Sinek hangi yöne baktığını nasıl bilir?

Öğrenciler, halka biçiminde dizilmiş nöronların sineğin baktığı yönü tek bir etkinlik bölgesi olarak tuttuğunu ve halka nöronlarından gelen baskılamanın bu bölgeyi yerinde tuttuğunu görür.

Ortak bir ekran işe yarar ama şart değildir: projeksiyon cihazı, televizyon ya da bütün sınıfın görebildiği bir bilgisayar ekranı. Öğrencilere internete bağlanan herhangi bir cihaz gerekir, tercihen her iki öğrenciye bir tane: dizüstü bilgisayar, tablet ya da telefon. Kurulacak bir şey yok, hesap da gerekmiyor. Her ders, ekranın nasıl okunacağını anlatan kısa bir tanıtımla açılır; her bilimsel terime dokunulduğunda açıklaması görünür.

Uyarma ve baskılama

Üç dersteki en açık örnek. Dönüş nöronları pusulayı uyarır ve tümseği ileri iter; halka nöronları ise onu baskılar ve tümseği yerinde tutar.

Sinapslar ve nörotransmitterler

Halka nöronlarının, baskılayıcı bir nörotransmitter olan GABA salgıladığı tahmin ediliyor. Pusula ve dönüş nöronları ise uyarıcı olan asetilkolin salgılar.

Bir ağın yapısı davranışı nasıl belirler?

Pusula nöronları halka biçiminde bağlanmıştır; tek bir etkinlik tümseğinin tek bir yönü göstermesini sağlayan da bu biçimdir.

1. 5 dk

   Açılış sorusu

   Şunu sorun: “Gözlerinizi kapatın ve kendi etrafınızda bir kez dönün. Hangi yöne baktığınızı hâlâ nereden biliyorsunuz?” Sonra bir sineğin bunu küçük bir hücre halkasıyla yaptığını ve sınıfın birazdan bu hücreleri itip kakacağını söyleyin.

2. 10 dk

   “Nasıl çalıştığını göster” ile gösterim

   Dersi sınıf modunda ortak bir ekranda (projeksiyon, televizyon ya da bilgisayar ekranı) gösterin ve “Nasıl çalıştığını göster” düğmesine basın. Her adımı oynarken yüksek sesle okuyun. Ortak ekran yoksa öğrenciler aynı gösterimi kendi cihazlarında açar. Gösterim dersin sorusunda durur: Soruyu şimdilik yanıtsız bırakın.

3. 20 dk

   Öğrenciler keşfediyor

   Öğrenciler ikişerli gruplar hâlinde kendi cihazlarında, çalışma kâğıdıyla çalışır. Her dokunuştan önce bir tahmin yazar, dersi yürütür, dersin sorusunu yanıtlar ve serbest keşfi denerler.

4. 10 dk

   Tartışma

   İkililerin dersin sorusuna verdiği yanıtları toplayın, ardından aşağıdaki tartışma sorularını kullanın. Dersi, modelin dışarıda bıraktıklarıyla bitirin.

Dror bir ışık aralığına yönelir, bir hava akımı onu döndürür ve yönünü düzeltip rotasına döner. Hikâye şu soruyu hazırlar: Bir beyin, vücudunun hangi yöne baktığını nasıl bilir?

Ders, Dror adlı sinek hakkında kısa bir çizgi romanla açılır. Kareleri yüksek sesle okuyun ya da öğrencilerin okumasına izin verin; yaklaşık bir dakika sürer. Son kare, kazanma ekranında yeniden görünür.

Dersi ekrana yansıtın. Dört düzeyin her birinde durun ve yakınlaşmadan önce o düzeyin sorusunu sorun. Düzey düğmeleri istediğiniz düzeye atlar; büyüteç düğmesi ise dersin herhangi bir noktasında yakınlaşmayı yeniden açar.

1. Sinek

   Sineğin haritası da GPS cihazı da yok. Dümdüz ilerlemek için neyden yararlanabilir?

2. Beyin

   Buradaki bir pusulanın hangi duyuları dinlemesi gerekir?

3. Devre

   Bu hücreler bir halka oluşturur. Halka, bir pusula için neden iyi bir şekil olabilir?

4. Nöron

   Bu, tek bir yön hücresi. Ateşlenirse sizce sineğin baktığı yön hakkında ne söyler?

Vücut ve beyin iki farklı sinekten gelir; gerçek boyutlarıyla birlikte gösterilir. Bunu sınıfa söyleyin.

Susturma adımından önce öğrenciler ne olacağını düşündüklerini seçer. Önce parmak kaldırtarak oylama yapın. Puan verilmez ve yanlış bir tahminin hiçbir bedeli yoktur.

1. Adım 1

   Sol dönüş nöronlarını (dönüş sinyali) ateşlemek için “Uyar” düğmesine dokun. Sonra pusula kadranını izle.

   Halkanın bir yanında yeşil pusula nöronlarından oluşan bir bölge yanar ve kadranın ibresi oraya döner. O bölge tümsektir.

2. Adım 2

   Şimdi sağ dönüş nöronlarının (diğer sinyal) “Uyar” düğmesine dokun. Gözünü tümsekten ayırma.

   Tümsek kadranda yer değiştirir. İki dönüş sinyali onu zıt yönlere iter.

3. Adım 3

   Halka nöronlarını (yer işareti taşıyıcıları) sustur. Bu nöronlar sineğin gördüklerini içeri taşır. Sağ dönüş sinyalini senin için biz göndereceğiz.

   Mor halka nöronları kapalıyken aynı sinyal tümseği tek bir noktaya oturtmaz, başıboş dolaştırır.

4. Adım 4

   Halka nöronları (yer işareti taşıyıcıları) düğmesine tekrar dokunup onları yeniden aç. Aynı dönüş sinyalini biz göndereceğiz.

   Tümsek yine yerinde durur. Kadranı bir önceki adımla karşılaştırın.

Yer işareti taşıyıcılarını (mor hücreler) susturdun. Tümsek neden sürüklendi?

Doğru seçenek: Pusulaya yer işaretlerinin nerede olduğunu söyleyen hiçbir şey yoktu, bu yüzden tümsek kaydı.

Pusulaya yer işaretlerinin nerede olduğunu söyleyen hiçbir şey yoktu, bu yüzden tümseği yerinde tutan bir şey de yoktu. Dönüş sinyali yine ulaştı, çünkü yeşil hücreler yandı; yani eksik olan bir girdi değil, bir çapaydı. Daha büyük öğrenciler için: Bu modelde çapa, halka nöronlarından gelen baskılamadır.

1. Yönü takip eden hücreler için halka neden iyi bir biçimdir?
2. Halka nöronları başka hücreleri uyarmak yerine yatıştırır. Hücreleri kapatmak bir ağın daha iyi çalışmasına nasıl yardım edebilir?
3. İnsanlar da karanlıkta ya da siste yön duygusunu yitirir. Bunun susturma adımıyla ortak yanı nedir?

• Öğrenciler şöyle düşünebilir: Sineğin, telefondaki gibi manyetik bir pusulası var.

  Nasıl ele alınır: Bu pusula, sineğin kendi dönüşlerine ve gördüklerine göre güncellediği bir etkinlik desenidir. Bu devrede manyetizmayı algılayan hiçbir şey yok.

• Öğrenciler şöyle düşünebilir: Daha çok hücre etkinse sinyal her zaman daha iyidir.

  Nasıl ele alınır: Son iki adımı karşılaştırın: Baskılamayı kaldırmak pusulayı kötüleştirdi. Baskılama, devrenin çalışma biçiminin bir parçasıdır.

• Öğrenciler şöyle düşünebilir: Tümsek, beynin içinde dolaşan bir nesnedir.

  Nasıl ele alınır: Hiçbir hücre yer değiştirmez. Komşu hücreler sırayla etkinleşir; tıpkı stadyumda seyircilerin yaptığı Meksika dalgası gibi.

Sayılarla birlikte tam liste

Dönüş nöronları.

Sinek döndüğünde ateşlenen ve tümseği pusula boyunca iten sinir hücreleri. Bilim insanları onlara P-EN2 nöronları der.

Pusula nöronları.

Sineğin hangi yöne baktığını takip eden, halka biçiminde dizilmiş sinir hücreleri. Bilim insanları onlara E-PG nöronları der.

Aktivite tümseği.

Etkin pusula nöronlarının oluşturduğu bölge. Halka üzerinde durduğu yer, sineğin hangi yöne baktığını gösterir.

Halka nöronları.

Sineğin gördüklerini, örneğin yer işaretlerini pusulaya taşıyan sinir hücreleri. Pusula nöronlarını yatıştırırlar; bu da tümseği yerinde tutar.

Yer işareti.

Sineğin gördüğü ve yerinde duran bir şey; örneğin güneş ya da bir ağaç. Sinek, yön duygusunu sabit tutmak için onu kullanır.

Protoserebral köprü.

Sineğin beyninde çubuk biçimli bir bölüm: protoserebral köprü. Hem pusula nöronları hem dönüş nöronları buradan geçer.

Bu bölüm henüz doldurulmadı. Resmî biyoloji öğretim programıyla eşleşme, biyoloji öğretmenleriyle birlikte doğrulanıyor.