Extensive research shows that active learning pedagology increases student outcomes (3)． これらの利益は、解剖学や生理学を含むさまざまな分野で実証されています(6, 15)。 より能動的で学生中心の指導スタイルを採用することの圧倒的な証拠にもかかわらず、大学のコースで最もよく利用される教材は、いまだに教科書である(22)。 学生が提示された教材を理解できない場合、学生はしばしば教科書を越えて、ビデオ、チュートリアル、小テストシステムなどのオンラインリソースを探索することを余儀なくされる(7)。 非常によくできたオンラインビデオも存在するが(10, 11)、これらの多くは、ビデオの編集を追加しない限り、コースのインストラクターによるナレーションを提供することができない。 コース担当者のナレーションがないため、教材は個人的なものではなく、コースに合わせたものにはならない(9)。 さらに、これらのビデオは、教室で使用されているものと異なる専門用語が使用されていたり、知識の深さが異なっていたりして、同じようには教えられないことが多く、誤解の形成につながる(18)。 学生は、講義で提示された内容をより深く理解するために、絵を描いたり、別の方法で図にしたりと、静的な表現をよく使ってきた(12)。 しかし、静的または直線的なプロセスの基本的な機能を視覚化するのに役立つ一方で、生理学の中で起こっている、時に複雑な相互作用の理解を得るのは学生にとって難しい場合があります（20）。
生理学入門コースで扱う主要テーマの1つは、運動ニューロンと筋線維とのインターフェースである神経筋接合部 (NMJ) についての生理学です。 この生理学的過程は、活動電位とシナプス前細胞からの神経伝達物質の放出に続いて筋繊維の神経支配を可能にする(2)。 (多くの教科書に載っているようなNMJの一般的な図は、Fig.1参照）。 NMJは、濃度勾配の形成と維持における細胞膜の役割、化学的・電気的濃度勾配、細胞間コミュニケーションなど、生理学の中核的概念の多くを学生に探究させることができます(16)。 さらに、NMJを正確かつ徹底的に理解することで、神経伝達物質の放出、膜の脱分極、膜結合チャネルの活性化など、生理学の他のトピックに見られる複雑な問題を理解することができます（17）。 しかし、これらの重要な概念をNMJの文脈で紹介すると、学生はその複雑さに圧倒されてしまいます（8、13、23）。 例えば、生理学の学生は、活動電位がシナプスを通過して筋繊維を支配するのであって、神経伝達物質を用いてこの電気的インパルスを中継するのではないと考えることが多いことが示されている (8)。 NMJの動く視覚的表現を用いることで、このような誤解を軽減できることを期待しています。
Fig. 1.教科書によく描かれている従来の神経筋接合部（NMJ）の固定画像を表したものです。 活動電位がシナプス球に向かって伝わり（1）、電位依存性カルシウムチャネルが開く（2）。 これにより、カルシウムイオンがシナプス球に入り、シナプス繋留タンパク質（3）に結合し、小胞がシナプス前膜に運ばれる。 シナプス前小胞からのアセチルコリンがニコチン性アセチルコリン受容体に結合し(5)、ナトリウムイオンの流入とカリウムイオンの流出が起こります(6)。 この終板電位がt字管を伝って続き、最終的に筋収縮を引き起こす(7)。
The University of Minnesota Rochester (UMR) の解剖生理学入門クラスでは、生理学的概念を教えるために、インパクトの強いさまざまな学習テクニックを使用しています。 この多面的な教育空間の中で、学生は部分的に反転した教室環境で情報を受け取ります。つまり、授業時間は、以前の授業や教科書の知識を使ったアクティビティと、従来の教室での講義とに分かれています。 この実践により、個人のアカウンタビリティを保ちつつ、グループ学習による概念の探求が可能になります。 NMJについて学ぶ場合、学生はまず、事前の指導に基づく一連のミニレクチャーと共同グループディスカッションを通じて、情報に直接触れる。 続いて、神経毒がNMJの機能に及ぼす影響に焦点を当てたケーススタディが行われる（19）。 毒素が作用する場所を特定することで、生徒は筋収縮がどのように影響されるかを逆算することができる。 これらの神経毒の相互作用の解釈に直面したとき、学生はしばしば、標準的な NMJ 機構をどのように妨害するかを視覚化するのに苦労します。
NMJ のプロセスに関わるステップを学生がより理解できるように、LED ベースのモデルを開発し構築しました（図 2C）。 (補足ビデオがhttps://doi.org/10.6084/m9.figshare.12379748にあります。) このプロジェクトは、以前にコースを修了した学部生アカデミックアシスタント (UAA) とその指導教官とのパートナーシップで開発されたものです。 UMRでは、UAAはLA（Learning Assistant）と同様に、教室で質問に答えたり、教材の採点をしたりする補助的な役割を担っています。 しかし、自ら授業を担当するのではなく、学生の視点に立って授業を行い、より多くの学生を授業に参加させることができることが示されている(14)。 UAAはこのプロセスを推進し、実験問題を作成していたため、UAAと教室の学生の両方にとって学習の機会として利用することができた。 特に、学部生研究者にとっては、リサーチクエスチョンや仮説の作成に対する理解を深め、新しいスキルを習得し、教室内外で使用できるツールを作成する機会を提供した。 LEDを用いたモデルの有益な成果は、教室をはるかに超えるものである。なぜなら、寄付者、大学の管理者、入学希望者など、多くの関係者に教室での学習の物理的な例として展示することができるからである（Fig. 3C）。 このLEDベースのNMJモデルは、有用かつ創造的なツールです。 可動機構を備えているため、学生による任意の録画や吹き替えが可能です。 LEDライトの広い色域は、関係するさまざまな種類の分子を示すことで、生理学を積極的に学ぶ学生にとって有益な視覚的要素を提供します。 可動部品と視覚的に魅力的なカラー パレットを提供することにより、学生は NMJ 内に存在する複雑さをよりよく解釈し理解できるようになると仮定されました。