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Gesundheitsinnovationen Highlight 2012 Google Science Fair


Donnerstag, 26. Juli 2012 – Denken Sie an Ihre Mittelschul-Wissenschaftsmesse zurück. Stellen Sie sich die Plakatwände auf den Tischen der Cafeteria vor, die glänzenden blauen Bänder und Reihen von Plastiktrophäen, die hausgemachten Projekte aus Bastelbedarf und Vorratskammern. Wahrscheinlich gab es ein paar Aquarium-Ökosysteme, einige kartoffelbetriebene Uhren und mindestens einen mit Essig speienden Pappmaché-Vulkan.

Stellen Sie sich jetzt einen Flugzeughangar anstelle eines Schulspeiseraums vor und füllen Sie ihn mit High-Tech-Computerpräsentationen, in denen Sie neue Möglichkeiten zur Diagnose von Krebs, zum Recycling von Kraftstoff, zur Behandlung von Methansucht und zur Durchführung von EKGs auf Ihrem Handy finden. Ersetzen Sie die Preise durch ein Stipendium in Höhe von 50.000 US-Dollar, eine 10-tägige Reise zu den Galapagos-Inseln und einen Blick hinter die Kulissen von Lego, Google oder CERN, der Europäischen Organisation für Kernforschung.

Dies ist die Google Science Fair.

Die 2011 gestartete Google Science Fair ist ein Online-Wissenschaftswettbewerb für 13- bis 18-jährige Studenten auf der ganzen Welt. Kinder reichen Experimente zu den Themen ihrer Wahl ein und werden dann nach acht Kriterien beurteilt: ihren persönlichen Aufgaben, Fragen, Hypothesen, Forschungsergebnissen, experimentellen Techniken, Daten, Beobachtungen und Schlussfolgerungen. Die Siegerprojekte des letzten Jahres umfassten eine Methode zur Verbesserung der Behandlung von Eierstockkrebs bei chemoresistenten Patienten, eine Studie darüber, wie sich verschiedene Marinaden auf die Konzentration eines bestimmten Karzinogens in gegrilltem Huhn auswirken, und ein mathematisches Modell zur Messung des Zusammenhangs zwischen Luftqualität und Atemwegserkrankungen .

Die diesjährigen Teilnehmer legten die Messlatte noch höher und fragten nach verschiedenen Themen in den Bereichen Soziales, Umwelt, Gesundheit und Technologie. Hier sehen Sie einige unserer Lieblingsfinalisten.

Eine weniger invasive Methode zur Diagnose von Brustkrebs

Brittany Wenger (oben mit Lego-Trophäe), 17, aus Lakewood Ranch, Florida, gewann den Hauptpreis für ihr potenziell lebensrettendes Projekt: ein künstliches Gehirn, das Ärzten dabei helfen kann , Brustkrebs weniger invasiv und genauer als herkömmliche Methoden zu erkennen .

Wengers „Gehirn“, bekannt als neuronales Netzwerk, ist eigentlich ein Computerprogramm, das sie zur Unterscheidung zwischen bösartigen und gutartigen Tumoren codiert hat. Neuronale Netze lernen wie Menschen aus Erfahrungen, stellen also Verbindungen her und führen spezifische Aktionen aus, die auf Mustern basieren, die sie in verschiedenen Datensätzen erkennen.

Um dem Gehirn die Diagnose von Krebs beizubringen, fütterte Wenger, die bereits in der siebten Klasse mit dem Aufbau neuronaler Netze begann, die Programminformationen aus einer Datenbank mit Feinnadelaspirationen, der am wenigsten invasiven Form der Biopsie. Feinnadelaspirationen sind sicherer und haben ein geringeres Risiko für Komplikationen als andere diagnostische Techniken, aber sie sind auch weniger schlüssig. Wengers Erfindung, die für den Menschen zu komplexe Algorithmen identifizieren und verfolgen kann, gleicht diesen Mangel aus.

„Derzeit funktioniert das Netzwerk sehr gut. Es ist zu 99,1 Prozent anfällig für bösartige Erkrankungen “, sagte sie gegenüber Scientific American und fügte hinzu, dass sie über 600 Stunden 7,6 Millionen Versuche durchgeführt habe, um die Genauigkeit zu testen. “[Und] wenn ich mehr Daten erhalte, wird die Erfolgsrate [steigen] und die Inkonklusivitätsrate [sinken].”

Schließlich plant Wenger, das Programm in die Praxis umzusetzen – ein Ziel, das jetzt mit dem Stipendiengeld und dem Gütesiegel von Google viel näher zu liegen scheint. “Es wird lange dauern, aber ich hoffe, es zu vergrößern und in Krankenhäuser zu bringen”, sagte sie. “Ich bin so froh, die Google Science Fair gewonnen zu haben, denn sie wird mir eine neue Plattform bieten, mit der ich mein Projekt Ärzten näher bringen kann, und die Leute werden mich ernst nehmen.”

Ein Gerät, das Hörgeschädigten hilft, den Beat zu fühlen

Jonah Kohn, 14, liebt Musik. Und er möchte, dass andere es auch lieben – auch wenn sie es nicht hören können.

Mit einer Theorie namens taktiler Klang, über die er stolperte, als er merkte, dass er seine Gitarre in einem lauten Raum besser hören konnte, wenn er daran herumknabberte, hatte der in San Diego lebende Kohn eine Idee für eine Erfindung, die Beat und Melodie übersetzt und sogar Texte in verschiedene Schwingungen, die auf verschiedene Körperteile angewendet werden.

“Die Herausforderung für Menschen mit Hörverlust beim Hören von Musik besteht darin, dass ihre Fähigkeit, Klangfarbe, Tonhöhe und den gesamten Frequenzbereich zu erleben, häufig abnimmt”, erklärte Kohn in seiner Videoanwendung bei Google. „Ich habe ein Gerät entworfen und gebaut, das Musikeingaben verarbeitet und den Klang in mehrere Frequenzbereiche unterteilt.“

Kohn testete sein Gerät an Probanden mit unterschiedlichem Hörverlust und stellte fest, dass es bei jungen Menschen mit Cochlea-Implantaten am besten funktioniert, die bereits mehrere Kanäle zur Frequenzteilung haben. Tatsächlich zeigten seine Untersuchungen, dass es das Hörerlebnis für diese Gruppe um mehr als 95 Prozent verbesserte.

“Dies kann in der Praxis angewendet werden, da ein solches Gerät das Musikerlebnis für Menschen mit Hörverlust erheblich verbessern kann”, schloss er.

Ein EKG-Gerät in Ihrer Handfläche

Wir benutzen unsere Handys heutzutage für alles: zum Schreiben von Texten, zum Abrufen von Anweisungen, zum Hören von Radiosendungen, zum Ansehen von Videos, zum Fotografieren, zum Spielen, zum Kalorienzählen usw. Warum können wir sie also nicht auch zum Retten von Menschenleben verwenden? ?

Das war die Frage, mit der sich die Finalistin Catherine Wong, 16, aus Morristown, New Jersey, auf der diesjährigen Google Science Fair beschäftigte.

“In vielen Entwicklungsländern fehlen ihnen die Mittel für teure telemedizinische Systeme, Computer oder den Zugang zum Internet, was bedeutet, dass die meisten vorhandenen telemedizinischen Systeme für diejenigen, die sie am dringendsten benötigen, nicht funktionieren”, sagte sie in ihrer Videoübertragung. „Was diese Patienten vielleicht überraschend haben, sind Handys. Tatsächlich haben heute in Indien mehr Menschen Zugang zu Mobiltelefonen als zu Toiletten. “

Mit diesen Informationen und einem Telefon als Prototyp entwickelte Wong ein ferngesteuertes Bluetooth-fähiges Elektrokardiographengerät (EKG) – eines der heute am häufigsten verwendeten medizinischen Standardgeräte – mit dem sich die winzigen elektrischen Impulse erkennen, verstärken und abbilden lassen beeinflussen die Haut bei jedem Herzschlag. Diese Bilder können dann über reguläre Mobilfunknetze übertragen und von Ärzten und anderen Angehörigen der Gesundheitsberufe ausgewertet werden.

„Die Auswirkungen sind enorm. Der Prototyp zeigte erfolgreich, dass es möglich ist, einen voll handykompatiblen EKG-Prototyp herzustellen. Für Patienten in Ländern der Dritten Welt bietet das Gerät die Möglichkeit der Untersuchung in die Hände fast aller Handybesitzer “, sagte sie. „Zwei Milliarden Menschen haben von ihrem Wohnort aus keinen Zugang zur Gesundheitsversorgung. Aber mit dieser Technologie können sie. Hier geht es darum, eine bessere Welt aufzubauen. “

Schauen Sie sich diese anderen coolen Gesundheitsprojekte an:

  • Kimberley Yu (16) und Phillip Yu (14) aus Plano (Texas) gehörten zu den Top-15-Finalisten für ihre Studie zur Rolle der Entzündung bei frontotemporaler Demenz (FTD), die der Alzheimer-Krankheit ähnelt. Sie hoffen, dass die Daten in Zukunft verwendet werden können, um neue Therapien oder Medikamente für die Erkrankung zu entwickeln.
  • Yamini Naidu, 17, aus Tigard, Ore., Erstellte ein Computermodell eines menschlichen Rezeptorproteins und verwendete es dann, um verschiedene Methoden zur medikamentösen Behandlung der Methamphetaminabhängigkeit zu identifizieren.

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