Ishmail Abdus-Saboor a fost fascinat de varietatea lumii naturale încă de când era un băiat care a crescut în Philadelphia. Plimbările în natură pe care le-a făcut sub tutela profesorului său de clasa a treia, domnul Moore, l-au încântat. „Trebuie să interacționăm și să ne angajăm cu fauna sălbatică și să vedem animale în mediul lor nativ”, și-a amintit el. Abdus-Saboor a adus și o menajerie de creaturi - pisici, câini, șopârle, șerpi și țestoase - în casa sa cu trei etaje și și-a economisit alocația pentru a cumpăra o revistă care l-a învățat despre țestoase. Când adulții l-au întrebat ce vrea să fie când va fi mare, „Am spus că vreau să devin om de știință”, a spus el. „Întotdeauna am ridicat sprâncenele.”

Abdus-Saboor nu s-a abătut de la acest obiectiv. Astăzi, el este un conferențiar de științe biologice la Institutul Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior de la Universitatea Columbia, unde studiază cum determină creierul indiferent dacă atingerea pielii este dureroasă sau plăcută. „Deși această întrebare este fundamentală pentru experiența umană, rămâne nedumerit de explicat cu detalii moleculare satisfăcătoare”, a spus el. Deoarece pielea este cel mai mare organ senzorial al nostru și o conductă majoră către mediul nostru, poate conține indicii pentru tratarea afecțiunilor de la durerea cronică la depresie.

Pentru a găsi aceste indicii, Abdus-Saboor sondează sistemul nervos la fiecare joncțiune de-a lungul axei piele-creier. El nu se concentrează numai pe piele sau doar pe creier, așa cum fac mulți alții. „Unem aceste două lumi”, a spus el. Această abordare, a adăugat el, necesită stăpânirea a două seturi de tehnici, citirea a două seturi de literatură și participarea la două seturi de întâlniri științifice. „Ne oferă un avantaj unic”, a spus el. A dus la a hârtie de reper publicat anul trecut în Celulă care a așezat întregul circuit neuronal pentru o atingere plăcută.

Abdus-Saboor a fost, de asemenea, pionier a o nouă măsură cantitativă a durerii la șoareci, un instrument pe care el și echipa sa l-au adaptat pentru a aduna dovezi pentru moștenirea transgenerațională a dependenței de opioide. Rezultatele sale la rozătoare sugerează că utilizarea excesivă a opioidelor de către părinți poate modifica expresia genelor în moduri care pun copiii în pericol pentru același lucru.

Beneficiar de numeroase premii pentru realizările sale, Abdus-Saboor a fost numit în clasa inaugurală a Institutului Medical Howard Hughes. savanții Freeman Hrabowski mai trecut. Premiul oferă până la 8.6 milioane de dolari pe parcursul unui deceniu cercetătorilor cu stele aflate la începutul carierei ale căror laboratoare promovează diversitatea și incluziunea.

Cuante a vorbit cu Abdus-Saboor despre înclinația lui pentru a începe de la capăt în știință, momentul său de pește zebră eureka și speranțele sale pentru o colonie de șobolan cârtiță goală nou importată. Interviurile au fost condensate și editate pentru claritate.

Când erai copil, părinții tăi ți-au susținut interesul pentru știință?

Cu siguranță au făcut-o. Aș începe să primesc animale ca cadouri de ziua de naștere pentru că au văzut cât de fascinat sunt de ele. Înainte rapid către liceu. În clasa a IX-a, părinții mei mi-au permis să preiau etajul al treilea al casei noastre pentru proiectul de un târg de știință pe care îl făceam pentru biologie onoruri. Aveam sute de raci peste tot. Părinții mei nu sunt oameni de știință, dar mi-au susținut foarte mult escapadele și aventurile pe tărâmul științific.

Ce fac parintii tai?

Mama mea este director financiar la o firmă de contabilitate. Tatăl meu a fost actuar înainte de a se pensiona. Deci poate că am moștenit o înclinație matematică. Pentru a aproxima durerea unui animal, facem modelări statistice pentru a-i condensa caracteristicile comportamentale într-o singură scară ușor de citit. Tatăl meu a venit la unele dintre discuțiile mele și, deși biologia este adesea peste cap, el devine foarte entuziasmat de partea matematică a muncii mele.

Cum ți-a modelat facultatea cariera?

Am urmat o facultate istorică de negru, North Carolina A&T. Vin dintr-o linie de oameni care au urmat astfel de universități. Părinții mei au studiat Universitatea Howard. La fel a făcut și mătușa mea. Un unchi a studiat Virginia State, bunicul meu Lincoln University. Nu știu dacă am avut de ales decât să merg la una dintre aceste universități.

Totuși, cred că a fost o decizie înțeleaptă. Mi-a crescut încrederea în mine să văd oameni care semănau cu mine mergând foarte bine. Și cultura colegiului este încurajatoare, nu competitivă. Profesorilor le pasă de tine. Elevii lucrează împreună și vor să se vadă reușind.

Ai făcut cercetări la facultate?

Da. Știam că experiența de cercetare este importantă, așa că, în prima mea lună petrecută în campus, m-am dus din ușă în ușă cerând facultăților oportunități de cercetare. M-am angajat să lucrez la o fermă de porci. E amuzant pentru că nu mănânc carne de porc, dar studiam dacă o schimbare în alimentația porcilor a modificat gustul cărnii lor.

Pe atunci cochetam cu ideea de a deveni medic veterinar. Așa că în al doilea an, am lucrat în spitale veterinare, sterilizat, sterilizat și curățând animale. Atunci mi-am dat seama că fiorul pe care l-am simțit când eram copil cu știința nu era acolo. Nu eram îndrăgostit de acea muncă.

Dar între junior și senior, am lucrat într-un laborator de biologie moleculară de la Universitatea din Pennsylvania și s-a stins un bec. M-am gândit: „Uau, oamenii sunt plătiți să se gândească la idei mari și să încerce să găsească soluții la problemele cu importanță pentru sănătatea umană”. Îmi amintesc că le-am spus părinților mei: „Asta este. Vreau să obțin un doctorat. în biologie moleculară.”

Ce te-a determinat să studiezi plăcerea și durerea?

A fost un drum cam întortocheat. Mi-am luat doctoratul. la Universitatea din Pennsylvania studiind o cale moleculară a viermilor rotunzi care este implicată în dezvoltarea celulară. Genele pentru proteinele din această cale sunt mutate în cel puțin 30% dintre cancerele umane. Munca mea a demonstrat modul în care aceste căi controlează tipul de bază și forma unei celule. Am fost primul din acel laborator care a studiat acea cale, așa că a trebuit să construiesc o mulțime de instrumente de la zero. Aceasta a fost o temă de-a lungul carierei mele: îmi place să creez noi cursuri.

Iar următorul curs pe care l-ai trasat te-a dus la neuroștiință. De ce?

Neuroștiința părea să fie în epoca sa de aur. Oameni din diverse discipline se adunau pentru a studia creierul, dar părea că încă mai erau mai multe întrebări decât răspunsuri, așa că aveam spațiu pentru mine să am un impact. Am trecut în neuroștiința senzorială în parte datorită simplității sale logice: receptorii din piele devin activați și apoi obțineți cumva percepție în creier după o serie de relee. Dintre sistemele senzoriale, atingerea este cel mai puțin studiată. Unele dintre marile întrebări sunt încă deschise.

Cum ai compensat lipsa de cunoștințe?

La început, am fost nesigur de lipsa mea de pregătire formală. Ca post-doctorat, nu am luat niciodată un curs de neuroștiințe. La întâlniri și în conversațiile cu neurologii, am descoperit adesea că nu pot ține pasul. Nu știam limbajul. Dar mă întâlnisem în mod regulat cu Michael Nusbaum, directorul cercetării biomedicale la Penn, după ce i-a cerut să mă îndrume. Într-o zi, în biroul lui, mi-a sugerat să mă îndrume în neuroștiințe. Timp de două ore pe săptămână timp de peste un an, am discutat despre lucrări de neuroștiință, începând din anii 1970 și 1980. Am învățat neuroștiința așa. M-a încurajat să spun: „OK, sunt neurolog.”

Sunt afro-american. Mikey Nusbaum este un evreu alb din New York. Uneori, oamenii din viață care te susțin cel mai mult pot să nu aibă nicio legătură directă cu tine și cultura ta.

Cum ai venit cu scala ta de durere?

Pentru munca mea în durere, am făcut un pas înapoi. Dacă urma să folosim șoareci pentru a studia durerea și potențial să dezvoltăm noi analgezice, mai întâi trebuia să răspundem la întrebarea: De unde știm că animalul se confruntă cu durere? În mod tradițional, cercetătorii se uită la cât de des un animal își retrage laba de la un stimul, dar animalele își mișcă labele din tot felul de motive. Și pentru că nu a existat o standardizare, diferite laboratoare ar decide că același stimul este inofensiv, dureros sau foarte dureros în funcție de experiment. Așa că am spus: „Trebuie să dezvoltăm un sistem complet nou”.

Cum ți-a venit ideea pentru asta?

Am luat ideea de la Mihai Granato, un neuroștiință Penn al cărui laborator era lângă al nostru. El studia răspunsul de tresărire acustică la larva de pește zebră. Am fost la o întâlnire de laborator în care Roshan Jain, apoi postdoc în laboratorul Granato și acum facultate la Haverford College, a vorbit despre utilizarea videografiei de mare viteză pentru a surprinde mișcările de răspuns care sunt prea rapide pentru a fi apreciate cu ochiul liber. Mi-am dat seama că am putea folosi aceeași abordare pentru a înregistra mișcările unui animal ca răspuns la un stimul al pielii și să folosim acele mișcări pentru a aproxima durerea animalului. Asta a deschis o lume cu totul nouă.

Dacă nu aș fi fost la acea întâlnire cu savantul pește-zebră, nu mi-aș fi venit niciodată această idee. Încă merg la discuții și ascult oamenii care vorbesc despre viermi, muște, pești, drojdie, bacterii - să-i spui - pentru că poate voi învăța ceva ce pot integra în munca pe care o facem. Rușinea științei moderne este că toată lumea este hiperconcentrată pe sistemul său, abordarea, organismul, disciplina lor. Poate înăbuși inovația atunci când oamenii nu sunt instruiți pe scară largă și nu ies din zona lor de confort.

Cum ați conectat mișcările unui șoarece cu experiența sa pentru a crea o scală pentru măsurarea durerii?

În primul rând, am verificat că un stimul considerat inofensiv, cum ar fi atingerea unei pensule moi de machiaj, a activat neuronii tactili în pielea animalului și că un ac care înțepa pielea a activat neuronii de durere. Apoi am înregistrat mișcările de răspuns ale animalului la fiecare stimul. Pentru durere, animalul se strâmbă, își retrage rapid laba și o scutură puternic. Am dat o valoare numerică fiecărui tip de mișcare, viteza de retragere și numărul de scuturi de labe. Apoi am dat fiecărui număr o pondere numerică, o valoare proprie, în funcție de cât de importantă a fost caracteristica pentru nivelul durerii și apoi am combinat valorile ponderate într-o singură măsură cantitativă a durerii.

Cum vedeți că este folosit acest nou instrument?

Sunt două lucruri de care suntem foarte entuziasmați. Unul este studierea variabilității genetice ca un factor al durerii. Populația umană globală are sensibilități la durere foarte diferite. Unele dintre acestea sunt socioculturale, dar unele sunt în ADN. De exemplu, oamenii care nu simt nicio durere au mutații genetice care stau la baza acelei trăsături. În laboratorul meu, am folosit scala noastră de durere pentru a măsura sensibilitatea la durere a aproximativ 20 de tulpini diferite de șoarece. Am identificat șoareci care nu răspund prea mult la durere și alții care sunt hipersensibili. Folosim abordări de cartografiere genetică pentru a găsi noi gene care ar putea sta la baza acestei sensibilități la durere.

De asemenea, suntem foarte încântați de modul în care creierul controlează tranziția de la durerea acută la cea cronică. Folosim scala noastră de durere pentru a măsura nivelul durerii la un șoarece și apoi facem un instantaneu al activității creierului șoarecelui folosind imagistica prin rezonanță magnetică funcțională. Ne imaginăm animalele în fiecare zi pentru a găsi modele de activitate cerebrală care stau la baza tranziției de la durerea acută la cea cronică. Odată ce le găsim, putem încerca să le schimbăm pentru a modifica cursul durerii cronice. Suntem interesați de componentele emoționale și senzoriale ale acestei dureri.

Ai studiat și atingerea care nu este dureroasă?

Da, în ultimul nostru Celulă hârtie, am trecut de la piele la creier pentru a explica de ce unele forme de atingere sunt pline de satisfacții.

Este uimitor că nu se făcuse înainte.

Studiul molecular al atingerii este încă la începutul său relativ. Caracteristicile moleculare ale diferitelor clase de neuroni de atingere au fost identificate abia la sfârșitul anilor 2000. De atunci, o mare parte din atenție s-a pus pe atingerea discriminativă, genul de atingere folosit pentru a discrimina un sfert de un ban pe baza texturii. Atingerea socială a mângâierii a fost foarte puțin studiată.

Cum a început acest proiect?

David AndersonGrupul lui de la Institutul de Tehnologie din California a raportat în 2013 că anumite celule din piele au răspuns la atingerea blândă. Dar ei nu implicaseră acele celule în vreun comportament natural și nici nu făcuseră o legătură cu creierul. Am citit lucrarea și am decis să încerc să umplu aceste goluri. În ultimul meu an de doctorat, am modificat genetic șoareci pentru a avea neuroni la atingere blândă care au răspuns la lumina albastră. Planul meu era să stimulez neuronii cu lumină albastră și să văd ce au făcut șoarecii.

Când am început propriul meu laborator în 2018, eram gata să începem acele experimente. Îmi amintesc încă ziua în care studenții au venit în biroul meu să-mi arate ce au găsit. A fost ca acest moment eureka. Când am activat neuronii prin pielea de pe spatele șoarecilor, animalele s-au comportat ca și cum ar fi fost mângâiate acolo. Asta a lansat întreg proiectul. Am făcut mult mai multe teste comportamentale și am urmărit calea pentru atingerea socială de la piele la măduva spinării până la centrii de recompensă din creier.

Găsirea acestei căi piele-creier are vreo implicație medicală?

Da, pielea este o țintă terapeutică bună. Este accesibil și prezintă o autostradă directă către partea creierului care ne face să ne simțim bine. Ce se întâmplă dacă am putea activa acești neuroni cu o cremă pentru piele pentru a îmbunătăți sănătatea mintală - să zicem, pentru a compensa răul cauzat de izolarea socială sau pentru a trata anxietatea sau depresia? Când am ținut o discuție despre asta în decembrie, psihiatrii și neurofarmacologii din audiență au fost foarte entuziasmați de potențialul terapeutic.

Ai o colonie de șobolani cârtiță goi. Ce faci cu ei?

Șobolanii alunițe goi provin din Africa de Est. Ei trăiesc în subteran și sunt în esență orbi, bazându-se în mare măsură pe atingere, folosind fire de păr asemănătoare mustăților pentru a-și naviga prin vizuini și a interacționa între ei. Atingerea ocupă o zonă a creierului lor de trei ori mai mare decât la alte mamifere. Credem că atingerea este importantă pentru modelarea structurii lor sociale comunitare.

De asemenea, ne interesează pentru că șobolanii alunițe nu simt anumite forme de durere. De exemplu, nu prezintă nici un răspuns la durere la molecula capsaicină, ingredientul activ din ardeiul iute, care este destul de dureroasă pentru majoritatea mamiferelor. Au receptori în piele care răspund la capsaicină, așa că presupun că animalele au căi ale creierului care opresc durerea. Dacă putem găsi și accesa aceste semnale, am putea găsi o nouă modalitate de a bloca durerea.

Ca tânăr cercetător, ce obstacole ați avut de depășit, fie că sunt științifice, sociale sau culturale?

În general, am fost destul de norocos să am mentori și colegi de toate rasele, naționalitățile și genurile care au crezut în mine și m-au susținut. Am fost mai norocos decât alte minorități subreprezentate care au lucrat în medii cu adevărat provocatoare și, din această cauză, nu sunt aici astăzi.

Acestea fiind spuse, nu am trecut nevătămată. Poliția universitară m-a oprit și m-a hărțuit pentru că nu credeau că aparțin campusului. Am fost oprit în propria clădire, iar autoritățile au fost chemate la mine. Majoritatea celorlalți oameni de știință de culoare pe care îi cunosc au avut experiențe foarte asemănătoare. Aceste lucruri se întâmplă nu doar la universitate, ci și în cartierul în care locuiesc, iar când se întâmplă, nu se simt bine și pot provoca furie și frustrare. Dar întotdeauna am avut o rețea de oameni care mă susțin și m-au ajutat să forțesc deși relativ puținele ori în cariera mea în care am experimentat acest tip de rasism.

Aveți sfaturi pentru aspiranții oameni de știință de culoare?

Cerul este limita. Nu te amărăci dacă te uiți în jur și nu vezi mulți oameni care seamănă cu tine, pentru că asta se schimbă. Înconjoară-te de oameni buni. Uneori, acești oameni vor arăta ca tine, dar nu fi surprins dacă unii dintre cei mai mari susținători ai tăi nu o fac. Fiți deschis și faceți conexiunile potrivite.

Și nu vă zdrobiți propriile vise. Avem nevoie de oameni din toate mediile, din toate categoriile sociale, pentru că avem probleme provocatoare în fața noastră. Aș încuraja oamenii de știință de culoare sau orice persoană care este interesată de această lucrare: dacă aveți dragoste și pasiune pentru ea, mergeți la ea.