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基本情報／Basic Information
詳細情報／Detailed Information
授業計画詳細情報／Class Schedule Details

基本情報/Basic Information

開講科目名／Course	神経・脳代謝制御学実験実習／Neurophysiology and Brain Metaboism (Practice)
時間割コード／Course Code	M241000056
ナンバリングコード／Numbering Code
開講所属／Course Offered by	医学研究科／
曜日コマ／Day, Period	他
開講区分／Semester offered	前期／first semester
単位数／Credits	1.0
学年／Year	2,3
主担当教員／Main Instructor	山田勝也／YAMADA KATSUYA
科目区分／Course Group	大学院（博士課程）
教室／Classroom
必修・選択／Required/Elective
授業形式／Class Format
メディア授業／Media lecture	－

担当教員情報/Instructor Information

教員名／Instructor	教員所属名／Faculty/Department
山田勝也／YAMADA KATSUYA	医学研究科／

難易度（レベル）／Level	レベル5
対応するＤＰ／DP	DP1
授業としての具体的到達目標／Concrete arrival target as the class	◯よく知られているように、脳活動のエネルギーは専らブドウ糖（グルコース)によって支えられている。特に近年は、認知症やパーキンソン病など様々な脳の病態理解の重要な鍵の一つとしてグルコース代謝異常が注目されている。その一方で、脳の活動を象徴する神経細胞の活動を支えるエネルギーはグルコースではなく、乳酸であるとする説（Lactate Shuttle 説）がMajistrettiらにより唱えられている。血管から出たグルコースはまずアストロサイトのEnd feet内部に取り込まれ、次にアストロサイト内で解糖系により乳酸に代謝されたのち、乳酸トランスポーターを介して神経細胞に供給され、神経細胞は乳酸をエネルギー源として活動しているとする説である。これに対して神経細胞はグルコースをエネルギー源とするという説を支持するものも少なくなく、30年にもわたって論争が続いている (BRAIN 2019 Brain Pet Educational Courses Chaired by Palner&Yamada) http://brain2019.jp/program/educational_courses.html そこで、本実験実習では、実際に動物の神経細胞を取り出し、その神経活動に依存したグルコースの細胞内への取り込みが起こるか否かについて、蛍光色素で標識したグルコースを用いたイメージング法(Yamada K. et al. Nature Protocols 2007)により解析する。本実験実習を通じて、神経活動の実際に触れると共に、脳の電気的な活動とグルコース代謝の関係について具体的な理解を深め、病態を含む脳の複雑な機能について脳代謝の側面から考える基礎を養成することが授業としての到達目標である。
授業の概要／Summary of the class	本実験実習では、マウスの脳から急性単離した神経細胞を用い、以下の各項目について実施する。脳の構造と神経細胞構築学を概観したのち、脳神経細胞の単離技術の基礎と細胞を生かす具体的技術について学ぶ。また、脳神経活動の電気記録の基礎とセットアップについて学ぶ。さらに脳のグルコース利用の基礎ならびに脳代謝の基礎を理解し、グルコース取り込みに関するGolden Standardの一つとなっている蛍光グルコースイメージングについて実習を行う。最後に以上の集大成として、神経活動とグルコース利用の相関について、共焦点レーザー顕微鏡、ならびにElectrophysiologial Recordingを用いて解析する。
授業の内容予定／Contents plan of the class	概要で述べられた項目について、少人数で実験実習を行う。第1回-5回 : マウス脳の構造、神経細胞構築学 Cytoarchitecture 第6回-10回 : マウス脳神経細胞の単離技術の基礎細胞を生かす技術第11回-15回 : 脳神経活動の電気記録の基礎 Electrophysiologyとセットアップ第16回-20回 : 脳のグルコース利用の基礎脳代謝の基礎第21回-25回 : グルコース取り込みの蛍光イメージング蛍光D-グルコース法第26回-30回 : 神経活動とグルコース利用の相関解析共焦点レーザー顕微鏡計測
成績評価方法及び採点基準／A scholastic evaluation method and marking standard	1. 実習への臨み方（20％） 2. 実習中の集中の度合い（わからないことがあれば適切に質問ができるかどうかなど）（30％） 3. 実習中におこなわれる各項目に関する質疑に対する応答の内容に反映される各項目への理解度（20％） 4. 実習開始前と比較して実習内容についてどの程度理解が進んだと認められるか（習熟度自体は個人により違いがあり得るため各個人内の相対的な進展度を評価する。実習開始前と比較して著しく知識が増した、基本的な電気現象について理解したなど）（30％）以上の点を総合して評価する。
予習及び復習等の内容／Contents such as preparations for lessons and the review	実習前に予め提示される必要文献等を読み込み、疑問点を整理しておくこと。実習後は、内容をノートにまとめ、復習を行い、さらなる疑問点を次回の実習で質問すること。
教材・教科書／The teaching materials, textbook	「The Rat Nervous System Second Edition (現在は4th Edition)」Edited by George Paxinos. Academic Press (1995). 「The Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates」by George Paxinos and Keith B.J. Franklin. Academic Press (2001) 「顕微鏡の使い方ノート改訂第3版」野島宏編、羊土社。
参考文献／bibliography	Yamada K. et.al. A real-time method of imaging glucose uptake in single living mammalian cells. Nature Protocols 2: 753-762 (2007). Rouach N. et al. Astroglial Metabolic Networks Sustain Hippocampal Synaptic Transmission. Science 322: 1551 (2008). Yamamoto T. Tanaka S. Suga S. Watanabe S. Nagatomo K. Sasaki A. Nishiuchi Y. Teshima T. and Yamada K. Syntheses of 2-NBDG analogues for monitoring stereoselective uptake of D-glucose. Bioorg. Med. Chem. Lett. 21: 4088-4096 (2011). Yamada K. et al. Measurement of glucose uptake and intracellular calcium concentration in single living pancreatic β-cells. J. Biol. Chem. 275: 22278-22283 (2000).
留意点・予備知識／Point to keep in mind, back ground	並行して開講している脳神経・代謝などに関する講義や演習を既に受講し、神経の形態や機能に関する基本的な知識を有していること。
授業内容に関する質問・疑義等／Question, doubt about class contents	随時、受け付けています。あらかじめ秘書室に電話もしくはメールで問い合わせ、アポイントをとること。日時については最大限配慮します。
Eメールアドレス・HPアドレス／E-mail address, HP address	山田勝也 kyamada［at]hirosaki-u.ac.jp［at]を＠に置き換えてください。 http://www.med.hirosaki-u.ac.jp/~physio1/index.html
学問分野1（主学問分野）／Discipline 1
学問分野2（副学問分野）／Discipline 2
学問分野3（副学問分野）／Discipline 3	該当なし
地域志向科目／Local intention subject	なし
授業形態・授業方法／Class form, class method	少人数による実習形式
科目ナンバー／The subject number	GM-5-2009-G46
メディア授業による著作物利用の有無について／Whether or not copyrighted works are used in media classes	無／Nothing
その他／Others	特になし

No.	回（日時）／Time (date and time)	主題と位置付け（担当）／Subjects and instructor's position	学習方法と内容／Methods and contents	備考／Notes
該当するデータはありません

開講科目名／Course	神経・脳代謝制御学実験実習／Neurophysiology and Brain Metaboism (Practice)
時間割コード／Course Code	M241000056
ナンバリングコード／Numbering Code
開講所属／Course Offered by	医学研究科／
曜日コマ／Day, Period	他
開講区分／Semester offered	前期／first semester
単位数／Credits	1.0
学年／Year	2,3
主担当教員／Main Instructor	山田勝也／YAMADA KATSUYA
科目区分／Course Group	大学院（博士課程）
教室／Classroom
必修・選択／Required/Elective
授業形式／Class Format
メディア授業／Media lecture	－

難易度（レベル）／Level	レベル5
対応するＤＰ／DP	DP1
授業としての具体的到達目標／Concrete arrival target as the class	◯よく知られているように、脳活動のエネルギーは専らブドウ糖（グルコース)によって支えられている。特に近年は、認知症やパーキンソン病など様々な脳の病態理解の重要な鍵の一つとしてグルコース代謝異常が注目されている。その一方で、脳の活動を象徴する神経細胞の活動を支えるエネルギーはグルコースではなく、乳酸であるとする説（Lactate Shuttle 説）がMajistrettiらにより唱えられている。血管から出たグルコースはまずアストロサイトのEnd feet内部に取り込まれ、次にアストロサイト内で解糖系により乳酸に代謝されたのち、乳酸トランスポーターを介して神経細胞に供給され、神経細胞は乳酸をエネルギー源として活動しているとする説である。これに対して神経細胞はグルコースをエネルギー源とするという説を支持するものも少なくなく、30年にもわたって論争が続いている (BRAIN 2019 Brain Pet Educational Courses Chaired by Palner&Yamada) http://brain2019.jp/program/educational_courses.html そこで、本実験実習では、実際に動物の神経細胞を取り出し、その神経活動に依存したグルコースの細胞内への取り込みが起こるか否かについて、蛍光色素で標識したグルコースを用いたイメージング法(Yamada K. et al. Nature Protocols 2007)により解析する。本実験実習を通じて、神経活動の実際に触れると共に、脳の電気的な活動とグルコース代謝の関係について具体的な理解を深め、病態を含む脳の複雑な機能について脳代謝の側面から考える基礎を養成することが授業としての到達目標である。
授業の概要／Summary of the class	本実験実習では、マウスの脳から急性単離した神経細胞を用い、以下の各項目について実施する。脳の構造と神経細胞構築学を概観したのち、脳神経細胞の単離技術の基礎と細胞を生かす具体的技術について学ぶ。また、脳神経活動の電気記録の基礎とセットアップについて学ぶ。さらに脳のグルコース利用の基礎ならびに脳代謝の基礎を理解し、グルコース取り込みに関するGolden Standardの一つとなっている蛍光グルコースイメージングについて実習を行う。最後に以上の集大成として、神経活動とグルコース利用の相関について、共焦点レーザー顕微鏡、ならびにElectrophysiologial Recordingを用いて解析する。
授業の内容予定／Contents plan of the class	概要で述べられた項目について、少人数で実験実習を行う。第1回-5回 : マウス脳の構造、神経細胞構築学 Cytoarchitecture 第6回-10回 : マウス脳神経細胞の単離技術の基礎細胞を生かす技術第11回-15回 : 脳神経活動の電気記録の基礎 Electrophysiologyとセットアップ第16回-20回 : 脳のグルコース利用の基礎脳代謝の基礎第21回-25回 : グルコース取り込みの蛍光イメージング蛍光D-グルコース法第26回-30回 : 神経活動とグルコース利用の相関解析共焦点レーザー顕微鏡計測
成績評価方法及び採点基準／A scholastic evaluation method and marking standard	1. 実習への臨み方（20％） 2. 実習中の集中の度合い（わからないことがあれば適切に質問ができるかどうかなど）（30％） 3. 実習中におこなわれる各項目に関する質疑に対する応答の内容に反映される各項目への理解度（20％） 4. 実習開始前と比較して実習内容についてどの程度理解が進んだと認められるか（習熟度自体は個人により違いがあり得るため各個人内の相対的な進展度を評価する。実習開始前と比較して著しく知識が増した、基本的な電気現象について理解したなど）（30％）以上の点を総合して評価する。
予習及び復習等の内容／Contents such as preparations for lessons and the review	実習前に予め提示される必要文献等を読み込み、疑問点を整理しておくこと。実習後は、内容をノートにまとめ、復習を行い、さらなる疑問点を次回の実習で質問すること。
教材・教科書／The teaching materials, textbook	「The Rat Nervous System Second Edition (現在は4th Edition)」Edited by George Paxinos. Academic Press (1995). 「The Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates」by George Paxinos and Keith B.J. Franklin. Academic Press (2001) 「顕微鏡の使い方ノート改訂第3版」野島宏編、羊土社。
参考文献／bibliography	Yamada K. et.al. A real-time method of imaging glucose uptake in single living mammalian cells. Nature Protocols 2: 753-762 (2007). Rouach N. et al. Astroglial Metabolic Networks Sustain Hippocampal Synaptic Transmission. Science 322: 1551 (2008). Yamamoto T. Tanaka S. Suga S. Watanabe S. Nagatomo K. Sasaki A. Nishiuchi Y. Teshima T. and Yamada K. Syntheses of 2-NBDG analogues for monitoring stereoselective uptake of D-glucose. Bioorg. Med. Chem. Lett. 21: 4088-4096 (2011). Yamada K. et al. Measurement of glucose uptake and intracellular calcium concentration in single living pancreatic β-cells. J. Biol. Chem. 275: 22278-22283 (2000).
留意点・予備知識／Point to keep in mind, back ground	並行して開講している脳神経・代謝などに関する講義や演習を既に受講し、神経の形態や機能に関する基本的な知識を有していること。
授業内容に関する質問・疑義等／Question, doubt about class contents	随時、受け付けています。あらかじめ秘書室に電話もしくはメールで問い合わせ、アポイントをとること。日時については最大限配慮します。
Eメールアドレス・HPアドレス／E-mail address, HP address	山田勝也 kyamada［at]hirosaki-u.ac.jp［at]を＠に置き換えてください。 http://www.med.hirosaki-u.ac.jp/~physio1/index.html
学問分野1（主学問分野）／Discipline 1
学問分野2（副学問分野）／Discipline 2
学問分野3（副学問分野）／Discipline 3	該当なし
地域志向科目／Local intention subject	なし
授業形態・授業方法／Class form, class method	少人数による実習形式
科目ナンバー／The subject number	GM-5-2009-G46
メディア授業による著作物利用の有無について／Whether or not copyrighted works are used in media classes	無／Nothing
その他／Others	特になし

授業情報／Class Information

基本情報/Basic Information

担当教員情報/Instructor Information