Idegtudós vagyok, fizikusi és orvostudományi háttérrel. A Svájci Szövetségi Technológiai Intézetben lévő laboratóriumom fő kutatási területe a gerincvelő sérülése, amelynek évente több mint 50 000 áldozata van világszerte, és amely drámai következményekkel jár az érintettekre, akiknek pár másodperc alatt gyakorlatilag összeomlik az életük. Az én figyelmemet Szupermen, Christopher Reeve hívta fel a gerincsérült emberek reménytelen helyzetére. És itt van, hogyan kezdődött az én személyes utazásom ezen a kutatási területen, a Christopher és Dana Reeve Alapítvánnyal együttműködésben. Még most is emlékszem erre a döntő pillanatra. Egy átlagos munkanap végén történt az alapítványnál. Chris hozzánk, kutatókhoz és szakértőkhöz fordult: "Sokkal pragmatikusabbaknak kell lennetek. Amikor holnap kimentek a laborból, álljatok meg a rehabilitációs központnál, és nézzétek meg, amint a sérült emberek lépésről lépésre küszködnek saját testük megtartásával. Amikor pedig hazamentek, gondoljátok át, min kell változtatni a kutatásotokban másnap, hogy ezeknek az embereknek az életét megkönnyítsétek." Ezek a szavak nagyon belémivódtak. Ennek már több mint 10 éve, de az azóta eltelt időben a laboratórium továbbra is kitartott a gerincsérülést követő rehabilitáció pragmatikus megközelítése mellett. Első lépésem ebbe az irányba a gerincvelő-sérülés egy új modelljének kidolgozása volt, ami, amellett, hogy pontosabban írja le az emberi sérülés legfőbb jellemzőit, jól kézben tartható kísérleti körülményeket is biztosít. E cél érdekében mesterségesen szétválasztottuk a gerincvelő két oldalát egymástól. Ezzel teljesen megszakítottuk a kommunikációt az agy és a gerincvelő között, ami a láb teljes és tartós bénulását okozta. De ahogy megfigyeltük, embereknél a legtöbb ilyen sérülést követően marad egy közbülső, sértetlen idegszövet, amin keresztül regenerálódás kezdődhet. De mi kell ahhoz, hogy ez megtörténjen? Nos, a klasszikus megközelítés olyan beavatkozást használ, amely elősegíti, hogy a sérült szövet visszanőjön eredeti állapotába. És bár nyilván egyelőre ez marad a gyógyítás kulcsa, számomra ez rettentő bonyolultnak tűnt. A gyors klinikai eredmény eléréséhez, számomra nyilvánvaló volt: Máshogy kell megközelítenem a problémát. A gerincvelő fiziológiájának több mint 100 éves kutatásából tudjuk, már a Nobel-díjas Sherrington kimutatta, hogy a gerincvelő - a legtöbb sérülés esetén - tartalmazta a mozgás koordinálásához szükséges és elégséges ideghálózatokat, de mivel ezek az agytól nem kapnak jeleket, nem működnek, mintegy alvó állapotban vannak. Az én ötletem: Ébresszük fel ezt a hálózatot! Akkortájt éppen a doktori gyakorlatomat töltöttem Los Angelesben, miután megszereztem a Ph.D. fokozatot Franciaországban, ahol a független gondolkodás nem feltétlenül élvezett támogatást. (Nevetés) Kicsit féltem az új főnökömhöz fordulni, de aztán úgy döntöttem, hogy össze kell szednem a bátorságomat. Bekopogtam hát csodálatos konzulensem, Reggie Edgerton ajtaján, hogy megosszam vele az ötletemet. Figyelmesen végighallgatott, majd cinkos mosollyal kérdezte: "Miért nem próbálja ki?" Hát, mondhatom Önöknek, ez meghatározó eseménye volt a karrieremnek. Azt látni, hogy egy ilyen tekintélyes szakember komolyan vesz egy fiatal kutatót és új ötleteit. Az ötlet pedig a következő volt. Egy egyszerű hasonlattal próbálom elmagyarázni ezt az összetett koncepciót. Képzeljük azt, hogy a mozgatórendszer egy autó. A motor a gerincvelő. Ha az erőátvitelt megszakítjuk, a motor leáll. Hogyan tudnánk újra beindítani a motort? Először is, el kell látnunk üzemanyaggal; másodszor, meg kell nyomnunk a gázpedált; harmadszor, kormányoznunk kell az autót. Kiderült, hogy vannak olyan már ismert, az agyból kiinduló idegi pályák, amelyek pontosan ezt a szerepet játsszák a mozgás során. Az ötlet: Pótoljuk a hiányzó jelet, és adjunk a gerincvelőnek egy olyan jellegű inputot, amilyet az agy küldene egyébként a mozgás során. Ennek érdekében - az elmúlt 20 év neurológiai kutatásait felhasználva - először a hiányzó üzemanyagot pótoltam olyan gyógyszerkészítményekkel, amelyek felkészítik a gerincvelő neuronjait a működésre, másodszor pedig, elektromos stimulációval utánoztuk a gázpedál hatását. Képzeljenek el egy, a gerincvelő hátsó részébe beültetett elektródát, ami fájdalommentes ingereket közvetít. Igaz, több éves munkával, de végül kifejlesztettünk egy elektrokémiai idegprotézist, amely képes a gerincvelőben lévő ideghálózatot alvó állapotból aktív, működőképes állapotba hozni. És a lebénult patkány azonnal képes lesz állni. Amint a futószalag beindul, az állat lábai koordinált mozgásba kezdenek, az agy közreműködése nélkül. Az általam "gerinci agy"-nak nevezett mechanizmus kognitív módon dolgozza fel a mozgó lábtól érkező információt, és ez alapján dönti el, mely izmokat kell aktiválnia az állás, a séta, a futás, vagy akár a sprintelés érdekében, vagy a hirtelen megálláshoz, a futószalag leállításakor. Ez egyszerűen bámulatos volt! Teljesen lenyűgözött ez az agyi közreműködés nélküli mozgás, de egyúttal nem kis frusztrációt is okozott. Ez a mozgás ugyanis teljesen önkéntelen volt. Az állat egyáltalán nem kontrollálta a lábai mozgását. Nyilvánvalóan hiányzott egy kormánymű. Világossá vált számomra, hogy el kell távolodnunk a klasszikus rehabilitációs módszertől, a futószalagon való lépkedéstől, és olyan körülményeket kell biztosítanunk, amelyek arra ösztönzik az agyat, hogy önként átvegye a kontrollt a lábak fölött. Ettől a gondolattól vezérelve, kidolgoztunk egy újfajta robotikai rendszert, ami segíti a patkányt, a tér bármely irányában mozogni. Képzeljék csak el, ez valami szuper! Gondolják csak el: ez a kis 20 dekás állatka hozzákapcsolva egy 200 kilós robothoz úgy, hogy a robot létezéséből semmit nem érzékel. A robot teljesen észrevétlen számára, akár egy szülő, amikor kisgyermeke első bizonytalan lépéseit támogatja. Összefoglalva tehát: A patkány gerincvelőjén bénulást okozó beavatkozást végeztünk. Az elektrokémiai idegprotézissel a gerincvelő mozgatóideg-hálózatát működőképes, aktív állapotba hoztuk. A robot által biztosított környezetben a patkány tetszőleges módon használhatta lebénult lábait. Motivációként azt hiszem Svájc leghatékonyabb gyógyszerét használtuk: első osztályú svájci csokoládét. (Nevetés) Nos, az első eredmények igen-igen lehangolóak voltak. Ez itt a legjobb fizikoterapeutám, aki sikertelenül próbálja rábírni a patkányt, hogy akár egyetlen lépést is tegyen, miközben ugyanez az állat öt perccel korábban gyönyörűen sétált a futószalagon. Rettenetesen frusztráltak voltunk. Tudniuk kell azonban, hogy a kutatók egyik legfontosabb képessége a kitartás. Nem adtuk fel. Finomítottuk az elméletünket, és további néhány hónap tréning után az egyébként lebénult patkány képes volt állni, és amikor olyan kedve volt, teljes testére kiterjedő mozgást mutatva, futni kezdett a jutalom irányába. Ez volt az első alkalom, hogy megfigyelhettük az önkéntes lábmozgatás helyreállását a gerincvelő mesterséges károsításával kiváltott teljes és tartós bénulást követően. Valójában -- (Taps) Köszönöm. Valójában a patkány nemcsak hogy képes volt mozgást kezdeményezni és fenntartani, de még lábai mozgását is tudta szabályozni, ellenállva például a gravitációnak, lépcsőmászás közben. Mondhatom, ez egy rendkívüli érzelmi pillanat volt a laboratóriumban. 10 évnyi kemény munkába telt elérni ezt a célt. A kérdés az, hogy hogyan. Mármint hogy hogyan lehetséges ez. Egy teljesen váratlan jelenségre bukkantunk. Ezzel a gyökeresen új tréningmódszerrel az agy képessé vált új kapcsolatok felépítésére, bizonyos reléhálózatok révén, amelyek átviszik az agyból érkező információt a sérült területen, és helyreállítják az agykérgi kontrollt a sérülésen túli mozgatóhálózat felett. Itt erre láthatnak egy példát, melyben az agyból érkező idegszálakat vörössel jelöltük. Ez a kék neuron összeköttetésben van a mozgatóközponttal, és a szinaptikus kapcsolatok ilyen együttállása azt jelenti, hogy az agy és a mozgatóközpont között mindössze egyetlen egy kapcsolóneuronon keresztül helyreállt az összeköttetés. Ez a visszaépülés azonban nem korlátozódott a sérült területre. A jelenség a teljes központi idegrendszerre kiterjedt, beleértve az agytörzset is, ahol 300 százalékos növekedést tapasztaltunk az agyból érkező idegrostok sűrűségében. Annak ellenére, hogy nem volt célunk a gerincvelő helyreállítása, az axonális projekció olyan mértékű újraépülését sikerült kiváltanunk, amihez hasonlót korábban nem figyeltek meg egy felnőtt emlős központi idegrendszerében egy súlyos sérülést követően. És van egy nagyon fontos üzenet ennek a felfedezésnek a hátterében. Ezek egy tehetséges és fiatal kutatókból álló csoport eredményei: fizikoterapeuták, neurobiológusok, idegsebészek, különféle mérnökök közösen érték el azt, amire egyedül senki nem lenne képes. Ez egy valódi transz-diszciplináris csapat. Olyan szorosan együtt dolgoznak, hogy szinte már a DNS-szintű kapcsolat alakult ki köztük. Ők a következő generáció orvosai és mérnökei, akik képesek a felfedezéseket gyakorlatra váltani, és elvinni a laborasztaltól a kórházi ágyig. És mi az én szerepem mindebben? Én csak a karmester vagyok, aki vezényli ezt a gyönyörű szimfóniát. Most Önökben bizonyára felmerül a kérdés: "Jó, de fog ez segíteni a sérült embereken?" Bennem is, nap mint nap. Az igazság az, hogy még nem tudunk eleget. A módszer nyilvánvalóan nem gyógyítja a gerincvelő-sérülést, de kezdek hinni benne, hogy elvezethet bennünket olyan beavatkozáshoz, amivel gyorsítható a felépülés, és javítható a sérült életminősége. Arra kérném Önöket, hogy egy pillanatig álmodjanak velem. Képzeljék, hogy valaki gerincsérülést szenvedett. Néhány hét lábadozás után beültetünk a szervezetébe egy programozható kis szivattyút, ami személyre szabott gyógyszerkeveréket juttat közvetlenül a gerincvelőjébe. Ezzel együtt beültetünk egy elektródasort is, egyfajta második bőrt, ami lefedi a lábmozgásért felelős gerincvelő-területet, és ezeket az elektródákat összekapcsoljuk egy impulzusforrással, ami az illető igényeihez igazított módon bocsát ingerületeket erre a területre. Ez valójában egy személyre szabott elektrokémiai idegprotézis, ami egy újonnan tervezett felfüggesztőrendszer révén lehetővé teszi a mozgást. Abban bízom, hogy pár hónapnyi tréning után olyan mennyiségű idegi kapcsolat épül tartósan újjá, hogy a robot nélkül - vagy akár gyógyszeres stimuláció nélkül - is lehetséges legyen a mozgás. Abban bízom, hogy képesek leszünk megfelelően személyre szabott körülményeket kialakítani az agy és a gerincvelő plasztikusságának fokozásához. Ez a gyökeresen új koncepció, amit én "személyre szabott idegprotézis"-nek hívok, akár más neurológiai rendellenességekre is alkalmazható. Így az idegrendszer különböző részeibe, az agyba, a gerincvelőbe vagy akár a perifériális részekbe beültetett protézissel az idegvégződések érzékelése és ingerlése révén a betegek egyedi problémáira szabható. De nem az elveszett funkció helyettesítésére, nem -- az agy segítésére, hogy önmaga tudjon segíteni. Remélem, sikerült megmozgatnom a fantáziájukat, mert biztosíthatom Önöket, hogy már nem az a kérdés, hogy elkezdődik-e ez a forradalom, hanem az, hogy mikor. Ne feledjék: nagyságunknak csak a képzeletünk, az álmaink szabnak határt! Köszönöm. (Taps)