Quando gli errori diventano tracce

Cosa succede nel cervello quando si mente? ? venerdì pomeriggio nel "Fünffinger Dock" del 中国足球彩票 H?nggerberg. 18 studenti di scienze farmaceutiche stanno discutendo sul significato e sui limiti dei termini e dei metodi scientifici. Tre di loro, Sara Dylgieri, Severin Lustenberger e Frederik Pei?ert, presentano un caso di studio. In esso i ricercatori hanno studiato quali regioni del cervello si attivano quando si mente. Hanno scoperto che le regioni cerebrali frontali e laterali sono attive quando qualcuno mente e che altre regioni cerebrali sono attive quando una bugia è immaginata rispetto a quando è pronunciata.

Tuttavia, la discussione degli studenti si concentra meno sul risultato e più sul modo in cui è stato ottenuto. La procedura è tipica della ricerca scientifica, riassumono. I ricercatori hanno lavorato con presupposti teorici, le cosiddette ipotesi, che hanno esaminato sperimentalmente. Hanno confrontato i loro risultati con le scoperte esistenti nella letteratura di ricerca e hanno dedotto la migliore spiegazione possibile in quel momento.

Gli studenti discutono intensamente i presupposti alla base della risonanza magnetica funzionale (fMRI). Questa tecnica di imaging viene utilizzata per visualizzare le regioni cerebrali attivate a colori con un'alta risoluzione spaziale in un'immagine digitale. A rigore, tuttavia, la fMRI misura l'ossigeno e il flusso sanguigno nei vasi sanguigni. La conclusione sull'attività cerebrale è quindi indiretta.

Trarre le giuste conclusioni dalle immagini richiede una conoscenza metodica di ciò che viene misurato esattamente e di come viene creata un'immagine. L'imaging comporta diverse "fasi di traduzione" che non sono sempre completamente trasparenti e prive di ambiguità: le proprietà biologiche vengono tradotte in misure fisiche, convertite matematicamente in coordinate spaziali e assemblate in un'immagine digitale.

Seleziona: Nessun metodo dice tutto

Nel corso "Concetti e metodi scientifici", gli studenti delle scienze farmaceutiche hanno imparato a valutare le ipotesi, le giustificazioni e le conclusioni di un approccio scientifico. Nel corso di una settimana, imparano come la scelta di una particolare teoria e di un particolare metodo influenzi un documento scientifico e a cosa devono prestare attenzione quando rivedono i presupposti e i concetti di base del proprio progetto di lavoro.

"Chiunque indaghi su una domanda di ricerca in apertura dovrebbe essere in grado di giustificare quali teorie, approcci ed esperimenti utilizza. Per scegliere quelli più adatti, è necessario conoscere i loro punti di forza e i loro limiti", afferma Vivianne Otto, libera docente presso l'Istituto di scienze farmaceutiche (IPW) dell'ETH. Ha progettato il corso insieme a Elvan Kut, anch'egli docente presso l'IPW.

Il corso fa parte del programma di laurea magistrale in Scienze farmaceutiche, completamente rivisto e offerto per la prima volta dall'autunno 2017. Questo programma qualifica gli studenti per il lavoro scientifico nella ricerca fondamentale e nell'industria (a differenza del "Master of Pharmacy", che prepara gli studenti al lavoro in farmacia).

Oltre ai fondamenti chimici, fisici e biologici necessari per la ricerca e lo sviluppo di nuovi farmaci, gli studi insegnano anche competenze pratiche e riflessive come la filosofia della scienza, l'etica, la scrittura scientifica, la biostatistica e la gestione dei progetti.

Discussione dei risultati

La scienza implica anche che i ricercatori esaminino criticamente la validità e l'efficacia delle loro scoperte e che mettano i loro risultati in discussione. Di conseguenza, il corso fa parte dell'iniziativa "Critical Thinking" dell'ETH di Zurigo.

"La ricerca farmaceutica oggi utilizza e combina tecniche altamente sviluppate e metodi computazionali. Ciò richiede molte conoscenze e ancor più riflessione per selezionare gli approcci più utili e valutare il significato dei risultati in ciascun caso", afferma Kut. "? per questo che insegniamo la filosofia della scienza direttamente in connessione con gli attuali metodi scientifici", spiega Norman Sieroka, libero docente di filosofia e direttore del Turing Centre di Zurigo, nonché terzo docente della Confederazione Svizzera. "A tal fine, abbiamo invitato un esperto in ogni giorno del corso per spiegare agli studenti il contesto, le possibilità e i limiti dei metodi di ricerca all'avanguardia. "

Esperimenti: verificare le teorie, esplorare nuovi territori

Teoria e sperimentazione giocano un ruolo fondamentale nel percorso verso il riconoscimento delle scoperte scientifiche. "Gli esperimenti sono spesso usati per scoprire di più sulle teorie", dice Sieroka. Nell'ambito di una teoria, i ricercatori fanno determinate ipotesi e formulano relazioni "se" e "allora". Le studiano in esperimenti, con i dati di misurazione che supportano o indeboliscono le ipotesi teoriche.

"Oltre a studiare le teorie, gli esperimenti sono adatti anche a indagare aree sconosciute e nuovi fenomeni", continua Sieroka. Questi esperimenti "esplorativi" possono essere utilizzati per trovare regolarità, ricavare relazioni "se" e definire nuovi concetti. Esistono anche esperimenti senza una teoria precedente: ad esempio, quando si utilizzano algoritmi intelligenti per filtrare le regolarità da grandi quantità di dati.

Gli studenti sono interessati ed entusiasti della distinzione e la applicano alla ricerca farmaceutica: "La verifica delle teorie svolge un ruolo importante nella ricerca farmacologica assistita dal computer", dice uno studente. Le ipotesi di base vengono simulate al computer e poi testate negli esperimenti. Nella realtà, le molecole non si comportano sempre come nella simulazione al computer.

Essere in grado di reagire consapevolmente agli eventi inaspettati è un obiettivo di apprendimento, afferma Otto: "Non tutti i risultati strani devono essere necessariamente un errore di misurazione. A volte significa piuttosto che bisogna cambiare o ammettere un'ipotesi teorica. "