30 milisaniyelik kaçış

Öğrenciler gözlerden bacak kaslarına yaklaşık 30 milisaniyede ulaşan bir refleksi izler ve hızlı kaçışın tek bir halkaya, dev life bağlı olduğunu gösterir.

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.

Refleks yayları

Üç parçalı eksiksiz bir refleks yolu: duyusal taraf (gözlerin gördüğünü bildiren yaklaşma nöronları), bir ara durak (dev lif) ve motor nöronlar (sıçrama nöronları). Diz kapağı refleksinden farklı olarak bu ara durak beyinden geçer.

Bir ağın yapısı davranışı nasıl belirler?

Sinyal, yüzlerce yaklaşma nöronundan dev life doğru daralır. Tek bir hücre türünü susturmanın davranışı ortadan kaldırmasının nedeni bu dar boğazdır.

Sinapslar ve nörotransmitterler

Dev lif kalındır; bu da sinyalini hızlandırır. Gerçek sinekte ayrıca en hızlı tür olan elektriksel sinapsları kullanır; modelde yalnızca kimyasal sinapslar vardır.

1. 5 dk

   Açılış sorusu

   Şunu sorun: “Bir sineği vurmak neden bu kadar zor?” Birkaç fikir toplayın, sonra sınıfın sineğin kaçışının süresini ölçeceğini ve arkasındaki kabloyu bulacağını 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 dinlenirken bir sineklik hızla iner ve o, yaklaşık 30 milisaniyede sıçrayıp kurtulur. Hikâye şu soruyu hazırlar: Bir beyinde bu kadar hızlı olabilen şey nedir?

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 kaçabilmesi için bu vücudun hangi bölümlerine ihtiyacı var?

2. Beyin

   Sinyal gözlerde başlar, bacaklarda biter. Yol üzerinde nereden geçmek zorunda?

3. Devre

   Yüzlerce mavi hücre ve yalnızca iki kırmızı çizgi, her yanda bir tane. Bu yolda dikkatinizi ne çekiyor?

4. Nöron

   Bu tek hücre alışılmadık ölçüde kalın. Kalın bir kablo hızlı bir kaçışa neden yardım eder?

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

   Bir sineklik sineğe doğru hızla iniyor. Yaklaşma nöronlarını (sineklik gözcüleri) ateşlemek için “Uyar” düğmesine dokun.

   Önce mavi yaklaşma nöronları yanar, kırmızı dev lif de neredeyse hemen ardından gelir.

2. Adım 2

   “Uyar” düğmesine yine dokun. Dev lifi (kaçış kablosu) aşağıya, sinir kordonuna (omurilik gibi) kadar izle.

   Etkinlik dev lif boyunca sinir kordonuna iner ve sarı sıçrama nöronları sinek zamanıyla 30 milisaniye içinde ateşlenir.

3. Adım 3

   Şimdi dev lifi (kaçış kablosu) sustur. Sinekliği biz göndereceğiz. Sıçrama nöronlarını (bacak iticileri) izle.

   Mavi yine yanar, kırmızı sönük kalır, sarı ise hiç ateşlenmez. Sinek sinekliği gördü ama mesaj bacaklarına ulaşmadı.

4. Adım 4

   Dev lif (kaçış kablosu) düğmesine tekrar dokunup onu yeniden aç. Aynı sinekliği biz göndereceğiz.

   Dev lif yeniden açılır açılmaz sarı tekrar ateşlenir.

Dev lifi (kaçış kablosu) susturdun. Bacak iticileri neden sönük kaldı?

Doğru seçenek: Kaçış kablosu sıçrama sinyalini bacak iticilerine taşır.

Dev lif, sıçrama sinyalini yaklaşma nöronlarından sıçrama nöronlarına taşır. O susturulduğunda sinek sinekliği yine görür, çünkü mavi hücreler yanar; ama sinyal bacaklara varmadan durur. Dersin son adımında söylendiği gibi, gerçek sineklerin daha yavaş kaçış yolları da vardır.

1. Bu kaçış bir göz kırpmasından daha hızlı. Yolun hangi özellikleri onu bu kadar hızlı yapıyor?
2. Bir hayvanın tek bir hızlı kaçış yolu ve birkaç yavaş yolu olması ona neden yarar sağlayabilir?
3. Bu yolu, bildiğiniz bir insan refleksiyle karşılaştırın; örneğin elinizi sıcak bir şeyden çekmenizle. Neler aynı, neler farklı?

• Öğrenciler şöyle düşünebilir: Sinek sıçramaya karar verir.

  Nasıl ele alınır: En hızlı sıçrama bir refleks gibi işler: Bağlantılar sinyali dosdoğru sonuna kadar taşır. Daha yavaş kaçışlarda sıçramayı yöneltmek için biraz zaman kalır, ama üzerine düşünmek için zaman kalmaz.

• Öğrenciler şöyle düşünebilir: Sinek sıçramadıysa sinekliği görmemiştir.

  Nasıl ele alınır: Susturma adımı bu ikisini birbirinden ayırır. Yaklaşma nöronları ateşlenir, yani sinek onu görmüştür. Görmek ve harekete geçmek, tek bir yolun farklı aşamalarıdır.

• Öğrenciler şöyle düşünebilir: Koca bir beyinde tek bir nöronun önemi olamaz.

  Nasıl ele alınır: Burada hızlı sinyalin tamamını tek bir hücre türü taşır. Bir yolun birkaç hücreye daraldığı her yerde, o hücrelerin her biri çok önemlidir.

Sayılarla birlikte tam liste

Yaklaşma nöronları.

Sineğin gözlerinin arkasındaki sinir hücreleri. Yaklaşan bir sineklik gibi bir şey görüş alanında hızla büyüdüğünde ateşlenirler. Bilim insanları onlara LC4 ve LPLC2 der.

Dev lif.

Beyinden aşağıya, sinir kordonuna uzanan çok kalın bir sinir hücresi. Sineğin en hızlı kaçış sinyalini taşır. Bir sinekte iki tane vardır, her yanda bir tane.

Sinir kordonu.

Sineğin omuriliği sayılır: göğsünde bulunan, bacakları ve kanatları yöneten bir sinir hücresi demeti.

Sıçrama nöronları.

Orta bacakların sıçrama kaslarını kastıran motor nöronlar. Böylece sinek havaya fırlar.

Refleks yayı.

Bir refleksin izlediği yol: duyu nöronlarından başlar, bir ya da daha fazla ara hücreden geçer ve kası hareket ettiren motor nöronlara ulaşır.

Duyu nöronu.

Dış dünyadan bir şeyi, örneğin ışığı ya da bir kokuyu algılayıp beyne bildiren nöron.

Motor nöron.

Bir komutu kasa taşıyan ve kasın kasılmasını sağlayan nöron.

Elektriksel sinaps.

İki nöron arasında, sinyali neredeyse hiç gecikmeden ileten doğrudan bir kanal. Derslerin dayandığı harita yalnızca kimyasal sinapsları kaydeder.

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