Polska badaczka przemówiła do laureatów Nagrody Nobla. Poruszyła bardzo ważny temat

Dr Karolina Finc jest liderem zespołu Computational Neuroimaging Team działającego przy Uniwersytecie Mikołaja Kopernika. Ukończyła kognitywistykę na UMK, doktorat realizowała w ICNT, a obroniła na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej. Jest laureatką i beneficjentką wielu konkursów, stypendiów i grantów dla młodych badaczy. Obecnie przebywa na stażu podoktorskim w Instytucie Maxa Plancka w Berlinie. Jako jedna z grona 21 młodych naukowców Polka opowiedziała słuchaczom o swoich badaniach nad mózgiem, poruszając m.in. temat zdrowia psychicznego.

Jak funkcjonuje ludzki mózg? Wyjaśnia polska badaczka

Dr Karolina Finc wyjasniła serwisowi „Nauka w Polsce” jak pracuje ludzki mózg, czego jeszcze o mózgu nie wiemy i jak do analizy sieci ludzkiego mózgu mogą przydać się narzędzia zaczerpnięte z nauki o sieciach (network science), która jest młodą dziedziną łączącą dokonania teorii grafów, statystyki i informatyki. „Mam nadzieję, że moje badania przyczynią się do lepszego zrozumienia funkcjonowania naszych umysłów” - dodaje.

Nauka w Polsce: Czego dotyczyło Pani wystąpienie podczas Lindau Nobel Laureate Meeting?

Karolina Finc: Myślą przewodnią mojego wystąpienia było ukazanie słuchaczom, że sieć naszego mózgu nieustannie zmienia się w trakcie doświadczenia, a obecne narzędzia badawcze pozwalają nam podglądać te dynamiczne zmiany.

NwP: W jaki sposób?

KF: Do analizy sieci ludzkiego mózgu stosuję narzędzia zaczerpnięte z nauki o sieciach (network science), która jest bardzo młodą dziedziną łączącą dokonania teorii grafów, statystyki i informatyki. Nauka o sieciach dostarcza nam narzędzi do matematycznego opisu złożonych interakcji w naszym świecie.

Każdą taką złożoną sieć interakcji możemy przedstawić w formie grafu, na który składają się podstawowe elementy sieci (tzw. węzły) i połączenia między nimi. Dzięki takiemu opisowi możemy zastosować te same narzędzia do analizy sieci społecznościowych, sieci powiązań w ekosystemach i sieci w ludzkim mózgu. Co ciekawe, wszystkie te sieci mają wiele wspólnych właściwości, są samoorganizujące, a poszczególne funkcje systemu “wyłaniają się” na podstawie wielopoziomowych interakcji zachodzących pomiędzy podstawowymi jednostkami systemu.

W ludzkim mózgu taką podstawową jednostką może być neuron, natomiast w kolonii mrówek są nimi mrówki. Badanie jednego neuronu lub jednej mrówki niewiele nam mówi o tym, jak działa cały system, w którym są one zagnieżdżone. Wierzę, że patrzenie na mózg jak na złożoną sieć interakcji, odkrywanie zasad, jakimi te interakcje się rządzą, może przybliżyć nas do lepszego zrozumienia tego jak kształtowane jest nasze codzienne doświadczenie.

NwP: Czym szczególnie byli zainteresowani laureaci Nagrody Nobla i młodzi naukowcy słuchający prezentacji o Pani badaniach?

KF: Po prezentacji była tylko krótka chwila na pytania, dopiero później była możliwość dłuższej rozmowy w specjalnie przygotowanych do tego wirtualnych pokojach. Pytania były bardzo różnorodne i w moim przypadku były zadawane wyłącznie przez młodych naukowców. Słuchacze byli ciekawi na przykład tego, czy moje badania mogą znaleźć zastosowanie w projektowaniu sztucznych sieci neuronowych.

Faktycznie jest to obecnie temat bardzo mocno eksplorowany w dziedzinie badań nad sztuczną inteligencją. Nowoczesne sieci neuronowe często projektowane są tak, aby jak najbardziej przypominały sieci biologiczne. Pojawiło się także zainteresowanie procesami, w których nasza uwaga jest skierowana do wewnątrz, jak na przykład w stanie medytacji, czy w trakcie błądzenia myślami. Ostatnie badania sugerują, że są to bardzo ważne stany dla naszego uczenia się i integrowania informacji.

NwP: Jakie tematy dominowały w tym roku na forum wymiany myśli między laureatami Nagrody Nobla a młodymi naukowcami?

KF: Tematy dyskusji miały bardzo szeroki zakres - począwszy od tematyki ściśle badawczej, po tematy społeczne, dotyczące przyszłości nauki i edukacji. Wieczorami odbywały się dyskusje noblistów z młodymi naukowcami - ta część najbardziej mi się podobała. Każdy młody naukowiec mógł “wejść” na wirtualną scenę i porozmawiać z noblistą.

Udało mi się w ten sposób porozmawiać z prof. Barrym Barishem - laureatem Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 2017 roku za decydujący wkład w detektor LIGO i zaobserwowanie fal grawitacyjnych oraz z prof. Saulem Perlmutterem - laureatem Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 2011 roku za odkrycia dotyczące rozszerzania się Wszechświata. Rozmawialiśmy m.in. na tematy kryzysu zdrowia psychicznego wśród młodych naukowców oraz tego, co można zrobić, aby system akademicki stwarzał dobre środowisko dla pracy kreatywnej, a także o roli nauczania filozofii w kształtowaniu krytycznego myślenia.

Podczas dyskusji Barry Barish poruszył ważny temat: musimy pamiętać, że każdy może być naukowcem i wcale nie jest do tego potrzebny tytuł naukowy. Najważniejsze, aby nasza ciekawość i kreatywność nie była ograniczana przez sztywne struktury i wymagania – powiedziała Karolina Finc.

Ta myśl bardzo mi utkwiła w pamięci, ponieważ w nauce, jak i w życiu najbardziej cenię sobie wolność. Tylko dzięki wolności i otwartości jesteśmy w stanie w najlepszym stopniu realizować swój potencjał.

NwP: Na co dzień bada Pani mózg. Skąd właśnie u Pani taki wybór naukowych zainteresowań?

KF: Zainteresowanie tematyką ludzkiej psychiki pojawiło się w moim życiu dość wcześnie, myślę że na początku liceum. Bliska była mi także matematyka, więc w liceum uczęszczałam do klasy o profilu matematyczno-informatycznym. Potem doszło to tego spore zainteresowanie biologią, więc jako jedyna z klasy zdecydowałam się zdawać także maturę rozszerzoną z tego przedmiotu.

Wybór kierunku studiów był dla mnie bardzo trudny — miałam dylemat pomiędzy biotechnologią a psychologią. W biotechnologii brakowało mi psychologii, a w psychologii biologii. Dowiedziałam się wtedy o nowym kierunku na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika, który nazywa się kognitywistyka. Po przeczytaniu więcej o tym kierunku od razu wiedziałam, że to dokładnie to czego szukam. Kognitywistyka (z ang. cognitive science - nauka o poznaniu) ma na celu integrację wiedzy z wielu dyscyplin zajmujących się ludzkim poznaniem. Do tych dyscyplin zalicza się m.in. psychologia, neurobiologia, lingwistyka, filozofia, czy informatyka.

W trakcie studiów dość wcześnie zainteresowałam się plastycznością mózgu, ponieważ zawsze bardzo fascynował mnie proces uczenia się. Później zaczęłam szukać narzędzi, którymi można tą plastyczność badać, aż ostatecznie zaczęłam uczyć się neuroobrazowania i analizy danych.

NwP: Jak wygląda praca ludzkiego mózgu? Co dzieje się w mózgu na co dzień u każdego z nas? Podczas nauki, pracy, odpoczynku, uprawiania sportu?

KF: Nasze mózgi nieustannie zmieniają się podczas każdej aktywności. O ile połączenia anatomiczne w mózgu są względnie stabilne i zmieniają się w niewielkim tempie i zakresie, o tyle aktywność neuronów w naszym mózgu nieustannie się zmienia. Myślę, że w tym kontekście śmiało można powołać się na greckiego filozofa Heraklita: w naszych mózgach “wszystko płynie” i nigdy nie jest takie samo. Niesamowite jest to, że podczas tych nieustannych zmian nadal mamy poczucie ciągłości naszego życia.