Sinek bir kokuyu nasıl hatırlar?

Öğrenciler bir kokuyu reseptörlerden, o kokunun belleğini okuyan hücrelere kadar izler ve bir yolun tek bir katmanını susturmanın ondan sonraki her şeyi kestiğini 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.

Sinapslar ve nörotransmitterler

Her katman sinyali bir sonrakine sinapslar üzerinden aktarır. Bilim insanları belleğin, Kenyon hücrelerinden çıktı nöronlarına giden sinapsların gücündeki bir değişim olduğunu düşünüyor.

Bir ağın yapısı davranışı nasıl belirler?

Yol, art arda dizilmiş katmanlardan oluşan bir zincirdir. Bu yüzden Kenyon hücrelerini susturmak, koku yine içeri girse bile çıktı nöronlarını söndürür.

Uyarma ve baskılama

“Uyar” hücreleri uyarır, “Sustur” ise onları kapalı tutar: Dersin iki aracı bunlardır. Devrenin bu bölümünde her katman bir sonrakini uyarır.

1. 5 dk

   Açılış sorusu

   Şunu sorun: “Beyniniz bir kokuyu daha önce aldığınızı nereden biliyor?” Birkaç tahmin alın, sonra sınıfın bugün yanıtı bir sineğin içinde arayacağını 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 olgun bir şeftalinin kokusunu alır, bu kokuyu onu yemeğe götürdüğü son seferden tanır ve rüzgâra karşı kokuyu izler. Hikâye şu soruyu hazırlar: Bu anı beynin neresinde saklanıyor?

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

   Bu vücutta burnu nerede arardınız?

2. Beyin

   Beyin, başın büyük bölümünü doldurur. Sizce beyinde bu kadar yeri ne kaplıyor?

3. Devre

   Koku turuncu hücrelerden girer. Sizce en son hangi renge ulaşır?

4. Nöron

   Nokta tek bir ateşlemedir. Tek bir hücre, bir kokuyu beynin geri kalanına nasıl anlatabilir?

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

   Sinek antenleriyle (iki duyargası) koku alır. Bir koku göndermek için “Uyar” düğmesine dokun. Turuncu nöronların nasıl yandığını izle.

   Yalnızca turuncu koku reseptörleri yanar. Sinyal her yerde birden değil, devrenin bir ucunda başlar.

2. Adım 2

   “Uyar” düğmesine yine dokun ve renkleri takip et. Sarı projeksiyon nöronları (koku habercileri) kokuyu içeri taşır. Ardından mavi Kenyon hücreleri (koku ayırıcıları) onu yakalar.

   Renkler sırayla yanar: önce turuncu, sonra sarı, sonra mavi. Sinyal katmanlardan birer birer geçer.

3. Adım 3

   “Uyar” düğmesine bir kez daha dokun. Şimdi pembe çıktı nöronlarını (bellek okuyucuları) izle. Bu nöronlar mavi deseni okur.

   Pembe çıktı nöronları en son, üstelik ancak mavi Kenyon hücrelerinden sonra yanar.

4. Adım 4

   Şimdi Kenyon hücrelerini (koku ayırıcıları) sustur. Kokuyu senin için biz göndereceğiz. Ne kayboluyor?

   Turuncu ve sarı yine yanar, mavi sönük kalır, pembe ise neredeyse kaybolur. Koku içeri girdi ama daha ileri gidemedi.

5. Adım 5

   Kenyon hücreleri (koku ayırıcıları) düğmesine tekrar dokunup onları yeniden aç. Aynı kokuyu biz göndereceğiz.

   Kenyon hücreleri yeniden açılır açılmaz pembe geri gelir. Hiçbir şey zarar görmedi: Sinyalin gidecek yolu yoktu, o kadar.

Kenyon hücrelerini (mavi hücreler) susturdun. Pembe hücreler neden söndü?

Doğru seçenek: Mavi hücreler her kokunun desenini pembe hücrelere iletir.

Kenyon hücreleri her kokunun desenini çıktı nöronlarına iletir. Onlar susturulduğunda koku yine reseptörlere ve projeksiyon nöronlarına ulaşır ama çıktı nöronlarının okuyacak bir şeyi olmaz. “Koku hiç içeri girmedi” diyen öğrencileri turuncu ve sarı hücrelere yeniden bakmaya yönlendirin.

1. Kenyon hücreleri susturulmuşken koku yine de beyne girdi. Bunu nereden biliyoruz?
2. Sineğin bu kokunun şeker anlamına geldiğini öğrendiğini varsayın. Bu devrenin neresinde bir şeyin değişmesini beklersiniz?
3. Bunun yerine sarı projeksiyon nöronlarını sustursaydınız ne görmeyi beklerdiniz? Serbest keşifte deneyin.

• Öğrenciler şöyle düşünebilir: Bir anı, bir dosya gibi tek bir hücrenin içinde durur.

  Nasıl ele alınır: Pembenin maviyi okuduğu adıma dönün. Belleğin tek bir hücrede değil, iki grup arasındaki pek çok bağlantının gücünde saklandığı düşünülüyor.

• Öğrenciler şöyle düşünebilir: Bir hücreyi susturmak onu öldürür ya da ona zarar verir.

  Nasıl ele alınır: Son adımı yeniden oynatın: Pembe ışık hemen geri gelir. Susturulan hücreler sapasağlamdır. Yalnızca ateşlenmiyorlar.

• Öğrenciler şöyle düşünebilir: Ders, sineğin bir kokuyu öğrenmesini gösteriyor.

  Nasıl ele alınır: Göstermiyor. Model bir anının nerede saklanacağını gösterir ama bağlantıları hiç değişmez. Bunu açıkça söyleyin ve modele ne eklenmesi gerektiğini sorun.

Sayılarla birlikte tam liste

Antenler.

Sineğin başındaki iki duyarga. Sen nasıl burnunla koku alıyorsan sinek de onlarla koku alır.

Koku reseptörleri.

Antenlerdeki sinir hücreleri. Üzerlerine bir koku konduğunda ateşlenirler. Her koku burada başlar.

Anten lobu.

Kokuların sineğin beynindeki ilk durağı. Koku reseptörleri sinyallerini burada projeksiyon nöronlarına devreder.

Projeksiyon nöronları.

Koku sinyalini anten lobundan beynin daha derinine, mantar cisimciğine taşıyan sinir hücreleri.

Mantar cisimciği.

Böcek beyninin mantar biçimli bir bölümü. Kokular burada ayrılır ve koku anıları burada saklanır.

Kenyon hücreleri.

Mantar cisimciğinin küçük sinir hücreleri. Her koku bunlardan farklı bir avuç hücreyi açar; böylece her kokunun kendi deseni olur.

Çıktı nöronları.

Kenyon hücrelerinin desenini okuyup beynin geri kalanına ileten sinir hücreleri. Bilim insanları onlara MBON der: mantar cisimciği çıktı nöronları.

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