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: Die gelähmte Ratte, die wieder laufen lernte

Filmed:
989,937 views

Durch eine Rückenmarksverletzung wird die Kommunikation zwischen Gehirn und Körper unterbrochen. Dies führt zu einer Lähmung. Direkt aus dem Labor zeigt Grégoire Courtine eine neue Methode: Durch die Kombination von Medikamenten, elektronischer Stimulation und einem Roboter können die Nervenbahnen wieder aktiviert werden und der Körper lernt neu, sich zu bewegen. Sehen Sie sich hier an, wie eine gelähmte Ratte wieder gehen und Treppensteigen lernt.
- 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

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00:12
I am a neuroscientistNeurowissenschaftler
0
446
1625
Ich bin Neurowissenschaftler
00:14
with a mixedgemischt backgroundHintergrund in physicsPhysik and medicineMedizin.
1
2071
3811
und habe Physik und Medizin studiert.
00:17
My labLabor at the SwissSchweizer FederalFederal InstituteInstitut of TechnologyTechnologie
2
5882
5041
Unsere Forschungsarbeit
an der ETH in Lausanne
00:22
focuseskonzentriert on spinalWirbelsäule cordKabel injuryVerletzung,
3
10923
3190
konzentriert sich auf schwere
Rückenmarksverletzungen.
00:26
whichwelche affectsbeeinflusst more than 50,000 people
4
14113
2731
Jedes Jahr trifft es
00:28
around the worldWelt everyjeden yearJahr,
5
16844
2690
mehr als 50 000 Menschen weltweit.
00:31
with dramaticdramatisch consequencesFolgen for affectedbetroffen individualsIndividuen,
6
19534
3606
Dies hat dramatische Folgen
für die Betroffenen,
00:35
whosederen life literallybuchstäblich shatterszerbricht
7
23140
2233
deren Leben zerstört wird,
00:37
in a matterAngelegenheit of a handfulHandvoll of secondsSekunden.
8
25373
3235
innerhalb von Sekunden.
00:40
And for me, the Man of SteelStahl,
9
28608
3058
Ich denke, der Mann aus Stahl,
00:43
ChristopherChristopher ReeveReeve,
10
31666
2204
Christopher Reeve,
00:45
has bestBeste raisedangehoben the awarenessdas Bewusstsein
11
33870
2090
hat am meisten darauf aufmerksam gemacht,
00:47
on the distressNot of spinalWirbelsäule cordKabel injuredverletzt people.
12
35960
2915
wie sehr Menschen
mit Rückenmarksverletzungen leiden.
00:50
And this is how I startedhat angefangen my ownbesitzen personalpersönlich journeyReise
13
38875
3139
Und so begann ich
00:54
in this fieldFeld of researchForschung,
14
42014
1499
meine Auseinandersetzung
mit diesem Thema
00:55
workingArbeiten with the ChristopherChristopher and DanaDana ReeveReeve FoundationStiftung.
15
43513
3437
und eine Zusammenarbeit mit der
Christopher-und-Dana-Reeve-Stiftung.
00:58
I still remembermerken this decisiveentscheidend momentMoment.
16
46950
4596
Diesen entscheidenden Moment
vergesse ich nie.
01:03
It was just at the endEnde of a regularregulär day of work
17
51546
1951
Es war am Ende eines
ganz gewöhnlichen Tages
01:05
with the foundationStiftung.
18
53497
1543
in der Stiftung.
01:07
ChrisChris addressedangesprochen us, the scientistsWissenschaftler and expertsExperten,
19
55040
4652
Chris sprach uns an,
die Wissenschaftler und Experten:
01:11
"You have to be more pragmaticpragmatische.
20
59692
3593
"Ihr müsst pragmatischer denken!
01:15
When leavingVerlassen your laboratoryLabor tomorrowMorgen,
21
63285
2352
Geht morgen nach der Arbeit
01:17
I want you to stop by the rehabilitationSanierung centerCenter
22
65637
2904
im Reha-Zentrum vorbei
01:20
to watch injuredverletzt people
23
68541
1609
und schaut euch die Patienten an:
01:22
fightingKampf to take a stepSchritt,
24
70150
2025
Jeder Schritt fällt ihnen schwer,
01:24
strugglingkämpfend to maintainpflegen theirihr trunkKofferraum.
25
72175
2641
sie haben Mühe, sich aufrecht zu halten.
01:26
And when you go home,
26
74816
1413
Und überlegt auf dem Heimweg,
01:28
think of what you are going to changeVeränderung in your researchForschung
27
76229
2410
was ihr in Zukunft
an eurer Forschung verbessern könnt.
01:30
on the followinges folgen day to make theirihr livesLeben better."
28
78639
3568
Wie ihr das Leben dieser Patienten
verbessern könnt."
01:34
These wordsWörter, they stuckfest with me.
29
82207
4053
Diese Worte habe ich nie vergessen.
01:38
This was more than 10 yearsJahre agovor,
30
86260
2391
Das ist nun schon über 10 Jahre her,
01:40
but ever sinceschon seit, my laboratoryLabor has followedgefolgt
31
88651
2767
aber seit diesem Tag verfolgt mein Team
01:43
the pragmaticpragmatische approachAnsatz to recoveryErholung
32
91418
1963
eine pragmatische Herangehensweise
an den Genesungsprozess
01:45
after spinalWirbelsäule cordKabel injuryVerletzung.
33
93381
2411
nach einer Rückenmarksverletzung.
01:47
And my first stepSchritt in this directionRichtung
34
95792
2041
Mein erster Schritt war die Entwicklung
01:49
was to developentwickeln a newneu modelModell- of spinalWirbelsäule cordKabel injuryVerletzung
35
97833
3289
eines naturgetreueren Modells
zur Simulation
01:53
that would more closelyeng mimicnachahmen some of the keySchlüssel featuresEigenschaften of humanMensch injuryVerletzung
36
101122
3647
der Hauptsymptome beim Menschen
01:56
while offeringAngebot well-controlledgut kontrollierte experimentalExperimental- conditionsBedingungen.
37
104769
3372
unter kontrollierten
experimentellen Bedingungen.
02:00
And for this purposeZweck, we placedplatziert two hemisectionshemisections
38
108141
2567
Dazu machten wir
einen senkrechten Einschnitt
02:02
on oppositeGegenteil sidesSeiten of the bodyKörper.
39
110708
1415
auf jeder Seite.
02:04
They completelyvollständig interruptunterbrechen the communicationKommunikation
40
112123
2145
So wird die Kommunikation
02:06
betweenzwischen the brainGehirn and the spinalWirbelsäule cordKabel,
41
114268
2582
zwischen Gehirn und
Rückenmark unterbrochen;
02:08
thusso leadingführend to completekomplett and permanentpermanent paralysisLähmung
42
116850
2710
dies führt zu einer vollständigen
und dauerhaften
02:11
of the legBein.
43
119560
1767
Lähmung des Beins.
02:13
But, as observedbeobachtete, after mostdie meisten injuriesVerletzungen in humansMenschen,
44
121327
3891
Es wurde jedoch beobachtet,
dass bei den meisten Menschen
02:17
there is this interveningintervenieren gapSpalt of intactintakt neuralneuronale tissueGewebe
45
125218
2950
ein kleines Stück intaktes
neuronales Gewebe übrig bleibt,
02:20
throughdurch whichwelche recoveryErholung can occurauftreten.
46
128168
2703
durch das eine Genesung möglich ist.
02:22
But how to make it happengeschehen?
47
130871
3041
Doch wie bekommt man das hin?
02:25
Well, the classicalklassische approachAnsatz
48
133912
3361
Nun, die klassische Herangehensweise
02:29
consistsbesteht aus of applyingbewirbt sich interventionIntervention
49
137273
2636
besteht aus einem Eingriff,
02:31
that would promotefördern the growthWachstum of the severeddurchtrennt fiberFaser
50
139909
2910
der das Wieder-Zusammenwachsen
02:34
to the originalOriginal targetZiel.
51
142819
2108
mit dem verletzten Strang unterstützt.
02:36
And while this certainlybestimmt remainedblieb the keySchlüssel for a cureheilen,
52
144927
3751
Und obwohl dies sicherlich
ein Weg zur Heilung ist,
02:40
this seemedschien extraordinarilyaußerordentlich complicatedkompliziert to me.
53
148678
3515
fand ich das extrem kompliziert.
02:44
To reacherreichen clinicalklinisch fruitionFrucht rapidlyschnell,
54
152193
2725
Für schnelle Ergebnisse
02:46
it was obviousoffensichtlich:
55
154918
1560
war es offensichtlich:
02:48
I had to think about the problemProblem differentlyanders.
56
156478
3920
Ich musste die Sache ganz anders angehen.
02:52
It turnedgedreht out that more than 100 yearsJahre of researchForschung
57
160398
3108
100 Jahre Rückenmarkforschung,
02:55
on spinalWirbelsäule cordKabel physiologyPhysiologie,
58
163506
1641
beginnend mit
02:57
startingbeginnend with the NobelNobel PrizePreis SherringtonSherrington,
59
165147
2325
dem Nobelpreisträger Sherrington,
02:59
had showngezeigt that
60
167472
1807
haben gezeigt,
03:01
the spinalWirbelsäule cordKabel, belowunten mostdie meisten injuriesVerletzungen,
61
169279
2235
dass das Rückenmark
unterhalb der Verletzungsstelle
03:03
containedenthalten all the necessarynotwendig and sufficientausreichende neuralneuronale networksNetzwerke
62
171514
3253
genug Nervenverbindungen enthält,
03:06
to coordinateKoordinate locomotionFortbewegung,
63
174767
2320
um eine Fortbewegung zu koordinieren.
03:09
but because inputEingang from the brainGehirn is interruptedunterbrochen,
64
177087
2959
Aber da es keinen Input
vom Gehirn mehr gibt,
03:12
they are in a nonfunctionalnicht funktionsfähig stateBundesland, like kindArt of dormantruhende.
65
180046
3168
befinden sie sich in einer Art Ruhezustand,
als wären sie eingeschlafen.
03:15
My ideaIdee: We awakenwecken this networkNetzwerk.
66
183214
4332
Meine Idee: die Nerven wieder aufwecken!
03:19
And at the time, I was a post-doctoralPost-Doc fellowGefährte in LosLos AngelesAngeles,
67
187546
4287
Damals war ich Post-Doc in Los Angeles,
03:23
after completingAbschluss my PhPH.D. in FranceFrankreich,
68
191833
2566
nachdem ich in Frankreich
meinen Doktor gemacht hatte.
03:26
where independentunabhängig thinkingDenken
69
194399
1909
Dort wird eigenständiges Denken
03:28
is not necessarilyNotwendig promotedgefördert.
70
196308
3107
nicht unbedingt gefördert.
03:31
(LaughterLachen)
71
199415
1827
(Gelächter)
03:33
I was afraidAngst to talk to my newneu bossChef,
72
201242
3753
Ich traute mich kaum,
mit meinem neuen Chef zu sprechen
03:36
but decidedbeschlossen to musterMuster up my courageMut.
73
204995
2393
nahm aber all meinen Mut zusammen.
03:39
I knockedklopfte at the doorTür of my wonderfulwunderbar advisorBerater,
74
207388
2657
Ich ging zu meinem wunderbaren Betreuer,
03:42
ReggieReggie EdgertonEdgerton, to shareAktie my newneu ideaIdee.
75
210045
3991
Reggie Edgerton,
und erzählte ihm von meiner Idee.
03:46
He listenedhörte zu to me carefullyvorsichtig,
76
214036
2250
Er hörte mir aufmerksam zu
03:48
and respondedantwortete with a grinGrinsen.
77
216286
2941
und antwortete mit einem Grinsen:
03:51
"Why don't you try?"
78
219227
2043
"Warum versuchen Sie es nicht?"
03:53
And I promiseversprechen to you,
79
221270
2125
Und ich kann Ihnen sagen,
03:55
this was sucheine solche an importantwichtig momentMoment in my careerKarriere,
80
223395
3355
dies war ein sehr entscheidender Moment
in meiner Karriere,
03:58
when I realizedrealisiert that the great leaderFührer
81
226750
2435
als mir klar wurde, dass der große Mentor
04:01
believedglaubte in youngjung people and newneu ideasIdeen.
82
229185
2993
an junge Menschen und neue Ideen glaubte.
04:04
And this was the ideaIdee:
83
232178
1608
Und das war meine Idee:
04:05
I'm going to use a simplisticvereinfachende metaphorMetapher
84
233786
2666
Ich werde Ihnen
anhand einer einfachen Metapher
04:08
to explainerklären to you this complicatedkompliziert conceptKonzept.
85
236452
2126
das komplizierte Konzept erklären:
04:10
ImagineStellen Sie sich vor that the locomotorBewegungsapparates systemSystem is a carAuto.
86
238578
4766
Stellen wir uns
das Bewegungssystem als Auto vor:
04:15
The engineMotor is the spinalWirbelsäule cordKabel.
87
243344
2246
Das Rückenmark ist der Motor.
04:17
The transmissionÜbertragung is interruptedunterbrochen. The engineMotor is turnedgedreht off.
88
245590
3258
Die Übertragung ist unterbrochen,
der Motor abgeschaltet.
04:20
How could we re-engagewieder einrücken the engineMotor?
89
248848
3007
Wie bringen wir den Motor wieder in Gang?
04:23
First, we have to providezu Verfügung stellen the fuelTreibstoff;
90
251855
3142
Als erstes brauchen wir Treibstoff.
04:26
secondzweite, pressDrücken Sie the acceleratorGaspedal pedalPedal;
91
254997
2343
Als zweites müssen wir das Gaspedal bedienen.
04:29
thirddritte, steerSteuern the carAuto.
92
257340
1938
Und als drittes das Auto lenken.
04:31
It turnedgedreht out that there are knownbekannt neuralneuronale pathwaysWege
93
259278
1762
Wie sich zeigte, gibt es Nervenbahnen,
04:33
comingKommen from the brainGehirn that playspielen this very functionFunktion
94
261040
2954
die vom Gehirn ausgehen
und bei der Bewegung
04:35
duringwährend locomotionFortbewegung.
95
263994
1382
genau diese Funktionen übernehmen.
04:37
My ideaIdee: ReplaceErsetzen this missingfehlt inputEingang
96
265376
2715
Meine Idee: den fehlenden Input ersetzen
04:40
to providezu Verfügung stellen the spinalWirbelsäule cordKabel
97
268091
1402
und an das Rückenmark
04:41
with the kindArt of interventionIntervention
98
269493
1396
genau das Signal senden,
04:42
that the brainGehirn would deliverliefern naturallynatürlich in orderAuftrag to walkgehen.
99
270889
4730
das das Gehirn auch
für eine Gehbewegung senden würde.
04:47
For this, I leveragedgehegt 20 yearsJahre of pastVergangenheit researchForschung in neuroscienceNeurowissenschaften,
100
275619
4439
So griff ich auf Forschungsergebnisse
der letzten 20 Jahre
in den Neurowissenschaften zurück.
04:52
first to replaceersetzen the missingfehlt fuelTreibstoff
101
280058
2764
Zuerst musste der fehlende Treibstoff
ersetzt werden:
04:54
with pharmacologicalpharmakologisch agentsAgenten
102
282822
2068
mit pharmakologischen Wirkstoffen,
04:56
that preparevorbereiten the neuronsNeuronen in the spinalWirbelsäule cordKabel to fireFeuer,
103
284890
3480
die die Neuronen im Rückenmark
auf die Erregungsübertragung vorbereiten.
05:00
and secondzweite, to mimicnachahmen the acceleratorGaspedal pedalPedal
104
288370
4055
Und dann musste
das Gaspedal nachempfunden werden,
05:04
with electricalelektrisch stimulationStimulation.
105
292425
1480
mittels elektrischer Stimulation.
05:05
So here imaginevorstellen an electrodeElektrode
106
293905
2169
Stellen Sie sich also eine Elektrode vor,
05:08
implantedimplantiert on the back of the spinalWirbelsäule cordKabel
107
296074
2406
die auf das Rückenmark implantiert wird,
05:10
to deliverliefern painlessschmerzlos stimulationStimulation.
108
298480
2262
um schmerzfreie Stimuli auszusenden.
05:12
It tookdauerte manyviele yearsJahre, but eventuallyschließlich we developedentwickelt
109
300742
2832
Nach einigen Jahren ist es uns gelungen,
05:15
an electrochemicalelektrochemische neuroprosthesisNeuroprothese
110
303574
2557
eine elektrochemische
Neuroprothese zu entwickeln,
05:18
that transformedtransformiert the neuralneuronale networkNetzwerk
111
306131
1766
die das Nervensystem des Rückenmarks
05:19
in the spinalWirbelsäule cordKabel from dormantruhende to a highlyhöchst functionalfunktionell stateBundesland.
112
307897
5006
von einem schlafenden
in einen wachen Zustand versetzt.
05:24
ImmediatelySofort, the paralyzedgelähmt ratRatte can standStand.
113
312903
6280
Sofort kann die gelähmte Ratte stehen.
05:31
As soonbald as the treadmillLaufband beltGürtel startsbeginnt movingbewegend,
114
319183
2327
Sobald sich das Laufband
in Bewegung setzt,
05:33
the animalTier showszeigt an coordinatedkoordiniert movementBewegung of the legBein,
115
321510
3806
zeigt das Tier koordinierte
Beinbewegungen,
05:37
but withoutohne the brainGehirn.
116
325316
1978
die aber nicht vom Gehirn gesteuert werden.
05:39
Here what I call "the spinalWirbelsäule brainGehirn"
117
327294
1990
Dies nenne ich
"das intelligente Rückenmark".
05:41
cognitivelykognitiv processesProzesse sensorysensorisch informationInformation
118
329284
3122
Es verarbeitet kognitiv sensorische Reize,
05:44
arisingsich ergeben from the movingbewegend legBein
119
332406
1895
die vom bewegten Bein ausgehen,
05:46
and makesmacht decisionsEntscheidungen as to how to activateAktivieren the muscleMuskel
120
334301
3695
und entscheidet,
wie ein Muskel aktiviert wird,
05:49
in orderAuftrag to standStand, to walkgehen, to runLauf,
121
337996
3390
um zu stehen, zu gehen, zu laufen,
05:53
and even here, while sprintingSprinten,
122
341386
2112
und wie in diesem Fall aus vollem Lauf
05:55
instantlysofort standStand
123
343498
2297
zum Stehen zu kommen,
05:57
if the treadmillLaufband stopsstoppt movingbewegend.
124
345795
2463
sobald das Laufband stoppt.
06:00
This was amazingtolle.
125
348258
1337
Das war unglaublich.
06:01
I was completelyvollständig fascinatedfasziniert by this locomotionFortbewegung
126
349595
3387
Ich war von dieser Bewegung
vollkommen fasziniert,
06:04
withoutohne the brainGehirn,
127
352982
2495
die nicht vom Gehirn gesteuert wurde,
06:07
but at the samegleich time so frustratedfrustriert.
128
355477
3655
aber gleichzeitig war ich auch frustriert.
06:11
This locomotionFortbewegung was completelyvollständig involuntaryunfreiwillig.
129
359132
2393
Die Bewegung war nicht bewusst gesteuert.
06:13
The animalTier had virtuallyvirtuell no controlsteuern over the legsBeine.
130
361525
3365
Das Tier hatte keinerlei Kontrolle
über seine Beine.
06:16
ClearlyKlar, the steeringLenkung systemSystem was missingfehlt.
131
364890
4120
Es fehlte natürlich noch die Lenkung.
06:21
And it then becamewurde obviousoffensichtlich from me
132
369010
1892
Es wurde mir klar,
06:22
that we had to moveBewegung away
133
370902
1348
dass wir von der klassischen Reha
06:24
from the classicalklassische rehabilitationSanierung paradigmParadigma,
134
372250
3372
abrücken mussten,
06:27
steppingStepping on a treadmillLaufband,
135
375622
1722
bei der man nur auf dem Laufband läuft
06:29
and developentwickeln conditionsBedingungen that would encourageermutigen
136
377344
3220
und stattdessen
eine Umgebung schaffen mussten,
06:32
the brainGehirn to beginStart voluntaryfreiwillig controlsteuern over the legBein.
137
380564
5233
in der das Gehirn dazu angeregt wird,
das Bein bewusst zu kontrollieren.
06:37
With this in mindVerstand, we developedentwickelt a completelyvollständig newneu
138
385797
3385
Mit dieser Idee im Hinterkopf
entwickelten wir ein komplett neues
06:41
roboticRoboter systemSystem to supportUnterstützung the ratRatte
139
389182
3230
Robotersystem, das die Ratte
06:44
in any directionRichtung of spacePlatz.
140
392412
2526
von allen Seiten unterstützt.
06:46
ImagineStellen Sie sich vor, this is really coolcool.
141
394938
2175
Stellen Sie sich einmal vor,
wie toll das ist!
06:49
So imaginevorstellen the little 200-gram-Gramm ratRatte
142
397113
3831
Stellen Sie sich die kleine,
200 g schwere Ratte vor,
06:52
attachedangebracht at the extremityExtremität of this 200-kilo-Kilo robotRoboter,
143
400944
3701
die an diesen riesigen,
200 kg schweren Roboter angeschlossen ist,
06:56
but the ratRatte does not feel the robotRoboter.
144
404645
2572
aber den Roboter nicht spürt.
06:59
The robotRoboter is transparenttransparent,
145
407217
2072
Der Roboter existiert für die Ratte nicht.
07:01
just like you would holdhalt a youngjung childKind
146
409289
2362
Genau so, wie man
ein kleines Kind an der Hand hält,
07:03
duringwährend the first insecureunsicher stepsSchritte.
147
411651
2364
während es seine ersten
unsicheren Schritte macht.
07:06
Let me summarizezusammenfassen: The ratRatte receivedempfangen
148
414015
3554
Ich fasse zusammen: Bei der Ratte wurde
07:09
a paralyzinglähmende lesionLäsion of the spinalWirbelsäule cordKabel.
149
417569
2445
ein zur Lähmung führender Schnitt
im Rückenmark vorgenommen.
07:12
The electrochemicalelektrochemische neuroprosthesisNeuroprothese enabledaktiviert
150
420014
2590
Die elektrochemische
Neuroprothese sorgte dafür,
07:14
a highlyhöchst functionalfunktionell stateBundesland of the spinalWirbelsäule locomotorBewegungsapparates networksNetzwerke.
151
422604
4207
dass das Nervensystem
die Bewegung umsetzen konnte.
07:18
The robotRoboter providedunter der Voraussetzung the safeSafe environmentUmwelt
152
426811
3766
Mit Unterstützung des Roboters
07:22
to allowzulassen the ratRatte to attemptVersuch anything
153
430577
1963
konnte die Ratte
07:24
to engageengagieren the paralyzedgelähmt legsBeine.
154
432540
2682
die gelähmten Beine bewegen.
07:27
And for motivationMotivation, we used what I think
155
435222
2825
Und als Motivation verwendeten wir
07:30
is the mostdie meisten powerfulmächtig pharmacologyPharmakologie of SwitzerlandSchweiz:
156
438047
3834
die stärksten Pharmazeutika,
die die Schweiz zu bieten hat:
07:33
fine SwissSchweizer chocolateSchokolade.
157
441881
2307
feinste Schweizer Schokolade.
07:36
(LaughterLachen)
158
444188
2922
(Gelächter)
07:39
ActuallyTatsächlich, the first resultsErgebnisse were very, very,
159
447110
4563
Tatsächlich waren
die ersten Ergebnisse sehr, sehr,
07:43
very disappointingenttäuschend.
160
451673
2635
sehr enttäuschend.
07:46
Here is my bestBeste physicalphysisch therapistTherapeut
161
454308
3302
Und da stand nun
meine beste Physiotherapeutin
07:56
completelyvollständig failingVersagen to encourageermutigen the ratRatte
162
464794
2590
und schaffte es beim besten Willen nicht,
die Ratte dazu zu bringen,
07:59
to take a singleSingle stepSchritt,
163
467384
2061
auch nur einen Schritt zu machen,
08:01
whereaswohingegen the samegleich ratRatte, fivefünf minutesProtokoll earliervorhin,
164
469445
2846
während die gleiche Ratte
fünf Minuten zuvor
08:04
walkedging beautifullyschön on the treadmillLaufband.
165
472291
2306
problemlos auf dem Laufband gelaufen war.
08:06
We were so frustratedfrustriert.
166
474597
2157
Wir waren so frustriert.
08:08
But you know, one of the mostdie meisten essentialwesentlich qualitiesQualitäten
167
476754
2899
Aber wissen Sie,
eine der wichtigsten Eigenschaften
08:11
of a scientistWissenschaftler is perseveranceAusdauer.
168
479653
2476
eines Wissenschaftlers
ist die Beharrlichkeit.
08:14
We insistedbeharrte. We refinedraffiniert our paradigmParadigma,
169
482129
3416
Wir blieben dran.
Wir verbesserten unsere Methode,
08:17
and after severalmehrere monthsMonate of trainingAusbildung,
170
485545
2263
und nach einigen Monaten harten Trainings
08:19
the otherwiseAndernfalls paralyzedgelähmt ratRatte could standStand,
171
487808
3806
konnte die sonst gelähmte Ratte stehen.
08:23
and wheneverwann immer she decidedbeschlossen,
172
491614
1812
Wann immer sie wollte,
08:25
initiatedinitiiert fullvoll weight-bearingGewichtsbelastung locomotionFortbewegung
173
493426
2332
konnte sie ihren ganzen Körper
in Bewegung setzen,
08:27
to sprintSprint towardsin Richtung the rewardsBelohnungen.
174
495758
3250
um zur Belohnung zu sprinten.
08:31
This is the first recoveryErholung ever observedbeobachtete
175
499008
3405
Es war zum ersten Mal gelungen,
08:34
of voluntaryfreiwillig legBein movementBewegung
176
502413
1894
nach einer experimentellen
Verletzung des Rückenmarks
08:36
after an experimentalExperimental- lesionLäsion of the spinalWirbelsäule cordKabel
177
504307
2454
mit vollständiger und dauerhafter Lähmung
08:38
leadingführend to completekomplett and permanentpermanent paralysisLähmung.
178
506761
3461
wieder willkürliche Beinbewegungen
zu ermöglichen.
08:42
In factTatsache --
179
510222
1987
Tatsächlich --
08:44
(ApplauseApplaus)
180
512209
1720
(Applaus)
08:45
Thank you.
181
513929
4379
Danke.
08:50
In factTatsache, not only could the ratRatte initiatezu initiieren
182
518308
3094
Tatsächlich konnte die Ratte
nicht nur eine Bewegung
08:53
and sustainaushalten locomotionFortbewegung on the groundBoden,
183
521402
2677
auf festem Grund auslösen und ausführen,
08:56
they could even adjusteinstellen legBein movementBewegung,
184
524079
2281
sondern sogar
die Beinbewegungen anpassen.
08:58
for exampleBeispiel, to resistwiderstehen gravitySchwerkraft
185
526360
2356
Zum Beispiel,
um die Schwerkraft zu überwinden
09:00
in orderAuftrag to climbsteigen a staircaseTreppe.
186
528716
2624
und so eine Treppe zu erklimmen.
09:03
I can promiseversprechen you this was
187
531340
1950
Ich sage Ihnen, das war
09:05
sucheine solche an emotionalemotional momentMoment in my laboratoryLabor.
188
533290
3109
ein sehr emotionaler Moment
in meinem Labor.
09:08
It tookdauerte us 10 yearsJahre of hardhart work
189
536399
2743
Wir haben 10 Jahre hart daran gearbeitet,
09:11
to reacherreichen this goalTor.
190
539142
2451
dieses Ziel zu erreichen.
09:13
But the remainingverbleibend questionFrage was, how?
191
541593
2551
Bleibt die Frage nach dem Wie?
09:16
I mean, how is it possiblemöglich?
192
544144
1692
Ich meine, wie ist das möglich?
09:17
And here, what we foundgefunden
193
545836
1678
Was wir herausgefunden haben,
09:19
was completelyvollständig unexpectedunerwartet.
194
547514
3676
war vollkommen unvorhersehbar.
09:23
This novelRoman trainingAusbildung paradigmParadigma
195
551190
4158
Diese neuartige Methode
09:27
encouragedgefördert the brainGehirn to createerstellen newneu connectionsVerbindungen,
196
555348
3671
führte dazu, dass das Gehirn
neue Verbindungen aufbaute,
09:31
some relayRelais circuitsSchaltungen
197
559019
2902
neue Schaltungen,
09:33
that relayRelais informationInformation from the brainGehirn
198
561921
3048
die Informationen aus dem Gehirn
09:36
pastVergangenheit the injuryVerletzung and restorewiederherstellen corticalkortikale controlsteuern
199
564969
3156
über die Verletzung hinweg
transportieren und Kontrolle
09:40
over the locomotorBewegungsapparates networksNetzwerke belowunten the injuryVerletzung.
200
568125
3441
über das Bewegungsnetz
unterhalb der Verletzung gewinnen.
09:43
And here, you can see one sucheine solche exampleBeispiel,
201
571566
2922
Und hier sehen Sie ein Beispiel,
09:46
where we labelEtikette the fibersFasern comingKommen from the brainGehirn in redrot.
202
574488
3363
bei dem die vom Gehirn kommenden Fasern
in Rot dargestellt sind.
09:49
This blueblau neuronNeuron is connectedin Verbindung gebracht with the locomotorBewegungsapparates centerCenter,
203
577851
3420
Die blaue Nervenzelle ist
mit dem Bewegungszentrum verbunden.
09:53
and what this constellationKonstellation
204
581271
2363
Und diese Konstellation
09:55
of synapticsynaptischen contactsKontakte meansmeint
205
583634
2351
synaptischer Kontakte bedeutet,
09:57
is that the brainGehirn is reconnectedwieder angeschlossen with the locomotorBewegungsapparates centerCenter
206
585985
3799
dass das Gehirn wieder mit
dem Bewegungszentrum verbunden ist
10:01
with only one relayRelais neuronNeuron.
207
589784
3998
und das über nur
eine verbindende Nervenzelle.
10:05
But the remodelingUmbau was not restrictedbeschränkt
208
593782
1931
Dieses Phänomen beschränkte sich nicht nur
10:07
to the lesionLäsion areaBereich.
209
595713
1087
auf die verletzte Stelle.
10:08
It occurredaufgetreten throughoutwährend the centralzentral nervousnervös systemSystem,
210
596800
3289
Sondern es spielte sich
im gesamten zentralen Nervensystem ab,
10:12
includingeinschließlich in the brainGehirn stemStengel,
211
600089
2318
einschließlich des Stammhirns,
10:14
where we observedbeobachtete up to 300-percent-Prozent increaseerhöhen, ansteigen
212
602407
3262
wo wir einen Anstieg von 300 Prozent
10:17
in the densityDichte of fibersFasern comingKommen from the brainGehirn.
213
605669
3759
in der Dichte der vom Gehirn aus
kommenden Fasern feststellen konnten.
10:21
We did not aimZiel to repairreparieren the spinalWirbelsäule cordKabel,
214
609428
3527
Wir wollten nicht das Rückenmark heilen,
10:24
yetnoch we were ablefähig to promotefördern
215
612955
2597
aber was wir erreichen konnten:
10:27
one of the more extensiveumfangreiche remodelingUmbau
216
615552
2157
eine der umfassenderen Neubildungen
10:29
of axonalaxonalen projectionsProjektionen ever observedbeobachtete
217
617709
2469
von Projektionsfasern,
die jemals beobachtet wurde,
10:32
in the centralzentral nervousnervös systemSystem of adultErwachsene mammalSäugetier
218
620178
2261
und das im Zentralen Nervensystem
10:34
after an injuryVerletzung.
219
622439
2545
eines erwachsenen Säugetiers
nach einer Verletzung.
10:36
And there is a very importantwichtig messageNachricht
220
624984
5069
Hinter dieser Entdeckung steckt
10:42
hiddenversteckt behindhinter this discoveryEntdeckung.
221
630053
4443
eine wichtige Botschaft.
10:46
They are the resultErgebnis of a youngjung teamMannschaft
222
634496
3222
Es sind die Ergebnisse eines jungen Teams
10:49
of very talentedtalentiert people:
223
637718
2392
von sehr talentierten Menschen:
10:52
physicalphysisch therapistsTherapeuten, neurobiologistsNeurobiologen, neurosurgeonsNeurochirurgen,
224
640110
4458
Physiotherapeuten, Neurobiologen,
Neurochirurgen,
10:56
engineersIngenieure of all kindsArten,
225
644568
2199
verschiedene Ingenieure,
10:58
who have achievederreicht togetherzusammen
226
646767
1791
die zusammen das erreicht haben,
11:00
what would have been impossibleunmöglich by singleSingle individualsIndividuen.
227
648558
3643
was für einzelne Personen
unmöglich gewesen wäre.
11:04
This is trulywirklich a trans-disciplinarytransdisziplinäre teamMannschaft.
228
652201
3083
Ein wahrlich fachübergreifendes Team!
11:07
They are workingArbeiten so closeschließen to eachjede einzelne other
229
655284
2188
Sie arbeiten so eng miteinander,
11:09
that there is horizontalhorizontal transferÜbertragung of DNADNA.
230
657472
3191
man könnte meinen,
sie hätten bereits dieselbe DNA.
11:12
We are creatingErstellen the nextNächster generationGeneration
231
660663
1623
Wir bilden die nächste Generation
11:14
of M.D.'s's and engineersIngenieure
232
662286
2241
von Ärzten und Ingenieuren aus,
11:16
capablefähig of translatingÜbersetzen discoveriesEntdeckungen all the way
233
664527
2444
die den Transfer neuer Entdeckungen
11:18
from benchBank to bedsideNachttisch.
234
666971
2672
vom Labor auf den Patienten beherrschen.
11:21
And me?
235
669643
2006
Und ich?
11:23
I am only the maestroMaestro who orchestratedorchestriert this beautifulschön symphonySymphonie.
236
671649
4547
Ich bin nur der Dirigent,
der diese wunderschöne Sinfonie dirigiert.
11:28
Now, I am sure you are all wonderingwundernd, aren'tsind nicht you,
237
676196
6803
Nun bin ich mir sicher,
dass Sie sich alle fragen,
11:34
will this help injuredverletzt people?
238
682999
3764
ob das verletzten Menschen hilft?
11:38
Me too, everyjeden day.
239
686763
3892
Ich auch, jeden Tag.
11:42
The truthWahrheit is that we don't know enoughgenug yetnoch.
240
690655
3413
Und, ehrlich gesagt,
wissen wir noch nicht genug.
11:46
This is certainlybestimmt not a cureheilen for spinalWirbelsäule cordKabel injuryVerletzung,
241
694068
4224
Es handelt sich nicht um
eine Heilmethode für Lähmungen,
11:50
but I beginStart to believe that this maykann leadführen
242
698292
2734
aber ich beginne zu glauben,
dass diese Methode
11:53
to an interventionIntervention to improveverbessern recoveryErholung
243
701026
2567
den Heilungsprozess unterstützt
11:55
and people'sMenschen qualityQualität of life.
244
703593
3187
und das Leben der Betroffenen verbessert.
11:58
I would like you all
245
706780
2489
Ich möchte Sie nun bitten,
12:01
to take a momentMoment and dreamTraum with me.
246
709269
3627
kurz mit mir zu träumen.
12:04
ImagineStellen Sie sich vor a personPerson just sufferedlitt a spinalWirbelsäule cordKabel injuryVerletzung.
247
712896
5895
Stellen Sie sich jemanden vor, der gerade
eine Rückenmarksverletzung erlitten hat.
12:10
After a fewwenige weeksWochen of recoveryErholung,
248
718791
3155
Nach ein paar Wochen Genesung
12:13
we will implantImplantat a programmableprogrammierbar pumpPumpe
249
721946
2360
setzen wir
eine programmierbare Pumpe ein,
12:16
to deliverliefern a personalizedpersonalisiert pharmacologicalpharmakologisch cocktailCocktail
250
724306
3033
um einen individuellen
Medikamentencocktail
12:19
directlydirekt to the spinalWirbelsäule cordKabel.
251
727339
2442
direkt ins Rückenmark zu injizieren.
12:21
At the samegleich time, we will implantImplantat an electrodeElektrode arrayArray,
252
729781
3263
Gleichzeitig setzen wir Elektroden ein,
12:25
a sortSortieren of secondzweite skinHaut
253
733044
2107
eine Art zweiter Haut,
12:27
coveringVerkleidung the areaBereich of the spinalWirbelsäule cordKabel controllingControlling legBein movementBewegung,
254
735151
3560
über dem Bereich des Rückenmarks,
der die Beinbewegung kontrolliert.
12:30
and this arrayArray is attachedangebracht to an electricalelektrisch pulseImpuls generatorGenerator
255
738711
3266
Und diese Elektroden sind mit einem
elektrischen Impulsgerät verbunden,
12:33
that deliversliefert stimulationsStimulationen that are tailoredzugeschnitten
256
741977
2462
das Impulse liefert, die genau
auf die Bedürfnisse des Patienten
12:36
to the person'sPerson needsBedürfnisse.
257
744439
2186
abgestimmt sind.
12:38
This definesdefiniert a personalizedpersonalisiert electrochemicalelektrochemische neuroprosthesisNeuroprothese
258
746625
4858
Eine individuell zugeschnittene
elektrochemische Neuroprothese,
12:43
that will enableaktivieren locomotionFortbewegung
259
751483
2751
die Bewegungsabläufe
während des Trainings
12:46
duringwährend trainingAusbildung with a newlyneu designedentworfen supportingUnterstützung systemSystem.
260
754234
4047
mit einem neu entworfenen,
unterstützenden System ermöglicht.
12:50
And my hopeHoffnung is that after severalmehrere monthsMonate of trainingAusbildung,
261
758281
3283
Ich hoffe, dass sich
nach mehreren Monaten Training
12:53
there maykann be enoughgenug remodelingUmbau of residualRestwert connectionVerbindung
262
761564
2163
genug neue Verbindungen gebildet haben,
12:55
to allowzulassen locomotionFortbewegung withoutohne the robotRoboter,
263
763727
3669
die Bewegungen
ohne den Roboter ermöglichen,
12:59
maybe even withoutohne pharmacologyPharmakologie or stimulationStimulation.
264
767396
3778
vielleicht sogar
ohne Medikamente oder Impulse.
13:03
My hopeHoffnung here is to be ablefähig to createerstellen
265
771174
2534
Ich hoffe also,
13:05
the personalizedpersonalisiert conditionBedingung
266
773708
2265
eine individuelle Behandlung zu entwickeln,
13:07
to boostBoost the plasticityPlastizität of the brainGehirn
267
775973
2663
bei der die Regenerierbarkeit des Gehirns
13:10
and the spinalWirbelsäule cordKabel.
268
778636
1531
und des Rückenmarks angeregt wird.
13:12
And this is a radicallyradikal newneu conceptKonzept
269
780167
2739
Dies ist ein vollkommen neues Konzept,
13:14
that maykann applysich bewerben to other neurologicalneurologisch disordersStörungen,
270
782906
3293
das auch auf andere neurologische
Störungen Anwendung finden kann.
13:18
what I termedbezeichnet "personalizedpersonalisiert neuroprostheticsNeuroprothesen,"
271
786199
4538
Das, was ich
"individuelle Neuroprothese" nenne,
13:22
where by sensingWahrnehmung and stimulatinganregende neuralneuronale interfacesSchnittstellen,
272
790737
3024
die Nervenschnittstellen stimuliert,
13:25
I implantedimplantiert throughoutwährend the nervousnervös systemSystem,
273
793761
3714
habe ich im ganzen
Nervensystem eingesetzt,
13:29
in the brainGehirn, in the spinalWirbelsäule cordKabel,
274
797475
3341
im Gehirn, im Rückenmark,
13:32
even in peripheralperipher nervesNerven,
275
800816
2756
sogar in den Nerven im restlichen Körper,
13:35
basedbasierend on patient-specificPatienten-spezifischen impairmentsBeeinträchtigungen.
276
803572
3167
zugeschnitten auf die
individuellen Verletzungen des Patienten.
13:38
But not to replaceersetzen the losthat verloren functionFunktion, no --
277
806739
4608
Nicht um die verlorene Funktion
zu ersetzen, nein --
13:43
to help the brainGehirn help itselfselbst.
278
811347
3191
sondern um dem Gehirn zu helfen,
sich selbst zu helfen.
13:46
And I hopeHoffnung this enticedgelockt your imaginationPhantasie,
279
814538
2640
Ich hoffe, das regt Ihre Fantasie an,
13:49
because I can promiseversprechen to you
280
817178
1896
denn eins kann ich Ihnen versprechen:
13:51
this is not a matterAngelegenheit of whetherob this revolutionRevolution will occurauftreten,
281
819074
3243
Die Frage ist nicht,
ob diese Revolution stattfinden wird,
13:54
but when.
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822317
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sondern wann.
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And remembermerken, we are only as great
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2233
Und vergessen Sie nicht,
wir sind nur so gut
13:58
as our imaginationPhantasie, as biggroß as our dreamTraum.
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wie unsere Fantasie
und so groß wie unsere Träume.
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Thank you.
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1992
Danke!
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(ApplauseApplaus)
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4000
(Applaus)
Translated by Heike Elisabeth Jüngst
Reviewed by Judith Matz

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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