Ishmail Abdus-Saboor đã bị mê hoặc bởi sự đa dạng của thế giới tự nhiên kể từ khi anh còn là một cậu bé lớn lên ở Philadelphia. Những chuyến đi dạo trong thiên nhiên dưới sự hướng dẫn của giáo viên lớp ba, ông Moore, đã khiến anh say mê. Anh nhớ lại: “Chúng tôi phải tiếp xúc và tương tác với động vật hoang dã cũng như quan sát các loài động vật trong môi trường tự nhiên của chúng. Abdus-Saboor cũng mang một đàn sinh vật – mèo, chó, thằn lằn, rắn và rùa – vào ngôi nhà ba tầng của mình và dành dụm tiền tiêu vặt để mua một tạp chí dạy anh về rùa. Khi người lớn hỏi lớn lên cậu muốn làm gì, cậu nói: “Tôi nói rằng tôi muốn trở thành một nhà khoa học”. “Tôi luôn nhướn mày.”

Abdus-Saboor đã không đi chệch khỏi mục tiêu đó. Ngày nay, anh ấy là một phó giáo sư khoa học sinh học tại Viện Hành vi Não bộ Mortimer B. Zuckerman tại Đại học Columbia, nơi ông nghiên cứu bộ não quyết định như thế nào việc chạm vào da là đau hay dễ chịu. Ông nói: “Mặc dù câu hỏi này là nền tảng cho trải nghiệm của con người, nhưng vẫn còn khó giải thích một cách chi tiết về phân tử”. Bởi vì da là cơ quan cảm giác lớn nhất và là đường dẫn chính đến môi trường của chúng ta, nên nó có thể là manh mối để điều trị các tình trạng từ đau mãn tính đến trầm cảm.

Để tìm ra những manh mối đó, Abdus-Saboor thăm dò hệ thần kinh ở mọi điểm nối dọc theo trục da với não. Anh ấy không chỉ tập trung vào làn da hay chỉ tập trung vào bộ não như nhiều người khác. “Chúng tôi hợp nhất hai thế giới này,” ông nói. Ông nói thêm, cách tiếp cận đó đòi hỏi phải nắm vững hai bộ kỹ thuật, đọc hai bộ tài liệu và tham dự hai bộ cuộc họp khoa học. “Nó mang lại cho chúng tôi một lợi thế độc đáo,” anh nói. Nó đã dẫn đến một giấy mốc xuất bản năm ngoái trong Pin đã bố trí toàn bộ mạch thần kinh để tạo ra sự tiếp xúc dễ chịu.

Abdus-Saboor cũng đã đi tiên phong trong việc thước đo định lượng mới của nỗi đau ở chuột, một công cụ mà ông và nhóm của mình đã điều chỉnh để thu thập bằng chứng về sự di truyền của chứng nghiện opioid qua nhiều thế hệ. Kết quả của ông trên loài gặm nhấm gợi ý rằng việc cha mẹ sử dụng quá nhiều opioid có thể làm thay đổi biểu hiện gen theo cách khiến trẻ có nguy cơ mắc bệnh tương tự.

Là người nhận được nhiều giải thưởng cho thành tích của mình, Abdus-Saboor được ghi tên vào lớp đầu tiên của Viện Y tế Howard Hughes. Học giả Freeman Hrabowski tháng trước. Giải thưởng cung cấp tới 8.6 triệu đô la trong một thập kỷ cho các nhà nghiên cứu mới vào nghề là ngôi sao đang lên có phòng thí nghiệm thúc đẩy sự đa dạng và hòa nhập.

Quanta đã nói chuyện với Abdus-Saboor về thiên hướng bắt đầu lại trong khoa học, khoảnh khắc eureka cá ngựa vằn của anh ấy và hy vọng của anh ấy về một đàn chuột chũi trần trụi mới được nhập khẩu. Các cuộc phỏng vấn đã được cô đọng và chỉnh sửa cho rõ ràng.

Khi bạn còn nhỏ, bố mẹ bạn có ủng hộ niềm đam mê khoa học của bạn không?

Họ chắc chắn đã làm. Tôi bắt đầu mua động vật làm quà sinh nhật vì họ thấy tôi say mê chúng như thế nào. Chuyển tiếp nhanh đến trường trung học. Năm lớp chín, bố mẹ tôi cho phép tôi tiếp quản tầng ba của ngôi nhà để thực hiện dự án hội chợ khoa học kéo dài một năm mà tôi đang thực hiện cho môn sinh học danh dự. Tôi có hàng trăm con tôm ở khắp mọi nơi. Cha mẹ tôi không phải là nhà khoa học nhưng họ rất ủng hộ những cuộc phiêu lưu và phiêu lưu của tôi trong lĩnh vực khoa học.

Bố mẹ bạn làm nghề gì?

Mẹ tôi là giám đốc tài chính của một công ty kế toán. Bố tôi là chuyên gia tính toán trước khi nghỉ hưu. Vì vậy, tôi có thể đã thừa hưởng năng khiếu toán học. Để ước tính mức độ đau của động vật, chúng tôi lập mô hình thống kê để cô đọng các đặc điểm hành vi của nó thành một thang đo duy nhất dễ đọc. Bố tôi đã đến dự một số buổi nói chuyện của tôi, và mặc dù ông thường xuyên bận tâm đến môn sinh học, nhưng ông vẫn cực kỳ hào hứng với phần toán học trong công việc của tôi.

Đại học đã định hình sự nghiệp của bạn như thế nào?

Tôi theo học tại một trường đại học lịch sử dành cho người da đen, North Carolina A&T. Tôi xuất thân từ dòng dõi những người đã theo học những trường đại học kiểu này. Cha mẹ tôi theo học tại Đại học Howard. Dì tôi cũng vậy. Một người chú đã theo học tại bang Virginia, trường Đại học Lincoln của ông nội tôi. Tôi không biết liệu mình có lựa chọn nào khác ngoài việc theo học một trong những trường đại học này hay không.

Tuy nhiên tôi vẫn cho rằng đó là một quyết định sáng suốt. Tôi càng tự tin hơn khi thấy những người giống tôi thực sự làm tốt. Và văn hóa của trường đại học mang tính nuôi dưỡng chứ không phải cạnh tranh. Các giảng viên quan tâm đến bạn. Học sinh làm việc cùng nhau và muốn thấy nhau thành công.

Bạn đã làm nghiên cứu ở trường đại học?

Đúng. Tôi biết kinh nghiệm nghiên cứu là quan trọng, vì vậy trong tháng đầu tiên đến trường, tôi đã đến từng nhà để hỏi xin cơ hội nghiên cứu từ giảng viên. Tôi được thuê làm việc tại một trang trại nuôi lợn. Thật buồn cười vì tôi không ăn thịt lợn, nhưng tôi đang nghiên cứu xem liệu sự thay đổi trong chế độ ăn của lợn có làm thay đổi mùi vị thịt của chúng hay không.

Vào thời điểm đó, tôi đang ấp ủ ý tưởng trở thành bác sĩ thú y. Vì vậy, vào năm thứ hai, tôi đã làm việc trong các bệnh viện thú y, triệt sản, thiến và vệ sinh động vật. Đó là lúc tôi nhận ra rằng cảm giác hồi hộp khi còn bé với khoa học không hề có ở đó. Tôi không yêu thích công việc đó.

Nhưng giữa năm học cấp 2 và cấp 3, tôi làm việc trong phòng thí nghiệm sinh học phân tử tại Đại học Pennsylvania, và một bóng đèn vụt tắt. Tôi nghĩ, “Chà, mọi người được trả tiền để nghĩ ra những ý tưởng lớn và cố gắng tìm giải pháp cho những vấn đề quan trọng đối với sức khỏe con người.” Tôi nhớ đã nói với bố mẹ mình: “Chính là thế đấy. Tôi muốn lấy bằng tiến sĩ. trong sinh học phân tử.”

Điều gì đã khiến bạn nghiên cứu về niềm vui và nỗi đau?

Đó là một con đường quanh co. Tôi đã nhận được bằng tiến sĩ. tại Đại học Pennsylvania đang nghiên cứu con đường phân tử ở giun tròn liên quan đến sự phát triển tế bào. Các gen mã hóa protein trong con đường này bị đột biến ở ít nhất 30% bệnh ung thư ở người. Công việc của tôi đã chứng minh cách những con đường này kiểm soát loại và hình dạng cơ bản của tế bào. Tôi là người đầu tiên trong phòng thí nghiệm đó nghiên cứu con đường đó, vì vậy tôi phải chế tạo rất nhiều công cụ từ đầu. Đó là chủ đề xuyên suốt sự nghiệp của tôi: Tôi thích lập biểu đồ cho những lộ trình mới.

Và lộ trình tiếp theo bạn vạch ra sẽ đưa bạn đến với khoa học thần kinh. Tại sao?

Khoa học thần kinh dường như đang ở thời kỳ hoàng kim. Mọi người từ nhiều ngành khác nhau cùng nhau nghiên cứu về bộ não, tuy nhiên có vẻ như vẫn còn nhiều câu hỏi hơn là câu trả lời, vì vậy tôi vẫn có đủ không gian để tạo ra tác động. Tôi chuyển sang lĩnh vực khoa học thần kinh cảm giác một phần vì tính đơn giản về mặt logic của nó: Các cơ quan thụ cảm trên da được kích hoạt, và sau đó bằng cách nào đó bạn sẽ có được nhận thức trong não sau một loạt chuyển tiếp. Trong số các hệ thống cảm giác, xúc giác được nghiên cứu ít nhất. Một số câu hỏi lớn vẫn còn bỏ ngỏ.

Bạn đã bù đắp sự thiếu hiểu biết của mình như thế nào?

Lúc đầu, tôi không an tâm về việc mình không được đào tạo bài bản. Là một postdoc, tôi chưa bao giờ tham gia một lớp học về khoa học thần kinh. Tại các cuộc họp và trong các cuộc trò chuyện với các nhà thần kinh học, tôi thường thấy mình không thể theo kịp. Tôi không biết tiếng lóng. Nhưng tôi đã gặp thường xuyên với Michael Nusbaum, giám đốc nghiên cứu y sinh tại Penn, sau khi nhờ ông ấy hướng dẫn cho tôi. Một ngày nọ, tại văn phòng, anh ấy đề nghị dạy kèm tôi về khoa học thần kinh. Hai giờ một tuần trong hơn một năm, chúng tôi thảo luận về các bài báo về khoa học thần kinh, bắt đầu từ những năm 1970 và 1980. Tôi đã học khoa học thần kinh theo cách đó. Tôi được khuyến khích nói: “Được rồi, tôi là một nhà thần kinh học.”

Tôi là người Mỹ gốc Phi. Mikey Nusbaum là một người đàn ông Do Thái da trắng đến từ Thành phố New York. Đôi khi những người trong cuộc sống hỗ trợ bạn nhiều nhất có thể không có bất kỳ mối liên hệ trực tiếp nào với bạn và văn hóa của bạn.

Làm thế nào bạn nghĩ ra thang đo mức độ đau của mình?

Vì công việc của mình đang gặp khó khăn, tôi đã lùi lại một bước. Nếu chúng ta định sử dụng chuột để nghiên cứu cơn đau và có khả năng phát triển các loại thuốc giảm đau mới, trước tiên chúng ta cần trả lời câu hỏi: Làm sao chúng ta biết con vật đang trải qua cơn đau? Theo truyền thống, các nhà nghiên cứu xem xét tần suất một con vật rút chân ra khỏi kích thích, nhưng động vật di chuyển bàn chân của chúng vì đủ loại lý do. Và vì không có tiêu chuẩn hóa nên các phòng thí nghiệm khác nhau sẽ quyết định rằng cùng một kích thích là vô hại, đau đớn hay rất đau đớn tùy thuộc vào thí nghiệm. Vì vậy tôi nói: “Chúng ta cần phát triển một hệ thống hoàn toàn mới”.

Làm thế nào bạn có được ý tưởng cho điều đó?

Tôi có ý tưởng từ Michael Granato, một nhà thần kinh học ở Penn có phòng thí nghiệm gần phòng của chúng tôi. Ông đang nghiên cứu phản ứng giật mình khi nghe âm thanh ở ấu trùng cá ngựa vằn. Tôi đã đi đến một cuộc họp trong phòng thí nghiệm trong đó Roshan Jain, sau đó là một postdoc trong phòng thí nghiệm Granato và hiện là giảng viên tại Đại học Haverford, đã nói về việc sử dụng kỹ thuật quay phim tốc độ cao để ghi lại những chuyển động phản ứng quá nhanh để có thể đánh giá bằng mắt thường. Tôi nhận ra rằng chúng ta có thể sử dụng phương pháp tương tự để ghi lại chuyển động của động vật nhằm phản ứng với kích thích ở da và sử dụng những chuyển động đó để ước tính nỗi đau của con vật. Điều đó đã mở ra một thế giới hoàn toàn mới.

Nếu tôi không đến dự buổi gặp mặt với nhà khoa học về cá ngựa vằn, tôi sẽ không bao giờ có được ý tưởng này. Tôi vẫn đi nói chuyện và nghe mọi người nói về giun, ruồi, cá, nấm men, vi khuẩn - bạn có thể đặt tên cho nó - bởi vì có lẽ tôi sẽ học được điều gì đó có thể tích hợp vào công việc chúng tôi làm. Điều đáng xấu hổ của khoa học hiện đại là mọi người đều quá tập trung vào hệ thống, cách tiếp cận, cơ chế, kỷ luật của họ. Nó có thể cản trở sự đổi mới khi mọi người không được đào tạo bài bản và không bước ra ngoài vùng an toàn của mình.

Làm thế nào bạn kết nối chuyển động của chuột với trải nghiệm của nó để tạo ra thang đo mức độ đau?

Đầu tiên, chúng tôi xác minh rằng một kích thích được coi là vô hại, chẳng hạn như việc chạm vào cọ trang điểm mềm, đã kích hoạt các tế bào thần kinh cảm ứng trên da động vật và rằng một mũi kim đâm vào da sẽ kích hoạt các tế bào thần kinh gây đau. Sau đó, chúng tôi ghi lại chuyển động phản ứng của con vật đối với từng kích thích. Vì đau đớn, con vật sẽ nhăn mặt, nhanh chóng rút chân ra và lắc mạnh. Chúng tôi đã đưa ra một giá trị bằng số cho từng loại chuyển động, tốc độ rút lui và số lần lắc chân. Sau đó, chúng tôi gán cho mỗi số một trọng số, một giá trị riêng, dựa trên tầm quan trọng của đặc điểm đó đối với mức độ đau, sau đó kết hợp các giá trị có trọng số thành một thước đo định lượng duy nhất về mức độ đau.

Bạn thấy công cụ mới này đang được sử dụng như thế nào?

Có hai điều chúng tôi rất vui mừng. Một người đang nghiên cứu sự biến đổi di truyền như một nguyên nhân gây ra nỗi đau. Dân số toàn cầu có mức độ nhạy cảm với cơn đau rất khác nhau. Một số trong đó mang tính văn hóa xã hội, nhưng một số trong đó có trong DNA. Ví dụ, những người không cảm thấy đau đớn gì đều có đột biến gen làm nền tảng cho đặc điểm đó. Trong phòng thí nghiệm của tôi, chúng tôi đã sử dụng thang đo mức độ đau để đo độ nhạy cảm với cơn đau của khoảng 20 chủng chuột khác nhau. Chúng tôi đã xác định được những con chuột không phản ứng nhiều với cơn đau và những con khác quá nhạy cảm. Chúng tôi đang sử dụng các phương pháp lập bản đồ di truyền để tìm ra các gen mới có thể gây ra sự nhạy cảm với cơn đau này.

Chúng tôi cũng vô cùng vui mừng về cách não kiểm soát quá trình chuyển từ cơn đau cấp tính sang cơn đau mãn tính. Chúng tôi sử dụng thang đo mức độ đau của mình để đo mức độ đau ở chuột và sau đó chụp nhanh hoạt động não của chuột bằng cách sử dụng hình ảnh cộng hưởng từ chức năng. Chúng tôi chụp ảnh các loài động vật hàng ngày để tìm ra các mô hình hoạt động của não làm nền tảng cho quá trình chuyển đổi từ cơn đau cấp tính sang cơn đau mãn tính. Một khi tìm thấy chúng, chúng ta có thể cố gắng thay đổi chúng để thay đổi diễn biến của cơn đau mãn tính. Chúng tôi quan tâm đến các thành phần cảm xúc cũng như cảm giác của nỗi đau này.

Bạn đã nghiên cứu cách chạm mà không gây đau đớn chưa?

Vâng, trong thời gian gần đây của chúng tôi Pin giấy, chúng tôi đã đi từ da đến não để giải thích tại sao một số hình thức đụng chạm lại mang lại cảm giác thỏa mãn.

Thật tuyệt vời điều chưa từng được thực hiện trước đây.

Nghiên cứu phân tử về xúc giác vẫn còn ở giai đoạn sơ khai. Đặc điểm phân tử của các loại tế bào thần kinh cảm ứng khác nhau chỉ được xác định vào cuối những năm 2000. Kể từ đó, phần lớn sự tập trung tập trung vào cảm ứng phân biệt, loại cảm ứng được sử dụng để phân biệt một phần tư với một xu dựa trên kết cấu. Sự vuốt ve mang tính xã hội vẫn chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng.

Dự án này đã bắt đầu như thế nào?

David AndersonNhóm của Viện Công nghệ California đã báo cáo vào năm 2013 rằng một số tế bào trên da phản ứng với sự chạm nhẹ. Nhưng họ không liên quan đến những tế bào đó trong bất kỳ hành vi tự nhiên nào hoặc tạo ra mối liên hệ nào với não. Tôi đọc báo và quyết định cố gắng lấp đầy những khoảng trống này. Trong năm cuối cùng của tôi với tư cách là một postdoc, tôi đã biến đổi gen những con chuột để có các tế bào thần kinh cảm ứng nhẹ nhàng phản ứng với ánh sáng xanh. Kế hoạch của tôi là kích thích các tế bào thần kinh bằng ánh sáng xanh và xem lũ chuột làm gì.

Khi tôi thành lập phòng thí nghiệm của riêng mình vào năm 2018, chúng tôi đã sẵn sàng bắt đầu những thử nghiệm đó. Tôi vẫn nhớ ngày các sinh viên đến văn phòng của tôi để cho tôi xem những gì họ đã tìm thấy. Nó giống như khoảnh khắc eureka này. Khi chúng tôi kích hoạt tế bào thần kinh qua da trên lưng chuột, các con vật cư xử như thể chúng đang được vuốt ve ở đó. Điều đó đã khởi động toàn bộ dự án. Chúng tôi đã thực hiện nhiều bài kiểm tra hành vi hơn và tìm ra con đường tiếp xúc xã hội từ da đến tủy sống đến các trung tâm khen thưởng trong não.

Việc tìm ra con đường từ da đến não này có ý nghĩa gì về mặt y học không?

Vâng, làn da là một mục tiêu điều trị tốt. Nó có thể truy cập được và đưa ra một con đường trực tiếp đến phần não khiến chúng ta cảm thấy dễ chịu. Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta có thể kích hoạt các tế bào thần kinh này bằng một loại kem bôi da để cải thiện sức khỏe tâm thần - chẳng hạn như để bù đắp tác hại do sự cô lập xã hội hoặc để điều trị chứng lo âu hoặc trầm cảm? Khi tôi nói chuyện về vấn đề này vào tháng 12, các bác sĩ tâm thần và dược lý học thần kinh trong số khán giả đã rất nhiệt tình về tiềm năng điều trị.

Bạn có một đàn chuột chũi trần trụi. Bạn đang làm gì với họ?

Chuột chũi trần trụi đến từ Đông Phi. Chúng sống dưới lòng đất và về cơ bản là bị mù, chủ yếu dựa vào xúc giác, sử dụng những sợi lông giống như râu để định hướng trong hang và tương tác với nhau. Sự đụng chạm chiếm diện tích não của chúng lớn gấp ba lần so với các loài động vật có vú khác. Chúng tôi tin rằng sự tiếp xúc rất quan trọng trong việc hình thành cấu trúc xã hội chung của họ.

Chúng tôi cũng quan tâm đến chúng vì chuột chũi không cảm thấy đau đớn. Ví dụ, chúng không thể hiện phản ứng đau đớn trước phân tử capsaicin, thành phần hoạt chất trong ớt cay, vốn gây đau đớn cho hầu hết các loài động vật có vú. Chúng có các cơ quan thụ cảm trên da phản ứng với capsaicin, vì vậy tôi đưa ra giả thuyết rằng các loài động vật này có đường dẫn truyền trong não giúp ngăn chặn cơn đau. Nếu chúng ta có thể tìm và khai thác những tín hiệu đó, chúng ta có thể tìm ra cách mới để ngăn chặn cơn đau.

Là một nhà nghiên cứu trẻ, bạn đã phải vượt qua những trở ngại nào, dù là về mặt khoa học, xã hội hay văn hóa?

Nhìn chung, tôi khá may mắn khi có được những người cố vấn và đồng nghiệp thuộc mọi chủng tộc, quốc tịch và giới tính, những người tin tưởng và ủng hộ tôi. Tôi may mắn hơn một số nhóm thiểu số ít được đại diện khác, những người đã làm việc trong những môi trường thực sự đầy thử thách, và vì lý do đó mà họ không có mặt ở đây ngày hôm nay.

Điều đó nói rằng, tôi đã không trải qua mà không bị tổn thương. Cảnh sát trường đại học đã chặn tôi lại và quấy rối tôi vì họ cho rằng tôi không thuộc về khuôn viên trường. Tôi đã bị chặn lại ngay trong tòa nhà của mình và chính quyền đã được triệu tập đến tôi. Hầu hết các nhà khoa học da đen khác mà tôi biết đều có những trải nghiệm rất giống nhau. Những điều này xảy ra không chỉ ở trường đại học mà còn ở khu phố nơi tôi sống, và khi xảy ra, họ cảm thấy không thoải mái và có thể gây ra sự tức giận và thất vọng. Nhưng tôi luôn có một mạng lưới những người ủng hộ tôi và đã giúp tôi vượt qua mặc dù tương đối ít lần trong sự nghiệp của mình mà tôi phải trải qua kiểu phân biệt chủng tộc công khai như vậy.

Bạn có lời khuyên nào dành cho các nhà khoa học da đen đầy tham vọng không?

Bầu trời là giới hạn. Đừng cay đắng nếu bạn nhìn xung quanh và không thấy nhiều người giống bạn, vì điều đó đang thay đổi. Bao quanh bạn với những người tốt. Đôi khi những người này trông giống bạn, nhưng đừng ngạc nhiên nếu một số người ủng hộ lớn nhất của bạn không giống bạn. Hãy cởi mở và tạo ra những kết nối đúng đắn.

Và đừng dập tắt giấc mơ của chính bạn. Chúng tôi cần mọi người từ mọi thành phần, mọi tầng lớp xã hội, bởi vì chúng tôi có những vấn đề đầy thách thức trước mắt. Tôi khuyến khích các nhà khoa học Da đen hoặc bất kỳ ai quan tâm đến công việc này: Nếu bạn có tình yêu và niềm đam mê với nó, hãy thực hiện nó.