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

Grégoire Courtine: Ochrnutý potkan, který chodil

Filmed:
989,937 views

Zranění míchy může přerušit komunikaci mezi mozkem a tělem, čímž vede k ochrnutí. Grégoire Courtine uvádí čerstvé výsledky své laboratoře, kde kombinací léčiv, elektrické stimulace a robota probouzí nervové dráhy a umožňuje tělo znovu se samostatně pohybovat. Podívejte se, jak to funguje, když ochrnutý potkan je znovu schopen běhat a lézt do schodů.
- 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 neuroscientistneurolog
0
446
1625
Jsem neurovědec
00:14
with a mixedsmíšený backgroundPozadí in physicsfyzika and medicinemedicína.
1
2071
3811
a moje vzdělání je kombinace fyziky a medicíny
00:17
My lablaboratoř at the SwissŠvýcarský FederalFederální InstituteInstitut of TechnologyTechnologie
2
5882
5041
Moje laboratoř ve Švýcarském federálním technologickém institutu
00:22
focuseszaměřuje se on spinalspinální cordkabel injuryzranění,
3
10923
3190
se zaměřuje na poranění míchy,
00:26
whichkterý affectsovlivňuje more than 50,000 people
4
14113
2731
což postihuje více než 50 tisíc lidí
00:28
around the worldsvět everykaždý yearrok,
5
16844
2690
na celém světě každý rok
00:31
with dramaticdramatický consequencesdůsledky for affectedpostižené individualsJednotlivci,
6
19534
3606
s dramatickými důsledky pro postižené,
00:35
whosejehož life literallydoslovně shattersrozbíjí
7
23140
2233
jejichž život je doslova rozbit na kusy
00:37
in a matterhmota of a handfulhrstka of secondssekundy.
8
25373
3235
během pár sekund
00:40
And for me, the Man of SteelOcel,
9
28608
3058
A pro mě, Železný muž,
00:43
ChristopherChristopher ReeveReeve,
10
31666
2204
Christopher Reeve,
00:45
has bestnejlepší raisedzvýšené the awarenesspovědomí
11
33870
2090
nejlépe přispěl k povědomí
00:47
on the distressnouze of spinalspinální cordkabel injuredzraněno people.
12
35960
2915
o problémech lidí s poraněním míchy.
00:50
And this is how I startedzačal my ownvlastní personalosobní journeycesta
13
38875
3139
A to byl začátek mé osobní cesty
00:54
in this fieldpole of researchvýzkum,
14
42014
1499
na poli tohoto výzkumu,
00:55
workingpracovní with the ChristopherChristopher and DanaDana ReeveReeve FoundationNadace.
15
43513
3437
při práci pro Nadaci Christopher and Dana Reeve Foundation
00:58
I still rememberpamatovat this decisiverozhodující momentmoment.
16
46950
4596
Pamatuji si na rozhodující moment.
01:03
It was just at the endkonec of a regularpravidelný day of work
17
51546
1951
Byl to pro nás závěr jednoho normálního pracovního dne
01:05
with the foundationnadace.
18
53497
1543
v nadaci.
01:07
ChrisChris addressedadresované us, the scientistsvědců and expertsOdborníci,
19
55040
4652
Chris se obrátil na nás vědce a odborníky
01:11
"You have to be more pragmaticpragmatický.
20
59692
3593
"Musíte být mnohem pragmatičtější.
01:15
When leavingopouštět your laboratorylaboratoř tomorrowzítra,
21
63285
2352
Až zítra půjdete z laboratoří,
01:17
I want you to stop by the rehabilitationrehabilitace centercentrum
22
65637
2904
chci, abyste se zastavili v rehabilitačním středisku
01:20
to watch injuredzraněno people
23
68541
1609
a podívali se na pacienty
01:22
fightingbojování to take a stepkrok,
24
70150
2025
bojující o každý krok
01:24
strugglingbojovat to maintainudržovat theirjejich trunkkufr.
25
72175
2641
pachtícími se, aby udrželi svůj trup.
01:26
And when you go home,
26
74816
1413
A až půjdete domů,
01:28
think of what you are going to changezměna in your researchvýzkum
27
76229
2410
přemýšlejte, co uděláte ve svém výzkumu
01:30
on the followingNásledující day to make theirjejich livesživoty better."
28
78639
3568
další den, abyste zlepšili vyhlídky pacientů."
01:34
These wordsslova, they stuckuvízl with me.
29
82207
4053
Těchto slov se držím.
01:38
This was more than 10 yearsroky agopřed,
30
86260
2391
Uplynulo víc než deset let
01:40
but ever sinceod té doby, my laboratorylaboratoř has followednásledoval
31
88651
2767
ale od té doby moje laboratoř následovala
01:43
the pragmaticpragmatický approachpřístup to recoveryzotavení
32
91418
1963
pragmatický přístup k zotavení
01:45
after spinalspinální cordkabel injuryzranění.
33
93381
2411
po poškození míchy.
01:47
And my first stepkrok in this directionsměr
34
95792
2041
A můj první krok v tomto směru
01:49
was to developrozvíjet a newNový modelmodel of spinalspinální cordkabel injuryzranění
35
97833
3289
byl vývoj nového modelu poškození míchy,
01:53
that would more closelyúzce mimicnapodobit some of the keyklíč featuresfunkce of humančlověk injuryzranění
36
101122
3647
který by lépe napodoboval klíčové vlastnosti lidského zranění
01:56
while offeringnabídka well-controlleddobře kontrolované experimentalexperimentální conditionspodmínky.
37
104769
3372
a zároveň umožňoval kontrolované experimentální podmínky.
02:00
And for this purposeúčel, we placedumístěny two hemisectionshemisections
38
108141
2567
A z toho důvodu jsme začali používat dva poloviční řezy
02:02
on oppositenaproti sidesstranách of the bodytělo.
39
110708
1415
na opačných stranách těla.
02:04
They completelyzcela interruptpřerušit the communicationsdělení
40
112123
2145
Zcela přerušily komunikaci
02:06
betweenmezi the brainmozek and the spinalspinální cordkabel,
41
114268
2582
mezi mozkem a míchou,
02:08
thustím pádem leadingvedoucí to completekompletní and permanenttrvalý paralysisochrnutí
42
116850
2710
čímž vedly k úplné a trvalé paralýze
02:11
of the legnoha.
43
119560
1767
nohou.
02:13
But, as observedpozorováno, after mostvětšina injurieszranění in humanslidem,
44
121327
3891
Ale u většiny poranění u lidí bylo pozorováno,
02:17
there is this interveningintervence gapmezera of intactbeze změny neuralneurální tissuetkáň
45
125218
2950
že zůstává vmezeřený úsek nepoškozené nervové tkáně
02:20
throughpřes whichkterý recoveryzotavení can occurnastat.
46
128168
2703
která může zajistit zahojení.
02:22
But how to make it happenpřihodit se?
47
130871
3041
Jak to zajistit?
02:25
Well, the classicalklasické approachpřístup
48
133912
3361
Klasický přístup
02:29
consistsSkládá se of applyinguplatňování interventionzásah
49
137273
2636
využívá zásah,
02:31
that would promotepodporovat the growthrůst of the severedpřerušeno fibervlákno
50
139909
2910
který podpoří růst přerušených vláken
02:34
to the originaloriginál targetcílová.
51
142819
2108
k původnímu cíli.
02:36
And while this certainlyrozhodně remainedzůstal the keyklíč for a curelék,
52
144927
3751
A přestože to jistě je klíč k léčbě,
02:40
this seemedzdálo se extraordinarilymimořádně complicatedsložitý to me.
53
148678
3515
zdálo se mi to neuvěřitelně komplikované.
02:44
To reachdosáhnout clinicalklinický fruitionuskutečnění rapidlyrychle,
54
152193
2725
Aby práce brzy přinesla ovoce,
02:46
it was obviouszřejmé:
55
154918
1560
bylo zřejmé
02:48
I had to think about the problemproblém differentlyjinak.
56
156478
3920
Musím jít na problém jinak.
02:52
It turnedobrátil se out that more than 100 yearsroky of researchvýzkum
57
160398
3108
Ukázalo se, že více než sto let výzkumu
02:55
on spinalspinální cordkabel physiologyfyziologie,
58
163506
1641
fyziologie míchy
02:57
startingzačínající with the NobelNobelovy ceny PrizeCena SherringtonSherrington,
59
165147
2325
počínaje tím, že Sherrington získal Nobelovu cenu,
02:59
had shownzobrazeno that
60
167472
1807
se ukázalo, že
03:01
the spinalspinální cordkabel, belowníže mostvětšina injurieszranění,
61
169279
2235
mícha při většině zranění
03:03
containedobsažen all the necessarynezbytné and sufficientDostačující neuralneurální networkssítě
62
171514
3253
obsahovala všechny nezbytné a postačující neurální sítě
03:06
to coordinatesouřadnice locomotionlokomoce,
63
174767
2320
ke koordinaci lokomoce.
03:09
but because inputvstup from the brainmozek is interruptedpřerušeno,
64
177087
2959
ale jelikož je přerušeno spojení s mozkem,
03:12
they are in a nonfunctionalnefunkční stateStát, like kinddruh of dormantspící.
65
180046
3168
jsou v nefunkčním stavu, jakoby uspané.
03:15
My ideaidea: We awakenprobudit this networksíť.
66
183214
4332
Můj nápad: Probudíme tuto síť
03:19
And at the time, I was a post-doctoralpost-doktorské fellowchlapík in LosLos AngelesAngeles,
67
187546
4287
A v době, když jsem byl na post-docu v Los Angeles,
03:23
after completingdokončení my PhPH.D. in FranceFrancie,
68
191833
2566
po doktorátu ve Francii,
03:26
where independentnezávislý thinkingmyslící
69
194399
1909
kde nezávislé myšlení
03:28
is not necessarilynezbytně promotedpodporováno.
70
196308
3107
není vždycky vítáno.
03:31
(LaughterSmích)
71
199415
1827
(smích)
03:33
I was afraidstrach to talk to my newNový bossšéf,
72
201242
3753
Bál jsem se to říci novému šéfovi,
03:36
but decidedrozhodl to musterMuster up my courageodvaha.
73
204995
2393
ale sebral jsem odvahu
03:39
I knockedzaklepal at the doordveře of my wonderfulBáječné advisorPoradce pro,
74
207388
2657
Zaklepal jsem na dveře svého úžasného konzultanta,
03:42
ReggieReggie EdgertonEdgerton, to sharepodíl my newNový ideaidea.
75
210045
3991
a svěřil jsem se s nápadem Reggiemu Edgertonovi.
03:46
He listenedposlouchal to me carefullyopatrně,
76
214036
2250
Pečlivě mě vyslechl
03:48
and respondedodpověděl with a grinúsměv.
77
216286
2941
a s úsměvem odpověděl:
03:51
"Why don't you try?"
78
219227
2043
"Proč to nezkusíš?"
03:53
And I promiseslib to you,
79
221270
2125
A řeknu vám,
03:55
this was suchtakový an importantdůležité momentmoment in my careerkariéra,
80
223395
3355
tohle byl tak moc důležitý moment v mé kariéře,
03:58
when I realizeduvědomil that the great leadervůdce
81
226750
2435
když jsem zjistil, že ten velký šéf
04:01
believedvěřil in youngmladý people and newNový ideasnápady.
82
229185
2993
věří v mladé lidi a nové myšlenky.
04:04
And this was the ideaidea:
83
232178
1608
A ta myšlenka vypadala takhle:
04:05
I'm going to use a simplisticzjednodušující metaphormetafora
84
233786
2666
Použiju zjednodušující příměr
04:08
to explainvysvětlit to you this complicatedsložitý conceptpojem.
85
236452
2126
k vysvětlení komplikované myšlenky.
04:10
ImaginePředstavte si that the locomotorpohybového aparátu systemSystém is a carauto.
86
238578
4766
Představte si, že pohybový systém je auto.
04:15
The enginemotor is the spinalspinální cordkabel.
87
243344
2246
A mícha představuje motor.
04:17
The transmissionpřenos is interruptedpřerušeno. The enginemotor is turnedobrátil se off.
88
245590
3258
Převodovka je odpojená. Motor je vypnutý.
04:20
How could we re-engageznovu zapojit the enginemotor?
89
248848
3007
Jak může znovu spustit motor?
04:23
First, we have to provideposkytnout the fuelpalivo;
90
251855
3142
Zaprvé: musíme doplnit palivo,
04:26
seconddruhý, pressstisk the acceleratorakcelerátor pedalpedál;
91
254997
2343
zadruhé: sešlápneme plyn,
04:29
thirdTřetí, steerřídit the carauto.
92
257340
1938
zatřetí: řídíme auto.
04:31
It turnedobrátil se out that there are knownznámý neuralneurální pathwayscesty
93
259278
1762
Ukázalo se, že jsou známy nervové dráhy,
04:33
comingpříchod from the brainmozek that playhrát si this very functionfunkce
94
261040
2954
které vedou z mozku a plní tu samou funkci
04:35
duringběhem locomotionlokomoce.
95
263994
1382
při lokomoci.
04:37
My ideaidea: ReplaceNahradit this missingchybějící inputvstup
96
265376
2715
Moje myšlenka: Vyměnit chybějící podnět
04:40
to provideposkytnout the spinalspinální cordkabel
97
268091
1402
a dodat míše
04:41
with the kinddruh of interventionzásah
98
269493
1396
stejný podnět,
04:42
that the brainmozek would deliverdodat naturallypřirozeně in orderobjednat to walkProcházka.
99
270889
4730
co by mozek vysílal s cílem normálně chodit.
04:47
For this, I leveragedpákového efektu 20 yearsroky of pastminulost researchvýzkum in neuroscienceneurovědy,
100
275619
4439
Využil jsem uplynulých dvacet let výzkumu v neurovědách
04:52
first to replacenahradit the missingchybějící fuelpalivo
101
280058
2764
nejprve k nahrazení chybějícího paliva
04:54
with pharmacologicalfarmakologické agentsagentů
102
282822
2068
farmaceutickými látkami,
04:56
that preparepřipravit the neuronsneurony in the spinalspinální cordkabel to fireoheň,
103
284890
3480
které připraví míšní neurony k signalizaci
05:00
and seconddruhý, to mimicnapodobit the acceleratorakcelerátor pedalpedál
104
288370
4055
a zadruhé k napodobení plynového pedálu
05:04
with electricalelektrický stimulationstimulace.
105
292425
1480
elektrickou stimulací.
05:05
So here imaginepředstav si an electrodeelektroda
106
293905
2169
Tady si představte elektrodu
05:08
implantedimplantován on the back of the spinalspinální cordkabel
107
296074
2406
implantovanou na zadní straně míchy
05:10
to deliverdodat painlessbezbolestné stimulationstimulace.
108
298480
2262
k zajištění bezbolestní stimulace.
05:12
It tookvzal manymnoho yearsroky, but eventuallynakonec we developedrozvinutý
109
300742
2832
Trvalo to dlouho, ale nakonec jsme vyvinuli
05:15
an electrochemicalelektrochemické neuroprosthesisneuroprosthesis
110
303574
2557
elektrochemickou protézu,
05:18
that transformedtransformované the neuralneurální networksíť
111
306131
1766
která mění nervové sítě
05:19
in the spinalspinální cordkabel from dormantspící to a highlyvysoce functionalfunkční stateStát.
112
307897
5006
v míše ze spících na vysoce funkční.
05:24
ImmediatelyOkamžitě, the paralyzedparalyzován ratkrysa can standvydržet.
113
312903
6280
Paralyzovaný potkan může okamžitě stát.
05:31
As soonjiž brzy as the treadmillběžecký pás beltpás startszačíná movingpohybující se,
114
319183
2327
Jakmile se běžící pás začne pohybovat,
05:33
the animalzvíře showsukazuje coordinatedkoordinované movementhnutí of the legnoha,
115
321510
3806
zvíře začne koordinovaný pohyb nohy
05:37
but withoutbez the brainmozek.
116
325316
1978
ale bez mozku.
05:39
Here what I call "the spinalspinální brainmozek"
117
327294
1990
Tady to, čemu říkám "míšní mozek"
05:41
cognitivelykognitivně processesprocesů sensorysmyslové informationinformace
118
329284
3122
zpracovává informace
05:44
arisingvzniklé from the movingpohybující se legnoha
119
332406
1895
přicházející z pohybující se nohy
05:46
and makesdělá decisionsrozhodnutí as to how to activateaktivovat the musclesval
120
334301
3695
a určuje, jak aktivovat svaly
05:49
in orderobjednat to standvydržet, to walkProcházka, to runběh,
121
337996
3390
k zajištění stoje, chůze, běhu,
05:53
and even here, while sprintingsprintovat,
122
341386
2112
dokonce i tady, během sprintu
05:55
instantlyokamžitě standvydržet
123
343498
2297
okamžitě zastavit
05:57
if the treadmillběžecký pás stopszastávky movingpohybující se.
124
345795
2463
když se běžící pás zastaví.
06:00
This was amazingúžasný.
125
348258
1337
To bylo neuvěřitelné.
06:01
I was completelyzcela fascinatedfascinován by this locomotionlokomoce
126
349595
3387
Byl jsem úplně fascinovaný lokomocí
06:04
withoutbez the brainmozek,
127
352982
2495
bez zapojení mozku,
06:07
but at the samestejný time so frustratedfrustrovaný.
128
355477
3655
ale zároveň i hrozně frustrovaný.
06:11
This locomotionlokomoce was completelyzcela involuntarynedobrovolné.
129
359132
2393
Lokomoce byla zcela mimovolní.
06:13
The animalzvíře had virtuallyprakticky no controlřízení over the legsnohy.
130
361525
3365
Zvíře nemělo téměř žádnou kontrolu nad svýma nohama.
06:16
ClearlyJasně, the steeringřízení systemSystém was missingchybějící.
131
364890
4120
Zcela zjevně chyběl řídící systém.
06:21
And it then becamestal se obviouszřejmé from me
132
369010
1892
A přišlo mi zcela zřejmé,
06:22
that we had to movehýbat se away
133
370902
1348
že se musíme pohnout
06:24
from the classicalklasické rehabilitationrehabilitace paradigmparadigma,
134
372250
3372
od klasického paradigmatu rehabilitace
06:27
steppingkrokování on a treadmillběžecký pás,
135
375622
1722
kráčení po běžícím pásu
06:29
and developrozvíjet conditionspodmínky that would encouragepodporovat
136
377344
3220
a najít podmínky, které by podpořily
06:32
the brainmozek to beginzačít voluntarydobrovolný controlřízení over the legnoha.
137
380564
5233
mozek ve volní kontrole nohou.
06:37
With this in mindmysl, we developedrozvinutý a completelyzcela newNový
138
385797
3385
Měli jsme to na paměti, když jsem vyvinuli zcela nový
06:41
roboticrobotické systemSystém to supportPodpěra, podpora the ratkrysa
139
389182
3230
robotický systém opory potkana
06:44
in any directionsměr of spaceprostor.
140
392412
2526
v kterémkoli směru v prostoru.
06:46
ImaginePředstavte si, this is really coolchladný.
141
394938
2175
Představte si to. Je to vychytávka.
06:49
So imaginepředstav si the little 200-gram-gram ratkrysa
142
397113
3831
Představte si dvousetgramového potkana
06:52
attachedpřipojený at the extremitykončetina of this 200-kilo-kilo robotrobot,
143
400944
3701
uchyceného v blízkosti tohoto dvousetkilového robota,
06:56
but the ratkrysa does not feel the robotrobot.
144
404645
2572
ale potkan nevnímá robota.
06:59
The robotrobot is transparentprůhledný,
145
407217
2072
Robot je průhledný
07:01
just like you would holddržet a youngmladý childdítě
146
409289
2362
stejně jako když jste přidržovali batole
07:03
duringběhem the first insecurenejisté stepskroky.
147
411651
2364
během jeho prvních nejistých krůčků.
07:06
Let me summarizeshrnout: The ratkrysa receivedobdržel
148
414015
3554
Abych to shrnul: Potkanovi jsme provedli
07:09
a paralyzingochromující lesionléze of the spinalspinální cordkabel.
149
417569
2445
lézi paralyzující míchu.
07:12
The electrochemicalelektrochemické neuroprosthesisneuroprosthesis enabledpovoleno
150
420014
2590
Elektrochemická neuroprotéza umožnila
07:14
a highlyvysoce functionalfunkční stateStát of the spinalspinální locomotorpohybového aparátu networkssítě.
151
422604
4207
plnou funkci míšních lokomočních drah.
07:18
The robotrobot providedpokud the safebezpečný environmentživotní prostředí
152
426811
3766
Robot poskytl bezpečné prostředí
07:22
to allowdovolit the ratkrysa to attemptpokus anything
153
430577
1963
a umožnil potkanovi provádět cokoli
07:24
to engagezapojit se the paralyzedparalyzován legsnohy.
154
432540
2682
k zapojení paralyzovaných nohou.
07:27
And for motivationmotivace, we used what I think
155
435222
2825
A jako motivaci jsme využili něco, o čem si myslím,
07:30
is the mostvětšina powerfulsilný pharmacologyfarmakologie of SwitzerlandŠvýcarsko:
156
438047
3834
že je to nejsilnější farmakum ve Švýcarsku:
07:33
fine SwissŠvýcarský chocolatečokoláda.
157
441881
2307
jemnou švýcarskou čokoládu.
07:36
(LaughterSmích)
158
444188
2922
(smích)
07:39
ActuallyVe skutečnosti, the first resultsvýsledky were very, very,
159
447110
4563
První výsledky byly sice velikým, velikým
07:43
very disappointingzklamání.
160
451673
2635
velikým zklamáním.
07:46
Here is my bestnejlepší physicalfyzický therapistterapeut
161
454308
3302
Tady je můj nejlepší fyzioterapeut
07:56
completelyzcela failingselhání to encouragepodporovat the ratkrysa
162
464794
2590
když úplně pohořel v podněcování potkana,
07:59
to take a singlesingl stepkrok,
163
467384
2061
aby udělal aspoň krok,
08:01
whereaszatímco the samestejný ratkrysa, fivePět minutesminut earlierdříve,
164
469445
2846
přestože tentýž potkan o pět minut dřív
08:04
walkedchodil beautifullykrásně on the treadmillběžecký pás.
165
472291
2306
krásně chodil na pásu.
08:06
We were so frustratedfrustrovaný.
166
474597
2157
Byli jsme hrozně frustrovaní.
08:08
But you know, one of the mostvětšina essentialnezbytný qualitieskvality
167
476754
2899
Ale jak asi víte, jedna ze základních vlastností
08:11
of a scientistvědec is perseverancevytrvalost.
168
479653
2476
vědce je trpělivost.
08:14
We insistedtrval na tom. We refinedrafinovaný our paradigmparadigma,
169
482129
3416
Vytrvali jsme. Předefinovali jsme zadání
08:17
and after severalněkolik monthsměsíců of trainingvýcvik,
170
485545
2263
a po několik měsících tréninku
08:19
the otherwisev opačném případě paralyzedparalyzován ratkrysa could standvydržet,
171
487808
3806
jinak paralyzovaný potkan mohl stát
08:23
and wheneverkdykoli she decidedrozhodl,
172
491614
1812
a kdykoli se rozhodl,
08:25
initiatedzahájena fullplný weight-bearinghmotnost ložiska locomotionlokomoce
173
493426
2332
pustil se do pohybu s plnou vahou
08:27
to sprintsprint towardsvůči the rewardsodměny.
174
495758
3250
a sprintoval pro odměnu.
08:31
This is the first recoveryzotavení ever observedpozorováno
175
499008
3405
Toto je první pozorované obnovení
08:34
of voluntarydobrovolný legnoha movementhnutí
176
502413
1894
volního pohybu nohou
08:36
after an experimentalexperimentální lesionléze of the spinalspinální cordkabel
177
504307
2454
po experimentálním poškození míchy
08:38
leadingvedoucí to completekompletní and permanenttrvalý paralysisochrnutí.
178
506761
3461
vedoucí k úplné a trvalé paralýze.
08:42
In factskutečnost --
179
510222
1987
Ve skutečnosti --
08:44
(ApplausePotlesk)
180
512209
1720
(potlesk)
08:45
Thank you.
181
513929
4379
Děkuji.
08:50
In factskutečnost, not only could the ratkrysa initiateiniciovat
182
518308
3094
Ve skutečnosti se potkan mohl pustit
08:53
and sustainudržet locomotionlokomoce on the groundpřízemní,
183
521402
2677
a udržovat pohyb na zemi,
08:56
they could even adjustupravit legnoha movementhnutí,
184
524079
2281
ale dokonce přizpůsobit pohyb nohou
08:58
for examplepříklad, to resistodolat gravitygravitace
185
526360
2356
například k překonání gravitace
09:00
in orderobjednat to climbstoupání a staircaseschodiště.
186
528716
2624
k vyšplhání po schodišti.
09:03
I can promiseslib you this was
187
531340
1950
Můžu vám říct, že tohle
09:05
suchtakový an emotionalemocionální momentmoment in my laboratorylaboratoř.
188
533290
3109
byla u mě v laboratoři velice emotivní chvíle.
09:08
It tookvzal us 10 yearsroky of hardtvrdý work
189
536399
2743
Zabralo to deset let tvrdé práce
09:11
to reachdosáhnout this goalfotbalová branka.
190
539142
2451
k dosažení tohoto cíle.
09:13
But the remainingzbývající questionotázka was, how?
191
541593
2551
Ale zbývala otázka, jak?
09:16
I mean, how is it possiblemožný?
192
544144
1692
Jak je tohle možné?
09:17
And here, what we foundnalezeno
193
545836
1678
A tady jsme našli něco
09:19
was completelyzcela unexpectednečekané.
194
547514
3676
zcela nečekaného.
09:23
This novelromán trainingvýcvik paradigmparadigma
195
551190
4158
Nový tréningový plán
09:27
encouragedDoporučujeme the brainmozek to createvytvořit newNový connectionspřipojení,
196
555348
3671
podnítil mozek k vytvoření nových spojení,
09:31
some relayrelé circuitsobvodů
197
559019
2902
řídících drah
09:33
that relayrelé informationinformace from the brainmozek
198
561921
3048
které zpracovávají informace z mozku
09:36
pastminulost the injuryzranění and restoreobnovit corticalkortikální controlřízení
199
564969
3156
a umožňují překonat zranění a získat kontrolu mozku
09:40
over the locomotorpohybového aparátu networkssítě belowníže the injuryzranění.
200
568125
3441
nad lokomočními drahami vzdálenějšími, než je zranění.
09:43
And here, you can see one suchtakový examplepříklad,
201
571566
2922
A tady vidíte takový příklad,
09:46
where we labeloznačení the fibersvlákna comingpříchod from the brainmozek in redČervené.
202
574488
3363
kde jsou vlákna vedoucí z mozku označena červeně.
09:49
This bluemodrý neuronneuron is connectedpřipojeno with the locomotorpohybového aparátu centercentrum,
203
577851
3420
Tento modrý neuron je propojen s lokomočním centrem
09:53
and what this constellationsouhvězdí
204
581271
2363
a toto uspořádání
09:55
of synapticsynaptické contactskontakty meansprostředek
205
583634
2351
synaptických spojů znamená,
09:57
is that the brainmozek is reconnectedznovu připojit with the locomotorpohybového aparátu centercentrum
206
585985
3799
že mozek je znovu propojen s lokomočním centrem
10:01
with only one relayrelé neuronneuron.
207
589784
3998
prostřednictvím jediného neuronu.
10:05
But the remodelingrekonstrukce was not restrictedomezený
208
593782
1931
Ale remodelace není omezena
10:07
to the lesionléze areaplocha.
209
595713
1087
jen na oblast léze.
10:08
It occurreddošlo throughoutpo celou dobu the centralcentrální nervousnervový systemSystém,
210
596800
3289
Ukázalo se to v celém centrálním nervovém systému,
10:12
includingpočítaje v to in the brainmozek stemzastavit,
211
600089
2318
včetně mozkového kmene,
10:14
where we observedpozorováno up to 300-percent-procenta increasezvýšit
212
602407
3262
kde jsme pozorovali trojnásobný nárůst
10:17
in the densityhustota of fibersvlákna comingpříchod from the brainmozek.
213
605669
3759
hustoty nervových vláken přicházejícím z mozku.
10:21
We did not aimcíl to repairopravit the spinalspinální cordkabel,
214
609428
3527
Neměli jsme v plánu opravit míchu,
10:24
yetdosud we were ableschopný to promotepodporovat
215
612955
2597
ale byli jsme schopni podpořit
10:27
one of the more extensiverozsáhlé remodelingrekonstrukce
216
615552
2157
velice rozsáhlou remodelaci
10:29
of axonalaxonální projectionsprojekce ever observedpozorováno
217
617709
2469
axonů, která byla kdy pozorována
10:32
in the centralcentrální nervousnervový systemSystém of adultdospělý mammalsavec
218
620178
2261
v centrálním nervovém systému dospělého zvířete
10:34
after an injuryzranění.
219
622439
2545
po úraze.
10:36
And there is a very importantdůležité messagezpráva
220
624984
5069
A velmi důležitá zpráva
10:42
hiddenskrytý behindza this discoveryobjev.
221
630053
4443
skrytá za tímto objevem
10:46
They are the resultvýsledek of a youngmladý teamtým
222
634496
3222
Je to výsledek mladého týmu
10:49
of very talentedtalentovaný people:
223
637718
2392
velmi talentovaných lidí:
10:52
physicalfyzický therapiststerapeuti, neurobiologistsneurobiologists, neurosurgeonsneurochirurgové,
224
640110
4458
fyzioterapeutů, neorobiologů, neurochirurgů,
10:56
engineerstechniků of all kindsdruhy,
225
644568
2199
techniků různých specializací,
10:58
who have achieveddosaženo togetherspolu
226
646767
1791
kteří společně dosáhli
11:00
what would have been impossiblenemožné by singlesingl individualsJednotlivci.
227
648558
3643
něčeho, co by pro jednotlivce bylo nedosažitelné.
11:04
This is trulyopravdu a trans-disciplinaryinterdisciplinární teamtým.
228
652201
3083
Je to multidisciplinární tým
11:07
They are workingpracovní so closezavřít to eachkaždý other
229
655284
2188
Pracují tak těsně,
11:09
that there is horizontalhorizontální transferpřevod of DNADNA.
230
657472
3191
že dochází k horizontálnímu přenosu DNA :D
11:12
We are creatingvytváření the nextdalší generationgenerace
231
660663
1623
Vytváříme novou generaci
11:14
of M.D.'s's and engineerstechniků
232
662286
2241
MUDrů a inženýrů
11:16
capableschopný of translatingpřeklady discoveriesobjevy all the way
233
664527
2444
schopných posouvat objevy
11:18
from benchlavice to bedsideBočnice.
234
666971
2672
od laboratorního stolu k nemocničnímu lůžku.
11:21
And me?
235
669643
2006
A já?
11:23
I am only the maestroMaestro who orchestratedzorganizoval this beautifulKrásná symphonySymphony.
236
671649
4547
Já jsem mistr, který zkomponoval tuto překrásnou symfonii.
11:28
Now, I am sure you are all wonderingpřemýšlel, aren'tnejsou you,
237
676196
6803
A teď si asi říkáte,
11:34
will this help injuredzraněno people?
238
682999
3764
pomůže tohle léčit zraněné lidi?
11:38
Me too, everykaždý day.
239
686763
3892
To si taky říkám, každý den.
11:42
The truthpravda is that we don't know enoughdost yetdosud.
240
690655
3413
Pravdou je, že zatím toho nevíme dost.
11:46
This is certainlyrozhodně not a curelék for spinalspinální cordkabel injuryzranění,
241
694068
4224
Tohle rozhodně není léčba zranění míchy,
11:50
but I beginzačít to believe that this maysmět leadVést
242
698292
2734
ale myslím si, že tohle povede
11:53
to an interventionzásah to improvezlepšit recoveryzotavení
243
701026
2567
k zákrokům, které zlepší zhojení
11:55
and people'slidí qualitykvalitní of life.
244
703593
3187
a zlepší kvalitu života zraněných.
11:58
I would like you all
245
706780
2489
Přeju si, abyste všichni
12:01
to take a momentmoment and dreamsen with me.
246
709269
3627
na chvilku snili se mnou.
12:04
ImaginePředstavte si a personosoba just sufferedtrpěli a spinalspinální cordkabel injuryzranění.
247
712896
5895
Představte si, že člověk právě utrpěl zranění míchy.
12:10
After a fewpár weekstýdny of recoveryzotavení,
248
718791
3155
A po pár týdnech léčby
12:13
we will implantimplantát a programmableprogramovatelné pumpčerpadlo
249
721946
2360
mu implantujeme programovatelnou pumpu
12:16
to deliverdodat a personalizedindividuální pharmacologicalfarmakologické cocktailkoktejl
250
724306
3033
dávkující individuálně namíchaný koktejl léků
12:19
directlypřímo to the spinalspinální cordkabel.
251
727339
2442
přímo do míchy.
12:21
At the samestejný time, we will implantimplantát an electrodeelektroda arraypole,
252
729781
3263
Ve stejné době implantujeme sadu elektrod,
12:25
a sorttřídění of seconddruhý skinkůže
253
733044
2107
něco jako druhou kůži
12:27
coveringKrycí the areaplocha of the spinalspinální cordkabel controllingovládání legnoha movementhnutí,
254
735151
3560
pokrývající oblast míchy, která ovládá pohyb nohou
12:30
and this arraypole is attachedpřipojený to an electricalelektrický pulsepuls generatorgenerátor
255
738711
3266
a tyto elektrody budou připojeny ke zdroji elektrických pulsů,
12:33
that deliversdodává stimulationsstimulaci that are tailoredna míru
256
741977
2462
který umožní stimulaci přímo na míru
12:36
to the person'sosobě needspotřeby.
257
744439
2186
pacienta.
12:38
This definesdefinuje a personalizedindividuální electrochemicalelektrochemické neuroprosthesisneuroprosthesis
258
746625
4858
Tohle je definice individuální elektrochemické neuroprotézy,
12:43
that will enableumožnit locomotionlokomoce
259
751483
2751
která umožní lokomoci
12:46
duringběhem trainingvýcvik with a newlynově designednavrženo supportingPodpora systemSystém.
260
754234
4047
během tréninku s nově navrženým podpůrným systémem.
12:50
And my hopenaděje is that after severalněkolik monthsměsíců of trainingvýcvik,
261
758281
3283
A já věřím, že za pár měsíců tréninku
12:53
there maysmět be enoughdost remodelingrekonstrukce of residualzbytkové connectionspojení
262
761564
2163
dojde k dostatečné remodelaci zbývajícího propojení,
12:55
to allowdovolit locomotionlokomoce withoutbez the robotrobot,
263
763727
3669
co umožní pohyb bez robota,
12:59
maybe even withoutbez pharmacologyfarmakologie or stimulationstimulace.
264
767396
3778
možná i bez farmak nebo stimulace.
13:03
My hopenaděje here is to be ableschopný to createvytvořit
265
771174
2534
Věřím, že budeme schopni zajistit
13:05
the personalizedindividuální conditionstav
266
773708
2265
individuální podmínky
13:07
to boostzesílení the plasticityplasticita of the brainmozek
267
775973
2663
pro nakopnutí plasticity mozku
13:10
and the spinalspinální cordkabel.
268
778636
1531
a míchy
13:12
And this is a radicallyradikálně newNový conceptpojem
269
780167
2739
A toto může být zcela nový koncept,
13:14
that maysmět applyaplikovat to other neurologicalneurologický disordersporuch,
270
782906
3293
který se může uplatnit i u jiných neurologických nemocí,
13:18
what I termedoznačovány jako "personalizedindividuální neuroprostheticsneuroprosthetics,"
271
786199
4538
což nazývám "individuální neuroprotetika",
13:22
where by sensingsnímání and stimulatingStimulace neuralneurální interfacesrozhraní,
272
790737
3024
kdy snímáním a stimulováním neurálních rozhraní
13:25
I implantedimplantován throughoutpo celou dobu the nervousnervový systemSystém,
273
793761
3714
implantovaných do nervového systému,
13:29
in the brainmozek, in the spinalspinální cordkabel,
274
797475
3341
do mozku, do míchy,
13:32
even in peripheralobvodový nervesnervy,
275
800816
2756
i do periferních nervů,
13:35
basedna základě on patient-specifickonkrétního pacienta impairmentspostižení.
276
803572
3167
na základě specifických potřeb pacienta.
13:38
But not to replacenahradit the lostztracený functionfunkce, no --
277
806739
4608
Ale ne k nahrazení poškozené funkce, to ne --
13:43
to help the brainmozek help itselfsám.
278
811347
3191
ale pomoci mozku, ať si pomůže sám.
13:46
And I hopenaděje this enticedlákali your imaginationfantazie,
279
814538
2640
A doufám, že to podnítilo Vaši představivost,
13:49
because I can promiseslib to you
280
817178
1896
protože Vám můžu říci,
13:51
this is not a matterhmota of whetherzda this revolutionrevoluce will occurnastat,
281
819074
3243
že to není otázkou, zda se tato revoluce uskuteční,
13:54
but when.
282
822317
1792
ale kdy.
13:56
And rememberpamatovat, we are only as great
283
824109
2233
A pamatujte, že jsme pouze tak skvělí,
13:58
as our imaginationfantazie, as bigvelký as our dreamsen.
284
826357
3585
jako je naše představivost, jak veliký je náš sen.
14:01
Thank you.
285
829942
1992
Děkuji.
14:03
(ApplausePotlesk)
286
831934
4000
(potlesk)
Translated by Petr Jedelsky
Reviewed by Oldřich Svoboda

▲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