with a mixed background in physics and medicine.

私は神経科学者ですが

My lab at the Swiss Federal Institute of Technology

物理と医学を専門的に学びました

focuses on spinal cord injury,

スイス連邦工科大学の研究室で

which affects more than 50,000 people

脊髄損傷を研究しています

around the world every year,

世界中で 毎年５万人以上の人が 脊髄損傷事故という

with dramatic consequences for affected individuals,

世界中で 毎年５万人以上の人が 脊髄損傷事故という

whose life literally shatters

そのほんの一瞬の出来事によって 人生が一転し

in a matter of a handful of seconds.

そのほんの一瞬の出来事によって 人生が一転し

And for me, the Man of Steel,

劇的な生活の変化に苦しんでいます

Christopher Reeve,

『スーパーマン』を演じたー

has best raised the awareness

クリストファー・リーヴにより

on the distress of spinal cord injured people.

脊髄損傷を負った人々の 苦脳に対する私の認識が高まり

And this is how I started my own personal journey

脊髄損傷を負った人々の 苦悩に対する私の認識が高まり

in this field of research,

私のこの分野の研究が

working with the Christopher and Dana Reeve Foundation.

私のこの分野の研究が

I still remember this decisive moment.

「クリストファー＆ダナ・リーヴ基金」で始まったのです

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

ある決定的瞬間を 今でも覚えています

with the foundation.

ある日 いつものように 仕事を終えたばかりの時でした

Chris addressed us, the scientists and experts,

ある日 いつものように 仕事を終えたばかりの時でした

"You have to be more pragmatic.

クリスは私たち科学者や専門家に こう言ったのです

When leaving your laboratory tomorrow,

「もっと現実的にならなきゃダメだ

I want you to stop by the rehabilitation center

明日 研究室を出る時はー

to watch injured people

リハビリセンターに 立ち寄って欲しい

fighting to take a step,

患者の姿を—

struggling to maintain their trunk.

一歩踏み出すのに苦戦し—

And when you go home,

必死で 体を支える 彼らの姿を見て欲しいんだ

think of what you are going to change in your research

そして家に帰ったら

on the following day to make their lives better."

彼らの状況を改善するには 研究の何を変えるべきかを考えて欲しい」

These words, they stuck with me.

彼らの状況を改善するには 研究の何を変えるべきかを考えて欲しい」

This was more than 10 years ago,

この言葉が ずっと心に残っています

but ever since, my laboratory has followed

もう10年以上前の事ですが

the pragmatic approach to recovery

それ以来 我々の研究では 脊髄損傷から回復するための

after spinal cord injury.

それ以来 我々の研究では 脊髄損傷から回復するための

And my first step in this direction

実践的なアプローチを 行なってきました

was to develop a new model of spinal cord injury

私が最初に行なった事は

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

新しく脊髄損傷のモデルを 作り出す事で

while offering well-controlled experimental conditions.

そのモデルは 人の脊髄損傷の 重要な特徴を備える一方

And for this purpose, we placed two hemisections

実験にも うまく使える状態で なくては なりませんでした

on opposite sides of the body.

そのために ラットの脊髄の両側に メスを入れ 半側切断を行いました

They completely interrupt the communication

そのために ラットの脊髄の両側に メスを入れ 半側切断を行いました

between the brain and the spinal cord,

これで 脳と脊髄の伝達を 完全に遮断することになり

thus leading to complete and permanent paralysis

これで 脳と脊髄の伝達を 完全に遮断することになり

of the leg.

足が完全に 永久的に麻痺してしまいます

But, as observed, after most injuries in humans,

足が完全に 永久的に麻痺してしまいます

there is this intervening gap of intact neural tissue

でも 人の脊髄損傷の殆どには

through which recovery can occur.

神経繊維の回復に利用できる 無傷の神経細胞が残っているのです

But how to make it happen?

神経繊維の回復に利用できる 無傷の神経細胞が残っているのです

Well, the classical approach

でも その方法は？

consists of applying intervention

従来のアプローチは

that would promote the growth of the severed fiber

治療介入を施すことで

to the original target.

切断された神経繊維を 元のように繋ぎ合うように

And while this certainly remained the key for a cure,

成長を促す方法です

this seemed extraordinarily complicated to me.

これは今でも確かに 治癒の鍵となるものですが

To reach clinical fruition rapidly,

しかし私には あまりにも 複雑だと思えたのです

it was obvious:

速やかに臨床実験の成果を出すには

I had to think about the problem differently.

明らかに

It turned out that more than 100 years of research

問題の見方を変えなければ いけませんでした

on spinal cord physiology,

脊髄生理学における百年以上の

starting with the Nobel Prize Sherrington,

脊髄生理学における百年以上の

had shown that

ノーベル賞受賞者チャールズ・シェリントン から始まる研究では

the spinal cord, below most injuries,

ノーベル賞受賞者チャールズ・シェリントン から始まる研究では

contained all the necessary and sufficient neural networks

脊髄損傷した部分より下の脊髄には

to coordinate locomotion,

殆どの場合 歩行運動に必要な 神経回路は十分にありますが

but because input from the brain is interrupted,

殆どの場合 歩行運動に必要な 神経回路は十分にありますが

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

脳からの情報が 遮断されているので

My idea: We awaken this network.

休眠状態のような機能していない 状態にあることが分っています

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

そこで 私は 回路を目覚めさせる事を考えました

after completing my Ph.D. in France,

当時 私はフランスで博士号取得後 ロスで博士研究員をしていました

where independent thinking

当時 私はフランスで博士号取得後 ロスで博士研究員をしていました

is not necessarily promoted.

そこでは自立的な思考は 必ずしも歓迎されません

(Laughter)

そこでは自立的な思考は 必ずしも歓迎されません

I was afraid to talk to my new boss,

（笑）

but decided to muster up my courage.

新しい上司に話すのが 怖かったのですが

I knocked at the door of my wonderful advisor,

勇気を出すことにしたのです

Reggie Edgerton, to share my new idea.

私の考えを聞いてもらおうと アドバイザーの レジー・エジャートン博士を訪ねました

He listened to me carefully,

私の考えを聞いてもらおうと アドバイザーの レジー・エジャートン博士を訪ねました

and responded with a grin.

彼は 真剣に私の話を聞き

"Why don't you try?"

そして にこっと笑って言ったのです

And I promise to you,

「やってみらどうだ」と これは間違いなく

this was such an important moment in my career,

「やってみらどうだ」と これは間違いなく

when I realized that the great leader

私のキャリアにおいて重要な瞬間でした

believed in young people and new ideas.

偉大な指導者が 若者と新しいアイデア を信じてくれていると知ったのです

And this was the idea:

偉大な指導者が 若者と新しいアイデア を信じてくれていると知ったのです

I'm going to use a simplistic metaphor

アイデアは こうです

to explain to you this complicated concept.

複雑なコンセプトを説明するために シンプルな比喩を使いましょう

Imagine that the locomotor system is a car.

複雑なコンセプトを説明するために シンプルな比喩を使いましょう

The engine is the spinal cord.

運動組織を車だと考えて下さい

The transmission is interrupted. The engine is turned off.

エンジンは脊髄です

How could we re-engage the engine?

トランズミッションは切断され エンジンは止まりました

First, we have to provide the fuel;

どうやって再起動しますか

second, press the accelerator pedal;

まず 燃料が必要です

third, steer the car.

次に アクセルを踏んで

It turned out that there are known neural pathways

ハンドル操作も必要です

coming from the brain that play this very function

脳からの神経回路は

during locomotion.

歩行中 まさに この機能を 司っています

My idea: Replace this missing input

歩行中 まさに この機能を 司っています

to provide the spinal cord

私のアイデアは この損傷した回路に

with the kind of intervention

私のアイデアは この損傷した回路に

that the brain would deliver naturally in order to walk.

歩行の為に自然に脳がすることを 治療で補い施してあげることです

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

歩行の為に自然に脳がすることを 治療で補い施してあげることです

first to replace the missing fuel

そのために神経科学で 20年学んだ事を活かしました

with pharmacological agents

まず 薬剤を使って 足りない燃料に置き換えました

that prepare the neurons in the spinal cord to fire,

まず 薬剤を使って 足りない燃料に置き換えました

and second, to mimic the accelerator pedal

脊髄内のニューロンが 発火できるようにです

with electrical stimulation.

次に アクセルペダルの役割に 電気刺激を使いました

So here imagine an electrode

次に アクセルペダルの役割に 電気刺激を使いました

implanted on the back of the spinal cord

電極が脊髄に埋め込まれて

to deliver painless stimulation.

電極が脊髄に埋め込まれて

It took many years, but eventually we developed

痛みのない刺激を与えます

an electrochemical neuroprosthesis

何年もかけ ついに 電気化学信号を使った

that transformed the neural network

神経補綴を開発し

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

脊髄の神経回路を休眠状態から 機能状態に変えたのです

Immediately, the paralyzed rat can stand.

脊髄の神経回路を休眠状態から 機能状態に変えたのです

As soon as the treadmill belt starts moving,

すぐに 全身麻痺していたマウスは 立てるようになりました

the animal shows coordinated movement of the leg,

トレッドミルが動き始めると

but without the brain.

その動きに合わせて足を 動かすようになったのです

Here what I call "the spinal brain"

脳の指示なしにです

cognitively processes sensory information

私が呼ぶ「脊髄脳」は

arising from the moving leg

足の動きからの感覚情報を認知処理し

and makes decisions as to how to activate the muscle

足の動きからの感覚情報を認知処理し

in order to stand, to walk, to run,

筋肉の動かし方を決め

and even here, while sprinting,

立ったり 歩いたりしました

instantly stand

速く走っている時

if the treadmill stops moving.

トレッドミルが止まれば 立ち止まることさえできました

This was amazing.

トレッドミルが止まれば 立ち止まることさえできました

I was completely fascinated by this locomotion

驚くべき事でした

without the brain,

脳からの指示なしに歩行できたことに とても感動しました

but at the same time so frustrated.

脳からの指示なしに歩行できたことに とても感動しました

This locomotion was completely involuntary.

しかし同時に 歯がゆい思いもしました

The animal had virtually no control over the legs.

この歩行は 随意運動ではないからです

Clearly, the steering system was missing.

マウスは自分の足を全く コントロールすることはできません

And it then became obvious from me

明らかに「ハンドル操作」の システムがないのです

that we had to move away

そして 私たちは従来の リハビリの理論の枠から

from the classical rehabilitation paradigm,

そして 私たちは従来の リハビリの理論の粋から

stepping on a treadmill,

脱却しなければならないと 気がつきました

and develop conditions that would encourage

トレッドミルを歩かせ

the brain to begin voluntary control over the leg.

脳が足に随意運動をさせる状態に

With this in mind, we developed a completely new

回復させるというのが 嘗てのリハリビ方法でした

robotic system to support the rat

これを念頭に置きながら 全く新しいー

in any direction of space.

ラットがどの方向にも行けるよう 最新のロボットシステムを開発しました

Imagine, this is really cool.

ラットがどの方向にも行けるよう 最新のロボットシステムを開発しました

So imagine the little 200-gram rat

とってもよく出来てるんですよ

attached at the extremity of this 200-kilo robot,

２百グラムの小さなラットを

but the rat does not feel the robot.

２百キロのロボットにつなぎます

The robot is transparent,

しかし ラットはロボットを 感じる事はありません

just like you would hold a young child

ロボットは単なる補助的なもので

during the first insecure steps.

赤ちゃんが初めて立ち上がる時 支えるのと同じです

Let me summarize: The rat received

赤ちゃんが初めて立ち上がる時 支えるのと同じです

a paralyzing lesion of the spinal cord.

つまり こうです ラットに脊髄損傷を与え

The electrochemical neuroprosthesis enabled

つまり こうです ラットに脊髄損傷を与え

a highly functional state of the spinal locomotor networks.

電気化学信号を使った 神経プロテーゼで

The robot provided the safe environment

脊髄運動性神経回路を 機能できる状態にします

to allow the rat to attempt anything

このロボットのお陰で ラットが麻痺した足を

to engage the paralyzed legs.

どのように動かしても 大丈夫なのです

And for motivation, we used what I think

どのように動かしても 大丈夫なのです

is the most powerful pharmacology of Switzerland:

動くモチベーションのためには

fine Swiss chocolate.

スイスで最強の薬を使いました

(Laughter)

おいしいスイスチョコレートです

Actually, the first results were very, very,

（笑）

very disappointing.

実は 最初の結果には とても とても・・・

Here is my best physical therapist

とっても 落胆させられました

completely failing to encourage the rat

彼女は最高の理学療法士ですが

to take a single step,

ラットに 一歩を踏み出させるのに 大失敗しています

whereas the same rat, five minutes earlier,

ラットに 一歩を踏み出させるのに 大失敗しています

walked beautifully on the treadmill.

５分前には 問題なく歩いていた 同じラットがです

We were so frustrated.

５分前には 問題なく歩いていた 同じラットがです

But you know, one of the most essential qualities

私たちは 焦りを感じました

of a scientist is perseverance.

しかし ご存知のように科学者に 最も要求される資質は 忍耐力です

We insisted. We refined our paradigm,

しかし ご存知のように科学者に 最も要求される資質は 忍耐力です

and after several months of training,

粘り強く 我々の理論に改良を重ね

the otherwise paralyzed rat could stand,

何ヶ月もの訓練の後

and whenever she decided,

麻痺したラットは 自分の意志で立ち

initiated full weight-bearing locomotion

麻痺したラットは 自分の意志で立ち

to sprint towards the rewards.

自らご褒美に向かって 体重を支えて走ったのです

This is the first recovery ever observed

自らご褒美に向かって 体重を支えて走ったのです

of voluntary leg movement

これは 初めて見られた 足の随意運動で

after an experimental lesion of the spinal cord

これは 初めて見られた 足の随意運動で

leading to complete and permanent paralysis.

全身麻痺モデル作成後 最初の回復への兆しでした

In fact --

全身麻痺モデル作成後 最初の回復への兆しでした

(Applause)

実は・・・

Thank you.

（拍手）

In fact, not only could the rat initiate

ありがとう

and sustain locomotion on the ground,

それに ラットが自分の意志で 平地を歩き続けただけでなく

they could even adjust leg movement,

それに ラットが自分の意志で 平地を歩き続けただけでなく

for example, to resist gravity

足の動きを調節する事もできたのです

in order to climb a staircase.

例えば 階段を登るために

I can promise you this was

重力に逆らいました

such an emotional moment in my laboratory.

これは 本当に研究室における 感動的な瞬間でした

It took us 10 years of hard work

これは 本当に研究室における 感動的な瞬間でした

to reach this goal.

この目標に到達するまで 10年努力してきたのです

But the remaining question was, how?

この目標に到達するまで 10年努力してきたのです

I mean, how is it possible?

しかし 残った問題は この仕組みです

And here, what we found

なぜ こんなことが可能なのでしょう?

was completely unexpected.

実は 私たちが発見した事は まったく予期せぬものでした

This novel training paradigm

実は 私たちが発見した事は まったく予期せぬものでした

encouraged the brain to create new connections,

この画期的な訓練によって

some relay circuits

脳が新しい回路を 作れるようになったのです

that relay information from the brain

ある種のリレー回路で

past the injury and restore cortical control

脳からの情報をリレーして

over the locomotor networks below the injury.

損傷部を通り その下の運動神経回路の 皮質制御を復元したのです

And here, you can see one such example,

損傷部を通り その下の運動神経回路の 皮質制御を復元したのです

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

その一つの例が これです

This blue neuron is connected with the locomotor center,

脳から来ている線維を 赤にしてあります

and what this constellation

青いニューロンが 運動中枢につながっています

of synaptic contacts means

このシナプス接合の集まりが 意味することは

is that the brain is reconnected with the locomotor center

このシナプス接合の集まりが 意味することは

with only one relay neuron.

脳はたった１つのリレーニューロンで 運動中枢に再接続しているということです

But the remodeling was not restricted

脳はたった１つのリレーニューロンで 運動中枢に再接続しているということです

to the lesion area.

しかし この再構築は 損傷部分に限られていませんでした

It occurred throughout the central nervous system,

しかし この再構築は 損傷部分に限られていませんでした

including in the brain stem,

脳幹を含む中枢神経組織に渡っても 起こっていて

where we observed up to 300-percent increase

脳幹を含む中枢神経組織に渡っても 起こっていて

in the density of fibers coming from the brain.

脳からくる線維の密度が 最大 300％も上昇していました

We did not aim to repair the spinal cord,

脳からくる線維の密度が 最大 300％も上昇していました

yet we were able to promote

脊髄自体を修復するのが 目的ではありませんでしたが

one of the more extensive remodeling

受損した 大人のほ乳類の 中枢神経組織に

of axonal projections ever observed

受損した 大人のほ乳類の 中枢神経組織に

in the central nervous system of adult mammal

これ程の軸索投射の 再構築に成功したのは

after an injury.

これ程の軸索投射の 再構築に成功したのは

And there is a very important message

稀な事です

hidden behind this discovery.

この発見には 隠れた重要なメッセージがあります

They are the result of a young team

この発見には 隠れた重要なメッセージがあります

of very talented people:

それは 才能ある若いチームの功績です

physical therapists, neurobiologists, neurosurgeons,

それは 才能ある若いチームの功績です

engineers of all kinds,

理学療法士 神経生物学者 神経外科医

who have achieved together

様々なジャンルの技師たち

what would have been impossible by single individuals.

一人では決して成し遂げられなかった事を 共に達成しました

This is truly a trans-disciplinary team.

一人では決して成し遂げられなかった事を 共に達成しました

They are working so close to each other

まさに専門分野を超えたチームです

that there is horizontal transfer of DNA.

密接な共同作業の中

We are creating the next generation

専門知識を共有し合ったので

of M.D.'s and engineers

実験での発見を 実践的に応用出来る

capable of translating discoveries all the way

実験での発見を 実践的に応用出来る

from bench to bedside.

新世代の医学士と技師が 生まれているのです

And me?

新世代の医学士と技師が 生まれているのです

I am only the maestro who orchestrated this beautiful symphony.

私の役目は？

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

私はこの美しいオーケストラの 指揮者に過ぎません

will this help injured people?

さて 皆さんは こう思っているでしょう

Me too, every day.

これで患者を助けられるのか？

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

私も毎日 考えています

This is certainly not a cure for spinal cord injury,

正直に言うと 私たちには 分らない事がまだ一杯です

but I begin to believe that this may lead

これは 確かにまだ脊随損傷の 治療にはなりません

to an intervention to improve recovery

しかし これが脊損からの回復や 患者の生活を改善することにー

and people's quality of life.

しかし これが脊損からの回復や 患者の生活を改善することにー

I would like you all

役立つと私は信じています

to take a moment and dream with me.

ちょっと私と一緒に 空想してみて下さい

Imagine a person just suffered a spinal cord injury.

ちょっと私と一緒に 空想してみて下さい

After a few weeks of recovery,

脊髄損傷を負った直後の人を 想像してください

we will implant a programmable pump

回復期 数週間目に

to deliver a personalized pharmacological cocktail

脊髄に直接 薬剤を送れるよう

directly to the spinal cord.

プログラムで制御されたポンプを 埋め込みます

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

プログラムで制御されたポンプを 埋め込みます

a sort of second skin

同時に 電極アレイも組み込みます

covering the area of the spinal cord controlling leg movement,

足の動きを管理する 脊髄のエリアを カバーする皮膚のようなものです

and this array is attached to an electrical pulse generator

足の動きを管理する 脊髄のエリアを カバーする皮膚のようなものです

that delivers stimulations that are tailored

この電極アレイは 電子パルス発生器につながっており

to the person's needs.

その人に必要な程度の 刺激を与えます

This defines a personalized electrochemical neuroprosthesis

その人に必要な程度の 刺激を与えます