בין יוון העתיקה לאנטרקטיקה: חמישה חוקרים ישראלים שרוצים לשפר את עולם
בין יוון העתיקה לאנטרקטיקה: חמישה חוקרים ישראלים שרוצים לשפר את עולם
ללמוד מיוון העתיקה על בעיות במערכת העיכול, לפתח בינה מלאכותית שתאפשר להשתקם מפציעות, לנצח את משבר האקלים על ידי מיחזור של פליטות פחמן דו חמצני, לחקור חיידקים באנטרקטיקה ולהבין איך בדיחה ברשתות החברתיות יוצאת משליטה. חמישה מחקרים חדשניים ופורצי דרך של חוקרים צעירים, עשויים להפוך את העולם שלנו למקום נסבל יותר לגור בו
May 25th, 06AM May 25th, 06AM בר בליניצקימחקר בתנועה: טכנולוגיה לבישה שתעזור לנו להתגבר על פציעות
על המחקר: ד"ר אריאל פישר עוסקת בביומכניקה של תנועה עם גישה רב־מערכתית להבנת בעיות במערכת השריר־שלד, מכניקה של פציעות ספורט ופיתוח של התקנים רפואיים לבישים.
"ידעתי שאני רוצה ללמוד משהו מתחום ההנדסה בגלל השילוב של פיזיקה ומתמטיקה שאני אוהבת, וראיתי שאני נמשכת להנדסת ביו־מכניקה", אומרת פישר. "גוף האדם הוא מכונה מופלאה. רציתי ללמוד אותו ולעבוד על פתרונות טכנולוגיים שיעזרו לאנשים עם בעיות אורתופדיות". במסגרת הדוקטורט שלה היא פיתחה מתקן הכולל רצועות, גלגלות ורתמה ומאפשר הפחתה מעומס הגוף, שמשתמשים בו כיום בבתי חולים לשיקום נוירולוגי ואורתופדי.
פישר מנהלת מחקרים קליניים באנשים עם בעיות ברכיים, מיניסקוס או אחרי שחזור רצועה צולבת קדמית והחלפת ברך. המעבדה שלה מורכבת מאגף שמאובזר בפלטות כוח (מכשיר שמודד כוח תגובה עם הרצפה תוך כדי תנועה), במצלמות חדשניות וחיישנים למעקב אחרי תנועה; ומאגף שבו נעשה איפיון ביולוגי, כלומר בדיקה של הדם, השתן או נוזל בן־תאי כדי לראות אם יש סימנים שמעידים על בעיה כלשהי, כמו מצב דלקתי. זאת, לצד שימוש בהדמיות MRI כדי לראות מה קורה בתוך המפרק ולנסות למנוע הידרדרות במצבו.
במעבדה של פישר משתפים פעולה פיזיותרפיסטים, כירורגים, אורתופדים, מומחי אווירונאוטיקה וכן מהנדסי מכונות, חשמל, מחשב ומהנדסת ביוכימית. "הבנתי שכדי להגיע לפתרונות פורצי דרך נדרשת גישה רב־תחומית לבעיות שריר־שלד", היא אומרת. בניצוחה של פישר, הם מפתחים יחד טכנולוגיות משקמות המסייעות לאנשים אחרי פגיעה מוטורית להשיב לעצמם דפוסי פעולה נכונים.
פישר עובדת עם מחקרים ביוכימיים ואינטגרציה של הנתונים. היא מנתחת את המידע במודלי הסתברות מורכבים, ובכללם טכנולוגיות בינה מלאכותית, כדי להגיע לגילוי מוקדם ולחיזוי של פתולוגיות ופציעות אורתופדיות ונוירולוגיות.
פישר פיתחה התקן טכנולוגי לביש לברך (KneeMo) שממסך את הכאב בתהליך השיקום ומגביר את התנועתיות של המטופל. המכשיר כולל שתי רצועות אלסטיות עם גירוי מכני של רטט הממוקמות על כל מטופל כדי לעורר את התגובה הגדולה ביותר, בהתבסס על האנטומיה ומיקומי העצבים. ההתקן חש את התנועה של המטופל ומפעיל לחץ סטטי פעיל וגירוי סנסורי וכך משפיע על פעילות השריר.
אאורקה — רגע של פריצת דרך: "כשסיימתי לנתח את נתוני הביו־מכניקה שנאספו ממעקב אחר 40 אנשים במשך כשנתיים, וקלטתי את האפקט המשמעותי של המכשיר הלביש לברך. בעקבות זאת הגיעו פרסומים של המחקר בכתבי עת מדעיים, ולאחר מכן פרסים רבים".
איך זה יעזור לנו? הטכנולוגיות הלבישות שמפתחת פישר מאפשרות אוטומטיזציה של תהליך השיקום עם התערבות מינימלית של גורמים מקצועיים, ובכך מייעלות ומוזילות אותו.
בנוסף עובדת פישר על שיפור התנועה גם בקרב ספורטאים. במסגרת שיתוף פעולה שלה עם הוועד האולימפי הישראלי היא יצרה פתרון מדעי ראשון מסוגו בעולם: טכנולוגיה שכוללת חיישנים הממוקמים על גלשן רוח ועל הגולש ואוספים נתוני תנועה ממצלמות, חיישני מהירות, תאוצה, GPS ורוח. באמצעות תוכנות שפותחו במעבדה שלה ניתן למדוד ולכמת את הטכניקה של הספורטאים עבור המאמנים, ובכך לתרום לשיפור הביצועים שלהם ולקרב אותם למדליה אולימפית.
לחקור את הידע האנטומי של העולם העתיק בכלים של המאה ה-21
על המחקר: ד"ר אורלי לואיס היא היסטוריונית של הרפואה ביוון וברומא וחוקרת שפה מדעית וטכנית בעת העתיקה. "תמיד אהבתי והתעניינתי בשפות, ובתואר הראשון למדתי יוונית ולטינית", היא מספרת, "להיסטוריה של הרפואה הגעתי בעקבות סמינר על המגפה השחורה בימי הביניים. כתבתי עבודה שבה השוויתי בין מגפות בימי הביניים למגפות בעת העתיקה. כך נחשפתי להתפתחות ההיסטורית של רעיונות ומונחים מדעיים".
בדוקטורט שלה חקרה לואיס את כתביו של פרקסגוראס איש קוס, בן המאה הרביעית לפני הספירה — הרופא הראשון שידוע לנו שהבחין בין עורקים לוורידים בגוף האדם.
"אני מפענחת ומשחזרת את האופן שבו חוקרי טבע ביוון וברומא בעת העתיקה הבינו את גוף האדם: מבנה חלקיו, איך הוא פועל או משתבש וכיצד מאבחנים בעיות ומטפלים בהן. הרעיונות והמונחים של התקופה נגישים לנו דרך כתבים של חוקרים מלפני כ–2,000 שנה.
"שיטות המחקר שלי הן ניתוח טקסטואלי ולאחריו ניתוח ויזואלי של הכתבים העתיקים, למידת מכונה, מציאות רבודה ושחזור דיסקציות (ניתוחי גופות לצורכי מחקר, בחיות שמתו מסיבות שאינן קשורות למחקר ונתרמו למחקר; ב"ב)".
המעבדה שבראשה עומדת לואיס זכתה ב–2020 במענק מימון של חמש שנים מטעם מועצת המחקר האירופית (ERC), והיא מורכבת ממומחים בתחומי ההיסטוריה, הרפואה, הווטרינריה, עיצוב תלת־ממד, מדעי הנתונים ופיתוח מוצר ותוכנה.
לואיס מפתחת אטלס אנטומי אינטראקטיבי ראשון מסוגו, הממפה את הגוף האנושי בראי ההיסטוריה. הוא פתוח ברשת ומשרת חוקרים וסטודנטים העוסקים בהיסטוריה של המדע והרפואה, חוקרי יוון ורומא וכן חוקרים מהפקולטות לרפואה ווטרינריה. המשתמשים יכולים לצפות במודלים אנטומיים תלת־ממדיים, לסובב אותם ולהסיר חלקים כדי להתעמק במבנים פנימיים. ניתן ללמוד שם גם על האטימולוגיה של המונחים ומשמעותם, על מקורות המחקר ועוד.
אאורקה — רגע של פריצת דרך: "השלב שבו החל להתאפשר לי, כחוקרת ממדעי הרוח, לנהל דיסקציות במעבדה בעזרת וטרינרים בצוות שלי, על פי הוראות של הטקסטים העתיקים. כך פענחנו אבחנה של גלנוס, רופא יווני מהמאה השנייה לספירה, שעסקה בחורים קטנים בתוך הספטום (הקיר בין חדרי הלב; ב"ב), שלא הובנה לאורך ההיסטוריה, ורק בדיסקציה שעשינו על גוף של כלב הצלחנו לזהות למה הוא התכוון. במחקר נוסף במעבדה הצלחנו להבין טקסט של אריסטו שעסק במערכת העיכול ועד לאותה נקודה הובן לא נכון".
איך זה יעזור לנו? ראשית, המחקר של לואיס מייצר תשתית מתודולוגית רב־תחומית ופורצת דרך ליישום על כתבים מתרבויות ותקופות שונות.
שנית, הוא מעניק משמעות לחלקים בטקסטים עתיקים שלא הובנו או הובנו לא נכון עד היום; ושלישית, ברפואה העתיקה, מגע, שימוש בחושים ותיאורים מילוליים היו הכלים החשובים ביותר באבחון. המחקר של לואיס עוזר להניח את האצבע גם על הידע שאותו איבדנו במעבר לרפואה מודרנית — שמסתמכת בעיקר על מכשירים ומדידות.
"עבדתי בקור של מינוס 38 מעלות באנטרקטיקה בשביל לחקור חיידקים"
על המחקר: "במהלך לימודי התואר השני בביולוגיה לקחתי קורס שעסק במיקרו־ביולוגיה ימית. שם הבנתי שאני רוצה להמשיך להעמיק בנושא הזה", אומר אריאל חזן. "הצטרפתי למעבדה של פרופ' עודד בז'ה, שבה נחקרות מערכות חלבוניות של חיידקים שקולטות אנרגיה מאור השמש, כדי לספק את הדרישות המטבוליות של החיידקים. מדובר באחד התהליכים החשובים והבסיסיים שמתרחשים על פני כדור הארץ — ורציתי להיות חלק ממחקר ששואף לאפיין את התהליך שעליו נשען מארג המזון כולו".
כחלק מהמחקר נסע חזן לפני קצת יותר מחצי שנה לאנטרקטיקה, למשך חודש וחצי. הוא דגם שם חיידקים שמצויים במדף הקרח שנבנה מסביב ליבשת במהלך כל חורף ונמס בכל קיץ. עוביו של מדף הקרח הוא שני מטרים ולאורכו מתרחשים תהליכים ביולוגיים על ידי חיידקים שמאכלסים אותו. חזן בדק את היכולת של מיקרו־אורגניזמים שחיים באזורים שונים של מדף הקרח לנצל את האנרגיה מאור השמש בעזרת החלבון רודופסין. החלבון הזה הוא מקור אנרגטי שנותן להם יתרון על פני הסובבים אותם.
"המחקר באנטרקטיקה כלל עבודה במזג אוויר שנע בין מינוס 38 מעלות לאפס מעלות, אבל הטמפרטורה לא הייתה הבעיה הקשה ביותר, אלא הרוח העוצמתית שהכתה כמו סכיני קור. עבדתי בתנאי שטח, ישנתי באוהל, בשק שינה שמורכב משלושה שקי שינה אחד בתוך השני וניזונתי מאוכל שומני מאוד, כמו גבינות, בייקון וחטיפי אנרגיה, כדי להחזיר לעצמי את הקלוריות שהגוף מאבד בתנאי מזג אוויר כאלה".
עבודתו של חזן באנטרקטיקה כללה קדיחות בקרח ואיסוף דוגמאות של מיקרו־אורגניזמים וטיפול בהם כדי שיוכל להביא אותם למעבדה כאן ולבצע אנליזה. תוצאות המחקר מהסביבה האנטרקטית עשויות לעזור לו לגבות את המחקר שביצע בארץ.
אאורקה — רגע של פריצת דרך: החלבון רודופסין עובר אקטיבציה על ידי אור ואז מאיץ תהליכים בתוך התאים. התזה המקובלת במחקר הייתה שהרודופסינים מכילים שני רכיבים: חלבון ומולקולה שסופגת את האור ומפעילה את החלבון. במקרים נדירים החלבון קושר רכיב שלישי שמגביר את היכולת שלו לספוג אור.
"במעבדה שלנו הוכחנו באמצעות דגימות מהכנרת שהיכולת לקשור את הרכיב השלישי דווקא נפוצה בסביבות מסוימות, ובסך הכל לאחד מכל עשרה חיידקים בים יש רודופסין שיכול לקשור את הרכיב השלישי. כשהצלחנו להוכיח זאת, הבנו שאנחנו יושבים על ביצת זהב. המאמר שמתעד את פריצת הדרך הזאת התפרסם במארס, בכתב העת Nature".
איך זה יעזור לנו? "אנחנו בונים בסיס של ידע מדעי שבעזרתו ניתן יהיה לייצר בעתיד טכנולוגיות ותרופות. למשל, אחד הכלים הכי חדשניים ופורצי דרך במדעי המוח — אופטוגנטיקה — עושה שימוש בחלבון שנמצא במרכז המחקר שלי, רודופסין. אופטוגנטיקה היא טכניקה שמאפשרת לעשות מניפולציה על תאים במוח, והיא פותחת דלתות לחקר של מנגנונים במוח.
"בנוסף, רודופסין מסוג מעט שונה קיים אצל בני אדם בעיניים, והוא זה שמאפשר לנו לראות. יש חוקרים שמנסים להשתמש ברודופסין עבור שחזור ראייה של בני אדם".
למצוא פתרונות כדי שלא נצטרך לדאוג יותר ממשבר האקלים
על המחקר: ד"ר חנה־נועה ברעד עובדת על פיתוח טכנולוגיות להפחתת הזיהום האנרגטי על ידי יצירת דלקים ברי קיימא מפירוק של פחמן דו־חמצני, בשילוב עם שימוש באנרגיית השמש.
"נושא איכות הסביבה היה חלק בלתי נפרד מהחינוך שקיבלתי מהוריי. חונכתי למחזר מאז שאני זוכרת עצמי", מספרת ברעד. "בתחילת דרכי האקדמית הייתי בהרצאה של פרופ' אריה צבן שדיבר על שינויי אקלים, ולאחריה החלטתי להשתלב במעבדה שעוסקת באנרגיה סולארית ותאים סולאריים".
בהמשך הבינה ברעד כי במקביל להרחבת השימוש באנרגיה סולארית, לא ניתן עדיין להיפרד מהשימוש של התעשיות באנרגיה מזהמת, שפולטת פחמן דו־חמצני. היא החליטה לחקור את האפשרות למחזר את הפליטות של הפחמן הדו־חמצני עצמן ולייצר ממנו שוב — במסגרת תהליך ירוק — דלק חדש.
במעבדה של ברעד מייצרים וחוקרים חומרים רב־יסודיים (שמורכבים מארבע יסודות ומעלה) הנקראים "זרזים", משום שהם מזרזים תגובות כימיות ויוצרים מולקולות על פי בחירה. "אנחנו לוקחים פחמן דו־חמצני שנאגר מהאוויר, ואחרי יצירת הזרזים המתאימים אנחנו ממירים את הפחמן הדו־חמצני לדלקים שאפשר להשתמש בהם".
זאת ועוד, בניגוד לכריית פחם או שימוש במאגרי גז טבעי, מקור החשמל שמשמש את ברעד והחוקרים במעבדתה בתהליך הזה מגיע מהשמש, כך שתהליך הייצור נקי מזיהומים.
בנוסף, במעבדה של ברעד פועלים להרחיב את השימוש באנרגיית השמש. את המטרה הזאת הם מנסים להשיג על ידי בחינת חומרים שונים שיחליפו את רכיב הסיליקון בתאים הסולאריים שתכליתם להמיר את אור השמש לחשמל בתחליף זמין, זול ויעיל לייצור תאים אלה.
המחקר של ברעד פורץ דרך גם בשימוש שלו בכלים חדשניים: בינה מלאכותית ומדע חומרים קומבינטורי (שילובים של יסודות ליצירת חומרים חדשים). באמצעות AI מנבאים שילוב של יסודות שאותם כדאי לבדוק בדרך ליצירת החומר המתאים; ומדע קומבינטורי מאפשר באופן ניסיוני לאתר את החומרים האידיאליים לתכונה הרצויה.
אאורקה — רגע של פריצת דרך: במשך שנים עסקו חוקרים רק בשינויים בהרכבים של חומרים, ולא במבנה של החומר עצמו, כלומר כיצד הוא נראה בפועל — מרובע, משולש או אולי מבנה מחורר. ברעד החליטה להכניס את החומרים למיקרוסקופ אלקטרוני שמודד יחידות של ננומטר ולקחת נקודות דגימה מספרייה של חומרים. היא גילתה שלכל דגימה מתוך הספרייה יש מבנה שונה לחלוטין וכך נוסף נדבך חשוב למחקר — הפרמטרים שנבדקים אינם רק הרכבים של חומרים, אלא גם מבנים של חומרים. זה הקפיץ באופן עצום את האפשרויות של החומרים שנחקרים במעבדתה ובכך מקרב את המחקר למציאת זרז מתאים לכל סוג תגובה.
איך זה יעזור לנו? המחקר של ברעד פועל למציאת פתרונות חדשניים לייצור ירוק של דלק. יישום של פתרונות כאלה בכלל תחומי התעשייה (אלקטרוניקה, פלסטיק, אוכל, טקסטיל וכן הלאה) יאפשר להפחית משמעותית את הפליטות של הפחמן הדו־חמצני — עד מצב שבו לא נצטרך לדאוג יותר ממשבר האקלים.
כלכלת תשומת לב: מדוע לייק בפייסבוק אינו שווה ללב בטוויטר או באינסטגרם
על המחקר: ד"ר אלכס גקר חוקר את ההשפעות של פלטפורמות דיגיטליות על חיי היומיום של המשתמשים. הוא מתמקד בהשפעות של רשתות חברתיות כמו פייסבוק, יוטיוב, טוויטר וטיקטוק על השיח הציבורי ועל הפוליטיקה.
המחקר של גקר משלב תיאוריה עם מחקר איכותני — על ידי ראיונות עם אנשים, לצד איסוף נתונים מתוך הפלטפורמות הדיגיטליות ושימוש במושגים שלהן עצמן.
במאמר שפירסם באחרונה יחד עם עמיתו דניאל דה זיאו, הם טענו כי QAnon (תיאוריית קשר ותנועה שהתפתחה סביבה בקרב הימין הקיצוני בארה"ב) היא דוגמה ל"בדיון קונספירטיבי" וניתח את הכוח של התיאוריה הקונספירטיבית לחבר אנשים לעשייה ולהפוך לתנועה שהייתה נוכחת ומשמעותית בניסיון ההפיכה של תומכי דונלד טראמפ ב–6 בינואר 2021 בגבעת הקפיטול. אף שלא ברור אם QAnon התחילה כבדיחה או אמונה אמיתית, היא יצרה עולם מקביל עם חוקים ושפה משלו — שיצא משליטה.
גקר טוען כי במדיה החברתית, בשלב מסוים הכמות הופכת לאיכות. במילים אחרות, ההאצה הגדולה משנה באופן איכותי את התופעה. כך, QAnon נהפכה בתוך שנה לתיאוריה מוכרת ופופולרית בארה"ב, בשונה, למשל, מתיאוריות קונספירציה הקשורות לרצח קנדי או לנחיתה על הירח, שלהן לא היה את המדיה החברתית שמתגמלת אנשים בכלכלת תשומת לב, שנבנית על תוכן מפלג ושנוי במחלוקת שיוצר אנטגוניזם. גקר מסביר כי "באמצעות כלים אקדמיים אני מנתח את התהליכים והחוויות שכולנו מכירים — כדי שנבין טוב יותר את המציאות שבתוכה אנחנו חיים".
אאורקה — רגע של פריצת דרך: "השלב שבו הבנתי שבמחקר על פלטפורמות דיגיטליות ורשתות חברתיות לא מספיק להתייחס רק לדאטה ולאלגוריתמים, כמו מרבית המחקרים במדעי החברה או במדעי המחשב, אלא שיש לכלול במחקר התייחסות גם לממשקי משתמש, עיצוב הכפתורים, הצבעים, ארגון התוכן והאינטראקציות שאפשר לעשות. זהו לא נספח לדאטה, אלא ממברנה דו־צדדית. התחלתי לכלול במחקר את האופן שבו אני מפרש את העיצוב, חוויית המשתמש והאינטרקציה בין המשתמשים לאתר וליוצריו. כך, למשל, הבחנתי שהפיצ'רים השונים של טיקטוק מאפשרים פוליטיקה מסוג אחר משל פייסבוק".
איך זה עוזר לנו? גקר בוחן תהליכי עומק חברתיים ופוליטיים. מכיוון שכולנו חלק מכלכלת תשומת לב, יש חשיבות גדולה למחקר שמנתח את המצב הזה ומעלה את המודעות של הציבור והחוקרים לכך.
שנית, בעוד מגמות של קיטוב בחברה מייצרות חוסר הסכמה לא רק לגבי דעות ופרשנויות של עובדות, אלא גם לגבי הכלים לבירור האמת, יש צורך במחקר אקדמי מדעי שמגדיר כלים לבירור ולניתוח תהליכים ומגמות.
שלישית, גקר בונה מעבדה מתודולוגית שמטרתה פיתוח שיטות ויכולות דיגיטליות כדי להקל על חוקרים נוספים במדעי החברה לשלב סביבות דיגיטליות במחקריהם. "מלבד איסוף נתונים איכותניים או כמותיים, מתודולוגיה דיגיטלית כוללת גם שיטות ודפוסי חשיבה שאינם דורשים פיתוח טכנולוגי. למשל, היכולת לדבר 'בשפתם' של אתרים או פלטפורמות ולהבין את משמעות התכנון שלהם עבור הנתונים שאותם ניתן לאסוף: מדוע לייק בפייסבוק אינו שווה ללב בטוויטר או באינסטגרם. במעבדה המתודולוגית אנחנו חושבים כיצד ניתן לעצב מחקר השוואתי שמביא הגבלות אלו בחשבון", מסביר גקר.
2023-05-25T03:38:21Z dg43tfdfdgfd