Paralizovani pacov koji je prohodao

Oštećenje kičmene moždine može prekinuti komunikaciju između vašeg mozga i tela, dovodeći do paralize. Sveže iz njegove laboratorije, Gregor Kortin predstavlja novi metod - kombinovanje lekova, električne stimulacije i robota. Ovaj metod bi mogao da probudi nervne puteve i pomogne telu da iznova nauči da se samostalno kreće. Pogledajte kako on funkcioniše, dok paralisani pacov dobija mogućnost da trči i prelazi stepenike.

Ja sam neurolog

sa mešanim obrazovanjem
iz fizike i medicine.

Moja laboratorija na Švajcarskom
federalnom institutu tehnologije

fokusirana je
na oštećenja kičmene moždine,

koja pogađaju više od 50 000 ljudi

širom sveta svake godine,

sa dramatičnim posledicama
na pogođene pojedince,

čiji se životi bukvalno ruše

u roku od svega nekoliko sekundi.

A za mene, Čelični čovek,

Kristofer Riv,

najbolje je podigao svest

o neprijatnostima ljudi
sa povredom kičmene moždine.

A ovako sam započeo
svoje sopstveno lično putovanje

u ovom polju istraživanja,

radeći sa Fondacijom
Kristofera i Dane Riv.

Još uvek se sećam ovog presudnog trenutka.

Bio je to samo kraj
uobičajenog dana na poslu sa fondacijom.

Kris se obratio nama,
naučnicima i ekspertima:

"Morate biti pragmatičniji.

Kada budete napuštali
svoju laboratoriju sutra,

želim da svratite
do rehabilitacionog centra

da posmatrate povređene ljude

kako se bore da zakorače,

naprežući se da podrže svoj trup.

A kada odete kući,

mislite o onome što ćete
promeniti u svojem istraživanju

narednog dana kako biste
učinili njihove živote boljim."

Ove reči prilepile su se za mene.

Ovo je bilo pre više od 10 godina,

ali od tada, moja laboratorija je sledila

pragmatični pristup ozdravljenju

nakon povrede kičmene moždine.

I moj prvi korak u ovom pravcu

bio je razviti novi model
oštećenja kičmene moždine

koji će približnije oponašati neke
od ključnih svojstava ljudske povrede

dok će istovremeno pružati
dobro kontrolisane eksperimentalne uslove.

I u ovu svrhu,
postavili smo dve hemisekcije

na različitim stranama tela.

One su potpuno prekinule komunikaciju

između mozga i kičmene moždine,

time dovevši do potpune
i trajne paralize noge.

Ali, kako je primećeno,
nakon većine povreda kod ljudi,

postoji intervenišući međuprostor
netaknutog nervnog tkiva

preko kojeg se može dogoditi oporavak.

Ali kako učiniti da se to dogodi?

Pa, klasični pristup

se sastoji u primeni intervencija

koje bi podstakle rast prekinutih vlakana

ka prvobitnom cilju.

I mada je ovo zasigurno
ostalo ključno za ozdravljenje,

meni se to činilo
kao izuzetno komplikovano.

Da bismo brzo postigli kliničku primenu,

bilo je očigledno:

morao sam da razmišljam
drugačije o problemu.

Ispostavilo se da je
više od 100 godina istraživanja

fiziologije kičmene moždine,

počevši od Nobelovca Šeringtona,

pokazalo da

kičmena moždina, ispod većine oštećenja,

sadrži sve neophodne
i dovoljne mreže neurona

da bi koordinisala kretanje,

ali pošto su ulazni podaci
iz mozga prekinuti,

oni su u nefunkcionišućem stanju,
kao vrsta uspavanosti.

Moja ideja: probudimo ovu mrežu.

U to vreme, bio sam
postdoktorant u Los Anđelesu,

nakon što sam završio
svoje doktorske studije u Francuskoj,

gde samostalno razmišljanje

nije nužno podsticano.

(Smeh)

Plašio sam se da pričam
sa svojim novim šefom,

ali sam rešio da prikupim hrabrost.

Pokucao sam na vrata mog divnog savetnika,

Redžija Edgertona,
kako bih podelio svoju novu ideju.

Slušao me je pažljivo,

i odgovorio sa smeškom.

"Zašto ne pokušaš?"

I kunem vam se,

ovo je bio tako značajan momenat
u mojoj karijeri,

kada sam shvatio da je veliki vođa

verovao u mlade ljude i nove ideje.

A ovo je bila ideja:

koristiću pojednostavljenu metaforu

da bih vam objasnio
ovaj komplikovani koncept.

Zamislite da je sistem
za kretanje automobil.

Motor je kičmena moždina.

Prenos je prekinut. Motor je isključen.

Kako bismo mogli da reaktiviramo motor?

Prvo, moramo obezbediti gorivo,

drugo, pritisnuti pedalu za gas,

treće, upravljati autom.

Ispostavilo se da postoje
poznati nervni putevi

koji dolaze iz mozga
i igraju baš ovu funkciju

za vreme kretanja.

Moja ideja - zameniti ove
nedostajuće ulazne informacije

da bismo kičmenoj moždini pružili

onu vrstu intervencije

koju bi mozak prirodno izveo
u cilju hodanja.

Radi ovoga, upotrebio sam 20 godina
ranijih istraživanja u neurologiji,

najpre da bih zamenio nedostajuće gorivo

farmakološkim supstancama

koje pripremaju neurone
u kičmenoj moždini da se upale,

a zatim, da bih podražavao pedalu za gas

električnom stimulacijom.

Dakle ovde zamislite elektrodu

ugrađenu na zadnjem delu kičmene moždine

radi dobijanja bezbolne stimulacije.

Bilo je potrebno mnogo godina,
ali najzad smo razvili

elektrohemijsku neuroprotezu

koja je transformisala neuralnu mrežu

u kičmenoj moždini od uspavanog
do visoko funkcionalnog stanja.

Istog trenutka, paralisani pacov
može da stoji.

Čim pokretna traka počne da se pomera,

životinja pokazuje
koordinisane pokrete nogu,

ali bez mozga.

Evo kako ono što ja nazivam
"kičmenim mozgom"

kognitivno procesuira senzorne informacije

koje nastaju iz noge u pokretu

i donosi odluke kao što je
kako aktivirati mišić

da bi se stajalo, hodalo, trčalo

i čak i ovde, za vreme brzog trčanja,

momentalno staje

ako traka prestaje da se kreće.

Ovo je bilo neverovatno.

Bio sam potpuno fasciniran kretanjem

bez mozga,

ali istovremeno i toliko frustriran.

Ovo kretanje je bilo potpuno nevoljno.

Životinja praktično nije imala
kontrolu nad svojim nogama.

Očigledno, sistem za upravljanje
je nedostajao.

I tada mi je postalo očigledno

da moramo da se udaljimo

od klasične rehabilitacione paradigme,

koračanja na pokretnoj traci,

i razviti uslove koji će podstaći

mozak da započne
voljnu kontrolu nad nogama.

Sa ovim na umu, razvili smo potpuno novi

robotički sistem radi podupiranja pacova

u bilo kom pravcu u prostoru.

Zamislite, ovo je stvarno kul.

Dakle zamislite malog pacova od 200 grama

privezanog za ekstremitet
ovog robota od 200 kila,

ali pacov nije svestan robota.

Robot je transparentan,

isto kao kada biste pridržavali malo dete

za vreme prvih nesigurnih koraka.

Hajde da rezimiram: pacov je zadobio

paralizujuću leziju kičmene moždine.

Elektrohemijska neuroproteza je omogućila

visoko funkcionalno stanje
mreža za kretanje u kičmi.

Robot je obezbedio bezbednu sredinu

kako bi omogućio pacovu da pokuša bilo šta

da bi aktivirao paralizovane noge.

A što se tiče motivacije, koristili smo
nešto za šta ja smatram

da je najsnažnija
farmakologija u Švajcarskoj:

fina švajcarska čokolada.

(Smeh)

Zapravo, prvi rezultati
su bili veoma, veoma,

veoma razočaravajući.

Evo mog najboljeg fizikalnog terapeuta

koji postiže potpuni neuspeh
u podsticanju pacova

da pruži jedan korak,

dok je isti pacov, pet minuta ranije,

lepo hodao na pokretnoj traci.

Bili smo tako frustrirani.

Ali znate,
jedan od najosnovnijih kvaliteta

naučnika je istrajnost.

Insistirali smo.
Preradili smo našu paradigmu,

i nakon nekoliko meseci treniranja,

inače paralisani pacov mogao je da stoji,

i kada god bi to odlučio,

inicirao bi kretanje celom težinom tela

kako bi pojurio prema nagradi.

Ovo je prvi ikada opserviran oporavak

dobrovoljnog pokretanja nogu

nakon eksperimentalne lezije
kičmene moždine

koja je dovela
do potpune i trajne paralize.

U stvari -

(Aplauz)

Hvala vam.

U stvari, ne samo da je
pacov mogao da inicira

i održi kretanje na zemlji,

mogao je čak i da prilagodi pokrete nogu,

na primer, da bi pružio otpor gravitaciji

kako bi se popeo uz stepenice.

Mogu vam se zakleti da je ovo bio

tako emotivan trenutak
u mojoj laboratoriji.

Bilo nam je potrebno 10 godina teškog rada

da bismo postigli ovaj cilj.

Ali ostalo je pitanje, kako?

Mislim, kako je to moguće?

A evo, ono što smo otkrili

bilo je potpuno neočekivano.

Ova novouvedena paradigma treniranja

podstakla je mozak da stvori nove veze,

nekakva prenosna kola

koja prenose informacije iz mozga

mimo povrede
i obnavljaju kortikalnu kontrolu

nad mrežama za kretanje ispod povrede.

A ovde, možete videti jedan takav primer,

gde vlakna koja dolaze iz mozga
označavamo crvenom.

Ovaj plavi neuron je povezan
sa centrom za kretanje,

i ono što ova grupa

sinaptičkih veza označava

je to da je mozak iznova
povezan sa centrom za kretanje

samo jednim prenosnim neuronom.

Ali preobražaj nije bio ograničen

na oblast lezije.

Dogodio se kroz čitav
centralni nervni sistem,

uključujući moždano stablo,

gde smo uočili i do 300 procenata porasta

gustine vlakana koji dolaze iz mozga.

Nismo imali za cilj
da popravimo kičmenu moždinu,

ali smo mogli da pokrenemo

jedan od znatnijih preobražaja

aksonskih projekcija ikada zapaženih

u centralnom nervnom sistemu
odraslog sisara

nakon oštećenja.

Postoji veoma značajna poruka

koja se krije iza ovog otkrića.

Ovo su rezultati mladog tima

veoma talentovanih ljudi:

fizikalnih teraputa,
neurobiologa, neurohirurga,

inženjera svih vrsta,

koji su zajedno postigli

ono što bi bilo nemoguće
da urade kao pojedinci.

Ovo je zaista transdisciplinarni tim.

Oni rade toliko prisno međusobno

da postoji horizontalni transfer DNK.

Mi stvaramo sledeću generaciju

doktora medicine i inženjera

koji su u stanju da prenesu otkrića skroz

od laboratorije do bolničkog kreveta.

A ja?

Ja sam samo maestro koji je
orkestrirao ovu divnu simfoniju.

A sad, siguran sam
da se svi pitate, zar ne,

da li će ovo pomoći povređenim ljudima?

I ja se pitam, svakoga dana.

Istina je da još uvek ne znamo dovoljno.

Ovo svakako nije lek
za povredu kičmene moždine,

ali počinjem da verujem da može dovesti

do intervencije za unapređivanje oporavka

i kvaliteta života ljudi.

Hteo bih da svi vi

odvojite momenat i maštate sa mnom.

Zamislite osobu koja je upravo
pretrpela povredu kičmene moždine.

Nakon nekoliko nedelja oporavka,

ugradićemo pumpu koja se može programirati

kako bismo dopremili
individualizovani farmakološki koktel

direktno do kičmene moždine.

Istovremeno, ugradićemo niz elektroda,

slično drugoj koži

koja će pokrivati područje kičmene moždine
kontrolišući pokrete nogu,

i ovaj niz je povezan
sa električnim generatorom pulsa

koji donosi senzacije prilagođene

potrebama osobe.

Ovo definiše individualizovanu
elektrohemijsku protezu

koja će omogućiti kretanje

za vreme treninga
novodizajniranim sistemom podrške.

I moja nada je da će
nakon nekoliko meseci treninga,

možda biti dovoljno
preoblikovanja preostalih veza

da bi se omogućilo kretanje bez robota,

možda čak i bez farmakologije
ili stimulacije.

Moja nada je da ćemo biti
u stanju da kreiramo

individualizovano stanje

kako bismo pojačali plastičnost mozga

i kičmene moždine.

Ovo je radikalno novi koncept

koji se može primeniti
na druge neurološke poremećaje,

ono što sam nazvao
"individualizovana neuroproteza",

pomoću čula i stimulacije
nervnih međuveza,

usadio sam kroz čitav nervni sistem,

u mozak, u kičmenu moždinu,

čak i u periferne nerve,

bazirano na oštećenju
specifičnom za pacijenta.

Ali ne da bih zamenio
izgubljenu funkciju, ne -

da bih pomogao mozgu da pomogne sam sebi.

I nadam se da je ovo
zaintrigiralo vašu maštu,

jer vam mogu obećati

da nije pitanje da li će se
ova revolucija dogoditi,

već kada.

I zapamtite, mi smo veliki samo onoliko

koliko i naša mašta,
onoliko veliki kao naš san.

Hvala vam.

(Aplauz)