211service.com
Een partituur voor ziekte
Op muziek klinkt darmkanker een beetje griezelig. Dat is de bevinding van Gil Alterovits , een onderzoeker aan de Harvard Medical School die een computerprogramma ontwikkelt dat eiwit- en genexpressie in muziek vertaalt. In zijn akoestische vertaling staat harmonie voor een goede gezondheid en tweedracht voor ziekte.
De punten verbinden : Een onderzoeker van Harvard heeft genen (cirkels) vertaald naar muziek door de relatie (lijnen) daartussen in kaart te brengen en sleutelnetwerken te bepalen (rode knooppunten). Elk netwerk krijgt een muzieknoot toegewezen.
Op elk willekeurig moment in elk van onze cellen produceren duizenden genen hun moleculaire producten, terwijl duizenden meer verouderd zijn. Het profiel van welke genen aan of uit staan, verandert voortdurend, met specifieke ziekten zoals kanker bijvoorbeeld.
Op zoek naar een meer vereenvoudigde manier om de complexe bibliotheek van informatie die inherent is aan genexpressie weer te geven, besloot Alterovits om die veranderingen met muziek weer te geven. Hij hoopt dat artsen op een dag in staat zullen zijn om zijn muziek te gebruiken om gezondheidsgerelateerde veranderingen in genexpressie vroegtijdig op te sporen via een muzikale misstap in onenigheid, wat mogelijk de uitkomst van een patiënt verbetert.
De eerste stap in de gen-naar-geluid-conversie was om meerdere metingen terug te brengen tot een paar fundamentele signalen, die elk konden worden weergegeven door een andere noot. Samen zouden de noten een harmonisch akkoord vormen in normale, gezonde toestanden en steeds meer uit de toon vallen als belangrijke fysiologische symptomen misgaan, wat duidt op ziekte.
Multimedia
Luister naar voorbeelden van op genen gebaseerde muziek.
Alterovitz gebruikte wiskundige modellering om relaties tussen fysiologische signalen te bepalen. Net als de verschillende systemen in een auto, werken veel fysiologische tekens synchroon om een lichaam gezond te houden. Deze signalen [zijn] geen geïsoleerde onderdelen, zegt Alterovitz. Net als in een auto werkt één versnelling samen met andere versnellingen om bijvoorbeeld stuurbekrachtiging te regelen. Evenzo zijn er veel correlaties tussen fysiologische variabelen. Als de hartslag hoger is, zullen andere variabelen als reactie samen bewegen, en u kunt die redundantie en informatie vereenvoudigen.
Het geluid van kanker : Een populatie van genen en hun verwante eiwitten in een model van darmkanker is omgezet in muziek. Het resultaat is een onharmonieuze compositie, vergeleken met gezonde samples die harmonischer klinken.
Met behulp van gegevens die zijn verzameld uit een onderzoek naar eiwitexpressie bij darmkanker, analyseerde Alterovitz meer dan drieduizend verwante eiwitten die bij de ziekte betrokken zijn. Hij bracht de duizenden eiwitten terug tot vier sleutelnetwerken, met behulp van verschillende genetische databases die relaties tussen genen en eiwitten catalogiseren. Vervolgens wees hij een noot toe aan elk netwerk, en samen vormden deze noten een harmonisch akkoord. Hij vergeleek de muziek van normale, gezonde menselijke datasets met die van de darmkankermonsters en ontdekte dat, volgens zijn model, darmkanker onharmonisch klonk.
Onderzoekers kunnen mogelijk andere ziekten in muziek vertalen door het systeem dat Alterovitz heeft ontwikkeld af te stemmen. Onderzoekers kunnen bijvoorbeeld eiwitnetwerken identificeren die verband houden met de betreffende aandoening en vervolgens noten toewijzen die, in combinatie, onharmonische akkoorden vormen, vergeleken met hun gezonde tegenhangers.
Hij voegt eraan toe dat de techniek toepassingen kan hebben buiten de geneeskunde, zoals voor het vereenvoudigen van informatie voor luchtverkeersleiders, en in elke andere industrie die analyse van grote datasets vereist. Er is ook een mogelijkheid om eiwitmuziek puur voor de muziek te gebruiken: een DJ in de omgeving van Boston heeft interesse getoond om de muziek van Alterovitz in lokale bars te spelen - een potentiële inkomstenstroom voor zowel muzikant als wiskundige.