Λειτουργική Ενότητα

Το προχωρημένο επίπεδο εμβαθύνει τη σύνδεση μεταξύ της αμφιβληστροειδικής μετατροπής και της διάδοσης του σήματος κατά μήκος των νευρωνικών οδών προς τον οπτικό φλοιό. Οι μαθητές παρατηρούν πώς η ενέργεια του φωτός μετατρέπεται σε ηλεκτρικά σήματα μέσα στους φωτοϋποδοχείς και πώς αυτές οι ώσεις μεταδίδονται μέσω των διπολικών και γαγγλιακών κυττάρων στο οπτικό νεύρο. 

Για να κατανοηθεί η αλληλουχία των γεγονότων, εισάγεται η έννοια της φωτομετατροπής: η απορρόφηση ενός φωτονίου από ένα μόριο ροδοψίνης προκαλεί μια διαμορφωτική αλλαγή που ενεργοποιεί μια βιοχημική αλυσιδωτή αντίδραση. Αυτή η αλυσίδα μειώνει το κυκλικό GMP, κλείνει τα ιοντικά κανάλια και, κατά συνέπεια, υπερπολώνει το κύτταρο. Το αποτέλεσμα είναι η μετατροπή της ενέργειας του φωτός σε μεταβολές του ηλεκτρικού δυναμικού.

Η διάδοση του σήματος κατά μήκος του οπτικού νεύρου και η διαδρομή του προς τον οπτικό φλοιό απεικονίζεται μέσω μιας προσομοίωσης επαυξημένης πραγματικότητας που αναπτύχθηκε με το Delightex Studio – Spaces (Marker):
https://edu.delightex.com/Studio/Spaces

Χρησιμοποιώντας φορητές συσκευές, οι μαθητές εξερευνούν ένα τρισδιάστατο μοντέλο του ανθρώπινου ματιού, παρατηρούν την ενεργοποίηση των φωτοϋποδοχέων, ακολουθούν το σήμα κατά μήκος του οπτικού νεύρου, οπτικοποιούν τη διασταύρωση των ινών στο οπτικό χίασμα και, τέλος, βλέπουν την προβολή των σημάτων στον έξω γονατώδη πυρήνα και τον πρωτοταγή οπτικό φλοιό.

Κατά τη διάρκεια της δραστηριότητας, προτείνονται καθοδηγητικές ερωτήσεις:
– Σε ποιο σημείο του αμφιβληστροειδούς το φως μετατρέπεται σε ηλεκτρική ώση;
– Γιατί κάποιες ίνες διασταυρώνονται στο οπτικό χίασμα ενώ άλλες παραμένουν αδιάσταυρες;
– Πώς ο οπτικός φλοιός διακρίνει το σχήμα, το χρώμα και την κίνηση;

Οι απαντήσεις προκύπτουν μέσα από ομαδική συζήτηση και σύγκριση μεταξύ ανατομικών μοντέλων και φυσικών διεργασιών.

Το μάθημα ολοκληρώνεται με έναν προβληματισμό σχετικά με την εξέλιξη των συστημάτων τεχνητής όρασης. Οι μαθητές συγκρίνουν τη λειτουργία του ανθρώπινου ματιού με εκείνη μιας ψηφιακής κάμε