Fisika kesehatan usus dan otak » Fisika MIT

Chih-Wei Joshua Liu ’22 adalah calon dokter-fisikawan yang bekerja untuk membuka rahasia termodinamika dalam biologi dan kedokteran.

Sejak ia masih muda, Chih-Wei Joshua Liu ’22 selalu tahu bahwa ia ingin menjadi “dokter-ilmuwan,” mengejar penelitian di persimpangan ilmu dasar dan kedokteran.

“Saat tumbuh dewasa, saya ingin melakukan pekerjaan yang secara nyata membantu orang-orang,” kata Liu. “Saya juga ingin memperluas pemahaman kita tentang alam semesta. Fisika menjelaskan bagaimana alam berperilaku. Dari persamaan, kita dapat menurunkan perilaku. Dalam biologi dan kedokteran, perilaku ini sangat kompleks. Saya selalu bertanya-tanya bagaimana ilmu-ilmu ini digabungkan: Jika kita dapat menempatkan kompleksitas alam yang indah dalam bahasa matematika, maka dunia menjadi masuk akal.”

Sebagai putra seorang dokter dan ahli biologi komputasi, ia sejak awal mengenal kehidupan dalam penelitian. Keluarganya pindah dari Taipei ke Dallas, Texas, dan San Francisco Bay Area sebelum kembali ke Taiwan selama tahun-tahun sekolah menengahnya, ketika ayahnya bergabung dengan fakultas di Institut Penelitian Kesehatan Nasional Taiwan.

Dia berkompetisi di Olimpiade Biologi saat di National Experimental High School, sebuah sekolah internasional yang dijalankan oleh pemerintah Taiwan untuk anak-anak yang dibesarkan di luar negeri dari karyawan Taman Sains Hsinchu. Taman Sains Hsinchu berpusat di Perusahaan Manufaktur Semikonduktor Taiwan, yang didirikan oleh anggota dewan MIT Corporation Morris Chang ’52, SM ’53, ME ’55.

“Orang-orang di sekolah menengah saya menganggap MIT sebagai tempat di mana Anda dapat membuat perbedaan di dunia,” kata Liu. Tertarik ke Institut, baik Liu dan saudara kembarnya, Chih-Lun Julian, mendaftar ke MIT. Saudaranya kemudian lebih tertarik pada linguistik komputasi, sementara dia tertarik pada biokimia dan biologi komputasi.

“Banyak penelitian terpenting dalam kondensat telah dilakukan di MIT,” katanya. “Saya mulai pergi ke klub jurnal kondensat biomolekuler di semester pertama sebagai mahasiswa baru dan menyadari bahwa, untuk benar-benar memahami kondensat, saya membutuhkan termodinamika statistik. Saya kecewa mengetahui bahwa saya tidak bisa melangkah jauh tanpa fisika.”

BACA JUGA :  Fisika Menengah untuk Kedokteran dan Biologi: The Annotated Hodgkin & Huxley: Panduan Pembaca

Setelah berjuang dengan fisika sekolah menengah, dia khawatir tentang Persyaratan Institut Umum (GIR) fisika Institut. “Ketika saya mengambil 8.01 dengan Profesor Kiyoshi Masui, saya menyadari bahwa fisika MIT — terutama TEAL yang terkenal di dunia [Technology-Enhanced Active Learning] format yang digunakan untuk 8.01 dan 8.02 — sangat berbeda dari fisika AP pilihan ganda.”

Dengan pemahaman yang kuat tentang mekanika Newton, ia mendorong dirinya untuk mengambil kelas lanjutan yang lebih menantang, 8.022 (Fisika II: Listrik dan Magnet). Dari sana, ia mengejutkan dirinya sendiri dengan menyatakan jurusannya sebagai fisika.

“GIR fisika mendorong saya untuk berkembang secara akademis. Saya TA 8.01 tahun kedua saya dan senang membantu siswa lain mengembangkan keterampilan dan minat dalam fisika.”

Dia beralih dari kondensat biomolekuler dan mengejar penelitian di bidang biofisika lainnya, dimulai dengan bekerja pada pendekatan evolusi eksperimental untuk merekayasa terapi mikrobioma dengan Profesor Jeff Gore.

“Tujuan lama dalam kedokteran adalah kemampuan untuk menyesuaikan mikroba dengan kebutuhan metabolisme spesifik pasien; mikroba luar dengan fungsi yang berpotensi berguna biasanya tidak bertahan saat dimasukkan ke dalam mikrobioma pasien,” katanya. “Kami mengembangkan bakteri yang diisolasi dari usus manusia untuk mendegradasi senyawa yang menyebabkan batu ginjal. Saya menemukan proyek ini menarik karena kami menggunakan pemodelan matematika untuk mengontrol lintasan evolusi bakteri di laboratorium, serta untuk merekayasa sesuatu yang dapat memiliki aplikasi medis nyata.”

Pada tahun 2020, ia mulai bekerja dengan Profesor Nikta Fakhri dalam pendekatan pembelajaran mesin untuk mengukur produksi entropi dalam sistem biologis.

“Para fisikawan percaya bahwa ketidakterbalikan waktu adalah properti utama kehidupan; proses biologis yang tidak dapat ditarik kembali meningkatkan entropi alam semesta,” katanya. “Namun, sulit untuk benar-benar mengukur ireversibilitas. Kami menggunakan algoritme pembelajaran mesin baru untuk melakukan hal ini. Rho GTPase adalah pengatur pembelahan sel yang dilestarikan di hampir semua hewan, termasuk manusia dan bintang laut yang kami gunakan secara eksperimental. Dengan menggunakan jaringan saraf kami, kami telah mengukur panah waktu secara kuantitatif dalam sistem biologis yang penting ini; Rho terlibat dalam kanker, di antara penyakit lainnya.”

BACA JUGA :  Perbedaan Antara Pertanyaan Bagus dan Pertanyaan Buruk -

Dia mempresentasikan karya ini pada Pertemuan Maret American Physical Society, dan berencana untuk segera menyerahkan naskah penulis pertama bersama untuk ditinjau.

Mendukung kesehatan mental

“Saya tahu banyak orang yang telah berjuang dengan masalah kesehatan mental,” katanya. “MIT adalah tempat yang cukup menegangkan, dan banyak orang berjuang ketika mereka sampai di sini. Ini adalah masalah yang saya benar-benar ingin terlibat.”

Ini menariknya ke masalah kesehatan mental yang mendesak di dalam dan di luar kampus.

Selama pandemi, ia bergabung dengan MIT Wellbeing Ambassadors untuk mendistribusikan pedoman Covid-19 dan alat pelindung diri kepada mahasiswa yang tetap berada di kampus selama pandemi. Sebagai presiden Active Minds and Peer Ears, ia memimpin penggabungan dua kelompok pendidikan sebaya kesehatan mental MIT, dan bekerja dengan Kantor Kesejahteraan Mahasiswa MIT dan dokter di Student Mental Health and Counseling Services untuk memberikan mahasiswa sarjana dan organisasi dengan mendengarkan secara aktif. pelatihan.

Musim panas lalu, sebagai Magang Dampak Sosial PKG di Departemen Psikiatri Rumah Sakit Umum Massachusetts (MGH), ia menggunakan survei ponsel cerdas instan untuk melacak penggunaan waktu pada orang dengan gangguan spektrum skizofrenia dan spektrum bipolar. Dengan menganalisis data, ia melihat munculnya efek ras dan status sosial ekonomi pada fungsi orang dengan penyakit mental parah, yang ia tulis untuk jurnal tersebut. Ilmu Psikologi Klinis.

“Saya berharap pekerjaan saya akan membantu psikiater masa depan mengatasi ketidakadilan ras dan sosial ekonomi dalam merawat orang dengan penyakit mental yang parah,” katanya.

Dalam proyek keduanya untuk MGH, ia menggunakan survei smartphone instan untuk melacak halusinasi dan proses metakognitif pada orang dengan skizofrenia. “Menganalisis data ini, kami dapat membuktikan hubungan antara kesalahan metakognitif dan halusinasi pada orang dengan skizofrenia,” katanya. Naskah itu akan diserahkan pada bulan Juni.

BACA JUGA :  Membuat kasus untuk "pengacara palsu" » Fisika MIT

Untuk metode pelepasan stresnya sendiri, di tahun pertamanya ia membagikan kecintaannya pada punk rock post-hardcore dengan pertunjukan pukul 2 pagi di WMBR, sampai ia menyadari bahwa itu tidak sesuai dengan jadwalnya. Dia adalah presiden Perhimpunan Mahasiswa Fisika MIT, yang menyelenggarakan acara untuk mahasiswa program sarjana Kursus 8 seperti istirahat belajar, menonton film, dan konferensi penelitian PRISM tahunan. Dia telah bertugas di Komite Nilai Fisika, komite departemen fakultas, staf, dan siswa yang bekerja sama untuk meningkatkan rekrutmen siswa yang kurang terwakili ke fisika MIT, dan untuk mendukung penasihat fakultas yang lebih inklusif.

Dia juga ketua pengabdian masyarakat dan anggota asosiasi pendidik di persaudaraannya, Phi Kappa Theta. Sebagai ketua layanan masyarakat, ia mendapatkan 12.000 masker wajah dari pemerintah Taiwan selama kekurangan masker AS tahun 2020 dan mengorganisir penggalangan dana untuk membeli masker ini dan menyumbangkannya ke Beth Israel Deaconess Medical Center. “Ini telah menjadi salah satu pengalaman saya yang menentukan di MIT,” katanya.

Liu juga seorang pejalan kaki yang rajin dan suka mengunjungi kolam pasang surut untuk mempelajari invertebrata laut.

Pemberhentian berikutnya: Penelitian dan MD-PhD

Dia mendaftar ke program MD-PhD untuk mengejar penelitian di persimpangan biostatistik dan mekanika statistik. Sementara itu, ia akan melanjutkan penelitiannya di kelompok Fakhri, mempelajari fase-fase materi “non-timbal balik” yang baru-baru ini diidentifikasi pada bakteri yang resistan terhadap obat.

Sebagai dokter-fisikawan masa depan, Liu berharap dapat menerapkan teknik matematika yang dia ambil di kelas fisika untuk membantu mereka yang berjuang dengan masalah kesehatan mental.

“Saya berharap dapat menerapkan fisika dasar pada masalah kesehatan manusia yang mendesak,” katanya. “Termodinamika non-keseimbangan baru-baru ini membuktikan potensinya dalam biologi fundamental. Saya percaya kerangka teoretis yang sama mungkin sama mendalamnya dengan kedokteran translasi.”

Leave a Reply

Your email address will not be published.