Docentenhandleidingen

Alles wat je nodig hebt om elke les te geven, zonder training: een lesplan van 45 minuten, wat leerlingen moeten opmerken, de antwoorden die je kunt verwachten en een werkblad om te printen.

Les 1
Hoe een vlieg een geur onthoudt
Leerlingen volgen een geur van de receptoren tot de cellen die de herinnering eraan lezen, en laten zien dat het stilleggen van één laag in een route alles daarna afsnijdt.
Docentenhandleiding Werkblad voor leerlingen Laat het de klas zien
Les 2
Hoe een vlieg weet welke kant hij op kijkt
Leerlingen zien dat een ring van neuronen de kijkrichting van de vlieg vasthoudt als één vlek van activiteit, en dat inhibitie door de ringneuronen die vlek op zijn plek houdt.
Docentenhandleiding Werkblad voor leerlingen Laat het de klas zien
Les 3
Ontsnappen in 30 milliseconden
Leerlingen volgen een reflex van de ogen naar de pootspieren in ongeveer 30 milliseconden, en laten zien dat de snelle ontsnapping afhangt van één schakel: de reuzenvezel.
Docentenhandleiding Werkblad voor leerlingen Laat het de klas zien

Een cursus die erbij past

In Israël volgen veel leerlingen met 5 eenheden biologie ook de gratis cursus Het brein: de wonderlijkste machine van allemaal (opent in een nieuw tabblad) van de Universiteit van Tel Aviv op Campus IL, gegeven door prof. Yossi Yovel en prof. Yaniv Assaf. Die cursus behandelt neuronen, actiepotentialen en synapsen uitgebreid, en deze lessen zijn er een praktische aanvulling op. WiredMind is een onafhankelijk project. Het is niet verbonden aan de cursus, de universiteit of Campus IL.

Kernbegrippen

Basisbegrippen

Neuron: Een zenuwcel. Hij krijgt signalen van andere cellen en stuurt zelf een signaal als er genoeg bij elkaar komen.
Actiepotentiaal (impuls): Een korte elektrische puls die een actief neuron over zijn hele lengte stuurt, ook wel impuls of actiepotentiaal genoemd. In de lessen staat elke lichtflits voor één impuls.
Synaps: De plek waar het ene neuron zijn signaal doorgeeft aan het volgende. Hoe meer synapsen twee cellen delen, hoe sterker hun verbinding.
Neurotransmitter: Een stofje dat een neuron bij een synaps afgeeft om zijn signaal door te geven. Sommige neurotransmitters exciteren de volgende cel, andere remmen hem.
Excitatie: Een signaal dat het volgende neuron richting vuren duwt.
Inhibitie: Een signaal dat het volgende neuron afremt, zodat het minder snel vuurt. Een netwerk heeft het nodig om stabiel en precies te blijven.
Acetylcholine: De belangrijkste exciterende neurotransmitter in het brein van een vlieg. In de lessen exciteren cellen die het afgeven de cellen waarmee ze verbonden zijn.
GABA: Een remmende neurotransmitter, bij vliegen en bij mensen. In de lessen remmen cellen die GABA afgeven de cellen af waarmee ze verbonden zijn.
Neuraal circuit: Een groep neuronen die met elkaar verbonden zijn om één taak uit te voeren, zoals een geur herkennen of een sprong in gang zetten.
Connectoom: Een volledig bedradingsschema van een zenuwstelsel: elk neuron en elke synaps ertussen. De lessen draaien op het connectoom van één echte fruitvlieg.
Stimuleren: De knop in de les die één groep cellen even laat vuren, ongeveer zoals wetenschappers gekozen cellen met licht aanzetten.
Stilleggen: De knop in de les die één groep cellen laat stoppen met vuren, zodat je ziet wat de rest van het circuit zonder die cellen doet.

Les 1 · Hoe een vlieg een geur onthoudt

Antennes: De twee voelsprieten op de kop van een vlieg. Een vlieg ruikt ermee, zoals jij met je neus ruikt.
Geurreceptoren: Zenuwcellen op de antennes die vuren als er een geur op terechtkomt. Elke geur begint hier.
Antennekwab: De eerste halte voor geuren in het vliegenbrein. Hier geven de geurreceptoren hun signaal door aan de projectieneuronen.
Projectieneuronen: Zenuwcellen die het geursignaal van de antennekwab dieper het brein in brengen, naar het paddenstoellichaam.
Paddenstoellichaam: Een deel van het insectenbrein in de vorm van een paddenstoel. Hier worden geuren gesorteerd en geurherinneringen bewaard.
Kenyon-cellen: De kleine zenuwcellen van het paddenstoellichaam. Elke geur zet een ander handjevol ervan aan, dus elke geur krijgt een eigen patroon.
Outputneuronen: Zenuwcellen die het patroon van de Kenyon-cellen lezen en doorgeven aan de rest van het brein. Wetenschappers noemen ze MBON’s: de outputneuronen van het paddenstoellichaam.

Les 2 · Hoe een vlieg weet welke kant hij op kijkt

Draaineuronen: Zenuwcellen die vuren als de vlieg draait en de bult over het kompas duwen. Wetenschappers noemen ze P-EN2-neuronen.
Kompasneuronen: Een ring van zenuwcellen die bijhoudt welke kant de vlieg op kijkt. Wetenschappers noemen ze E-PG-neuronen.
Activiteitsbult: De vlek van actieve kompasneuronen. Waar hij op de ring zit, laat zien welke kant de vlieg op kijkt.
Ringneuronen: Zenuwcellen die naar het kompas brengen wat de vlieg ziet, zoals oriëntatiepunten. Ze remmen de kompasneuronen af, en dat houdt de bult op zijn plek.
Oriëntatiepunt: Iets wat de vlieg ziet en wat op zijn plek blijft, zoals de zon of een boom. De vlieg gebruikt het om zijn richtingsgevoel stabiel te houden.
Protocerebrale brug: Een staafvormig deel van het brein van de vlieg, de protocerebrale brug. De kompasneuronen en de draaineuronen lopen er allebei doorheen.

Les 3 · Ontsnappen in 30 milliseconden

Naderingsneuronen: Zenuwcellen achter de ogen van de vlieg. Ze vuren als iets snel groter wordt in beeld, zoals een naderende vliegenmepper. Wetenschappers noemen ze LC4 en LPLC2.
Reuzenvezel: Een heel dikke zenuwcel die van het brein omlaag loopt, de zenuwstreng in. Hij vervoert het snelste ontsnappingssignaal van de vlieg. Een vlieg heeft er twee, één aan elke kant.
Zenuwstreng: Het ruggenmerg van de vlieg, zeg maar: een bundel zenuwcellen in het borststuk die de poten en vleugels aanstuurt.
Springneuronen: Motorneuronen die de springspieren van de middelste poten laten samentrekken, zodat de vlieg de lucht in schiet.
Reflexboog: De route die een reflex volgt: van sensorische neuronen, via één of meer schakelcellen, naar de motorneuronen die een spier bewegen.
Sensorisch neuron: Een neuron dat iets uit de buitenwereld oppikt, zoals licht of een geur, en dat aan het brein doorgeeft.
Motorneuron: Een neuron dat een opdracht naar een spier brengt en die laat samentrekken.
Elektrische synaps: Een rechtstreeks kanaal tussen twee neuronen dat een signaal bijna zonder vertraging doorgeeft. De kaart achter de lessen legt alleen chemische synapsen vast.