數學,直播:與維多利亞·布斯和特拉切特·傑克遜的對話

這是我為婦女數學協會做的一系列訪談中的第二個。(您可以在這裡閱讀我的第一次訪談,物件是動力學家勞拉·德馬科和艾米·威爾金森。)在我的訪談中,我“傾聽”兩位女數學家之間的對話。

加入我們的科學愛好者社群!

本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


這是我為婦女數學協會做的一系列訪談中的第二個。(您可以在此處閱讀我的第一次訪談,物件是動力學家勞拉·德馬科和艾米·威爾金森。)在我的訪談中,我“傾聽”兩位女數學家之間的對話。我與密歇根大學的數學生物學家維多利亞·布斯和特拉切特(特蕾西)·傑克遜進行了交談,地點是在三月份的AWM研究研討會上,她們共同組織了一個關於數學生物學的特別會議。我們討論了她們是如何參與數學生物學的,她們最感興趣的一些研究問題,以及為什麼傑克遜認為現在是進入數學腫瘤學領域的好時機。這是我們對話的編輯稿,首次發表在AWM新聞通訊(需要訂閱)的九月/十月刊中。

EL:那麼你們是如何進入數學領域的?當你們認為,是的,我要成為一名數學家或數學生物學家時,是否有任何關鍵時刻?

TJ:對我來說,我認為,當你與以數學為職業的人交談時,他們通常會以“我一直擅長數學”開頭。我也是這樣,但我從未想過把它作為一種職業來追求。我只是認為這是我喜歡並且擅長的事情,直到我上了大學。我甚至沒有主修數學。數學系的一位教授實際上打電話到我的辦公室,說:“你正在上所有這些課,而且你做得非常好。我認為你應該主修數學。”我說:“我主修工程學。”他說:“不,你真的需要把你的專業改成數學。”我們進行了這次談話,這幾乎就像是加入這個學科的邀請。即使是本科生,不太清楚這意味著什麼,但感覺就像我收到了一個非常棒的邀請,去嘗試這個,看看我是否可以做到,看看我是否會喜歡這個。所以我認為,這種對學科的邀請,真的幫助改變了我前進的方向。從那時起,就有點像,哪個領域?我知道數學是我要做的事情,而弄清楚哪個領域是稍後才出現的。我當時走的是非常純粹的數學道路。我以為我最終可能會去讀研究生院,長期學習一些非常純粹的數學課題。


支援科學新聞報道

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保有關當今塑造我們世界的發現和思想的有影響力的故事的未來。


我生命中改變方向的第二個故事是看到我的數學系牆上貼著傳單,說有人要來訪,他將告訴我們豹子是如何用數學獲得斑點的。我一直看到這張海報,每次走過它,我都會搖頭。數學不可能與此有關!所以我去聽了講座,我不太懂。我當時還是本科生。但我從中瞭解到的是,數學有潛力真正理解生物現象,並在生物學家如何看待他們的實驗和他們正在制定的理論方面發揮作用。那對我來說是“頓悟”時刻,數學生物學將成為我的領域。

VB:那是吉姆·默裡嗎?

TJ:那是吉姆·默裡,他最終成為了我的博士生導師。

VB:啊。對我來說,我認為,與特蕾西類似,我並沒有夢想成為一名數學家。上大學時,我選了數學,並且學得很好,結果我在大學裡被分配到的導師恰好是一位數學教授。這有點隨機,但他一直說:“哦,你應該多學點數學。”他一直在推動。我對所有不同的科學普遍感興趣,我上了很多不同的科學課程和數學科學課程,但最終專注於數學。本科畢業後,我知道我想做應用數學,但我沒有明確的應用方向。但是當我在研究生院思考我想做什麼樣的應用數學時,有很多其他教授和學生感興趣的經典應用數學領域,比如流體動力學、波傳播、燃燒。不知何故,所有這些應用都沒有真正讓我感興趣。但是,一位教授簡要介紹了他正在做的一些神經科學研究,我覺得這聽起來很有趣,可以嘗試一下。所以我與那位教授合作,但他只做了一點神經科學。這不是他的主要研究領域。所以我做了一個更像是數學問題的問題,有點抽象於神經科學。但後來去了美國國立衛生研究院做博士後。在那裡,我與神經科學家合作,真正很好地學習了神經生物學。

EL:密歇根大學有一個大型的數學生物學專案嗎,還是隻是碰巧你們都在那裡?

VB:嗯,特蕾西在那裡待的時間更長,她真正發展了數學生物學專案。我們有一個數學生物學本科專業,以及特蕾西多年來開發和增加的幾門核心課程。

TJ:我們為數學生物學在對它感興趣的本科生人數和我們現在能夠吸引的研究生人數方面不斷增長而感到自豪。我們部門有一群很棒的人在從事數學生物學研究。我們中的一些人將其作為我們的“麵包和黃油”日常工作,而另一些人則將其作為這裡的應用或那裡的應用,與學生或其他人合作。我認為,這是一個從事數學生物學研究的絕佳環境。我們有一所頂尖的醫學院,在那裡可以找到很多合作機會。在整個校園的其他部門,有很多人對定量生物學感興趣。因此,能夠利用更廣泛的對該主題感興趣的人群,這真是太好了。

VB:是的。我們有這個核心教員群體。有些人來自醫學院,還有物理系和生物系。他們對定量感興趣,並採用定量方法。密歇根大學有著跨學科工作的悠久歷史,因此人們非常樂於合作,並跨群體和學科進行交流。我認為這在很大程度上有所幫助,擁有跨學院和部門合作的機構歷史。

EL:您是否曾感覺自己被拉向兩個方向?數學界的人可能會說你是生物學家,反之亦然?

VB:我認為你需要保持平衡。我在我的同事或部門中並沒有發現太多,但在資金層面。某些資助機構更注重數學,而另一些則不太注重數學。你正在嘗試申請撥款,這在今天非常重要。你試圖根據資助機構調整你的提案。你希望你正在做一些真正的數學,但你也希望你所做的事情真正適用,以便實驗人員能夠理解和應用它。從這個意義上說,存在一種張力。

VB:是的,這絕對仍然是一個挑戰,尤其是在撰寫撥款申請和試圖獲得工作資金方面。找到這種平衡,甚至可能轉移這種平衡以匹配資助機構的需求,是我們所有人很早就學會做的事情。我認為,我們部門特別重視我們工作的應用和對我們領域的影響,而不是吹毛求疵地考慮它是否發表在數學期刊上,這真的很好。你同意嗎?

VB:是的,我認為是這樣。該部門非常支援我們工作的應用方面,這也是我們所享受的。

EL:您能談談其中一些很酷的應用嗎?對我這個幾何學家來說,我認為,哦,所有的數學生物學都是一樣的!

TJ:不,不完全是!

VB:實際上,我認為,我們的會議真正突出了它的多樣性,不僅是生物學的主題,還有人們使用的數學技術。

TJ:您可能會認為,數學生物學有點統一,但它非常廣泛。我在癌症建模、計算癌症研究領域。我從事過各種各樣的問題,研究開發數學工具,用於理解腫瘤的生長和控制。最近,我的研究有兩個方面。一方面更傾向於分子治療,研究可以幫助密歇根大學正在開發的新藥的模型,並試圖幫助最佳化這些藥物應該如何在交付方面發揮作用,以及腫瘤將如何對它們做出反應。

我的工作的第二方面更像是一個基礎科學問題。在過去的幾年裡,腫瘤如何啟動血管形成已成為一個重要課題。我們正在研究血管形成響應腫瘤的機制方面。我們正在詢問生物力學和生物化學如何聯絡起來,從而產生這種奇怪的血管聚集體——看起來不像正常血管——腫瘤傾向於生成。我們始終關注將其用於治療。如果我們能夠理解這一點,也許我們可以阻止它發生,並透過攻擊血管細胞來縮小腫瘤,這比攻擊快速分裂的細胞危害更小。不僅僅是癌細胞在你的身體裡分裂,如果你進行傳統的化療,你就沒有針對任何東西。如果你可以針對血管形成之類的東西,它有望減少副作用。

VB:我的大部分工作都是在對神經系統進行基本理解。一個領域是我們一直在進行的關於睡眠-覺醒狀態的神經控制的建模。我們受到實驗睡眠領域的事實的激勵,即關於大腦中促進不同睡眠和覺醒狀態的區域,以及大腦的這些區域如何連線以引起睡眠和覺醒狀態之間的轉換,存在很多爭議和不一致。

在睡眠文獻中,關於控制睡眠和覺醒狀態的神經元群體網路的假設有很多不同的假設。提出的結構完全不同。他們沒有可用的實驗技術來實際監測不同神經元群體中的活動,在您可以觀察到睡眠狀態變化的時間尺度上。在動物實驗中可以觀察或測量的東西與理論之間存在差距。

我們正在嘗試使用建模來彌合這一差距,並測試這些無法透過實驗測試的假設。我們希望我們能夠幫助實驗界至少確定進一步探索的目標。當他們提出一些網路結構時,該網路結構的真正含義是什麼?

EL:您對可能剛開始從事數學或應用數學的人有什麼建議嗎?

TJ:對於那些知道自己對應用數學感興趣,並且認為生物學可能是他們感興趣的應用的人,我有一個小建議。數學生物學的培訓至少有兩個陣營。一個陣營是,你應該首先學習大量的數學,然後學習你想應用它的生物學,另一個陣營是學習建模,學習生物學,並雙重學習一切。

我認為這兩種培訓方式都有優點,但在我的經驗和我的意見中,如果你將你的數學基礎打得非常紮實和非常牢固,並且你增加了你的數學工具箱,你可以將所有這些技能應用到任何型別的應用中,而不是首先用你學到的一兩種數學技巧來限制自己。因此,我更傾向於真正獲得數學基礎的陣營,以便幫助你更廣泛地應用這些數學技能。

VB:我絕對同意,就你的培訓和你學校學習的內容而言,獲得定量技術和所有數學技能的培訓,而不是應用——工程學、物理學或生物物理學——更好。反過來學習更難。在你空閒時間自學隨機微分方程理論更難。

TJ:輕鬆閱讀!

EL:您是如何想到在AWM研討會上舉辦這次會議的,還是有人聯絡您?

TJ:我實際上是AWM執行委員會的成員,所以一位組織者問我是否可以組織一個關於數學生物學的會議,他們說如果我有一位也在數學生物學領域的同事一起組織會議,那就太好了。我想到了維多利亞,因為她在我的部門。我們的研究領域是互補的,但它們並沒有真正重疊,所以我認為我們可以邀請到一群多元化的演講者,我認為我們做到了。

VB:是的,我們做到了。

TJ:我認為這很成功,每個人都做了非常精彩的演講。

VB:我認為效果很好。

TJ:看到這麼多年輕女性,主要是助理教授和博士後,她們做了非常出色、精彩的研究報告,真正突出了數學生物學領域,以及它的廣泛性和多樣性,真是太棒了。看到女性在這種環境中,真是太棒了。

VB:我同意,這太棒了。很高興看到這麼多年輕女性開始起步。

TJ:這有點勾起了回憶。

EL:你們做同事多久了,以前一起做過其他專案嗎?

TJ:我自2000年起在密歇根大學工作,你是2004年來的嗎?

VB:是的,2004年。

TJ:所以我們在密歇根大學一起工作了很長時間。由於我們的研究不一定重疊,我們都喜歡做的一件事是確保有一個社群的人可以以某種形式聚集在一起進行數學生物學講座。因此,我們成立了一個數學生物學研究小組,維多利亞接管了該小組,並將其變成了一個非常好的數學生物學-生物物理學研討會,我們還啟動了我們的數學生物學本科生研究專案。我們從NSF獲得了一些資金來做這件事,維多利亞也是一些透過該專案而來的學生的導師。我們嘗試一起做一些教育方面的事情。只是為了確保有學生管道,並確保我們和其他教職員工與他們互動。

EL:AWM或非正式的其他女性網路,對您的職業生涯特別重要嗎?

TJ:這是一個非常好的問題。我認為我們在我們的部門很幸運,女性確實有一定的影響力。當我2000年剛來的時候,至少有三位女教員親自把我帶到她們的羽翼之下。我渾身都是羽翼!她們有點把我帶到她們的羽翼之下,這真是太棒了。我知道在一些部門,可能只有一兩位女性。我們很幸運有兩位數。

VB:我們確實有很大的影響力。

TJ:就AWM而言,當然,他們的差旅補助金之類的東西在我的早期職業生涯中幫助了我。當然,我的研究生在適當和必要時也利用了這一點。我甚至有一位早期職業生涯的助理教授透過AWM機制來拜訪我。這對她非常有幫助。她在一家教學學院工作,需要一些研究時間。她來和我一起工作了一段時間,得到了一些時間專門做研究。AWM的專案在針對女性的關鍵過渡點方面非常出色。

VB:我們最近有一位本科生獲得了愛麗絲·T·謝弗獎的榮譽提名。

TJ:哦,對了!她還成立了我們的女性數學俱樂部。

VB:是的,我們密歇根大學也有一個本科生女性數學俱樂部。這個學期我在教線性代數課時,正經歷著“女性數學”時刻。有30名學生,只有兩名女性。

TJ:你在開玩笑吧!

VB:不,這是我經歷過的最糟糕的比例。其中一位女性從不來上課。所以只有一個可憐的女人坐在那裡,周圍都是那些傢伙。

EL:我相信她很感激你在那裡。

VB:是的,我在那裡很好。但我認為[比例失衡]可能是一個例外。

EL:您還有什麼想分享的嗎?

TJ:對於我的研究領域,計算癌症建模來說,現在是學生參與其中並對此感到興奮的好時機。儘管多年來人們一直在使用數學來嘗試理解癌症,但作為一個社群,我們還沒有真正在這個學科中佔據一席之地,或者成為這個學科的力量。如果你看看計算神經科學,他們有霍奇金和赫胥黎。

VB:他們奠定了基礎。

TJ:並獲得了諾貝爾獎,真正鞏固了這個領域。相比之下,我們沒有這些基礎性的成果。

VB:或者人們真正能夠在其基礎上構建的東西。

TJ:是的,沒有一個構建塊。

VB:能夠推動該領域向前發展。

TJ:沒錯。但是現在,正在發生的事情太多了,正在進行的研究也太多了,我們正處於那個邊緣。

VB:哦,真的嗎?這很有趣。因為癌症太複雜了。每種癌症都不同。它不僅僅是一種疾病。

TJ:是的。它當然是無數種疾病。

VB:也許在某些型別中,存在某種理解。

TJ:但在許多型別中卻沒有。

VB:我們甚至該如何應對?哪種模型有效?它不會是一件事。

TJ:它不會是一個適用於所有情況的事情。這是真的。每個起源器官都不同,產生該特定腫瘤的每個突變都不同。存在很多變異。但我們正處於重大事件的邊緣。

EL:感謝您抽出時間與我交談。

TJVB:謝謝您。

© .