Sommeren hos Simula

Simula har denne sommeren åpnet dørene for 12 studenter som skal lære matematisk modellering av hjertet. Slik skal fremtidens forskning på hjertemedisin sikres.

Hvorfor trenger vi matematiske modeller?

Hjertesvikt er et økende problem og det investeres millioner av kroner i forskning for å kunne forebygge dette.

Nye legemidler må gjennom omfattende testing for å kunne slippes ut på markedet. Det tar i snitt 12-15 år å få et ferdigstilt medikament ut på markedet, og dette koster flere milliarder kroner.

I tillegg til å være svært kostbart og tidkrevende er det også av praktiske årsaker vanskelig å gjennomføre medisinske eksperimenter på mennesker. Dette gjelder særlig for hjertemedisiner, da utfallet kan være dødelig.

Lenge var medisin og matematikk adskilt, men I dag kan fysiologi, matematikk og datamaskiner kombineres til å simulere hjertets funksjon og å utvikle og teste medisiner.

Hvordan kan hjertet modelleres matematisk?

Cellene i hjertet har ionekanaler som kan åpnes og lukkes. Ladede ioner strømmer ut eller inn av disse, og en spenning oppstår mellom innsiden og utsiden av celleveggen. Spenningen varierer i løpet av et hjerteslag og denne spenningens variasjon kalles aksjonspotensialet.

Hjertet består av mange forskjellige fibre og celler. Den første og kanskje mest kjente matematiske modellen av en enkeltcelle ble utviklet av Alan Lloyd Hodgkin og Andrew Huxley i allerede i 1952 og beskrev aksjonspotensialet til nevroner i hjertet.

Hodgkin og Huxley fant ut hvilke ioner som antakelig var de viktigste bidragsyterne til aksjonspotensialet, strømmen av kaliumioner og natriumioner.

De antok også at ionekanaler kan være selektive. De mistenkte at en spesiell type ionekanal kan bestemme seg for å slippe gjennom kun kaliumioner, mens en annen kanal kun vil slippe gjennom natriumioner. Dette har senere vist seg å stemme ganske godt, og Hodgkin og Huxley mottok Nobelprisen i medisin i 1963 for sitt arbeid.

Selv om modellen var forholdsvis enkel, tok det svært lang tid å gjennomføre de første beregningene. Det tok flere uker å beregne ting som i dag tar under ett sekund på en moderne datamaskin.

Sommerskole i tre deler

Simula Research Laboratory på Fornebu jobbes det med slike problemer hver dag, og det trengs stadig nye dyktige folk innen feltet. Simula arrangerer defor en sommerskole i samarbeid med UiO og University of California, San Diego.

Vi er nå en gruppe på 12 studenter, de fleste fra USA og Norge, men også med innslag fra Tyskland, Italia og Danmark. Simula satser stort og ser for seg at dette i fremtiden kan bli en av de fremste kursene innen feltet. Dette er første året en slik sommerskole arrangeres, og allerede i år har vi hatt besøk av flere kjente forskere som er meget anerkjent på sitt område.

Sommerskolen er delt inn i tre deler:

  • Teori/forelesninger
  • Prosjektarbeid
  • Avslutning med fremføring av resultater

Første del av kurset er allerede ferdig og ble avholdt i Simulas lokaler i perioden 16-27. juni. I dette innlegget skal jeg fortelle litt om hvordan opplegget har vært og hvordan vi har opplevd det.

Sosial sommerskole

Våre to første uker her på Simula har båret preg av mye teori og undervisning. Likevel har vi også fått tid til å være sosiale. Av høydepunktene kan fotballkamp på Kontraskjæret og fottur til Vettakollen nevnes.

I tillegg har det vært arrangert en sammenkomst for alle studenter som tar sommerjobb på Fornebu, ”Young at Fornebu”. Her var det muligheter for å bli kjent med studenter som tok sommerjobb i blant annet Statoil, Telenor, Subsea7 og EVRY. Det var nyttige erfaringer å ta med seg, og selv møtte jeg noen gamle kjente jeg ikke visste jobbet innen samme felt som meg selv.

Siste kvelden ble det også arrangert en eksklusiv middag for sommerskolens deltakerne på Ekebergrestauranten. Velkomstdrinker og god mat var selvfølgelig på plass og flere av foreleserne og professorene var med på middagen.

Selv fikk jeg en interessant prat med Dr. Patrick Farell fra University of Oxford, som gjesteforeleste for oss blant annet om inversproblemer. Inversproblemer går kort forklart ut på å kunne beskrive et system i fortiden dersom vi har nødvendig info om tilstanden til dette systemet i dag.

Videre arbeid -prosjekt

Vi har akkurat blitt delt inn i grupper på en til tre studenter som har fått utdelt ett prosjekt hver å jobbe med frem mot avslutningen av sommerskolen.

I oppstartsfasen er det viktig å få satt seg inn i tidligere publikasjoner og forstå sammenhengen med det vi selv skal forske på. For vi føler oss litt som ordentlige forskere i denne perioden.

Alle prosjektene dreier seg om å modellere hjertets funksjon, men med forskjellig vinkling og forskjellige bruksområder. Selv har jeg fått utdelt et prosjekt der vi skal se nærmere på effekten av et legemiddel på hjerterytmen og da særlig hvorfor legemiddelet har den effekten man har observert eksperimentelt. Mer om detaljene i dette prosjektet og hvordan arbeidet har gått vil jeg komme tilbake til i et senere innlegg.

Inntil da blir det mye forskning og forhåpentligvis en kort ferie.

  • Luring

    Kult, godt skrevet! Fremtiden til norsk hjertebehandling er tydeligvis i gode hender 🙂