我是一位神經科學家
有物理和醫學的背景
在蘇黎世聯邦理工學院
我的實驗室專注在脊椎損傷
每年全球有超過五萬人
深受其害
每位受害者遇到的戲劇性後果
確實地粉碎了他們的生活
一切都發生在短短幾秒的瞬間
對我來說, 鋼鐵英雄,
克里斯多夫．李維
喚起大數人們
對脊椎損傷患者困境的認識
這是我如何開始我個人的旅程
在這研究領域中
和李維夫婦基金會一同共事
我仍記得這決定性的時刻
那是一個在基金會的平常日子
工作結束時
克里斯多夫對我們這群科學家和專家說
"你們應該要更務實一點
明天你們離開實驗時
我要你們到復健中心來一下
看看這些傷患
努力的跨出每一個步伐
艱難的維持他們的身軀
然後當你們回家後
想想你們要如何改變你們的研究
在將來可以讓他們的生活更好"
這段話震驚了我
這是十多年之前的事
到今, 我實驗室一直都是
追求務實的方式
使脊椎損傷患者復原
而我的第一步
是發展一個新的模型
使脊椎損傷能像其它種類的損傷
提供一個控制良好的實驗環境
為了這個目的, 我們安置兩個半切的部位
在身軀的兩側
他們完全地阻礙
大腦和脊椎的溝通
造成腿部全面性及永久性的
癱瘓
但觀察後發現, 大部分人體的損傷
在完好神經組織之間的存在著空隙
讓復原的現象發生
這是如何發生的呢?
傳統的方法是
施行手術
讓斷裂的神經纖維
生長到你的目標去
這是目前治療的重要關鍵
但對我來說是非常的複雜
要即刻享受臨床的成果
很明顯地
我必須要用不同的方式思考問題
脊椎神經生理學超過一百年的研究
諾貝爾獎得主謝靈頓
曾指出
脊椎神經在未達到重大損傷
保有必要及足夠的神經網絡
來協調運動
但因為從大腦來的訊號被阻礙
它們處於無作用狀態, 像是冬眠
我的想法是: 喚醒這神經網絡
當我在洛杉機做博士後研究時
也是我在法國拿到博士學位之後
獨立思考的能力
還沒有必然地建立起來
(笑聲)
我很擔心和我的新老闆對談
但我鼓起勇氣
敲了敲我那出色指導教授 Reggie Edgerton 的門
分享我新的想法
他仔細地聆聽
不時露齒而笑
"你為何不去試試看呢?"
我可以向你保證
這是我生命中一個重要的時刻
一個出色的領導者
相信一位年輕人和新想法
我的新想法是:
我要使用最簡單的比喻
向你們解釋這複雜的概念
想像一台汽車裡的引擎
這引擎就是脊椎神經
當神經傳導被中斷, 引擎就熄火了
我們要如何讓引擎再次起動呢?
首先, 我們要提供燃油
其次, 踩下油門
最後, 發動汽車
有一個已知的從大腦出來的神經傳導路徑
扮演著運動的關鍵功能
我的想法: 取代遺失的訊號
提供脊椎神經
一種手術
讓大腦可以自然地傳達走路的訊號
我使用了過去二十幾年的神經科學研究成果
先是用輔佐藥取代遺失的燃油
讓脊椎中的神經元預備起動
然後用電極刺激模仿油門
想像一個電極
植入脊椎的後面
以傳導無痛的刺激
歷經許多年, 最終發展出
電化學神經修補術
可以將脊椎的神經網絡
從休眠中喚醒成具高度功能性狀態
緊接著, 癱瘓的老鼠就可以站立了
步行機一旦開始移動
老鼠腳部可以表現出相對應的動作
但不需要經過大腦
我稱之為 "脊椎腦"
它能處理從運動的腿部
傳來的感覺訊息
然後決定如何去作動肌肉
以便能站立, 行走, 或跑步
甚至在衝刺時
能在跑步機停止時
馬上站立住
這相當地神奇
我完全被這種
不需大腦的運動動作所震攝
但同時也很挫折
這種運動是完全非自願性
動物幾乎是無法控制它的腿
很明顯地, 缺乏方向盤操控系統
對我來說
我們必須改變方式
從傳統復健的模式
踏上這一跑步機
然後發展出一個機制
能喚起腦部自發性地控制大腿
在這思維下, 我們發展一個全新的機械系統
在任何方位來幫忙這隻老鼠
這很酷的
想像一個200公克的小老鼠
依在一個200公斤的機械上
但它不會感覺到機械的存在
這機械是透明的
就像你扶著一個小孩
讓他踏出他的第一步
簡言之
這老鼠得了脊椎麻痺損傷
電化學神經修補術
能讓脊椎運動神經網絡再次作用起來
這機械提供一個安全的環境
讓老鼠能自主的觸發
作動起癱瘓的腿部
就動機而言, 我們使用了
在瑞典最有影響力的藥理學:
瑞士巧克力
(笑聲)
事實上, 第一的結果是非常非常
非常的令人失望
這是我最好的物理治療師
他完全地失敗
無法讓老鼠踏出一步
這是五分鐘前的同一隻老鼠
很優雅的在跑步機上行走
我們感到非常的挫折
但是你知道的, 科學家最重要特質之一
就是堅持不懈
我們重新改善我們的模型
經過數個月的訓練
另外癱瘓的老鼠可以站立了
無論何時它想要
可以激起帶動全身重量的運動
衝刺達向終點
這是第一次的大發現
自主性的腿部運動
在造成永久癱瘓的脊椎損傷之後
事實上...
(掌聲)
謝謝
事實上, 這老鼠不單單地
激發並維持著運動
也能夠調整腿部的運動
例如, 抵抗重力
以便能爬樓梯
我可以向各位保證
這是我實驗室中多麼令人動容的時刻
十年的努力
達到這樣的成果
但我們仍要問, 這是如何辦到的?
我是說, 為什麼可能?
這裡我們所發現的
是完全在意料之外的
這個全新的訓練模式
讓腦部產生新的網絡聯結
一些轉接的網絡
將來自大腦的訊息
繞過損傷, 恢復皮層的控制
在損傷之下重建運動的網絡
你可以看到一個例子
我們將來自大腦的神輕標成紅色
藍色神經元連接到運動中樞
這些像星座的
神經突觸代表著
大腦重新連結到運動中樞
只經由一個轉接神經元
但這個重建現象不僅限於
癱瘓的部位
它也發生在中央神經系統
包含腦幹
我們觀察到來自大腦的神經纖維密度
增加了三倍
我們並沒有想要修復脊椎神經
但我們提供了一個
針對神經突軸
非常廣泛的重建技術
應用在損傷的成年哺乳類動物的
中央神經統上
在這個發現背後
有個非常重要的訊息
這些成果來自於
一個很有才氣的年經團隊:
包括物理治療師, 神經生物學家, 神經外科家
各類的工程師
一同達成的成果
這對任何一個單獨的人都是不可能的任務
這是一個真正的跨領域團隊
他們很密切的合作
像是DNA的平行轉移
我們創造出下個世代的
醫生和工程師
有能力將基礎研究
轉到臨床實驗上
那我呢?
我只是一個交響樂團的指揮家
現在, 你們一定都很好奇
這個真的能幫助受傷的人們嗎?
我每天也問這個問題
事實上我們還不知道
這確實不算是脊椎損傷的治療
但我開始相信
這很有可能是一個開端去改善
人們的復原和生活狀況
我希望各位
和我一起有著這個夢想
想像一個受到脊椎損傷的人
在數週之後的復原
植入一個可程式化的泵
把個人化的藥物
直接送到脊椎裡
同時, 也植入一個電極陣列
像是第二層的表皮
覆蓋控制腿部運動的脊椎神經
這些電極陣列連結到一個電脈衝產生器
根據個人的需要
傳導神經刺激
這是一個個人化的電化學神經修補術
能夠在新設計的支撐機構上復健後
進行運動動作
而我希望在數個月的訓練後
有足夠的網絡能重建起來
使得不依賴這些機械而能運動
甚至是可以不用靠藥物或電流刺激
我希望能創造出一個
個人化的環境
來加強大腦和脊椎神經的
可塑性
這是一個全新的概念
或許可以應用在其它的神經失調
我稱之為 "個人化神經修補術"
透過感應和刺激神經介面
遍及整個神經系統
包含大腦, 脊椎神經
甚至在周邊神經系統
根據病患的損傷程度來進行
這不是取代失去的功能
而且幫大腦自行重建
我期盼這能誘發你的想像力
因為我保證
這不是關於革新能否成功
而且在於何時
記住, 我們因想像而美好
因夢想而偉大
謝謝
(掌聲)