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脳神経科学

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令和２年度以降入学者 脳神経科学
令和5年度以前入学者 生物物理学（物理学科）
教員名 斎藤稔
単位数    2 学年 3･4 開講区分 文理学部
科目群 生命科学科
学期 前期 履修区分 選択必修
授業形態 対面授業
Canvas LMSコースID・コース名称 S02726A04　2024脳神経科学／生物物理学（物理学科）（斎藤稔・前・水4）
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 ＜授業のねらい＞
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。

＜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。

＜ディプロマポリシーとの関係＞
この科目は文理学部生命科学科（学士（理学））のディプロマポリシーDP3, 4及びカリキュラムポリシーCP3, 4に対応している。
・物事を既存の知識にとらわれることなく，科学的根拠に基づいて論理的・批判的に考察し，説明することができる。（A-3-3）
・日常生活における現象に潜む科学的問題を見出し，専門的知識に基づいて解決策を提案できる。（A-4-3）

＜日本大学教育憲章との関係＞
各回の授業・事前学習・事後学習を通して，日本大学教育憲章にある以下の能力を身につけることを目標とする。
A-3 (DP3・CP3) 論理的・批判的思考力
A-4 (DP4・CP4) 問題発見・解決力
授業の形式 講義
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。
Canvas LMSで教材配信と課題提出を行う。小テストや課題については，翌週の授業で解説・全体講評を行い，またそれらをCanvas LMSでも配信する。また，Zoomやメール，Canvas LMSなどを通じて，教員からのコメントを伝えるとともに「質問」や「議論」の機会を提供する。
対面に参加できない場合は，対面授業終了後，Canvas LMSに記載している期日までに動画を視聴し，課題を提出する。
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し，授業全体の流れを理解しておくこと。 （2時間）
【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時間）
【授業形態】対面授業
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ニューロンの基本形態・構成・挙動について予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【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。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
3 ニューロンの細胞膜の電気的性質（１）：ニューロンの静的な性質，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ニューロンの静的な性質，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について予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【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。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
4 ニューロンの細胞膜の電気的性質（２）：ニューロンの動的な性質，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ニューロンの動的な性質，神経興奮，活動電位の発生機構，活動電位の伝播について予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【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。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
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神経興奮の理論モデル，Hodgkin-Huxley方程式について予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【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。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。　 （2時間）
【授業形態】対面授業
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シナプス伝達，化学シナプス，電気シナプス，神経伝達物質について予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【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。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
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）について予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【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。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
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電位依存性チャネルについて予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【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。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
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神経伝達物質受容体チャネル，代謝型受容体について予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【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。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
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細胞内電位記録，細胞外電位記録，パッチクランプ法について予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【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。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
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バイオイメージング（原理・実験系）について予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【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。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
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バイオイメージング（測定例）について予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【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。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
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シナプスの長期増強、学習・記憶のメカニズムについて予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【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。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
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
【事前学習】第１３回目の授業終了時に配布した資料を参考に複雑系としての脳，脳に見られる非線形現象，認識のメカニズムについて予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【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。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
15 授業内試験とその解説
【事前学習】第２回～第１４回の内容を復習すること。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】学修した内容の整理をすること。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
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。
授業内テストを学期末に行う。
オフィスアワー メールやCanvas LMSなどを用いて，あるいは本館６階６０６号室（斎藤研究室・随時）で質疑応答する。

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