30 मिलीसेकंड में बचाव

छात्र एक प्रतिवर्त को आँखों से पैरों की मांसपेशियों तक लगभग 30 मिलीसेकंड में जाते हुए देखते हैं, और दिखाते हैं कि तेज़ बचाव एक ही कड़ी पर टिका है: विशाल तंतु।

साझा स्क्रीन से मदद मिलती है, पर यह ज़रूरी नहीं है: प्रोजेक्टर, टीवी या ऐसी कंप्यूटर स्क्रीन जिसे पूरी कक्षा देख सके। छात्रों को इंटरनेट से जुड़ा कोई भी डिवाइस चाहिए, बेहतर हो कि हर जोड़ी के लिए एक: लैपटॉप, टैबलेट या फ़ोन। कुछ इंस्टॉल नहीं करना है और कोई अकाउंट नहीं बनाना है। हर पाठ स्क्रीन पढ़ने के एक छोटे परिचय से खुलता है, और हर वैज्ञानिक शब्द पर टैप करके उसका मतलब देखा जा सकता है।

प्रतिवर्ती चाप

तीन हिस्सों में एक पूरा प्रतिवर्ती मार्ग: संवेदी पक्ष (लूमिंग न्यूरॉन, जो बताते हैं कि आँखें क्या देखती हैं), एक रिले (विशाल तंतु) और प्रेरक न्यूरॉन (छलाँग न्यूरॉन)। घुटने के झटके वाले प्रतिवर्त से अलग, यह रिले दिमाग से होकर गुज़रता है।

नेटवर्क की बनावट व्यवहार को कैसे तय करती है

सिग्नल सैकड़ों लूमिंग न्यूरॉनों से सिमटकर विशाल तंतु पर आ जाता है। इसी तंग जगह की वजह से एक किस्म की कोशिका को शांत करते ही पूरा व्यवहार गायब हो जाता है।

सिनैप्स और न्यूरोट्रांसमीटर

विशाल तंतु मोटा है, इसलिए उसका सिग्नल तेज़ चलता है। असली मक्खी में यह विद्युत सिनैप्स भी इस्तेमाल करता है, जो सबसे तेज़ किस्म है; मॉडल में सिर्फ़ रासायनिक सिनैप्स हैं।

1. 5 मिनट

   शुरुआती प्रश्न

   पूछें: “मक्खी को मारना इतना मुश्किल क्यों होता है?” कुछ विचार इकट्ठा करें, फिर बताएँ कि कक्षा मक्खी के बचाव का समय नापेगी और उसके पीछे का तार ढूँढेगी।

2. 10 मिनट

   “दिखाएँ, यह कैसे काम करता है” से डेमो

   पाठ को कक्षा मोड में साझा स्क्रीन (प्रोजेक्टर, टीवी या कंप्यूटर स्क्रीन) पर दिखाएँ और “दिखाएँ, यह कैसे काम करता है” दबाएँ। जैसे-जैसे हर चरण चले, उसे ज़ोर से पढ़ें। साझा स्क्रीन न हो, तो छात्र यही डेमो अपने डिवाइस पर खोलें। डेमो पाठ के प्रश्न पर रुक जाता है: उसे अभी बिना उत्तर के छोड़ दें।

3. 20 मिनट

   छात्र खुद खोजते हैं

   छात्र जोड़ियों में, अपने डिवाइस पर, वर्कशीट के साथ काम करते हैं। वे हर टैप से पहले अपना अनुमान लिखते हैं, पाठ पूरा करते हैं, उसके प्रश्न का उत्तर देते हैं और खुला प्रयोग आज़माते हैं।

4. 10 मिनट

   चर्चा

   पाठ के प्रश्न पर जोड़ियों के उत्तर इकट्ठा करें, फिर नीचे दिए चर्चा के प्रश्न लें। अंत में बताएँ कि मॉडल में क्या-क्या छूट गया है।

द्रोर आराम कर रहा है कि तभी एक मक्खीमार झपटता है, और वह लगभग 30 मिलीसेकंड में उछलकर बच निकलता है। कहानी यह प्रश्न खड़ा करती है: दिमाग में ऐसा क्या है जो इतना तेज़ हो सकता है?

पाठ मक्खी द्रोर की एक छोटी कॉमिक से खुलता है। पैनल ज़ोर से पढ़ें या छात्रों को पढ़ने दें; इसमें लगभग एक मिनट लगता है। इसका आख़िरी पैनल जीत वाली स्क्रीन पर फिर दिखता है।

पाठ को प्रोजेक्टर पर दिखाएँ। चारों स्तरों में से हर एक पर रुकें और ज़ूम इन करने से पहले उसका प्रश्न पूछें। स्तर वाले बटन किसी भी स्तर पर ले जाते हैं, और आवर्धक लेंस वाला बटन पाठ में कहीं से भी ज़ूम दोबारा खोल देता है।

1. मक्खी

   बच निकलने के लिए मक्खी को इस शरीर के कौन-से हिस्से चाहिए?

2. दिमाग

   सिग्नल आँखों से शुरू होता है और पैरों पर ख़त्म होता है। रास्ते में उसे कहाँ से गुज़रना ही पड़ेगा?

3. सर्किट

   सैकड़ों नीली कोशिकाएँ, और बस दो लाल रेखाएँ, हर तरफ़ एक। इस रास्ते में आपको क्या ख़ास दिखता है?

4. न्यूरॉन

   यह एक कोशिका असामान्य रूप से मोटी है। मोटा तार तेज़ बचाव में कैसे मदद करेगा?

शरीर और दिमाग दो अलग-अलग मक्खियों के हैं, जिन्हें उनके असली आकार में साथ दिखाया गया है। कक्षा को यह बताएँ।

शांत करने वाले चरण से पहले छात्र चुनते हैं कि उनके हिसाब से क्या होगा। पहले हाथ उठवाकर राय लें। कोई अंक नहीं मिलते, और गलत अनुमान से कोई नुकसान नहीं होता।

1. चरण 1

   एक मक्खीमार झपटकर मक्खी की ओर आता है। लूमिंग न्यूरॉनों (मक्खीमार देखने वालों) को सक्रिय करने के लिए “उत्तेजित करें” पर टैप करें।

   नीले लूमिंग न्यूरॉन सबसे पहले चमकते हैं, और लाल विशाल तंतु लगभग तुरंत उनके पीछे।

2. चरण 2

   फिर से “उत्तेजित करें” पर टैप करें। विशाल तंतु (बचाव का तार) के पीछे-पीछे नीचे तंत्रिका रज्जु (रीढ़ जैसी) तक चलें।

   सक्रियता विशाल तंतु से नीचे तंत्रिका रज्जु में उतरती है, और पीले छलाँग न्यूरॉन मक्खी के समय के 30 मिलीसेकंड के अंदर सक्रिय हो जाते हैं।

3. चरण 3

   अब विशाल तंतु (बचाव का तार) को शांत करें। मक्खीमार हम भेजेंगे। छलाँग न्यूरॉनों (पैर झटकने वालों) पर नज़र रखें।

   नीला अब भी चमकता है, लाल बुझा रहता है, और पीला कभी सक्रिय नहीं होता। मक्खी ने मक्खीमार देखा, पर संदेश उसके पैरों तक नहीं पहुँचा।

4. चरण 4

   विशाल तंतु (बचाव का तार) के बटन पर दोबारा टैप करें और उसे फिर से चालू करें। हम वही मक्खीमार भेजेंगे।

   विशाल तंतु के चालू होते ही पीला फिर से सक्रिय हो जाता है।

आपने विशाल तंतु (बचाव का तार) को शांत किया। पैर झटकने वाले क्यों बुझे रहे?

सही विकल्प: बचाव का तार छलाँग का सिग्नल पैर झटकने वालों तक ले जाता है।

विशाल तंतु छलाँग का सिग्नल लूमिंग न्यूरॉनों से छलाँग न्यूरॉनों तक ले जाता है। उसके शांत होने पर भी मक्खी मक्खीमार को देखती है, क्योंकि नीली कोशिकाएँ चमकती हैं, पर सिग्नल पैरों से पहले रुक जाता है। असली मक्खियों के पास बच निकलने के धीमे रास्ते भी होते हैं, जैसा पाठ का आख़िरी चरण बताता है।

1. यह बचाव पलक झपकने से भी तेज़ है। रास्ते की कौन-सी खूबियाँ इसे इतना तेज़ बनाती हैं?
2. किसी जानवर के लिए बचने का एक तेज़ रास्ता और कई धीमे रास्ते होना क्यों फ़ायदेमंद हो सकता है?
3. इस रास्ते की तुलना इंसान के किसी ऐसे प्रतिवर्त से करें जिसे आप जानते हैं, जैसे गरम चीज़ से हाथ खींच लेना। क्या एक जैसा है और क्या अलग?

• छात्र सोच सकते हैं: मक्खी कूदने का फ़ैसला करती है।

  इसे कैसे सुलझाएँ: सबसे तेज़ छलाँग एक प्रतिवर्त की तरह काम करती है: वायरिंग सिग्नल को सीधे पार पहुँचा देती है। धीमे बचावों में छलाँग की दिशा तय करने का थोड़ा समय मिल जाता है, पर सोच-विचार का समय नहीं।

• छात्र सोच सकते हैं: अगर मक्खी नहीं कूदी, तो उसने मक्खीमार देखा ही नहीं।

  इसे कैसे सुलझाएँ: “शांत करें” वाला चरण इन दोनों को अलग कर देता है। लूमिंग न्यूरॉन सक्रिय होते हैं, यानी मक्खी ने उसे देखा। देखना और हरकत करना एक ही रास्ते के अलग-अलग पड़ाव हैं।

• छात्र सोच सकते हैं: पूरे दिमाग में एक अकेले न्यूरॉन से कोई फ़र्क नहीं पड़ सकता।

  इसे कैसे सुलझाएँ: यहाँ एक ही किस्म की कोशिका पूरा तेज़ सिग्नल ले जाती है। जहाँ भी कोई रास्ता सिमटकर कुछ ही कोशिकाओं पर आ जाता है, वहाँ उनमें से हर एक बहुत मायने रखती है।

पूरी सूची, संख्याओं के साथ

लूमिंग न्यूरॉन.

मक्खी की आँखों के पीछे की तंत्रिका कोशिकाएँ। पास आते मक्खीमार जैसी कोई चीज़ तेज़ी से बड़ी दिखे, तो ये सक्रिय होती हैं। वैज्ञानिक इन्हें LC4 और LPLC2 कहते हैं।

विशाल तंतु.

एक बहुत मोटी तंत्रिका कोशिका, जो दिमाग से नीचे तंत्रिका रज्जु तक जाती है। यह मक्खी का सबसे तेज़ बचाव सिग्नल ले जाती है। मक्खी में ऐसे दो तंतु होते हैं, हर तरफ़ एक।

तंत्रिका रज्जु.

मक्खी की अपनी रीढ़ की हड्डी जैसी चीज़: उसके सीने में तंत्रिका कोशिकाओं का गुच्छा, जो पैरों और पंखों को चलाता है।

छलाँग न्यूरॉन.

वे प्रेरक न्यूरॉन जो बीच वाले पैरों की छलाँग की मांसपेशियों को सिकोड़ते हैं, और मक्खी हवा में उछल जाती है।

प्रतिवर्ती चाप.

प्रतिवर्त का रास्ता: संवेदी न्यूरॉनों से, एक या ज़्यादा रिले कोशिकाओं से होकर, उन प्रेरक न्यूरॉनों तक जो मांसपेशी को हिलाते हैं।

संवेदी न्यूरॉन.

ऐसा न्यूरॉन जो बाहरी दुनिया की कोई चीज़ पकड़ता है, जैसे रोशनी या गंध, और दिमाग को उसकी ख़बर देता है।

प्रेरक न्यूरॉन.

ऐसा न्यूरॉन जो आदेश को मांसपेशी तक ले जाता है और उसे सिकोड़ता है। इसे मोटर न्यूरॉन भी कहते हैं।

विद्युत सिनैप्स.

दो न्यूरॉनों के बीच सीधा रास्ता, जो सिग्नल को लगभग बिना देरी के पहुँचाता है। पाठों के पीछे के नक्शे में सिर्फ़ रासायनिक सिनैप्स दर्ज हैं।

यह हिस्सा अभी भरा नहीं गया है। जीव विज्ञान के आधिकारिक पाठ्यक्रम से इसका मेल जीव विज्ञान के शिक्षकों के साथ जाँचा जा रहा है।