הפיזיקאי הישראלי וחוקרי המוח: האם האלו יהיו הזוכים הבאים בנובל

בשבוע שבו נציין שנה לאירועי 7 באוקטובר, האקדמיה השבדית למדעים תכריז על הזוכים בפרס נובל השנה, ובעולם כבר מהמרים מי הם יהיו. יש בפרס הזה כל המרכיבים שמהמרים אוהבים: מצד אחד נדרש ידע ספציפי כדי לסמן את המועמדים המובילים, מה שנותן תחושת שליטה מסוימת, ומצד אחר יכולות להיות הפתעות דרמטיות. כשוועדה מצומצמת בוחרת את הזוכים מתוך מספר עצום של מועמדים, וכמעט תמיד מצליחה לשמור על חיסיון מלא, הסיכונים גבוהים. הריגוש בשיא.

● אוהדי ישראל ושלדים בנאסד"ק: חברות הביומד מחפשות אפיקי מימון חדשים
● השבוע בביומד | היזם שמפתח תרופה מהתאים מהעור שלו אולי סידר לעצמו חיי נצח
● החוקרת שהתעקשה, וצדקה: האם תימצא התרופה לאלצהיימר?

האקדמיה השבדית לוקחת את הזמן

הדבר המעניין הוא שלפעמים המועמדים שסוכנויות ההימורים ואתרי הניבוי מסמנים כפייבוריטים הם קונצנזוס אפילו יותר מהבחירה שמקבלת האקדמיה השבדית.

ב־2011 התראיין לאתר בלומברג אדם שהזדהה בשם מגנוס פיוק (כנראה וריאציה קומית על שם המדען מגנוס פייק, שכיכב בתקשורת הבריטית והיה ידוע בניסיונותיו לנבא את העתיד באמצעות המדע). "פיוק" היה אחראי על גיבוש רשימת ההימורים בתחום פרס הנובל לספרות באתר ההימורים Ladbrokes, וכשנשאל כיצד הוא עושה זאת, הוא הסביר שהוא מראיין משפיענים בעולם הספרות ועוקב אחר הנעשה ברשתות החברתיות. לפי אותה כתבה, נכון ל־2013 כ־50% מהזוכים בפרס זוהו נכונה על ידי האתר, והמסקנה היא שכנראה יש בכל זאת דליפת מידע כלשהי, לפחות בפרס לספרות.

יש גם סטטיסטיקות שעוזרות לניבויים. למשל, לפי מאמר שפורסם בכתב העת המדעי Nature לקראת עונת הימורי הנובל של 2023, הפרס ניתן בדרך כלל כמה עשורים אחרי שנעשה המחקר המשמעותי שהוא חוגג. בתחום הפיזיקה הדיליי הוא הארוך ביותר - כ־30 שנה, ובתחומי הפיזיולוגיה או הרפואה פער הזמנים הוא הקצר ביותר - כ־26 שנה. האקדמיה השבדית, אם כך, אינה נוהה אחרי מחקרי להיט. כך, לדוגמה, על פי מאמר שכותרתו "זוכי נובל אינם לוהטים" שפורסם בכתב העת Scientometrics ב־2019, רק 14% מהזוכים בעשור שקדם לפרסום המאמר היו בין 6,000 החוקרים המובילים במדד "המאמרים החמים", מדד למאמרים שזכו לתהודה רחבה מיד עם פרסומם.

לפי מאמר נוסף מ־Scentometrics, הגיל שבו נובליסטים עורכים את המחקר המשמעותי שלהם הוא בממוצע 44, וחוקרים בפיזיקה בדרך כלל עושים זאת בגיל מוקדם יותר. הפרס בפיזיקה ניתן לרוב עם מעט מאמרים שפורסמו בתוך זמן קצר, בעוד הפרס בכלכלה ניתן עבור מאמרים רבים יותר לאורך זמן, והוא בעצם דומה יותר לפרס מפעל חיים.

רשימה עם 18% הצלחה

הניבויים אינם מנת חלקם של אתרי הימורים בלבד. לאורך השנים ניסו גורמים שונים לנבא את הזוכים דווקא בתחומי המדע, שבקרב הציבור הרחב ההימור עליהם אינו פופולרי כמו ההימור על הנובל לספרות ולשלום. פרס וולף הישראלי, לדוגמה, נחשב מנבא מוצלח. כרבע מחתני ומכלות פרס וולף זכו לאחר מכן גם בנובל, אם כי ועדת הפרס אינה מבטיחה כמובן באיזו שנה הם יזכו, מה שמפחית את הסיכוי להשתמש בנתונים הללו בהצלחה בהימורים.

גורם נוסף שמציע רשימה משלו הוא חברת המידע Clarivate, ספין אוף של חברת תומסון רויטרס. מאז 2002 החברה משתמשת בכלים כמותיים כדי לנתח את מספר הציטוטים ממאמרים כדי לנסות לנבא את הזוכים בנובל. לאורך 20 שנה, בין 2002 ל־2022, 71 מתוך 396 המועמדים שהציע האתר אכן זכו בפרס, כלומר הצלחה של בערך 18%. בין שהמועמדים של Clarivate לשנת 2024 יזכו בפרס ובין שלא, הם עונים לקריטריונים של הנובל: חוקרים שביצעו מחקרים פורצי דרך שזכו להכרה בדיסציפלינה המדעית שלהם. לכן עוד לפני האירוע האמיתי, בחרנו להביא את הסיפור של כמה מהם. ויש גם ישראלי, והוא לא הפיזיקאי יקיר אהרונוב שאולי חשבתם עליו.

פיזיולוגיה ורפואה | איך המוח הופך התנהגות להרגל

החוקרים: פרופ' אן גרייבל, MIT | פרופ' אוקיהיד הוקסאקה, המכון הלאומי לבריאות בארה"ב | פרופ' וולפרם שולץ, אוניברסיטת קיימברידג'
המחקר: הבנת הבסיס המוחי של הרגלים, התמכרות וקבלת החלטות

 פרופ' אן גרייביל ונשיא ארה''ב לשעבר ג'ורג' בוש, שנת 2002 / צילום: ap

לאורך השנים התברר שהאזור במוח שנקשר בהפרעות תנועה כמו פרקינסון משמעותי גם להתפתחות של הפרעות טורדניות כפייתיות (OCD), התמכרויות והפרעת קשב, וגם לתהליכים של המוח הבריא כמו הרגלים וקבלת החלטות. שלושה חוקרים ששמותיהם עלו בהימורים על נובל ברפואה ממפים קשר נוירולוגי מעניין בין כל התופעות הללו.

פרופ' וולפרם שולץ (Wolfram Schultz) גילה אוסף של תאים מפרישי דופמין שמסמנים לנו אם צדקנו או טעינו בהערכת התגמול שנקבל מפעולה מסוימת - רכיב קריטי בלמידה. זה היה ממצא פורץ דרך ששינה את האופן שבו חוקרים כיצד באים לידי ביטוי במוח למידה, תגמול ובחירה.

מחקרים מאוחרים שלו זיהו קשר ברור בין רמות הדופמין במוח בתגובה לתוצאה מסוימת לבין תועלת - מונח מעולם הכלכלה שנועד להגדיר עד כמה בני אדם רוצים דבר מסוים (ובהתאם, כמה הם מוכנים לשלם עבורו).

מחקריה של פרופ' אן גרייביל (Ann Graybiel) הראו שכאשר עכברים רצים במבוך, האזור במוח שנקרא Basal Ganglia נעשה פעיל בשלב שבו הם לומדים אותו, אבל נרגע כמעט לגמרי כשהתנועה במבוך הופכת לאוטומטית, להרגל. אותו אזור במוח פעיל רק בתחילת המבוך ובסופו, כנראה בציפייה לתוצאה או לתגמול.

באזור שכן במוח נצפתה פעילות כאשר נדרשה החלטה לאיזה כיוון לפנות במבוך. כלומר, ישנם מעגלים שונים ליצירת הרגלים ומעגלים שונים לקבלת החלטות.

גרייביל הראתה שגם כשההרגל מתבצע באופן אוטומטי, עדיין יש נקודה מסוימת במוח שמנטרת את המצב ובודקת אם דרוש שינוי. מעבר לכך, ככל שהרגל דורש יותר מחשבה וקבלת החלטות (בניגוד להרגל מוטורי כמו הליכה או נשימה), כך הוא פגיע יותר, ולכן צריך מדי פעם לתת לו חיזוק חיובי כדי שלא ייעלם.

בעבר, כשגרייביל נשאלה מהי העצה שלה לפיתוח הרגלים חדשים, היא אמרה שהכי חשוב להיות עקביים. כלומר, אם אתם מנסים להפוך התעמלות יומית להרגל, אל תוותרו על שבת רק כי זה סוף השבוע. תוכלו לעשות זאת כשההרגל יתפוס, אבל בשלב הראשון צריך להראות למוח שאתם באמת מתכוונים להפוך את הפעילות להרגל שאין לגביו התלבטות.

בהפרעות כמו OCD, סכיזופרניה וסוגים מסוימים של אוטיזם, נוצרות התנהגויות חזרתיות שנראה שאינן בשליטה, וגרייביל חוקרת אם מדובר באובדן הבקרה על תהליכים שנלמדו כהרגלים.

גם הוקסאקה תרם להבנת האופן שבו המוח הופך סדרת פעולות להרגל באזור ה־Basal Ganglia במוח. מחקריו מצאו שגם מידע חדש מעובד במוח כתגמול, וזה מאוד הגיוני אבולוציונית: ידע הוא לא פחות חשוב לפעמים להישרדות שלנו מאכילה, שתייה ומין.

פיזיקה | דור חדש של חומרים יניעו את המהפכה הטכנולוגית הבאה

החוקרים: פרופ' רפי ביסטריצר, אוניברסיטת תל אביב | פרפ' אלן ה. מקדונלד, אוניברסיטת טקסס, אוסטין | פרופ' פבלו חרייו־הררו, MIT
המחקר: גילוי חומר חדש שנוצר מהגרפן

 הדמיה של מבנה החומר גרפן / צילום: Shutterstock

ביוני 2021 הקדשנו מדור לחומר המרתק גרפן, שכבה של פחמן בעובי אטום אחד בלבד, שהפך בסיס לדור חדש של חומרים וטכנולוגיות שלא נראו לפניו ("הכי חזק, הכי מהיר, הכי גמיש: זה החומר שאולי יום אחד ייקח אותנו במעלית לירח"). 11 שנה קודם לכן, ב־2010, ממש במקביל למתן פרס נובל לפיזיקה לחוקרים שגילו את הגרפן, פורסם מאמר פורץ דרך של פרופ' רפי ביסטריצר, אז פוסט־דוקטורנט, ואלן ה. מקדונלד, שבמעבדה שלו עבד ביסטריצר. השניים הראו באופן מתמטי שאם מניחים שתי שכבות של גרפן זו מול זו בזווית של בדיוק 1.1 מעלות, המכונה "זווית הקסם", מתקבל חומר נוסף עם תכונות חדשות לגמרי.

נדרשו עוד שמונה שנים עד שפרופ' פבלו חרייו־הררו וצוותו מאוניברסיטה MIT הצליחו להראות שהמתמטיקה של ביסטריצר ומקדונלד ניתנת לביצוע באופן מעשי. מאז מתגלות כל הזמן תכונות חדשות של החומר הזה, ומתגלים גם מקרים נוספים של חומרים דקיקים שניתן להעניק להם תכונות חדשות ויוצאות דופן על ידי חיבור שתי שכבות בזווית מסוימת, תחום חדש בפיזיקה.

"הטבע נתן לנו יקום אחד אבל במעבדה אנחנו יכולים לייצר יקומים נוספים רבים", אומר ביסטריצר בשיחה עם גלובס. הוא מספר שכאשר סיים את הפוסט־דוקטורט והמאמר התפרסם, העניין בו עדיין היה מועט, בין היתר משום שניבוי תיאורטי תמיד מלווה בחשדנות ועד 2018 לא היה ברור שניתן באמת ליישם אותו. ביסטריצר חזר לישראל, נטש את חקר הגרפן והמחקר בפיזיקה בכלל, והתמחה בתחום האלגוריתמיקה בתעשייה, מחוץ לאקדמיה. ב־2020 זכה בפרס וולף.

 פרופ' רפי ביסטריצר. כשהמאמר התפרסם העניין בו היה מועט / צילום: תמונה פרטית

בעקבות הזכייה הציעה לו אוניברסיטת תל אביב להצטרף כחוקר. "בהתחלה זה נראה לי רעיון מטורף", הוא אומר. "הרי הייתי כבר לגמרי מחוץ לתחום, אבל אז הבנתי שזה עכשיו או לעולם לא. תמיד אהבתי את המחקר". כך, בגיל 49, החל בקריירה נוספת.

"תכונות החומר מוכתבות על ידי תנועת האלקטרונים והאינטראקציה ביניהם", הוא מסביר את הגילוי. "כאשר אנחנו מניחים שתי שכבות גרפן זו מול זו בזווית מסוימת, תנועת האלקטרונים ביניהן נעצרת כמעט לחלוטין, ובהיעדר תנועה, תכונות החומר הזה מוכתבות כמעט אך ורק על ידי האינטראקציה בין האלקטרונים". כתוצאה מכך, החומר מראה תופעות ייחודיות בטמפרטורות גבוהות יחסית (בדגש על "יחסית", מאחר שמדובר במינוס 140 מעלות צלזיוס).

"כתוצאה מכך, החומר מראה תופעות ייחודיות כמו מוליכות על ופאזות מגנטיות מעניינות. מחקר חומרים עומד בבסיס המהפכה הטכנולוגית, ואנחנו מקווים שההבנה של התופעות הקוונטיות הרבות שנצפות בחומרים רב־שכבתיים והשליטה הניסיונית הטובה יחסית בחומרים דו־ממדיים יעזרו לנו להבין טוב יותר את ההתנהגות הקוונטית של חומרים ולהניע את המהפכה הטכנולוגית הבאה".

כלכלה | איך שחיתות משפיעה על הצמיחה ומה סיוע לעניים עושה לתל"ג

החוקרים: פרופ' ג'אנט קירי, אוניברסיטת פרינסטון | ד"ר פאולו מאורו, הבנק העולמי
המחקרים: קירי ומאורו השתמשו בכלים כלכליים כדי לתקף מדיניות ציבורית שלפני כן נתמכה בעיקר בצידוקים אתיים

 ד''ר פאולו מאורו. הראה שלציבור חשוב המוסר, לא רק מדדים כלכליים / צילום: ap, Patrick Semansky

פרופ' ג'אנט קירי (Janet Currie, אין קשר משפחתי לזוכת הנובל הידועה מארי קירי) הייתה אחת הכלכלניות הראשונות שבחנו כיצד משפיעות תוכניות התערבות במשפחות עניות על הילדים לאורך חייהם, מבחינת בריאות, איכות החיים והפרודוקטיביות.

קירי הראתה, לדוגמה, שילדים מבתים עניים ששולבו בתוכנית בשם Head Start, שתמכה בהם מבחינת בריאות, השכלה, תזונה וטיפול נפשי, הצליחו בחייהם הבוגרים להגיע למעמד סוציו־אקונומי גבוה יותר מאחיהם שלא השתתפו בתוכנית. היא הראתה גם שהרחבת מספר המכוסים בביטוחי בריאות הפחיתה תמותת תינוקות, ושתמיכה כספית במזומן אינה פחות יעילה לשיפור בריאותם או הצלחתם העתידית מאשר הקצאת תלושים או נקודות המכוונים את משפחתם לצריכת מוצרים ספציפיים.

מחקרים מאוחרים שלה הראו שאחד הדברים החשובים בטיפול רפואי, במבוגרים ובילדים, הוא היחס של הרופא אליהם, ושהבריאות הנפשית של הילד היא אחד המנבאים המשמעותיים ביותר של עתידו, יותר מבריאות פיזית. קירי הראתה שהבריאות הנפשית, יותר מהבריאות הפיזית, מושפעת ממשתנים סביבתיים, ובהם גם כאלה שנובעים מעוני.

ד"ר פאולו מאורו (Paolo Mauro) ערך מחקרים מקיפים, ראשונים מסוגם, שהראו את ההשפעה השלילית של שחיתות על צמיחה כלכלית במדינות עם סוגי שלטון שונים. בשנות ה־90 של המאה ה־20, אז ביצע את מחקריו, היו מעטים שטענו ששחיתות דווקא יכולה להוביל לצמיחה כלכלית, למשל אם היא מאפשרת לגורמים מסוימים לעקוף בירוקרטיה, או אם היא מתמרצת פקידים ממשלתיים מסוימים לעבוד קשה יותר עבור כסף לא חוקי. מחקריו של מאורו הפריכו זאת. הוא מצא ששחיתות פוגעת בהשקעה פרטית ולכן גם בצמיחה כלכלית, אפילו במדינות הסובלות מבירוקרטיה משמעותית. הוא מצא גם שהקשר בין שחיתות להאטת הצמיחה הוא מובהק סטטיסטית ומשמעותי כלכלית. עלייה של מדינה מרמה של מדינה מושחתת לרמה של מדינה סבירה יכולה להוסיף 5% לקצב ההשקעות הבינלאומיות ו־1.5% לתל"ג.

ואם אתם אומרים, אנחנו לא יודעים מה בדיוק ייצא לי באופן אישי מעלייה בתל"ג אבל אנחנו יודעים שלא נעים לנו לחיות במדינה מושחתת, הרי שזה נושא מחקרו הבא של מאורו, שהראה כי הציבור מעדיף שממשלות יקבלו החלטות, גם כלכליות, לפי אמות מידה מוסריות (כפי שכל אחד מבין אותן) ולא רק על פי מדדים כלכליים. לפי המחקר שלו, כאשר מדיניות ציבורית תואמת את ערכי הציבור, הסיכוי שתצא לפועל הוא גדול יותר.