Un şobolanul paralizat care poate merge

O leziune a coloanei poate afecta sever comunicarea dintre creier și corp, ducând la paralizie. Grégoire Cortine prezintă o metodă nouă -- un amestec de medicamente, stimulare electrică şi un robot -- care pot repune în mișcare căile neuronale şi ajuta corpul să înveţe să meargă din nou. Priviţi cum funcţionează, cum un şobolan paralizat devine capabil să alerge şi să urce pe scări.

Sunt cercetător în neuroștiință,

studiez fizica şi medicina.

Laboratorul meu de la Institutul de Tehnologie Federală Elveţiană

se ocupă de afecţiunile şirei spinării,

care afectează peste 50.000 de oameni

anual în întreaga lume,

cu consecinţe dramatice asupra celor

ale căror vieţi sunt zdruncinate

în fracţiuni de secundă.

Iar mie, Omul de Oţel,

Christopher Reeve,

mi-a atras atenţia

asupra stresului acestor persoane.

Aşa mi-am început călătoria

în acest domeniu de cercetare,

lucrând cu Fundaţia Christopher şi Dana Reeve.

Îmi amintesc momentul decisiv.

Era o zi obişnuită de lucru

la fundaţie.

Chris ne-a spus nouă, cercetătorilor și experților,

„Trebuie să fiţi mai pragmatici.

Mâine când plecaţi de la laborator,

vreau să vă opriţi la centrul de reabilitare

să priviţi oamenii accidentaţi

care se luptă pas cu pas,

străduindu-se să-și susțină corpul.

Şi când mergeţi acasă,

să vă gândiţi ce veţi schimba în studiile voastre

a doua zi, pentru a le ușura viaţa."

Acele cuvinte m-au frapat.

S-a întâmplat acum 10 ani,

dar de atunci, laboratorul meu a urmat

o abordare pragmatică de recuperare

după accidentele de coloană.

Primul pas în această direcţie

a fost de a dezvolta un nou model al acestei afecţiuni

care ar putea imita îndeaproape modelul real

în condiţii controlate experimental.

Pentru asta, am aşezat două hemisecţiuni

pe părţi opuse ale corpului.

Ele au întrerupt comunicarea

dintre creier şi şira spinării,

ducând astfel la o paralizie permanentă

a piciorului.

Am observat însă că, în afecţiunile umane,

apare un amestec de ţesut neural intact

prin care se poate face recuperarea.

Dar cum facem asta să se întâmple?

Abordarea clasică

constă în aplicarea unei intervenţii

care permite creşterea fibrelor afectate

la locul afectat.

Asta era cheia pentru a găsi o vindecare,

ceea ce mi se părea foarte complicat.

Pentru rezultate clinice rapide,

era evident:

Trebuie să mă gândesc altfel la problemă.

S-a dovedit că peste 100 de ani de cercetare

în fiziologia şirei spinării,

începând cu Premiul Nobel Sherrington,

au arătat că

şira spinării, dintre cele mai multe leziuni,

conţine toate reţelele neurale necesare

să coordoneze mişcarea,

dar pentru că semnalul de la creier e întrerupt,

acestea nu funcţionează, ci dormitează.

Ideea mea: Să trezim această reţea.

Şi atunci, eram după doctorat în Los Angeles,

după ce îmi terminasem facultatea în Franţa,

acolo unde gândirea independentă

nu este neapărat promovată.

(Râsete)

Mi-a fost frică să vorbesc cu noul meu şef,

dar am decis să-mi adun curajul.

Am bătut la uşa minunatului consilier,

Reggie Edgerton, să îi spun ideea mea.

M-a ascultat atent,

şi mi-a răspuns cu un zâmbet.

„De ce nu încerci?"

Iar acela, vă spun,

a fost un moment foarte important în carieră,

în care am realizat că marele lider

crede în oamenii tineri şi ideile lor.

Iată ideea:

Voi folosi o metaforă simplă

să vă explic acest concept complicat.

Ne imaginăm că, sistemul locomotor e o maşină.

Motorul e şira spinării.

Transmisia e întreruptă. Motorul e oprit.

Cum îl punem în funcţiune?

Întâi, îi dăm combustibil;

apoi, apăsăm acceleraţia;

şi trei, să conducem maşina.

Am observat că există căi neuronale cunoscute

care vin de la creier şi care au această funcţie

în timpul mişcării.

Ideea mea -- înlocuim impulsul lipsă

pentru a furniza şirei spinării

intervenţia necesară

pentru ca creierul să comande mişcarea.

Am parcurs 20 de ani de studii de cercetare

întâi să înlocuiesc combustibilul lipsă

cu agenţi farmaceutici

care să pregătească neuronii şirei spinării să se apridă,

şi apoi, să mimez pedala de acceleraţie

cu stimularea electrică.

Imaginaţi-vă un electrod

implantat în şira spinării

care eliberează o stimulare nedureroasă.

A durat ceva, dar am dezvoltat în final

o neuroproteză electrochimică

care a transformat reţeaua neurală

din şira spinării nefuncţională, în stare funcţională.

Imediat, şobolanul a putut sta.

Când banda a început să se mişte,

animalul şi-a coordonat mişcarea piciorului,

însă fără creier.

Este ce numesc eu „creierul spinal"

care procesează cognitiv informaţiile senzoriale

care vin de la piciorul în mișcare

şi ia decizia să activeze muşchiul

pentru a sta, a merge, a fugi,

şi chiar a sprinta

şi a se opri instantaneu

dacă banda se opreşte.

A fost extraordinar.

Am fost fascinat de această locomoţie

fără creier,

dar şi frustrat.

Această locomoţie era complet involuntară.

Animalul nu avea control virtual asupra picioarelor.

Sistemul de direcţie lipsea.

Şi am realizat

că trebuie să ne îndepărtăm

de paradigma clasică a reabilitării,

să urcăm pe bandă,

şi să dezvoltăm condiţii care ar încuraja

creierul să înceapă să controleze voluntar piciorul.

Astfel, am dezvoltat un nou

sistem robotic care să sprijine şobolanul

în orice direcţie a spaţiului.

Imaginaţi-vă, e chiar grozav.

Un şobolan de 200 de grame

ataşat la extremitatea acestui robot de 200 de kile,

dar şobolanul nu simte robotul.

Acesta e transparent,

ca şi cum aţi susţine un copil mic

la primii lui paşi.

Să rezum: Şobolanul a suferit

o leziune paralizantă a şirei spinării.

Neuroproteza electrochimică i-a permis

o stare înalt funcţională a reţelei spinale locomotoare.

Robotul i-a oferit un mediu sigur

care a permis cobailui să facă orice

să îşi mişte picioarele paralizate.

Şi pentru motivaţie, am folosit ceea ce cred eu

că e cel mai puternic medicament din Elveţia:

ciocolata fină elveţiană.

(Râsete)

De fapt, primele rezultate au fost foarte, foarte,

descurajante.

Iată-l pe cel mai bun fizioterapeut

eşuând să încurajeze şobolanul

să facă un singur pas,

în timp ce, cu cinci minute înainte,

mergea aşa frumos pe bandă.

Eram aşa de frustraţi.

Dar ştiţi, una din calităţile esenţiale

ale unui om de ştiinţă e perseverenţa

Am insistat. Am rafinat paradigma,

şi după câteva luni de pregătire,

acel şobolan a putut sta în picioare,

şi putea decide,

iniţia mişcarea

pentru a sări spre răsplată.

Asta e prima recuperare observată

a unei mişcări voluntare a piciorului

după o leziune experimentală a şirei spinării

care a dus la paralizie permanentă.

De fapt --

(Aplauze)

Mulţumesc.

De fapt, nu numai că şobolanul a iniţiat

şi sustinut mişcarea pe pământ,

au putut să ajusteze mişcarea piciorului,

de exemplu, să reziste gravitaţiei

pentru a urca o scară.

Va spun ca ăsta a fost

un moment emoţionant în laborator.

Ne-a luat 10 ani de muncă grea

să ajungem aici.

Însă întrebarea era, cum?

Adică, cum este posibil?

Şi am găsit ceva

complet neaşteptat.

Această nouă paradigmă de training

încurajează creierul să creeze noi conexiuni,

circuite

care schimbă informaţii cu creierul

trec de rană şi restabilesc controlul cortical

asupra reţelei locomotoare de sub leziune.

Şi aici, puteţi vedea un asemenea exemplu,

în care am colorat fibrele care vin de la creier, în roşu.

Acest neuron albastru e conectat cu centrul locomotor,

iar această constelaţie

de contacte sinaptice înseamnă

că, creierul e reconectat cu centrul locomotor

doar cu un releu de neuroni.

Dar remodelarea nu s-a limitat

la aria leziunii.

S-a manifestat prin tot sistemul nervos central,

inclusiv trunchiul cerebral,

unde am observat o creştere de 300%

în densitatea fibrelor care vin de la creier.

Nu ne-am propus să reparăm coloana,

şi totuşi am reușit să creăm

una dintre cele mai extinse remodelări

ale proiecţiei axonale, observate vreodată

în sistemul nervos central al unui mamifer adult

după o leziune.

Există un mesaj foarte important,

ascuns în această descoperire.

Există rezultate ale unei echipe tinere

de oameni foarte talentaţi:

fizioterapeuţi, neurobiologi, neurochirurgi,

igineri de diferite specialităţi,

care au obţinut împreună

ceea ce nu s-a putut de unul singur.

E de fapt o echipa interdisciplinară.

Ei lucrează atât de strâns

că există un transfer orizontal de ADN.

Noi creăm următoarea generaţie

de doctoranzi şi ingineri

capabili să adapteze descoperirile

din laborator la patul bolnavului.

Iar eu?

Sunt un simplu maestru care conduce aceasta simfonie.

Acum cred că vă întrebaţi,

ajută asta oamenii afectaţi?

Şi eu mă întreb asta, zilnic.

Adevărul e că încă nu ştim destule.

Nu este un remediu pentru afecţiunile şirei spinării,

dar încep să cred că poate conduce

la o intervenţie de îmbunătaţire

a calităţii vieţii oamenilor.

Vreau ca toţi

să vă opriţi şi să visaţi cu mine.

Imaginaţi-vă o persoană care suferă de această afecţiune.

După câteva săptămâni de recuperare,

vom implanta o pompă programabilă

să livreze un cocktail farmacologic personalizat

direct în şira spinării.

În acelaşi timp, vom implanta electrozi,

un fel de altă piele

care acoperă aria şirei spinării controlând mişcarea piciorului,

iar această reţea e ataşată la un generator de puls electric

care livrează stimuli stabiliţi în

funcţie de nevoia persoanei.

Înseamnă o neuroproteză electrochimică personalizată

care va permite mişcarea

în timpul trainingului cu un nou sistem de suport.

Eu sper ca după câteva luni de training,

poate exista suficientă conexiune reziduală

care să permită mişcarea fără robot,

poate chiar fără stimulare farmacologică.

Sper să putem crea

condiţii personalizate

să mărim plasticitatea creierului

şi a şirei spinării.

Iar acesta este un concept radical nou

care se poate aplica şi altor afecţiuni neurologice,

denumite „neuroprostetice personalizate",

unde prin simţirea şi stimularea interfeţei neuronale,

am implantat prin sistemul nervos,

din creier, în șira spinării,

chiar în nervii periferici,

pe care se bazează dizabilitatea specifică a pacientului.

Dar nu pentru a înlocui funcţia pierdută, nu --

ci pentru a ajuta creierul.

Sper că asta v-a aprins imaginaţia,

pentru că vă promit,

nu-i vorba dacă se poate,

ci când.

Rețineți, suntem atât de mari

pe cât imaginaţia şi visele noastre.

Mulţumesc.

(Aplauze)