本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
这是我为妇女数学协会做的一系列访谈中的第二个。(您可以在此处阅读我的第一次访谈,对象是动力学家劳拉·德马科和艾米·威尔金森。)在我的访谈中,我“倾听”两位女数学家之间的对话。我与密歇根大学的数学生物学家维多利亚·布斯和特拉切特(特蕾西)·杰克逊进行了交谈,地点是在三月份的AWM研究研讨会上,她们共同组织了一个关于数学生物学的特别会议。我们讨论了她们是如何参与数学生物学的,她们最感兴趣的一些研究问题,以及为什么杰克逊认为现在是进入数学肿瘤学领域的好时机。这是我们对话的编辑稿,首次发表在AWM新闻通讯(需要订阅)的九月/十月刊中。
EL:那么你们是如何进入数学领域的?当你们认为,是的,我要成为一名数学家或数学生物学家时,是否有任何关键时刻?
TJ:对我来说,我认为,当你与以数学为职业的人交谈时,他们通常会以“我一直擅长数学”开头。我也是这样,但我从未想过把它作为一种职业来追求。我只是认为这是我喜欢并且擅长的事情,直到我上了大学。我甚至没有主修数学。数学系的一位教授实际上打电话到我的办公室,说:“你正在上所有这些课,而且你做得非常好。我认为你应该主修数学。”我说:“我主修工程学。”他说:“不,你真的需要把你的专业改成数学。”我们进行了这次谈话,这几乎就像是加入这个学科的邀请。即使是本科生,不太清楚这意味着什么,但感觉就像我收到了一个非常棒的邀请,去尝试这个,看看我是否可以做到,看看我是否会喜欢这个。所以我认为,这种对学科的邀请,真的帮助改变了我前进的方向。从那时起,就有点像,哪个领域?我知道数学是我要做的事情,而弄清楚哪个领域是稍后才出现的。我当时走的是非常纯粹的数学道路。我以为我最终可能会去读研究生院,长期学习一些非常纯粹的数学课题。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和思想的有影响力的故事的未来。
我生命中改变方向的第二个故事是看到我的数学系墙上贴着传单,说有人要来访,他将告诉我们豹子是如何用数学获得斑点的。我一直看到这张海报,每次走过它,我都会摇头。数学不可能与此有关!所以我去听了讲座,我不太懂。我当时还是本科生。但我从中了解到的是,数学有潜力真正理解生物现象,并在生物学家如何看待他们的实验和他们正在制定的理论方面发挥作用。那对我来说是“顿悟”时刻,数学生物学将成为我的领域。
VB:那是吉姆·默里吗?
TJ:那是吉姆·默里,他最终成为了我的博士生导师。
VB:啊。对我来说,我认为,与特蕾西类似,我并没有梦想成为一名数学家。上大学时,我选了数学,并且学得很好,结果我在大学里被分配到的导师恰好是一位数学教授。这有点随机,但他一直说:“哦,你应该多学点数学。”他一直在推动。我对所有不同的科学普遍感兴趣,我上了很多不同的科学课程和数学科学课程,但最终专注于数学。本科毕业后,我知道我想做应用数学,但我没有明确的应用方向。但是当我在研究生院思考我想做什么样的应用数学时,有很多其他教授和学生感兴趣的经典应用数学领域,比如流体动力学、波传播、燃烧。不知何故,所有这些应用都没有真正让我感兴趣。但是,一位教授简要介绍了他正在做的一些神经科学研究,我觉得这听起来很有趣,可以尝试一下。所以我与那位教授合作,但他只做了一点神经科学。这不是他的主要研究领域。所以我做了一个更像是数学问题的问题,有点抽象于神经科学。但后来去了美国国立卫生研究院做博士后。在那里,我与神经科学家合作,真正很好地学习了神经生物学。
EL:密歇根大学有一个大型的数学生物学项目吗,还是只是碰巧你们都在那里?
VB:嗯,特蕾西在那里待的时间更长,她真正发展了数学生物学项目。我们有一个数学生物学本科专业,以及特蕾西多年来开发和增加的几门核心课程。
TJ:我们为数学生物学在对它感兴趣的本科生人数和我们现在能够吸引的研究生人数方面不断增长而感到自豪。我们部门有一群很棒的人在从事数学生物学研究。我们中的一些人将其作为我们的“面包和黄油”日常工作,而另一些人则将其作为这里的应用或那里的应用,与学生或其他人合作。我认为,这是一个从事数学生物学研究的绝佳环境。我们有一所顶尖的医学院,在那里可以找到很多合作机会。在整个校园的其他部门,有很多人对定量生物学感兴趣。因此,能够利用更广泛的对该主题感兴趣的人群,这真是太好了。
VB:是的。我们有这个核心教员群体。有些人来自医学院,还有物理系和生物系。他们对定量感兴趣,并采用定量方法。密歇根大学有着跨学科工作的悠久历史,因此人们非常乐于合作,并跨群体和学科进行交流。我认为这在很大程度上有所帮助,拥有跨学院和部门合作的机构历史。
EL:您是否曾感觉自己被拉向两个方向?数学界的人可能会说你是生物学家,反之亦然?
VB:我认为你需要保持平衡。我在我的同事或部门中并没有发现太多,但在资金层面。某些资助机构更注重数学,而另一些则不太注重数学。你正在尝试申请拨款,这在今天非常重要。你试图根据资助机构调整你的提案。你希望你正在做一些真正的数学,但你也希望你所做的事情真正适用,以便实验人员能够理解和应用它。从这个意义上说,存在一种张力。
VB:是的,这绝对仍然是一个挑战,尤其是在撰写拨款申请和试图获得工作资金方面。找到这种平衡,甚至可能转移这种平衡以匹配资助机构的需求,是我们所有人很早就学会做的事情。我认为,我们部门特别重视我们工作的应用和对我们领域的影响,而不是吹毛求疵地考虑它是否发表在数学期刊上,这真的很好。你同意吗?
VB:是的,我认为是这样。该部门非常支持我们工作的应用方面,这也是我们所享受的。
EL:您能谈谈其中一些很酷的应用吗?对我这个几何学家来说,我认为,哦,所有的数学生物学都是一样的!
TJ:不,不完全是!
VB:实际上,我认为,我们的会议真正突出了它的多样性,不仅是生物学的主题,还有人们使用的数学技术。
TJ:您可能会认为,数学生物学有点统一,但它非常广泛。我在癌症建模、计算癌症研究领域。我从事过各种各样的问题,研究开发数学工具,用于理解肿瘤的生长和控制。最近,我的研究有两个方面。一方面更倾向于分子治疗,研究可以帮助密歇根大学正在开发的新药的模型,并试图帮助优化这些药物应该如何在交付方面发挥作用,以及肿瘤将如何对它们做出反应。
我的工作的第二方面更像是一个基础科学问题。在过去的几年里,肿瘤如何启动血管形成已成为一个重要课题。我们正在研究血管形成响应肿瘤的机制方面。我们正在询问生物力学和生物化学如何联系起来,从而产生这种奇怪的血管聚集体——看起来不像正常血管——肿瘤倾向于生成。我们始终关注将其用于治疗。如果我们能够理解这一点,也许我们可以阻止它发生,并通过攻击血管细胞来缩小肿瘤,这比攻击快速分裂的细胞危害更小。不仅仅是癌细胞在你的身体里分裂,如果你进行传统的化疗,你就没有针对任何东西。如果你可以针对血管形成之类的东西,它有望减少副作用。
VB:我的大部分工作都是在对神经系统进行基本理解。一个领域是我们一直在进行的关于睡眠-觉醒状态的神经控制的建模。我们受到实验睡眠领域的事实的激励,即关于大脑中促进不同睡眠和觉醒状态的区域,以及大脑的这些区域如何连接以引起睡眠和觉醒状态之间的转换,存在很多争议和不一致。
在睡眠文献中,关于控制睡眠和觉醒状态的神经元群体网络的假设有很多不同的假设。提出的结构完全不同。他们没有可用的实验技术来实际监测不同神经元群体中的活动,在您可以观察到睡眠状态变化的时间尺度上。在动物实验中可以观察或测量的东西与理论之间存在差距。
我们正在尝试使用建模来弥合这一差距,并测试这些无法通过实验测试的假设。我们希望我们能够帮助实验界至少确定进一步探索的目标。当他们提出一些网络结构时,该网络结构的真正含义是什么?
EL:您对可能刚开始从事数学或应用数学的人有什么建议吗?
TJ:对于那些知道自己对应用数学感兴趣,并且认为生物学可能是他们感兴趣的应用的人,我有一个小建议。数学生物学的培训至少有两个阵营。一个阵营是,你应该首先学习大量的数学,然后学习你想应用它的生物学,另一个阵营是学习建模,学习生物学,并双重学习一切。
我认为这两种培训方式都有优点,但在我的经验和我的意见中,如果你将你的数学基础打得非常扎实和非常牢固,并且你增加了你的数学工具箱,你可以将所有这些技能应用到任何类型的应用中,而不是首先用你学到的一两种数学技巧来限制自己。因此,我更倾向于真正获得数学基础的阵营,以便帮助你更广泛地应用这些数学技能。
VB:我绝对同意,就你的培训和你学校学习的内容而言,获得定量技术和所有数学技能的培训,而不是应用——工程学、物理学或生物物理学——更好。反过来学习更难。在你空闲时间自学随机微分方程理论更难。
TJ:轻松阅读!
EL:您是如何想到在AWM研讨会上举办这次会议的,还是有人联系您?
TJ:我实际上是AWM执行委员会的成员,所以一位组织者问我是否可以组织一个关于数学生物学的会议,他们说如果我有一位也在数学生物学领域的同事一起组织会议,那就太好了。我想到了维多利亚,因为她在我的部门。我们的研究领域是互补的,但它们并没有真正重叠,所以我认为我们可以邀请到一群多元化的演讲者,我认为我们做到了。
VB:是的,我们做到了。
TJ:我认为这很成功,每个人都做了非常精彩的演讲。
VB:我认为效果很好。
TJ:看到这么多年轻女性,主要是助理教授和博士后,她们做了非常出色、精彩的研究报告,真正突出了数学生物学领域,以及它的广泛性和多样性,真是太棒了。看到女性在这种环境中,真是太棒了。
VB:我同意,这太棒了。很高兴看到这么多年轻女性开始起步。
TJ:这有点勾起了回忆。
EL:你们做同事多久了,以前一起做过其他项目吗?
TJ:我自2000年起在密歇根大学工作,你是2004年来的吗?
VB:是的,2004年。
TJ:所以我们在密歇根大学一起工作了很长时间。由于我们的研究不一定重叠,我们都喜欢做的一件事是确保有一个社区的人可以以某种形式聚集在一起进行数学生物学讲座。因此,我们成立了一个数学生物学研究小组,维多利亚接管了该小组,并将其变成了一个非常好的数学生物学-生物物理学研讨会,我们还启动了我们的数学生物学本科生研究项目。我们从NSF获得了一些资金来做这件事,维多利亚也是一些通过该项目而来的学生的导师。我们尝试一起做一些教育方面的事情。只是为了确保有学生管道,并确保我们和其他教职员工与他们互动。
EL:AWM或非正式的其他女性网络,对您的职业生涯特别重要吗?
TJ:这是一个非常好的问题。我认为我们在我们的部门很幸运,女性确实有一定的影响力。当我2000年刚来的时候,至少有三位女教员亲自把我带到她们的羽翼之下。我浑身都是羽翼!她们有点把我带到她们的羽翼之下,这真是太棒了。我知道在一些部门,可能只有一两位女性。我们很幸运有两位数。
VB:我们确实有很大的影响力。
TJ:就AWM而言,当然,他们的差旅补助金之类的东西在我的早期职业生涯中帮助了我。当然,我的研究生在适当和必要时也利用了这一点。我甚至有一位早期职业生涯的助理教授通过AWM机制来拜访我。这对她非常有帮助。她在一家教学学院工作,需要一些研究时间。她来和我一起工作了一段时间,得到了一些时间专门做研究。AWM的项目在针对女性的关键过渡点方面非常出色。
VB:我们最近有一位本科生获得了爱丽丝·T·谢弗奖的荣誉提名。
TJ:哦,对了!她还成立了我们的女性数学俱乐部。
VB:是的,我们密歇根大学也有一个本科生女性数学俱乐部。这个学期我在教线性代数课时,正经历着“女性数学”时刻。有30名学生,只有两名女性。
TJ:你在开玩笑吧!
VB:不,这是我经历过的最糟糕的比例。其中一位女性从不来上课。所以只有一个可怜的女人坐在那里,周围都是那些家伙。
EL:我相信她很感激你在那里。
VB:是的,我在那里很好。但我认为[比例失衡]可能是一个例外。
EL:您还有什么想分享的吗?
TJ:对于我的研究领域,计算癌症建模来说,现在是学生参与其中并对此感到兴奋的好时机。尽管多年来人们一直在使用数学来尝试理解癌症,但作为一个社区,我们还没有真正在这个学科中占据一席之地,或者成为这个学科的力量。如果你看看计算神经科学,他们有霍奇金和赫胥黎。
VB:他们奠定了基础。
TJ:并获得了诺贝尔奖,真正巩固了这个领域。相比之下,我们没有这些基础性的成果。
VB:或者人们真正能够在其基础上构建的东西。
TJ:是的,没有一个构建块。
VB:能够推动该领域向前发展。
TJ:没错。但是现在,正在发生的事情太多了,正在进行的研究也太多了,我们正处于那个边缘。
VB:哦,真的吗?这很有趣。因为癌症太复杂了。每种癌症都不同。它不仅仅是一种疾病。
TJ:是的。它当然是无数种疾病。
VB:也许在某些类型中,存在某种理解。
TJ:但在许多类型中却没有。
VB:我们甚至该如何应对?哪种模型有效?它不会是一件事。
TJ:它不会是一个适用于所有情况的事情。这是真的。每个起源器官都不同,产生该特定肿瘤的每个突变都不同。存在很多变异。但我们正处于重大事件的边缘。
EL:感谢您抽出时间与我交谈。
TJ 和 VB:谢谢您。