الدماغ. يسمّيها العلماء MBONs، اختصارًا لعبارة «عصبونات الإخراج في الجسم الفطري».

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