בריחה תוך 30 אלפיות שנייה

התלמידים עוקבים אחרי רפלקס מהעיניים ועד שרירי הרגליים בתוך כ־30 אלפיות שנייה, ומראים שהבריחה המהירה תלויה בחוליה אחת, הסיב הענק.

מסך משותף עוזר, אבל הוא לא חובה: מקרן, טלוויזיה או מסך מחשב שכל הכיתה רואה. התלמידים צריכים מכשיר כלשהו עם גישה לאינטרנט, רצוי אחד לכל זוג: מחשב נייד, טאבלט או טלפון. אין מה להתקין ואין חשבונות. כל שיעור נפתח בהסבר קצר על קריאת המסך, ועל כל מונח מדעי אפשר ללחוץ כדי לקבל הסבר.

קשת רפלקס

מסלול רפלקס שלם בשלושה חלקים: הצד התחושתי (נוירוני ההתקרבות, שמדווחים על מה שהעיניים רואות), תחנת ממסר (הסיב הענק) ונוירונים מוטוריים (נוירוני הקפיצה). בשונה מרפלקס הברך, הממסר הזה עובר דרך המוח.

איך מבנה הרשת קובע את ההתנהגות

האות מתכנס ממאות נוירוני התקרבות אל הסיב הענק. צוואר הבקבוק הזה הוא הסיבה לכך שהשתקה של סוג תא אחד מעלימה את ההתנהגות.

סינפסות ומוליכים עצביים

הסיב הענק עבה, ולכן האות שלו מהיר. בזבוב אמיתי הוא משתמש גם בסינפסות חשמליות, הסוג המהיר ביותר; במודל יש רק סינפסות כימיות.

1. 5 דק׳

   שאלת פתיחה

   שאלו: "למה כל כך קשה להרוג זבוב?" אספו כמה רעיונות, ואז אמרו שהכיתה תמדוד את הבריחה של הזבוב ותמצא את החוט שעומד מאחוריה.

2. 10 דק׳

   הדגמה עם "הראו לי איך זה עובד"

   הציגו את השיעור במצב כיתה על מסך משותף (מקרן, טלוויזיה או מסך מחשב) ולחצו על "הראו לי איך זה עובד". קראו כל שלב בקול בזמן שהוא מוצג. אין מסך משותף? התלמידים יכולים לפתוח את אותה הדגמה במכשירים שלהם. ההדגמה נעצרת בשאלה של השיעור: השאירו אותה בינתיים בלי תשובה.

3. 20 דק׳

   התלמידים חוקרים

   התלמידים עובדים בזוגות על המכשירים שלהם, עם דף העבודה. הם כותבים השערה לפני כל לחיצה, עוברים את השיעור, עונים על השאלה שלו ומנסים את המשחק החופשי.

4. 10 דק׳

   דיון

   אספו מהזוגות את התשובות לשאלה של השיעור, ואז השתמשו בשאלות לדיון שבהמשך. סיימו במה שהמודל משמיט.

דרור נח, מחבט צולל לעברו, והוא קופץ ונמלט בתוך כ־30 אלפיות שנייה. הסיפור מעלה את השאלה: מה במוח יכול להיות מהיר כל כך?

השיעור נפתח בקומיקס קצר על דרור, הזבוב. קראו את הקומיקס בקול או תנו לתלמידים לקרוא אותן; זה לוקח כדקה. התמונה האחרונה חוזרת במסך הסיום.

הקרינו את השיעור. עצרו בכל אחת מארבע הרמות ושאלו את השאלה שלה לפני שמתקרבים. כפתורי הרמות קופצים לכל רמה, וכפתור הזכוכית המגדלת פותח את ההתקרבות מחדש בכל שלב של השיעור.

1. זבוב

   אילו חלקים בגוף הזה הזבוב צריך כדי לברוח?

2. מוח

   האות מתחיל בעיניים ונגמר ברגליים. באילו אזורים הוא חייב לעבור בדרך?

3. מעגל

   מאות תאים כחולים, ורק שני קווים אדומים, אחד בכל צד. מה בולט לכם במסלול?

4. נוירון

   התא הזה עבה במיוחד. למה חוט עבה עוזר לבריחה מהירה?

הגוף והמוח באים משני זבובים שונים, והם מוצגים יחד בגודלם האמיתי. אמרו זאת לכיתה.

לפני שלב ההשתקה התלמידים בוחרים מה לדעתם יקרה. בקשו קודם הצבעה בהרמת יד. אין ניקוד, וניחוש שגוי לא עולה דבר.

1. שלב 1

   מחבט צולל לעבר הזבוב. לחצו על "גירוי" כדי להפעיל את נוירוני ההתקרבות (גלאי המחבט).

   נוירוני ההתקרבות הכחולים נדלקים ראשונים, והסיב הענק האדום נדלק כמעט מיד אחריהם.

2. שלב 2

   לחצו שוב על "גירוי". עקבו אחרי הסיב הענק (חוט הבריחה) למטה, אל חבל העצבים (כמו עמוד שדרה).

   הפעילות יורדת לאורך הסיב הענק אל חבל העצבים, ונוירוני הקפיצה הצהובים יורים בתוך 30 אלפיות שנייה בזמן של הזבוב.

3. שלב 3

   עכשיו לחצו על "השתקה" של הסיב הענק (חוט הבריחה). את המחבט נשלח אנחנו. הסתכלו על נוירוני הקפיצה (בועטי הרגליים).

   הכחול עדיין נדלק, האדום נשאר כבוי, והצהוב לא יורה בכלל. הזבוב ראה את המחבט, אבל ההודעה לא הגיעה לרגליים.

4. שלב 4

   לחצו על "ביטול השתקה" של הסיב הענק (חוט הבריחה) כדי להחזיר אותו לפעולה. נשלח את אותו המחבט.

   הצהוב יורה שוב ברגע שהסיב הענק חוזר לפעול.

השתקתם את הסיב הענק (חוט הבריחה). למה בועטי הרגליים נשארו כבויים?

הבחירה הנכונה: חוט הבריחה מעביר את אות הקפיצה לבועטי הרגליים.

הסיב הענק מעביר את אות הקפיצה מנוירוני ההתקרבות אל נוירוני הקפיצה. כשהוא מושתק, הזבוב עדיין רואה את המחבט, כי התאים הכחולים נדלקים, אבל האות נעצר לפני הרגליים. לזבובים אמיתיים יש גם דרכי בריחה איטיות יותר, כפי שנאמר בשלב האחרון של השיעור.

1. הבריחה הזו מהירה יותר ממצמוץ. אילו תכונות של המסלול הופכות אותה למהירה כל כך?
2. למה כדאי לבעל חיים שיהיו לו מסלול בריחה מהיר אחד וכמה מסלולים איטיים יותר?
3. השוו את המסלול הזה לרפלקס אנושי שאתם מכירים, למשל משיכת היד ממשהו חם. מה דומה, ומה שונה?

• תלמידים עשויים לחשוב: הזבוב מחליט לקפוץ.

  איך מתמודדים: הקפיצה המהירה ביותר פועלת כמו רפלקס: החיווט מעביר את האות ישר עד הסוף. בבריחות איטיות יותר יש קצת זמן לכוון את הקפיצה, אבל אין זמן לשקול אותה.

• תלמידים עשויים לחשוב: אם הזבוב לא קפץ, סימן שלא ראה את המחבט.

  איך מתמודדים: שלב ההשתקה מפריד בין השניים. נוירוני ההתקרבות יורים, כלומר הזבוב ראה. לראות ולפעול הם שני שלבים שונים באותו מסלול.

• תלמידים עשויים לחשוב: נוירון אחד לא יכול להיות חשוב במוח שלם.

  איך מתמודדים: כאן סוג אחד של תא נושא את כל האות המהיר. בכל מקום שבו מסלול מצטמצם לתאים בודדים, לכל אחד מהם יש חשיבות עצומה.

הרשימה המלאה, עם המספרים

נוירוני התקרבות.

תאי עצב מאחורי העיניים של הזבוב. הם יורים כשמשהו גדל במהירות בשדה הראייה, כמו מחבט שמתקרב. מדענים קוראים להם LC4 ו־LPLC2.

הסיב הענק.

תא עצב עבה מאוד שיורד מהמוח אל חבל העצבים. הוא מעביר את אות הבריחה המהיר ביותר של הזבוב. לזבוב יש שניים כאלה, אחד בכל צד.

חבל העצבים.

הגרסה של הזבוב לחוט השדרה: צרור של תאי עצב בחזה, ששולט ברגליים ובכנפיים.

נוירוני קפיצה.

נוירונים מוטוריים שגורמים לשרירי הקפיצה של הרגליים האמצעיות להתכווץ, וכך הזבוב מזנק לאוויר.

קשת רפלקס.

המסלול שרפלקס עובר: מנוירונים תחושתיים, דרך תא ממסר אחד או יותר, אל הנוירונים המוטוריים שמזיזים שריר.

נוירון תחושתי.

נוירון שקולט משהו מהעולם, למשל אור או ריח, ומדווח עליו למוח.

נוירון מוטורי.

נוירון שמעביר פקודה אל שריר וגורם לו להתכווץ.

סינפסה חשמלית.

תעלה ישירה בין שני נוירונים שמעבירה אות כמעט בלי השהיה. המפה שמאחורי השיעורים כוללת רק סינפסות כימיות.

החלק הזה עדיין לא מולא. ההתאמה לתוכנית הלימודים הרשמית בביולוגיה נמצאת בבדיקה מול מדריכי ביולוגיה.