אישמעיל עבדוס-סבור מוקסם מהמגוון של עולם הטבע מאז שהיה ילד שגדל בפילדלפיה. הטיולים בטבע שערך בהדרכתו של מורהו בכיתה ג', מר מור, ריתקו אותו. "יצא לנו לתקשר ולעסוק עם חיות בר ולראות בעלי חיים בסביבת המוצא שלהם", הוא נזכר. עבדוס-סבור הביא גם מאגר של יצורים - חתולים, כלבים, לטאות, נחשים וצבים - לביתו בן שלוש הקומות, וחסך את הקצבה שלו כדי לקנות מגזין שלימד אותו על צבים. כשמבוגרים שאלו אותו מה הוא רוצה להיות כשיגדל, "אמרתי שאני רוצה להיות מדען", הוא אמר. "תמיד הרמתי גבות."

עבדוס-סבור לא סטה מהשער הזה. היום הוא א פרופסור חבר למדעי הביולוגיה במכון Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute באוניברסיטת קולומביה, שם הוא לומד איך המוח קובע האם מגע בעור כואב או מהנה. "למרות שהשאלה הזו היא בסיסית לחוויה האנושית, עדיין תמוה להסביר בפרטים מולקולריים מספקים", אמר. מכיוון שהעור הוא איבר החישה הגדול ביותר שלנו וצינור מרכזי לסביבתנו, הוא עשוי להכיל רמזים לטיפול במצבים מכאב כרוני ועד דיכאון.

כדי למצוא את הרמזים הללו, עבדוס-סבור חוקר את מערכת העצבים בכל צומת לאורך ציר העור למוח. הוא לא מתמקד בעור לבדו או בבית רק במוח, כפי שעושים רבים אחרים. "אנחנו ממזגים את שני העולמות האלה", אמר. גישה זו, הוסיף, מחייבת שליטה בשני סטים של טכניקות, קריאת שני סטים של ספרות והשתתפות בשני סטים של מפגשים מדעיים. "זה נותן לנו רגל ייחודית", אמר. זה הוביל לא נייר ציון דרך פורסם בשנה שעברה ב תא שהניח את כל המעגל העצבי למגע מהנה.

עבדוס-סבור הייתה גם חלוצה של א מדד כמותי חדש לכאב בעכברים, כלי שהוא והצוות שלו סיגלו לאיסוף ראיות לתורשה הטרנס-דורית של התמכרות לאופיואידים. התוצאות שלו במכרסמים מרמזות ששימוש מוגזם באופיואידים של ההורים עשוי לשנות את ביטוי הגנים בדרכים שמעמידות ילדים בסיכון לאותו הדבר.

עבדוס-סבור, שזכה בפרסים רבים על הישגיו, נבחר למעמד הפתיחה של המכון הרפואי הווארד יוז. חוקרי פרימן הרבובסקי במאי האחרון. הפרס מעניק עד 8.6 מיליון דולר במשך עשור לחוקרים בעלי כוכבים עולים בתחילת הקריירה שמעבדותיהם מטפחות גיוון והכלה.

Quanta דיבר עם עבדוס-סבור על הנטייה שלו להתחיל מחדש במדע, רגע האאוריקה של דגי הזברה שלו ותקוותיו למושבת חולדות שומות עירומות שיובאו לאחרונה. הראיונות תמציתו ונערכו לצורך הבהירות.

כשהיית ילד, האם ההורים שלך תמכו בעניין שלך במדע?

הם בהחלט עשו זאת. הייתי מתחיל לקבל חיות כמתנות יום הולדת כי הן ראו כמה אני מוקסם מהן. הרצה קדימה לתיכון. בכיתה ט', הוריי אפשרו לי להשתלט על הקומה השלישית של הבית שלנו עבור פרויקט יריד המדע שנמשך שנה שעשיתי למען ביולוגיה בהצטיינות. היו לי מאות סרטנים בכל מקום. ההורים שלי אינם מדענים, אבל הם תמכו מאוד בנסיונות וההרפתקאות שלי בתחום המדעי.

מה ההורים שלך עושים?

אמי היא מנהלת כספים במשרד רואי חשבון. אבא שלי היה אקטואר לפני שפרש. אז אולי ירשתי נטייה מתמטית. כדי להעריך את הכאב של בעל חיים, אנו עושים מודלים סטטיסטיים כדי לתמצת את התכונות ההתנהגותיות שלה לסולם אחד קל לקריאה. אבא שלי הגיע לכמה מהשיחות שלי, ולמרות שהביולוגיה היא לעתים קרובות מעל ראשו, הוא מתרגש מאוד מהחלק המתמטי של העבודה שלי.

איך המכללה עיצבה את הקריירה שלך?

למדתי בקולג' שחור היסטורי, צפון קרוליינה A&T. אני בא משושלת של אנשים שלמדו באוניברסיטאות מסוג זה. ההורים שלי למדו באוניברסיטת הווארד. כך גם דודה שלי. דוד למד במדינת וירג'יניה, סבי אוניברסיטת לינקולן. אני לא יודע אם הייתה לי ברירה אלא ללמוד באחת מהאוניברסיטאות האלה.

ובכל זאת, אני חושב שזו הייתה החלטה נבונה. זה הגביר את הביטחון העצמי שלי לראות אנשים שנראו כמוני באמת מצליחים. והתרבות של המכללה מטפחת, לא תחרותית. לחברי הסגל אכפת ממך. התלמידים עובדים יחד ורוצים לראות אחד את השני מצליחים.

עשית מחקר במכללה?

כן. ידעתי שניסיון מחקר חשוב, אז בחודש הראשון שלי בקמפוס, הלכתי מדלת לדלת וביקשתי מהפקולטה הזדמנויות מחקר. התקבלתי לעבודה בחוות חזירים. זה מצחיק כי אני לא אוכל חזיר, אבל בדקתי אם שינוי בתזונה של החזירים שינה את טעם הבשר שלהם.

באותה תקופה פלרטטתי עם הרעיון להיות וטרינר. אז בשנה ב' עבדתי בבתי חולים וטרינרים, עיקור, סירוס וניקיון בעלי חיים. אז הבנתי שהריגוש שחשתי כילד עם מדע לא היה שם. לא התאהבתי בעבודה הזו.

אבל בין השנה הצעירה והבוגרת, עבדתי במעבדה לביולוגיה מולקולרית באוניברסיטת פנסילבניה, ונורה כבה. חשבתי, "וואו, משלמים לאנשים כדי לחשוב על רעיונות גדולים ולנסות למצוא פתרונות לבעיות בעלות חשיבות לבריאות האדם." אני זוכר שאמרתי להורים שלי, "זהו זה. אני רוצה לקבל דוקטורט. בביולוגיה מולקולרית."

מה הוביל אותך ללמוד הנאה וכאב?

זה היה כביש קצת מפותל. קיבלתי את הדוקטורט שלי. באוניברסיטת פנסילבניה חוקר מסלול מולקולרי בתולעים עגולות המעורב בהתפתחות התא. הגנים לחלבונים במסלול זה עוברים מוטציה בלפחות 30% ממקרי הסרטן בבני אדם. עבודתי הדגימה כיצד מסלולים אלו שולטים בסוג ובצורה הבסיסיים של תא. הייתי הראשון במעבדה שלמד את המסלול הזה, אז הייתי צריך לבנות הרבה כלים מאפס. זה היה נושא לאורך הקריירה שלי: אני אוהב לשרטט קורסים חדשים.

והקורס הבא שהכנת לקח אותך למדעי המוח. למה?

נראה היה שמדעי המוח נמצאים בעידן הזהב שלו. אנשים מדיסציפלינות שונות התכנסו כדי לחקור את המוח, ובכל זאת נראה היה שיש עדיין יותר שאלות מתשובות, אז היה לי מקום להשפיע. עברתי למדעי המוח החושי בין השאר בגלל הפשטות ההגיונית שלו: קולטנים בעור מופעלים, ואז איכשהו מקבלים תפיסה במוח אחרי סדרה של ממסרים. מבין מערכות החישה, המגע הוא הפחות נחקר. חלק מהשאלות הגדולות עדיין פתוחות.

איך השלמת את חוסר הידע שלך?

בהתחלה, הייתי חסר ביטחון לגבי חוסר ההכשרה הרשמית שלי. כפוסט דוקטורט מעולם לא למדתי שיעור במדעי המוח. בפגישות ובשיחות עם מדעני מוח גיליתי לעתים קרובות שאני לא יכול לעמוד בקצב. לא הכרתי את השפה. אבל נפגשתי באופן קבוע עם מיכאל נוסבאום, מנהל המחקר הביו-רפואי בפן, לאחר שביקש ממנו להדריך אותי. יום אחד במשרדו, הוא הציע שילמד אותי במדעי המוח. במשך שעתיים בשבוע במשך יותר משנה, היינו דנים במאמרים במדעי המוח, החל משנות ה-1970 וה-1980. למדתי ככה מדעי המוח. זה העצים אותי לומר, "בסדר, אני מדען מוח."

אני אפרו אמריקאי. מייקי נוסבאום הוא גבר יהודי לבן מניו יורק. לפעמים לאנשים בחיים שתומכים בך הכי הרבה אין קשר ישיר אליך ואל התרבות שלך.

איך הגעת לסולם הכאב שלך?

על עבודתי בכאב, לקחתי צעד אחורה. אם היינו מתכוונים להשתמש בעכברים כדי לחקור כאב ועלול לפתח משככי כאבים חדשים, ראשית היינו צריכים לענות על השאלה: איך אנחנו יודעים שהחיה סובלת מכאב? באופן מסורתי, חוקרים בודקים באיזו תדירות חיה מושכת את כפה מגירוי, אבל בעלי חיים מזיזים את כפותיהם מכל מיני סיבות. ומכיוון שלא הייתה סטנדרטיזציה, מעבדות שונות היו מחליטות שאותו גירוי לא מזיק, כואב או כואב מאוד בהתאם לניסוי. אז אמרתי, "אנחנו צריכים לפתח מערכת חדשה לגמרי."

איך הגעת לרעיון לזה?

קיבלתי את הרעיון מ מייקל גרנאטו, מדען מוח פן שהמעבדה שלו הייתה ליד שלנו. הוא חקר את תגובת ההבהלה האקוסטית בדגי זברה זחלים. הלכתי לישיבת מעבדה שבה רושן ג'יין, אז פוסט דוקטורט במעבדת Granato וכיום סגל במכללת האוורפורד, דיבר על השימוש בווידוגרפיה במהירות גבוהה כדי ללכוד תנועות תגובה מהירות מכדי להעריך בעין בלתי מזוינת. הבנתי שאנחנו יכולים להשתמש באותה גישה כדי לתעד תנועות של בעל חיים בתגובה לגירוי בעור, ולהשתמש בתנועות האלה כדי להעריך את הכאב של החיה. זה פתח עולם חדש לגמרי.

אם לא הייתי הולך לפגישה ההיא עם מדען דגי הזברה, לעולם לא הייתי מקבל את הרעיון הזה. אני עדיין הולך לשיחות ומקשיב לאנשים שמדברים על תולעים, זבובים, דגים, שמרים, חיידקים - אתה שם את זה - כי אולי אלמד משהו שאני יכול לשלב בעבודה שאנחנו עושים. הבושה של המדע המודרני היא שכולם ממוקדים יתר על המידה במערכת שלהם, בגישה שלהם, באורגניזם שלהם, במשמעת שלהם. זה יכול לחנוק חדשנות כאשר אנשים אינם בעלי הכשרה רחבה ואינם יוצאים מאזור הנוחות שלהם.

איך חיברת את תנועות העכבר לחוויה שלו כדי ליצור סולם למדידת כאב?

ראשית, אימתנו שגירוי שנחשב לא מזיק, כמו מגע של מברשת איפור רכה, הפעיל נוירוני מגע בעור החיה, ושמחט שדוקרת את העור הפעילה נוירוני כאב. לאחר מכן תיעדנו את תנועות התגובה של החיה לכל גירוי. בשל כאב, החיה הייתה מעווה את פניה, מסירה את כפה במהירות ומנערת אותה במרץ. נתנו ערך מספרי לכל סוג תנועה, מהירות הנסיגה ומספר ניעור הכפות. לאחר מכן נתנו לכל מספר משקל מספרי, ערך עצמי, על סמך מידת החשיבות של התכונה לרמת הכאב, ולאחר מכן שילבנו את הערכים המשוקללים למדד כמותי יחיד של כאב.

איך אתה רואה שהכלי החדש הזה נמצא בשימוש?

יש שני דברים שאנחנו מאוד נרגשים מהם. אחד מהם הוא חקר השונות הגנטית כמניע לכאב. לאוכלוסיית האדם העולמית יש רגישויות שונות לכאב. חלק מזה סוציו-תרבותי, אבל חלק מזה נמצא ב-DNA. למשל, לאנשים שאינם חשים בכאב כלשהו יש מוטציות גנטיות שעומדות בבסיס התכונה הזו. במעבדה שלי, השתמשנו בסולם הכאב שלנו כדי למדוד את רגישויות הכאב של כ-20 זני עכברים שונים. זיהינו עכברים שאינם מגיבים הרבה לכאב ואחרים בעלי רגישות יתר. אנו משתמשים בגישות מיפוי גנטי כדי למצוא גנים חדשים שעשויים לעמוד בבסיס רגישות הכאב הזו.

אנחנו גם מאוד נרגשים לגבי האופן שבו המוח שולט במעבר מכאב אקוטי לכרוני. אנו משתמשים בסולם הכאב שלנו כדי למדוד את רמת הכאב בעכבר ולאחר מכן לצלם תמונת מצב של פעילות המוח של העכבר באמצעות הדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית. אנו מדמיינים את החיות מדי יום כדי למצוא דפוסי פעילות מוחית העומדים בבסיס המעבר מכאב אקוטי לכרוני. ברגע שנמצא אותם, נוכל לנסות לשנות אותם כדי לשנות את מהלך הכאב הכרוני. אנחנו מתעניינים במרכיבים הרגשיים וגם התחושתיים של הכאב הזה.

למדת גם מגע שאינו כואב?

כן, בתקופה האחרונה שלנו תא נייר, עברנו מהעור למוח כדי להסביר מדוע צורות מגע מסוימות מתגמלות.

זה מדהים שלא נעשה קודם.

המחקר המולקולרי של מגע נמצא עדיין בחיתוליו היחסיים. המאפיינים המולקולריים של המחלקות השונות של נוירוני המגע זוהו רק בסוף שנות ה-2000. מאז, הרבה מההתמקדות הייתה במגע מבחין, מסוג המגע שנהוג להבחין בין רבע לגרוש על סמך מרקם. מגע ליטוף חברתי לא נחקר במידה רבה.

איך הפרויקט הזה התחיל?

דוד אנדרסוןהקבוצה של המכון הטכנולוגי של קליפורניה דיווחה ב-2013 שתאים מסוימים בעור הגיבו למגע עדין. אבל הם לא עירבו את התאים האלה בשום התנהגות טבעית או יצרו קשר למוח. קראתי את העיתון והחלטתי לנסות למלא את החסר הזה. בשנה האחרונה שלי כפוסט דוקטורט, הנדסתי גנטית עכברים כדי שיהיו להם נוירוני מגע עדין שהגיבו לאור כחול. התוכנית שלי הייתה לעורר את הנוירונים באור כחול ולראות מה העכברים עשו.

כשפתחתי את המעבדה שלי ב-2018, היינו מוכנים להתחיל את הניסויים האלה. אני עדיין זוכר את היום שבו התלמידים נכנסו למשרד שלי כדי להראות לי מה הם מצאו. זה היה כמו רגע האאוריקה הזה. כשהפעלנו נוירונים דרך העור על גבם של העכברים, החיות התנהגו כאילו מלטפים אותם שם. זה השיק את כל הפרויקט. עשינו הרבה יותר בדיקות התנהגותיות והתחקנו אחר המסלול למגע חברתי מהעור לחוט השדרה למרכזי התגמול במוח.

האם למציאת מסלול עור למוח זה יש השלכות רפואיות?

כן, העור הוא מטרה טיפולית טובה. הוא נגיש ומציג כביש מהיר ישיר אל החלק במוח שגורם לנו להרגיש טוב. מה אם נוכל להפעיל את הנוירונים האלה עם קרם עור כדי לשפר את הבריאות הנפשית - נגיד, כדי לקזז את הנזק שנגרם מהבידוד החברתי או לטפל בחרדה או דיכאון? כשנשאתי הרצאה על כך בדצמבר, הפסיכיאטרים והנוירו-פרמקולוגים בקהל התלהבו מאוד מהפוטנציאל הטיפולי.

יש לך מושבה של חולדות חפרפרות עירומות. מה אתה עושה איתם?

חולדות שומה עירומות מגיעות ממזרח אפריקה. הם חיים מתחת לאדמה ובעצם עיוורים, מסתמכים מאוד על מגע, משתמשים בשערות דמויות שפם כדי לנווט במחילות שלהם ולתקשר זה עם זה. המגע תופס אזור במוח שלהם גדול פי שלושה מאשר אצל יונקים אחרים. אנו מאמינים שמגע חשוב לעיצוב המבנה החברתי הקהילתי שלהם.

אנחנו גם מעוניינים בהם כי חולדות שומה אינן מרגישות צורות מסוימות של כאב. לדוגמה, הם לא מראים תגובת כאב למולקולה קפסאיצין, החומר הפעיל בפלפלים חריפים, שדי כואב לרוב היונקים. יש להם קולטנים בעור שמגיבים לקפסאיצין, אז אני משער שלבעלי החיים יש מסלולים במוח שמכבים את הכאב. אם נוכל למצוא את האותות הללו ולהיעזר בהם, אולי נמצא דרך חדשה לחסום כאב.

כחוקר צעיר, על אילו מכשולים היית צריך להתגבר, בין אם הם מדעיים, חברתיים או תרבותיים?

בסך הכל, התמזל מזלי שיש לי מנטורים ועמיתים מכל הגזעים, הלאומים והמינים שהאמינו בי ותמכו בי. התמזל מזלי מכמה מיעוטים אחרים שאינם מיוצגים, שעבדו בסביבות מאתגרות באמת, ובגלל זה, הם לא כאן היום.

עם זאת, לא עברתי ללא פגע. משטרת האוניברסיטה עצרה אותי והטרידה אותי כי היא לא חשבה שאני שייכת לקמפוס. עצרו אותי בבניין שלי, והרשויות נקראו עליי. רוב המדענים השחורים האחרים שאני מכיר חוו חוויות דומות מאוד. הדברים האלה קורים לא רק באוניברסיטה אלא גם בשכונה שבה אני גר, וכשהם עושים, הם לא מרגישים טוב ויכולים לעורר כעס ותסכול. אבל תמיד הייתה לי רשת של אנשים שתומכים בי ועזרו לי לדחוף את הפעמים המעטות יחסית בקריירה שלי בהן חוויתי סוג כזה של גזענות גלויה.

יש לך עצות למדענים שחורים שואפים?

השמיים הם הגבול. אל תהיה ממורמר אם תסתכל מסביב ואל תראה הרבה אנשים שנראים כמוך, כי זה משתנה. הקף את עצמך באנשים טובים. לפעמים האנשים האלה ייראו כמוך, אבל אל תתפלאו אם כמה מהתומכים הגדולים ביותר שלכם לא ייראו. היו פתוחים וצרו את הקשרים הנכונים.

ואל תמחץ את החלומות שלך. אנחנו צריכים אנשים מכל הרקע, מכל תחומי החיים, כי יש לנו בעיות מאתגרות לפנינו. הייתי מעודד מדענים שחורים או כל אדם שמתעניין בעבודה הזו: אם יש לך אהבה ותשוקה לזה, לך על זה.