Symmetrisk Bihemispheric obduktion hjärn Cutting att studera friska och patologiska tillstånd i hjärnan hos människor

Summary

Organiserade hjärnskärförfaranden är nödvändiga för att korrelera specifika neuropsykiatriska fenomen med definitiva neuropatologiska diagnoser. Brain sticklingar utförs olika beroende på olika klinisk-akademiska oförutsedda utgifter. Detta protokoll beskriver en symmetrisk bihemispheric hjärna skärförfarande för att undersöka hemisfäriska skillnader i mänskliga hjärnan patologier och för att maximera nuvarande och framtida biomolekylära / neuroradiologiska tekniker.

Abstract

Neuropathologists ibland känna sig skrämmas av den mängd kunskap som behövs för att generera slutgiltiga diagnoser för komplexa neuropsykiatriska fenomen som beskrivs i dessa patienter för vilka en hjärna obduktion har begärts. Även om framsteg för biomedicin och neuroradiologiska har revolutionerat neuropsykiatriska området, har de också genererat vilseledande tanken att hjärnan obduktioner har endast en bekräftande värde. Denna falska föreställningen skapat en drastisk minskning av obduktions priser och därmed till en minskad möjlighet att utföra mer detaljerade och omfattande neuropatologiska undersökningar som är nödvändiga för att förstå många normala och patologiska aspekter ännu okända av den mänskliga hjärnan. Den traditionella inferential metoden av korrelation mellan observerade neuropsykiatriska fenomen och motsvarande lokalisering / karakterisering av deras eventuella neurohistologiska korrelat fortsätter att ha ett obestridligt värde. Inom ramen för neuropsychitriska sjukdomar, är den traditionella klinisk-patologisk metod fortfarande den bästa möjliga metoden (och ofta det enda tillgängliga) för att länka unika neuropsykiatriska funktioner till sina motsvarande neuropatologiska substrat, eftersom det bygger specifikt på den direkta fysiska bedömning av hjärnvävnad. Bedömningen av postmortem hjärnor baseras på hjärnan skär förfaranden som varierar mellan olika neuropatologi centra. Brain sticklingar utförs i en relativt omfattande och systematiskt sätt på grundval av de olika kliniska och akademiska oförutsedda som finns i varje institution. En mer anatomiskt inkluderande och symmetrisk bi-hemisfäriska hjärnskär Metoden bör åtminstone användas för forskningsändamål i human neuropatologi att koherent undersöka, på djupet, normala och patologiska tillstånd med egenheter av den mänskliga hjärnan (dvs hemisfärisk specialisering och later för specifik funktioner). Ett sådant förfarande skulle ge en mer omfattande colleInsatser av neuropatologiskt väl karakteriserade hjärnor som för nuvarande och framtida biotekniska och neuroradiologiska tekniker. Vi beskriver en symmetrisk dubbel hemisfäriska hjärnskärförfarande för undersökning av halvsfäriska skillnader i mänskliga hjärn patologier och för användning med nuvarande och framtida biomolekylär / neuroradiologiska tekniker.

Introduction

Neuropathologists har den vetenskapliga privilegium, intellektuell ära, och diagnostisk skyldighet att bedöma mänskliga hjärnor. Under många årtionden, detaljerade kliniska beskrivningar av hjärnsjukdomar och stora ansträngningar individualisera deras eventuella neurohistologiska korrelat i Human obduktion hjärnor har gjorts. Historiskt sett dessa ansträngningar representerade den mest produktiva modalitet genom vilken medicinsk vetenskap, och neurologi i synnerhet fram i modern tid. Tack vare tidigare framstående neuropathologists och deras engagemang, beslutsamhet, stipendium och häpnadsväckande förmåga att skilja mellan normala och onormala hjärnvävnad (ofta med hjälp av mycket rudimental verktyg), kan vi nu undersöka och mål sjukdomar som Alzheimers-Perusini sjukdom (orättvist endast kallas Alzheimers sjukdom; APD / AD) ^1, Parkinsons sjukdom (PD) ^2, Creutzfeldt-Jakobs sjukdom (CJD) ^3, Lou-Gehrig sjukdom / amyotrofisk Lateral Sclerosis (ALS) ^4, och Guam sjukdoms ^5, för att nämna några.

Avancerade tekniker för neuroradiologiska, såsom HD-datortomografi (dvs flersektions spiral datortomografi, CT angiografi), funktionella och morfologiska magnetisk resonanstomografi (dvs fMRI, diffusion-MRI, tractography-MRI, etc), Positron Emission Tomography (PET), ultraljudsbaserad avbildning, och andra har verkligen ändrat vår allmänna strategi för att diagnostisera och bota neurologiska och psykiatriska patienter. Icke desto mindre, även om neuroimaging tekniker har förmåga att visualisera en persons hjärna när vid liv, de inte erbjuder möjlighet, vid förekommande ögonblick, för att direkt analysera de mycket invecklade cellulära och subcellulära strukturer i celler, såsom neuroner; eller att visualisera, märke, och kvantifiera specifika typer av intracellulära lesioner; eller att exakt ange sin neuroanatomiska eller subregionala lokalisering vid circuital och undercircuital anatomiska nivåer. Till exempel, kan neuroimaging tekniker inte identifiera eller lokalisera Lewy bodies (LB) i pigmenterade neuroner i substantia nigra (SN), en gemensam patologisk funktion associerad med PD, eller neurofibrillära nystan (NFT) i entorhinal cortex, en klassisk funktion i AD och andra hjärn patologier. Neuropatologiska undersökningar i kombination med avancerad digital mikroskope fortfarande unreplaceable för detaljerade kliniskt patologiska korrelationer och därmed för definitiva diagnoser.

På grund av de säregna anatomisk-funktionella egenskaper hos den mänskliga hjärnan, och särskilt dess anatomiska lokalisering (det vill säga inne i skallen, en naturlig skyddande system som inte tillåter direkt undersökning av dess innehåll), införandet av in vivo neuroradiologiska tekniker har utomordentligt hjälpte kliniker och forskare att hitta ett första svar på några av de mysterier denna komplexa vävnad. Det finns emellertid inga kliniska eller neuroimaging metod som kan ersätta den unika möjligheten att direkt analysera hjärnvävnad vid obduktion. Endast den organiserade insamling, bevarande, och kategorisering av mänskliga hjärnor kan tillåta direkta och systematiska undersökningar av neuronala och icke-neuronala celler, deras subcellulära komponenter, intracellulära och extracellulära sjukliga förändringar, och någon typ av avvikelse i hjärnan för att bekräfta, ändra eller omdefiniera kliniska diagnoser och att upptäcka nya kliniskt patologiska korrelationer. En av de uppenbara begränsningar som gäller bedömningen av hjärnan vid obduktion har varit det faktum att detta förfarande är en tvärsnitts metodik. Det kommer alltid att finnas en fördröjning mellan en pågående neuropatologiska process (kliniskt manifeste eller inte) och chansen, om någon, för att definiera det på neurohistologiska nivå. Detta beror främst på oförmåga den mänskliga hjärnan att förnya sig. Det är för närvarande inte möjligt att få hjärnvävnad in vivo utan att skapa permanent skador. Följaktligen är det inte möjligt att i längdriktningen och neuropatologiskt bedöma samma hjärna / person. Däremot kan standardiserade hjärnan bankförfaranden och en ökad medvetenhet om hjärnan donation bland allmänheten i hög grad bidra till att lösa hjärnan obduktion tidsfrågor genom att konsekvent öka antalet fall att samla in och analysera. På detta sätt, kunde mer tillräckligt många postmortem hjärnor erhållas för att definiera konstanta mönster av patologiskt ursprung och progression för varje specifik typ av hjärnskada associerad med varje humant hjärnsjukdom. Detta skulle kräva donation och samling av så många hjärnor som möjligt från patienter som drabbats av någon neuropsykiatrisk störning, samt från friska kontrollpersoner i alla åldrar. En möjlig metod kan samla så många obduktion hjärnor som möjligt från allmänna och specialiserade medicinska centra som en standardrutin. Behovet av hjärn donationer har nyligen uttrycktav dem som studerar demens och normalt åldrande ^6. Samma nödvändighet bör uttryckas med neuropsykiatriska området som helhet.

För ovannämnda och av andra skäl, är det nödvändigt med en uppdatering av pågående hjärnskärförfaranden. Dessutom bör hjärna skär förfaranden universellt standardiseras i olika neuropatologi forskningscentra runt om i världen, i beaktande också ta möjligheten att använda nuvarande och framtida biotekniska metoder för att bättre undersöka och, förhoppningsvis, att definitivt förstå orsakerna och mekanismerna bakom hjärnsjukdomar i människor.

Här, i huvudsak för forskningsändamål, beskriver vi en symmetrisk metod för obduktion hjärnan skära i människor. Detta förfarande föreslås att samla mer cerebrala regioner än normalt gjort och från både cerebrala och cerebellära hemisfärerna. En symmetrisk bi-hemisfäriska hjärnskärförfarandet kommer att passa mycket bättre med vår nuvarande kunskap om människansneuroanatomi, neurokemi, och neurofysiologi. Denna metod tillåter också möjligheten att neuropatologiskt analysera de unika egenskaperna hos den mänskliga hjärnan, såsom hemisfärisk specialisering och later som är förknippade med högre kognitiva och icke-kognitiva funktioner typiskt eller uteslutande förekommer i vår art. Om det finns särskilda patogena relationer mellan hemisfärisk specialisering / later och vissa typer av hjärnskador, eller om en märklig neuropsykiatrisk patogen händelse är initialt, prevalently eller uteslutande förknippad med en specifik halvklotet och funktionen är ännu inte känt. Genom att beskriva denna symmetriska hjärna skärförfarande, strävar vi efter att föreslå en uppdaterad metod för mänskliga hjärnan dissektion som kan bidra till att bättre förstå normala och patologiska tillstånd i en högspecialiserad vävnad, hjärnan. Denna metod tar också hänsyn till dessa morfo-funktionell hemisfären aspekter som bara finns hos människor.

Protocol

Förfaranden med obduktion mänskliga vävnader har granskats av Institutional Review Board och undantagna enligt 45 CFR (Code of Federal Regulations). OBS: Protokollet beskriver en symmetrisk bihemispheric hjärna skärförfarande för obduktion hjärn bedömning färdig för neuropatologiska studier på människa. Detaljerade beskrivningar av apparaterna, instrument, material och förnödenheter som krävs för att utföra mänskliga hjärnan skärning kommer att uteslutas. Material och tillbehör för hjärnan dissektioner väljs…

Representative Results

protokoll Längd Tiden för en enda symmetrisk bihemispheric fast hjärnan skärförfarandet beräknas till 1 timme (exklusive tid inrätta dissektionsbordet, verktyg och skärytor, märkning,. Etc). Den tid som krävs för en enda symmetrisk bi-hemisfärisk alternerande fryst och fast hjärnan skärförfarandet beräknas ta två timmar. Det kan ta åtminstone mellan 4-6 veckor för att erhålla definitiva histologiska d…

Discussion

Denna hjärna skär metod kan anpassas till de särskilda behoven hos varje neuropatologi lab (till exempel genom att minska antalet hjärnregioner för att bedöma för varje halvklotet) och ändå behålla den bihemispheric symmetrisk skär procedur som en av dess viktigaste funktioner. Den föreslagna protokoll kan användas för rutinförfaranden (forskningsinriktade neuropatologiska centra) eller endast vid behov (särskilda kliniskt inriktade studier). Det kan selektivt användas endast för vissa typer av unders?…

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