Beïnvloedt de timing van medicijntoediening de effectiviteit ervan? Hoe toon je de verstrengeling aan van grote hoeveelheden quantumdeeltjes? Welk effect heeft de groeiende macht van algoritmen op de menselijke autonomie? Hoe kun je de communicatie tussen arts en patiënt optimaliseren? Over die prikkelende vragen buigen de winnaars van de Heineken Young Scientists Awards 2022 zich dagelijks. Deze prijzen worden elke twee jaar uitgereikt aan vier talentvolle jonge Nederlandse wetenschappers. Met hun werk leveren zij een belangrijke bijdrage aan onze collectieve kennis en vormen ze een voorbeeld voor andere jonge wetenschappers. Maak kennis met de laureaten van 2022.
The English translation of this article can be found here.
Laura Kervezee (1989)
Leids Universitair Medisch Centrum
Heineken Young Scientists Award in de (Bio)medische Wetenschappen
Dit is hoe we wiskundefobie te lijf kunnen gaan
Sarah Hart vertelt hoe we de angst voor getallen en formules weg kunnen nemen.
Ons interne uurwerk zorgt ervoor dat allerlei lichaamsprocessen plaatsvinden op het juiste tijdstip. Niet alleen onze slaap, maar ook processen rondom onze spijsvertering, hormoonhuishouding, stofwisseling en ons afweersysteem. Laura Kervezee, chronobioloog aan het Leids Universitair Medisch Centrum, onderzoekt hoe deze biologische klok onze gezondheid beïnvloedt. Al vroeg in haar studie werd Kervezee door dit onderwerp gegrepen. Ze vroeg zich af waarom zij altijd voor acht uur wakker werd, hoe laat ze ook ging slapen, terwijl haar studiegenoten tot twaalf uur ’s middags konden uitslapen. Voor een studieopdracht dook ze in die vraag. ‘Sindsdien is het vuurtje is nooit meer uitgegaan’, zegt Kervezee.
Een van de vragen die ze onder de loep nam, is wat de gevolgen zijn van een verstoorde biologische klok. ‘Hiervoor bestudeerden we nachtdienstwerkers’, vertelt ze. ‘We bleken op moleculair niveau in het bloed te kunnen meten hoe verstoord die klok is, en of die zich goed aanpast aan de nachtdiensten of niet. Dit zien we bijvoorbeeld aan hormonen zoals melatonine en cortisol, maar ook aan RNA in bloedcellen. Daaruit kunnen we afleiden wanneer genen die betrokken zijn bij de biologische klok uitgelezen worden om eiwitten te produceren.’
Momenteel onderzoekt ze hoe ze de biologische klok van patiënten op de intensive care sterker kan maken, en daarmee de patiënten gezonder. Die biologische klok kun je beïnvloeden met licht, maar bijvoorbeeld ook met een bepaald voedingspatroon. ‘Patiënten krijgen op de intensive care meestal continu maagsondevoeding toegediend’, vertelt Kervezee. ‘Dat gaat 24 uur per dag door. Wij, en ook artsen en verpleegkundigen, vragen ons af of dat nou wel het beste voedingspatroon is. Normaal eet immers niemand tijdens zijn slaap. Daarom onderzoeken we hoe zo’n voedingspatroon de biologische klok, de slaap en de gezondheid van patiënten beïnvloedt. We gaan patiënten die continu gevoed worden vergelijken met patiënten die we alleen overdag voeden. In totaal krijgen ze wel evenveel voeding binnen.’
Ook bij de toediening van medicijnen is nog een wereld te winnen volgens Kervezee. Ze richtte zich hierop tijdens haar promotieonderzoek. ‘We weten al dat de effecten van medicatie afhangen van het tijdstip van de dag. Als we erachter komen hoe het moment van toediening precies de werking van medicijnen beïnvloedt, kan dat veel winst opleveren. Dat verschilt ook heel erg per persoon. Het zou heel mooi zijn als we kunnen voorspellen wat de optimale momenten zijn, zodat we daar rekening mee kunnen houden.’
Jordi Tura i Brugués (1987)
Universiteit Leiden
Heineken Young Scientists Award in de Natuurwetenschappen
Quantumcomputers rekenen op een compleet andere manier dan gewone computers. Daardoor is de potentie enorm, maar moet je ze ook op een compleet andere manier aansturen. Wiskundige Jordi Tura i Brugués, verbonden aan de Universiteit Leiden, ontwikkelt algoritmen om berekeningen op quantumcomputers uit te voeren. Toepassingen van zijn quantumalgoritmen zijn bijvoorbeeld complexe optimalisatieproblemen, machine learning en het ontrafelen en voorspellen van het precieze verloop van chemische reacties.
‘Chemische reacties worden zelf geregeerd door de wetten van de quantumdynamica’, vertelt Tura i Brugués. ‘Veel details van die reacties begrijpen we nog niet, doordat het ongelofelijk complexe systemen zijn met grote aantallen elektronen die allemaal met elkaar wisselwerken. Voor een gewone computer kost het simuleren van die systemen veel te veel rekenkracht. Maar doordat een quantumcomputer volgens dezelfde wetten van de quantumdynamica opereert, is hij bij uitstek geschikt om zulke complexe chemische reacties in kaart te brengen.’
Eén van de quantumeigenschappen die een quantumcomputer zo ontzettend krachtig maken, is verstrengeling. Dat houdt in dat als je iets met het ene deeltje doet, dit onmiddellijk effect heeft op de deeltjes die ermee verstrengeld zijn, hoe ver die zich ook van elkaar vandaan bevinden. ‘Verstrengeling is een noodzakelijk ingrediënt om het volledige potentieel van een quantumcomputer te ontsluiten’, zegt Tura i Brugués. Hij heeft belangrijke stappen gezet om de verstrengeling van grote hoeveelheden deeltjes te meten in het lab. Dit maakt het mogelijk om de rekenkracht te bepalen van de quantumcomputers die momenteel ontwikkeld worden.
‘Wiskundig gezien is dit een heel complex probleem’, zegt Tura i Brugués. ‘Dat komt doordat met elk extra deeltje dat je toevoegt, de complexiteit van de vergelijkingen die je moet oplossen minstens verdubbelt.’ Door slimme benaderingen toe te passen, vereenvoudigde hij het probleem. Zo maakte hij de stelling van Bell, die gebruikt wordt om verstrengeling van twee deeltjes aan te tonen, geschikt voor grote aantallen deeltjes. Dankzij zijn theoretische werk werd het voor het eerst mogelijk om de verstrengeling van een half miljoen rubidiumatomen aan te tonen.
Daarnaast ontwikkelt Tura i Brugués methoden om te verifiëren of een quantumcomputer echt een quantumcomputer is, en niet een klassieke computer die de eigenschappen van een quantumcomputer nabootst. ‘Ik ontwikkel interactieve protocollen, waarbij ik de computer verschillende problemen laat oplossen. Het is best lastig om hiervoor het juiste soort problemen te vinden. Ze moeten moeilijk genoeg zijn zodat een klassieke computer ze niet kan oplossen, maar makkelijk genoeg dat een rudimentaire quantumcomputer dat wel kan.’
Liesbeth van Vliet (1985)
Universiteit Leiden
Heineken Young Scientists Award in de Sociale Wetenschappen
Wanneer iemand een ernstige ziekte zoals uitgezaaide kanker heeft, is het niet alleen belangrijk dat de arts op medisch vlak competent is. Het is ook van cruciaal belang hoe een arts met deze patiënt communiceert. Liesbeth van Vliet, als gezondheidspsycholoog verbonden aan de Universiteit Leiden, onderzoekt hoe artsen hun communicatie zo kunnen inrichten dat patiënten bijvoorbeeld minder stress ervaren en informatie beter onthouden. Ook achterhaalt ze wat artsen vooral níét moeten zeggen. ‘Patiënten gaven bijvoorbeeld aan dat ze niet willen dat een arts zegt dat ze er goed uitzien’, vertelt Van Vliet. ‘Daardoor wordt het moeilijker om te zeggen dat ze zich toch echt beroerd voelen. Ook vonden ze het vervelend als een arts zei: ‘ik bel je morgen’. Dat kan ertoe leiden dat ze de hele dag bij de telefoon zitten te wachten. Als dat mogelijk is, kan het helpen om een tijdsspanne te noemen waarin je belt.’
Door video’s van consulten te bestuderen en te combineren met vragenlijsten kwam Van Vliet erachter dat patiënten niet alle informatie uit gesprekken onthouden. Zo onthielden vrouwen met ongeneeslijke borstkanker na uitslaggesprekken bijvoorbeeld maar 40 procent van de informatie over bijwerkingen. Door zulke onderzoeken weten we dat het belangrijk is om informatie in meerdere gesprekken te herhalen, en aan het eind van een gesprek aan iemand te vragen: wat neemt u nou mee naar huis uit dit gesprek?’
Ook empathie speelt hierbij een rol. Mensen bleken 8 procent meer informatie te onthouden als een arts empathisch is. Ook voelen patiënten zich beter na een empathisch gesprek. Dit zag Van Vliet terug in opnames van gesprekken tussen patiënten en artsen, maar ook in een experiment waarbij ze video’s met en zonder empathische elementen aan proefpersonen liet zien.’
Tegelijk is empathie een vrij abstract concept. ‘Daarom proberen wij concreet te maken welke gedragingen kunnen helpen om een connectie op te bouwen met een patiënt’, zegt Van Vliet. ‘Een patiënt vertelde dat haar arts een keer midden in een zin stopte en tegen haar man zei: ‘Heeft u een nieuwe tatoeage?’ Dat is iets heel kleins, maar de patiënt voelde zich gezien. Het blijkt vaak dat kleine dingen een groot verschil kunnen maken, wat goed nieuws is omdat het betekent dat empathie niet altijd veel tijd kost. Op het moment dat je ernstig ziek bent, doen empathische gedragingen er veel toe. Dan heb je iemand nodig die niet alleen jouw tumor ziet, maar die je als persoon ziet en ondersteunt.’
Fleur Jongepier (1986)
Heineken Young Scientists Award in de Geesteswetenschappen
Zowel overheidsinstanties als commerciële bedrijven leunen meer en meer op algoritmen. De belastingdienst en de politie gebruiken algoritmen om te bepalen wie ze extra controleren. Netflix en Spotify weten steeds beter wat jij wilt kijken of luisteren en stemwijzers voorspellen op welke partij je gaat stemmen. Filosoof Fleur Jongepier ontving de Heineken Young Scientists Award voor haar onderzoek naar hoe de groeiende macht van algoritmen onze autonomie en zelfkennis beïnvloedt. In dit onderzoek, dat ze uitvoerde aan de Radboud Universiteit Nijmegen, onderzocht ze of het erg is dat we steeds vaker naar algoritmen luisteren dan naar onszelf, en zo ja, waarom. Ook bracht ze in kaart in welke gevallen het misschien juist beter is om naar algoritmen te luisteren.
De groeiende invloed van algoritmen zet veranderingen in gang die niet altijd even goed zichtbaar zijn. Juist daarom vindt Jongepier het belangrijk dat we uitgebreid over de gevolgen nadenken en neemt ze actief deel aan het maatschappelijke debat. Niet alleen over kwesties rondom digitalisering. Ze brengt ook andere problemen aan de oppervlakte waar de maatschappij anders aan voorbij zou gaan. Ze publiceert stukken in onder andere NRC en Trouw, en schrijft momenteel columns voor de Volkskrant. Ook richtte ze mede de filosofieblog Bij nader inzien op en is ze regelmatig te gast bij talkshows om maatschappelijke kwesties vanuit een filosofische blik te duiden.
Fleur Jongepier heeft onlangs besloten de wetenschap te verlaten en zal haar publieksfilosofische werk daarbuiten gaan voortzetten. Momenteel is ze bezig het boek Bergfilosofie te schrijven, waarin ze wil laten zien hoe de bergen ons kunnen helpen scherper na te denken over thema’s als lichamelijkheid, identiteit, klimaat, werk en digitale rust.
Heinekenprijzen
Elke twee jaar krijgen vijf gerenommeerde internationale wetenschappers en één kunstenaar de Heinekenprijzen toegekend. Daarnaast zijn er de Heineken Young Scientists Awards voor vier jonge, veelbelovende onderzoekers in Nederland. In 1964 riep Alfred Heineken de Dr. H.P. Heinekenprijs voor de Biochemie en Biofysica in het leven, als eerbetoon aan zijn vader. Later volgden de Heinekenprijzen voor de Kunst, Geneeskunde, Milieuwetenschappen, Historische Wetenschap en Cognitieve Wetenschappen. De Heineken Young Scientists Awards worden sinds 2010 uitgereikt en sinds 2018 in de vier domeinen (Bio)medische Wetenschappen, Geesteswetenschappen, Natuurwetenschappen en Sociale Wetenschappen. De Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW) draagt zorg voor het nominatie- en selectieproces.
Dit artikel kwam tot stand in samenwerking met de Stichting Alfred Heineken Fondsen.