211service.com
Et musikalsk partitur til sygdom
Når den er sat til musik, lyder tyktarmskræft noget uhyggeligt. Det er konstateringen af Gil Alterovitz , en forsker ved Harvard Medical School, som er ved at udvikle et computerprogram, der omsætter protein og genekspression til musik. I hans akustiske oversættelse repræsenterer harmoni godt helbred, og splid indikerer sygdom.
Forbindelse af prikkerne : En Harvard-forsker har oversat gener (cirkler) til musik ved at kortlægge forholdet (linjerne) mellem dem og bestemme nøglenetværk (røde knudepunkter). Hvert netværk er tildelt en node.
På ethvert givet tidspunkt i hver af vores celler vælter tusindvis af gener deres molekylære produkter ud, mens tusinder mere ligger ældende. Profilen af, hvilke gener der er tændt versus slukket, ændrer sig konstant - med specifikke sygdomme som for eksempel kræft.
I søgningen efter en mere forenklet måde at repræsentere det komplekse bibliotek af information, der er iboende i genekspression, besluttede Alterovitz at repræsentere disse ændringer med musik. Han håber, at læger en dag vil være i stand til at bruge hans musik til at opdage sundhedsrelaterede ændringer i genekspression tidligt via en musikalsk glidning i uenighed, hvilket potentielt kan forbedre en patients resultat.
Det første trin i gen-til-lyd-konverteringen var at reducere flere målinger til nogle få fundamentale signaler, som hver kunne repræsenteres af en anden note. Tilsammen ville tonerne danne en harmonisk akkord i normale, sunde tilstande og blive mere og mere ustemte, efterhånden som de fysiologiske nøgletegn går skævt og signalerer sygdom.
Multimedier
Lyt til eksempler på gen-baseret musik.
Alterovitz brugte matematisk modellering til at bestemme sammenhænge mellem fysiologiske signaler. Meget ligesom de forskellige systemer i en bil, arbejder mange fysiologiske tegn synkront for at holde en krop sund. Disse signaler [er] ikke isolerede dele, siger Alterovitz. Ligesom i en bil arbejder det ene gear sammen med andre gear til at styre for eksempel servostyring. På samme måde er der masser af sammenhænge mellem fysiologiske variabler. Hvis pulsen er højere, vil andre variabler bevæge sig sammen som svar, og du kan forenkle den redundans og information.
Lyden af kræft : En population af gener og deres relaterede proteiner i en model af tyktarmskræft er blevet omsat til musik. Resultatet er en uharmonisk komposition sammenlignet med sunde samples, der lyder mere harmonisk.
Ved hjælp af data indsamlet fra en undersøgelse af proteinekspression i tyktarmskræft analyserede Alterovitz mere end tre tusinde relaterede proteiner involveret i sygdommen. Han nedskærede de tusindvis af proteiner til fire nøglenetværk ved hjælp af forskellige genetiske databaser, der katalogiserer forhold mellem gener og proteiner. Han tildelte derefter en tone til hvert netværk, og tilsammen dannede disse toner en harmonisk akkord. Han sammenlignede musikken fra normale, sunde menneskelige datasæt med tyktarmskræftprøverne og fandt ud af, at ifølge hans model lød tyktarmskræft uharmonisk.
Forskere kan muligvis oversætte andre sygdomme til musik ved at tune det system, Alterovitz har udviklet. For eksempel kan forskere identificere proteinnetværk relateret til interesseforstyrrelsen og derefter tildele toner, der i kombination danner uharmoniske akkorder sammenlignet med deres sunde modstykker.
Han tilføjer, at teknikken kan have anvendelser uden for medicin, såsom til at forenkle information til flyveledere og i enhver anden industri, der kræver analyse af store datasæt. Der er også mulighed for at bruge proteinmusik udelukkende for musikkens skyld: en DJ i Boston-området har udtrykt interesse for at spille Alterovitzs musik i lokale barer – en potentiel indtægtsstrøm for både musiker og matematiker.