ABOUT THE SPEAKER
Grégoire Courtine - Spinal cord researcher
Grégoire Courtine and his interdisciplinary lab imagine new ways to recover after devastating, mobility-impairing injury to the spinal cord.

Why you should listen

In a lab in Switzerland, a little white rat is re-learning how to walk. In research dubbed Project Rewalk, Grégoire Courtine and his collaborators are figuring out how a spinal cord with a severe lesion might repair itself, to the point that voluntary locomotion could happen again -- not just reactive movement but brain-directed walking and running. The treatment involves a re-awakening cocktail of chemicals released onto the spinal cord, combined with electrical stimulation -- plus repeated exercise that rehearses the walking movement. As part of the experiment, Courtine's team developed a robot that gently supports the rat vertically but does not push it forward; the rat has to decide to move on its own. And eventually, it does. As Courtine explains, "the training forces the brain to recruit what is left of the neural system to get the job done."
 
Courtine holds the International Paraplegic Foundation chair in spinal cord repair at the Center for Neuroprosthetics at the Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne.

More profile about the speaker
Grégoire Courtine | Speaker | TED.com
TEDGlobal 2013

Grégoire Courtine: The paralyzed rat that walked

Грегоар Куртин: Парализираният плъх, който проходи

Filmed:
989,937 views

Травмата на гръбначния стълб може да увреди комуникацията между твоя мозък и тяло, водейки до парализа. Току-що излязъл от своята лаборатория, Грегоар Куртин демонстрира нов метод, съчетавайки лекарства, електрическа симулация и роботика, така че да събуди отново невронните пътища и да помогне на тялото да се научи отново да се движи самостоятелно. Вижте как работи чрез парализирания плъх, който е способен да тича и изкачва стълби.
- Spinal cord researcher
Grégoire Courtine and his interdisciplinary lab imagine new ways to recover after devastating, mobility-impairing injury to the spinal cord. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:12
I am a neuroscientistневролог
0
446
1625
Аз съм учен-невролог
00:14
with a mixedсмесен backgroundзаден план in physicsфизика and medicineмедицина.
1
2071
3811
с опит както във физиката, така и в медицината.
00:17
My labлаборатория at the SwissШвейцарски FederalФедерален InstituteИнститут of TechnologyТехнология
2
5882
5041
Моята лаборатория се намира в
Швейцарския федерален технологичен институт.
00:22
focusesфокусира on spinalгръбначен cordвръв injuryнараняване,
3
10923
3190
Специализирала се е върху
уврежданията на гръбначния мозък,
00:26
whichкойто affectsзасяга more than 50,000 people
4
14113
2731
които засягат повече от 50 000 души
00:28
around the worldсвят everyвсеки yearгодина,
5
16844
2690
по целия свят всяка година
00:31
with dramaticдраматичен consequencesпоследствия for affectedповлиян individualsиндивиди,
6
19534
3606
и които са с драматични последици за засегнатите,
00:35
whoseкойто life literallyбуквално shattersразбива
7
23140
2233
чиито живот буквално се разбива
00:37
in a matterвъпрос of a handfulшепа of secondsсекунди.
8
25373
3235
за няколко секунди.
00:40
And for me, the Man of SteelСтомана,
9
28608
3058
За мен, Мъжът от стомана,
00:43
ChristopherКристофър ReeveРийв,
10
31666
2204
Кристофър Рийв,
00:45
has bestнай-доброто raisedувеличен the awarenessосъзнаване
11
33870
2090
най-добре насочи вниманието
00:47
on the distressбеда of spinalгръбначен cordвръв injuredпострадал people.
12
35960
2915
към страданието на хората с увреден гръбначен мозък.
00:50
And this is how I startedзапочна my ownсобствен personalперсонален journeyпътуване
13
38875
3139
Моето лично професионално пътешествие
00:54
in this fieldполе of researchизследване,
14
42014
1499
в тази изследователска област,
00:55
workingработа with the ChristopherКристофър and DanaДана ReeveРийв FoundationФондация.
15
43513
3437
започна работейки с
Фондацията на Кристофър и Дана Рийв.
00:58
I still rememberпомня this decisiveрешаващ momentмомент.
16
46950
4596
Още помня този съдбоносен момент.
01:03
It was just at the endкрай of a regularредовен day of work
17
51546
1951
Беше в края на един обикновен работен ден
01:05
with the foundationфундамент.
18
53497
1543
във фондацията.
01:07
ChrisКрис addressedадресирано us, the scientistsучени and expertsексперти,
19
55040
4652
Крис се обърна към нас, учени и експерти, с думите
01:11
"You have to be more pragmaticпрагматичен.
20
59692
3593
"Вие трябва да бъдете по-прагматични.
01:15
When leavingоставяйки your laboratoryлаборатория tomorrowутре,
21
63285
2352
Когато си тръгнете утре от Вашата лаборатория,
01:17
I want you to stop by the rehabilitationрехабилитация centerцентър
22
65637
2904
искам да спрете край някой рехабилитационен център,
01:20
to watch injuredпострадал people
23
68541
1609
за да наблюдавате как пострадалите хора
01:22
fightingборба to take a stepстъпка,
24
70150
2025
се борят да направят крачка,
01:24
strugglingборещ се to maintainподдържане theirтехен trunkбагажник.
25
72175
2641
полагат усилия да управляват тялото си.
01:26
And when you go home,
26
74816
1413
Когато се приберете у дома,
01:28
think of what you are going to changeпромяна in your researchизследване
27
76229
2410
помислете как на другия ден ще
промените Вашите изследвания,
01:30
on the followingследното day to make theirтехен livesживота better."
28
78639
3568
за да направите
живота на тези хора по-добър."
01:34
These wordsдуми, they stuckзаби with me.
29
82207
4053
Тези думи заседнаха в мен.
01:38
This was more than 10 yearsгодини agoпреди,
30
86260
2391
Това се случи преди повече от 10 години,
01:40
but ever sinceот, my laboratoryлаборатория has followedпоследвано
31
88651
2767
но оттогава моята лаборатория следва
01:43
the pragmaticпрагматичен approachподход to recoveryвъзстановяване
32
91418
1963
прагматичния подход към възстановяването
01:45
after spinalгръбначен cordвръв injuryнараняване.
33
93381
2411
вследствие травма на гръбначния стълб.
01:47
And my first stepстъпка in this directionпосока
34
95792
2041
Моята първа крачка в тази посока
01:49
was to developразвият a newнов modelмодел of spinalгръбначен cordвръв injuryнараняване
35
97833
3289
беше да създам нов модел на
увреждане на гръбначния стълб,
01:53
that would more closelyтясно mimicимитатор some of the keyключ featuresХарактеристика of humanчовек injuryнараняване
36
101122
3647
който би имитирал съвсем точно някои от ключовите симптоми на хора с травма,
01:56
while offeringпредлагане well-controlledдобре контролирани experimentalекспериментален conditionsусловия.
37
104769
3372
като същевременно позовлява
добър контрол на експерименталните условия.
02:00
And for this purposeпредназначение, we placedпоставя two hemisectionshemisections
38
108141
2567
Затова ние разделихме двете хемисфери
02:02
on oppositeпротивоположен sidesстрани of the bodyтяло.
39
110708
1415
на противоположните страни на тялото.
02:04
They completelyнапълно interruptпрекъсвам the communicationобщуване
40
112123
2145
Те напълно нарушиха комуникацията
02:06
betweenмежду the brainмозък and the spinalгръбначен cordвръв,
41
114268
2582
между мозъка и гръбначния стълб,
02:08
thusпо този начин leadingводещ to completeпълен and permanentпостоянен paralysisпарализа
42
116850
2710
водейки до пълна и постоянна парализа
02:11
of the legкрак.
43
119560
1767
на краката.
02:13
But, as observedнаблюдаваното, after mostнай-много injuriesнаранявания in humansхората,
44
121327
3891
Наблюдавахме, че след повечето травми при хора
02:17
there is this interveningнамеса gapпразнина of intactнепокътнати neuralнервен tissueтъкан
45
125218
2950
съществува зона от незасегната нервна тъкан,
02:20
throughпрез whichкойто recoveryвъзстановяване can occurвъзникне.
46
128168
2703
посредством която може да се случи възстановяването.
02:22
But how to make it happenстава?
47
130871
3041
Но как да го направим?
02:25
Well, the classicalкласически approachподход
48
133912
3361
Класическият подход
02:29
consistsсъстои се of applyingприлагане interventionинтервенция
49
137273
2636
се състои в прилагане на интервенция,
02:31
that would promoteнасърчаване the growthрастеж of the severedотрязани fiberвлакно
50
139909
2910
която би стимулирала растежа на увредена тъкан
02:34
to the originalоригинал targetмишена.
51
142819
2108
доколкото е необходимо.
02:36
And while this certainlyразбира се remainedостава the keyключ for a cureлек,
52
144927
3751
Докато това със сигурност оставаше
ключът за лечението,
02:40
this seemedизглеждаше extraordinarilyизключително complicatedсложен to me.
53
148678
3515
на мен ми изглеждаше невероятно сложно.
02:44
To reachдостигнат clinicalклиничен fruitionоправдаване rapidlyбързо,
54
152193
2725
За да се постигне бърз клиничен растеж
02:46
it was obviousочевиден:
55
154918
1560
беше ясно:
02:48
I had to think about the problemпроблем differentlyразлично.
56
156478
3920
трябваше да разсъждавам върху
проблема по различен начин.
02:52
It turnedоказа out that more than 100 yearsгодини of researchизследване
57
160398
3108
Оказа се, че повече от 100 години изследвания
02:55
on spinalгръбначен cordвръв physiologyфизиология,
58
163506
1641
на физиологията на гръбначния мозък,
02:57
startingстартиране with the NobelНобелова PrizeНаграда SherringtonSherrington,
59
165147
2325
започвайки от носителя на Нобелова награда Шерингтон,
02:59
had shownпосочен that
60
167472
1807
доказват, че
03:01
the spinalгръбначен cordвръв, belowПо-долу mostнай-много injuriesнаранявания,
61
169279
2235
гръбначният мозък, сред останалите наранявания,
03:03
containedсъдържаща се all the necessaryнеобходимо and sufficientдостатъчно neuralнервен networksмрежи
62
171514
3253
притежава всички необходими и достатъчни
невронни мрежи
03:06
to coordinateкоординира locomotionпридвижване,
63
174767
2320
за да координира двигателния апарат,
03:09
but because inputвход from the brainмозък is interruptedпрекъсната,
64
177087
2959
но поради нарушена връзка с главния мозък,
03:12
they are in a nonfunctionalнефункционални stateсъстояние, like kindмил of dormantпасивните.
65
180046
3168
те са в не-функциониращо състояние, подобно на сън.
03:15
My ideaидея: We awakenсъбудим this networkмрежа.
66
183214
4332
Моята идея: да събудим тази мрежа.
03:19
And at the time, I was a post-doctoralследдокторска fellowКолега in LosЛос AngelesАнджелис,
67
187546
4287
По това време бях степендиант в Лос Анджелис,
03:23
after completingзавършване на my PhPH.D. in FranceФранция,
68
191833
2566
след като бях защитил докторантура във Франция,
03:26
where independentнезависим thinkingмислене
69
194399
1909
където независимото мислене
03:28
is not necessarilyнепременно promotedнасърчавани.
70
196308
3107
не винаги се насърчава.
03:31
(LaughterСмях)
71
199415
1827
(смях)
03:33
I was afraidуплашен to talk to my newнов bossшеф,
72
201242
3753
Притеснявах се да говоря с новия си шеф,
03:36
but decidedреши to musterсвиквам up my courageкураж.
73
204995
2393
но реших да събера кураж.
03:39
I knockedпочука at the doorврата of my wonderfulчудесен advisorСъветник,
74
207388
2657
Почуках на вратата на моя прекрасен наставник,
03:42
ReggieРеджи EdgertonЕдгъртън, to shareдял my newнов ideaидея.
75
210045
3991
Реджи Едгертон, за да му споделя идеята си.
03:46
He listenedслушах to me carefullyвнимателно,
76
214036
2250
Той ме изслуша внимателно
03:48
and respondedотговори with a grinусмивка.
77
216286
2941
и се ухили.
03:51
"Why don't you try?"
78
219227
2043
"Защо не опиташ?"
03:53
And I promiseобещание to you,
79
221270
2125
Казвам ви,
03:55
this was suchтакъв an importantважно momentмомент in my careerкариера,
80
223395
3355
това беше важен момент в моята кариера,
03:58
when I realizedосъзнах that the great leaderводач
81
226750
2435
защото осъзнах, че великите лидери
04:01
believedвярвал in youngмлад people and newнов ideasидеи.
82
229185
2993
вярват на младите хора и новите идеи.
04:04
And this was the ideaидея:
83
232178
1608
Идеята беше:
04:05
I'm going to use a simplisticопростен metaphorметафора
84
233786
2666
ще използвам проста метафора,
04:08
to explainобяснявам to you this complicatedсложен conceptпонятие.
85
236452
2126
за да ви обясня тази сложна концепция.
04:10
ImagineПредставете си that the locomotorопорно systemсистема is a carкола.
86
238578
4766
Представете си, че "двигателната система" е кола.
04:15
The engineдвигател is the spinalгръбначен cordвръв.
87
243344
2246
Двигателят е гръбначния мозък.
04:17
The transmissionтрансмисия is interruptedпрекъсната. The engineдвигател is turnedоказа off.
88
245590
3258
Предаването е нарушено. Двигателят е изключен.
04:20
How could we re-engageангажира отново the engineдвигател?
89
248848
3007
Как може да запалим отново двигателя?
04:23
First, we have to provideпредоставяне the fuelгориво;
90
251855
3142
Първо, като осигурим гориво.
04:26
secondвтори, pressНатиснете the acceleratorускорител pedalпедал;
91
254997
2343
Второ, като натиснем педала на газта.
04:29
thirdтрета, steerчелни the carкола.
92
257340
1938
И трето, насочим колата.
04:31
It turnedоказа out that there are knownизвестен neuralнервен pathwaysпътища
93
259278
1762
Оказа се, че същестуват невронни пътеки,
04:33
comingидващ from the brainмозък that playиграя this very functionфункция
94
261040
2954
излизащи от главния мозък,
които изпълняват тази функция
04:35
duringпо време на locomotionпридвижване.
95
263994
1382
по време на движение.
04:37
My ideaидея: ReplaceЗамени this missingлипсващ inputвход
96
265376
2715
Моята идея: да заместим липсващия сигнал,
04:40
to provideпредоставяне the spinalгръбначен cordвръв
97
268091
1402
да подсигурим гръбначния мозък
04:41
with the kindмил of interventionинтервенция
98
269493
1396
с необходимата интервенция
04:42
that the brainмозък would deliverдоставям naturallyестествено in orderпоръчка to walkразходка.
99
270889
4730
така че главният мозък по естествен път
да подава сигнал за движение.
04:47
For this, I leveragedливъридж 20 yearsгодини of pastминало researchизследване in neuroscienceневрология,
100
275619
4439
Аз вложих 20 години изследвания в неврологията,
за да постигна това.
04:52
first to replaceзамени the missingлипсващ fuelгориво
101
280058
2764
Първо да заменя лиспващото гориво
04:54
with pharmacologicalфармакологична agentsагенти
102
282822
2068
с фармакологични агенти,
04:56
that prepareподготвят the neuronsневрони in the spinalгръбначен cordвръв to fireпожар,
103
284890
3480
които да подготвят невроните в
гръбначния стълб да "запалят".
05:00
and secondвтори, to mimicимитатор the acceleratorускорител pedalпедал
104
288370
4055
И второ, да имитирам педала за газта
05:04
with electricalелектрически stimulationстимулиране.
105
292425
1480
с електрическа стимулация.
05:05
So here imagineПредставете си an electrodeелектрод
106
293905
2169
Представете си електрод,
05:08
implantedимплантира on the back of the spinalгръбначен cordвръв
107
296074
2406
имплантиран в гръбначния стълб,
05:10
to deliverдоставям painlessбезболезнена stimulationстимулиране.
108
298480
2262
който доставя безболезнена стимулация.
05:12
It tookвзеха manyмного yearsгодини, but eventuallyв крайна сметка we developedразвита
109
300742
2832
Отне много години, но накрая създадохме
05:15
an electrochemicalЕлектрохимични neuroprosthesisneuroprosthesis
110
303574
2557
електрохимични нервопротези,
05:18
that transformedтрансформиран the neuralнервен networkмрежа
111
306131
1766
които преобразуваха невронната мрежа
05:19
in the spinalгръбначен cordвръв from dormantпасивните to a highlyсилно functionalфункционален stateсъстояние.
112
307897
5006
в гръбначния стълб
от "спяща" на "високо функционална".
05:24
ImmediatelyВеднага, the paralyzedпарализиран ratплъх can standстоя.
113
312903
6280
Парализираният плъх можеше веднага да се изправи.
05:31
As soonскоро as the treadmillнеблагодарна beltколан startsзапочва movingдвижещ,
114
319183
2327
Веднага след като коланът за движение се включеше,
05:33
the animalживотно showsпредавания coordinatedкоординирани movementдвижение of the legкрак,
115
321510
3806
животното демонстрираше координирани
движения на краката
05:37
but withoutбез the brainмозък.
116
325316
1978
без участието на мозъка.
05:39
Here what I call "the spinalгръбначен brainмозък"
117
327294
1990
Това, което наричам "гръбначен мозък",
05:41
cognitivelyпознавателно processesпроцеси sensoryсетивен informationинформация
118
329284
3122
познавателно обработва сензорната информация,
05:44
arisingвъзникващи from the movingдвижещ legкрак
119
332406
1895
постъпваща от движещия се крак
05:46
and makesправи decisionsрешения as to how to activateактивиране the muscleмускул
120
334301
3695
и взема решения как да активира мускула,
05:49
in orderпоръчка to standстоя, to walkразходка, to runтичам,
121
337996
3390
така че той да се изправи, ходи или тича.
05:53
and even here, while sprintingСпринт,
122
341386
2112
Дори тук, докато спринтира,
05:55
instantlyмигновено standстоя
123
343498
2297
мускулът незабавно спира,
05:57
if the treadmillнеблагодарна stopsспирки movingдвижещ.
124
345795
2463
ако коланът спре да се движи.
06:00
This was amazingудивителен.
125
348258
1337
Беше удивително.
06:01
I was completelyнапълно fascinatedочарован by this locomotionпридвижване
126
349595
3387
Аз бях напълно очарован от това движение
06:04
withoutбез the brainмозък,
127
352982
2495
без участието на мозъка,
06:07
but at the sameедин и същ time so frustratedразочарован.
128
355477
3655
но и разстроен в същото време.
06:11
This locomotionпридвижване was completelyнапълно involuntaryневолен.
129
359132
2393
Това движение беше напълно принудително.
06:13
The animalживотно had virtuallyна практика no controlконтрол over the legsкрака.
130
361525
3365
На практика, животното нямаше
контрол върху краката си.
06:16
ClearlyЯсно, the steeringнасочване systemсистема was missingлипсващ.
131
364890
4120
Очевидно "кормилната система" отсъстваше.
06:21
And it then becameстана obviousочевиден from me
132
369010
1892
Стана ми ясно,
06:22
that we had to moveход away
133
370902
1348
че трябва да се отдалечим
06:24
from the classicalкласически rehabilitationрехабилитация paradigmпарадигма,
134
372250
3372
от класическата рехабилитационна парадигма,
06:27
steppingзасилване on a treadmillнеблагодарна,
135
375622
1722
да засилим пътеката за бягане
06:29
and developразвият conditionsусловия that would encourageнасърчавам
136
377344
3220
и да създадем условия, които биха насърчили
06:32
the brainмозък to beginзапочвам voluntaryдоброволен controlконтрол over the legкрак.
137
380564
5233
мозъка да започне да оказва
доброволен контрол върху краката.
06:37
With this in mindум, we developedразвита a completelyнапълно newнов
138
385797
3385
За тази цел ние създадохме напълно нова
06:41
roboticроботизирана systemсистема to supportподдържа the ratплъх
139
389182
3230
система-робот, която да подкрепя плъха
06:44
in any directionпосока of spaceпространство.
140
392412
2526
във всяко едно измерение.
06:46
ImagineПредставете си, this is really coolготино.
141
394938
2175
Представе си колко страхотно е това.
06:49
So imagineПредставете си the little 200-gram-грам ratплъх
142
397113
3831
Малък 200-грамов плъх
06:52
attachedприкрепен at the extremityкрай of this 200-kilo-килограм robotробот,
143
400944
3701
прикрепен напълно до 200 килограмов робот,
06:56
but the ratплъх does not feel the robotробот.
144
404645
2572
който обаче плъхът не усеща.
06:59
The robotробот is transparentпрозрачен,
145
407217
2072
Роботът е прозрачен.
07:01
just like you would holdдържа a youngмлад childдете
146
409289
2362
Точно както Вие държите малко дете
07:03
duringпо време на the first insecureнесигурни stepsстъпки.
147
411651
2364
по време на първите му несигурни крачки.
07:06
Let me summarizeрезюмирам: The ratплъх receivedприет
148
414015
3554
Нека обобщя: плъхът е получил
07:09
a paralyzingпарализира lesionлезия of the spinalгръбначен cordвръв.
149
417569
2445
парализираща увреда на гръбначния стълб.
07:12
The electrochemicalЕлектрохимични neuroprosthesisneuroprosthesis enabledактивиран
150
420014
2590
Електрохимичната нервопротеза позволява
07:14
a highlyсилно functionalфункционален stateсъстояние of the spinalгръбначен locomotorопорно networksмрежи.
151
422604
4207
високо-функционално състояние на
гръбначната двигателна мрежа.
07:18
The robotробот providedосигурен the safeсейф environmentзаобикаляща среда
152
426811
3766
Роботът осигурява защитена среда,
07:22
to allowпозволява the ratплъх to attemptопит anything
153
430577
1963
която позволява плъхът да опита всичко,
07:24
to engageангажират the paralyzedпарализиран legsкрака.
154
432540
2682
за да задвижи парализираните си крайници.
07:27
And for motivationмотивиране, we used what I think
155
435222
2825
За мотивация ние използвахме нещо,
07:30
is the mostнай-много powerfulмощен pharmacologyфармакология of SwitzerlandШвейцария:
156
438047
3834
което според мен е
най-мощното лекарство на Швейцария:
07:33
fine SwissШвейцарски chocolateшоколад.
157
441881
2307
швейцарският шоколад.
07:36
(LaughterСмях)
158
444188
2922
(смях)
07:39
ActuallyВсъщност, the first resultsрезултати were very, very,
159
447110
4563
Всъщност, първите резултати бяха много, много,
07:43
very disappointingразочароващи.
160
451673
2635
много разочароващи.
07:46
Here is my bestнай-доброто physicalфизически therapistтерапевт
161
454308
3302
Тук виждате моя най-добър физиотерапевт
07:56
completelyнапълно failingако не to encourageнасърчавам the ratплъх
162
464794
2590
да се проваля напълно в опита си да окуражи плъха
07:59
to take a singleединичен stepстъпка,
163
467384
2061
да направи една крачка.
08:01
whereasдокато the sameедин и същ ratплъх, fiveпет minutesминути earlierпо-рано,
164
469445
2846
Същият плъх, пет минути по-късно,
08:04
walkedвървеше beautifullyпрекрасно on the treadmillнеблагодарна.
165
472291
2306
се разхожда красиво по бягащата пътечка.
08:06
We were so frustratedразочарован.
166
474597
2157
Ние бяхме толкова фрустрирани.
08:08
But you know, one of the mostнай-много essentialсъществен qualitiesкачества
167
476754
2899
Знаете, че едно от най-важните качества
08:11
of a scientistучен is perseveranceпостоянство.
168
479653
2476
на учения е постоянството.
08:14
We insistedнастоя. We refinedизтънчен our paradigmпарадигма,
169
482129
3416
Бяхме упорити. Подобрихме нашата парадигма
08:17
and after severalняколко monthsмесеца of trainingобучение,
170
485545
2263
и след няколко месеца тренировки,
08:19
the otherwiseв противен случай paralyzedпарализиран ratплъх could standстоя,
171
487808
3806
иначе парализираният плъх можеше да се изправи
08:23
and wheneverкогато и да е she decidedреши,
172
491614
1812
и когато реши
08:25
initiatedпосветен fullпълен weight-bearingносещите locomotionпридвижване
173
493426
2332
да напарви пълноценни натоварващи движения,
08:27
to sprintспринт towardsкъм the rewardsнагради.
174
495758
3250
да тича към наградата.
08:31
This is the first recoveryвъзстановяване ever observedнаблюдаваното
175
499008
3405
Това е първото възстановяване наблюдавано някога
08:34
of voluntaryдоброволен legкрак movementдвижение
176
502413
1894
на съзнателно движение на крак
08:36
after an experimentalекспериментален lesionлезия of the spinalгръбначен cordвръв
177
504307
2454
след експериментална увреда на гръбначен стълб,
08:38
leadingводещ to completeпълен and permanentпостоянен paralysisпарализа.
178
506761
3461
водеща до пълна и постоянна парализа.
08:42
In factфакт --
179
510222
1987
В действителност,
08:44
(ApplauseАплодисменти)
180
512209
1720
(ръкопляскане)
08:45
Thank you.
181
513929
4379
Благодаря Ви.
08:50
In factфакт, not only could the ratплъх initiateинициира
182
518308
3094
В действителност, плъхът можеше не само да инициира
08:53
and sustainподдържане на locomotionпридвижване on the groundприземен,
183
521402
2677
и поддържа движение на земята,
08:56
they could even adjustрегулирате legкрак movementдвижение,
184
524079
2281
но и дори да приспособи движението на краката си
08:58
for exampleпример, to resistпротивопоставям се gravityземно притегляне
185
526360
2356
така че да устои на гравитацията, например,
09:00
in orderпоръчка to climbизкачвам се a staircaseстълбище.
186
528716
2624
за да изкачи стълби.
09:03
I can promiseобещание you this was
187
531340
1950
Заклевам се това беше
09:05
suchтакъв an emotionalемоционален momentмомент in my laboratoryлаборатория.
188
533290
3109
много емоционален момент в моята лаборатория.
09:08
It tookвзеха us 10 yearsгодини of hardтвърд work
189
536399
2743
Отне ни 10 години тежка работа,
09:11
to reachдостигнат this goalцел.
190
539142
2451
за да постигнем тази цел.
09:13
But the remainingоставащ questionвъпрос was, how?
191
541593
2551
Но въпросът, който оставаше, беше как?
09:16
I mean, how is it possibleвъзможен?
192
544144
1692
Имам предвид, как е възможно?
09:17
And here, what we foundнамерено
193
545836
1678
Това, което открихме
09:19
was completelyнапълно unexpectedнеочакван.
194
547514
3676
беше напълно неочаквано.
09:23
This novelроман trainingобучение paradigmпарадигма
195
551190
4158
Тази нова парадигма на трениране,
09:27
encouragedнасърчава the brainмозък to createсъздавам newнов connectionsвръзки,
196
555348
3671
насърчаваше мозъка да създаде нови връзки,
09:31
some relayреле circuitsвериги
197
559019
2902
енергийни вериги,
09:33
that relayреле informationинформация from the brainмозък
198
561921
3048
които да пренасят информация от мозъка
09:36
pastминало the injuryнараняване and restoreВъзстановяване corticalкората controlконтрол
199
564969
3156
през травмата и да възстановяват кортикалния контрол
09:40
over the locomotorопорно networksмрежи belowПо-долу the injuryнараняване.
200
568125
3441
на двигателните мрежи под нея.
09:43
And here, you can see one suchтакъв exampleпример,
201
571566
2922
Тук можете да видите това примерно
09:46
where we labelетикет the fibersвлакна comingидващ from the brainмозък in redчервен.
202
574488
3363
където сме маркирали влакната,
идващи от мозъка в червено.
09:49
This blueсин neuronневрон is connectedсвързан with the locomotorопорно centerцентър,
203
577851
3420
Този син неврон е сързан с двигателния център
09:53
and what this constellationсъзвездие
204
581271
2363
и това, което кълбото
09:55
of synapticSynaptic contactsКонтакти meansсредства
205
583634
2351
от синаптични връзки означава,
09:57
is that the brainмозък is reconnectedповторно свързване with the locomotorопорно centerцентър
206
585985
3799
е че мозъкът е свързан отново с двигателния център,
10:01
with only one relayреле neuronневрон.
207
589784
3998
посредством само един спомагателен неврон.
10:05
But the remodelingремоделиране was not restrictedограничен
208
593782
1931
Повтарянето на работния модел не беше ограничено
10:07
to the lesionлезия area■ площ.
209
595713
1087
в увредената област.
10:08
It occurredнастъпили throughoutпрез the centralцентрален nervousнервен systemсистема,
210
596800
3289
Той се срещаше из цялата централна нервна система,
10:12
includingвключително in the brainмозък stemстебло,
211
600089
2318
включително мозъчния ствол,
10:14
where we observedнаблюдаваното up to 300-percent-процента increaseнараства
212
602407
3262
където наблюдавахме до 300 % нарастване
10:17
in the densityплътност of fibersвлакна comingидващ from the brainмозък.
213
605669
3759
на гъстотата на влакната, идващи от мозъка.
10:21
We did not aimцел to repairремонт the spinalгръбначен cordвръв,
214
609428
3527
Ние нямахме за цел да възстановим гръбначния стълб,
10:24
yetоще we were ableспособен to promoteнасърчаване
215
612955
2597
но въпреки това бяхме способни да произведем
10:27
one of the more extensiveобширна remodelingремоделиране
216
615552
2157
един от най-наситените модели
10:29
of axonalаксонална projectionsпрогнози ever observedнаблюдаваното
217
617709
2469
на предаване на аксони наблюдавано някога
10:32
in the centralцентрален nervousнервен systemсистема of adultвъзрастен mammalбозайник
218
620178
2261
в централната нервна система на възрастен бозайник
10:34
after an injuryнараняване.
219
622439
2545
след травма.
10:36
And there is a very importantважно messageсъобщение
220
624984
5069
Много важно послание е
10:42
hiddenскрит behindзад this discoveryоткритие.
221
630053
4443
скрито в това откритие.
10:46
They are the resultрезултат of a youngмлад teamекип
222
634496
3222
Това е резултат от работата на млад екип
10:49
of very talentedталантлив people:
223
637718
2392
от много талантливи хора:
10:52
physicalфизически therapistsтерапевти, neurobiologistsneurobiologists, neurosurgeonsневрохирурзи,
224
640110
4458
физиотерапевти, невробиолози, нервохирурзи
10:56
engineersинженери of all kindsвидове,
225
644568
2199
и различни инженери,
10:58
who have achievedпостигнати togetherзаедно
226
646767
1791
които постигнаха заедно
11:00
what would have been impossibleневъзможен by singleединичен individualsиндивиди.
227
648558
3643
това, което би било невъзможно от отделния индивид.
11:04
This is trulyнаистина a trans-disciplinaryтранс дисциплинарни teamекип.
228
652201
3083
Това е един истински междудисциплинарен екип.
11:07
They are workingработа so closeблизо to eachвсеки other
229
655284
2188
Те работят толкова близко един до друг,
11:09
that there is horizontalхоризонтален transferпрехвърляне of DNAДНК.
230
657472
3191
че има хоризонтален пренос на ДНК.
11:12
We are creatingсъздаване на the nextследващия generationпоколение
231
660663
1623
Ние създаваме следващото поколение
11:14
of M.D.'s and engineersинженери
232
662286
2241
от лекари и инженери,
11:16
capableспособен of translatingпревода discoveriesоткрития all the way
233
664527
2444
способни да пренасят напълно откритията
11:18
from benchпейка to bedsideнощно шкафче.
234
666971
2672
от скамейката до леглото.
11:21
And me?
235
669643
2006
Аз?
11:23
I am only the maestroМаестро who orchestratedдирижирано this beautifulкрасив symphonyсимфония.
236
671649
4547
Аз съм само диригентът,
който дирижираше тази красива симфония.
11:28
Now, I am sure you are all wonderingчудех, aren'tне са you,
237
676196
6803
Съгурен съм, че сега се питате
11:34
will this help injuredпострадал people?
238
682999
3764
дали това откритие ще помогне на увредените хора?
11:38
Me too, everyвсеки day.
239
686763
3892
Аз също. Всеки ден.
11:42
The truthистина is that we don't know enoughдостатъчно yetоще.
240
690655
3413
Истината е, че ние все още не знаем достатъчно.
11:46
This is certainlyразбира се not a cureлек for spinalгръбначен cordвръв injuryнараняване,
241
694068
4224
Нашето откритие със сигурност не е лек за
травмите на гръбначния стълб,
11:50
but I beginзапочвам to believe that this mayможе leadводя
242
698292
2734
но аз започвам да вярвам, че то може да доведе
11:53
to an interventionинтервенция to improveподобряване на recoveryвъзстановяване
243
701026
2567
до интервенция, която да подобри възстановяването
11:55
and people'sнародната qualityкачество of life.
244
703593
3187
и качеството на живот на хората.
11:58
I would like you all
245
706780
2489
Бих искал всички вие
12:01
to take a momentмомент and dreamмечта with me.
246
709269
3627
да отделите малко време, за да помечтаете с мен.
12:04
ImagineПредставете си a personчовек just sufferedпострадал a spinalгръбначен cordвръв injuryнараняване.
247
712896
5895
Представете си човек, който е
преживял травма на гръбначния мозък.
12:10
After a fewмалцина weeksседмици of recoveryвъзстановяване,
248
718791
3155
След няколко седмици на възстановяване,
12:13
we will implantимпланта a programmableпрограмируем pumpпомпа
249
721946
2360
ние ще му имплантираме програмираща помпа
12:16
to deliverдоставям a personalizedперсонализирани pharmacologicalфармакологична cocktailкоктейл
250
724306
3033
за да му влива персонализиран фармакологичен коктейл
12:19
directlyпряко to the spinalгръбначен cordвръв.
251
727339
2442
директно в гръбначния стълб.
12:21
At the sameедин и същ time, we will implantимпланта an electrodeелектрод arrayмасив,
252
729781
3263
По същото време ще му имплантираме
и електроден масив,
12:25
a sortвид of secondвтори skinкожа
253
733044
2107
наподобяващ втора кожа,
12:27
coveringпокриващи the area■ площ of the spinalгръбначен cordвръв controllingконтролинг legкрак movementдвижение,
254
735151
3560
покривайки областта от гръбначния стълб и контролирайки движението на краката.
12:30
and this arrayмасив is attachedприкрепен to an electricalелектрически pulseпулс generatorгенератор
255
738711
3266
Този масив е свързан с генератор на
електрически импулси,
12:33
that deliversдоставя stimulationsсимулации that are tailoredсъобразени
256
741977
2462
който предава стимулации в зависимост
12:36
to the person'sчовек needsпотребности.
257
744439
2186
от нуждите на човека.
12:38
This definesопределя a personalizedперсонализирани electrochemicalЕлектрохимични neuroprosthesisneuroprosthesis
258
746625
4858
Тази персонализирана електрохимична нервопротеза
12:43
that will enableсе даде възможност на locomotionпридвижване
259
751483
2751
ще позволи движението
12:46
duringпо време на trainingобучение with a newlyНаскоро designedпроектиран supportingподкрепа systemсистема.
260
754234
4047
по време на тренировка с
новосъздадена помощна система.
12:50
And my hopeнадявам се is that after severalняколко monthsмесеца of trainingобучение,
261
758281
3283
Моята надежда е, че след няколко месеца тренировки
12:53
there mayможе be enoughдостатъчно remodelingремоделиране of residualостатъчна connectionВръзка
262
761564
2163
може да има достатъчно ре-модилиране
на остатъчните връзки,
12:55
to allowпозволява locomotionпридвижване withoutбез the robotробот,
263
763727
3669
за да се позволи движение без робот,
12:59
maybe even withoutбез pharmacologyфармакология or stimulationстимулиране.
264
767396
3778
може би дори без фармакология или стимулация.
13:03
My hopeнадявам се here is to be ableспособен to createсъздавам
265
771174
2534
Моята надеждажда е да успеем да създадем
13:05
the personalizedперсонализирани conditionсъстояние
266
773708
2265
персонализирано състояние
13:07
to boostбасите the plasticityпластичност of the brainмозък
267
775973
2663
за повишаване на пластичността на мозъка
13:10
and the spinalгръбначен cordвръв.
268
778636
1531
и гръбначния стълб.
13:12
And this is a radicallyкоренно newнов conceptпонятие
269
780167
2739
Това е изцяло нова концепция,
13:14
that mayможе applyПриложи to other neurologicalневрологично disordersразстройства,
270
782906
3293
която може да се приложи и
за други неврологични нарушения.
13:18
what I termedобозначават "personalizedперсонализирани neuroprostheticsneuroprosthetics,"
271
786199
4538
Аз я нарекох "персонализирана нервопротеза",
13:22
where by sensingнаблюдение and stimulatingстимулиране на neuralнервен interfacesинтерфейси,
272
790737
3024
където чрез усещане и стимулиране на
невронните допирателни,
13:25
I implantedимплантира throughoutпрез the nervousнервен systemсистема,
273
793761
3714
които имплантирах по цялата нервна система -
13:29
in the brainмозък, in the spinalгръбначен cordвръв,
274
797475
3341
в мозъка, гръбначния стълб,
13:32
even in peripheralпериферен nervesнерви,
275
800816
2756
дори в периферните нерви -
13:35
basedбазиран on patient-specificспецифични за пациента impairmentsобезценката.
276
803572
3167
въз основа на специфичните нарушения при пациента.
13:38
But not to replaceзамени the lostзагубен functionфункция, no --
277
806739
4608
Но не за да заменя изгубената функция. Съвсем не.
13:43
to help the brainмозък help itselfсебе си.
278
811347
3191
За да помогна на мозъка да си помогне сам.
13:46
And I hopeнадявам се this enticedподлъгва your imaginationвъображение,
279
814538
2640
Надявам се това да привлече въображението ви,
13:49
because I can promiseобещание to you
280
817178
1896
защото ви обещавам,
13:51
this is not a matterвъпрос of whetherдали this revolutionреволюция will occurвъзникне,
281
819074
3243
това не е въпрос дали тази революция ще се случи,
13:54
but when.
282
822317
1792
а кога.
13:56
And rememberпомня, we are only as great
283
824109
2233
И помнете. Ние сме толкова велики
13:58
as our imaginationвъображение, as bigголям as our dreamмечта.
284
826357
3585
колкото нашето въображение.
Толкова големи, колкото нашите мечти.
14:01
Thank you.
285
829942
1992
Благодаря Ви!
14:03
(ApplauseАплодисменти)
286
831934
4000
(ръкопляскане)
Translated by Hristiana Grozdanova
Reviewed by Yavor Ivanov

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Grégoire Courtine - Spinal cord researcher
Grégoire Courtine and his interdisciplinary lab imagine new ways to recover after devastating, mobility-impairing injury to the spinal cord.

Why you should listen

In a lab in Switzerland, a little white rat is re-learning how to walk. In research dubbed Project Rewalk, Grégoire Courtine and his collaborators are figuring out how a spinal cord with a severe lesion might repair itself, to the point that voluntary locomotion could happen again -- not just reactive movement but brain-directed walking and running. The treatment involves a re-awakening cocktail of chemicals released onto the spinal cord, combined with electrical stimulation -- plus repeated exercise that rehearses the walking movement. As part of the experiment, Courtine's team developed a robot that gently supports the rat vertically but does not push it forward; the rat has to decide to move on its own. And eventually, it does. As Courtine explains, "the training forces the brain to recruit what is left of the neural system to get the job done."
 
Courtine holds the International Paraplegic Foundation chair in spinal cord repair at the Center for Neuroprosthetics at the Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne.

More profile about the speaker
Grégoire Courtine | Speaker | TED.com