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行走的癱瘓老鼠

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    我是一位神經科學家
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    有物理和醫學的背景
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    在蘇黎世聯邦理工學院
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    我的實驗室專注在脊椎損傷
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    每年全球有超過五萬人
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    深受其害
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    每位受害者遇到的戲劇性後果
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    確實地粉碎了他們的生活
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    一切都發生在短短幾秒的瞬間
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    對我來說, 鋼鐵英雄,
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    克里斯多夫．李維
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    喚起大數人們
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    對脊椎損傷患者困境的認識
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    這是我如何開始我個人的旅程
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    在這研究領域中
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    和李維夫婦基金會一同共事
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    我仍記得這決定性的時刻
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    那是一個在基金會的平常日子
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    工作結束時
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    克里斯多夫對我們這群科學家和專家說
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    "你們應該要更務實一點
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    明天你們離開實驗時
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    我要你們到復健中心來一下
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    看看這些傷患
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    努力的跨出每一個步伐
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    艱難的維持他們的身軀
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    然後當你們回家後
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    想想你們要如何改變你們的研究
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    在將來可以讓他們的生活更好"
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    這段話震驚了我
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    這是十多年之前的事
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    到今, 我實驗室一直都是
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    追求務實的方式
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    使脊椎損傷患者復原
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    而我的第一步
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    是發展一個新的模型
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    使脊椎損傷能像其它種類的損傷
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    提供一個控制良好的實驗環境
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    為了這個目的, 我們安置兩個半切的部位
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    在身軀的兩側
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    他們完全地阻礙
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    大腦和脊椎的溝通
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    造成腿部全面性及永久性的
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    癱瘓
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    但觀察後發現, 大部分人體的損傷
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    在完好神經組織之間的存在著空隙
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    讓復原的現象發生
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    這是如何發生的呢?
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    傳統的方法是
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    施行手術
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    讓斷裂的神經纖維
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    生長到你的目標去
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    這是目前治療的重要關鍵
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    但對我來說是非常的複雜
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    要即刻享受臨床的成果
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    很明顯地
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    我必須要用不同的方式思考問題
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    脊椎神經生理學超過一百年的研究
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    脊椎神經生理學超過一百年的研究
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    諾貝爾獎得主謝靈頓
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    曾指出
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    脊椎神經在未達到重大損傷
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    保有必要及足夠的神經網絡
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    來協調運動
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    但因為從大腦來的訊號被阻礙
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    它們處於無作用狀態, 像是冬眠
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    我的想法是: 喚醒這神經網絡
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    當我在洛杉機做博士後研究時
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    也是我在法國拿到博士學位之後
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    獨立思考的能力
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    還沒有必然地建立起來
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    (笑聲)
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    我很擔心和我的新老闆對談
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    但我鼓起勇氣
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    敲了敲我那出色指導教授 Reggie Edgerton 的門
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    分享我新的想法
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    他仔細地聆聽
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    不時露齒而笑
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    "你為何不去試試看呢?"
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    我可以向你保證
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    這是我生命中一個重要的時刻
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    一個出色的領導者
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    相信一位年輕人和新想法
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    我的新想法是:
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    我要使用最簡單的比喻
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    向你們解釋這複雜的概念
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    想像一台汽車裡的引擎
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    這引擎就是脊椎神經
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    當神經傳導被中斷, 引擎就熄火了
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    我們要如何讓引擎再次起動呢?
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    首先, 我們要提供燃油
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    其次, 踩下油門
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    最後, 發動汽車
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    有一個已知的從大腦出來的神經傳導路徑
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    扮演著運動的關鍵功能
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    扮演著運動的關鍵功能
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    我的想法: 取代遺失的訊號
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    提供脊椎神經
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    一種手術
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    讓大腦可以自然地傳達走路的訊號
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    我使用了過去二十幾年的神經科學研究成果
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    先是用輔佐藥取代遺失的燃油
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    先是用輔佐藥取代遺失的燃油
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    讓脊椎中的神經元預備起動
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    然後用電極刺激模仿油門
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    然後用電極刺激模仿油門
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    想像一個電極
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    植入脊椎的後面
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    以傳導無痛的刺激
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    歷經許多年, 最終發展出
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    電化學神經修補術
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    可以將脊椎的神經網絡
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    從休眠中喚醒成具高度功能性狀態
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    緊接著, 癱瘓的老鼠就可以站立了
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    步行機一旦開始移動
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    老鼠腳部可以表現出相對應的動作
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    但不需要經過大腦
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    我稱之為 "脊椎腦"
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    它能處理從運動的腿部
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    傳來的感覺訊息
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    然後決定如何去作動肌肉
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    以便能站立, 行走, 或跑步
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    甚至在衝刺時
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    能在跑步機停止時
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    馬上站立住
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    這相當地神奇
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    我完全被這種
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    不需大腦的運動動作所震攝
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    但同時也很挫折
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    這種運動是完全非自願性
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    動物幾乎是無法控制它的腿
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    很明顯地, 缺乏方向盤操控系統
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    對我來說
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    我們必須改變方式
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    從傳統復健的模式
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    踏上這一跑步機
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    然後發展出一個機制
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    能喚起腦部自發性地控制大腿
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    在這思維下, 我們發展一個全新的機械系統
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    在任何方位來幫忙這隻老鼠
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    在任何方位來幫忙這隻老鼠
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    這很酷的
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    想像一個200公克的小老鼠
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    依在一個200公斤的機械上
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    但它不會感覺到機械的存在
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    這機械是透明的
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    就像你扶著一個小孩
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    讓他踏出他的第一步
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    簡言之
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    這老鼠得了脊椎麻痺損傷
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    電化學神經修補術
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    能讓脊椎運動神經網絡再次作用起來
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    這機械提供一個安全的環境
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    讓老鼠能自主的觸發
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    作動起癱瘓的腿部
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    就動機而言, 我們使用了
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    在瑞典最有影響力的藥理學:
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    瑞士巧克力
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    (笑聲)
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    事實上, 第一的結果是非常非常
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    非常的令人失望
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    這是我最好的物理治療師
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    他完全地失敗
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    無法讓老鼠踏出一步
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    這是五分鐘前的同一隻老鼠
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    很優雅的在跑步機上行走
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    我們感到非常的挫折
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    但是你知道的, 科學家最重要特質之一
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    就是堅持不懈
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    我們重新改善我們的模型
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    經過數個月的訓練
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    另外癱瘓的老鼠可以站立了
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    無論何時它想要
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    可以激起帶動全身重量的運動
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    衝刺達向終點
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    這是第一次的大發現
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    自主性的腿部運動
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    在造成永久癱瘓的脊椎損傷之後
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    在造成永久癱瘓的脊椎損傷之後
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    事實上...
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    (掌聲)
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    謝謝
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    事實上, 這老鼠不單單地
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    激發並維持著運動
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    也能夠調整腿部的運動
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    例如, 抵抗重力
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    以便能爬樓梯
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    我可以向各位保證
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    這是我實驗室中多麼令人動容的時刻
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    十年的努力
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    達到這樣的成果
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    但我們仍要問, 這是如何辦到的?
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    我是說, 為什麼可能?
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    這裡我們所發現的
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    是完全在意料之外的
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    這個全新的訓練模式
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    讓腦部產生新的網絡聯結
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    一些轉接的網絡
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    將來自大腦的訊息
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    繞過損傷, 恢復皮層的控制
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    在損傷之下重建運動的網絡
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    你可以看到一個例子
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    我們將來自大腦的神輕標成紅色
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    藍色神經元連接到運動中樞
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    這些像星座的
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    神經突觸代表著
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    大腦重新連結到運動中樞
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    只經由一個轉接神經元
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    但這個重建現象不僅限於
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    癱瘓的部位
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    它也發生在中央神經系統
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    包含腦幹
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    我們觀察到來自大腦的神經纖維密度
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    增加了三倍
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    我們並沒有想要修復脊椎神經
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    但我們提供了一個
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    針對神經突軸
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    非常廣泛的重建技術
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    應用在損傷的成年哺乳類動物的
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    中央神經統上
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    在這個發現背後
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    有個非常重要的訊息
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    這些成果來自於
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    一個很有才氣的年經團隊:
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    包括物理治療師, 神經生物學家, 神經外科家
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    各類的工程師
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    一同達成的成果
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    這對任何一個單獨的人都是不可能的任務
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    這是一個真正的跨領域團隊
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    他們很密切的合作
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    像是DNA的平行轉移
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    我們創造出下個世代的
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    醫生和工程師
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    有能力將基礎研究
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    轉到臨床實驗上
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    那我呢?
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    我只是一個交響樂團的指揮家
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    現在, 你們一定都很好奇
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    這個真的能幫助受傷的人們嗎?
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    我每天也問這個問題
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    事實上我們還不知道
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    這確實不算是脊椎損傷的治療
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    但我開始相信
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    這很有可能是一個開端去改善
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    人們的復原和生活狀況
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    我希望各位
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    和我一起有著這個夢想
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    想像一個受到脊椎損傷的人
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    在數週之後的復原
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    植入一個可程式化的泵
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    把個人化的藥物
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    直接送到脊椎裡
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    同時, 也植入一個電極陣列
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    像是第二層的表皮
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    覆蓋控制腿部運動的脊椎神經
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    這些電極陣列連結到一個電脈衝產生器
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    根據個人的需要
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    傳導神經刺激
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    這是一個個人化的電化學神經修補術
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    能夠在新設計的支撐機構上復健後
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    進行運動動作
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    而我希望在數個月的訓練後
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    有足夠的網絡能重建起來
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    使得不依賴這些機械而能運動
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    甚至是可以不用靠藥物或電流刺激
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    我希望能創造出一個
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    個人化的環境
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    來加強大腦和脊椎神經的
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    可塑性
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    這是一個全新的概念
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    或許可以應用在其它的神經失調
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    我稱之為 "個人化神經修補術"
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    透過感應和刺激神經介面
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    遍及整個神經系統
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    包含大腦, 脊椎神經
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    甚至在周邊神經系統
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    根據病患的損傷程度來進行
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    這不是取代失去的功能
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    而且幫大腦自行重建
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    我期盼這能誘發你的想像力
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    因為我保證
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    這不是關於革新能否成功
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    而且在於何時
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    記住, 我們因想像而美好
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    因夢想而偉大
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    謝謝
  • 13:52 - 13:56
    (掌聲)
Title:
行走的癱瘓老鼠
Speaker:
葛瑞格．庫爾坦 (Grégoire Courtine)
Description:

脊椎損傷造成大腦和身軀溝通的中斷，導致癱瘓。葛瑞格．庫爾坦呈現他實驗室最新的結果，一個新的方法，結合藥物，電流刺激和機械支撐，重新喚起神經路徑，讓身軀能再次自行移動。看看這是如何辦到的，一隻癱瘓的老鼠能夠在步道上跑步行走。
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TEDTalks
Duration:
14:23

Chinese, Traditional subtitles

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