Prof. Nelken jest jednym z wiodących neurobiologów słuchu na świecie. Rozwinął różnorodne metodyki eksperymentalne i obliczeniowe, aby lepiej zrozumieć sygnalizację w neuronach i obwodach neuronalnych. Jego głównym wkładem w neurobiologię jest odkrycie adaptacji specyficznej dla bodźca (ang. stimulus-specific adaptation), zjawiska, które odzwierciedla obliczanie sygnału błędu predykcji w mózgu (ang. prediction error).

​

Israel Nelken zajmuje stanowisko profesora na wydziale neurobiologii w Alexander Silberman Institute of Life Sciences oraz pełni funkcję dyrektora Edmond and Lily Safra Center for Brain Sciences na Uniwersytecie Hebrajskim w Jerozolimie. Otrzymał nagrodę Milton and Brindell Gottlieb Chair in Brain Sciences oraz inne liczne prestiżowe wyróżnienia za swoją pracę.