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生物物理学 (本科目は生命科学科の「生物物理学1」として開講する)

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科目名 生物物理学 (本科目は生命科学科の「生物物理学1」として開講する)
教員名 斎藤 稔
単位数    2 学年    3 開講区分 文理学部
学期 前期 履修区分 選択
授業概要 生物物理学の最先端分野として脳神経システムを学ぶ。脳神経システムの機能を理解するために必要な基礎知識・技術を学ぶ。
授業のねらい・到達目標 生物物理学は各階層における生命現象の物理的基礎を理解し、その階層をつなぐ原理原則を見いだすことによって生命現象を解き明かす分野である。このような生物物理学の最先端分野である脳神経システムを学ぶことを通して、生物物理学の目的・意義を理解することを目標とする。
脳神経システムは膨大な数の神経細胞(ニューロン)から成り、さらに各ニューロンは他のニューロンと数万に及ぶシナプスを介して接続し、極めて複雑な神経回路網が形成されている。このことが脳神経システムを理解することを困難にし、その機能の解明は21世紀最大の課題と言われている。この授業では、そのような複雑な脳神経システムの機能を理解するために必要な基礎知識・技術を学ぶと共に、最前線の研究成果に関する知識を身に付ける。

この科目は文理学部(学士(理学))のディプロマポリシーDP6及びカリキュラムポリシーCP9に対応しています。
授業の方法 脳神経システムの機能を理解するために必要な基礎知識・技術をなるべく多くの図や写真を使用して解説する。随時、新聞・雑誌記事、論文によって最前線の研究成果を紹介し、最後に課題の文献を読んでもらい、その内容をレポートとしてまとめてもらう。

本授業の事前・事後学習は,各2時間の学習を目安とします。
履修条件 なし  
授業計画
1ガイダンス:生物物理学概説、脳神経システム概説
[事前学習]シラバスを事前に確認すること
[事後学習]第2回以降の授業に備え、講義内容を復習すること
2脳神経システムを構成する細胞(ニューロン):ニューロンの基本形態・構成・挙動
[事前学習]第1回目の授業終了時に配布した資料を参考に予習をし、疑問点をメモしておくこと
[事後学習]講義を振り返り、その内容をノートにまとめておくこと
3ニューロンの細胞膜の電気的性質(1):静的な性質、膜電位の発生機構、イオンの平衡電位(ネルンストの式)、膜の等価回路モデル
[事前学習]第2回目の授業終了時に配布した資料を参考に予習をし、疑問点をメモしておくこと
[事後学習]講義を振り返り、その内容をノートにまとめておくこと
4ニューロンの細胞膜の電気的性質(2):動的な性質、神経興奮、活動電位の発生機構、活動電位の伝播
[事前学習]第3回目の授業終了時に配布した資料を参考に予習をし、疑問点をメモしておくこと
[事後学習]講義を振り返り、その内容をノートにまとめておくこと
5ニューロンの細胞膜の電気的性質(3):神経興奮の理論モデル、Hodgkin-Huxley方程式
[事前学習]第4回目の授業終了時に配布した資料を参考に予習をし、疑問点をメモしておくこと
[事後学習]講義を振り返り、その内容をノートにまとめておくこと
6ニューロン間の情報伝達(1):シナプス伝達、化学シナプス、電気シナプス、神経伝達物質
[事前学習]第5回目の授業終了時に配布した資料を参考に予習をし、疑問点をメモしておくこと
[事後学習]講義を振り返り、その内容をノートにまとめておくこと
7ニューロン間の情報伝達(2):シナプス前過程(神経伝達物質の放出)、シナプス後過程(神経伝達物質の受容、シナプス後電位の発生機構)
[事前学習]第6回目の授業終了時に配布した資料を参考に予習をし、疑問点をメモしておくこと
[事後学習]講義を振り返り、その内容をノートにまとめておくこと
8ニューロンの機能に関わる生体分子(1):電位依存性チャネル
[事前学習]第7回目の授業終了時に配布した資料を参考に予習をし、疑問点をメモしておくこと
[事後学習]講義を振り返り、その内容をノートにまとめておくこと
9ニューロンの機能に関わる生体分子(2):神経伝達物質受容体チャネル、代謝型受容体
[事前学習]第8回目の授業終了時に配布した資料を参考に予習をし、疑問点をメモしておくこと
[事後学習]講義を振り返り、その内容をノートにまとめておくこと
10脳神経活動の測定手法(1):細胞内電位記録、細胞外電位記録、パッチクランプ法
[事前学習]第9回目の授業終了時に配布した資料を参考に予習をし、疑問点をメモしておくこと
[事後学習]講義を振り返り、その内容をノートにまとめておくこと
11脳神経活動の測定手法(2):バイオイメージング(原理・実験系)
[事前学習]第10回目の授業終了時に配布した資料を参考に予習をし、疑問点をメモしておくこと
[事後学習]講義を振り返り、その内容をノートにまとめておくこと
12脳神経活動の測定手法(3):バイオイメージング(測定例)
[事前学習]第11回目の授業終了時に配布した資料を参考に予習をし、疑問点をメモしておくこと
[事後学習]講義を振り返り、その内容をノートにまとめておくこと
13脳神経システムの高次機能(1):シナプスの長期増強、学習・記憶のメカニズム
[事前学習]第12回目の授業終了時に配布した資料を参考に予習をし、疑問点をメモしておくこと
[事後学習]講義を振り返り、その内容をノートにまとめておくこと
14脳神経システムの高次機能(2):複雑系としての脳、脳に見られる非線形現象、認識のメカニズム
[準備]第13回目の授業終了時に配布した資料を参考に予習をしておくこと
15試験、解答と解説
[事前学習]第2回~第14回の内容を復習すること
[事後学習]学修した内容の整理をすること
その他
教科書 なし
参考書 授業中に指示する
成績評価の方法及び基準 レポート(30%)、授業内テスト(40%)、授業参画度(30%)
授業参画度は毎回のリアクションペーパー等で評価する。
レポートは授業項目ごとに課し、提出してもらう。
授業内テストは学期末に行う。
オフィスアワー 本館6階606号室(斎藤研究室)毎週月曜18時

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