סימטרי Bihemispheric לאחר מות מוח חיתוך לחקר בריא והגבלות מוח פתולוגיים בבני אדם
Summary
נהלי חיתוך מוח מאורגנים נחוצים כדי לתאם תופעות נוירופסיכיאטריות ספציפיות עם אבחנות neuropathologic מוחלטות. גזרי המוח מבוצעים בצורה שונה על בסיס למקרים Clinico-אקדמיים שונים. פרוטוקול זה מתאר הליך חיתוך המוח סימטרי bihemispheric לחקור הבדלים חצי מוח פתולוגיות מוח אנושיים וכדי למקסם / וביומולקולרית נוכחית ועתידיות טכניקות הדמייה.
Abstract
Neuropathologists, בזמנים, להרגיש מאוים על ידי כמות ידע הדרושה כדי ליצור אבחנות ומוחלטות תופעות נוירופסיכיאטריות מורכבות שתוארו באותם חולים שעבורם נתיחת מוח כבר מבוקשת. למרות ההתקדמות של מדעים הביו-רפואיים וכן הדמייה חוללה מהפכה בתחום נוירופסיכיאטריות, אלא גם ייצור את הרעיון מטעה כי נתיחות מוח יש ערך מאשר בלבד. רעיון שווא זה יצר הפחתה דרסטית של שיעורי נתיחה, וכתוצאה מכך, אפשרות מופחתת לבצע חקירות נוירו מפורטות יותר ורחבת היקף, אשר נחוצות כדי להבין היבטים נורמלים ופתולוגיים רבים עדיין לא ידועים של המוח האנושי. שיטת מסקני המסורתית של קורלציה בין תופעות נוירופסיכיאטריות נצפה ואפיון / לוקליזציה המקבילה של וקושרת neurohistological האפשרית שלהם ממשיכה להיות בעל ערך מוטל בספק. בהקשר של neuropsychiמחלות atric, שיטת clinicopathological המסורתית היא עדיין המתודולוגיה הטובה ביותר האפשרית (ולעתים קרובות הזמינה רק) לקשר תכונות נוירופסיכיאטריות ייחודיות מצעי נוירו המקבילים שלהם, שכן הוא מסתמך דווקא על ההערכה הפיסית הישירה של רקמות מוח. הערכת המוח לאחר מוות מבוסס על מוח חיתוך והליכים להשתנות על פני מרכזייה בנוירופתולוגיה שונה. גזרי מוח מבוצעים באופן נרחב ושיטתי יחסיים המבוסס על למקרים קליניים ואקדמיים השונים נוכחים בכל מוסד. יותר אנטומית מתודולוגיה חיתוך המוח כלול וסימטרית דו-חצאי המוח צריך לפחות לשמש למטרות מחקר בנוירופתולוגיה האדם לחקור באופן קוהרנטי, לעומק, בתנאים נורמליים ופתולוגיים עם המוזרויות של המוח האנושי (כלומר, התמחות חצאי המוח ואת lateralization עבור ספציפי פונקציות). שיטה אלה יינתן Colle מקיף יותרction של היטב מאופיין neuropathologically מוח זמין עבור טכניקות ביוטכנולוגיה הדמייה נוכחיות ועתידיות. אנו מתארים הליך חיתוך המוח סימטרי דו-חצאים מוח לחקירת הבדלים חצי מוח פתולוגיות מוח אנושיות לשימוש עם נוכחי כמו גם טכניקות וביומולקולרית / הדמייה בעתיד.
Introduction
Neuropathologists לנו את הפריבילגיה המדעית, כבוד אינטלקטואלי, וחובת אבחון להעריך מוחות אנושיים. במשך עשורים רבים, תיאורים קליניים מפורטים של מחלות במוח מאמץ גדול כדי individuate וקושר neurohistological האפשרי שלהם במוח שלאחר מוות האנושי נעשו. מבחינה הסטורית, מאמצים אלה ייצגו את השיטה פרודוקטיבי ביותר שבאמצעותו מדעי הרפואה, והנוירולוגיה בפרט, מתקדמים בעידן המודרני. הודות neuropathologists הנודע הקודם ומסירותם, נחישות, מלגה, ביכולת מושלמת להפלות בין רקמות המוח נורמלי נורמלי (לעתים קרובות תוך שימוש בכלים Rudimental מאוד), אנחנו יכולים כעת לחקור ומחלות היעד כגון מחלת אלצהיימר-Perusini (שלא בצדק רק בשם אלצהיימר המחלה; APD / AD) 1, מחלת פרקינסון (PD) 2, מחלת קרויצפלד-יעקב (CJD) 3, מחלת לו גריג-/ טרשת לרוחב Sclerosis (ALS) 4, ו גואם מחלת 5, כדי להזכיר כמה.
טכניקות מתקדמות של הדמייה, כגון טומוגרפיה ממוחשבת בהבחנה גבוהה (כלומר, בדיקת CT ספירלה multisection; אנגיוגרפיה CT), הדמיית תהודה מגנטית תפקודית וצורני (כלומר, fMRI, דיפוזיה-MRI, tractography-MRI, וכו '), טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET), הדמיה מבוססי אולטרא-סאונד, ואחרים, בהחלט שינית הגישה הכללית שלנו על איך לאבחן ולרפא חולים נוירולוגיות ופסיכיאטריות. אף על פי כן, למרות טכניקות הדמייה מסוגלות לדמיין במוחו של אדם בעודו חי, הם לא מציעים את ההזדמנות, ברגע ההתרחשות, ישירות לנתח את המבנים הסלולר מורכבים מאוד subcellular של תאים, כגון תאי עצב; או לדמיין, סימן, ולכמת סוגים ספציפיים של נגעים תאיים; או כדי לציין לוקליזציה neuroanatomical או תת-שלהם דווקא circuital ו משנהרמות אנטומיים circuital. לדוגמה, טכניקות הדמייה לא יכול לזהות או לבצע לוקליזציה גופיפי לוי (LB) בנוירונים פיגמנט של nigra substantia (SN), תכונה פתולוגיים נפוצות הקשורות PD, או סבכים נוירו-פיברילריים (NFT אזור) בקליפת entorhinal, תכונה קלאסית של מחלת אלצהיימר, פתולוגיות מוחיות אחרות. חקירות Neuropathological בשילוב עם מיקרוסקופ דיגיטלי מתקדם עדיין unreplaceable עבור מתאמי clinicopathological מפורטים, ולכן לאבחון סופי.
בשל המאפיינים המיוחדים פונקציונלי-anatomo של המוח האנושי, ובעיקר הלוקליזציה האנטומי שלו (כלומר, בתוך הגולגולת, מערכת הגנה טבעית שאינו מאפשרת את החקירה הישירה של התוכן שלה), הנהגת שיטות הדמייה in vivo סייע באופן יוצא מן הכלל קלינאים וחוקר למצוא תשובות ראשוניות לכמה מהתעלומות של רקמות מורכבות זו. עם זאת, אין קליני או neuroimagiהמתודולוגיה ng שיכול להחליף את ההזדמנות הייחודית לנתח רקמת מוח ישירות במהלך נתיחה שלאחר מוות. רק האוסף המסודר, השימור, והסיווג של מוח האנושי יכול לאפשר חקירות ישירות ושיטתיות של נוירונים ותאי הלא עצביים, מרכיבי התא שלהם, תאיים ונגעים פתולוגי תאיים, וכל סוג של נורמליות בתוך המוח כדי לאשר, לשנות או להגדיר מחדש אבחנות קליניות לגלות מתאמי clinicopathological חדשים. אחת המגבלות לכאורה בדבר ההערכה במוח בנתיחה שלאחר המוות כבר העובדה כי הליך זה הוא מתודולוגיה חתך. יש תמיד יהיה עיכוב בין תהליך נוירו מתמשך (לידי ביטוי קליני או לא) ואת הסיכוי, אם בכלל, כדי להגדיר את זה ברמה neurohistological. זאת בעיקר בשל חוסר היכולת של המוח האנושי לחדש את עצמו. בשלב זה אין להסיג לך רקמת המוח in vivo מבלי ליצור PEנזק rmanent. כתוצאה מכך, זה לא ניתן אורכים או neuropathologically להעריך אותו אדם המוח /. עם זאת, נהלים בנקאיים מוח סטנדרטי מודעות גדולות יותר עבור תרומת המוח בקרב הציבור הרחב יכולים לתרום רבים לפתרון בעיות תזמון-נתיחת מוח על ידי הגדלת מספר המקרים עקבי לאסוף ולנתח. באופן זה, מספרים נאותים יותר של מוח שלאחר מוות ניתן היו לקבל להגדיר דפוסים קבועים שמקורו פתלוגי והתקדמות עבור כל סוג מסוים של פגיעה מוחית הקשורים לכל מחלת מוח אדם. זה ידרוש תרומה וגביית מוחות רבים ככל האפשר מחולים מושפעים כל הפרעת נוירו-פסיכיאטרית, כמו גם מן לביקורות בריאות בכל הגילים. שיטה אחת יכולה להיות איסוף כמה שיותר מוח לאחר מוות ככל האפשר ממרכזים רפואיים כלליים והתמחו כשגרים סטנדרטי. צורך תרומות מוח הובע לאחרונהעל ידי בלומדי הזדקנות 6 דמנציה ונורמלי. אותו הכרח צריך לבוא לידי ביטוי על ידי השדה נוירופסיכיאטריות כשלמים.
עבור הנ"ל ו מסיבות אחרות, עדכון נהלי חיתוך במוח המתמשך הוא הכרחי. יתר על כן, מוח חיתוך נהלים יש טופל בצורה כולל על מרכזי מחקר בנוירופתולוגיה שונים ברחבי העולם, גם לוקח בחשבון את האפשרות להעסיק טכניקות ביוטכנולוגיים נוכחיות ועתידיות לחקור טוב יותר, אני מקווה, כדי להבין באופן מוחלט, את הסיבות ומנגנונים של מחלות מוח בני אנוש.
כאן, בעיקר למטרות מחקר, אנו מתארים מתודולוגיה סימטרי עבור מוח לאחר מות חיתוך בבני אדם. הליך זה נועד להציע איסוף אזורי מוחות יותר מאשר בדרך כלל נעשה משני חצי המוח והמוח קטנים. הליך חיתוך המוח סימטרי דו-חצאים מוח יתאים הרבה יותר טוב עם הידע הנוכחי שלנו של אדםהנוירואנטומיה, כימיה של המוח, ואת לנוירופיזיולוגיה. שיטה זו גם מאפשרת את האפשרות neuropathologically לנתח את התכונות הייחודיות של המוח האנושי, כגון התמחות חצאי המוח ואת lateralization המשויכים התפקודים הקוגניטיביים והלא-קוגניטיבית בדרך כלל או באופן בלעדי נוכח המין שלנו. אם קיימים יחסי pathogenetic ספציפיים בין התמחות / lateralization חצי המוח וסוגים מסוימים של נגעים במוח, או האם אירוע pathogenetic נוירופסיכיאטריות מוזר בתחילה, שכיח, או בלבדי עם חצי כדור ספציפי והתפקוד אינו ידוע כרגע. בתיאור הליך חיתוך המוח סימטרי זה, אנו שואפים להציע שיטה מעודכנת של דיסקציה המוח האנושי שיכול לעזור להבין בתנאים נורמליים ופתולוגיים טוב יותר ברקמות מאוד מיוחדים, המוח. שיטה זו גם לוקחת בחשבון את אותם היבטים של החצאים מוח תפקודי מורפו שקיים רק אצל בני אדם.
Protocol
Representative Results
Discussion
שיטת מוח חיתוך זו ניתן להתאים לצרכימים הספציפיים של כל מעבדה רפואית (למשל, על ידי צמצום מספר אזורי מוחות להעריך עבור כל חץ כדור) תוך שמירה על הליך החיתוך הסימטרי bihemispheric כאחד המאפיינים העיקריים שלה. הפרוטוקול המוצע זה יוכל לשמש עבור פרוצדורות שגרתיות (מרכזי נוירו-מחקר…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank the thousands of brain donors, patients, families, and neuroscientists around the world who, during the last two centuries and through their generous gifts and intellectual efforts, helped to discover how the human brain works, to understand devastating brain diseases, and to develop treatments thereof. We particularly thank Mrs. Cecilia V. Feltis for editing and reviewing this manuscript.
Materials
| Copy of signed informed consent allowing autopsy and brain donation for research use. | |||
| Detailed clinical history of the subject which should include a detailed description of any neurologic and psychiatric symptoms and signs. | |||
| Medical or not-medical video-recordings when available (especially useful in movement disorders field). Next-of-kin’s consent required. | |||
| Neuroimaging, neurophysiology, neuropsychiatric and assessment or clinicometric scales. | |||
| Genetic and family history data. Genetic reports review, if neurogenetic diseases were diagnosed. | |||
| Histology Container | ELECTRON MICROSCOPY SCIENCES | 64233-24 | |
| Histology Cassettes | VWR | 18000-142 (orange) | |
| Histology Cassettes | VWR | 18000-132 (navy) | |
| Knife Handles and Disposable Blades | ELECTRON MICROSCOPY SCIENCES | 62560-04 | |
| Long Blades | ELECTRON MICROSCOPY SCIENCES | 62561-20 | |
| Disposable Blade Knife Handles | ELECTRON MICROSCOPY SCIENCES | 72040-08 | |
| Scalpel Blades | ELECTRON MICROSCOPY SCIENCES | 72049-22 | |
| Accu-Punch 2 mm | ELECTRON MICROSCOPY SCIENCES | 69038-02 | |
| Polystyrene Containers – Sterile | ELECTRON MICROSCOPY SCIENCES | 64240-12 | |
| Dissecting Board | ELECTRON MICROSCOPY SCIENCES | 63307-30 | |
| Formalin solution, neutral buffered, 10% | Sigma-Aldrich | HT501128 SIGMA | |
| Hematoxylin Solution, Gill No. 2 | Sigma-Aldrich | GHS280 SIGMA | |
| Eosin Y solution, aqueous | Sigma-Aldrich | HT1102128 SIGMA | |
| anti-beta-amyloid | Covance, Princeton, NJ | SIG-39220 | 1 500 |
| anti-tau | Thermo Fisher Scientific | MN1020 | 1 500 |
| anti-alpha-synuclein | Abcam | ab27766 | 1 500 |
| anti-phospho-TDP43 | Cosmo Bio Co. | TIP-PTD-P02 | 1 2000 |
| Digital Camera | Any | ||
| Head Impulse Sealing machine | Grainger | 5ZZ35 |
References
- Braun, B., Stadlober-Degwerth, M., Hajak, G., Klunemann, H. H. 100th anniversary of Perusini’s second case: patient RM and his kindred. Am. J. Alzheimers Dis. Other Demen. 25, 189-192 (2010).
- Jellinger, K. A. Neuropathology of sporadic Parkinson’s disease: evaluation and changes of concepts. Mov Disord. 27, 8-30 (2012).
- Head, M. W. Human prion diseases: molecular, cellular and population biology. Neuropathology. 33, 221-236 (2013).
- Hirano, A. Neuropathology of ALS: an overview. Neurology. 47, S63-S66 (1996).
- Oyanagi, K., Wada, M. Neuropathology of parkinsonism-dementia complex and amyotrophic lateral sclerosis of Guam: an update. J. Neurol. 246 (Suppl 2), 19-27 (1999).
- Montine, T. J., et al. Recommendations of the Alzheimer’s disease-related dementias conference. Neurology. 83, 851-860 (2014).
- Yong-Hing, C. J., Obenaus, A., Stryker, R., Tong, K., Sarty, G. E. Magnetic resonance imaging and mathematical modeling of progressive formalin fixation of the human brain. Magn Reson Med. 54, 324-332 (2005).
- Love, S., Perry, A., Ironside, I., Budka, H. . Greenfield’s Neuropathology. , (2015).
- Davis, R. L., Robertson, D. M. . Textbook of Neuropathology. , (1996).
- Dickson, D. W., et al. Neuropathological assessment of Parkinson’s disease: refining the diagnostic criteria. Lancet Neurol. 8 (12), 1150-1157 (2009).
- Nieuwenhuys, R., Voogd, J., van Huijzen, C. . The Human Central Nervous System: A Synopsis and Atlas. , (2008).
- Netter, F. H. . Atlas of Human Anatomy. , (2005).
- Brown, R. W. . Histologic Preparations: Common Problems and Their Solutions. , (2009).
- Durrenberger, P. F., et al. Effects of antemortem and postmortem variables on human brain mRNA quality: a BrainNet Europe study. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 69, 70-81 (2010).
- Hyman, B. T., et al. National Institute on Aging-Alzheimer’s Association guidelines for the neuropathologic assessment of Alzheimer’s disease. Alzheimers Dement. 8, 1-13 (2012).
- Gelb, D. J., Oliver, E., Gilman, S. Diagnostic criteria for Parkinson disease. Arch Neurol. 56, 33-39 (1999).
- McKeith, I. G., et al. Diagnosis and management of dementia with Lewy bodies: third report of the DLB Consortium. Neurology. 65, 1863-1872 (2005).
- Cairns, N. J., et al. Neuropathologic diagnostic and nosologic criteria for frontotemporal lobar degeneration: consensus of the Consortium for Frontotemporal Lobar Degeneration. Acta Neuropathol. 114, 5-22 (2007).
- Litvan, I., et al. Validity and reliability of the preliminary NINDS neuropathologic criteria for progressive supranuclear palsy and related disorders. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 55, 97-105 (1996).
- Gilman, S., et al. Second consensus statement on the diagnosis of multiple system atrophy. Neurology. 71, 670-676 (2008).
- McKee, A. C., et al. The first NINDS/NIBIB consensus meeting to define neuropathological criteria for the diagnosis of chronic traumatic encephalopathy. Acta Neuropathol. 131, 75-86 (2016).
- Rahimi, J., Kovacs, G. G. Prevalence of mixed pathologies in the aging brain. Alzheimer’s Res Ther. 6, 82 (2014).
- Jellinger, K. A., Attems, J. Challenges of multimorbidity of the aging brain: a critical update. J. Neural. Transm. (Vienna). 122, 505-521 (2015).
- Crary, J. F., et al. Primary age-related tauopathy (PART): a common pathology associated with human aging. Acta Neuropathol. 128, 755-766 (2014).
- Kovacs, G. G., et al. Aging-related tau astrogliopathy (ARTAG): harmonized evaluation strategy. Acta Neuropathol. 131, 87-102 (2016).
- Nelson, P. T., et al. 34;New Old Pathologies": AD, PART, and Cerebral Age-Related TDP-43 With Sclerosis (CARTS). J Neuropathol Exp Neurol. 75 (6), 82-98 (2016).
- Tomlinson, B. E., Blessed, G., Roth, M. Observations on the brains of non-demented old people. J. Neurol. Sci. 7, 331-356 (1968).
- Katzman, R., et al. Clinical, pathological, and neurochemical changes in dementia: A subgroup with preserved mental status and numerous neocortical plaques. Ann. Neurol. 23, 138-144 (1988).
- Crystal, H., et al. Clinicopathologic studies in dementia: Nondemented subjects with pathologically confirmed Alzheimer’s disease. Neurology. 38, 1682-1687 (1988).
- Knopman, D. S., et al. Neuropathology of cognitively normal elderly. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 62, 1087 (2003).
- Troncoso, J. C., et al. Neuropathology in controls and demented subjects from the Baltimore Longitudinal Study of Aging. Neurobiol. Aging. 17, 365-371 (1996).
- Mirra, S. S., et al. The Consortium to Establish a Registry for Alzheimer’s Disease (CERAD). Part II. Standardization of the neuropathologic assessment of Alzheimer’s disease. Neurology. 41 (4), 479-486 (1991).
- Braak, H., Braak, E. Neuropathological stageing of Alzheimer-related changes. Acta Neuropathol. 82 (4), 239-259 (1991).
- Frings, L., et al. Asymmetries of amyloid-β burden and neuronal dysfunction are positively correlated in Alzheimer’s disease. Brain. 138 (Pt 10), 3089-3099 (2015).
- Leroy, F., et al. New human-specific brain landmark: the depth asymmetry of superior temporal sulcus. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 112 (4), 1208-1213 (2015).
- Fink, M., et al. Lateralization of the serotonin-1A receptor distribution in language areas revealed by PET. Neuroimage. 45 (2), 598-605 (2009).
- Miller, A. K. H., Alston, R. L., Mountjoy, C. Q., Corsellis, J. A. N. Automated differential cell counting on a sector of the normal human hippocampus: the influence of age. Neuropathol. Appl. Neurobiol. 10, 123-142 (1984).
- Brettschneider, J., Del Tredici, K., Lee, V. M., Trojanowski, J. Q. Spreading of pathology in neurodegenerative diseases: a focus on human studies. Nat. Rev. Neurosci. 16 (2), 109-120 (2015).
- Nolan, M., Troakes, C., King, A., Bodi, I., Al-Sarraj, S. Control tissue in brain banking: the importance of thorough neuropathological assessment. J. Neural. Transm. (Vienna). 12, (2015).
- Wilcock, G. K., Esiri, M. M. Asymmetry of pathology in Alzheimer’s disease. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 50 (10), 1384-1386 (1987).
- Janota, I., Mountjoy, C. Q. Asymmetry of pathology in Alzheimer’s disease. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 51 (7), 1011-1012 (1988).
- Stefanits, H., Budka, H., Kovacs, G. G. Asymmetry of neurodegenerative disease related pathologies: a cautionary note. Acta Neuropathol. 123 (3), 449-452 (2012).
- King, A., Bodi, I., Nolan, M., Troakes, C., Al-Sarraj, S. Assessment of the degree of asymmetry of pathological features in neurodegenerative diseases. What is the significance for brain banks?. J Neural Transm. (Vienna). 122 (10), 1499-1508 (2015).
- Schmitz, C., Hof, P. R. Design-based stereology in neuroscience. Neurosciences. 130, 813-831 (2005).
- Kristiansen, S. L., Nyengaard, J. R. Digital stereology in neuropathology. APMIS. 120, 327-340 (2012).
- Erskine, D., Khundakar, A. A. Stereological approaches to dementia research using human brain tissue. J Chem Neuroanat. , (2016).
- Lees, A. J. Unresolved issues relating to the shaking palsy on the celebration of James Parkinson’s 250th birthday. Mov. Disord. 22 (Suppl 17), S327-S334 (2007).
- Iacono, D., et al. Parkinson disease and incidental Lewy body disease: Just a question of time?. Neurology. 85, 1670-1679 (2015).
- Geuna, S., Herrera-Rincon, C. Update on stereology for light microscopy. Cell Tissue Res. 360 (1), 5-12 (2015).
- Drummond, E. S., Nayak, S., Ueberheide, B., Wisniewski, T. Proteomic analysis of neurons microdissected from formalin-fixed, paraffin-embedded Alzheimer’s disease brain tissue. Sci. Rep. 5, 15456 (2015).
- Brickell, K. L., et al. Clinicopathological concordance and discordance in three monozygotic twin pairs with familial Alzheimer’s disease. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 78 (10), 1050-1055 (2007).
- Xiromerisiou, G., et al. Identical twins with Leucine rich repeat kinase type 2 mutations discordant for Parkinson’s disease. Mov. Disord. 27 (10), 1323 (2012).
- Iacono, D., et al. Neuropathologic assessment of dementia markers in identical and fraternal twins. Brain Pathol. 24 (4), 317-333 (2014).
- Iacono, D., et al. Same Ages, Same Genes: Same Brains, Same Pathologies?: Dementia Timings, Co-Occurring Brain Pathologies ApoE Genotypes in Identical and Fraternal Age-matched Twins at Autopsy. Alzheimer Dis. Assoc. Disord. , (2015).
- Rentería, M. E. Cerebral asymmetry: a quantitative, multifactorial, and plastic brain phenotype. Twin Res. Hum. Genet. 15 (3), 401-413 (2012).
- Bishop, D. V. Cerebral asymmetry and language development: cause, correlate, or consequence?. Science. 340 (6138), (2013).
- Mendez, M. F., et al. Observation of social behavior in frontotemporal dementia. Am. J. Alzheimers Dis. Other Demen. 29 (3), 215-221 (2014).
