WEBVTT

00:00:00.446 --> 00:00:02.071
我是一名神经学家

00:00:02.071 --> 00:00:05.882
同时有着医学和物理学背景

00:00:05.882 --> 00:00:10.923
我的实验室隶属于瑞士联邦理工学院

00:00:10.923 --> 00:00:14.113
专攻脊椎损伤研究

00:00:14.113 --> 00:00:16.844
全球每天有超过5万的人

00:00:16.844 --> 00:00:19.534
受到该伤病的影响

00:00:19.534 --> 00:00:23.140
对于那些脊椎损伤的人来说

00:00:23.140 --> 00:00:25.373
生活, 往往就在那么短短几秒钟

00:00:25.373 --> 00:00:28.608
被完全摧毁

00:00:28.608 --> 00:00:31.666
对于我而言, 是"钢铁英雄"

00:00:31.666 --> 00:00:33.870
克里斯托弗·里夫

00:00:33.870 --> 00:00:35.960
尽自己的努力唤醒人们

00:00:35.960 --> 00:00:38.875
开始关注那些脊椎受伤的人

00:00:38.875 --> 00:00:42.014
而我进入这个研究领域的缘起

00:00:42.014 --> 00:00:43.513
第一次的接触

00:00:43.513 --> 00:00:46.950
就源于与里夫夫妇基金的合作

00:00:46.950 --> 00:00:51.546
我到现在都还记得那个决定性的时刻

00:00:51.546 --> 00:00:53.497
那是一个再普通不过的一天的结尾

00:00:53.497 --> 00:00:55.040
我在帮基金会工作

00:00:55.040 --> 00:00:59.692
克里斯托弗对我们, 一群学者和技术专家说

00:00:59.692 --> 00:01:03.285
"你们一定要专注实用价值"

00:01:03.285 --> 00:01:05.637
"明天, 当你离开实验室的时候"

00:01:05.637 --> 00:01:08.541
"我希望你们能去康复中心"

00:01:08.541 --> 00:01:10.150
"看看那些伤者"

00:01:10.150 --> 00:01:12.175
"如何费尽全力迈出一小步"

00:01:12.175 --> 00:01:14.816
"如何努力保持自己的平衡"

00:01:14.816 --> 00:01:16.229
"在你到家之后"

00:01:16.229 --> 00:01:18.639
"仔细想想是否需要改变自己的研究方向"

00:01:18.639 --> 00:01:22.207
"能够让他们的生活变得更美好一些"

00:01:22.207 --> 00:01:26.260
这段话, 刻到我心里去了

00:01:26.260 --> 00:01:28.651
十多年过去了

00:01:28.651 --> 00:01:31.418
直到今天, 我的实验室还都在

00:01:31.418 --> 00:01:33.381
坚持尝试用实用的方法

00:01:33.381 --> 00:01:35.792
帮助脊椎损伤后恢复

00:01:35.792 --> 00:01:37.833
我在这研究方向上

00:01:37.833 --> 00:01:41.122
需要做的第一件事情就是建立一个新的模型

00:01:41.122 --> 00:01:44.769
一个新的脊椎损伤模型, 能够很好的模拟出人类的损伤

00:01:44.769 --> 00:01:48.141
同时也能够提供很好的实验控制环境

00:01:48.141 --> 00:01:50.708
基于这个目标, 我们首先在身体的两侧

00:01:50.708 --> 00:01:52.123
进行了两次半切操作

00:01:52.123 --> 00:01:54.268
半切完全阻断了

00:01:54.268 --> 00:01:56.850
大脑和脊髓的通信

00:01:56.850 --> 00:01:59.560
导致了下肢永久性的

00:01:59.560 --> 00:02:01.327
完全瘫痪

00:02:01.327 --> 00:02:05.218
但是, 正如你们看到的, 对于大多数损伤

00:02:05.218 --> 00:02:08.168
在神经需要进行修复的位置

00:02:08.168 --> 00:02:10.871
周边的神经组织都是完好的

00:02:10.871 --> 00:02:13.912
那么如何利用这一点?

00:02:13.912 --> 00:02:17.273
经典的方法是

00:02:17.273 --> 00:02:19.909
通过介入疗法

00:02:19.909 --> 00:02:22.819
刺激被切断的神经纤维重新生长

00:02:22.819 --> 00:02:24.927
拼接到切断前的位置

00:02:24.927 --> 00:02:28.678
这依然是治疗的关键步骤

00:02:28.678 --> 00:02:32.193
但对我而言实在是太复杂了

00:02:32.193 --> 00:02:34.918
如果要尽早实现临床应用

00:02:34.918 --> 00:02:36.478
那么很明显的

00:02:36.478 --> 00:02:40.398
我需要换个角度来思考这个问题

00:02:40.398 --> 00:02:43.506
脊髓外科的研究起始于谢林顿

00:02:43.506 --> 00:02:45.147
一位诺贝尔奖得主

00:02:45.147 --> 00:02:47.472
至今已经有一百多年的研究史

00:02:47.472 --> 00:02:49.279
许多研究都证实

00:02:49.279 --> 00:02:51.514
大多数受伤后的脊髓

00:02:51.514 --> 00:02:54.767
包含了协调运动所需的

00:02:54.767 --> 00:02:57.087
所有的神经网络

00:02:57.087 --> 00:03:00.046
但是由于来自大脑的输入被切断了

00:03:00.046 --> 00:03:03.214
这些神经网络进入了类似休眠的状态

00:03:03.214 --> 00:03:07.546
我的想法是: 激活这些网络

00:03:07.546 --> 00:03:11.833
当时我还只是加州大学洛杉矶分校的小小博士后

00:03:11.833 --> 00:03:14.399
刚刚从法国博士毕业

00:03:14.399 --> 00:03:16.308
这个身份其实并不是

00:03:16.308 --> 00:03:19.415
太需要独立思考精神的

00:03:19.415 --> 00:03:21.242
(笑声)

00:03:21.242 --> 00:03:24.995
我一开始不敢跟我的新老板提这个想法

00:03:24.995 --> 00:03:27.388
但是后来终于鼓足了勇气

00:03:27.388 --> 00:03:30.045
我敲开了我导师的门, 说出了我的想法

00:03:30.045 --> 00:03:34.036
我的导师, Reggie Edgerton, 他太好了

00:03:34.036 --> 00:03:36.286
他仔细的听了我的想法

00:03:36.286 --> 00:03:39.227
然后咧嘴一笑

00:03:39.227 --> 00:03:41.270
"干嘛不试试？"

00:03:41.270 --> 00:03:43.395
我要再三强调

00:03:43.395 --> 00:03:46.750
这一刻在我职业生涯中有多重要

00:03:46.750 --> 00:03:49.185
这一刻我意识到伟大的领导者

00:03:49.185 --> 00:03:52.178
信任年轻人, 以及他们的新想法

00:03:52.178 --> 00:03:53.786
这是我的想法:

00:03:53.786 --> 00:03:56.452
我要用一个简单的比喻

00:03:56.452 --> 00:03:58.578
来向你解释这个复杂的概念

00:03:58.578 --> 00:04:03.344
假设运动神经系统是一辆汽车

00:04:03.344 --> 00:04:05.590
引擎就是脊髓

00:04:05.590 --> 00:04:08.848
变速箱坏了, 引擎熄火了

00:04:08.848 --> 00:04:11.855
我们怎么把引擎重新打着？

00:04:11.855 --> 00:04:14.997
首先, 我们要加好油

00:04:14.997 --> 00:04:17.340
第二, 我们要踩油门

00:04:17.340 --> 00:04:19.278
第三, 我们把握方向盘

00:04:19.278 --> 00:04:21.040
研究人员已经发现了一些大脑发出的神经

00:04:21.040 --> 00:04:23.994
在人的运动过程中承担着非常重要的

00:04:23.994 --> 00:04:25.376
控制作用

00:04:25.376 --> 00:04:28.091
我的想法: 代替联系不上的大脑

00:04:28.091 --> 00:04:29.493
向脊髓发送神经信号

00:04:29.493 --> 00:04:30.889
模拟大脑通过神经网络发出的信号

00:04:30.889 --> 00:04:35.619
干预脊髓, 让下肢可以行走

00:04:35.619 --> 00:04:40.058
我借助过去20年神经科学的研究成果实现这一点

00:04:40.058 --> 00:04:42.822
首先是替换汽油

00:04:42.822 --> 00:04:44.890
使用药理学方法

00:04:44.890 --> 00:04:48.370
刺激脊椎神经细胞, 做好发送神经信号的准备

00:04:48.370 --> 00:04:52.425
然后, 用电刺激来模拟

00:04:52.425 --> 00:04:53.905
汽车的油门

00:04:53.905 --> 00:04:56.074
你可以想象成

00:04:56.074 --> 00:04:58.480
在脊髓后面植入两个电极

00:04:58.480 --> 00:05:00.742
用于发送无痛的电刺激

00:05:00.742 --> 00:05:03.574
虽然花了很多年, 但是最终我们还是

00:05:03.574 --> 00:05:06.131
成功开发了一套电化学神经康复疗法

00:05:06.131 --> 00:05:07.897
让受伤的脊髓中

00:05:07.897 --> 00:05:12.903
已经冬眠的神经网络重新焕发生机

00:05:12.903 --> 00:05:19.183
立竿见影的, 瘫痪的老鼠立刻站了起来

00:05:19.183 --> 00:05:21.510
脚底下的跑步机一启动

00:05:21.510 --> 00:05:25.316
老鼠的双腿就开始协调的运动起来

00:05:25.316 --> 00:05:27.294
完全没有大脑参与

00:05:27.294 --> 00:05:29.284
我将相关的神经命名为"脊髓脑"

00:05:29.284 --> 00:05:32.406
它负责认知双腿传送上来的

00:05:32.406 --> 00:05:34.301
各种运动相关的感觉

00:05:34.301 --> 00:05:37.996
并且就肌肉如何运动做出决策

00:05:37.996 --> 00:05:41.386
使老鼠能够站立, 行走和奔跑

00:05:41.386 --> 00:05:43.498
甚至在冲刺的时候

00:05:43.498 --> 00:05:45.795
能够做到

00:05:45.795 --> 00:05:48.258
跑步机一停老鼠就停下来

00:05:48.258 --> 00:05:49.595
这很神奇

00:05:49.595 --> 00:05:52.982
当我看到这种没有大脑参与的运动时

00:05:52.982 --> 00:05:55.477
我非常的开心

00:05:55.477 --> 00:05:59.132
但是也感到非常的沮丧

00:05:59.132 --> 00:06:01.525
这种运动完全是非自主的

00:06:01.525 --> 00:06:04.890
小白鼠实际上并不能控制自己的腿

00:06:04.890 --> 00:06:09.010
很显然, 还缺个方向盘

00:06:09.010 --> 00:06:10.902
之后我就很清楚的认定

00:06:10.902 --> 00:06:12.250
我们需要抛开过去的方式

00:06:12.250 --> 00:06:15.622
创建一种新的康复治疗过程

00:06:15.622 --> 00:06:17.344
将小白鼠放在跑步机上

00:06:17.344 --> 00:06:20.564
同时创造一个环境, 这个环境能够激励

00:06:20.564 --> 00:06:25.797
大脑去自发的控制下肢

00:06:25.797 --> 00:06:29.182
基于这个想法, 我们开发了一个全新的装备

00:06:29.182 --> 00:06:32.412
一个机械臂, 能够帮助老鼠

00:06:32.412 --> 00:06:34.938
向任何一个方向运动

00:06:34.938 --> 00:06:37.113
想象一下, 很棒的设计

00:06:37.113 --> 00:06:40.944
想象一下这个不到两百克的小老鼠

00:06:40.944 --> 00:06:44.645
被固定在将近200公斤的机械臂上

00:06:44.645 --> 00:06:47.217
但是小老鼠完全感觉不到机械臂的存在

00:06:47.217 --> 00:06:49.289
机械臂是感知不到的

00:06:49.289 --> 00:06:51.651
就像是你撑着一个

00:06:51.651 --> 00:06:54.015
蹒跚学步的婴儿一般

00:06:54.015 --> 00:06:57.569
让我小结一下之前的内容

00:06:57.569 --> 00:07:00.014
一个老鼠的脊髓被切断了

00:07:00.014 --> 00:07:02.604
我们利用电化学神经康复疗法

00:07:02.604 --> 00:07:06.811
将老鼠的脊髓运动神经网络激活

00:07:06.811 --> 00:07:10.577
改进的机械臂提供一个安全的环境

00:07:10.577 --> 00:07:12.540
使得老鼠瘫痪的双腿

00:07:12.540 --> 00:07:15.222
可以做任何尝试

00:07:15.222 --> 00:07:18.047
为了激励老鼠走起来, 我们使用了

00:07:18.047 --> 00:07:21.881
我认为是瑞士最强有力的刺激药物——

00:07:21.881 --> 00:07:24.188
优质的瑞士巧克力

00:07:24.188 --> 00:07:27.110
(笑声)

00:07:27.110 --> 00:07:31.673
但是, 初步的实验结果非常, 非常, 非常地

00:07:31.673 --> 00:07:34.308
叫人失望

00:07:34.308 --> 00:07:37.610
视频中是我们最好的理疗师

00:07:44.794 --> 00:07:47.384
他也完全没有办法诱使老鼠

00:07:47.384 --> 00:07:49.445
迈出一小步

00:07:49.445 --> 00:07:52.291
而同样是这只老鼠, 5分钟前

00:07:52.291 --> 00:07:54.597
还在跑步机上优雅的迈着步子

00:07:54.597 --> 00:07:56.754
我们深受挫败

00:07:56.754 --> 00:07:59.653
但是你也知道, 我们搞科学研究的, 最基本的素质

00:07:59.653 --> 00:08:02.129
就是坚持不懈的精神

00:08:02.129 --> 00:08:05.545
我们继续努力, 继续完善我们的方法

00:08:05.545 --> 00:08:07.808
经过几个月的不断训练

00:08:07.808 --> 00:08:11.614
一些瘫痪的老鼠能够自己站起来了

00:08:11.614 --> 00:08:13.426
并且它可以按照自己的意愿

00:08:13.426 --> 00:08:15.758
开始一种全速冲刺的姿态

00:08:15.758 --> 00:08:19.008
冲向作为奖励的巧克力

00:08:19.008 --> 00:08:22.413
这是迄今为止第一次

00:08:22.413 --> 00:08:24.307
在实施了脊髓切断手术

00:08:24.307 --> 00:08:26.761
导致完全和永久性的下肢瘫痪之后

00:08:26.761 --> 00:08:30.222
第一次成功实现下肢的自主运动

00:08:30.222 --> 00:08:32.209
事实上

00:08:32.209 --> 00:08:33.929
(掌声)

00:08:33.929 --> 00:08:38.308
谢谢

00:08:38.308 --> 00:08:41.402
事实上, 这只老鼠不仅可以

00:08:41.402 --> 00:08:44.079
在平地上启动并保持运动的状态

00:08:44.079 --> 00:08:46.360
它们甚至可以调整自己的下肢运动

00:08:46.360 --> 00:08:48.716
例如, 它们能够克服重力因素

00:08:48.716 --> 00:08:51.340
在楼梯上爬上爬下

00:08:51.340 --> 00:08:53.290
可以说, 当这一刻发生时

00:08:53.290 --> 00:08:56.399
我们整个实验室的人都激动不已

00:08:56.399 --> 00:08:59.142
我们花费了10年的辛苦努力

00:08:59.142 --> 00:09:01.593
才做到这一点

00:09:01.593 --> 00:09:04.144
接下来的问题是, "怎么做到的?"

00:09:04.144 --> 00:09:05.836
我是说, 这怎么可能？

00:09:05.836 --> 00:09:07.514
而这个问题的答案

00:09:07.514 --> 00:09:11.190
完全出乎我们的意料

00:09:11.190 --> 00:09:15.348
这个新的康复训练方式

00:09:15.348 --> 00:09:19.019
刺激了大脑去生成新的神经连接

00:09:19.019 --> 00:09:21.921
也就是一些传播网络

00:09:21.921 --> 00:09:24.969
将大脑的神经信号

00:09:24.969 --> 00:09:28.125
穿过受损的脊髓部分, 连接上新恢复的脊髓神经

00:09:28.125 --> 00:09:31.566
最终连接上了受损脊髓下部的神经网络

00:09:31.566 --> 00:09:34.488
你现在看到的这个例子中

00:09:34.488 --> 00:09:37.851
红色的纤维就是从大脑发出的神经

00:09:37.851 --> 00:09:41.271
蓝色的神经能够连接到运动中枢

00:09:41.271 --> 00:09:43.634
看起来像是星座图

00:09:43.634 --> 00:09:45.985
图中的连接表示的意思是

00:09:45.985 --> 00:09:49.784
大脑与运动中枢通过这一个神经细胞

00:09:49.784 --> 00:09:53.782
重新连接了起来

00:09:53.782 --> 00:09:55.713
但是这种神经网络的改变

00:09:55.713 --> 00:09:56.800
并不局限于此

00:09:56.800 --> 00:10:00.089
在中枢神经系统中, 这种改变也在发生着

00:10:00.089 --> 00:10:02.407
包括大脑内部的神经束

00:10:02.407 --> 00:10:05.669
我们观察到大脑中相关的区域

00:10:05.669 --> 00:10:09.428
运动纤维的密度增长了300%

00:10:09.428 --> 00:10:12.955
我们并不是要将脊髓恢复原状

00:10:12.955 --> 00:10:15.552
但是我们或许可以

00:10:15.552 --> 00:10:17.709
在一个成年哺乳动物瘫痪之后

00:10:17.709 --> 00:10:20.178
通过这种神经网络重构的方式

00:10:20.178 --> 00:10:22.439
重建中枢神经系统中

00:10:22.439 --> 00:10:24.984
的神经连接

00:10:24.984 --> 00:10:30.053
这项发现的背后, 隐藏着一个

00:10:30.053 --> 00:10:34.496
非常重要的事实

00:10:34.496 --> 00:10:37.718
这是由许多有才华的人组成的年轻团队

00:10:37.718 --> 00:10:40.110
合作努力的结果

00:10:40.110 --> 00:10:44.568
理疗师, 神经生物学家, 神经外科医生

00:10:44.568 --> 00:10:46.767
各种专业的工程师

00:10:46.767 --> 00:10:48.558
他们一起工作

00:10:48.558 --> 00:10:52.201
做出了个人无法做到的成果

00:10:52.201 --> 00:10:55.284
这是一个真正的跨学科团队

00:10:55.284 --> 00:10:57.472
我们工作中是如此的紧密

00:10:57.472 --> 00:11:00.663
就像是我们之间发生了基因水平转移一样
(译注: 指生物将遗传物质传递给其他细胞而非其子代的过程)

00:11:00.663 --> 00:11:02.286
我们正在培养下一代的

00:11:02.286 --> 00:11:04.527
医学博士和工程师

00:11:04.527 --> 00:11:06.971
他们有能力将自己的发现及成果

00:11:06.971 --> 00:11:09.643
从实验室转化到病房中

00:11:09.643 --> 00:11:11.649
我呢？

00:11:11.649 --> 00:11:16.196
我只是这首美妙协奏乐章的指挥而已

00:11:16.196 --> 00:11:22.999
现在, 我确定你们一定都在问

00:11:22.999 --> 00:11:26.763
"这项技术能帮助人类么？"

00:11:26.763 --> 00:11:30.655
其实我每天也都在问自己

00:11:30.655 --> 00:11:34.068
而事实上，现在我们还都不那么清楚

00:11:34.068 --> 00:11:38.292
这很显然并不能让断开的脊髓恢复如初

00:11:38.292 --> 00:11:41.026
但是我逐渐相信, 或许我们

00:11:41.026 --> 00:11:43.593
能够帮助受伤的人提高伤后恢复的效果

00:11:43.593 --> 00:11:46.780
改善他们的生活质量

00:11:46.780 --> 00:11:49.269
我邀请你们

00:11:49.269 --> 00:11:52.896
花一点时间, 与我一起畅想一下

00:11:52.896 --> 00:11:58.791
想象一个人刚刚经历了脊髓损伤

00:11:58.791 --> 00:12:01.946
数周的恢复期之后

00:12:01.946 --> 00:12:04.306
我们植入一个可编程的药泵

00:12:04.306 --> 00:12:07.339
能够直接向脊椎注入药物, 药物的选择和配比

00:12:07.339 --> 00:12:09.781
都是基于个人的情况定制的

00:12:09.781 --> 00:12:13.044
同时, 我们会植入一个电极阵列

00:12:13.044 --> 00:12:15.151
就像皮肤一样薄

00:12:15.151 --> 00:12:18.711
覆盖控制下肢运动的脊髓位置

00:12:18.711 --> 00:12:21.977
这个电极阵列连接到一个电脉冲发生器上

00:12:21.977 --> 00:12:24.439
电脉冲发生器发出的刺激频率和模式

00:12:24.439 --> 00:12:26.625
可以因人而异

00:12:26.625 --> 00:12:31.483
这就构成了一个个性化的电化学神经康复治疗过程

00:12:31.483 --> 00:12:34.234
能够在康复训练中, 借助一个

00:12:34.234 --> 00:12:38.281
新的运动支持系统, 进行下肢的运动

00:12:38.281 --> 00:12:41.564
我希望的是经过几个月的训练之后

00:12:41.564 --> 00:12:43.727
大脑和脊髓中的神经网络重建能够

00:12:43.727 --> 00:12:47.396
让人可以不借助辅助机械臂自由运动

00:12:47.396 --> 00:12:51.174
甚至可能不再需要药物泵和电脉冲发生器

00:12:51.174 --> 00:12:53.708
我的愿望是能够开发出

00:12:53.708 --> 00:12:55.973
个性化的治疗手段

00:12:55.973 --> 00:12:58.636
提高大脑和脊髓之间的

00:12:58.636 --> 00:13:00.167
神经网络的可塑性

00:13:00.167 --> 00:13:02.906
这是一个全新的概念

00:13:02.906 --> 00:13:06.199
或许也可以应用到其它的神经障碍性疾病中

00:13:06.199 --> 00:13:10.737
我提出了一种"个性化的神经假肢技术"

00:13:10.737 --> 00:13:13.761
即根据病人自己的受损情况

00:13:13.761 --> 00:13:17.475
在整个神经系统不同的位置植入电极

00:13:17.475 --> 00:13:20.816
大脑中, 脊髓中

00:13:20.816 --> 00:13:23.572
甚至周围神经中

00:13:23.572 --> 00:13:26.739
感知并模拟神经刺激

00:13:26.739 --> 00:13:31.347
我并不是要替换受损的功能, 不是的--

00:13:31.347 --> 00:13:34.538
我是帮助大脑自我修复

00:13:34.538 --> 00:13:37.178
我希望能够激发你们的想象

00:13:37.178 --> 00:13:39.074
因为我敢保证

00:13:39.074 --> 00:13:42.317
这场革命的问题, 不是能否发生

00:13:42.317 --> 00:13:44.109
而是何时到来

00:13:44.109 --> 00:13:46.342
请记住, 心有多大, 世界就有多大

00:13:46.357 --> 00:13:49.942
思想有多远, 就能走多远

00:13:49.942 --> 00:13:51.934
谢谢

00:13:51.934 --> 00:13:55.934
(掌声)