O rato paralítico que andou

Uma lesão na espinal medula pode cortar a comunicação entre o cérebro e o corpo, levando à paralisia. Diretamente do seu laboratório, Grégoire Courtine mostra um novo método — combinando medicamentos, estímulos elétricos e um robô — que poderão despertar as vias neurais e ajudar o corpo a aprender novamente a mover-se sozinho. Vejam como isso funciona, como um rato paralítico volta a correr e a subir escadas.

Eu sou um neurocientista

com uma experiência mista
em física e medicina.

O meu laboratório no
Instituto Federal Suíço de Tecnologia

dedica-se, em especial,
aos danos na espinal medula,

que afeta mais de 50 000 pessoas

em todo o mundo, todos os anos,

com consequências drásticas
para os indivíduos afetados,

cuja vida, literalmente, fica destroçada

numa questão de segundos.

Quanto a mim, foi o Super-Homem,

Chistopher Reeve,

quem me despertou a consciência

para a angústia das pessoas
com danos na espinal medula.

Foi assim que iniciei
a minha jornada pessoal

neste campo de investigação,

trabalhando com a
Fundação Christopher e Dana Reeve.

Ainda me lembro desse momento decisivo.

Foi no fim de um dia normal
de trabalho na Fundação.

Chris disse-nos a nós,
cientistas e especialistas:

"Vocês têm que ser mais pragmáticos.

"Quando saírem do laboratório amanhã,

"quero que passem
pelo centro de reabilitação

"e observem os pacientes

"a esforçar-se por dar um passo,

"a esforçar-se por endireitar o tronco.

"E quando forem para casa,

"pensem no que vão mudar
na vossa investigação

"no dia seguinte, para tornar
melhor a vida deles."

Nunca mais esqueci essas palavras.

Isso foi há mais de dez anos.

Desde então, o meu laboratório tem seguido

a abordagem pragmática para a recuperação

após um dano na espinal medula.

O meu primeiro passo nessa direção

foi desenvolver um novo modelo
de lesão na espinal medula

que imitasse da forma mais rigorosa

algumas das principais
características das lesões

e oferecesse condições experimentais
bem controladas.

Para esse propósito,
colocámos duas semissecções

em lados opostos do corpo.

Elas interrompiam
totalmente a comunicação

entre o cérebro e a espinal medula,

levando assim a uma paralisia
total e permanente das pernas.

Mas, como observámos,
depois da maior parte das lesões humanas,

existe um trecho intermédio
de tecido neural intacto

através do qual pode
ocorrer uma recuperação.

Mas como provocar isso?

Bem, a abordagem clássica

consiste em aplicar uma intervenção

que promova o crescimento
da fibra decepada

na direção original.

Embora isso continue a ser
a chave para a cura,

parecia-me extraordinariamente complicado.

Para obter resultados
clínicos rapidamente,

era óbvio:

Eu tinha que pensar no problema
duma forma diferente.

Acontece que mais de 100 anos
de investigação

sobre a fisiologia da espinal medula,

a começar com Sherrington,
prémio Nobel,

mostraram que

a espinal medula,
na maior parte das lesões,

continha todas as redes neurais
necessárias e suficientes

para coordenar a locomoção

mas, como as instruções que vêm
do cérebro estão interrompidas,

as fibras estão num estado não funcional,
como que adormecidas.

A minha ideia:
Nós vamos "acordar" essa rede.

Na época, eu estava num
pós-doutoramento em Los Angeles,

depois de completar
o doutoramento em França,

onde o pensamento independente

nem sempre é estimulado.

(Risos)

Eu estava com medo
de falar com meu novo chefe,

mas decidi reunir toda a minha coragem.

Bati à porta do meu
fantástico orientador,

Reggie Edgerton, para partilhar
a minha nova ideia.

Ele escutou-me, atentamente,

e respondeu com um sorriso:

"Porque é que não tenta?"

Garanto-vos,

foi um momento muito importante
na minha carreira,

quando tomei consciência
de que aquele grande líder

acreditava em pessoas jovens
e em novas ideias.

A ideia era esta:

Vou usar uma metáfora simplista

para vos explicar
este conceito complicado.

Imaginem que o sistema
locomotor é um carro.

A espinal medula é o motor.

A transmissão é interrompida.
O motor é desligado.

Como podemos voltar a ligar o motor?

Primeiro, temos que
fornecer o combustível.

Segundo, pisar no pedal do acelerador.

Terceiro, dirigir o carro.

Acontece que se conhecem vias neurais

vindas do cérebro que exercem
justamente essa função

durante a locomoção.

A minha ideia: Substituir
esse estímulo ausente

a fim de dotar a espinal medula
com o tipo de intervenção

que o cérebro dotaria naturalmente
para caminharmos.

Para isso, utilizei 20 anos

de investigações anteriores
em neurociência,

primeiro, para substituir
o combustível em falta

com agentes farmacológicos

que preparam os neurónios da espinal
medula para reagir

e, segundo, para imitar
o pedal do acelerador

com estímulos elétricos.

Assim, imaginem um elétrodo

implantado por detrás da espinal medula

que envie estímulos indolores.

Levou muitos anos,
mas acabámos por desenvolver

uma neuroprótese eletroquímica

que transformava a rede neural
adormecida da espinal medula

num estado altamente funcional.

O rato paralítico consegue
pôr-se de pé, imediatamente.

Assim que a passadeira começa a mover-se,

o animal apresenta movimentos
coordenados das pernas,

mas sem o cérebro.

Aqui aquilo a que chamo
o "espinal cérebro",

processa cognitivamente
a informação sensorial

enviada pelas pernas em movimento

e toma decisões sobre
como ativar o músculo

para ficar de pé, andar, correr,

e até mesmo, enquanto está a correr,

parar instantaneamente

se a passadeira parar.

Foi uma coisa incrível.

Fiquei completamente fascinado
com aquela locomoção

sem o uso do cérebro

mas, ao mesmo tempo, muito frustrado.

Aquela locomoção
era totalmente involuntária.

Na prática, o animal não tinha
controlo nenhum nas pernas.

Nitidamente, faltava o sistema de direção.

Para mim era óbvio
que tínhamos que nos distanciar

do paradigma clássico da reabilitação

de caminhar sobre uma passadeira mecânica

e desenvolver condições
que encorajassem o cérebro

a começar a controlar
voluntariamente as pernas.

Tendo isso em mente,
desenvolvemos um sistema robótico,

totalmente novo, para permitir que o rato

andasse em qualquer direção no espaço.

Imaginem, isto é mesmo giro.

Imaginem, um ratinho de 200 gramas

ligado a uma extremidade
deste robô de 200 quilos

— mas o rato não sente o robô,

o robô é transparente —

da mesma forma
que seguramos uma criança

durante os seus primeiros
passos inseguros.

Resumindo: O rato sofreu uma lesão

na espinal medula que o paralisou.

A neuroprótese eletroquímica criou

um estado altamente funcional
das redes espinais locomotoras.

O robô proporciona um ambiente seguro

que permite ao rato tentar qualquer coisa

para mover as pernas paralisadas.

E para motivá-lo, usámos o que penso ser

o fármaco mais poderoso da Suíça:

o chocolate suíço.

(Risos)

Na verdade, os primeiros resultados
foram muito, muito

muito dececionantes...

Este é o meu melhor fisioterapeuta

falhando completamente
em encorajar o rato

a dar um só passo,

embora o mesmo rato,
cinco minutos antes,

tivesse andado lindamente
sobre a passadeira.

Ficámos frustradíssimos.

Mas sabem, uma das qualidades
mais essenciais dum cientista

é a perseverança.

Insistimos. Melhorámos o nosso paradigma.

Ao fim de uns meses de treino,

o rato, outrora paralisado,
conseguia ficar de pé

e, quando lhe apetecia,

iniciava uma locomoção
que aguentava todo o seu peso

para correr para a recompensa.

Esta foi a primeira recuperação
jamais observada

dum movimento voluntário das pernas

depois duma lesão experimental
da espinal medula

que lhe provocara uma paralisia
total e permanente.

(Aplausos)

Obrigado.

Na verdade, o rato podia
iniciar e continuar

a locomoção no chão

e também podia ajustar
o movimento das pernas,

por exemplo, para resistir à gravidade

quando subia uma escada.

Garanto-vos, este foi
um momento muito emocionante

no meu laboratório.

Custou-nos dez anos de trabalho intenso

para atingir esta meta.

Mas a pergunta que
se mantinha era, como?

Quero dizer, como é que é possível?

E descobrimos uma coisa
totalmente inesperada.

Este novo paradigma de treino

encorajou o cérebro
a criar novas ligações,

quaisquer circuitos de transmissão

que transmitem as informações do cérebro

por cima da lesão
e restauram o controlo cortical

da rede locomotora abaixo da lesão.

E aqui, podem ver um exemplo desses.

Marcámos a vermelho as fibras
provenientes do cérebro.

Este neurónio azul está ligado
ao centro locomotor.

Esta constelação de contatos sinápticos

significa que o cérebro está
novamente ligado ao centro locomotor

apenas com um neurónio transmissor.

Mas a remodelação não
se restringiu à área da lesão.

Ocorreu em todo o sistema nervoso central,

incluindo o tronco cerebral,

onde observamos um aumento de 300%

na densidade das fibras vindas do cérebro.

Nós não tínhamos a intenção
de reparar a espinal medula,

no entanto, fomos capazes de promover

uma das mais amplas remodelações

de projeções axonais jamais observada

no sistema nervoso central
de um mamífero adulto

após uma lesão.

Há uma mensagem muito importante

escondida por trás desta descoberta.

Estes são os resultados
duma equipa jovem

de pessoas muito talentosas:

fisioterapeutas, neurobiólogos,
neurocirurgiões,

engenheiros de todo o tipo,

que atingiram juntos

o que seria impossível individualmente.

Esta é verdadeiramente
uma equipa multidisciplinar.

Trabalham tão próximos uns dos outros

que há transferência horizontal de ADN.

Estamos a criar a próxima geração

de médicos e engenheiros

capazes de traduzir descobertas

de um extremo a outro.

E eu?

Sou apenas o maestro
que orquestrou esta bela sinfonia.

Tenho a certeza de que
estão todos a perguntar:

"Isto vai ajudar as pessoas lesionadas?"

Eu pergunto o mesmo, todos os dias.

A verdade é que ainda
não sabemos o suficiente.

Isto não é a cura para
lesões na espinal medula,

mas começo a acreditar
que isso pode levar

a uma intervenção
que melhore a recuperação

e a qualidade de vida das pessoas.

Gostaria que todos vocês

parassem um momento e sonhassem comigo.

Imaginem que uma pessoa acabou de sofrer
uma lesão na espinal medula.

Ao fim de algumas semanas de recuperação,

implantamos-lhe uma bomba programável

para lhe injetar uma mistura
farmacológica personalizada

diretamente na espinal medula.

E, ao mesmo tempo, implantamos-lhe
um conjunto de elétrodos,

uma espécie de segunda pele

cobrindo toda a área da espinal medula
que controla o movimento das pernas.

Os elétrodos ligam-se
a um gerador de impulsos elétricos

que emite estímulos que são adaptados

às necessidades da pessoa.

Isso define uma neuroprótese
eletroquímica personalizada

que irá possibilitar a locomoção

durante o treino com um sistema
de apoio recém-concebido.

A minha esperança é que,
após vários meses de treino,

possa haver uma suficiente remodelação
das ligações residuais

que permita a locomoção sem o robô,

talvez até sem os fármacos ou elétrodos.

A minha esperança é poder criar

uma condição personalizada

para estimular a plasticidade
do cérebro e da espinal medula.

Este é um conceito radicalmente novo

que pode ser aplicado
a outras perturbações neurológicas,

e a que chamei
"neuropróteses personalizadas,"

em que, detetando e estimulando
interfaces neurais,

eu implantei em todo o sistema nervoso,

no cérebro, na espinal medula,

até mesmo em nervos periféricos

com base em deficiências
específicas do paciente.

Não para substituir a função perdida,

mas para ajudar o cérebro
a ajudar-se a si mesmo.

Espero que isso tenha
espicaçado a vossa imaginação,

porque, garanto-vos.

esta não é uma questão de saber
se essa revolução vai acontecer,

mas quando.

Lembrem-se, nós somos tão grandiosos
quanto a nossa imaginação,

somos tão grandes quanto os nossos sonhos.

Obrigado.

(Aplausos)