☆生体生命情報学特論（Biomedical Informatics）[3206]

＜授業のねらい及び具体的な到達目標＞

【授業のねらい】
脳・神経系、免疫系、液性調節など生体における情報処理について、工学的視点から学ぶ。また、生体計測、モデル化、統計解析について理解した後、遺伝子・タンパク質などの生命情報への情報科学的アプローチについて学ぶ。
【具体的な到達目標】
● 生体における情報処理と生命情報の処理法の概要を理解する。
● 高度で実践的な内容に関する研究を行う際にベースとなる考え方を身につける。
● 自ら課題を設定し、高度な研究内容を文章で例示できる。

[Objectives]
This course can be divided into three parts: 1) Information processing in humans, 2) biosystems analysis, and 3) genome informatics. The first part introduces to human nervous system, immune system and hormonal regulation system. The second covers biological instrumentation, modelling, and statistics. In the last part, computational approaches to genomic data are discussed.
[Goals]
a) Students understand basic mechanisms of information processing in humans and also computational approaches to genomic data.
b) Students acquire basic knowledge required for related research areas.
c) Students report their research questions and research projects in an intelligible manner.

＜授業計画及び準備学習＞

第１回：ガイダンス
　講義の概要、進め方、ならびに参考書について説明する。
1st: Guidance
Introduction to the course
第２回：生物学の基礎
　第３回以降で必要となる生物学の基礎知識を説明する。
2nd: Basics in biology
According to the necessity in the later classes, basics in biology are explained.
第３回：脳の構成原理、神経細胞と神経回路モデル
　脳神経系の構成、神経細胞の動作原理とモデル化、神経回路モデルについて説明する。
3rd: Brain and neuroinformatics
The physiology of the central nervous system and neuroinformatics are discussed.
第４回：感覚系の情報処理
　視覚や聴覚などの感覚系の情報処理について説明する。
4th: Sensory systems
Human sensory systems are discussed from view points of physiology and engineering.
第５回：感覚情報と運動制御
　運動制御の概要と感覚情報との関わりについて説明する。
5th: Sensory information and motor control
Interactions between motor control and sensory information are discussed, in particular how the latter influences the former.
第６回：免疫系と液性調節系
　免疫系と液性調節系について工学的見地から概要を説明する。
6th: Immune system and hormonal regulation system
The immune system and hormonal regulation system are discussed as examples of biological information processing systems.
第７回：生体システム
　生体をシステムとして捉える際の注意点などを説明する。
7th: Biological systems
Methods to analyze biological systems are discussed.
第８回：生体信号処理
　生体から得られる信号の処理について説明する。
8th: Biological signal processing
Various methods for biological signal processing are discussed.
第９回：生体のシステム論的解析
　生体をシステムとして解析する方法を説明する。
9th: Systems analysis of humans
Systems approach to humans are discussed.
第10回：バイオサイエンスにおける統計解析
　生体医工学分野における統計解析について説明する。
10th: Statistics in medicine and biology
Statistical methods for medicine and biology are introduced.
第11回：ゲノムとは ―遺伝子と疾患―
　ゲノムと遺伝子について基礎的な概念を説明する。
11th: Genomics
Informatical aspects of genomics are reviewed.
第12回：生命情報とコンピュータ
　大規模な生命情報をコンピュータで解析する方法を説明する。
12th: Computational analysis of genomic data
Computational methods to analyze genomic data are discussed.
第13回：システムバイオロジー
　生命現象をシステム論的に考える方法について説明する。
13th: Systems biology
Key concepts of systems biology are introduced and discussed.
第14回：学修内容の振り返り
　第１〜13回までの内容を振り返り、生体と生命に関する情報を解析する方法について理解を深める。
14th: Review
The discussions in the 2nd to 13th classes are reviewed.

受講者の必要性に応じて、参考書等で復習や発展的な学習を行うことが望ましい。
According to their needs, students are encouraged to study advanced levels based on reference books.

＜成績評価方法及び水準＞

レポートによって評価する。レポートは、自身の研究分野における課題設定および研究内容について書く。詳細は講義で説明する。
By report. The theme is his/her research project and the research question. The report must be written in an intelligible manner. Details will be announced in the lecture.

＜教科書＞

全ての内容を網羅する教科書はないので指定しない。参考書 1) が授業計画の 3〜9 の範囲をカバーしている。
No textbook is designated because there is none covering the entire contents. The first reference book covers the topics from the third to ninth classes.

＜参考書＞

1) 福岡、内山、野村：生体システム工学の基礎、コロナ社
Y. Fukuoka, T. Uchiyama, T. Nomura: Fundamentals of Biosystems Modeling and Simulation, ISBN 987-4-339-03371-7, Corona Publishing Co., LTD, March 2015. (in Japanese)

また、学習内容に応じて、以下の書籍が参考になる。
Depending on topics, the following books are helpful.
2) 大西昇：生体情報処理、昭晃堂
N. Ohnishi: Biological Information Processing, Shokodo Publishing Co., LTD. (in Japanese)
3) 多田富雄：免疫・「自己」と「非自己」の科学、日本放送出版協会
T. Tada: Immunity- Science of Self and Non-self, NHK Publishing Co. Ltd. (in Japanese)
4) 日本比較内分泌学会編：生命をあやつるホルモン、講談社
Japanese Endcrine Society Ed.: Hormones Regulating Biological Processes, Kodansha Publishing Co., LTD. (in Japanese)
5) 小長谷明彦：遺伝子とコンピュータ、共立出版
A. Konagaya: Genes and Computer, Kyoritsu Publishing Co., LTD. (in Japanese)
6) 北野宏明：システムバイオロジー、秀潤社
H. Kitano, Systems Biology, Shujunsha Publishing Co., LTD. (in Japanese)

＜オフィスアワー＞

月曜 9:30〜10:30 新宿校舎A-2312
9:30-10:30 AM Mondays, A-2312 at Shinjuku Campus

＜学生へのメッセージ＞

情報科学的側面から生体や生命について学び、生体の精緻なメカニズムの一端を理解することを目標とします。講義では広範な内容を扱いますが、知識の詰め込みではなく、考え方を理解するようにしてください。積極的に学ぶ意欲のある学生を歓迎します。
This course treats various biological processes in order to understand their basic mechanisms from engineering viewpoints. Students with strong motivation are welcome.