Ruồi ghi nhớ mùi như thế nào

Học sinh lần theo một mùi từ các thụ thể đến những tế bào đọc ký ức về mùi đó, và chỉ ra rằng làm im lặng một lớp trong đường dẫn truyền sẽ cắt đứt mọi thứ phía sau.

Màn hình chung thì tiện hơn nhưng không bắt buộc: máy chiếu, tivi hoặc màn hình máy tính mà cả lớp nhìn thấy. Học sinh cần một thiết bị bất kỳ có kết nối internet, tốt nhất là mỗi cặp một thiết bị: máy tính xách tay, máy tính bảng hoặc điện thoại. Không cần cài đặt gì, cũng không cần tài khoản. Mỗi bài học mở đầu bằng phần hướng dẫn ngắn về cách đọc màn hình, và có thể nhấn vào bất kỳ thuật ngữ khoa học nào để xem giải thích.

Xináp và chất dẫn truyền thần kinh

Mỗi lớp truyền tín hiệu sang lớp kế tiếp qua các xináp. Các nhà khoa học cho rằng bản thân ký ức là sự thay đổi độ mạnh của các xináp từ tế bào Kenyon đến nơ-ron đầu ra.

Cấu trúc của mạng lưới quyết định hành vi như thế nào

Đường dẫn truyền là một chuỗi các lớp nối tiếp, nên làm im lặng tế bào Kenyon sẽ khiến nơ-ron đầu ra tối đi dù mùi vẫn vào được.

Hưng phấn và ức chế

Kích thích làm tế bào hưng phấn, còn Làm im lặng giữ cho chúng tắt: đó là hai công cụ của bài học. Ở phần này của mạch thần kinh, mỗi lớp gây hưng phấn cho lớp kế tiếp.

1. 5 phút

   Câu hỏi mở đầu

   Hãy hỏi: “Làm sao bộ não của em biết một mùi là mùi em từng gặp?” Nghe vài phỏng đoán, rồi nói rằng hôm nay cả lớp sẽ đi tìm câu trả lời bên trong một con ruồi.

2. 10 phút

   Trình diễn bằng “Cho mình xem cách hoạt động”

   Mở bài học ở chế độ lớp học trên màn hình chung (máy chiếu, tivi hoặc màn hình máy tính) rồi nhấn “Cho mình xem cách hoạt động”. Đọc to từng bước trong lúc bài chạy. Nếu không có màn hình chung, học sinh mở cùng phần trình diễn này trên thiết bị của mình. Phần trình diễn dừng ở câu hỏi của bài học: tạm thời hãy để ngỏ câu hỏi đó.

3. 20 phút

   Học sinh tự khám phá

   Học sinh làm việc theo cặp trên thiết bị của mình, kèm phiếu học tập. Các em viết dự đoán trước mỗi lần nhấn, làm hết bài học, trả lời câu hỏi của bài và thử phần khám phá tự do.

4. 10 phút

   Thảo luận

   Thu thập câu trả lời của các cặp cho câu hỏi của bài học, rồi dùng các câu hỏi thảo luận bên dưới. Kết thúc bằng những gì mô hình đã lược bỏ.

Dror ngửi thấy một quả đào chín, nhận ra đó là mùi lần trước đã dẫn cậu tới thức ăn, rồi lần theo mùi ngược chiều gió. Câu chuyện dẫn tới câu hỏi: ký ức ấy được cất ở đâu trong não?

Bài học mở đầu bằng một truyện tranh ngắn về chú ruồi Dror. Hãy đọc to các khung tranh hoặc để học sinh tự đọc; mất khoảng một phút. Khung cuối cùng sẽ hiện lại trên màn hình hoàn thành nhiệm vụ.

Chiếu bài học lên màn hình. Dừng ở mỗi cấp trong bốn cấp và nêu câu hỏi của cấp đó trước khi phóng to. Các nút cấp cho phép nhảy tới cấp bất kỳ, và nút kính lúp mở lại hành trình phóng to ở bất kỳ lúc nào trong bài.

1. Ruồi

   Trên cơ thể này, bạn sẽ tìm cái mũi ở đâu?

2. Não

   Bộ não chiếm gần hết phần đầu. Theo bạn, cái gì chiếm nhiều chỗ đến thế?

3. Mạch

   Mùi đi vào ở các tế bào màu cam. Theo bạn, màu nào là nơi nó tới sau cùng?

4. Nơ-ron

   Chấm này là một xung. Làm sao một tế bào có thể báo cho phần còn lại của não biết về một mùi?

Cơ thể và bộ não lấy từ hai con ruồi khác nhau, được hiển thị cùng nhau theo đúng kích thước thật. Hãy nói rõ điều này với cả lớp.

Trước bước làm im lặng, học sinh chọn điều các em nghĩ sẽ xảy ra. Hãy cho cả lớp giơ tay biểu quyết trước. Không chấm điểm, và đoán sai cũng chẳng mất gì.

1. Bước 1

   Ruồi ngửi mùi bằng anten (hai sợi râu). Nhấn nút Kích thích để gửi một mùi vào. Hãy xem các nơ-ron màu cam sáng lên.

   Chỉ các thụ thể mùi màu cam sáng lên. Tín hiệu bắt đầu từ một đầu của mạch thần kinh, chứ không phải ở khắp nơi cùng lúc.

2. Bước 2

   Nhấn nút Kích thích lần nữa và dõi theo các màu. Màu vàng là nơ-ron chiếu (người đưa tin mùi), chúng mang mùi vào trong. Màu xanh dương là tế bào Kenyon (người phân loại mùi), chúng đón mùi ngay sau đó.

   Các màu sáng lên theo thứ tự: cam, rồi vàng, rồi xanh dương. Tín hiệu đi qua từng lớp, hết lớp này đến lớp khác.

3. Bước 3

   Nhấn nút Kích thích thêm một lần nữa. Giờ hãy nhìn màu hồng: đó là nơ-ron đầu ra (người đọc ký ức). Chúng đọc mẫu hình của màu xanh dương.

   Các nơ-ron đầu ra màu hồng sáng lên sau cùng, và chỉ sau các tế bào Kenyon màu xanh dương.

4. Bước 4

   Giờ hãy làm im lặng tế bào Kenyon (người phân loại mùi). Chúng mình sẽ gửi mùi giúp bạn. Điều gì sẽ biến mất?

   Màu cam và màu vàng vẫn sáng, màu xanh dương vẫn tối, còn màu hồng gần như tắt hẳn. Mùi đã vào được nhưng không đi tiếp được.

5. Bước 5

   Nhấn nút tế bào Kenyon (người phân loại mùi) một lần nữa để bật lại chúng. Chúng mình sẽ gửi đúng mùi đó.

   Màu hồng trở lại ngay khi tế bào Kenyon được bật lại. Không có gì bị hỏng: chỉ là tín hiệu không có đường đi.

Bạn đã làm im lặng tế bào Kenyon (màu xanh dương). Vì sao các tế bào màu hồng lại tối đi?

Lựa chọn đúng: Các tế bào màu xanh dương chuyển mẫu hình của từng mùi sang các tế bào màu hồng.

Tế bào Kenyon chuyển mẫu hình của từng mùi sang nơ-ron đầu ra. Khi chúng bị làm im lặng, mùi vẫn đến được các thụ thể và nơ-ron chiếu, nhưng nơ-ron đầu ra chẳng có gì để đọc. Với học sinh trả lời “mùi không hề vào được”, hãy bảo các em xem lại các tế bào màu cam và màu vàng.

1. Mùi vẫn đi vào não trong lúc tế bào Kenyon bị làm im lặng. Làm sao chúng ta biết điều đó?
2. Giả sử ruồi đã học được rằng mùi này nghĩa là có đường. Em đoán chỗ nào trong mạch thần kinh này sẽ thay đổi?
3. Em nghĩ sẽ thấy gì nếu thay vào đó ta làm im lặng các nơ-ron chiếu màu vàng? Hãy kiểm tra trong phần khám phá tự do.

• Học sinh có thể nghĩ: Ký ức nằm trong một tế bào, giống như một tệp tin.

  Cách xử lý: Quay lại bước màu hồng đọc màu xanh dương. Người ta cho rằng ký ức nằm ở độ mạnh của rất nhiều liên kết giữa hai nhóm, chứ không nằm trong một tế bào riêng lẻ.

• Học sinh có thể nghĩ: Làm im lặng một tế bào là giết chết hoặc làm hỏng nó.

  Cách xử lý: Chạy lại bước cuối: ánh sáng màu hồng trở lại ngay. Các tế bào bị làm im lặng vẫn nguyên vẹn. Chúng chỉ không phát xung thôi.

• Học sinh có thể nghĩ: Bài học cho thấy ruồi đang học một mùi.

  Cách xử lý: Không phải vậy. Mô hình cho thấy ký ức sẽ được lưu ở đâu, nhưng các liên kết của nó không bao giờ thay đổi. Hãy nói thẳng điều đó, rồi hỏi xem cần bổ sung những gì.

Danh sách đầy đủ, kèm số liệu

Anten.

Hai sợi râu trên đầu ruồi. Ruồi ngửi bằng anten, giống như bạn ngửi bằng mũi.

Thụ thể mùi.

Các tế bào thần kinh trên anten, phát xung khi có mùi bám vào. Mọi mùi đều bắt đầu từ đây.

Thùy râu.

Trạm dừng đầu tiên của mùi trong não ruồi, nơi thụ thể mùi chuyển tín hiệu cho nơ-ron chiếu.

Nơ-ron chiếu.

Các tế bào thần kinh mang tín hiệu mùi từ thùy râu vào sâu trong não, đến thể nấm.

Thể nấm.

Một phần hình cây nấm trong não côn trùng, nơi mùi được phân loại và ký ức về mùi được lưu giữ.

Tế bào Kenyon.

Các tế bào thần kinh nhỏ của thể nấm. Mỗi mùi bật một nhóm nhỏ khác nhau, nên mùi nào cũng có mẫu hình riêng.

Nơ-ron đầu ra.

Tế bào thần kinh đọc mẫu hình của tế bào Kenyon rồi chuyển cho các vùng não khác. Giới khoa học gọi là MBON: nơ-ron đầu ra của thể nấm.

Phần này chưa được hoàn thiện. Mức độ phù hợp với chương trình sinh học chính thức đang được xác nhận cùng các giáo viên sinh học.