Hledají nové principy, objevují nečekané souvislosti, propojují teoretické poznatky s praxí a posouvají hranice lidského poznání. Řeč je o mladých vědkyních z Informatické sekce Matfyzu, které svými příběhy boří mýty o tom, že informatika není pro holky. Seznamte se s několika z nich prostřednictvím našeho nového seriálu. V druhém díle nás do svého badatelského světa, do oblasti výpočetní neurovědy, zavede doktorandka Katarína Studeničová.
| Výzkumný svět: | Výpočetná neuroveda |
|---|---|
| Největší úspěch: | Horieť a nevyhorieť |
| Profesní vzor: | Emmy Noetherová |
| Vědecký zlozvyk: | Premýšľať o výskume pri zaspávaní |
| Oblíbený citát: | Možná by se mi jinde žilo líp, a možná už se mi jinde žije líp (Zrní) |
| Co dělám, když nedělám vědu: | Hrám na violončelo, dobrovoľníčim, alebo pečiem |
| Kdybych nebyla vědkyní, byla bych: | Pravdepodobne programátor, možno učiteľka matematiky |
Co vás přivedlo k informatice?
Od malička som silno inklinovala k matematike, ktorú som aj vyštudovala na Jaderce. Veľmi sa mi zapáčila hlavne algebra, a v rámci svojej diplomovej práce som sa zaoberala teóriou čísel, nedávno sa nám aj podarilo výsledky odpublikovať.
Dovolím si spomenúť niekoľko osobností, ktoré ma počas štúdia ovplyvnili. Zhodou okolností to sú ženy – matematičky. V období, keď som prišla na vysokú školu, som si samozrejme nebola istá, ako a či všetko zvládnem. V prvom ročníku preto bolo pre mňa teda dôležité nielen to, že mi niekto odprezentuje látku, ale aj to, že bude ústretový. Prvou žiarivou tvárou v tomto ohľade je doc. Dvořáková, ktorú snáď všetci familiárne voláme Ľubka. Neskôr v druhom semestri som sa stretla s pani prof. Editou Pelantovou. Som veľmi rada, že zrovna kľúčovú kombináciu lineárna algebra a matematická analýza sme mohli mať pod vedením týchto dvoch vyučujúcich. Naučili ma veľa o systematickom myslení, pomohli mi vybudovať si zdravú sebadôveru, a vždy posúvali hranice mojich schopností na maximum. Neskôr k tejto dvojici pribudla ešte pani prof. Masáková, vďaka ktorej sa mi tak zapáčila všeobecná algebra. Tieto tri dámy spolu pôsobia vo výskumnej skupine teoretickej informatiky, do ktorej som tiež patrila počas magisterského stupňa môjho štúdia. Bolo to krásne obdobie, bola som nadšená všetkými matematickými hračkami, konceptami a problémami, ktoré sa v tíme riešili. Týmto dámy pozdravujem, ďakujem za všetko, čo mi dali, a ak si náhodou čítate tieto riadky, tak pozývam do cukrárne…
Od matematiky som teda najprv spravila malý krôčik ku teoretickej informatike, a neskôr som spravila ešte ďalší, tentokrát nemalý skok, ku aplikáciám matematiky a informatiky v neurovedách.
Proč jste se rozhodla pro vědeckou dráhu v tomto oboru?
S výpočetnou neurovedou som sa zoznámila počas môjho bakalárskeho štúdia, keď som sa chcela zamerať na prienik matematiky a biológie, pretože obidve oblasti sú pre mňa fascinujúce. Práve Edita mi vtedy odporučila Dr. Jaroslava Hlinku, ktorý sa venuje komplexným systémom, medzi ktoré patrí napríklad aj mozog. Na túto spoluprácu mám dobré spomienky, veľmi ma bavilo riešiť zadaný problém. Hoci to bolo krátke, a naviac covidové obdobie, veľmi to ovplyvnilo moje nasledujúce smerovanie.
Myslím si, že na vedeckú dráhu mám vhodné povahové črty, mám prirodzene zvedavú a trpezlivú povahu, a Jaderka ma naučila veľmi vytrvalej a systematickej práci. Keď som počas magisterského stupňa premýšľala, ktorým smerom sa vydať, doktorské štúdium sa zdalo byť prirodzenou voľbou. V sfére záujmu to bol výber medzi teóriou čísel a neurovedou. Nakoniec som sa rozhodla venovať sa oblasti, v ktorej mám bližšie k praktickej aplikácii, a ktorá má potenciálny priamy medicínsky dopad. Zároveň som v tom období vďaka podobnému popularizačnému rozhovoru spoznala Karolínu Korvasovú, svoju súčasnú školiteľku, ktorá krátko nato obdržala grant na založenie vlastnej výskumnej skupiny, a skvelo to všetko “klaplo”.
Co vás na vědecké práci nejvíce baví a motivuje?
Veda je pre mňa cesta za poznaním. Občas sa cítim ako malé dieťa, ktoré je nadšené vecami, ktoré ostatným prijdú samozrejmé. Som rada, že po tejto ceste nekráčam sama, ale mám okolo seba ľudí, ktorých fascinujú podobné veci. Tu si dovolím odkázať na jeden komentár, v ktorom sme sa s Karolínou našli (It takes two to think | Nature Biotechnology). Môže sa zdať byť veľmi záhadné ako vznikajú myšlienky vedúce k veľkým objavom. Je to tak, že vedci majú stále svoje heuréka momenty, že okolo nich stále padajú inšpirujúce newtonovské jablká? Občas sa nám takéto momenty naozaj dejú, podobne ako slávnym vedcom, pred zaspaním, v sprche, keď len tak ležíme v parku, keď čakáme na metro… Častokrát to ale tak nie je. Pre mňa sú najdôležitejšie chvíle skryté v rozhovoroch. Keď obe strany otvorene prinášajú nápady, občas k veci, občas od veci, snažia sa spolu nájsť slová, keď sa jedna strana neurazí, že jej ten druhý rozbil koncept. Keď sa spolu kráča bližšie k cieľu, hoci ten je ešte len niekde v nejasnej diaľke. Preto díky všetkým mojim science buddies, špeciálne Káji a Jardovi, s ktorými ma vždy baví čmárať si po tabuli a premýšľať.
Vědecká profese je náročná a nezřídka vědkyním a vědcům zasahuje i do osobního života. Pociťujete, že by vás věda v běžném životě nějak limitovala?
Pre mňa je obdobie doktorátu jedným z najviac vyvážených období môjho života. Robím prácu, ktorá ma napĺňa a zaujíma, spolu s ľuďmi, ktorých mám rada, a ktorí sú pre môj život obohatením. Medzi mojim osobným a pracovným životom nie je až tak prísna línia, a zatiaľ mi to tak aj vyhovuje. Popri práci sa mi darí nájsť si čas na záľuby, a snáď do toho v budúcnosti pribudne aj vlastná rodina.
Na jakém výzkumu nebo projektu aktuálně pracujete? Jaké metody a nástroje ve svém výzkumu nejčastěji využíváte?
Širšia výskumná téma, ktorou sa zaoberá náš tím pod vedením Karolíny, sú vysokofrekvenčné kortikálne oscilácie. Znie to ako mágia, a pojmy oscilácie a mozgové vlny sú častokrát spomínané i v ezoterickom kontexte, môžem ale čitateľa ubezpečiť, že na Matfyze sa naozaj venujeme exaktnému výskumu. Pri nahrávaní dát, či už z povrchu hlavy, alebo z vnútra mozgu pomocou intrakortikálnych elektród, je obvykle výsledkom elektrické napätie. Dajú sa v ňom rozlíšiť pomalšie frekvencie, v našom kontexte napríklad okolo 10 Hz, ale aj rýchlejšie, v rádoch 100–200 Hz. Nahrávané napätie je obrazom toho, čo sa deje v mozgu, keď medzi sebou neuróny komunikujú, čo sa realizuje, ako je snáď známe i laickej verejnosti, pomocou elektrických impulzov. Tradičný pohľad hovorí, že čím rýchlejšie frekvencie, tým lokálnejšia je informácia, ktorú získavame o populácii neurónov. Túto ideu sa snažíme upresniť, prehĺbiť a rozšíriť, a to pomocou rôznych analytických a štatistických metód. Do budúcnosti sa nám možno podarí vyraziť aj smerom matematického modelovania.
Ilustrace populační aktivity neuronů (autor: Aitor Morales-Gregorio)
S jakými daty pracujete a jak je získáváte? Jaké jsou hlavní výzvy ve vašem oboru?
Používame viaceré typy dát, od ľudských EEG, až po zvieracie intrakortikálne nahrávky. Ja osobne sa v súčasnosti zameriavam práve na intrakortikálne dáta, a to u opíc a u hlodavcov. Z historického hľadiska je neuroveda limitovaná hlavne technickými možnosťami nahrávania a spracovania dát. Napríklad EEG, nástroj známy aj z klinickej praxe, sa v minulosti len zriedka používal na nahrávanie vysokých frekvencií. My sme nedávno mali možnosť si vysokofrekvenčné EEG dáta sami nahrať (viz priložená fotka). Okrem toho máme na fakulte výborné možnosti, čo sa týka spracovania a ukladania dát, máme k dispozícii cluster so značnou výpočetnou aj pamäťovou kapacitou. Mám aj preto pocit, že je pred nami množstvo otvorených dverí, a že aj globálne neurovedu očakáva pestré obdobie plné nových možností a objavov spojených so stále sa zvyšujúcou dostupnosťou nových technológií. Neprekvapivo začína byť v našej oblasti viditeľný aj vplyv AI, v tomto smere si ale netrúfam vysloviť konkrétnejšie očakávania.
Spolupracujete na výzkumu s jinými vědci nebo institucemi?
Keďže náš výskum z veľkej časti stojí na dátach, ktoré obvykle sami nenahrávame, spolupráca s inými vedeckými inštitúciami je nevyhnutná. Mnohé z experimentov, ktoré analyzujeme, sú unikátne aj v globálnom merítku, väčšina z nich je nahrávaná mimo Českú republiku. Osobne som strávila posledný polrok v experimentálnom laboratóriu G. Girardeau v Paríži, kde sa nahrávajú intrakortikálne spánkové dáta u potkanov a myší. Bola to pre mňa cenná skúsenosť, a aj keď tento zážitok bol pre mňa v mnohých rovinách náročný, možnosť získať blízky vzhľad do experimentálnej neurovedy je nedoceniteľná.
Jaký dopad může mít váš výzkum na společnost?
Mám nádej, že môj výskum má potenciál zlepšiť ľudské životy, a to snáď aj v blízkej budúcnosti. Jedna z mojich osobných motivácii, prečo skúmať kortikálne oscilácie (v širšom zmysle) je napríklad fakt, že pre pacientov s Parkinsonovou chorobou sa hĺbková mozgová stimulácia používa na zmiernenie niektorých motorických príznakov efektívne už dnes. Môj starký, s ktorým sme si boli veľmi blízki, trpel práve touto chorobou. Zomrel v roku 2017, a stále mi veľmi chýba. Svoj výskum preto chápem aj ako gesto voči ľuďom trpiacim ochoreniami mozgu, a dúfam, že jedného dňa si budem môcť povedať, že sme naozaj zmenili niekoho život k lepšiemu.
