Como uma mosca se lembra de um cheiro

Os alunos acompanham um cheiro dos receptores até as células que leem a memória dele e mostram que silenciar uma camada de uma via interrompe tudo o que vem depois.

Uma tela compartilhada ajuda, mas é opcional: um projetor, uma TV ou uma tela de computador que a turma toda veja. Os alunos precisam de qualquer aparelho com acesso à internet, de preferência um para cada dupla: notebook, tablet ou celular. Não é preciso instalar nada nem criar conta. Cada aula começa com um guia rápido de como ler a tela, e todo termo científico pode ser tocado para abrir uma explicação.

Sinapses e neurotransmissores

Cada camada passa o sinal para a seguinte por meio de sinapses. Os cientistas acham que a memória em si é uma mudança na força das sinapses das células de Kenyon para os neurônios de saída.

Como a estrutura de uma rede determina o comportamento

A via é uma cadeia de camadas, então silenciar as células de Kenyon apaga os neurônios de saída, mesmo com o cheiro ainda entrando.

Excitação e inibição

Estimular excita as células e Silenciar as mantém desligadas: são as duas ferramentas da aula. Nesta parte do circuito, cada camada excita a seguinte.

1. 5 min

   Pergunta de abertura

   Pergunte: “Como o seu cérebro sabe que você já sentiu um cheiro antes?” Ouça alguns palpites e depois diga que hoje a turma vai procurar a resposta dentro de uma mosca.

2. 10 min

   Demonstração com o “Me mostre como funciona”

   Mostre a aula no modo sala de aula em uma tela compartilhada (projetor, TV ou tela de computador) e toque em “Me mostre como funciona”. Leia cada passo em voz alta enquanto ele acontece. Sem tela compartilhada, os alunos abrem a mesma demonstração nos próprios aparelhos. A demonstração para na pergunta da aula: deixe-a sem resposta por enquanto.

3. 20 min

   Os alunos exploram

   Os alunos trabalham em duplas, nos próprios aparelhos, com a folha de atividades. Eles escrevem uma previsão antes de cada toque, fazem a aula, respondem à pergunta dela e experimentam a exploração livre.

4. 10 min

   Discussão

   Reúna as respostas das duplas à pergunta da aula e depois use as perguntas para discussão abaixo. Termine com o que o modelo deixa de fora.

Dror sente o cheiro de um pêssego maduro, reconhece o cheiro da última vez em que ele o levou até a comida e o segue contra o vento. A história prepara a pergunta: em que lugar do cérebro essa memória fica guardada?

A aula começa com uma história em quadrinhos curta sobre Dror, a mosca. Leia os quadrinhos em voz alta ou deixe que os alunos leiam; leva cerca de um minuto. O último quadrinho volta na tela de missão concluída.

Projete a aula. Pare em cada um dos quatro níveis e faça a pergunta dele antes de aproximar. Os botões de nível levam direto a qualquer nível, e o botão da lupa reabre o zoom em qualquer ponto da aula.

1. Mosca

   Em que parte deste corpo você procuraria um nariz?

2. Cérebro

   O cérebro ocupa quase toda a cabeça. O que você acha que ocupa tanto espaço nele?

3. Circuito

   O cheiro entra pelas células laranja. Em qual cor você acha que ele chega por último?

4. Neurônio

   O ponto é um único disparo. Como uma só célula poderia avisar o resto do cérebro sobre um cheiro?

O corpo e o cérebro vêm de duas moscas diferentes, mostradas juntas em seus tamanhos reais. Diga isso à turma.

Antes da etapa de silenciar, os alunos escolhem o que acham que vai acontecer. Primeiro peça que levantem a mão para votar. Nada vale nota, e errar o palpite não custa nada.

1. Passo 1

   A mosca sente cheiros com as antenas (o nariz dela). Toque em Estimular para enviar um cheiro. Veja os neurônios laranja acenderem.

   Só os receptores olfativos, em laranja, acendem. O sinal começa em uma ponta do circuito, não em todo lugar ao mesmo tempo.

2. Passo 2

   Toque em Estimular de novo e siga as cores. Em amarelo, os neurônios de projeção (mensageiros do cheiro) levam o cheiro para dentro. Em azul, as células de Kenyon (separadoras de cheiro) pegam o cheiro logo depois.

   As cores acendem em ordem: laranja, depois amarelo, depois azul. O sinal passa pelas camadas, uma depois da outra.

3. Passo 3

   Toque em Estimular mais uma vez. Agora observe, em rosa, os neurônios de saída (leitores da memória). Eles leem o padrão azul.

   Os neurônios de saída, em rosa, acendem por último, e só depois das células de Kenyon, em azul.

4. Passo 4

   Agora toque em Silenciar nas células de Kenyon (separadoras de cheiro). Nós mandamos o cheiro para você. O que desaparece?

   Laranja e amarelo ainda acendem, o azul fica apagado e o rosa quase some. O cheiro entrou, mas não conseguiu ir adiante.

5. Passo 5

   Toque no botão das células de Kenyon (separadoras de cheiro) para ligar as células de novo. Nós mandamos o mesmo cheiro.

   O rosa volta assim que as células de Kenyon são ligadas de novo. Nada foi danificado: o sinal simplesmente não tinha caminho.

Você silenciou as células de Kenyon (as células azuis). Por que as células rosa se apagaram?

A alternativa certa: As células azuis passam o padrão de cada cheiro para as células rosa.

As células de Kenyon passam o padrão de cada cheiro para os neurônios de saída. Com elas silenciadas, o cheiro ainda chega aos receptores e aos neurônios de projeção, mas os neurônios de saída não recebem nada para ler. Peça aos alunos que responderem “o cheiro nunca entrou” que voltem e olhem as células laranja e amarelas.

1. O cheiro ainda entrou no cérebro enquanto as células de Kenyon estavam silenciadas. Como sabemos disso?
2. Imagine que a mosca aprendeu que esse cheiro significa açúcar. Em que parte deste circuito você esperaria alguma mudança?
3. O que você esperaria ver se, em vez disso, silenciasse os neurônios de projeção, em amarelo? Teste na exploração livre.

• Os alunos podem pensar: Uma memória fica dentro de uma única célula, como um arquivo.

  Como lidar com isso: Volte ao passo em que o rosa lê o azul. Acredita-se que a memória esteja na força de muitas conexões entre os dois grupos, não em uma única célula.

• Os alunos podem pensar: Silenciar uma célula mata ou danifica a célula.

  Como lidar com isso: Repita o último passo: a luz rosa volta na hora. As células silenciadas estão inteiras. Só não estão disparando.

• Os alunos podem pensar: A aula mostra a mosca aprendendo um cheiro.

  Como lidar com isso: Não mostra. O modelo mostra onde uma memória ficaria guardada, mas as conexões dele nunca mudam. Diga isso com todas as letras e pergunte o que precisaria ser acrescentado.

A lista completa, com números

Antenas.

As duas hastes na cabeça da mosca. A mosca sente cheiros com elas, como você sente com o nariz.

Receptores olfativos.

Células nervosas das antenas que disparam quando um cheiro chega até elas. Todo cheiro começa aqui.

Lobo antenal.

A primeira parada dos cheiros dentro do cérebro da mosca. Ali os receptores olfativos passam o sinal para os neurônios de projeção.

Neurônios de projeção.

Células nervosas que levam o sinal do cheiro do lobo antenal para mais fundo no cérebro, até o corpo pedunculado.

Corpo pedunculado.

Uma parte do cérebro dos insetos, em forma de cogumelo, onde os cheiros são separados e as memórias de cheiros ficam guardadas.

Células de Kenyon.

As pequenas células nervosas do corpo pedunculado. Cada cheiro liga um punhado diferente delas, então cada cheiro ganha um padrão só dele.

Neurônios de saída.

Leem o padrão das células de Kenyon e o passam ao resto do cérebro. Para os cientistas, são os MBONs: neurônios de saída do corpo pedunculado.

Esta seção ainda não foi preenchida. A correspondência com o currículo oficial de biologia está sendo confirmada com professores de biologia.