Citizen science gaat health-industrie helpen

Wetenschappelijk onderzoek met ondersteuning van de crowd is één groot spel. Met z’n allen puzzelen om oplossingen te vinden of voorspellingen te maken; het wordt ‘citizen science’ genoemd. Wat houdt het precies in, en wat kun je ermee?

Heeft het te maken met internet? Tegenwoordig wel. Toch gaat citizen science terug tot 1890. In de Verenigde Staten startte de National Weather Service het “Cooperative Observer Program” om meteorologische waarnemingen te verzamelen. Het Smithsonian Instituut bouwde dit netwerk uit tot zo’n 8000 observatoren. Pas zo’n honderd jaar later, sinds 1990, werd dit vervangen door een netwerk van sensoren. 

Vele projecten volgden daarna, gebaseerd op onderzoek met behulp van menselijke intelligente. Deze waren vooral gericht op onderzoek in de natuur, zoals naar het gedrag van vogels (ornithologie), planten (botanie), amfibieën (herpetologie), insecten (entomologie) en sterren (astronomie). Het eerste citizen science project op medisch gebied was Foldit, in mei 2008 gestart door de Universiteit van Washington.

Dit was meteen ook het eerste citizen science project gebaseerd op een game. Nog steeds wordt Foldit actief gespeeld. Meer dan 240.000 spelers hebben al  gewerkt aan meer dan 1690 puzzels om eiwitstructuren op te vouwen. Daarmee leveren zij een essentiële bijdrage aan de ontwikkeling van nieuwe medicijnen of stoffen die toxische chemicaliën kunnen afbreken. Een doorbraak is dat Foldit Players recent een zogenaamd ‘de novo’ eiwit hebben ontworpen, een eiwit dat niet gebaseerd is op de structuur van natuurlijke eiwitten. 

Hoe zien zoogdieren bewegingen?

In 2012 startte Amy Robinson het Eyewire project bij MIT Medical. Ook hier wordt van een game gebruik gemaakt. De spelers bouwen een 3D model van de neuronen verbonden met de retina, het lichtgevoelige deel van het oog, op basis van elektronen microscoopopnames. Het doel van het project is om te leren begrijpen hoe zoogdieren via het oog bewegingen kunnen zien. Meer dan 250.000 spelers uit 150 landen leveren een bijdrage aan het bouwen van dit model. 

Het belang van citizen science en games blijkt ook uit Mozak, een videogame eveneens op het gebied van hersenonderzoek, vergelijkbaar met Eyewire. Dit spel, gestart in november 2016,  is ontworpen om 3D modellen van neuronen in verschillende delen van de hersenen van mensen en dieren te bouwen. Per dag wordt dit spel door 200 mensen gespeeld. Gezamenlijk zijn zij in staat om 3,6 keer sneller dan voorgaande methodes neuronen te reconstrueren. En die reconstructies zijn zeventig tot negentig procent volledig, terwijl de meest efficiënte computer gegenereerde modellen niet verder komen dan tien tot twintig procent. 

Science gebaseerd op games?

Er valt slechts te speculeren over in hoeverre citizen science middels games meerwaarde hebben boven die projecten die geen gebruik maken van gametechnieken. Van de meer dan 1100 citizen science projecten zijn er nog geen vijftig gebaseerd op games. Echter, Foldit en Eyewire overtreffen de projecten zonder game techniek verre in aantal deelnemers. Een verklaring daarvan zou kunnen zijn dat doel en motivatie van elkaar losgekoppeld zijn. Het doel van projecten als Foldit, Eyewire en Mozak is om modellen te bouwen. De motivatie van de spelers is vooral om de beste wetenschapper te zijn.

Zo weten wij van StallCatchers, een citizen science project dat onderzoek doet naar de oorzaak en mogelijke bestrijding van Alzheimer, dat veel deelnemers te vinden zijn onder mantelzorgers. Het doel van het project is om bloed blokkades in de kleine hersenvaten te ontdekken,  de motivatie van veel deelnemers is hun betrokkenheid bij Alzheimer van verwanten.  

Zombies op Lowlands

Het belang van citizen science wordt onderstreept door de European Citizen Science Association (ESCA), opgericht in 2013. Opvallend om te constateren dat van de zestien Nederlandse leden geen enkele de medische sector vertegenwoordigt.

Hoewel op kleine schaal, was het LowlandZ Zombiespel eigenlijk het eerste Nederlandse citizen science project. Het doel van het spel was om de verspreiding van een virtueel virus in kaart te brengen, en daarmee een model te ontwikkelen gebaseerd op de praktijk. Eerdere modellen waren alleen gebaseerd op wiskundige aannames. Hoe belangrijk de game factor is bleek tijdens de uitvoering. Waren voor een goed onderzoek ongeveer 300 deelnemers nodig, uiteindelijk waren er na afloop 8000 deelnemers. Met dit spel zette Games for Health de eerste stap op het gebied van citizen science.

De volgende stap wordt een spel om een vaccin tegen lymfklierkanker te ontwikkelen, in de sfeer van Foldit, Eyewire en Stallcatchers. Tijdens de negende Games for Health Europe conferentie zal op maandag 7 oktober de aftrap plaatsvinden door Bernhard van Oranje van de stichting Lymph & Co. Het zal het eerste grote Nederlandse citizen science project worden, waarmee Nederland zich eindelijk kan scharen onder de vele grote internationale projecten die impact gaan hebben op wetenschappelijk niveau en gebaseerd zijn op spelmatige intelligentie. 

Persoonlijk juich ik dit enorm toe. Omdat Nederland daarmee op de kaart van citizen science projecten zal worden toegevoegd. En, omdat dit een boost kan betekenen voor de Nederlandse serious game industrie in de internationale game sector.