211service.com
Muzyczna partytura choroby
Kiedy jest ustawiony na muzykę, rak jelita grubego brzmi trochę dziwnie. To jest odkrycie Gil Alterovitz , pracownik naukowy w Harvard Medical School, który opracowuje program komputerowy tłumaczący ekspresję białek i genów na muzykę. W jego akustycznym tłumaczeniu harmonia oznacza zdrowie, a niezgoda – chorobę.
Łączenie kropek : Badacz z Harvardu przetłumaczył geny (koła) na muzykę, przedstawiając relacje (linie) między nimi i ustalając kluczowe sieci (czerwone węzły). Każda sieć ma przypisaną nutę muzyczną.
W każdej chwili w każdej z naszych komórek tysiące genów wytwarzają swoje produkty molekularne, podczas gdy kolejne tysiące leżą w fazie starzenia. Profil tego, które geny są włączone, a które wyłączone, stale się zmienia – na przykład w przypadku określonych chorób, takich jak rak.
Poszukując bardziej uproszczonego sposobu przedstawienia złożonej biblioteki informacji związanych z ekspresją genów, Alterovitz zdecydował się przedstawić te zmiany za pomocą muzyki. Ma nadzieję, że pewnego dnia lekarze będą mogli wykorzystać jego muzykę do wczesnego wykrywania zmian związanych ze zdrowiem w ekspresji genów poprzez muzyczne przejście w niezgodę, potencjalnie poprawiając wynik pacjenta.
Pierwszym krokiem w konwersji genu na dźwięk było sprowadzenie wielu pomiarów do kilku podstawowych sygnałów, z których każdy mógł być reprezentowany przez inną nutę. W normalnych, zdrowych stanach nuty tworzyłyby harmonijny akord i stawały się coraz bardziej rozstrojone, gdy kluczowe objawy fizjologiczne ulegały zmianie, sygnalizując chorobę.
Multimedialne
Posłuchaj przykładów muzyki opartej na genach.
Alterovitz zastosował modelowanie matematyczne, aby określić relacje między sygnałami fizjologicznymi. Podobnie jak różne układy w samochodzie, wiele fizjologicznych objawów działa synchronicznie, aby utrzymać ciało w zdrowiu. Te sygnały [są] nie izolowanymi częściami, mówi Alterovitz. Podobnie jak w samochodzie, jeden bieg współpracuje z innymi biegami, aby sterować np. wspomaganiem kierownicy. Podobnie istnieje wiele korelacji między zmiennymi fizjologicznymi. Jeśli tętno jest wyższe, inne zmienne będą w odpowiedzi zmieniać się razem i możesz uprościć tę nadmiarowość i informacje.
Dźwięk raka : Populacja genów i powiązanych z nimi białek w modelu raka okrężnicy została przeniesiona do muzyki. Rezultatem jest nieharmonijna kompozycja w porównaniu ze zdrowymi samplami, które brzmią bardziej harmonijnie.
Wykorzystując dane zebrane z badania ekspresji białek w raku okrężnicy, Alterovitz przeanalizował ponad trzy tysiące powiązanych białek zaangażowanych w tę chorobę. Zredukował tysiące białek do czterech kluczowych sieci, korzystając z różnych genetycznych baz danych, które katalogują relacje między genami a białkami. Następnie przypisał nutę do każdej sieci i razem te nuty utworzyły akord harmoniczny. Porównał muzykę normalnych, zdrowych ludzkich danych z muzyką próbek raka okrężnicy i stwierdził, że zgodnie z jego modelem rak okrężnicy brzmi nieharmonijnie.
Naukowcy mogą być w stanie przełożyć inne choroby na muzykę, dostrajając system opracowany przez Alterovitz. Na przykład naukowcy mogą identyfikować sieci białkowe związane z interesującym zaburzeniem, a następnie przypisywać nuty, które w połączeniu tworzą nieharmonijne akordy w porównaniu ze zdrowymi odpowiednikami.
Dodaje, że technika ta może mieć zastosowanie poza medycyną, np. do uproszczenia informacji dla kontrolerów ruchu lotniczego oraz w każdej innej branży, która wymaga analizy dużych zbiorów danych. Istnieje również możliwość wykorzystania muzyki proteinowej wyłącznie dla samej muzyki: DJ z okolic Bostonu wyraził zainteresowanie odtwarzaniem muzyki Alterovitz w lokalnych barach – potencjalne źródło dochodów zarówno dla muzyków, jak i matematyków.