Cómo sabe una mosca hacia dónde mira

Los estudiantes ven que un anillo de neuronas guarda el rumbo de la mosca como una única zona de actividad, y que la inhibición de las neuronas del anillo mantiene esa zona en su sitio.

Una pantalla compartida ayuda, pero es opcional: un proyector, un televisor o una pantalla de ordenador que vea toda la clase. Los estudiantes necesitan cualquier dispositivo con acceso a internet, a ser posible uno por pareja: portátil, tableta o teléfono. No hay nada que instalar ni cuentas que crear. Cada lección empieza con una breve guía para leer la pantalla, y cualquier término científico se puede tocar para ver su explicación.

Excitación e inhibición

El ejemplo más claro de las tres lecciones. Las neuronas de giro excitan la brújula y empujan el pico; las neuronas del anillo la inhiben y mantienen el pico quieto.

Sinapsis y neurotransmisores

Según la predicción, las neuronas del anillo liberan GABA, un transmisor que inhibe. Las neuronas de la brújula y las de giro liberan acetilcolina, que excita.

Cómo la estructura de una red determina el comportamiento

Las neuronas de la brújula están conectadas en anillo, y esa forma es la que permite que un solo pico de actividad represente una sola dirección.

1. 5 min

   Pregunta inicial

   Pregunta: «Cierra los ojos y da una vuelta completa. ¿Cómo sabes todavía hacia dónde miras?». Luego di que una mosca lo hace con un pequeño anillo de células, y que la clase está a punto de empujarlas.

2. 10 min

   Demostración con «Muéstrame cómo funciona»

   Muestra la lección en modo clase en una pantalla compartida (un proyector, un televisor o una pantalla de ordenador) y pulsa «Muéstrame cómo funciona». Lee cada paso en voz alta mientras se reproduce. Si no hay pantalla compartida, los estudiantes abren la misma demostración en sus dispositivos. Se detiene en la pregunta de la lección: déjala sin responder por ahora.

3. 20 min

   Los estudiantes exploran

   Los estudiantes trabajan en parejas con sus propios dispositivos y la hoja de trabajo. Escriben una predicción antes de cada toque, hacen la lección, responden a su pregunta y prueban la exploración libre.

4. 10 min

   Debate

   Recoge las respuestas de las parejas a la pregunta de la lección y luego usa las preguntas para el debate de más abajo. Termina con lo que el modelo deja fuera.

Dror va hacia una rendija de luz, una corriente de aire lo hace girar y él corrige el rumbo. La historia plantea la pregunta: ¿cómo sabe un cerebro hacia dónde mira su cuerpo?

La lección empieza con un cómic breve sobre Dror, la mosca. Lee las viñetas en voz alta o deja que las lean los estudiantes; lleva más o menos un minuto. La última viñeta vuelve a aparecer en la pantalla final.

Proyecta la lección. Haz una pausa en cada uno de los cuatro niveles y plantea su pregunta antes de acercar. Los botones de nivel saltan a cualquier nivel, y el botón de la lupa vuelve a abrir el zoom en cualquier momento de la lección.

1. Mosca

   La mosca no tiene mapa ni GPS. ¿Qué podría usar para mantener un rumbo recto?

2. Cerebro

   ¿A qué sentidos tendría que prestar atención una brújula aquí dentro?

3. Circuito

   Estas células forman un anillo. ¿Por qué un anillo podría ser una buena forma para una brújula?

4. Neurona

   Esta es una célula del rumbo. Si dispara, ¿qué crees que dice sobre hacia dónde mira la mosca?

El cuerpo y el cerebro provienen de dos moscas distintas, mostradas juntas a su tamaño real. Díselo a la clase.

Antes del paso de silenciar, los estudiantes eligen lo que creen que va a pasar. Primero pide que voten a mano alzada. No se puntúa nada, y equivocarse no cuesta nada.

1. Paso 1

   Toca Estimular para activar las neuronas de giro (señal de giro) de la izquierda. Luego mira el dial de la brújula.

   Una zona de neuronas verdes de la brújula se ilumina en un lado del anillo, y la aguja del dial apunta hacia ella. Esa zona es el pico.

2. Paso 2

   Ahora toca Estimular en las neuronas de giro (la otra señal) de la derecha. No pierdas de vista el pico.

   El pico se desplaza por el dial. Las dos señales de giro lo empujan en sentidos opuestos.

3. Paso 3

   Silencia las neuronas del anillo (portadoras de referencias). Traen lo que ve la mosca. Nosotros activaremos la señal de giro de la derecha por ti.

   Con las neuronas violetas del anillo apagadas, la misma señal deja al pico deambulando en lugar de asentarse en un punto.

4. Paso 4

   Toca otra vez el botón de las neuronas del anillo (portadoras de referencias) para volver a encenderlas. Enviaremos la misma señal de giro.

   El pico vuelve a quedarse en su sitio. Compara el dial con el del paso anterior.

Silenciaste las portadoras de referencias (las células violetas). ¿Por qué el pico se fue a la deriva?

La opción correcta: Nada le decía a la brújula dónde estaban los puntos de referencia, así que el pico se deslizó.

Nada le decía a la brújula dónde estaban los puntos de referencia, así que nada mantenía el pico en su sitio. La señal de giro sí llegó, porque las células verdes se iluminaron; lo que faltaba era un ancla, no una entrada. Para estudiantes mayores: en este modelo, el ancla es la inhibición de las neuronas del anillo.

1. ¿Por qué un anillo es una buena forma para unas células que llevan la cuenta de la dirección?
2. Las neuronas del anillo calman a otras células en lugar de excitarlas. ¿Cómo puede apagar células ayudar a que una red funcione mejor?
3. Las personas también perdemos el sentido de la orientación a oscuras o con niebla. ¿Qué tiene eso en común con el paso de silenciar?

• Los estudiantes pueden pensar: La mosca tiene una brújula magnética, como la de un teléfono.

  Cómo abordarlo: Esta brújula es un patrón de actividad que la mosca actualiza a partir de sus propios giros y de lo que ve. Nada en este circuito detecta el magnetismo.

• Los estudiantes pueden pensar: Cuantas más células activas, mejor es siempre la señal.

  Cómo abordarlo: Compara los dos últimos pasos: al quitar la inhibición, la brújula empeoró. La inhibición forma parte del funcionamiento del circuito.

• Los estudiantes pueden pensar: El pico es un objeto que viaja por el cerebro.

  Cómo abordarlo: Ninguna célula se mueve. Las células vecinas se turnan para estar activas, como una ola que recorre las gradas de un estadio.

La lista completa, con cifras

Neuronas de giro.

Células nerviosas que disparan cuando la mosca gira y empujan el pico de actividad alrededor de la brújula. Los científicos las llaman neuronas P-EN2.

Neuronas de la brújula.

Un anillo de células nerviosas que lleva la cuenta de hacia dónde mira la mosca. Los científicos las llaman neuronas E-PG.

Pico de actividad.

La zona de neuronas de la brújula que están activas. Su posición en el anillo muestra hacia dónde mira la mosca.

Neuronas del anillo.

Células nerviosas que llevan a la brújula lo que ve la mosca, como puntos de referencia. Calman a sus neuronas, y eso mantiene el pico en su sitio.

Punto de referencia.

Algo que la mosca ve y que no se mueve, como el sol o un árbol. La mosca lo usa para mantener estable su sentido de la orientación.

Puente protocerebral.

Una parte del cerebro de la mosca con forma de barra, el puente protocerebral. Por él pasan las neuronas de la brújula y las neuronas de giro.

Esta sección aún no está completa. La correspondencia con el currículo oficial de Biología se está confirmando con docentes de la materia.