Ansiktsgjenkjenning, jakten på utenomjordisk liv og nanomedisin belønnet med Kavliprisene for 2024

Kavliprisen i astrofysikk går til David Charbonneau (Canada/USA) og Sara Seager (Canada/USA). Samtidig går prisen i nanovitenskap til Robert S. Langer (USA), Armand Paul Alivisatos (USA) og Chad A. Mirkin (USA). Prisen i nevrovitenskap tildeles  Nancy Kanwisher (USA), Winrich Freiwald (Tyskland) og Doris Tsao (USA).

«Kavliprisen 2024 hedrer enestående forskere og deres grunnleggende forskning som bringer verden videre. De utforsker planeter utenfor vårt solsystem, de har utvidet feltet nanovitenskap i retning av biomedisin, og de gir oss større forståelse av det nevrologiske grunnlaget for gjenkjenning av ansikter», sier Lise Øvreås, preses ved Det Norske Videnskaps-Akademi i en pressemelding. 

Astrofysikk: Jakten på liv utenfor jorden

Kavliprisen 2024 i astrofysikk tildeles Sara Seager og David Charbonneau for oppdagelsen av eksoplaneter og beskrivelsen av disse planetenes atmosfære. De har utviklet metoder for oppdagelse av forskjellige atomslag i planeters atmosfærer og for å måle infrarød varmestråling, som igjen har dannet grunnlag for å finne de molekylære fingeravtrykkene til atmosfærene rundt både gasskjemper og steinplaneter. Bidragene deres har vært viktige for den enorme fremgangen de siste 20 årene innen utforskningen av myriadene av eksoplaneter.

«Menneskene har alltid sett mot stjernene for å gjøre nye oppdagelser. Den sentrale forskningen Seager og Charbonneau har stått for, har vært et viktig første skritt i arbeidet med å finne nye planeter og tydelig bevis på liv andre steder i universet», uttaler Viggo Hansteen, leder av komiteen for astrofysikk.

David Charbonneau ledet gruppen som brukte formørkelsesmetoden til å oppdage en stor eksoplanet (HD 209458b). Han var en av de første som brukte rombaserte observatorier til å studere atmosfæren til gasskjemper utenfor vårt solsystem. Denne nye metoden måler de ørsmå lysmengdene som blokkeres av planeten når den passerer foran vertsstjernen sin. Charbonneau har også brukt formørkelsesmetoden til å studere eksoplanetenes atmosfære, ved å måle molekylspektre ved hjelp av både filtrert stjerneskinn og infrarøde utslipp fra planetene selv. Han viste disse to metodene med observasjoner fra Hubble-teleskopet i 2002 og Spitzer-teleskopet tre år senere.

Sara Seager er foregangsforsker innen teoretiske studier av planeters atmosfære og forutså at det ville finnes atomer og molekyler der som kunne oppdages ved hjelp av formørkelsesspektroskopi, hovedsakelig alkaliske gasser. Hun hadde en teori om at man kunne bruke formørkelse til å måle atomers og molekylers egenskaper i eksoplaneters atmosfærer, og dette er avgjørende for å finne biomarkører – tegn til liv. Seager har gitt enestående bidrag til forståelsen av planeter med mindre masse enn Neptun. Hun har også gjort omfattende forskning på stjerneskjermer – kronbladlignende strukturer som er utformet for å skjerme romobservatoriene fra lyset fra en fjern sollignende stjerne – og var en av de første som innså hvor viktige de er for å kunne oppdage og beskrive det svake lyset fra jordlignende planeter som går i bane rundt stjernen.

• Les også www.kavliprize.org.

Nanovitenskap: Integrering av nanomaterialer gir biomedisinske fremskritt

Kavliprisen 2024 i nanovitenskap tildeles Robert S. Langer, Armand Paul Alivisatos og Chad A. Mirkin. De har revolusjonert feltet nanomedisin ved å vise hvordan nanoteknologi kan bringe biomedisinsk forskning og praksis fremover. Oppdagelsene deres har lagt grunnlaget for utvikling av behandlingsformer, vaksiner, bioavbildning og diagnostikk.  

«De tre forskerne Langer, Alivisatos og Mirkin har med sin grunnleggende forskning utvidet forskningsfeltet nanovitenskap. Ved hjelp av vitenskapelig nysgjerrighet har de lagt grunnlaget for nanovitenskapens og biomedisinens fremtid», sier Bodil Holst, leder av komiteen for nanovitenskap.

Robert S. Langer var den første som utviklet nanomaterialer som muliggjorde kontrollert frigivning, eller jevn flyt, av medisinmolekyler. Dette har hatt enorm innvirkning på behandlingen av en rekke sykdommer, blant annet aggressiv hjernekreft, prostatakreft og schizofreni. Arbeidet hans har også vist at små partikler med proteinantigener kan brukes i vaksinering, og han bidro til utviklingen og innføringen av mRNA-vaksinen.
 

Armand Paul Alivisatos har vist at nanokrystaller i halvledermaterialer, eller kvanteprikker (nanopartikler med størrelsesavhengige lysavgivende egenskaper), kan brukes som flerfargede sonder i bioavbildning. Et avgjørende moment i denne oppdagelsen var syntesen av biokompatible nanokrystaller. Nanokrystaller i halvledermateriale ble grunnlaget for mye brukte forsknings- og diagnostikkverktøy som sporing og merking av celler i sanntid, og avbildningssystemer for bruk i levende organismer.

Chad A. Mirkin sto for utviklingen av sfæriske nukleinsyrer (SNA) ved å bruke en nanopartikkel av gull som kjerne og en sky av radialdistribuerte DNA- eller RNA-tråder som skall. Deretter kunne han vise hvordan SNA kan settes sammen til større strukturer, og hvordan de kan brukes i biodiagnostikk. Oppdagelsen førte til utvikling av raske, automatiserte diagnostikksystemer.

• Les også:  www.kavliprize.org

Nevrovitenskap: Hvordan kjenner vi igjen ansikter?

Kavliprisen 2024 i nevrovitenskap går til Nancy Kanwisher, Doris Tsao og Winrich Freiwald for oppdagelsen av et spesialisert system i hjernen for gjenkjenning av ansikter. Oppdagelsene deres har gitt oss grunnleggende prinsipper for nevral organisering og dannet utgangspunkt for videre forskning på hvordan behandlingen av visuell informasjon er knyttet sammen med andre kognitive funksjoner.

«Kanwisher, Freiwald og Tsao har sammen oppdaget et stedsbestemt og spesialisert system i hjernebarken (neocortex) for ansiktsgjenkjenning. Den enestående forskningen deres vil etter hvert ikke bare gi oss bedre forståelse av gjenkjenning av ansikter, men også av ting og omgivelser», forklarer Kristine Walhovd, leder av komiteen for nevrovitenskap.

Nancy Kanwisher var den første som beviste at et bestemt område i menneskets neocortex behandler gjenkjenning av ansikter, nå kalt det fusiforme ansiktsområdet. Ved å bruke funksjonell magnetresonanstomografi (fMRI) fant hun forskjeller i hvor dette området lå hos enkeltpersoner, og hun utviklet en analyseteknikk for å lokalisere områder for spesialiserte funksjoner i hjernen. Denne teknikken er nå mye brukt og anvendes også på andre områder.

Basert på Kanwishers funn studerte Winrich Freiwald og Doris Tsao makaker og kartla seks atskilte områder i hjernen, kjent som ansiktslapp-systemet, inkludert disse områdenes funksjonelle spesialisering og hvordan de er knyttet sammen. Ved å registrere aktiviteten til de enkelte hjernecellene avdekket de hvordan celler i noen avgrensede hjerneområder er spesialisert på ansikter sett fra ulike synsvinkler.  

Tsao fant videre ut hvordan ansiktslappene arbeider sammen for å kjenne igjen et ansikt. Ved hjelp av en bestemt kode kan enkeltceller gjenkjenne ansikter ved å sammenstille informasjon om ansiktstrekk. For eksempel responderer noen celler på om personen har hår, andre på avstanden mellom øynene.

Freiwald avdekket at et eget område i hjernen, som kalles temporalpolen, får gjenkjennelsen av kjente ansikter til å skyte fart, og at enkelte celler reagerer selektivt overfor kjente ansikter.

Regjeringen gratulerer

Forsknings- og høyere utdanningsminister Oddmund Hoel kommer med lovord om prisvinnerne i en pressemelding fra Kunnskapsdepartementet. 

– På vegner av regjeringen vil jeg gratulere alle Kavliprisvinnerne  med fremragende resultater på deres fagfelt. Takket være arbeidet deres over mange tiår, forstår vi nå  mer om atmosfæren utenfor solsystemet vårt, om nanomedisin, og om systemet i hjernen som styrer ansiktsgjenkjenning, sier statsråd Oddmund Hoel (Sp).

Alle Kavliprisene deles ut i Oslo konserthus den 3. september i år. 

• Les også www.kavliprize.org