Future City Lab: Teoría de los gérmenes

Epidemia de cólera en Nueva York

Interdisciplinario

Palabras clave: microbio, patógeno, causalidad, correlación, epidemia, teoría de gérmenes
Miniatura
Fuente: www.flickr.com/OSFisher

Tiempo estimado: 2-3 períodos de clase

Objetivos:

Los estudiantes podran ♪ aprender la importancia de ♪ refrescar los conceptos básicos° grado ♪ descubrir lo que implica ♪ ampliar los vitales para abordar la ORQUESTA DE LA ESCUELA MEDIA!

  • idear los criterios para establecer la causa de una enfermedad
  • distinguir entre causalidad y correlación a través del diseño experimental
  • discutir el impacto de los prejuicios durante la epidemia de cólera en 19th-century Nueva York

materiales:

  • Presentación (provista)
  • Folletos (provistos)

Normas:

  • CCSS.ELA-ALFABETIZACIÓN.RST.11-12.7: Integre y evalúe múltiples fuentes de información presentadas en diversos formatos y medios (por ejemplo, datos cuantitativos, video, multimedia) para responder una pregunta o resolver un problema.
  • CCSS.ELA-ALFABETIZACIÓN.RST.11-12.9: Sintetice la información de una variedad de fuentes (p. Ej., Textos, experimentos, simulaciones) en una comprensión coherente de un proceso, fenómeno o concepto, resolviendo información conflictiva cuando sea posible

Preguntas orientadoras:

  1. ¿Cómo podemos probar qué causa la enfermedad?
  2. ¿Por qué la distinción entre correlación y causalidad realmente importa en nuestra vida diaria?

    Procedimientos

    Nota: Esta lección asume que los estudiantes entienden los fundamentos del diseño experimental.

    En el siglo 19th siglo, no todos sabían (o creían) que los microorganismos causaban enfermedades transmisibles. Una escuela de pensamiento competitiva se adhirió a la "teoría del miasma" que afirmaba que la baja calidad del aire era la principal fuente de enfermedad. En la primera actividad, los estudiantes imaginarán que son microbiólogos. El maestro guía a los estudiantes a través del proceso de identificación de una especie específica de bacteria como causa de una enfermedad que afecta a las vacas. A través de este proceso, los estudiantes aprenderán la diferencia entre correlación y causalidad, ya que muchas bacterias están presentes en las vacas pero no todas causan enfermedades. Después de que los estudiantes desarrollen su propio procedimiento para identificar "whodunit", se les revelará que, de hecho, redescubrieron Postulados de Koch. (En la década de 1870, Robert Koch identificó a Bacillus anthracis como la causa de los brotes de ántrax en el ganado). Luego, los estudiantes practican esta habilidad.

    En la segunda actividad, el maestro presenta el brote de cólera de la ciudad de Nueva York en la década de 1830. Se les pide a los estudiantes que identifiquen las fuentes potenciales de la epidemia y propongan cómo evaluarían sus hipótesis. Luego, los estudiantes tienen la tarea de construir un argumento para convencer a un neoyorquino de que Vibrio cholerae Es la causa del cólera, y no hay mal aire. Finalmente, los estudiantes son guiados en una discusión sobre cómo el prejuicio (agravado por la confusión de correlación y causalidad) podría haber llevado al brote a ser peor de lo que podría haber sido.

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  1. El misterio de las vacas moribundas I: Preparando la escena
  2. Establezca el entorno: un grupo de ganaderos en el norte del estado de Nueva York informa que una gran cantidad de sus vacas están muriendo. Los agricultores notan que las vacas parecen morir rápidamente, a menudo sin previo aviso. Dígales a los estudiantes que son microbiólogos encargados de resolver la cuestión de qué está matando a las vacas. Se les pide (en las diapositivas y en los folletos) dos preguntas que tal vez quieran hacer y una acción que podrían tomar para ayudarlos a aprender más.

    Las preguntas probables se verán así:

    1.) ¿Qué han estado comiendo las vacas?

    2.) ¿Cuántos años tienen las vacas?

    Las preguntas ideales serían:

    1.) ¿Qué diferencias existen entre las vacas que murieron y las vacas que no murieron?

    2.) ¿Qué tienen en común las vacas muertas entre sí?

    Acciones potenciales:

    1.) Examinar las vacas muertas y / o vivas

    2.) Tomar datos del censo sobre vacas: edad, sexo, peso, etc.

  3. El misterio de las vacas moribundas II: causalidad v. Correlación
  4. Por sugerencia de los estudiantes, digamos que hemos realizado una autopsia a las vacas enfermas y cultivamos algunas bacterias de sus intestinos. Revelar el primer hallazgo: todas las vacas enfermas tenían la especie Bacillus anthracis. Plantee tres preguntas nuevas (en diapositivas y folletos)

    1. Cual es una razon B. antracis podría ser la causa de la enfermedad? Respuesta: Sabemos que algunas bacterias son patógenas. B. antracis se encuentra en todas las vacas muertas, por lo que podrían ser la causa de la muerte.

    2. ¿Cuál es una razón? B. antracis podría NO ser la causa de la enfermedad? Respuesta: yoPodría ser una coincidencia. B. antracis podría ser una especie bacteriana benigna común.

    3. ¿Qué información adicional necesitas? Respuesta: WPrimero necesitamos averiguar si B. antracis ¡también se encuentra en vacas sanas!

    Una vez que los estudiantes hayan escrito y compartido sus respuestas, ahora revele B. antracis NO se encuentra en vacas sanas. ¿Qué implica esto? Respuesta Esto apoya la idea de que B. antracis es nuestro patógeno, a diferencia de una bacteria que se encontró en vacas sanas y enfermas como P. ruminicola.

    En este punto, explique que ahora hemos establecido una correlación. Definir correlación (usando diapositiva). Una correlación NO es lo mismo que establecer una causa. El ejemplo en la presentación es que la lluvia en el Bronx se correlaciona fuertemente con el consumo de pescado en los Estados Unidos. Esta es una correlación fuerte, pero una coincidencia.

  5. El misterio de las vacas moribundas III: establecer la causa
  6. Pregunte a los estudiantes: ¿Cómo establecen los científicos la causa? (Respuesta: experimentos.) Entonces, ¿qué faltaba en nuestra investigación anterior que lo convertiría en un experimento? (Respuesta Un grupo de control.)

    Dígales a los estudiantes (usando diapositivas) que tienen los siguientes materiales para trabajar para diseñar su experimento:

    1.) Tantas vacas sanas como necesiten

    2.) Cultivo líquido de B. antracis en tubos de ensayo

    3.) Cultivo líquido de P. ruminicola en tubos de ensayo

    Idealmente, los estudiantes idearán un experimento de infectar a un grupo de vacas con B. antracis (el grupo de prueba) y otro grupo con P. ruminicola (el control, presumiblemente seguro). Si B. antracis es la causa de la enfermedad, el grupo de prueba morirá y el control sobrevive. Si B. antracis es benigno, todas las vacas vivirán. Si dar a las vacas grandes cantidades de bacterias en general es dañino, las vacas de ambos grupos morirán.

    Tenga en cuenta que esta lección se basa en métodos utilizados en medicina histórica, en los que se suponía que era aceptable realizar experimentos con animales. La ciencia médica se ha alejado cada vez más del uso de animales en la experimentación, especialmente a medida que mejora la tecnología científica. El caso contra la experimentación con animales, del Comité de Médicos para la Medicina Responsable: http://www.pcrm.org/sites/default/files/pdfs/research/research/Problems-Associated-with-Animal-Experimentation.pdf

    Después de que los estudiantes hayan diseñado sus experimentos, revele que han redescubierto los experimentos de Robert Koch, quien demostró que B. antracis fue la causa de los brotes de ántrax en el ganado en 19thsiglo Alemania. Los postulados de Koch son los siguientes:

    1.) El microbio debe encontrarse en individuos enfermos pero NO en personas sanas.

    2.) Microbio se cultiva a partir de individuos enfermos.

    3.) El microbio debería causar la enfermedad cuando se introduce a individuos sanos

    4.) Se cultiva exactamente el mismo microbio de individuos recién enfermos.

    Los primeros dos pasos son establecer la correlación. El tercer paso establece la causalidad. La cuarta correlación de doble verificación.

    Permita que los estudiantes solidifiquen sus conocimientos practicando con los pasos usando la tuberculosis como ejemplo. La última pregunta en el folleto pregunta: ¿Cuál es un problema potencial con el uso de los postulados de Koch?

    Los estudiantes deben poder identificar al menos un problema, que incluye: el problema ético de infectar a humanos y animales, no todas las enfermedades son causadas por bacterias, las bacterias pueden mutar y cambiar.

  7. Cólera en la ciudad de Nueva York I: argumento científico
  8. Prepara la escena, potencialmente usando Este artículo para referencia. En la década de 1830, miles de personas murieron de cólera. Pregunte a los alumnos cuáles creen que pueden haber sido los factores contribuyentes. (Las respuestas pueden incluir: mal saneamiento, comida en mal estado, agua mala, hacinamiento.)

    Ahora sabemos que el cólera es causado por una bacteria transmitida por el agua llamada Vibrio cholerae. Pregunte: ¿qué evidencia podría utilizar para convencer a un neoyorquino de que el cólera fue causado por una bacteria y no por la mala calidad del aire (como postula la teoría del miasma?). De hecho, el cólera prevalecía mucho más en las ciudades y las ciudades tienen una calidad de aire más pobre. El cólera afectó más a las personas pobres y las personas pobres tienden a vivir en áreas de mala calidad del aire. No podían permitirse el lujo de irse de vacaciones al campo y tomar aire fresco.

    El cólera se transmite por el mal agua y el contacto con materia fecal. Las personas pobres también tienden a vivir en áreas de saneamiento deficiente y en lugares mucho más cercanos entre sí, lo que aumenta la tasa de transmisión de la enfermedad. De hecho, el cólera es una enfermedad resultante del hacinamiento sin una infraestructura adecuada para soportarlo.

    Posibles métodos:

    1.) Establecer correlación por cultivo cholerae de personas enfermas.

    2.) Causar cólera en no humanos (tal vez ratones) al inyectarles cholerae.

    Explique que aunque los neoyorquinos no habían establecido la fuente del cólera, esta epidemia, junto con un gran incendio en 1835, ayudó a la ciudad a tomar la decisión de construir el Acueducto Croton (la construcción comienza en 1837 y termina en 1842). El agua limpia estaba ampliamente disponible en toda la ciudad en la década de 1850 y Nueva York nunca tuvo un brote de cólera después de eso.

    Termine esta discusión presentando el trabajo del Dr. John Snow, quien primero ayudó a identificar el agua como fuente de cólera durante un brote de cólera en Londres en 1854. Al mapear sistemáticamente los casos de cólera, pudo darse cuenta de que la mayoría se agrupaba alrededor de un solo pozo infectado . Este tipo de recopilación cuidadosa de datos debe ser la base de una política de salud pública científicamente sólida.

  9. Cólera en la ciudad de Nueva York II: implicaciones sociales
  10. Contraste el análisis científico con los instintos hacia el prejuicio social: durante el brote de cólera de 1832, la enfermedad golpeó con más fuerza las áreas más pobres, particularmente una región en el Bajo Manhattan llamada Five Points donde vivían los neoyorquinos negros e irlandeses. La actitud de muchos en ese momento era que esas personas se enfermaron debido a sus fallas morales. Discuta con los estudiantes: ¿cómo el mal uso de la correlación afecta potencialmente la política de salud? ¿Cómo podría la confusión correlación / causalidad reforzar las actitudes racistas o clasistas?

  11. Conclusión
  12. Esta lección nos ha mostrado la importancia de la recopilación cuidadosa de datos a medida que identificamos las fuentes de enfermedades durante los brotes de enfermedades, y cómo hacerlo puede dar lugar a desarrollos, como la construcción del Acueducto de Croton, que en última instancia son beneficiosos para todos. Hasta ahora nos hemos centrado en las fuentes históricas, y la ciencia moderna es mucho más sofisticada que hace 150 años. ¿Se le ocurren brotes modernos y los desafíos para un tratamiento efectivo? (Las posibles respuestas podrían incluir Zika, Ébola o Cólera nuevamente en países subdesarrollados). ¿Hay algo que nosotros como ciudadanos podamos hacer para ayudar a reducir las tasas de transmisión?

Recursos adicionales

http://choleramap.pulitzercenter.org (Ver el capítulo sobre la ciudad de Nueva York, aunque se recomienda considerar el caso moderno de Post-au-Prince).

Sitio web del Comité de Médicos para la Medicina Responsable: http://www.pcrm.org/research/animaltestalt/animaltesting

Excursiones: este contenido está inspirado en Laboratorio de la ciudad del futuro galería en la exhibición principal del museo, Nueva York en su núcleo. Si es posible, considere llevar a sus estudiantes a una excursión. Visitar https://www.mcny.org/education/field-trips para obtener más información.

Agradecimientos

Esta serie de planes de lecciones para Nueva York en su núcleo fue desarrollado en conjunto con un grupo focal de maestros de escuelas públicas de la ciudad de Nueva York: Joy Canning, Max Chomet, Vassili Frantzis, Jessica Lam, Patty Ng y Patricia Schultz.

Este proyecto fue posible en parte por el Instituto de Servicios de Museos y Bibliotecas.

Los puntos de vista, hallazgos, conclusiones o recomendaciones expresados ​​en estas lecciones no representan necesariamente los del Instituto de Servicios de Museos y Bibliotecas.