Ο παράλυτος αρουραίος που περπάτησε

Ένας τραυματισμός στη σπονδυλική στήλη μπορεί να διακόψει την επικοινωνία ανάμεσα στον εγκέφαλο και το σώμα σας και να οδηγήσει στην παράλυση. Μετά τις πρόσφατες έρευνες στο εργαστήριο του, ο Γρεγκουάρ Κουρτίν, παρουσιάζει μια νέα μέθοδο - ένα συνδυασμό φαρμάκων, ηλεκτρικής διέγερσης και ενός ρομπότ- που θα μπορούσε να ενεργοποιήσει ξανά τις νευρολογικές διαδρομές και να βοηθήσει το σώμα να μάθει ξανά να κινείται μόνο του. Δείτε πώς λειτουργεί αυτό καθώς ένας παράλυτος αρουραίος μπορεί να τρέξει και να ανέβει σκάλες.

Είναι νευροεπιστήμονας

με εμπειρία στη φυσική
και την ιατρική.

Το εργαστήριό μου στο Ελβετικό
Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας

επικεντρώνεται στους τραυματισμούς
της σπονδυλικής στήλης,

που αφορά περισσότερους
από 50.000 ανθρώπους

ανά τον κόσμο ετησίως,

με δραματικές επιπτώσεις
για τα άτομα αυτά,

των οποίων η ζωή
κυριολεκτικά διαλύεται

μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα.

Και για μένα, ο Άνθρωπος Ατσάλι,

ο Κρίστοφερ Ριβ,

αύξησε ιδιαίτερα την ευαισθητοποίηση

στη δυστυχία των ανθρώπων
με τραυματισμούς στη σπονδυλική στήλη.

Κι έτσι ξεκίνησα το δικό μου ταξίδι

σε αυτό το πεδίο έρευνας,

εργαζόμενος στο ίδρυμα
του Κρίστοφερ και της Ντάνα Ριβ.

Θυμάμαι ακόμα
αυτή την καθοριστική στιγμή.

Ήταν το τέλος μιας συνηθισμένης
εργάσιμης ημέρας

στο ίδρυμα.

Ο Κρις απευθύνθηκε σε εμάς,
τους επιστήμονες και τους ειδικούς,

«Πρέπει να είστε πιο πραγματιστές.

Όταν θα φύγετε από
το εργαστήριό σας αύριο,

θέλω να σταματήσετε
στο κέντρο αποκατάστασης

για δείτε τους τραυματισμένους ανθρώπους

να παλεύουν να κάνουν ένα βήμα,

να παλεύουν να στηρίξουν τον κορμό τους.

Και όταν θα πάτε στο σπίτι,

σκεφτείτε τι είναι αυτό
που θα αλλάξετε στην έρευνά σας

την επόμενη μέρα
για να βελτιώσετε τις ζωές τους.»

Αυτά τα λόγια μου έμειναν.

Αυτό συνέβη πριν από περίπου
δέκα χρόνια,

αλλά από τότε,
το εργαστήριό μου ακολούθησε

την πραγματιστική προσέγγιση
για την αποκατάσταση

μετά από τραυματισμούς
της σπονδυλικής στήλης.

Και το πρώτο μου βήμα
προς αυτή την κατεύθυνση

ήταν να αναπτύξω ένα νέο μοντέλο
των τραυματισμών της σπονδυλικής στήλης

που θα μιμούνταν με μεγαλύτερη ακρίβεια
τα βασικά χαρακτηριστικά των τραυματισμών

ενώ ταυτόχρονα θα προσέφερε
καλά ελεγχόμενες συνθήκες πειραματισμού.

Και γι' αυτό το σκοπό,
τοποθετήσαμε δύο ημιτομές

σε αντίθετες πλευρές του σώματος.

Διακόπτουν εντελώς την επικοινωνία

ανάμεσα στον εγκέφαλο
και τη σπονδυλική στήλη

και κατά συνέπεια οδηγούν
σε πλήρη και μόνιμη παράλυση

του ποδιού.

Όμως παρατηρήθηκε ότι μετά από τους
περισσότερους τραυματισμούς στους ανθρώπους,

υπάρχει ένα άνοιγμα που μεσολαβεί
από άθικτο νευρολογικό ιστό

μέσα από τον οποίο μπορεί
να πραγματοποιηθεί η αποκατάσταση.

Όμως πώς θα μπορούσαμε
να το κάνουμε αυτό;

Η κλασική προσέγγιση

αποτελείται από την εφαρμογή
μιας παρέμβασης

που θα προωθούσε την ανάπτυξη
του τραυματισμένου ιστού

πάνω στον αρχικό στόχο.

Και παρ' όλο που αυτό παρέμενε
το κλειδί για μια θεραπεία,

μου φαινόταν εξαιρετικά πολύπλοκο.

Για να φτάσω γρήγορα
σε κλινικά αποτελέσματα,

ήταν προφανές:

Έπρεπε να σκεφτώ το πρόβλημα
με διαφορετικό τρόπο.

Αποδείχτηκε πως περισσότερα
από 100 χρόνια έρευνας

της φυσιολογίας
της σπονδυλικής στήλης,

ξεκινώντας με τον βραβευμένο
με Νόμπελ, Σέρινγκτον,

είχαν δείξει
πως η σπονδυλική στήλη,

κάτω από τους περισσότερους
τραυματισμούς,

έχει όλα τα απαραίτητα
και επαρκή νευρολογικά δίκτυα

για να συντονίζει την κίνηση,

αλλά επειδή διακόπτεται
η πληροφόρηση από τον εγκέφαλο,

βρίσκονται σε μη λειτουργική κατάσταση,
σαν να είναι αδρανή.

Η ιδέα μου: Αφυπνίζουμε αυτό το δίκτυο.

Εκείνη την εποχή, ήμουν μεταδιδακτορικός
υπότροφος στο Λος Άντζελες,

αφού είχα ολοκληρώσει
το διδακτορικό μου στη Γαλλία,

όπου η ανεξάρτητη σκέψη

δεν προωθείται απαραιτήτως.

(Γέλια)

Φοβόμουν να μιλήσω
στο νέο μου προϊστάμενο,

αλλά αποφάσισα
να βρω το θάρρος.

Χτύπησα την πόρτα
του θαυμάσιου συμβούλου μου,

του Ρέτζι Έτζερτον,
για να μοιραστώ τη νέα μου ιδέα.

Με άκουσε προσεκτικά

και ανταποκρίθηκε με χαμόγελο.

«Γιατί δεν προσπαθείς;»

Και σας υπόσχομαι,

πως αυτή ήταν μια τόσο σημαντική
στιγμή της καριέρας μου,

όταν συνειδητοποίησα
πως ο μεγάλος καθοδηγητής

πίστευε στους νέους ανθρώπους
και στις νέες ιδέες.

Και αυτή ήταν η ιδέα:

Θα χρησιμοποιήσω
μια απλουστευμένη μεταφορά

για να σας εξηγήσω
αυτή την πολύπλοκη έννοια.

Φανταστείτε πως το κινητικό σύστημα
είναι ένα αυτοκίνητο.

Η σπονδυλική στήλη είναι η μηχανή.

Η μετάδοση διακόπτεται.
Η μηχανή σβήνει.

Πώς μπορούμε να βάλουμε
πάλι μπρος τη μηχανή;

Αρχικά, πρέπει να
προμηθεύσουμε τα καύσιμα,

στη συνέχεια, να πατήσουμε το γκάζι,

και μετά, να οδηγήσουμε το αυτοκίνητο.

Αποδείχτηκε πως υπάρχουν γνωστά
μονοπάτια νευρώνων

που ξεκινούν από τον εγκέφαλο
και έχουν αυτή ακριβώς τη λειτουργία

κατά τη διάρκεια της κίνησης.

Η ιδέα μου: Να αντικαταστήσω
αυτή τη χαμένη πληροφορία

για να παρέχω στη σπονδυλική στήλη

αυτό το είδος της παρέμβασης

που θα παρέδιδε φυσιολογικά ο εγκέφαλος,
για να μπορέσει να περπατήσει.

Γι 'αυτό το σκοπό, αξιοποίησα
20 χρόνια έρευνας στη νευροεπιστήμη

κατ'αρχήν, για να αντικαταστήσω
τα χαμένα καύσιμα

με φαρμακολογικούς παράγοντες

που προετοιμάζουν την εκκίνηση
των νευρώνων της σπονδυλικής στήλης

και κατά δεύτερον,
για να μιμηθώ το πεντάλ του γκαζιού

χρησιμοποιώντας ηλεκτρική διέγερση.

Φανταστείτε λοιπόν ένα ηλεκτρόδιο

εμφυτευμένο στο πίσω μέρος
της σπονδυλική στήλης

που θα διανείμει ανώδυνη διέγερση.

Χρειάστηκαν πολλά χρόνια,
αλλά τελικά ανατύξαμε

μια ηλεκτροχημική νευροπροσθετική

που μετέτρεψε το νευρικό δίκτυο
στη σπονδυλική στήλη

από αδρανή κατάσταση
σε άκρως λειτουργική.

Ο παράλυτος αρουραίος
μπορεί να σταθεί αμέσως.

Μόλις ο διάδρομος
αρχίσει να κινείται,

το ζώο δείχνει συντονισμένη
κίνηση του ποδιού,

αλλά χωρίς τον εγκέφαλο.

Εδώ, αυτό που αποκαλώ
«εγκέφαλο της σπονδυλική στήλης»,

επεξεργάζεται γνωστικά
αισθητήριες πληροφορίες

που προέρχονται
από το πόδι που κινείται

και παίρνει αποφάσεις για το πώς
να ενεργοποιηθούν οι μύες

προκειμένου να σταθεί,
να περπατήσει, να τρέξει,

και ακόμα και την ώρα που τρέχει,

να σταθεί αμέσως

αν ο διάδρομος σταματήσει να κινείται.

Ήταν καταπληκτικό.

Με είχε συνεπάρει εντελώς η κίνηση

χωρίς τον εγκέφαλο,

αλλά ταυτόχρονα,
ήμουν πολύ συγχυσμένος.

Αυτή η κίνηση ήταν εντελώς ακούσια.

Το ζώο δεν είχε ουσιαστικά
κανένα έλεγχο στα πόδια.

Ήταν σαφές πως έλειπε
το σύστημα οδήγησης.

Και τότε μου έγινε προφανές

πως θα έπρεπε να απομακρυνθούμε

από το κλασσικό παράδειγμα
αποκατάστασης,

να πάμε στο διάδρομο,

και να αναπτύξουμε συνθήκες
οι οποίες θα ενθάρρυναν τον εγκέφαλο

να αρχίσει να έχει εθελούσιο
έλεγχο πάνω στα πόδια.

Με αυτό κατά νου,
αναπτύξαμε ένα εντελώς νέο

ρομποτικό σύστημα
για να στηρίξουμε τον αρουραίο

προς κάθε κατεύθυνση του χώρου.

Φανταστείτε το, είναι πραγματικά τρομερό.

Φανταστείτε ένα μικρό αρουραίο
διακοσίων γραμμαρίων,

συνδεδεμένο στο άκρο
ένας ρομπότ διακοσίων κιλών,

χωρίς όμως να αισθάνεται
ο αρουραίος το ρομπότ.

Το ρομπότ είναι διάφανο,

όπως θα κρατούσατε ένα μικρό παιδί

στα πρώτα του αβέβαια βήματα.

Για να συνοψίσω:
Προκλήθηκε στον αρουραίο

μια κάκωση της σπονδυλικής στήλης
που οδήγησε σε παράλυση.

Η ηλεκτροχημική νευροπροσθετική
ενεργοποίησε

μια άκρως λειτουργική κατάσταση
των κινητικών δικτύων της σπονδυλικής στήλης.

Το ρομπότ προσέφερε
το ασφαλές περιβάλλον

για να επιτραπεί στον αρουραίο
να κάνει κάθε προσπάθεια

να χρησιμοποιήσει
τα παράλυτα πόδια.

Και ως κίνητρο, χρησιμοποιήσαμε
αυτό που νομίζω

πως είναι η πιο ισχυρή
φαρμακολογία της Ελβετίας:

Εκλεκτή ελβετική σοκολάτα.

(Γέλια)

Για την ακρίβεια,
τα πρώτα αποτελέσματα

ήταν πάρα πολύ απογοητευτικά.

Εδώ, η καλύτερη φυσιοθεραπευτής μου,

αποτυγχάνει πλήρως
να παρακινήσει τον αρουραίο

να κάνει ένα βήμα,

ενώ ο ίδιος αρουραίος,
πέντε λεπτά νωρίτερα,

είχε περπατήσει πολύ ωραία
στον διάδρομο.

Ήμασταν πολύ συγχυσμένοι.

Όμως ξέρετε,
ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά

ενός επιστήμονα, είναι η επιμονή.

Επιμείναμε.
Βελτιώσαμε το παράδειγμά μας

και μετά από αρκετούς μήνες εξάσκησης,

ο κατά τ' άλλα παράλυτος αρουραίος
μπορούσε να σταθεί,

και όποτε το αποφάσιζε,

προκαλούσε κίνηση,
χρησιμοποιώντας όλο του το βάρος,

για να τρέξει προς την ανταμοιβή του.

Αυτή είναι η πρώτη ανάκτηση
εθελουσίας κίνησης των ποδιών

που παρατηρήθηκε ποτέ

μετά από πειραματική κάκωση
της σπονδυλικής στήλης

που οδήγησε σε πλήρη
και μόνιμη παράλυση.

Για την ακρίβεια...

(Χειροκρότημα)

Σας ευχαριστώ.

Για την ακρίβεια, ο αρουραίος
μπόρεσε όχι μόνο να ξεκινήσει

και να διατηρήσει
την κίνηση στο έδαφος,

μπορούσε ακόμα και να προσαρμόσει
την κίνηση του ποδιού,

ώστε, για παράδειγμα,
να αντισταθεί στη βαρύτητα

προκειμένου να σκαρφαλώσει
σε μια σκάλα.

Σας υπόσχομαι πως αυτό ήταν

μια άκρως συναισθηματική
στιγμή στο εργαστήριό μου.

Χρειάστηκαν δέκα χρόνια
σκληρής εργασίας

για να φτάσουμε
σε αυτό το αποτέλεσμα.

Όμως το ερώτημα παρέμενε, πώς;

Εννοώ, πώς είναι δυνατόν;

Και εδώ, αυτό που ανακαλύψαμε

ήταν εντελώς αναπάντεχο.

Αυτό το πρωτοποριακό
παράδειγμα άσκησης

ενθάρρυνε τον εγκέφαλο
να δημιουργήσει νέες συνδέσεις,

κάποια κυκλώματα αναμετάδωσης

που αναμεταδίδουν πληροφορίες
από τον εγκέφαλο,

πέρα από τον τραυματισμό,
και αποκαθιστούν τον έλεγχο του φλοιού

πάνω στο κινητικό δίκτυο,
κάτω από τον τραυματισμό.

Εδώ μπορείτε να δείτε
ένα τέτοιο παράδειγμα,

όπου σημειώνουμε με κόκκινο τους ιστούς
που προέρχονται από τον εγκέφαλο.

Αυτός ο μπλε νευρώνας συνδέεται
με το κινητικό κέντρο,

και αυτός ο αστερισμός

συναπτικών επαφών σημαίνει

πως ο εγκέφαλος επανασυνδέεται
με το κινητικό κέντρο

με ένα μόνο νευρώνα αναμετάδοσης.

Όμως ο επανασχεδιασμός
δεν περιορίστηκε

στην περιοχή της κάκωσης.

Πραγματοποιήθηκε σε όλο
το κεντρικό νευρικό σύστημα

συμπεριλαμβανομένου
και του στελέχους του εγκεφάλου,

όπου παρατηρήσαμε
μια αύξηση έως 300 τοις εκατό

στην πυκνότητα των ιστών
που προέρχονταν από τον εγκέφαλο.

Δεν στοχεύσαμε να επιδιορθώσουμε
τη σπονδυλική στήλη,

παρ' όλα αυτά,
μπορέσαμε να προωθήσουμε

μια από τις πιο εκτενείς
αναδιαμορφώσεις

αξονικής προβολής
που έχει παρατηρηθεί ποτέ

στο κεντρικό νευρικό σύστημα
ενός ενήλικου θηλαστικού,

μετά από τραυματισμό.

Και υπάρχει ένα πολύ σημαντικό μήνυμα

που κρύβεται πίσω
από αυτή την ανακάλυψη,

Είναι το αποτέλεσμα μιας νέας ομάδας

εξαιρετικά ταλαντούχων ανθρώπων:

Φυσικοθεραπευτών, νευροβιολόγων,
νευροχειρουργών,

μηχανικών όλων των ειδικοτήτων,

που πέτυχαν όλοι μαζί

αυτό που θα ήταν αδύνατο να γίνει
από μεμονωμένα άτομα.

Αυτή είναι πράγματι
μια oμάδα ενδοεπιστημονικότητας.

Εργάζονται τόσο στενά μεταξύ τους

που μεταφέρεται το DNA του ενός στον άλλο.

Δημιουργούμε την επόμενη γενιά

γιατρών και μηχανολόγων,

ικανούς να μεταφέρουν τις ανακαλύψεις

από τον πάγκο της εργασίας
μέχρι το κρεβάτι του ασθενούς.

Και εγώ;

Εγώ είμαι απλά ο μαέστρος που διευθύνει
αυτή την όμορφη συμφωνία.

Είμαι σίγουρος πως όλοι αναρωτιέστε,

αν αυτό θα βοηθήσει
τους τραυματισμένους ανθρώπους.

Και εγώ το ίδιο.
Κάθε μέρα.

Η αλήθεια είναι πως δεν γνωρίζουμε
αρκετά ακόμα.

Αυτή, βεβαίως, δεν είναι μια θεραπεία
για τα τραύματα της σπονδυλικής στήλης,

αλλά αρχίζω να πιστεύω
πως μπορεί να οδηγήσει

σε μια διαμεσολάβηση
για τη βελτίωση της ανάρρωσης

και την ποιότητα
της ζωής των ανθρώπων.

Θα ήθελα όλοι σας,

για ένα λεπτό,
να ονειρευτείτε μαζί μου.

Φανταστείτε κάποιον που μόλις
τραυματίστηκε η σπονδυλική του στήλη.

Μετά από μερικές εβδομάδες ανάρρωσης,

θα του εμφυτεύσουμε
μια προγραμματιζόμενη αντλία

για να απελευθερώσει το εξατομικευμένο
φαρμακολογικό κοκτέιλ,

απευθείας στη σπονδυλική στήλη.

Την ίδια στιγμή, θα εμφυτεύσουμε
μια σειρά ηλεκτρόδιων,

σαν ένα δεύτερο δέρμα,

που θα καλύπτει την περιοχή της σπονδυλικής
στήλης που ελέγχει την κίνηση του ποδιού

και θα είναι συνδεδεμένα
με μια γεννήτρια ηλεκτρικού παλμού

που θα προκαλεί διεργέσεις φτιαγμένες

στα μέτρα των αναγκών του ατόμου.

Αυτό ορίζει μια εξατομικευμένη
ηλεκτροχημική νευροπροσθετική

που θα επιτρέπει την κίνηση
κατά τη διάρκεια της άσκησης,

με ένα εκ νέου σχεδιασμένο
σύστημα στήριξης.

Και έχω την ελπίδα, πως μετά
από μερικούς μήνες άσκησης,

μπορεί η αναδιαμόρφωση των υπόλοιπων
συνδέσεων να είναι αρκετή

για να επιτρέψει την κίνηση
χωρίς το ρομπότ,

ίσως και χωρίς τη φαρμακολογία
ή τη διέγερση.

Ελπίζω να δημιουργήσω

τις εξατομικευμένες συνθήκες

για να ωθήσω την πλαστικότητα
του εγκεφάλου

και της σπονδυλικής στήλης.

Και αυτή είναι μια ριζοσπαστικά
καινούργια ιδέα

που μπορεί να εφαρμοστεί
και σε άλλες νευρολογικές διαταραχές,

αυτό που ονόμασα
«εξατομικευμένη νευροπροσθετική»,

διεγείροντας τις νευρολογικές διεπαφές,

που εμφύτευσα σε όλο
το νευρικό σύστημα.

στον εγκέφαλο, στη σπονδυλική στήλη

ακόμα και στα περιφερικά νεύρα,

με βάση τις ανάγκες της βλάβης
του κάθε ατόμου,

όχι όμως για να αντικαταστήσω
τη χαμένη λειτουργία, όχι --

αλλά για να βοηθήσω τον εγκέφαλο
να βοηθηθεί μόνος του.

Και εύχομαι αυτό
να διέγειρε τη φαντασία σας,

επειδή σας υπόσχομαι

πως το θέμα δεν είναι
αν θα γίνει αυτή η επανάσταση,

αλλά πότε.

Και να θυμάστε:
Είμαστε μόνο τόσο μεγάλοι

όσο η φαντασία μας
και τα όνειρά μας.

Σας ευχαριστώ

(Χειροκρότημα)