Neurobiologie

© NatLab

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In diesem Kurs werden Fliegen dressiert, "schäbigen" Nervenzellen (Nervenzellen von Schaben) bei der Arbeit zugehört und die Eigenschaften von einem Nervenmodell ergründet. So lernen die Schüler*innen verschiedene Methoden der Neurobiologie kennen, mit denen Wissenschaftler*innen versuchen, hinter die Geheimnisse des Gehirns zu kommen.

Zur sinnvollen Integration des Laborbesuchs in den Unterricht empfehlen wir dringend die vorherige Teilnahme der begleitenden Lehrkraft an der entsprechenden kostenlosen Fortbildung. Die Teilnehmer*innen werden bei der Vergabe von Kursterminen bevorzugt.

Zur Vorbereitung Ihres Besuchs im NatLab bitten wir Sie, Ihre Lerngruppe zum Besuch unserer Online-Plattform eNatLab aufzufordern

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Themen:

Im Rahmen dieses Experiments können die Schüler*innen die Klassische Konditionierung an dem Modellorganismus Drosophila erforschen. Die meisten kennen Experimente zu diesem Aspekt der Verhaltensforschung von Pawlow, der seine Hunde auf den unspezifischen Reiz des Glockenläutens konditionierte.

Welche Faktoren unter anderem das Lernen bei Fruchtfliegen beeinflussen, können die Schüler*innen mit Hilfe dieses Experiments erforschen. Sie konditionieren dabei selbstständig Fliegenlarven mit Hilfe zweier Düfte (neutrale Stimuli) und eines Fructosemediums (unkonditionierter Stimulus). Dabei protokollieren sie, in der Nähe welchen Dufts sich die Larven in der Testphase aufhalten. Um vergleichbare Ergebnisse zu erhalten, müssen alle Larven vergleichbar behandelt werden. Die Lernenden erfahren dabei, dass ein genaues, konzentriertes Arbeiten für ein erfolgreiches (Verhaltens-)Experiment unerlässlich ist. Der Versuch zeichnet sich aber auch durch seine Auswertungsphase besonders aus.

Im Rahmen dieses Experiments werden Aktionspotentiale im Schabenbein extrazellulär abgeleitet. Die Schüler*innen können weitestgehend selbstständig, mit Hilfestellung der NatLab-Betreuenden, Fragestellungen und Hypothesen formulieren und diese direkt am Versuchsaufbau erproben. Die neuronalen Potentiale aus dem Schabenbein werden verstärkt, gewandelt und auf dem PC verbildlicht. An Hand der entstehenden Graphen am PC können die Schüler*innen Rückschlüsse ziehen, wie Nervenzellen auf unterschiedlichste Stimuli reagieren. Je nach Fragestellung können sowohl das Alles-oder-nichts-Gesetz als auch die Adaption oder die Frequenzkodierung der Reizintensität beobachtet werden.

Die graphische Darstellung auf dem PC anstatt auf einem Oszilloskop erleichtert dabei das Protokollieren der Arbeitsergebnisse enorm. Mit Hilfe von „Screenshots“ können die Lernenden ihre Ergebnisse sichern und  anschließend in themenverschiedenen Gruppen ihren Mitschüler*innen vorstellen.

Der Versuch zeichnet sich aber auch durch den ethischen Konflikt aus, der in diesem Experiment dadurch entsteht, dass mit einem Tier gearbeitet wird. Ein wichtiger Teil des Experiments ist demnach auch das Gespräch über diesen Sachverhalt.

Im Rahmen dieses Experiments können die Schüler*innen das Antwortmuster von Ganglienzellen der Katzen-Retina erforschen. Ein so genannter Retina-Chip simuliert dabei das rezeptive Feld einer Ganglienzelle. Abhängig von der selbst gewählten Fragestellung können sie mit Hilfe verschiedener optischer Stimuli unter anderem das Antwortmuster eingrenzen (on- und off-center Zellen beobachten) und Phänomene wie Adaption und Frequenzkodierung in den Ganglienzellen beobachten. Neben der Arbeit mit Oszilloskopen bietet dieser Versuch einen besonderen Einblick in die Auswirkungen interdisziplinärer Arbeit (Elektrotechniker, Informatiker, Biologen), die große Rolle von Modellen auch in der Forschung und die technisch-medizinische Anwendung biologischer Grundlagenforschung.

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