אשל בן-יעקב

אשל בן-יעקב
	בן-יעקב, יולי 2011/אפריל 1956
	בן-יעקב, יולי 2011/אפריל 1956
לידה	13 באפריל 1952; חיפה, ישראל
פטירה	5 ביוני 2015 (בגיל 63)
ענף מדעי	פיזיקה תאורטית; פיזיקה נסיונית; פיזיקה ביולוגית
מקום מגורים	ישראל, ארצות הברית
מקום לימודים	אוניברסיטת תל אביב
מוסדות	אוניברסיטת מישיגן
פרסים והוקרה	פרס ויצמן למחקרים במדעים מדויקים (2013)
	star.tau.ac.il/~eshel/

אשל בן-יעקב (13 באפריל 1952, חיפה – 5 ביוני 2015, תל אביב) היה מדען ישראלי בתחומי הפיזיקה התאורטית והניסיונית ובביופיזיקה.

ביוגרפיה

אשל בן-יעקב נולד בחיפה, ליעקב ברסלב שעלה לישראל בגיל חמש, ולמרים, ילידת המושבה אבן יהודה. כשהיה בן חמש עברה המשפחה לאבן יהודה. עם סיום לימודיו בתיכון החל ללמוד באוניברסיטת תל אביב. ב-1972, לאחר שתי שנות לימודים, התגייס לחיל הים. את שירותו בחיל הים החל ביחידת החיזוי המטאורולוגי, ובהמשך עבר לשרת בתפקידי מודיעין.

השכלה ומסלול מקצועי

בן-יעקב החל לימודי פיזיקה באוניברסיטת תל אביב, בשנת 1970. הוא המשיך את לימודיו במהלך שירותו הצבאי, ב-1975, סיים תואר ראשון, ב-1978, תואר שני בהצטיינות (Magna cum laude) וב-1982, דוקטורט בהצטיינות יתרה (Summa cum laude). בשנים 1981–1984 היה פוסט דוקטורנט במכון קאוולי(אנ') לפיזיקה תאורטית של אוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה.

בשנים 1984–1989 היה חבר סגל המחלקה לפיזיקה של אוניברסיטת מישיגן, ובמקביל חזר לישראל ב-1986 על מלגת אלון והיה לחבר סגל בבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה של אוניברסיטת תל אביב, שם פעל עד סוף ימיו. ב-1992 הועלה לדרגת פרופסור מלא וב-2003 קיבל את הקתדרה על שם "מגיי-גלאס" למערכות מורכבות. במקביל היה גם, החל מ-2005, חוקר בכיר במרכז לפיזיקה ביולוגית תאורטית של אוניברסיטת רייס. בראשית שנות ה-2000 כיהן כנשיא החברה הישראלית לפיזיקה. ב-2014 התמנה כחבר בחברה האמריקנית לפילוסופיה.

פעילותו המדעית

בן-יעקב כיהן כפרופסור לפיזיקה באוניברסיטת תל אביב ועסק במחקריו בשילוב בין פיזיקה ובין מדעי החיים. עסק רבות ביצירת מודלים של תבניות בעולם החי, ובשנים האחרונות התמקד במיוחד בהתארגנות עצמית של מושבות חיידקים, מנגנוני קבלת החלטות קולקטיביים, ובתקשורת ביניהם ונעשה למוביל בתחום של פיזיקה ביולוגית. מחקריו שימשו בסיס לחיפוש אחר טיפולים תרופתיים שפועלים באמצעות ציטוט ושיבוש התקשורת הבין-חיידקית, או כפי שכינה זאת: לוחמת סייבר ביולוגית. בשנה האחרונה לפועלו החל בן יעקב לנצל את התובנות שרכש גם במלחמה בסרטן, ובשימוש בחמצן לטיפול בפיברומיאלגיה (דאבת).

התנהגות חברתית של חיידקים

בתחילת שנות התשעים הוביל קבוצת מחקר שגילתה שני מיני חיידקים היוצרים דפוסי התנהגות Paenibacillus dendritiformis ו-Paenibacillus vortex. באמצעות שילוב ניסויים מיקרוביולוגיים עם עקרונות פיזיים של התארגנות עצמית ומודלים מתקדמים,בן יעקב קידם את ההכרה בכך שחיידקים הם אורגניזמים שיתופיים חכמים המשתמשים בתקשורת מתקדמת בכדי לנהל חיי חברה מורכבים במושבות גדולות ומורכבות. תקשורת כימית מתוחכמת מאפשרת לחיידקים להסתגל במהירות לשינויים בסביבה, להפיץ משימות, "ללמוד מהניסיון", לקבל החלטות ולהתכונן לעתיד.בן יעקב העלה את הרעיון של אינטליגנציה חברתית חיידקית וקבוצתו המציאה ציון מנת משכל חברתי של חיידקים ככלי גנומי השוואתי להערכת פוטנציאל הגנום של חיידקים להתנהלות התנהגויות שיתופיות וניתנות להתאמה מוצלחת, או התנהגויות חברתיות, בסביבות מורכבות.

פיתוח מודלים של אינטליגנציה קולקטיבית

בהשראת תצפיות שבהן בחן כיצד חיידקים יכולים לתאם באופן ספונטני את תנועתם במהלך שינויי תנאים בסביבת הניסוי, המציא ביחד עם ט. ויססק מודל פשוט המסוגל לייצר מצבים שאינם שיווי משקל המפרים את משפטי הפיזיקה הרגילים עבור מצבי שיווי משקל. עבודה זו הובילה ליצירת שדה חדש של אינטליגנציה קולקטיבית (Swarm intelligence), המציע הסבר למגוון רחב של תופעות החל מניווט קולקטיבי של חיידקים, אמבות וחרקים, לנדידת ציפורים ולהקות דגים כמו גם לעיצוב כלי רכב אוטונומיים המסוגלים לארגון עצמי פונקציונלי גם בהיעדר בקרה חיצונית. בשנת 2000, הקבוצה של בן-יעקב גילתה תופעה של תחרות בין שתי מושבות אחיות של חיידקים מסוג P. dendritiformis כאשר הושמו זו לצד זו. במחקרו גילה ששתי המושבות לא רק עיכבו זו את זו מלהצמח לשטח ביניהן, אלא גרמו למותם של אותם תאי חיידק הקרובים לגבול. על ידי שימוש בשיטות ביולוגיה מולקולרית בשילוב עם מידע על רצף הגנום החדש וביואינפורמטיקה, גילה רעלן חדש (טוקסין חיידקי), הפועל באופן סלקטיבי רק על אותו זן חיידקי.

קבלת החלטות חיידקית

על סמך ההבנה שצבר ממחקר במדעי המוח (עיכוב העכבות), בן יעקב וצוות המחקר שלו הציגו מודל של ממתג סטוכסטי המווסת על ידי טיימר עם קצב שעון הניתן להתאמה (המותאם על ידי תנאי עקה חיצוניים) באמצעות מעגל מיוחד המורכב ממפל עכבות. מעגלי ההחלטות של החיידקים הבודדים משולבים על ידי חילופי מסרים כימיים בין הפרטים במושבה כדי להבטיח החלטה קולקטיבית לטובת כלל הקבוצה.

מדעי המוח המערכיים ושבב הזיכרון הנוירוני

מחקריו של בן-יעקב במדעי המוח ניסו לפשט את המורכבות בחיפוש אחר עקרונות של קידוד מידע, זיכרון ולמידה. לבן יעקב תרומות ייחודיות רבות בתחום מדעי המוח מערכות ורשתות עצביות, כולל היחסים בין גודל הרשת לפעילותה המסונכרנת, גילוי תיאומים נסתרים בין נוירונים, יחסי צורה פונקציונלית ויחסים הדדיים, השפעת נזק ל-DNA על סנכרון הרשת, תקשורת נוירו-גליה, גילויים של דינמיקת סידן תוך-תאית, באמצעות טכנולוגיית ננו להנדסת רשת, גילוי ומודלים של המניעים הדינמיים של רשתות עצביות צמודות, פיתוח ניתוח חדשני ברמת המערכת של פעילות רשת עצבית, ניתוח ההולוגרפיה הפונקציונלי, מיפוי והערכות של מוקדי אפילפסיה. עם זאת, פיתוח שבב הזיכרון הנוירונוי הראשון יחד עם הדוקטורנט שלו, איתי ברוכי, היא התרומה החשובה ביותר של בן-יעקב במערכות מדעי המוח. בעוד שניסיונות קודמים התבססו על "הוראה בתגמול" (שיפור סינפסות מעוררות ) או "הוראה בעונש" (עיכוב סינפסות מעוררות), גישתם של ברוכי ובן-יעקב הייתה "הוראה על ידי שחרור", או "עיכוב עכבה" (עיכוב סינפסות מעכבות). בהיותו מוכר כתגלית פורצת דרך במערכות מדעי המוח, הוענק על הישג זה לבן-יעקב בשנת 2007 ל-SciAm 50, הפרס המדעי האמריקאי על 50 ההישגים החשובים ביותר בכל תחומי המדע והטכנולוגיה.