Grégoire Courtine: The paralyzed rat that walked

Grégoire Courtine: La rata paralizada que caminó

Traductor: Ciro Gomez Revisor: Emma Gon

I am a neuroscientist

Soy neurocientífico

with a mixed background in physics and medicine.

con un historial mixto en física y medicina.

My lab at the Swiss Federal Institute of Technology

Mi laboratorio en el Instituto Federal Suizo de Tecnología

focuses on spinal cord injury,

se centra en la lesión de la médula espinal,

which affects more than 50,000 people

que afecta a más de 50 000 personas

around the world every year,

en todo el mundo cada año,

with dramatic consequences for affected individuals,

con consecuencias graves para los individuos afectados,

whose life literally shatters

cuya vida cabalmente se desmorona

in a matter of a handful of seconds.

en cuestión de un puñado de segundos.

And for me, the Man of Steel,

Y para mí, el Hombre de Acero,

Christopher Reeve,

Christopher Reeve,

has best raised the awareness

fue el que mejor despertó la conciencia

on the distress of spinal cord injured people.

de la angustia de los lesionados de médula espinal.

And this is how I started my own personal journey

Y así es cómo empecé mi propio viaje personal

in this field of research,

en este campo de investigación,

working with the Christopher and Dana Reeve Foundation.

trabajando con la Fundación Christopher y Dana Reeve.

I still remember this decisive moment.

Todavía recuerdo ese momento decisivo.

It was just at the end of a regular day of work

Fue justo al final de un día normal de trabajo

with the foundation.

con la Fundación.

Chris addressed us, the scientists and experts,

Chris se dirigía a nosotros, los científicos y expertos,

"You have to be more pragmatic.

"Tienen que ser más pragmáticos.

When leaving your laboratory tomorrow,

Cuando salgan del laboratorio mañana,

I want you to stop by the rehabilitation center

quiero que pasen por el centro de rehabilitación

to watch injured people

y vean a las personas lesionadas

fighting to take a step,

luchando por dar un paso,

struggling to maintain their trunk.

luchando por mantener su tronco.

And when you go home,

Y cuando se vayan a su casa,

think of what you are going to change in your research

piensen en lo que van a cambiar en su investigación

on the following day to make their lives better."

al día siguiente para mejorar sus vidas".

These words, they stuck with me.

Estas palabras, permanecen conmigo.

This was more than 10 years ago,

Esto fue hace más de 10 años,

but ever since, my laboratory has followed

pero desde entonces, mi laboratorio ha seguido

the pragmatic approach to recovery

el enfoque pragmático a la recuperación

after spinal cord injury.

después de la lesión de la médula espinal.

And my first step in this direction

Y mi primer paso en esta dirección

was to develop a new model of spinal cord injury

fue desarrollar un nuevo modelo de lesión de la médula espinal

that would more closely mimic some of the key features of human injury

que imita más de cerca algunas de las principales características de la lesión humana

while offering well-controlled experimental conditions.

al tiempo que ofrece unas condiciones experimentales bien controladas.

And for this purpose, we placed two hemisections

Y para ello, hicimos dos hemisecciones

on opposite sides of the body.

en lados opuestos del cuerpo.

They completely interrupt the communication

Interrumpen completamente la comunicación

between the brain and the spinal cord,

entre el cerebro y la médula espinal,

thus leading to complete and permanent paralysis

lo que conduce a la parálisis completa y permanente

of the leg.

de las piernas.

But, as observed, after most injuries in humans,

Pero, como se observa, después de la mayoría de las lesiones en los seres humanos,

there is this intervening gap of intact neural tissue

hay este espacio intermedio del tejido neural intacto

through which recovery can occur.

a través del cual la recuperación puede ocurrir.

But how to make it happen?

Pero ¿cómo lograrlo?

Well, the classical approach

Bueno, el enfoque clásico

consists of applying intervention

consiste en aplicar la intervención

that would promote the growth of the severed fiber

que promovería el crecimiento de la fibra dañada

to the original target.

al objetivo original.

And while this certainly remained the key for a cure,

Y mientras este ciertamente sigue siendo la clave para una cura,

this seemed extraordinarily complicated to me.

parecía extraordinariamente complicado para mí.

To reach clinical fruition rapidly,

Para llegar a buen término clínico rápidamente,

it was obvious:

era obvio:

I had to think about the problem differently.

tenía que pensar en el problema de forma diferente.

It turned out that more than 100 years of research

Resultó ser que más de 100 años de investigación

on spinal cord physiology,

sobre la fisiología de la médula espinal,

starting with the Nobel Prize Sherrington,

a partir de la premio Nobel Sherrington,

had shown that

han demostrado que

the spinal cord, below most injuries,

la médula espinal, por debajo de la mayoría de las lesiones,

contained all the necessary and sufficient neural networks

contiene todas las redes neurales necesarias y suficientes

to coordinate locomotion,

para coordinar la locomoción,

but because input from the brain is interrupted,

pero como se interrumpe la señal del cerebro,

they are in a nonfunctional state, like kind of dormant.

están en un estado no funcional, como inactivo.

My idea: We awaken this network.

Mi idea: que despertemos esta red.

And at the time, I was a post-doctoral fellow in Los Angeles,

En ese entonces, yo era un estudiante de postdoctorado en Los Ángeles,

after completing my Ph.D. in France,

después de terminar mi doctorado en Francia,

where independent thinking

donde el pensamiento independiente

is not necessarily promoted.

no es necesariamente promovido.

(Laughter)

(Risas)

I was afraid to talk to my new boss,

Tenía miedo de hablar con mi nuevo jefe,

but decided to muster up my courage.

pero decidí juntar coraje.

I knocked at the door of my wonderful advisor,

Llamé a la puerta de mi maravilloso tutor,

Reggie Edgerton, to share my new idea.

Reggie Edgerton, para compartir mi nueva idea.

He listened to me carefully,

Él me escuchó atentamente,

and responded with a grin.

y respondió con una gran sonrisa.

"Why don't you try?"

"¿Por qué no lo intentas?"

And I promise to you,

Y les prometo,

this was such an important moment in my career,

este fue un momento tan importante en mi carrera,

when I realized that the great leader

cuando me di cuenta de que el gran líder

believed in young people and new ideas.

creía en la gente joven y en las nuevas ideas.

And this was the idea:

Y esta era la idea:

I'm going to use a simplistic metaphor

voy a usar una metáfora simplista

to explain to you this complicated concept.

para explicar este concepto complicado.

Imagine that the locomotor system is a car.

Imaginen que el aparato locomotor es un coche.

The engine is the spinal cord.

El motor es la médula espinal.

The transmission is interrupted. The engine is turned off.

La transmisión se interrumpe. El motor está apagado.

How could we re-engage the engine?

¿Cómo podríamos volver a reengranar el motor?

First, we have to provide the fuel;

En primer lugar, tenemos que proporcionar el combustible;

second, press the accelerator pedal;

en segundo lugar, presionar el acelerador;

third, steer the car.

en tercer lugar, dirigir el coche.

It turned out that there are known neural pathways

Resulta que se conocen redes neurales

coming from the brain that play this very function

provenientes del cerebro que desempeñan esta función

during locomotion.

durante la locomoción.

My idea: Replace this missing input

Mi idea: sustituir esta falta de entrada

to provide the spinal cord

para darle a la médula espinal

with the kind of intervention

el tipo de intervención

that the brain would deliver naturally in order to walk.

que el cerebro entregaría naturalmente para caminar.

For this, I leveraged 20 years of past research in neuroscience,

Para esto, aproveché 20 años de investigaciones anteriores en neurociencias,

first to replace the missing fuel

primero para reemplazar la falta de combustible

with pharmacological agents

con los agentes farmacológicos

that prepare the neurons in the spinal cord to fire,

que preparan a las neuronas de la médula espinal para disparar,

and second, to mimic the accelerator pedal

y segundo, para imitar el pedal del acelerador

with electrical stimulation.

con estimulación eléctrica.

So here imagine an electrode

Imaginen aquí un electrodo

implanted on the back of the spinal cord

implantado en la parte posterior de la médula espinal

to deliver painless stimulation.

para dar estímulos indoloros.

It took many years, but eventually we developed

Tomó muchos años, pero finalmente hemos desarrollado

an electrochemical neuroprosthesis

un neuroprótesis electroquímica

that transformed the neural network

que transforme la red neuronal

in the spinal cord from dormant to a highly functional state.

en la médula espinal de inactiva a un estado altamente funcional.

Immediately, the paralyzed rat can stand.

Inmediatamente, la rata paralizada puede pararse.

As soon as the treadmill belt starts moving,

Tan pronto como la banda comienza a moverse,

the animal shows coordinated movement of the leg,

el animal presenta movimiento coordinados de las piernas,

but without the brain.

pero sin el cerebro.

Here what I call "the spinal brain"

Aquí lo que yo llamo "el cerebro espinal"

cognitively processes sensory information

cognitivamente procesa la información sensorial

arising from the moving leg

derivada del movimiento de la pierna

and makes decisions as to how to activate the muscle

y toma las decisiones sobre la manera de activar el músculo

in order to stand, to walk, to run,

con el fin de pararse, caminar, correr,

and even here, while sprinting,

y aun aquí, mientras corre,

instantly stand

instantáneamente para

if the treadmill stops moving.

si la cinta deja de moverse.

This was amazing.

Esto fue increíble.

I was completely fascinated by this locomotion

Estaba totalmente fascinado por este locomoción

without the brain,

sin el cerebro,

but at the same time so frustrated.

pero al mismo tiempo tan frustrado.

This locomotion was completely involuntary.

Esta locomoción era totalmente involuntaria.

The animal had virtually no control over the legs.

El animal prácticamente no tenía control sobre las piernas.

Clearly, the steering system was missing.

Claramente, faltaba el sistema de manejo.

And it then became obvious from me

Y luego llegó a ser obvio para mí

that we had to move away

que teníamos que movernos.

from the classical rehabilitation paradigm,

desde el paradigma de la rehabilitación clásica,

stepping on a treadmill,

caminar sobre una cinta rodante,

and develop conditions that would encourage

y desarrollar condiciones que alentarían

the brain to begin voluntary control over the leg.

al cerebro a comenzar a controlar voluntariamente las piernas.

With this in mind, we developed a completely new

Con esto en mente, desarrollamos un sistema robótico totalmente

robotic system to support the rat

nuevo para apoyar a la rata

in any direction of space.

en cualquier dirección del espacio.

Imagine, this is really cool.

Imaginen, esto es genial.

So imagine the little 200-gram rat

Así que imagínen a la ratita de 200 gramos

attached at the extremity of this 200-kilo robot,

atada a la extremidad de este robot de 200 kilos,

but the rat does not feel the robot.

pero la rata no siente el robot.

The robot is transparent,

El robot es transparente,

just like you would hold a young child

al igual que cuando Uds. sostienen a su bebé

during the first insecure steps.

durante los primeros pasos inseguros.

Let me summarize: The rat received

Permítanme resumir: la rata recibió

a paralyzing lesion of the spinal cord.

una lesión paralizante de la médula espinal.

The electrochemical neuroprosthesis enabled

La neuroprótesis electroquímica habilitó

a highly functional state of the spinal locomotor networks.

un estado altamente funcional de las redes locomotoras espinales.

The robot provided the safe environment

El robot provee un ambiente seguro

to allow the rat to attempt anything

para permitir que la rata intente cualquier cosa

to engage the paralyzed legs.

para involucrar las piernas paralizadas.

And for motivation, we used what I think

Y para la motivación, utilizamos lo que pienso

is the most powerful pharmacology of Switzerland:

es la más poderosa droga de Suiza:

fine Swiss chocolate.

fino chocolate suizo.

(Laughter)

(Risas)

Actually, the first results were very, very,

La verdad, los primeros resultados fueron muy, muy,

very disappointing.

muy decepcionantes.

Here is my best physical therapist

Aquí está mi mejor fisioterapeuta

completely failing to encourage the rat

completamente incapaz de estimular la rata

to take a single step,

para dar un solo paso,

whereas the same rat, five minutes earlier,

mientras que la misma rata, 5 minutos antes,

walked beautifully on the treadmill.

caminó bellamente en la caminadora.

We were so frustrated.

Estábamos tan frustrados.

But you know, one of the most essential qualities

Pero saben, una de las cualidades más esenciales

of a scientist is perseverance.

de un científico es la perseverancia.

We insisted. We refined our paradigm,

Insistimos. Hemos refinado nuestro paradigma,

and after several months of training,

y después de varios meses de entrenamiento,

the otherwise paralyzed rat could stand,

la otrora rata paralizada podía pararse,

and whenever she decided,

y cuando ella decidía,

initiated full weight-bearing locomotion

iniciaba la locomoción soportando el peso

to sprint towards the rewards.

para correr hacia las recompensas.

This is the first recovery ever observed

Esta es la primera recuperación jamás observada

of voluntary leg movement

de movimiento de las piernas voluntaria

after an experimental lesion of the spinal cord

después de una lesión de la médula espinal experimental

leading to complete and permanent paralysis.

que llevó a una parálisis completa y permanente.

In fact --

De hecho...

(Applause)

(Aplausos)

Thank you.

Gracias.

In fact, not only could the rat initiate

De hecho, no solo podría la rata iniciar

and sustain locomotion on the ground,

y sostener la locomoción en el suelo,

they could even adjust leg movement,

incluso podría ajustar movimiento de las piernas,

for example, to resist gravity

por ejemplo, para resistir la gravedad

in order to climb a staircase.

para subir una escalera.

I can promise you this was

Puedo prometerles que esto fue

such an emotional moment in my laboratory.

un momento emotivo en mi laboratorio.

It took us 10 years of hard work

Nos tomó 10 años de trabajo duro

to reach this goal.

alcanzar esta meta.

But the remaining question was, how?

Pero la pregunta remanente era, ¿cómo?

I mean, how is it possible?

Quiero decir, ¿cómo es posible?

And here, what we found

Y aquí, lo que encontramos

was completely unexpected.

fue completamente inesperado.

This novel training paradigm

Este novedoso paradigma de entrenamiento

encouraged the brain to create new connections,

alentó al cerebro a crear nuevas conexiones,

some relay circuits

algunos circuitos relé

that relay information from the brain

que transmiten información desde el cerebro

past the injury and restore cortical control

más allá de la lesión y restauran el control cortical

over the locomotor networks below the injury.

sobre las redes del aparato locomotor debajo de la lesión.

And here, you can see one such example,

Y aquí, pueden ver un ejemplo de ello,

where we label the fibers coming from the brain in red.

donde marcamos las fibras provenientes del cerebro, en rojo.

This blue neuron is connected with the locomotor center,

Esta neurona azul está conectada con el centro locomotor,

and what this constellation

y lo que esta constelación

of synaptic contacts means

de contactos sinápticos significa

is that the brain is reconnected with the locomotor center

es que el cerebro está reconectado con el centro locomotor

with only one relay neuron.

con solo una neurona relé.

But the remodeling was not restricted

Pero la remodelación no fue restringida

to the lesion area.

a la zona de la lesión.

It occurred throughout the central nervous system,

Ocurrió a través de todo el sistema nervioso central,

including in the brain stem,

incluso en el tallo cerebral,

where we observed up to 300-percent increase

donde pudimos observar hasta un 300% de aumento

in the density of fibers coming from the brain.

en la densidad de fibras provenientes del cerebro.

We did not aim to repair the spinal cord,

No pretendíamos reparar la médula espinal,

yet we were able to promote

sin embargo hemos sido capaces de promover

one of the more extensive remodeling

una de las más extensas remodelaciones

of axonal projections ever observed

de proyecciones axonales jamás observadas

in the central nervous system of adult mammal

en el sistema nervioso central de mamíferos adultos

after an injury.

después de una lesión.

And there is a very important message

Y hay un mensaje muy importante

hidden behind this discovery.

oculto detrás de este descubrimiento.

They are the result of a young team

Es el resultado de un equipo joven

of very talented people:

de personas muy talentosas:

physical therapists, neurobiologists, neurosurgeons,

terapeutas físicos, neurobiólogos, neurocirujanos,

engineers of all kinds,

ingenieros de todo tipo,

who have achieved together

que han logrado juntos

what would have been impossible by single individuals.

lo que hubiera sido imposible por personas individuales.

This is truly a trans-disciplinary team.

Este es verdaderamente un equipo interdisciplinario.

They are working so close to each other

Están trabajando tan cerca uno del otro

that there is horizontal transfer of DNA.

que hay transferencia horizontal de ADN.

We are creating the next generation

Estamos creando la nueva generación

of M.D.'s and engineers

de médicos e ingenieros

capable of translating discoveries all the way

capaces de traducir los descubrimientos por todo el camino,

from bench to bedside.

del laboratorio al paciente.

And me?

¿Y yo?

I am only the maestro who orchestrated this beautiful symphony.

Soy solo el maestro que orquestó esta hermosa sinfonía.

Now, I am sure you are all wondering, aren't you,

Ahora, estoy seguro de que todos se están preguntando, verdad,

will this help injured people?

¿ayudará esto a las personas con lesiones?

Me too, every day.

Yo también, todos los días.

The truth is that we don't know enough yet.

La verdad es que todavía no sabemos lo suficiente.

This is certainly not a cure for spinal cord injury,

Esto no es una cura para la lesión de la médula espinal,

but I begin to believe that this may lead

pero empiezo a creer que se podría conducir

to an intervention to improve recovery

a una intervención para mejorar la recuperación

and people's quality of life.

y la calidad de vida de las personas.

I would like you all

Quiero que todos ustedes

to take a moment and dream with me.

tomen un momento y sueñen conmigo.

Imagine a person just suffered a spinal cord injury.

Imaginen que una persona acaba de sufrir una lesión en la médula espinal.

After a few weeks of recovery,

Tras unas semanas de recuperación,

we will implant a programmable pump

implantaremos una bomba programable

to deliver a personalized pharmacological cocktail

para ofrecer un cóctel farmacológico personalizado

directly to the spinal cord.

directamente a la médula espinal.

At the same time, we will implant an electrode array,

Al mismo tiempo, implantaremos una serie de electrodos,

a sort of second skin

una especie de segunda piel

covering the area of the spinal cord controlling leg movement,

cubriendo el área de la médula espinal que controla el movimiento de las piernas,

and this array is attached to an electrical pulse generator

y este conjunto está conectado a un generador de impulsos eléctricos

that delivers stimulations that are tailored

que ofrece estímulos que se adaptan

to the person's needs.

a las necesidades de la persona.

This defines a personalized electrochemical neuroprosthesis

Esto define una neuroprótesis electroquímica personalizada

that will enable locomotion

que le permitirá la locomoción

during training with a newly designed supporting system.

durante el entrenamiento con un sistema de apoyo recientemente diseñado.

And my hope is that after several months of training,

Y mi esperanza es que después de varios meses de entrenamiento,

there may be enough remodeling of residual connection

pueda haber suficiente remodelación de conexión residual

to allow locomotion without the robot,

como para permitir la locomoción sin el robot,

maybe even without pharmacology or stimulation.

tal vez incluso sin farmacología o estimulación.

My hope here is to be able to create

Mi esperanza es ser capaz de crear

the personalized condition

las condiciones personalizadas

to boost the plasticity of the brain

para potenciar la plasticidad del cerebro

and the spinal cord.

y la médula espinal.

And this is a radically new concept

Y este es un concepto radicalmente nuevo

that may apply to other neurological disorders,

que podría aplicarse a otros trastornos neurológicos,

what I termed "personalized neuroprosthetics,"

lo que denomino "neuroprótesis personalizada",

where by sensing and stimulating neural interfaces,

donde detectando y estimulando las interfaces neurales,

I implanted throughout the nervous system,

que yo implanto en todo el sistema nervioso,

in the brain, in the spinal cord,

en el cerebro, en la médula espinal,

even in peripheral nerves,

incluso en nervios periféricos,

based on patient-specific impairments.

basado en las deficiencias específicas del paciente.

But not to replace the lost function, no --

Pero no para reemplazar la función perdida, no...

to help the brain help itself.

para ayudar a que el cerebro se ayude a sí mismo.

And I hope this enticed your imagination,

Y espero que esto seduzca su imaginación,

because I can promise to you

porque les puedo prometer que

this is not a matter of whether this revolution will occur,

esto no es una cuestión de si esta revolución se producirá,

but when.

sino cuándo.

And remember, we are only as great

Y recuerden, solo somos tan grandes

as our imagination, as big as our dream.

como nuestra imaginación, tan grandes como nuestros sueños.

Thank you.

Gracias.

(Applause)

(Aplausos)