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大学院シラバス・時間割・履修登録(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html)
ニューロモルフィックデバイス工学
This class is given using Google Classroom. (class code: cg3zovd)
脳では従来のノイマン型コンピュータよりも効率的で高度な情報処理が行われている。そこで現在のコンピュータの限界を超える情報処理システムとしての観点から脳・神経システムに関して講述する。神経系の基本素子としてのニューロンの構造と機能に関して詳細に学んだ後、脳・神経の構造と機能を模倣・利用したデバイス、およびシステム集積に必要な概念やテクノロジを学ぶ。
Timetable & Course Description(https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html)
NEUROMORPHIC DEVICE ENGINEERING
This class is given using Google Classroom. (class code: cg3zovd)
Compared to conventional Neumann-type computing, high-performance and highly efficient signal processing is performed in the human brain. In this course, we'll review the brain and nervous systems from the point of view of signal processing systems beyond the present computing. The students will be able to:
・Understand the detailed structures and functions of neurons as a basic neural element.
・Learn about neuromorphic devices and system integration concepts/technology.
この授業では、人間の「脳神経系の構造および機能」、「記憶、感情等の生理学的反応の機序」および「高次脳機能障害」のそれぞれ概要について理解することを目的とする。
This course aims to help students with their understanding about human neuron systems and about neural mechanisms underlying human cognitive functions such as learning, memory and emotion.
この授業では、人間の「脳神経系の構造および機能」、「記憶、感情等の生理学的反応の機序」および「高次脳機能障害」のそれぞれ概要について理解することを目的とする。
This course aims to help students with their understanding about human neuron systems and about neural mechanisms underlying human cognitive functions such as learning, memory and emotion.
我々の行動、成長、思考、文化的創造など様々な活動を可能にする脳の機能は、それを構成する多様な細胞が多細胞システムとして働くことによって担われている。その正常な機能のためには、個々の細胞が適切に分化・発生・移動し、細胞間相互作用により情報の伝達と蓄積や、機能変化を行うことが重要である。本講義では、システムとして機能する脳の、分子・細胞レベルの機能メカニズムおよび発達メカニズムを重点的に講義する。
※脳神経システムII（３年生講義）を続けて受講することで脳神経分野の全般を学習できる。
本講義では具体的には主として以下の事項に関して説明する
第1回 神経科学研究の基礎
第2回 神経細胞、グリア細胞
第3回 膜電位
第4回 活動電位とその伝播
第5回 シナプス伝達(1)
第6回 シナプス伝達(2)
第7回 シナプス伝達(3)
第8回 神経解剖学(1)
第9回 神経解剖学(2)
第10回 神経系の発生・発達(1)
第11回 神経系の発生・発達(2)
第12回 記憶学習の機構(1)
第13回 記憶学習の機構(2)
第14回 記憶学習の機構(3)
第15回 期末試験
The Brain organize our body movements, development, cognition, creativity and so on. Such brain function is enabled by a network of enormous neurons and glias functioning as a system.
To introduce the basal mechanism of how such system develops and functions,
this course covers:
Basic introduction to the neuroscience
Cellular mechanism of brain.
Molecular mechanism of neuronal spike and synaptic transmission.
Anatomical structure of brain.
Development of nervous system
Learning and memory.
人体内外からの様々な感覚刺激は脳もしくは脊髄（中枢神経系）へ伝えられる。入力情報は演算処理され骨格筋による運動や腺組織などの臓性運動の出力へと変換される。演算処理を行う単位であるニューロンは神経核や層構造などの組織学的・解剖学的に区別しうる細胞集団を作り、局所的神経回路や各細胞集団間の線維連絡によるネットワークを作る。
講義では脳と脊髄の構造の名称と、それらの線維的連絡と機能について解説する。実習では人脳の解剖を行いニューロン集団の三次元的配置とそれらをつなぐ線維の走行、付随する血管系や膜組織を観察する。これらを通じて神経系の解剖学的知識を身につけ、中枢神経系の構造と機能を理解する事を目的としている。
Various sensory stimuli from inside and/or outside the human body are transmitted to spinal cord and/or brain (central nervous system, CNS). Input information are calculated in CNS and then changed into the output information to exercise skeletal muscles and control functions of visceral organs. A neuron is a unit for performing arithmetic processing. Neurons make cell populations such as nuclei or layers histologically/anatomically, and those neuronal cell populations create functional networks with each other through local neuronal circuits and fiber connections between cell populations.
The names of structures in brain and spinal cord and their fiber communication and function are explained in lectures. Observation of structures in brain (three dimensional arrangement of neuronal population, their neuronal fiber connections, blood vessels, and membrane tissues) is carried out in practical training. The aims of this class are acquiring anatomical knowledge about CNS and understanding the structure and function of CNS.
感覚・運動・認知・記憶・情報におよぶ脳の働きを、情報処理学の観点から、細胞レベル、局所神経回路レベル、大規模神経回路レベルの、マルチスケールに理解することを目指す。
From the perspective of neuroinformatics, we understand brain functions from the sensory and motor levels to the cognitive, memory, and emotional levels at multiple scales: the cellular level, local circuit level, and large-scale circuit level.
感覚・運動・認知・記憶・情報におよぶ脳の働きを、情報処理学の観点から、細胞レベル、局所神経回路レベル、大規模神経回路レベルの、マルチスケールに理解することを目指す。
From the perspective of neuroinformatics, we understand brain functions from the sensory and motor levels to the cognitive, memory, and emotional levels at multiple scales: the cellular level, local circuit level, and large-scale circuit level.