| 英文名 | Information Processing in Nervous System | |
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| 科目概要 | データサイエンス学科３年後期、３群科目、選択、講義、2単位 | |
| 科目責任者 | 岡 浩太郎 | |
| 担当者 | (※は実務経験のある教員) 岡 浩太郎※、 新藤 豊 | |
| 講義室 | ||
深層学習など神経系を模した情報処理は様々なデータサイエンスで用いられてきている。この講義では神経細胞や神経が行なっている情報処理について定量的に理解し、新たな情報処理技術の開発に資する知識を得る。
神経系の成り立ち、神経細胞の構造と機能、興奮電位の形成、興奮電位形成の数理モデル、神経細胞間の情報伝達（シナプス接続）、神経系と確率過程、神経系の情報理論による理解、の講義を受けることにより、神経細胞の機能を情報理論の言葉で理解する。
板書とパワーポイントを併用して講義を行うとともに、適宜モデルに関してはプログラミングできるくらいに定量的に理解させる。
課題に関する模範解答を作成し、受講者全員に配布する。また講義に関する質問はメールや対面で個別に対応すると共に、重要な質問に関しては受講者全員で共有する。
DP4
| 回 | 項目 | 内容 | 担当者 | 日時 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 神経系の情報処理とは | 神経細胞と神経系の情報処理に関する総論と情報科学との接点について講義する | 岡 浩太郎 | 9/8③ |
| 2 | 神経系の構造 | 分子から高次神経系、脳への階層性について講義する | 新藤 豊 | 9/22③ |
| 3 | 神経細胞の構造と機能 | 神経細胞を構築する分子機序について講義する | 新藤 豊 | 9/29③ |
| 4 | 神経細胞の電気現象１ | 興奮電位を伴わない神経細胞での情報処理について講義する | 新藤 豊 | 10/6③ |
| 5 | 神経細胞の電気現象２ | 興奮電位生成機序と神経細胞内の伝搬について講義する | 新藤 豊 | 10/13③ |
| 6 | 神経興奮の数理モデル | ホジキン−ハックスレーモデルなどの神経興奮モデルについて講義する | 岡 浩太郎 | 10/20③ |
| 7 | 神経細胞内の情報伝達 | セカンドメッセンジャーを介した情報伝達様式について講義する | 新藤 豊 | 10/21② |
| 8 | シナプスの機能 | 神経接続部位の分子メカニズムについて講義する | 新藤 豊 | 10/27③ |
| 9 | シナプス可塑性と記憶 | 記憶と学習の分子レベルからの理解について講義する | 岡 浩太郎 | 11/10③ |
| 10 | 神経系と確率過程 | ポアソン過程を利用した神経系の確率過程による理解について講義する | 岡 浩太郎 | 11/17③ |
| 11 | 神経細胞の情報処理1 | 神経細胞で情報量を見積る原理について講義する | 岡 浩太郎 | 12/1③ |
| 12 | 神経細胞の情報処理２ | 具体的な神経系における情報量の見積りとその意味について講義する | 岡 浩太郎 | 12/8③ |
| 13 | イメージングによる神経機能理解1 | 記憶と学習に関するイメージング技法とその利用について講義する | 岡 浩太郎 | 12/15③ |
| 14 | イメージングによる神経機能理解2 | 神経細胞内情報伝達の可視化技術について講義する | 新藤 豊 | 12/16② |
| 15 | まとめとデータサイエンスへの展開 | 講義全般の振り返りを行うと共にデータサイエンスへの適用について示す。 | 岡 浩太郎 | 12/22③ |
神経細胞や神経系の機能とその情報処理についての分子的な理解と数理的な意味について理解できるようになる。
中間課題レポート（40％）と最終課題レポート（60％）により評価する。
【講義時間外に必要な学修時間：60時間】
予習：次回講義内容について、これまで学んだ知識と照らし疑問点を明らかにしておくこと。
復習：講義内容について用語などを中心に参考書等を利用して理解を深める。
【科目ナンバリング：FU301-FM03】
【関連科目：ライフサイエンスⅠ・Ⅱ】
（岡）企業研究所での神経科学研究経験をもとに、神経系の様々な生理現象を定量する実験方法やその結果の解釈などの実例を通じて解説する。
| 種別 | 書名 | 著者・編者 | 発行所 |
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| 教科書 | なし | ||
| 参考書 | 分子細胞生物学 カンデル神経科学 | ローディッシュ他 カンデル他 | 東京化学同人 メディカルサイエンスインターナショナル |