Luidspreker 1: Welkom bij de podcast van het Salk Institute, Where Cures Begin, waar wetenschappers praten over baanbrekende ontdekkingen, met jullie gastheren, Allie Akmal, en Brittany Fair.

Beurs van Bretagne: Ik ben hier met dr. Eiman Azim. Dr. Azim onderzoekt neurale circuits in het ruggenmerg en de hersenen om erachter te komen hoe bekwame bewegingen werken, in het bijzonder doelgerichte acties zoals het vangen van een bal of het gooien van een dart. Hij heeft twee genetisch verschillende spinale circuits geïdentificeerd die cruciaal zijn voor deze acties. De ene klasse neuronen, verantwoordelijk voor de stabiliteit van een ledemaat tijdens beweging, en de andere, verantwoordelijk voor het geven van snelle feedback om de hersenen te helpen bij het monitoren en corrigeren van bewegingen. Welkom bij Where Cures Begin, dr. Azim. Wil je me iets vertellen over waar je aan werkt hier bij Salk?

Eiman Azim: Nou, mijn lab is geïnteresseerd in hoe de hersenen gedrag sturen. Als je aan gedrag denkt, is het uiteindelijk beweging. Je moet je spieren laten samentrekken om te bewegen, of je nu eet, ademt of naar je water reikt. En dus proberen we te onderzoeken hoe neurale circuits in de hersenen en het ruggenmerg verschillende soorten bewegingen aansturen. We houden vooral van behendige bewegingen van je armen en je handen en je vingers.

Beurs van Bretagne: Dus het zijn zeer complexe bewegingen?

Eiman Azim: Ja. En als je nadenkt over deze behendige bewegingen, zijn het niet alleen muzikanten en atleten die elke dag indruk op ons maken, maar wij allemaal. Ik denk dat we allemaal behoorlijk trots op onszelf mogen zijn. We kunnen onze overhemden dichtknopen. We kunnen e-mails typen. We kunnen de samentrekking van tientallen spieren coördineren met een verbazingwekkende snelheid en precisie. En het probleem is dat we niet goed begrijpen hoe het zenuwstelsel dergelijk complex gedrag kan coördineren.

Beurs van Bretagne: Interessant. Dus als ik een pen vasthoud en schrijf, weten we eigenlijk niet hoe ons brein die beweging aanstuurt?

Eiman Azim: Ik zou grotendeels zeggen: nee. Voor een heel groot deel, nee. We hebben een idee van verschillende hersengebieden en verschillende circuits die belangrijk zijn. Dus als er bijvoorbeeld een neurodegeneratieve ziekte of verwonding is die een deel van de hersenen uit het systeem haalt, weten we dat dit soort behendig gedrag erg kwetsbaar is voor die verwonding of die ziekte. Maar een dieper begrip van hoe in het functionerende systeem al deze neurale circuits op elkaar inwerken en communiceren om dergelijk gedrag te coördineren, ontbreekt meestal. Dus wat we proberen te doen, is geavanceerde moleculair genetische hulpmiddelen gebruiken om in het zenuwstelsel te komen en uit te zoeken wat alle stukjes zijn, en uit te zoeken hoe ze samenwerken.

Beurs van Bretagne: Zeker. En wat zijn enkele van die tools die u noemde?

Eiman Azim: Ja. Dus in de afgelopen decennia is er een verbazingwekkende, moleculair genetische revolutie geweest in de neurowetenschap. Wat dat in wezen betekent, is dat het ons laat profiteren van het feit dat bijvoorbeeld verschillende soorten cellen, waaronder neuronen, verschillende genen tot expressie brengen. Zo worden ze van elkaar onderscheiden. Dus als we die moleculaire codes kunnen begrijpen, dan kunnen we toegang krijgen tot die neuronen en de specificiteit krijgen die we nodig hebben om naar binnen te gaan en te kijken hoe deze neuronen met elkaar verbonden zijn.

Of we kunnen bij sommige experimenten naar binnen gaan en die specifieke neuronen volledig uit het circuit halen, of ze naar believen aan of uit zetten en echt proberen hun functie te onderzoeken. In het verleden ontbrak het bij een traditionele aanpak echt aan die selectiviteit. Je zou eigenlijk alleen maar naar binnen kunnen gaan en een grote laesie maken of een medicijn injecteren, wat vrij aspecifiek is als je bedenkt dat er honderden of duizenden verschillende soorten neuronen in elk deel van de hersenen door elkaar lopen. En dus wat moleculaire genetica ons in staat stelt om te doen, is naar binnen gaan en dat min of meer ontwarren met chirurgische precisie.

Beurs van Bretagne: Oké. En zou je met dit soort precisie een behandeling kunnen creëren of kunnen leiden tot genezing van een neurodegeneratieve ziekte of een dwarslaesie?

Eiman Azim: Ik denk dat dit soort onderzoek een groot aantal implicaties heeft. Wat ik fundamenteel geloof, is dat als we betere benaderingen willen ontwikkelen voor het diagnosticeren en behandelen van ziekten en verwondingen, we een veel beter begrip nodig hebben van hoe het normale systeem fundamenteel werkt. Dus mijn lab probeert voor een groot deel tot dit fundamentele wetenschappelijke basisbegrip te komen van hoe het motorsysteem werkt.

Beurs van Bretagne: Het Azim Lab hoopt met dit fundamentele onderzoek meer inzicht te krijgen in ziektes als de ziekte van Parkinson. De ziekte van Parkinson is een aandoening van het centrale zenuwstelsel die de neuronen aantast die de neurotransmitter dopamine produceren. Patiënten ervaren vaak problemen met beweging of tremoren in rust. En momenteel is er geen remedie voor Parkinson.

Eiman Azim: Als we een beter fundamenteel wetenschappelijk inzicht hebben, zullen we een grotere basis hebben waarop we genezing kunnen bouwen.

Beurs van Bretagne: Het klinkt alsof je een hele grote puzzel hebt en je probeert niet alleen uit te zoeken wat de stukjes van de puzzel zijn, maar ook hoe ze in elkaar passen.

Eiman Azim: Precies, ja. En niet alleen hoe ze in een statisch plaatje bij elkaar passen, zo verbinden ze zich met elkaar, maar dynamisch hoe ze in elkaar passen. Hoe verandert tijdens een beweging de communicatie van deze neurale circuits met elkaar om dit gedrag te coördineren? Dus waar de meeste projecten in mijn lab naar kijken vanuit een zicht van 30,000 voet, is de interactie van de motorcommando-outputs die je laten bewegen, en alle feedback die terugkomt in je systeem, van je spieren, van je huid, van je ogen. Die twee paden zijn voortdurend op een zeer dynamische manier met elkaar in wisselwerking. En we hebben geen goed begrip van hoe die interactie ten grondslag ligt aan de echt snelle coördinatie van precieze bewegingen.

Beurs van Bretagne: Oké, dus je hebt signalen die uit je hersenen komen en naar je spieren gaan. En dan heb je sensorische input die vanuit de omgeving binnenkomt. En deze signalen reizen terug naar de hersenen, klopt dat?

Eiman Azim: Ja precies. En de interactie tussen die twee zeer generieke vormen van informatie wordt niet erg goed begrepen. Maar we weten wel dat elk onderdeel daarvan cruciaal is voor een gecoördineerde beweging. Dingen worden erg ingewikkeld. Een van de grote projecten in mijn lab op dit moment is kijken naar hoe je de kracht van die feedback kunt regelen, een soort van met een volumeknop die omhoog of omlaag draait, wat we de versterking van die feedback noemen. Je kunt niet alle feedback van je lichaam ongefilterd binnen laten komen, dan zouden we compleet overweldigd raken. Veel van die feedback is luidruchtig of storend. En dus hebben we gekeken naar circuits in de hersenen die, nogmaals, op een dynamische manier, terwijl je beweegt, de kracht van de feedback kunnen verhogen die echt opvallend en belangrijk is voor beweging, en andere circuits die de kracht zullen verminderen. van de feedback die storend of lawaaierig is.

Beurs van Bretagne: Dat is grappig. Ik stel me een piepklein deejay in je brein voor...

Eiman Azim: Precies-

Beurs van Bretagne: ... beslissen wat er wordt uitgebracht en gespeeld.

Eiman Azim: Veel deejays, dat is het probleem.

Beurs van Bretagne: Ik snap het.
Wist je toen je opgroeide altijd al dat je neurowetenschapper wilde worden?

Eiman Azim: Nee. Ik heb altijd van wetenschap gehouden. Toen ik een kind was, was ik echt in de ruimte, en ik was echt in dinosaurussen. Dus ik was erg geïnteresseerd in het idee om een ​​specifiek onderwerp te bestuderen en er een expert in te worden. Maar pas op de universiteit werd ik verliefd op de neurowetenschappen. Ik was dus echt gepassioneerd door filosofie toen ik als student aan Stanford studeerde. Dus ik studeerde filosofie en ik studeerde ook biologie. Maar filosofie was echt mijn passie voor de eerste paar jaar van de universiteit. En toen raakte ik een beetje gefrustreerd dat hoewel de vragen groots en fascinerend zijn, er niet veel goede manieren waren om met definitieve antwoorden te komen. En toen besloot ik dat ik een laboratoriumwetenschap wilde ingaan en proberen te zien of we toegang kunnen krijgen tot enkele van deze vragen, en wat gegevens kunnen verzamelen die ons in de goede richting kunnen wijzen.

Beurs van Bretagne: Ja, en filosofie is een buitengewoon moeilijk onderwerp om te bestuderen en legt echt de basis voor hoe we wetenschap benaderen. Heb je het gevoel dat een achtergrond in de filosofie je heeft voorbereid op je huidige carrière in onderzoek?

Eiman Azim: Ik doe. Ik denk dat filosofie je leert hoe je over een probleem moet nadenken. We zijn allemaal filosofen. We hebben doctoraten in de filosofie. Om de een of andere reden is de gangbare definitie van filosofie in de loop der eeuwen kleiner geworden. Maar ik beschouw wat we doen nog steeds als een aspect van de filosofie. We kijken naar de wereld. We zijn benieuwd naar een probleem. We proberen rationele en intelligente manieren te bedenken om dat probleem aan te pakken. En dat geldt voor alle levenswetenschappen, voor de wetenschappen in het algemeen.

Beurs van Bretagne: Absoluut.
En toen je naar Harvard ging, en toen was je een postdoc aan Columbia. Deze plaatsen zijn allebei erg ver weg aan de oostkust. Wat trok je door het hele land naar Salk?

Eiman Azim: Oh, nou, ik ben opgegroeid in Colorado, dat veel van de sfeer deelt die Californië heeft. En toen ik naar de Bay Area ging om te studeren, werd ik gewoon verliefd op Californië. Dus ik wist altijd dat ik terug wilde komen. Ik vond het geweldig om die 10, 11 jaar in New York te zijn en in Boston te zijn. Maar ik was er vrij zeker van dat ik terug zou komen. Toen ik een lijst maakte toen ik nog een postdoc was van alle banen waarop ik wilde solliciteren, en ik rangschikte ze als wat mijn favoriet zou zijn, had ik onbedoeld dat de zeven beste scholen die ik opsomde allemaal in Californië waren . Dus ik denk dat het een teken was dat ik terug moest komen.

Beurs van Bretagne: Dat is helemaal eerlijk. Er is geen plaats in de wereld zoals Californië.

Eiman Azim: Dat is Californië. Maar de Salk was echt bijzonder. Het was anders dan elke andere plaats waar ik naar op zoek was. Het is klein van opzet. Het is ongelooflijk samenwerken. Er zijn geen afdelingen. Er zijn zeer weinig barrières of grenzen tussen disciplines. Er zijn veel voordelen aan een grote universiteit met grote afdelingen en naburige ziekenhuizen. Maar in Salk hebben ze niet de sfeer waar je, als je naar de lunch loopt of je koffie gaat halen, een van de beste plantenbiologen ter wereld tegen het lijf loopt en gewoon een gesprek begint. Dat gebeurt alleen niet zo makkelijk op grote universiteiten.

Beurs van Bretagne: Vind je jezelf in staat om samen te werken met mensen buiten je specifieke focus bij Salk?

Eiman Azim: Ik heb absoluut veel geweldige discussies en samenwerkingen bij Salk. Een voorbeeld is dat mijn laboratorium samenwerkt met de laboratoria van Sam Pfaff en Axel Nimmerjahn om nieuwe benaderingen te ontwikkelen om te proberen de activiteit van het ruggenmerg vast te leggen. Dus als we willen begrijpen hoe de hersenen werken, is een van de belangrijkste hulpmiddelen die we nodig hebben het vermogen om de activiteit van neuronen vast te leggen terwijl het dier zich gedraagt.

Zo kunnen we de activiteit van de hersenen in verband brengen met gedrag. Het ruggenmerg is een heel moeilijke plek om dat te doen, omdat het veel beweegt als het dier beweegt. En dat is dus een van de minst toegankelijke delen van het zenuwstelsel geweest als we veel van deze moderne benaderingen gebruiken voor het vastleggen van neurale activiteit. Dat is dus één samenwerking.

Ik heb constant contact met Kenta Asahina, mijn buurvrouw. We doen gezamenlijke labmeetings. Ze werken door fruitsoort als een modelsysteem, kijkend naar agressie en sociale interactie.

Beurs van Bretagne: En dat is een vlieg, toch?

Eiman Azim: Dat is een vlieg, sorry. En het mooie is, we zijn allebei fundamenteel gefascineerd door hoe de hersenen gedrag sturen. Maar we gebruiken heel verschillende tools en modelsoorten om die vragen te beantwoorden. Dus ik denk dat Kenta en ik, en onze labs, veel winnen door te zien waar het andere lab elke week aan werkt en ideeën uit te wisselen.

Beurs van Bretagne: Absoluut.
Dus je bent nu faculteit aan het Salk Institute. Heb je advies voor aspirant-neurowetenschappers?

Eiman Azim: Wetenschap is een ongelooflijk leuke en ongelooflijk moeilijke baan. Dus de enige manier waarop het werkt, is ervoor te zorgen dat de vragen die je stelt je fascineren. Ik heb veel mensen gezien die een beetje opgebrand waren door het idee van wetenschap en al die late nachten en mislukte experimenten, omdat de experimenten die ze deden hen uiteindelijk niet fundamenteel fascineerden. Dus ik vertel al mijn studenten en studenten in het lab en iedereen, dat het allerbelangrijkste is om de drive en de nieuwsgierigheid en de passie voor je vraag te hebben. Sommige vragen zullen je meer interesseren dan andere. Volg dus in de eerste plaats echt je passie.

Beurs van Bretagne: Wat denk je dat de toekomst in petto heeft voor het begrijpen van de neurale basis van beweging?

Eiman Azim: Ik denk dat we ons op een heel fascinerend en fundamenteel moment bevinden in de neurowetenschap in het algemeen, maar vooral in motorische controle. Dus, zoals ik begon te zeggen, we willen echt begrijpen hoe de hersenen gedrag sturen. En beweging is de weg, het is de output. En dus denk ik dat dit het meest toegankelijke en kwantificeerbare deel is van deze echt complexe circuits. En het veld verwerft al deze verbazingwekkende inzichten die ons niet alleen vertellen hoe ons zenuwstelsel zou kunnen werken, en ons ook vertellen wat er mis zou kunnen gaan bij ziekte en letsel, maar mensen hebben die informatie gebruikt om de ontwikkeling van therapieën en prothesen.

Ik zei al eerder dat uw output interactie heeft met uw feedback. Er is dus verbazingwekkend nieuw onderzoek op het gebied van protheses dat mensen die bijvoorbeeld een dwarslaesie hebben, niet alleen de mogelijkheid geeft om een ​​robotarm te besturen, of om een ​​prothetische arm te besturen, maar ook om die arm feedback te laten geven aan de hersenen. zodat deze persoon meer met de wereld kan communiceren. En de manier waarop je die dingen ontwikkelt, is door gebruik te maken van de lessen die we in het laboratorium hebben geleerd.

Beurs van Bretagne: Zeker. Hoeveel jaar denk je dat dat realistisch is?

Eiman Azim: In sommige opzichten gebeurt het al en het wordt alleen maar beter. Om het niveau te bereiken dat we ons allemaal voorstellen en dat je in films zou zien, denk ik dat het even zal duren. Alles is incrementeel en voor patiënten die nu hulp nodig hebben, gebeuren er al dingen die heel opwindend zijn.

Beurs van Bretagne: Het lijkt misschien onmogelijk, maar Dr. Azim is in staat om zijn fulltime onderzoekscarrière te balanceren terwijl hij een echtgenoot en een nieuwe vader is. Eigenlijk is hij een superheld.

Eiman Azim: Evenwicht is een groot woord. We redden het wel. Ja, mijn vrouw, ze is een neurochirurg bij UCSD. En we ontmoetten elkaar voor het eerst toen ze klaar was met haar medische opleiding. Eigenlijk kwam ze hier naar UCSD voor medische opleiding. En ik was op Harvard voor mijn doctoraat, studerend voor mijn doctoraat. En ze kwam stage lopen bij MGH, waar mijn lab was. En we deelden een verdieping, en we deelden een lunchroom, en vooral het koffiezetapparaat waar ik gewoonlijk was gestationeerd. En daar hebben we elkaar ontmoet en het klikte. En kort daarna ging ze naar New York voor haar residentie, en ik volgde een paar jaar later nadat ik mijn doctoraat had afgerond.

Beurs van Bretagne:Dat is fantastisch. En ze kon hier komen toen je bij Salk trainde?

Eiman Azim: Ja. Ze beëindigde haar residentie rond dezelfde tijd dat ik mijn postdoc afrondde. De timing kwam dus heel goed uit. En toen gingen we op een arbeidsmarkt die echt moeilijk is voor slechts één persoon.

Beurs van Bretagne: Dit is een understatement. Het kan bijna onmogelijk zijn, maar op de een of andere manier hebben ze het voor elkaar gekregen, een neurowetenschapper en een neurochirurg, beiden werkzaam op een van de meest competitieve banenmarkten ter wereld, San Diego. Werken jullie wel eens samen?

Eiman Azim: Ja. Nou, we hebben een paar samenwerkingen in de maak. Een daarvan is een ingediende subsidie, waarbij we kijken hoe we de therapie met diepe hersenstimulatie voor Parkinsonpatiënten kunnen verbeteren, met behulp van een deel van de bewegingsregistratietechnologie waarmee we in mijn laboratorium hebben gewerkt. En een andere is dat ze deze geweldige toegang tot het menselijk brein heeft die maar heel weinig mensen hebben. Dus behandelt ze epilepsiepatiënten. En wanneer een deel van de patiënten die in aanmerking komen voor een operatie naar de OK gaat, implanteert ze elektroden, hetzij op het oppervlak van de hersenen of intern in de hersenen. En dan blijven die patiënten daar een week of twee.

En het doel is om een ​​aanval te krijgen, zodat je de focus van die aanval kunt vinden, en later naar binnen kunt gaan en misschien dat weefsel kunt resetten. Maar terwijl ze daar een week of twee zitten, heb je elektrofysiologische of opnametoegang tot het menselijk brein. Dat is heel zeldzaam en heel spannend. Dus hebben we coole vragen bedacht die we kunnen stellen terwijl die patiënten daar zijn en bereid zijn om kleine videospelletjes te spelen die we ze geven. We zijn erg dankbaar voor hun tijd. En ik denk dat ze vaak heel enthousiast zijn om deel uit te maken van ons werk.

Beurs van Bretagne: En nu hebben jullie allebei een baby.

Eiman Azim: Wij wel, ja, vier maanden oud.

Beurs van Bretagne: Vier maanden oud, is het een jongen of een meisje?

Eiman Azim: Jongen. Zijn naam is Elian.

Beurs van Bretagne: Wauw. En hoe is het om een ​​baby te krijgen terwijl je fulltime universitair docent bent?

Eiman Azim: Dat ben ik nog aan het uitzoeken. Maar het is een evenwichtsoefening. Ik kreeg dit advies van een vriend van mij die een mentor van mij was toen ik op de middelbare school zat. En hij kreeg een kind toen hij postdoc was. Hij zei dat je in principe dezelfde hoeveelheid gedaan moet krijgen in veel minder tijd. En dus heb ik echt geprobeerd me te concentreren op het verwijderen van alle vreemde dingen, zodat ik gewoon mijn wetenschap kan doen en naar huis kan gaan om met mijn zoon te spelen.

Beurs van Bretagne: Wordt slaap als vreemd beschouwd?

Eiman Azim: Vaak. Ja, ik zou zeggen dat de slaap heeft geleden.

Beurs van Bretagne: Begrijpelijk.

Je balanceert niet alleen onderzoek, maar ook mentorschap. Hoe past u in mentorschap met al deze andere verplichtingen?

Eiman Azim: Ja, mentorschap is een fundamenteel onderdeel van de laboratoriumervaring. Ik had geweldige mentoren. En ik heb veel geleerd over de betekenis van mentorschap. Wetenschap doet dus niet alleen inzichtelijke experimenten en publiceert uw gegevens. Het gaat om het opleiden van de volgende generatie wetenschappers. En dat vind ik ongelooflijk belangrijk.

Dus ik spreek wekelijks met iedereen in mijn lab. En natuurlijk bespreken we de wetenschap. Maar we bespreken ook: “Wat wil je nu gaan doen? Hoe brengen we je naar waar je heen wilt? Hoe communiceer je je wetenschap duidelijker naar het publiek, zodat je verder kunt komen in deze carrière?” En dus denk ik dat het een fundamenteel onderdeel is, een soort onafscheidelijk.

Beurs van Bretagne: En ik moet het vragen. Je bestudeert hoe het zenuwstelsel bewegingen aanstuurt. Ben je opgewonden om je kind te zien groeien en deze ontwikkelingsmijlpalen te zien bereiken, zoals reiken en grijpen en lopen?

Eiman Azim: Absoluut. Het was fascinerend. Een week geleden rolde hij voor het eerst. Wat gewoon geweldig was om te zien. Wat echt geweldig is, is dat hij, en baby's in het algemeen, geweldige experimentatoren zijn. Ze proberen iets en dan werkt het of levert het een uitkomst op. En ze doen het keer op keer om te bevestigen dat het waar is. En als iets niet lukt, gaan ze iets nieuws proberen. We hebben dit speeltje dat hij moet draaien en het draait maar op één manier. Dus toen hij er eenmaal achter kwam, moest hij rigoureus zijn en deed hij het experiment minstens 10, 15, 20 keer.

Beurs van Bretagne: Natuurlijk.

Eiman Azim: Totdat we hem moesten verplaatsen naar het volgende speeltje. Maar tot nu toe is het echt heel leuk om naar te kijken.

Beurs van Bretagne: Dat is geweldig. En hij is vier maanden oud. Dus hij rolt. Dus hij zal de komende maand of zo misschien rechtop gaan zitten.

Eiman Azim: Ja. En dan halen we hem in het lab.

Beurs van Bretagne: Natuurlijk.

En als je om de een of andere reden morgen wakker zou worden en om wat voor reden dan ook geen neurowetenschapper meer mocht zijn, welke carrière zou je dan hebben?

Eiman Azim: Dat is zwaar. Ik noemde natuurlijk al filosofie die mij fascineert. Maar om eerlijk te zijn, ik hou van muziek. Ik heb in een paar bands gezeten. En hoewel ik niet denk dat ik gelukkig zou zijn zonder de vervulling van zoiets als wetenschap, is het erg leuk om op een podium te staan ​​en met je vrienden te spelen, muziek te spelen die je hebt geschreven. Dus wie weet? Misschien had ik die weg gevolgd.

Beurs van Bretagne: Wat speel je?

Eiman Azim: Gitaar.

Beurs van Bretagne: Wat voor soort muziek is het?

Eiman Azim: Het is steen. Het is een goede eclectische mix van dingen. Het is een tijdje geleden. Ik zat in een band op de universiteit, en toen ik postdoc was in New York, zat ik in een band en nam ik een album op. Dus ik moet de tijd of de bandleden hier in San Diego nog vinden, maar het staat voorlopig op een laag pitje.

Beurs van Bretagne: Heb je opnames?

Eiman Azim: Ja, maar ik ga je niet vertellen waar ze zijn.

Beurs van Bretagne: Heel erg bedankt dat u vandaag bij ons bent gekomen, Dr. Azim.

Eiman Azim: Graag gedaan.

Beurs van Bretagne: Dat is het voor vandaag. Doe de volgende keer met ons mee voor meer geavanceerde Salk-wetenschap.
De muziek voor onze productie van vandaag is gevonden op het deep, dark web. De bands omvatten The Killing Phantoms en Melt On, Friend. Twee bands waar Dr. Azim al dan niet op gitaar speelt en zang zingt.