Eu sou um neurocientista
com uma experiência mista em física e medicina.
O meu laboratório no Instituto Federal Suíço de Tecnologia
dedica-se, em especial, aos danos na espinal medula,
que afeta mais de 50 000 pessoas
em todo o mundo, todos os anos,
com consequências drásticas para os indivíduos afetados,
cuja vida, literalmente, fica destroçada
numa questão de segundos.
Quanto a mim, foi o Super-Homem,
Chistopher Reeve,
quem me despertou a consciência
para a angústia das pessoas com danos na espinal medula.
Foi assim que iniciei a minha jornada pessoal
neste campo de investigação,
trabalhando com a Fundação Christopher e Dana Reeve.
Ainda me lembro desse momento decisivo.
Foi no fim de um dia normal de trabalho na Fundação.
Chris disse-nos a nós, cientistas e especialistas:
"Vocês têm que ser mais pragmáticos.
"Quando saírem do laboratório amanhã,
"quero que passem pelo centro de reabilitação
"e observem os pacientes
"a esforçar-se por dar um passo,
"a esforçar-se por endireitar o tronco.
"E quando forem para casa,
"pensem no que vão mudar na vossa investigação
"no dia seguinte, para tornar melhor a vida deles."
Nunca mais esqueci essas palavras.
Isso foi há mais de dez anos.
Desde então, o meu laboratório tem seguido
a abordagem pragmática para a recuperação
após um dano na espinal medula.
O meu primeiro passo nessa direção
foi desenvolver um novo modelo de lesão na espinal medula
que imitasse da forma mais rigorosa
algumas das principais características das lesões
e oferecesse condições experimentais bem controladas.
Para esse propósito, colocámos duas semissecções
em lados opostos do corpo.
Elas interrompiam totalmente a comunicação
entre o cérebro e a espinal medula,
levando assim a uma paralisia total e permanente das pernas.
Mas, como observámos, depois da maior parte das lesões humanas,
existe um trecho intermédio de tecido neural intacto
através do qual pode ocorrer uma recuperação.
Mas como provocar isso?
Bem, a abordagem clássica
consiste em aplicar uma intervenção
que promova o crescimento da fibra decepada
na direção original.
Embora isso continue a ser a chave para a cura,
parecia-me extraordinariamente complicado.
Para obter resultados clínicos rapidamente,
era óbvio:
Eu tinha que pensar no problema duma forma diferente.
Acontece que mais de 100 anos de investigação
sobre a fisiologia da espinal medula,
a começar com Sherrington, prémio Nobel,
mostraram que
a espinal medula, na maior parte das lesões,
continha todas as redes neurais necessárias e suficientes
para coordenar a locomoção
mas, como as instruções que vêm do cérebro estão interrompidas,
as fibras estão num estado não funcional, como que adormecidas.
A minha ideia: Nós vamos "acordar" essa rede.
Na época, eu estava num pós-doutoramento em Los Angeles,
depois de completar o doutoramento em França,
onde o pensamento independente
nem sempre é estimulado.
(Risos)
Eu estava com medo de falar com meu novo chefe,
mas decidi reunir toda a minha coragem.
Bati à porta do meu fantástico orientador,
Reggie Edgerton, para partilhar a minha nova ideia.
Ele escutou-me, atentamente,
e respondeu com um sorriso:
"Porque é que não tenta?"
Garanto-vos,
foi um momento muito importante na minha carreira,
quando tomei consciência de que aquele grande líder
acreditava em pessoas jovens e em novas ideias.
A ideia era esta:
Vou usar uma metáfora simplista
para vos explicar este conceito complicado.
Imaginem que o sistema locomotor é um carro.
A espinal medula é o motor.
A transmissão é interrompida. O motor é desligado.
Como podemos voltar a ligar o motor?
Primeiro, temos que fornecer o combustível.
Segundo, pisar no pedal do acelerador.
Terceiro, dirigir o carro.
Acontece que se conhecem vias neurais
vindas do cérebro que exercem justamente essa função
durante a locomoção.
A minha ideia: Substituir esse estímulo ausente
a fim de dotar a espinal medula com o tipo de intervenção
que o cérebro dotaria naturalmente para caminharmos.
Para isso, utilizei 20 anos
de investigações anteriores em neurociência,
primeiro, para substituir o combustível em falta
com agentes farmacológicos
que preparam os neurónios da espinal medula para reagir
e, segundo, para imitar o pedal do acelerador
com estímulos elétricos.
Assim, imaginem um elétrodo
implantado por detrás da espinal medula
que envie estímulos indolores.
Levou muitos anos, mas acabámos por desenvolver
uma neuroprótese eletroquímica
que transformava a rede neural adormecida da espinal medula
num estado altamente funcional.
O rato paralítico consegue pôr-se de pé, imediatamente.
Assim que a passadeira começa a mover-se,
o animal apresenta movimentos coordenados das pernas,
mas sem o cérebro.
Aqui aquilo a que chamo o "espinal cérebro",
processa cognitivamente a informação sensorial
enviada pelas pernas em movimento
e toma decisões sobre como ativar o músculo
para ficar de pé, andar, correr,
e até mesmo, enquanto está a correr,
parar instantaneamente
se a passadeira parar.
Foi uma coisa incrível.
Fiquei completamente fascinado com aquela locomoção
sem o uso do cérebro
mas, ao mesmo tempo, muito frustrado.
Aquela locomoção era totalmente involuntária.
Na prática, o animal não tinha controlo nenhum nas pernas.
Nitidamente, faltava o sistema de direção.
Para mim era óbvio que tínhamos que nos distanciar
do paradigma clássico da reabilitação
de caminhar sobre uma passadeira mecânica
e desenvolver condições que encorajassem o cérebro
a começar a controlar voluntariamente as pernas.
Tendo isso em mente, desenvolvemos um sistema robótico,
totalmente novo, para permitir que o rato
andasse em qualquer direção no espaço.
Imaginem, isto é mesmo giro.
Imaginem, um ratinho de 200 gramas
ligado a uma extremidade deste robô de 200 quilos
— mas o rato não sente o robô,
o robô é transparente —
da mesma forma que seguramos uma criança
durante os seus primeiros passos inseguros.
Resumindo: O rato sofreu uma lesão
na espinal medula que o paralisou.
A neuroprótese eletroquímica criou
um estado altamente funcional das redes espinais locomotoras.
O robô proporciona um ambiente seguro
que permite ao rato tentar qualquer coisa
para mover as pernas paralisadas.
E para motivá-lo, usámos o que penso ser
o fármaco mais poderoso da Suíça:
o chocolate suíço.
(Risos)
Na verdade, os primeiros resultados foram muito, muito
muito dececionantes...
Este é o meu melhor fisioterapeuta
falhando completamente em encorajar o rato
a dar um só passo,
embora o mesmo rato, cinco minutos antes,
tivesse andado lindamente sobre a passadeira.
Ficámos frustradíssimos.
Mas sabem, uma das qualidades mais essenciais dum cientista
é a perseverança.
Insistimos. Melhorámos o nosso paradigma.
Ao fim de uns meses de treino,
o rato, outrora paralisado, conseguia ficar de pé
e, quando lhe apetecia,
iniciava uma locomoção que aguentava todo o seu peso
para correr para a recompensa.
Esta foi a primeira recuperação jamais observada
dum movimento voluntário das pernas
depois duma lesão experimental da espinal medula
que lhe provocara uma paralisia total e permanente.
(Aplausos)
Obrigado.
Na verdade, o rato podia iniciar e continuar
a locomoção no chão
e também podia ajustar o movimento das pernas,
por exemplo, para resistir à gravidade
quando subia uma escada.
Garanto-vos, este foi um momento muito emocionante
no meu laboratório.
Custou-nos dez anos de trabalho intenso
para atingir esta meta.
Mas a pergunta que se mantinha era, como?
Quero dizer, como é que é possível?
E descobrimos uma coisa totalmente inesperada.
Este novo paradigma de treino
encorajou o cérebro a criar novas ligações,
quaisquer circuitos de transmissão
que transmitem as informações do cérebro
por cima da lesão e restauram o controlo cortical
da rede locomotora abaixo da lesão.
E aqui, podem ver um exemplo desses.
Marcámos a vermelho as fibras provenientes do cérebro.
Este neurónio azul está ligado ao centro locomotor.
Esta constelação de contatos sinápticos
significa que o cérebro está novamente ligado ao centro locomotor
apenas com um neurónio transmissor.
Mas a remodelação não se restringiu à área da lesão.
Ocorreu em todo o sistema nervoso central,
incluindo o tronco cerebral,
onde observamos um aumento de 300%
na densidade das fibras vindas do cérebro.
Nós não tínhamos a intenção de reparar a espinal medula,
no entanto, fomos capazes de promover
uma das mais amplas remodelações
de projeções axonais jamais observada
no sistema nervoso central de um mamífero adulto
após uma lesão.
Há uma mensagem muito importante
escondida por trás desta descoberta.
Estes são os resultados duma equipa jovem
de pessoas muito talentosas:
fisioterapeutas, neurobiólogos, neurocirurgiões,
engenheiros de todo o tipo,
que atingiram juntos
o que seria impossível individualmente.
Esta é verdadeiramente uma equipa multidisciplinar.
Trabalham tão próximos uns dos outros
que há transferência horizontal de ADN.
Estamos a criar a próxima geração
de médicos e engenheiros
capazes de traduzir descobertas
de um extremo a outro.
E eu?
Sou apenas o maestro que orquestrou esta bela sinfonia.
Tenho a certeza de que estão todos a perguntar:
"Isto vai ajudar as pessoas lesionadas?"
Eu pergunto o mesmo, todos os dias.
A verdade é que ainda não sabemos o suficiente.
Isto não é a cura para lesões na espinal medula,
mas começo a acreditar que isso pode levar
a uma intervenção que melhore a recuperação
e a qualidade de vida das pessoas.
Gostaria que todos vocês
parassem um momento e sonhassem comigo.
Imaginem que uma pessoa acabou de sofrer uma lesão na espinal medula.
Ao fim de algumas semanas de recuperação,
implantamos-lhe uma bomba programável
para lhe injetar uma mistura farmacológica personalizada
diretamente na espinal medula.
E, ao mesmo tempo, implantamos-lhe um conjunto de elétrodos,
uma espécie de segunda pele
cobrindo toda a área da espinal medula que controla o movimento das pernas.
Os elétrodos ligam-se a um gerador de impulsos elétricos
que emite estímulos que são adaptados
às necessidades da pessoa.
Isso define uma neuroprótese eletroquímica personalizada
que irá possibilitar a locomoção
durante o treino com um sistema de apoio recém-concebido.
A minha esperança é que, após vários meses de treino,
possa haver uma suficiente remodelação das ligações residuais
que permita a locomoção sem o robô,
talvez até sem os fármacos ou elétrodos.
A minha esperança é poder criar
uma condição personalizada
para estimular a plasticidade do cérebro e da espinal medula.
Este é um conceito radicalmente novo
que pode ser aplicado a outras perturbações neurológicas,
e a que chamei "neuropróteses personalizadas,"
em que, detetando e estimulando interfaces neurais,
eu implantei em todo o sistema nervoso,
no cérebro, na espinal medula,
até mesmo em nervos periféricos
com base em deficiências específicas do paciente.
Não para substituir a função perdida,
mas para ajudar o cérebro a ajudar-se a si mesmo.
Espero que isso tenha espicaçado a vossa imaginação,
porque, garanto-vos.
esta não é uma questão de saber se essa revolução vai acontecer,
mas quando.
Lembrem-se, nós somos tão grandiosos quanto a nossa imaginação,
somos tão grandes quanto os nossos sonhos.
Obrigado.
(Aplausos)