La rata paralizada que caminó

Una lesión de la médula espinal puede cortar la comunicación entre el cerebro y su cuerpo, llevando a la parálisis. Recién salido de su laboratorio, Grégoire Courtine muestra un nuevo método, la combinación de fármacos, estimulación eléctrica y un robot, que podrían despertar de nuevo las vías neurales y ayudar al cuerpo a aprenden otra vez a moverse por sí mismo. Vea cómo funciona, como una rata paralizada llega a ser capaz de correr y guiarse por las escaleras.

Soy neurocientífico

con un historial mixto
en física y medicina.

Mi laboratorio en el Instituto
Federal Suizo de Tecnología

se centra en la lesión
de la médula espinal,

que afecta a más
de 50 000 personas

en todo el mundo cada año,

con consecuencias graves
para los individuos afectados,

cuya vida cabalmente se desmorona

en cuestión de
un puñado de segundos.

Y para mí, el Hombre de Acero,

Christopher Reeve,

fue el que mejor
despertó la conciencia

de la angustia de los lesionados
de médula espinal.

Y así es cómo empecé
mi propio viaje personal

en este campo de investigación,

trabajando con la Fundación
Christopher y Dana Reeve.

Todavía recuerdo
ese momento decisivo.

Fue justo al final de
un día normal de trabajo

con la Fundación.

Chris se dirigía a nosotros,
los científicos y expertos,

"Tienen que ser más pragmáticos.

Cuando salgan del
laboratorio mañana,

quiero que pasen por
el centro de rehabilitación

y vean a las personas lesionadas

luchando por dar un paso,

luchando por mantener su tronco.

Y cuando se vayan a su casa,

piensen en lo que van a
cambiar en su investigación

al día siguiente para
mejorar sus vidas".

Estas palabras,
permanecen conmigo.

Esto fue hace más de 10 años,

pero desde entonces,
mi laboratorio ha seguido

el enfoque pragmático
a la recuperación

después de la lesión
de la médula espinal.

Y mi primer paso
en esta dirección

fue desarrollar un nuevo modelo
de lesión de la médula espinal

que imita más de cerca algunas de las principales características de la lesión humana

al tiempo que ofrece unas condiciones
experimentales bien controladas.

Y para ello, hicimos
dos hemisecciones

en lados opuestos del cuerpo.

Interrumpen completamente
la comunicación

entre el cerebro y
la médula espinal,

lo que conduce a la parálisis
completa y permanente

de las piernas.

Pero, como se observa, después de la mayoría
de las lesiones en los seres humanos,

hay este espacio intermedio
del tejido neural intacto

a través del cual
la recuperación puede ocurrir.

Pero ¿cómo lograrlo?

Bueno, el enfoque clásico

consiste en aplicar
la intervención

que promovería el crecimiento
de la fibra dañada

al objetivo original.

Y mientras este ciertamente sigue
siendo la clave para una cura,

parecía extraordinariamente
complicado para mí.

Para llegar a buen término
clínico rápidamente,

era obvio:

tenía que pensar en
el problema de forma diferente.

Resultó ser que más de
100 años de investigación

sobre la fisiología de
la médula espinal,

a partir de la premio
Nobel Sherrington,

han demostrado que

la médula espinal, por debajo
de la mayoría de las lesiones,

contiene todas las redes
neurales necesarias y suficientes

para coordinar la locomoción,

pero como se interrumpe
la señal del cerebro,

están en un estado
no funcional, como inactivo.

Mi idea: que despertemos esta red.

En ese entonces, yo era un estudiante
de postdoctorado en Los Ángeles,

después de terminar
mi doctorado en Francia,

donde el pensamiento independiente

no es necesariamente promovido.

(Risas)

Tenía miedo de hablar
con mi nuevo jefe,

pero decidí juntar coraje.

Llamé a la puerta de
mi maravilloso tutor,

Reggie Edgerton, para
compartir mi nueva idea.

Él me escuchó atentamente,

y respondió con
una gran sonrisa.

"¿Por qué no lo intentas?"

Y les prometo,

este fue un momento
tan importante en mi carrera,

cuando me di cuenta
de que el gran líder

creía en la gente joven
y en las nuevas ideas.

Y esta era la idea:

voy a usar una metáfora simplista

para explicar este
concepto complicado.

Imaginen que el aparato
locomotor es un coche.

El motor es la médula espinal.

La transmisión se interrumpe.
El motor está apagado.

¿Cómo podríamos volver
a reengranar el motor?

En primer lugar, tenemos que
proporcionar el combustible;

en segundo lugar,
presionar el acelerador;

en tercer lugar, dirigir el coche.

Resulta que se conocen
redes neurales

provenientes del cerebro
que desempeñan esta función

durante la locomoción.

Mi idea: sustituir
esta falta de entrada

para darle a la médula espinal

el tipo de intervención

que el cerebro entregaría
naturalmente para caminar.

Para esto, aproveché 20 años de
investigaciones anteriores en neurociencias,

primero para reemplazar
la falta de combustible

con los agentes farmacológicos

que preparan a las neuronas de
la médula espinal para disparar,

y segundo, para imitar
el pedal del acelerador

con estimulación eléctrica.

Imaginen aquí un electrodo

implantado en la parte posterior
de la médula espinal

para dar estímulos indoloros.

Tomó muchos años, pero
finalmente hemos desarrollado

un neuroprótesis electroquímica

que transforme la red neuronal

en la médula espinal de inactiva
a un estado altamente funcional.

Inmediatamente, la rata
paralizada puede pararse.

Tan pronto como la banda
comienza a moverse,

el animal presenta movimiento
coordinados de las piernas,

pero sin el cerebro.

Aquí lo que yo llamo
"el cerebro espinal"

cognitivamente procesa
la información sensorial

derivada del movimiento de la pierna

y toma las decisiones sobre
la manera de activar el músculo

con el fin de pararse,
caminar, correr,

y aun aquí, mientras corre,

instantáneamente para

si la cinta deja de moverse.

Esto fue increíble.

Estaba totalmente fascinado
por este locomoción

sin el cerebro,

pero al mismo tiempo tan frustrado.

Esta locomoción era
totalmente involuntaria.

El animal prácticamente no
tenía control sobre las piernas.

Claramente, faltaba
el sistema de manejo.

Y luego llegó a ser obvio para mí

que teníamos que movernos.

desde el paradigma de
la rehabilitación clásica,

caminar sobre una cinta rodante,

y desarrollar condiciones
que alentarían

al cerebro a comenzar a controlar
voluntariamente las piernas.

Con esto en mente, desarrollamos
un sistema robótico totalmente

nuevo para apoyar a la rata

en cualquier dirección del espacio.

Imaginen, esto es genial.

Así que imagínen a
la ratita de 200 gramos

atada a la extremidad de
este robot de 200 kilos,

pero la rata no siente el robot.

El robot es transparente,

al igual que cuando Uds.
sostienen a su bebé

durante los primeros
pasos inseguros.

Permítanme resumir:
la rata recibió

una lesión paralizante
de la médula espinal.

La neuroprótesis
electroquímica habilitó

un estado altamente funcional
de las redes locomotoras espinales.

El robot provee
un ambiente seguro

para permitir que la rata
intente cualquier cosa

para involucrar
las piernas paralizadas.

Y para la motivación,
utilizamos lo que pienso

es la más poderosa
droga de Suiza:

fino chocolate suizo.

(Risas)

La verdad, los primeros
resultados fueron muy, muy,

muy decepcionantes.

Aquí está mi mejor fisioterapeuta

completamente incapaz
de estimular la rata

para dar un solo paso,

mientras que la misma rata,
5 minutos antes,

caminó bellamente en la caminadora.

Estábamos tan frustrados.

Pero saben, una de
las cualidades más esenciales

de un científico es
la perseverancia.

Insistimos. Hemos refinado
nuestro paradigma,

y después de varios
meses de entrenamiento,

la otrora rata paralizada
podía pararse,

y cuando ella decidía,

iniciaba la locomoción
soportando el peso

para correr hacia las recompensas.

Esta es la primera
recuperación jamás observada

de movimiento de
las piernas voluntaria

después de una lesión de
la médula espinal experimental

que llevó a una parálisis
completa y permanente.

De hecho...

(Aplausos)

Gracias.

De hecho, no solo
podría la rata iniciar

y sostener la locomoción en el suelo,

incluso podría ajustar
movimiento de las piernas,

por ejemplo, para
resistir la gravedad

para subir una escalera.

Puedo prometerles
que esto fue

un momento emotivo
en mi laboratorio.

Nos tomó 10 años
de trabajo duro

alcanzar esta meta.

Pero la pregunta
remanente era, ¿cómo?

Quiero decir, ¿cómo es posible?

Y aquí, lo que encontramos

fue completamente inesperado.

Este novedoso paradigma
de entrenamiento

alentó al cerebro a
crear nuevas conexiones,

algunos circuitos relé

que transmiten información
desde el cerebro

más allá de la lesión y
restauran el control cortical

sobre las redes del aparato
locomotor debajo de la lesión.

Y aquí, pueden ver
un ejemplo de ello,

donde marcamos las fibras
provenientes del cerebro, en rojo.

Esta neurona azul está
conectada con el centro locomotor,

y lo que esta constelación

de contactos sinápticos significa

es que el cerebro está reconectado
con el centro locomotor

con solo una neurona relé.

Pero la remodelación
no fue restringida

a la zona de la lesión.

Ocurrió a través de todo
el sistema nervioso central,

incluso en el tallo cerebral,

donde pudimos observar
hasta un 300% de aumento

en la densidad de fibras
provenientes del cerebro.

No pretendíamos
reparar la médula espinal,

sin embargo hemos sido
capaces de promover

una de las más
extensas remodelaciones

de proyecciones axonales
jamás observadas

en el sistema nervioso central
de mamíferos adultos

después de una lesión.

Y hay un mensaje
muy importante

oculto detrás de
este descubrimiento.

Es el resultado de
un equipo joven

de personas muy talentosas:

terapeutas físicos,
neurobiólogos, neurocirujanos,

ingenieros de todo tipo,

que han logrado juntos

lo que hubiera sido imposible
por personas individuales.

Este es verdaderamente
un equipo interdisciplinario.

Están trabajando
tan cerca uno del otro

que hay transferencia
horizontal de ADN.

Estamos creando
la nueva generación

de médicos e ingenieros

capaces de traducir los descubrimientos
por todo el camino,

del laboratorio al paciente.

¿Y yo?

Soy solo el maestro que orquestó
esta hermosa sinfonía.

Ahora, estoy seguro de que todos
se están preguntando, verdad,

¿ayudará esto a
las personas con lesiones?

Yo también, todos los días.

La verdad es que todavía
no sabemos lo suficiente.

Esto no es una cura para
la lesión de la médula espinal,

pero empiezo a creer
que se podría conducir

a una intervención para
mejorar la recuperación

y la calidad de vida
de las personas.

Quiero que todos ustedes

tomen un momento
y sueñen conmigo.

Imaginen que una persona acaba de
sufrir una lesión en la médula espinal.

Tras unas semanas de recuperación,

implantaremos una bomba programable

para ofrecer un cóctel
farmacológico personalizado

directamente a la médula espinal.

Al mismo tiempo, implantaremos
una serie de electrodos,

una especie de segunda piel

cubriendo el área de la médula espinal
que controla el movimiento de las piernas,

y este conjunto está conectado a
un generador de impulsos eléctricos

que ofrece estímulos
que se adaptan

a las necesidades de la persona.

Esto define una neuroprótesis
electroquímica personalizada

que le permitirá la locomoción

durante el entrenamiento con un sistema
de apoyo recientemente diseñado.

Y mi esperanza es que después
de varios meses de entrenamiento,

pueda haber suficiente
remodelación de conexión residual

como para permitir
la locomoción sin el robot,

tal vez incluso sin
farmacología o estimulación.

Mi esperanza es
ser capaz de crear

las condiciones personalizadas

para potenciar
la plasticidad del cerebro

y la médula espinal.

Y este es un concepto
radicalmente nuevo

que podría aplicarse a
otros trastornos neurológicos,

lo que denomino
"neuroprótesis personalizada",

donde detectando y estimulando
las interfaces neurales,

que yo implanto en
todo el sistema nervioso,

en el cerebro,
en la médula espinal,

incluso en nervios periféricos,

basado en las deficiencias
específicas del paciente.

Pero no para reemplazar
la función perdida, no...

para ayudar a que el cerebro
se ayude a sí mismo.

Y espero que esto
seduzca su imaginación,

porque les puedo prometer que

esto no es una cuestión de
si esta revolución se producirá,

sino cuándo.

Y recuerden, solo
somos tan grandes

como nuestra imaginación,
tan grandes como nuestros sueños.

Gracias.

(Aplausos)