211service.com
En musikalisk partitur för sjukdom
När den ställs till musik låter tjocktarmscancer något kusligt. Det är upptäckten av Gil Alterovitz , en forskare vid Harvard Medical School som utvecklar ett datorprogram som översätter protein och genuttryck till musik. I hans akustiska översättning representerar harmoni god hälsa, och osämja indikerar sjukdom.
Koppla ihop prickarna : En Harvard-forskare har översatt gener (cirklar) till musik genom att kartlägga relationen (linjerna) mellan dem och bestämma nyckelnätverk (röda noder). Varje nätverk tilldelas en musiknot.
Vid varje given tidpunkt i var och en av våra celler, tar tusentals gener ut sina molekylära produkter medan tusentals fler ligger åldrande. Profilen för vilka gener som är på och av förändras ständigt – med specifika sjukdomar som cancer, till exempel.
Efter att leta efter ett mer förenklat sätt att representera det komplexa biblioteket av information som är inneboende i genuttryck, beslutade Alterovitz att representera dessa förändringar med musik. Han hoppas att läkarna en dag kommer att kunna använda hans musik för att upptäcka hälsorelaterade förändringar i genuttryck tidigt via ett musikaliskt missförstånd, vilket potentiellt kan förbättra patientens resultat.
Det första steget i gen-till-ljud-omvandlingen var att minska flera mätningar till ett fåtal grundläggande signaler, som var och en kunde representeras av en annan ton. Tillsammans skulle tonerna bilda ett harmoniskt ackord i normala, friska tillstånd och bli alltmer ostämma när de fysiologiska nyckeltecken går snett och signalerar sjukdom.
Multimedia
Lyssna på exempel på genbaserad musik.
Alterovitz använde matematisk modellering för att bestämma sambanden mellan fysiologiska signaler. Ungefär som de olika systemen i en bil, arbetar många fysiologiska tecken synkront för att hålla en kropp frisk. Dessa signaler [är] inte isolerade delar, säger Alterovitz. Som i en bil fungerar en växel med andra växlar för att styra till exempel servostyrning. På samma sätt finns det många korrelationer mellan fysiologiska variabler. Om hjärtfrekvensen är högre kommer andra variabler att röra sig tillsammans som svar, och du kan förenkla den redundansen och informationen.
Ljudet av cancer : En population av gener och deras relaterade proteiner i en modell av tjocktarmscancer har överförts till musik. Resultatet är en inharmonisk komposition, jämfört med friska samplingar som låter mer harmoniska.
Med hjälp av data som samlats in från en studie av proteinuttryck i tjocktarmscancer, analyserade Alterovitz mer än tre tusen relaterade proteiner involverade i sjukdomen. Han förminskade de tusentals proteinerna till fyra nyckelnätverk, med hjälp av olika genetiska databaser som katalogiserar relationer mellan gener och proteiner. Han tilldelade sedan en ton till varje nätverk, och tillsammans bildade dessa toner ett harmoniskt ackord. Han jämförde musiken från normala, friska mänskliga datauppsättningar med den från tjocktarmscancerproverna och fann att, enligt hans modell, lät tjocktarmscancer inharmoniskt.
Forskare kanske kan översätta andra sjukdomar till musik genom att ställa in systemet som Alterovitz har utvecklat. Till exempel kan forskare identifiera proteinnätverk relaterade till störningen av intresse och sedan tilldela toner som i kombination bildar inharmoniska ackord, jämfört med deras friska motsvarigheter.
Han tillägger att tekniken kan ha tillämpningar utanför medicinen, till exempel för att förenkla information för flygledare och i alla andra branscher som kräver analys av stora datamängder. Det finns också en möjlighet att använda proteinmusik enbart för musikens skull: en DJ i Boston-området har uttryckt intresse för att spela Alterovitz musik i lokala barer – en potentiell intäktsström för både musiker och matematiker.