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: De verlamde rat die ging lopen

Filmed:
989,937 views

Ruggenmergletsel kan de communicatie tussen je hersens en je lichaam verbreken, wat leidt tot verlamming. Recht vanuit zijn laboratorium demonstreert Grégoire Courtine een nieuwe methode - een combinatie van medicatie, elektrische stimulatie en een robot - die de zenuwbanen kan reactiveren en het lichaam kan helpen zichzelf weer voort te bewegen. Kijk hoe het werkt, terwijl een verlamde rat weer kan rennen en traplopen.
- 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 neuroscientistneurowetenschapper
0
446
1625
Ik ben neurowetenschapper,
00:14
with a mixedgemengd backgroundachtergrond in physicsfysica and medicinegeneeskunde.
1
2071
3811
op het gebied
van zowel natuur- als geneeskunde.
00:17
My lablaboratorium at the SwissZwitserse FederalFederaal InstituteInstituut of TechnologyTechnologie
2
5882
5041
Mijn laboratorium in het Zwitserse Federale Instituut
voor Technologie
00:22
focusesricht zich on spinalspinal cordkoord injuryletsel,
3
10923
3190
specialiseert zich in dwarslaesie.
00:26
whichwelke affectsbeïnvloedt more than 50,000 people
4
14113
2731
Dit treft wereldwijd jaarlijks
00:28
around the worldwereld- everyelk yearjaar,
5
16844
2690
meer dan 50.000 mensen,
00:31
with dramaticdramatisch consequencesgevolgen for affectedgetroffen individualsindividuen,
6
19534
3606
met dramatische consequenties
voor de getroffenen,
00:35
whosewaarvan life literallyletterlijk shattersverbrijzelt
7
23140
2233
wier leven in luttele seconden
00:37
in a matterer toe doen of a handfulhandvol of secondsseconden.
8
25373
3235
letterlijk wordt verbrijzeld.
00:40
And for me, the Man of SteelStaal,
9
28608
3058
Christopher Reeve, de 'man van staal',
00:43
ChristopherChristopher ReeveReeve,
10
31666
2204
is er het best in geslaagd
00:45
has bestbeste raisedverheven the awarenessbewustzijn
11
33870
2090
om de aandacht te vestigen
00:47
on the distressnood of spinalspinal cordkoord injuredgewond people.
12
35960
2915
op het leed van deze groep mensen.
00:50
And this is how I startedbegonnen my owneigen personalpersoonlijk journeyreis
13
38875
3139
Dat leidde tot mijn persoonlijke reis
00:54
in this fieldveld- of researchOnderzoek,
14
42014
1499
binnen dit onderzoeksveld,
00:55
workingwerkend with the ChristopherChristopher and DanaDana ReeveReeve FoundationStichting.
15
43513
3437
in samenwerking met de
'Christopher en Dana Reeve Stichting'.
00:58
I still rememberonthouden this decisivebeslissende momentmoment.
16
46950
4596
Ik kan me het beslissende moment
nog goed herinneren.
01:03
It was just at the endeinde of a regularregelmatig day of work
17
51546
1951
Het was aan het einde van een gewone werkdag
bij de stichting.
01:05
with the foundationfundament.
18
53497
1543
Het was aan het einde van een gewone werkdag
bij de stichting.
01:07
ChrisChris addressedaangesproken us, the scientistswetenschappers and expertsexperts,
19
55040
4652
Chris richtte zich tot ons
wetenschappers en experts:
01:11
"You have to be more pragmaticpragmatische.
20
59692
3593
'Jullie moeten pragmatischer zijn.
01:15
When leavingverlaten your laboratorylaboratorium tomorrowmorgen,
21
63285
2352
Ik wil dat je morgen, na je werk op het laboratorium,
01:17
I want you to stop by the rehabilitationrevalidatie centercentrum
22
65637
2904
bij het revalidatiecentrum langsgaat.
01:20
to watch injuredgewond people
23
68541
1609
Observeer de patiënten
01:22
fightingvechten to take a stepstap,
24
70150
2025
die vechten voor iedere stap,
01:24
strugglingworstelen to maintainin stand houden theirhun trunkromp.
25
72175
2641
worstelend om zich staande te houden.
01:26
And when you go home,
26
74816
1413
En als je naar huis gaat,
01:28
think of what you are going to changeverandering in your researchOnderzoek
27
76229
2410
bedenk dan wat je de volgende dag in je onderzoek
01:30
on the followingvolgend day to make theirhun liveslevens better."
28
78639
3568
gaat veranderen om hun leven te verbeteren.'
01:34
These wordstekst, they stuckgeplakt with me.
29
82207
4053
Deze woorden bleven me bij.
01:38
This was more than 10 yearsjaar agogeleden,
30
86260
2391
Dat was meer dan 10 jaar geleden,
01:40
but ever sincesinds, my laboratorylaboratorium has followedgevolgd
31
88651
2767
maar sinds die tijd houdt mijn laboratorium zich aan
01:43
the pragmaticpragmatische approachnadering to recoveryherstel
32
91418
1963
de pragmatische aanpak van het
01:45
after spinalspinal cordkoord injuryletsel.
33
93381
2411
herstelproces na een dwarslaesie.
01:47
And my first stepstap in this directionrichting
34
95792
2041
Mijn eerste stap in die richting
01:49
was to developontwikkelen a newnieuwe modelmodel- of spinalspinal cordkoord injuryletsel
35
97833
3289
was de ontwikkeling
van een nieuw dwarslaesie-model,
01:53
that would more closelyvan nabij mimicnabootsen some of the keysleutel featuresKenmerken of humanmenselijk injuryletsel
36
101122
3647
met een verbeterde imitatie van de hoofdkenmerken
van een verwonding,
01:56
while offeringoffer well-controlledgoed gecontroleerde experimentalexperimenteel conditionsvoorwaarden.
37
104769
3372
onder goed-gecontroleerde experimentele
omstandigheden.
02:00
And for this purposedoel, we placedgeplaatst two hemisectionshemisections
38
108141
2567
Daartoe plaatsten we 2 hemisecties
02:02
on oppositetegenover sideszijden of the bodylichaam.
39
110708
1415
aan weerskanten van het lichaam.
02:04
They completelyhelemaal interruptonderbreken the communicationcommunicatie
40
112123
2145
Daardoor wordt de communicatie tussen hersens
02:06
betweentussen the brainhersenen and the spinalspinal cordkoord,
41
114268
2582
en ruggenmerg volledig verbroken,
02:08
thusdus leadingleidend to completecompleet and permanentblijvend paralysisverlamming
42
116850
2710
zodat er een volledige en permanente verlamming
02:11
of the legbeen.
43
119560
1767
van het been optreedt.
02:13
But, as observedopgemerkt, after mostmeest injuriesverwondingen in humansmensen,
44
121327
3891
Maar observatie wees uit,
dat in de meeste letselgevallen
02:17
there is this interveninginterventie gapkloof of intactintact neuralneurale tissuezakdoek
45
125218
2950
een deel van het zenuwweefsel intact blijft
02:20
throughdoor whichwelke recoveryherstel can occurvoorkomen.
46
128168
2703
en daardoor mogelijkheid tot herstel.
02:22
But how to make it happengebeuren?
47
130871
3041
Maar hoe bereik je dat?
02:25
Well, the classicalklassieke approachnadering
48
133912
3361
De gebruikelijke aanpak
02:29
consistsbestaat of applyingtoepassen interventioninterventie
49
137273
2636
bestaat uit een behandeling
02:31
that would promotepromoten the growthgroei of the severedverbroken fibervezel
50
139909
2910
die de aangroei van het beschadigde weefsel
02:34
to the originalorigineel targetdoel.
51
142819
2108
aan het oorspronkelijke onderdeel bevordert.
02:36
And while this certainlyzeker remainedbleef the keysleutel for a curegenezen,
52
144927
3751
Hoewel dit zeker de sleutel tot herstel moest blijven,
02:40
this seemedscheen extraordinarilybuitengewoon complicatedingewikkeld to me.
53
148678
3515
leek het me toch uiterst gecompliceerd.
02:44
To reachberijk clinicalklinisch fruitionvervulling rapidlysnel,
54
152193
2725
Het was duidelijk dat ik,
02:46
it was obviousduidelijk:
55
154918
1560
om snel klinisch resultaat te bereiken,
02:48
I had to think about the problemprobleem differentlyanders.
56
156478
3920
het probleem anders zou moeten benaderen.
02:52
It turnedgedraaid out that more than 100 yearsjaar of researchOnderzoek
57
160398
3108
Het bleek dat meer dan 100 jaar aan onderzoek
02:55
on spinalspinal cordkoord physiologyfysiologie,
58
163506
1641
naar de fysiologie van dwarslaesie
02:57
startingbeginnend with the NobelNobel PrizePrijs SherringtonSherrington,
59
165147
2325
- vanaf Nobelprijswinnaar Sherrington -
02:59
had showngetoond that
60
167472
1807
had uitgewezen dat het ruggenmerg
03:01
the spinalspinal cordkoord, belowbeneden mostmeest injuriesverwondingen,
61
169279
2235
had uitgewezen dat het ruggenmerg
03:03
containedbevatte all the necessarynoodzakelijk and sufficientvoldoende neuralneurale networksnetwerken
62
171514
3253
voldoende neuraal netwerk bevat
03:06
to coordinatecoördinaat locomotionmotoriek,
63
174767
2320
om de voortbeweging te coördineren.
03:09
but because inputinvoer from the brainhersenen is interruptedonderbroken,
64
177087
2959
Als de informatie uit de hersens echter
wordt onderbroken,
03:12
they are in a nonfunctionaldeactiveren statestaat, like kindsoort of dormantslapende.
65
180046
3168
is dat netwerk niet meer functioneel,
staat in de slaapstand.
03:15
My ideaidee: We awakenontwaken this networknetwerk.
66
183214
4332
Mijn idee: we maken dit netwerk wakker.
03:19
And at the time, I was a post-doctoralpostdoc fellowkameraad in LosLos AngelesAngeles,
67
187546
4287
In die tijd deed ik een postdoctorale opleiding
in Los Angeles,
03:23
after completingvoltooiing van my PhPH.D. in FranceFrankrijk,
68
191833
2566
na het behalen van mijn doctoraal in Frankrijk,
03:26
where independentonafhankelijk thinkinghet denken
69
194399
1909
waar onafhankelijk denken
03:28
is not necessarilynodig promotedbevorderd.
70
196308
3107
niet bepaald wordt aangemoedigd.
03:31
(LaughterGelach)
71
199415
1827
(Gelach)
03:33
I was afraidbang to talk to my newnieuwe bossbaas,
72
201242
3753
Ik zag ertegenop om mijn nieuwe baas
aan te spreken,
03:36
but decidedbeslist to musteropbrengen up my couragemoed.
73
204995
2393
maar besloot mijn moed bij elkaar te rapen.
03:39
I knockedklopte at the doordeur- of my wonderfulprachtig advisoradviseur,
74
207388
2657
Ik klopte aan bij mijn fantastische begeleider,
Reggie Edgerton,
03:42
ReggieReggie EdgertonEdgerton, to sharedelen my newnieuwe ideaidee.
75
210045
3991
om mijn nieuwe idee voor te leggen.
03:46
He listenedluisterde to me carefullyvoorzichtig,
76
214036
2250
Hij luisterde aandachtig
03:48
and respondedreageerden with a gringrijns.
77
216286
2941
en reageerde met een grijns.
03:51
"Why don't you try?"
78
219227
2043
'Waarom probeer je het niet?'
03:53
And I promisebelofte to you,
79
221270
2125
Ik kan jullie verzekeren
03:55
this was suchzodanig an importantbelangrijk momentmoment in my careercarrière,
80
223395
3355
dat dit een heel belangrijk moment
in mijn carrière was.
03:58
when I realizedrealiseerde that the great leaderleider
81
226750
2435
Ik besefte dat de grote man aan de top
04:01
believedgeloofde in youngjong people and newnieuwe ideasideeën.
82
229185
2993
openstond voor jonge mensen en nieuwe ideeën.
04:04
And this was the ideaidee:
83
232178
1608
Dit was mijn idee:
04:05
I'm going to use a simplisticsimplistische metaphormetafoor
84
233786
2666
- ik zal een eenvoudige metafoor gebruiken
04:08
to explainuitleg geven to you this complicatedingewikkeld conceptconcept.
85
236452
2126
om dit gecompliceerde concept uit te leggen -
04:10
ImagineStel je voor that the locomotorLocomotor systemsysteem is a carauto.
86
238578
4766
stel je voor dat het bewegingsapparaat een auto is.
04:15
The enginemotor is the spinalspinal cordkoord.
87
243344
2246
De motor is het ruggenmerg.
04:17
The transmissiontransmissie is interruptedonderbroken. The enginemotor is turnedgedraaid off.
88
245590
3258
De transmissie wordt onderbroken, de motor slaat af.
04:20
How could we re-engageopnieuw dienst nemen the enginemotor?
89
248848
3007
Hoe krijgen we de motor weer aan de gang?
04:23
First, we have to providevoorzien the fuelbrandstof;
90
251855
3142
Eerst moeten we brandstof toedienen.
04:26
secondtweede, presspers the acceleratorAccelerator pedalpedaal;
91
254997
2343
Ten tweede het gaspedaal indrukken.
04:29
thirdderde, steersturen the carauto.
92
257340
1938
Ten derde de auto besturen.
04:31
It turnedgedraaid out that there are knownbekend neuralneurale pathwayspaden
93
259278
1762
Tijdens de beweging wordt die rol vervuld
door al bekende zenuwbanen
04:33
comingkomt eraan from the brainhersenen that playspelen this very functionfunctie
94
261040
2954
Tijdens de beweging wordt die rol vervuld
door al bekende zenuwbanen
04:35
duringgedurende locomotionmotoriek.
95
263994
1382
die komen vanuit de hersens.
04:37
My ideaidee: ReplaceVervangen this missingmissend inputinvoer
96
265376
2715
Mijn idee: vervang de ontbrekende toevoer
naar het ruggenmerg door
04:40
to providevoorzien the spinalspinal cordkoord
97
268091
1402
Mijn idee: vervang de ontbrekende toevoer
naar het ruggenmerg door
04:41
with the kindsoort of interventioninterventie
98
269493
1396
iets wat de hersens van nature zouden leveren,
om toch te kunnen lopen.
04:42
that the brainhersenen would deliverleveren naturallyvan nature in orderbestellen to walklopen.
99
270889
4730
iets wat de hersens van nature zouden leveren,
om toch te kunnen lopen.
04:47
For this, I leveragedleveraged 20 yearsjaar of pastverleden researchOnderzoek in neuroscienceneurowetenschappen,
100
275619
4439
Ik maakte daarvoor gebruik van 20 jaar neurowetenschappelijk onderzoek.
04:52
first to replacevervangen the missingmissend fuelbrandstof
101
280058
2764
Eerst om de ontbrekende brandstof te vervangen
door farmacologische middelen,
04:54
with pharmacologicalfarmacologische agentsagenten
102
282822
2068
Eerst om de ontbrekende brandstof te vervangen
door farmacologische middelen,
04:56
that preparebereiden the neuronsneuronen in the spinalspinal cordkoord to firebrand,
103
284890
3480
die de neuronen in het ruggenmerg aanzetten
tot ontbranding.
05:00
and secondtweede, to mimicnabootsen the acceleratorAccelerator pedalpedaal
104
288370
4055
Ten tweede om met elektrische stimulatie
het gaspedaal na te bootsen.
05:04
with electricalelektrisch stimulationstimulatie.
105
292425
1480
Ten tweede om met elektrische stimulatie
het gaspedaal na te bootsen.
05:05
So here imaginestel je voor an electrodeelektrode
106
293905
2169
Denk aan een elektrode die wordt geïmplanteerd
05:08
implantedgeïmplanteerd on the back of the spinalspinal cordkoord
107
296074
2406
aan de achterkant van het ruggenmerg
05:10
to deliverleveren painlesspijnloos stimulationstimulatie.
108
298480
2262
voor de aanvoer van pijnloze stimulatie.
05:12
It tooknam manyveel yearsjaar, but eventuallytenslotte we developedontwikkelde
109
300742
2832
Het duurde jaren, maar uiteindelijk ontwikkelden we
een elektrochemische neuroprothese,
05:15
an electrochemicalelektrochemische neuroprosthesisneuroprosthesis
110
303574
2557
Het duurde jaren, maar uiteindelijk ontwikkelden we
een elektrochemische neuroprothese,
05:18
that transformedgetransformeerd the neuralneurale networknetwerk
111
306131
1766
die het neurale netwerk in het ruggenmerg
omzette van slapend in zeer functioneel.
05:19
in the spinalspinal cordkoord from dormantslapende to a highlyzeer functionalfunctioneel statestaat.
112
307897
5006
die het neurale netwerk in het ruggenmerg
omzette van slapend in zeer functioneel.
05:24
ImmediatelyOnmiddellijk, the paralyzedverlamd ratRat can standstand.
113
312903
6280
De verlamde rat gaat ogenblikkelijk staan.
05:31
As soonspoedig as the treadmillloopband beltriem startsstarts movingin beweging,
114
319183
2327
Zodra de loopband start,
05:33
the animaldier showsshows coordinatedgecoördineerd movementbeweging of the legbeen,
115
321510
3806
zie je een gecoördineerde beenbeweging bij het dier,
05:37
but withoutzonder the brainhersenen.
116
325316
1978
maar niet vanuit de hersens.
05:39
Here what I call "the spinalspinal brainhersenen"
117
327294
1990
Dit is de cognitieve verwerking van sensorische
informatie, door het 'ruggenmergbrein'.
05:41
cognitivelycognitief processesprocessen sensoryzintuiglijk informationinformatie
118
329284
3122
Dit is de cognitieve verwerking van sensorische
informatie, door het 'ruggenmergbrein'.
05:44
arisingAls gevolg from the movingin beweging legbeen
119
332406
1895
Het begint in het bewegende been en bepaalt
hoe de spier geactiveerd wordt,
05:46
and makesmerken decisionsbeslissingen as to how to activateactiveren the musclespier
120
334301
3695
Het begint in het bewegende been en bepaalt
hoe de spier geactiveerd wordt,
05:49
in orderbestellen to standstand, to walklopen, to runrennen,
121
337996
3390
om te kunnen staan, lopen, rennen
05:53
and even here, while sprintingsprinten,
122
341386
2112
en zelfs, zoals hier, vanuit sprint
05:55
instantlyogenblikkelijk standstand
123
343498
2297
ogenblikkelijk stil te staan
05:57
if the treadmillloopband stopsstops movingin beweging.
124
345795
2463
als de loopband wordt stilgezet.
06:00
This was amazingverbazingwekkend.
125
348258
1337
Dit was niet te geloven.
06:01
I was completelyhelemaal fascinatedgefascineerd by this locomotionmotoriek
126
349595
3387
Ik was totaal gefascineerd door de beweging die
zonder de hersens tot stand kwam,
06:04
withoutzonder the brainhersenen,
127
352982
2495
Ik was totaal gefascineerd door de beweging die
zonder de hersens tot stand kwam,
06:07
but at the samedezelfde time so frustratedgefrustreerd.
128
355477
3655
maar tegelijkertijd zo gefrustreerd.
06:11
This locomotionmotoriek was completelyhelemaal involuntaryonwillekeurig.
129
359132
2393
De beweging was geheel onvrijwillig.
06:13
The animaldier had virtuallyvirtueel no controlcontrole over the legsbenen.
130
361525
3365
Het dier had vrijwel geen controle over zijn benen.
06:16
ClearlyDuidelijk, the steeringstuurinrichting systemsysteem was missingmissend.
131
364890
4120
Het was duidelijk dat het besturingssysteem ontbrak.
06:21
And it then becamewerd obviousduidelijk from me
132
369010
1892
Toen werd me duidelijk
06:22
that we had to moveverhuizing away
133
370902
1348
dat we af moesten
06:24
from the classicalklassieke rehabilitationrevalidatie paradigmparadigma,
134
372250
3372
van het gebruikelijke revalidatiemethode:
06:27
steppingintensivering on a treadmillloopband,
135
375622
1722
het lopen op een band.
06:29
and developontwikkelen conditionsvoorwaarden that would encourageaanmoedigen
136
377344
3220
We moesten condities ontwikkelen om
06:32
the brainhersenen to beginbeginnen voluntaryvrijwillig controlcontrole over the legbeen.
137
380564
5233
de hersens een begin van vrije controle
over het been te geven.
06:37
With this in mindgeest, we developedontwikkelde a completelyhelemaal newnieuwe
138
385797
3385
Met het oog hierop ontwikkelden we
een totaal nieuw robotsysteem,
06:41
roboticrobot systemsysteem to supportondersteuning the ratRat
139
389182
3230
om de rat in alle gewenste richtingen
te ondersteunen.
06:44
in any directionrichting of spaceruimte.
140
392412
2526
om de rat in alle gewenste richtingen
te ondersteunen.
06:46
ImagineStel je voor, this is really coolkoel.
141
394938
2175
Stel je eens voor hoe cool dat is.
06:49
So imaginestel je voor the little 200-gram-gram ratRat
142
397113
3831
Beeld je in dat het ratje van 200 gram
06:52
attachedgehecht at the extremityuiteinde of this 200-kilo-kilo robotrobot,
143
400944
3701
verbonden is met de 200 kilo zware robot,
06:56
but the ratRat does not feel the robotrobot.
144
404645
2572
maar de robot niet voelt.
06:59
The robotrobot is transparenttransparant,
145
407217
2072
De robot is transparant
07:01
just like you would holdhouden a youngjong childkind
146
409289
2362
en ondersteunt hem alsof hij een jong kind is,
07:03
duringgedurende the first insecureonzeker stepsstappen.
147
411651
2364
dat zijn eerste onzekere stappen zet.
07:06
Let me summarizesamenvatten: The ratRat receivedontvangen
148
414015
3554
Samenvattend: bij de rat werd een dwarslaesie
veroorzaakt.
07:09
a paralyzingverlammende lesionlaesie of the spinalspinal cordkoord.
149
417569
2445
Samenvattend: bij de rat werd een dwarslaesie
veroorzaakt.
07:12
The electrochemicalelektrochemische neuroprosthesisneuroprosthesis enabledingeschakeld
150
420014
2590
De elektrochemische neuroprothese bracht
07:14
a highlyzeer functionalfunctioneel statestaat of the spinalspinal locomotorLocomotor networksnetwerken.
151
422604
4207
de netwerken van de wervelkolom
in een hoog-functionele staat.
07:18
The robotrobot providedvoorzien the safeveilig environmentmilieu
152
426811
3766
De robot bood de veilige omgeving
07:22
to allowtoestaan the ratRat to attemptpoging anything
153
430577
1963
waarbinnen de rat alles kon proberen
07:24
to engagebezighouden the paralyzedverlamd legsbenen.
154
432540
2682
om de verlamde benen tot actie aan te zetten.
07:27
And for motivationmotivatie, we used what I think
155
435222
2825
Als motivatie gebruikten we het naar mijn idee
07:30
is the mostmeest powerfulkrachtig pharmacologyfarmacologie of SwitzerlandZwitserland:
156
438047
3834
krachtigste Zwitserse medicijn:
07:33
fine SwissZwitserse chocolatechocola.
157
441881
2307
fijne Zwitserse chocolade.
07:36
(LaughterGelach)
158
444188
2922
(Gelach)
07:39
ActuallyEigenlijk, the first resultsuitslagen were very, very,
159
447110
4563
Helaas waren de eerste resultaten
zeer teleurstellend.
07:43
very disappointingteleurstellend.
160
451673
2635
Helaas waren de eerste resultaten
zeer teleurstellend.
07:46
Here is my bestbeste physicalfysiek therapisttherapeut
161
454308
3302
Hier zie je mijn beste fysiotherapeut,
07:56
completelyhelemaal failingtekortkoming to encourageaanmoedigen the ratRat
162
464794
2590
die er niet in slaagt om de rat zelfs maar
07:59
to take a singlesingle stepstap,
163
467384
2061
een enkele stap te laten doen.
08:01
whereasterwijl the samedezelfde ratRat, fivevijf minutesnotulen earliervroeger,
164
469445
2846
Terwijl diezelfde rat, 5 minuten daarvoor,
08:04
walkedwandelde beautifullymooi on the treadmillloopband.
165
472291
2306
prachtig liep op de loopband.
08:06
We were so frustratedgefrustreerd.
166
474597
2157
We waren zo gefrustreerd.
08:08
But you know, one of the mostmeest essentialessentieel qualitieskwaliteiten
167
476754
2899
Maar een van de meest essentiële kwaliteiten
08:11
of a scientistwetenschapper is perseverancevolharding.
168
479653
2476
van een wetenschapper is vasthoudendheid.
08:14
We insistedaangedrongen. We refinedverfijnd our paradigmparadigma,
169
482129
3416
We gaven niet op. We verfijnden onze methode
08:17
and after severalverscheidene monthsmaanden of trainingopleiding,
170
485545
2263
en na een training van enkele maanden
08:19
the otherwiseanders- paralyzedverlamd ratRat could standstand,
171
487808
3806
kon de verlamde rat staan.
08:23
and whenevertelkens als she decidedbeslist,
172
491614
1812
Op de momenten dat zij het wilde,
08:25
initiatedgeïnitieerd fullvol weight-bearinggewicht dragende locomotionmotoriek
173
493426
2332
kon ze haar volle gewicht dragen
08:27
to sprintsprint towardsnaar the rewardsbeloningen.
174
495758
3250
en een spurt maken naar de beloning.
08:31
This is the first recoveryherstel ever observedopgemerkt
175
499008
3405
Voor het eerst werd herstel
van de vrije loopfunctie geobserveerd
08:34
of voluntaryvrijwillig legbeen movementbeweging
176
502413
1894
Voor het eerst werd herstel
van de vrije loopfunctie geobserveerd
08:36
after an experimentalexperimenteel lesionlaesie of the spinalspinal cordkoord
177
504307
2454
na het experimenteel veroorzaken
08:38
leadingleidend to completecompleet and permanentblijvend paralysisverlamming.
178
506761
3461
van een complete, permanente dwarslaesie.
08:42
In factfeit --
179
510222
1987
Bovendien...
08:44
(ApplauseApplaus)
180
512209
1720
(Applaus)
08:45
Thank you.
181
513929
4379
Bedankt.
08:50
In factfeit, not only could the ratRat initiatestarten
182
518308
3094
Bovendien had de rat meer mogelijkheden
08:53
and sustainvolhouden locomotionmotoriek on the groundgrond,
183
521402
2677
dan voortbeweging op de grond.
08:56
they could even adjustaanpassen legbeen movementbeweging,
184
524079
2281
De beenbeweging kon worden aangepast,
08:58
for examplevoorbeeld, to resistweerstand bieden gravityzwaartekracht
185
526360
2356
bijvoorbeeld om de zwaartekracht te trotseren
09:00
in orderbestellen to climbbeklimmen a staircasetrappenhuis.
186
528716
2624
bij het beklimmen van een trap.
09:03
I can promisebelofte you this was
187
531340
1950
Geloof me, dit was voor mijn laboratorium
een zeer emotioneel moment.
09:05
suchzodanig an emotionalemotioneel momentmoment in my laboratorylaboratorium.
188
533290
3109
Geloof me, dit was voor mijn laboratorium
een zeer emotioneel moment.
09:08
It tooknam us 10 yearsjaar of hardhard work
189
536399
2743
We hebben er 10 jaar hard voor moeten werken
09:11
to reachberijk this goaldoel.
190
539142
2451
om dit doel te bereiken.
09:13
But the remainingoverblijvende questionvraag was, how?
191
541593
2551
Maar de vraag bleef, hoe?
09:16
I mean, how is it possiblemogelijk?
192
544144
1692
Ik bedoel, hoe was dit mogelijk?
09:17
And here, what we foundgevonden
193
545836
1678
We ontdekten hier iets volkomen onverwachts.
09:19
was completelyhelemaal unexpectedniet verwacht.
194
547514
3676
We ontdekten hier iets volkomen onverwachts.
09:23
This novelroman trainingopleiding paradigmparadigma
195
551190
4158
De hersens werden
door deze nieuwe trainingsmethode
09:27
encouragedaangemoedigd the brainhersenen to createcreëren newnieuwe connectionsverbindingen,
196
555348
3671
gestimuleerd om nieuwe verbindingen te maken -
09:31
some relayestafette circuitscircuits
197
559019
2902
een aantal geschakelde circuits
09:33
that relayestafette informationinformatie from the brainhersenen
198
561921
3048
die informatie van het brein om het letsel heenleiden
09:36
pastverleden the injuryletsel and restoreherstellen corticalcorticale controlcontrole
199
564969
3156
en de corticale controle herstellen
van dat deel van het
09:40
over the locomotorLocomotor networksnetwerken belowbeneden the injuryletsel.
200
568125
3441
motorisch netwerk dat lager ligt dan het letsel.
09:43
And here, you can see one suchzodanig examplevoorbeeld,
201
571566
2922
Hier zie je zo'n voorbeeld, waar de vezels
09:46
where we labeletiket the fibersvezels comingkomt eraan from the brainhersenen in redrood.
202
574488
3363
die vanuit het brein komen rood zijn gekleurd.
09:49
This blueblauw neuronneuron is connectedaangesloten with the locomotorLocomotor centercentrum,
203
577851
3420
Het blauwe neuron is verbonden met het
motorisch centrum.
09:53
and what this constellationsterrenbeeld
204
581271
2363
Door deze constellatie van synaptische verbindingen
09:55
of synapticsynaptic contactscontacten meansmiddelen
205
583634
2351
Door deze constellatie van synaptische verbindingen
09:57
is that the brainhersenen is reconnectedaangesloten with the locomotorLocomotor centercentrum
206
585985
3799
maken de hersens weer contact
met het motorisch centrum,
10:01
with only one relayestafette neuronneuron.
207
589784
3998
met behulp van slechts een schakelneuron.
10:05
But the remodelingremodelleren was not restrictedbeperkt
208
593782
1931
De reconstructie beperkte zich echter niet
tot het gebied van de dwarslaesie.
10:07
to the lesionlaesie areaGebied.
209
595713
1087
De reconstructie beperkte zich echter niet
tot het gebied van de dwarslaesie.
10:08
It occurredheeft plaatsgevonden throughoutoveral the centralcentraal nervousnerveus systemsysteem,
210
596800
3289
Het openbaarde zich
in het hele centrale zenuwstelsel,
10:12
includinginclusief in the brainhersenen stemstam,
211
600089
2318
inclusief de hersenstam.
10:14
where we observedopgemerkt up to 300-percent-procent increasetoename
212
602407
3262
Daar zagen we tot wel 300% toename
10:17
in the densitydichtheid of fibersvezels comingkomt eraan from the brainhersenen.
213
605669
3759
van de vezeldichtheid vanuit de hersens.
10:21
We did not aimdoel to repairreparatie the spinalspinal cordkoord,
214
609428
3527
Herstel van het ruggenmerg was niet ons doel.
10:24
yetnog we were ablein staat to promotepromoten
215
612955
2597
Toch kwam het tot een van de meest uitgebreide
herzieningen van axonale projecties,
10:27
one of the more extensiveuitgebreide remodelingremodelleren
216
615552
2157
Toch kwam het tot een van de meest uitgebreide
herzieningen van axonale projecties,
10:29
of axonalaxonale projectionsprojecties ever observedopgemerkt
217
617709
2469
die ooit in het door letsel aangetaste zenuwstelsel
10:32
in the centralcentraal nervousnerveus systemsysteem of adultvolwassen mammalzoogdier
218
620178
2261
van een volwassen zoogdier bestudeerd zijn.
10:34
after an injuryletsel.
219
622439
2545
van een volwassen zoogdier bestudeerd zijn.
10:36
And there is a very importantbelangrijk messagebericht
220
624984
5069
De boodschap achter deze ontdekking
is zeer belangrijk.
10:42
hiddenverborgen behindachter this discoveryontdekking.
221
630053
4443
De boodschap achter deze ontdekking
is zeer belangrijk.
10:46
They are the resultresultaat of a youngjong teamteam
222
634496
3222
Het is het resultaat van een jong team
10:49
of very talentedgetalenteerd people:
223
637718
2392
van uiterst getalenteerde mensen:
10:52
physicalfysiek therapiststherapeuten, neurobiologistsNeurobiologists, neurosurgeonsneurochirurgen,
224
640110
4458
fysiotherapeuten, neurobiologen, neurochirurgen
10:56
engineersingenieurs of all kindssoorten,
225
644568
2199
en verschillende ingenieurs.
10:58
who have achievedbereikt togethersamen
226
646767
1791
Zij bereikten samen waar zij alleen
11:00
what would have been impossibleonmogelijk by singlesingle individualsindividuen.
227
648558
3643
nooit toe in staat zouden zijn geweest.
11:04
This is trulywerkelijk a trans-disciplinarytrans-disciplinaire teamteam.
228
652201
3083
Het is een echt transdisciplinair team.
11:07
They are workingwerkend so closedichtbij to eachelk other
229
655284
2188
Ze werken zo nauw samen
11:09
that there is horizontalhorizontaal transferoverdracht of DNADNA.
230
657472
3191
dat er een horizontale overdracht van DNA ontstaat.
11:12
We are creatinghet creëren van the nextvolgende generationgeneratie
231
660663
1623
We creëren de volgende generatie
11:14
of M.D.'s's and engineersingenieurs
232
662286
2241
artsen en ingenieurs,
11:16
capablein staat of translatingvertalen discoveriesontdekkingen all the way
233
664527
2444
die uitvindingen kunnen vertalen
11:18
from benchbank to bedsidebed.
234
666971
2672
van de theorie naar de praktijk.
11:21
And me?
235
669643
2006
En ik?
11:23
I am only the maestroMaestro who orchestratedgeorkestreerd this beautifulmooi symphonySymfonie.
236
671649
4547
Ik ben slechts de orkestrator van deze
prachtige symfonie.
11:28
Now, I am sure you are all wonderingafvragen, aren'tzijn niet you,
237
676196
6803
Nu willen jullie natuurlijk allemaal weten of
11:34
will this help injuredgewond people?
238
682999
3764
gehandicapte mensen hiermee geholpen zijn.
11:38
Me too, everyelk day.
239
686763
3892
Ik vraag het me ook iedere dag weer af.
11:42
The truthwaarheid is that we don't know enoughgenoeg yetnog.
240
690655
3413
Helaas weten we er nog niet genoeg over.
11:46
This is certainlyzeker not a curegenezen for spinalspinal cordkoord injuryletsel,
241
694068
4224
Het is zeker geen geneesmiddel voor dwarslaesie,
11:50
but I beginbeginnen to believe that this maymei leadlood
242
698292
2734
maar ik begin te geloven dat dit misschien
11:53
to an interventioninterventie to improveverbeteren recoveryherstel
243
701026
2567
de weg is naar een behandeling die het herstel
11:55
and people'sPeople's qualitykwaliteit of life.
244
703593
3187
en de levenskwaliteit van mensen verbetert.
11:58
I would like you all
245
706780
2489
Ik wil jullie vragen om een moment
12:01
to take a momentmoment and dreamdroom with me.
246
709269
3627
met me mee te dromen.
12:04
ImagineStel je voor a personpersoon just sufferedleed a spinalspinal cordkoord injuryletsel.
247
712896
5895
Stel je een patiënt voor die onlangs
een dwarslaesie opliep.
12:10
After a fewweinig weeksweken of recoveryherstel,
248
718791
3155
Een paar weken later
12:13
we will implantimplantaat a programmableprogrammeerbare pumppomp
249
721946
2360
implanteren we een programmeerbare pomp,
12:16
to deliverleveren a personalizedgepersonaliseerde pharmacologicalfarmacologische cocktailcocktail
250
724306
3033
die een persoonsgebonden farmacologische cocktail
12:19
directlydirect to the spinalspinal cordkoord.
251
727339
2442
direct in het ruggenmerg spuit.
12:21
At the samedezelfde time, we will implantimplantaat an electrodeelektrode arrayrangschikking,
252
729781
3263
Tegelijkertijd implanteren we een reeks elektrodes.
12:25
a sortsoort of secondtweede skinhuid
253
733044
2107
Een soort tweede huid
12:27
coveringbekleding the areaGebied of the spinalspinal cordkoord controllinghet controleren legbeen movementbeweging,
254
735151
3560
voor het ruggenmerggebied
dat de beenbeweging aanstuurt.
12:30
and this arrayrangschikking is attachedgehecht to an electricalelektrisch pulsepols generatorgenerator
255
738711
3266
Die elektrodes zijn verbonden
met een elektrische pulsgever,
12:33
that deliverslevert stimulationsstimulaties that are tailoredop maat
256
741977
2462
die stimulaties geeft die zijn aangepast aan
12:36
to the person'spersonen needsbehoefte aan.
257
744439
2186
de persoonlijke behoeftes.
12:38
This definesdefinieert a personalizedgepersonaliseerde electrochemicalelektrochemische neuroprosthesisneuroprosthesis
258
746625
4858
Dit is de omschrijving van een gepersonaliseerde
elektrochemische neuroprothese,
12:43
that will enablein staat stellen locomotionmotoriek
259
751483
2751
die beweging tijdens de training met een
12:46
duringgedurende trainingopleiding with a newlynieuw designedontworpen supportingondersteuning van systemsysteem.
260
754234
4047
nieuw model ondersteuningssysteem mogelijk maakt.
12:50
And my hopehoop is that after severalverscheidene monthsmaanden of trainingopleiding,
261
758281
3283
Ik hoop dat er na enkele maanden van training
12:53
there maymei be enoughgenoeg remodelingremodelleren of residualresiduele connectionverbinding
262
761564
2163
genoeg resterende verbindingen zijn omgevormd,
12:55
to allowtoestaan locomotionmotoriek withoutzonder the robotrobot,
263
763727
3669
om te kunnen bewegen zonder hulp van een robot.
12:59
maybe even withoutzonder pharmacologyfarmacologie or stimulationstimulatie.
264
767396
3778
Misschien zelfs zonder hulp
van farmacologie of stimulatie.
13:03
My hopehoop here is to be ablein staat to createcreëren
265
771174
2534
Ik hoop dat we in staat zijn
13:05
the personalizedgepersonaliseerde conditionstaat
266
773708
2265
om de gepersonaliseerde condities te scheppen,
13:07
to boostBoost the plasticityplasticiteit of the brainhersenen
267
775973
2663
waaronder de plasticiteit van de hersens
13:10
and the spinalspinal cordkoord.
268
778636
1531
en het ruggenmerg een stimulans krijgt.
13:12
And this is a radicallyradicaal newnieuwe conceptconcept
269
780167
2739
Dit is een vergaand vernieuwend concept,
13:14
that maymei applyvan toepassing zijn to other neurologicalneurologische disordersaandoeningen,
270
782906
3293
dat misschien ook bij andere neurologische
stoornissen kan worden toegepast.
13:18
what I termedgenoemd "personalizedgepersonaliseerde neuroprostheticsneuroprosthetics,"
271
786199
4538
Wat ik noem de 'gepersonaliseerde neuroprotheses',
13:22
where by sensingsensing and stimulatingstimuleren neuralneurale interfacesinterfaces,
272
790737
3024
die neurologische verbindingen stimuleren,
13:25
I implantedgeïmplanteerd throughoutoveral the nervousnerveus systemsysteem,
273
793761
3714
door implantaties in het hele zenuwstelsel,
13:29
in the brainhersenen, in the spinalspinal cordkoord,
274
797475
3341
de hersens, het ruggenmerg,
13:32
even in peripheralperifeer nerveszenuwen,
275
800816
2756
zelfs in de perifere zenuwen,
13:35
basedgebaseerde on patient-specificpatiënt-specifieke impairmentsbijzondere waardeverminderingen.
276
803572
3167
gebaseerd op patiënt-specifieke beperkingen.
13:38
But not to replacevervangen the lostde weg kwijt functionfunctie, no --
277
806739
4608
Maar niet als vervanging van de verloren functie.
13:43
to help the brainhersenen help itselfzelf.
278
811347
3191
Nee, om de hersens zichzelf te laten helpen.
13:46
And I hopehoop this enticedverleid your imaginationverbeelding,
279
814538
2640
Ik hoop dat jullie verbeelding geprikkeld is,
13:49
because I can promisebelofte to you
280
817178
1896
want ik kan je verzekeren
13:51
this is not a matterer toe doen of whetherof this revolutionrevolutie will occurvoorkomen,
281
819074
3243
dat de vraag niet is,
òf deze revolutie er komt,
13:54
but when.
282
822317
1792
maar wanneer.
13:56
And rememberonthouden, we are only as great
283
824109
2233
Bedenk wel, we zijn slechts zo groots
13:58
as our imaginationverbeelding, as biggroot as our dreamdroom.
284
826357
3585
als onze verbeelding en zo groot als onze droom.
14:01
Thank you.
285
829942
1992
Bedankt.
14:03
(ApplauseApplaus)
286
831934
4000
(Applaus)
Translated by Janneke Meijntjes-Lok
Reviewed by Christel Foncke

▲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