Summary

Симметричный Bihemispheric Посмертное мозга резки для изучения здоровые и патологически Мозговые условия у людей

Published: December 18, 2016
doi:

Summary

Организованные процедуры резки мозговые необходимо соотнести конкретные психоневрологические явления с окончательными нейропатологические диагнозов. Мозговые черенки выполняются по-разному на основе различных клинико-академических непредвиденных обстоятельств. Этот протокол описывает симметричный bihemispheric процедуру резки мозга, чтобы исследовать полусферических различия в патологии головного мозга человека и максимально увеличить текущие и будущие методы биомолекулярная / нейровизуализации.

Abstract

Невропатологи, порой, пугаться количеством знаний, необходимых для создания окончательных диагнозов для сложных психоневрологических явлений, описанных в тех пациентов, для которых Вскрытие мозга был запрошен. Хотя прогресс биомедицинских наук и нейровизуализации произвели революцию в психоневрологический поле, они также породили ложное представление, что аутопсии мозга имеют лишь подтверждающим значение. Эта ложная идея создала резкое снижение темпов аутопсии и, следовательно, уменьшается возможность выполнять более детальные и обширные нейропатологических исследования, которые необходимы, чтобы понять многочисленные нормальные и патологические аспекты, еще неизвестные человеческого мозга. Традиционный метод умозаключений корреляции между наблюдаемыми явлениями психоневрологических и соответствующей локализации / характеристике их возможных neurohistological коррелятам продолжает иметь неоспоримое значение. В контексте neuropsychiатрии заболевания, традиционный метод клинико-патологическими еще наилучшей методики (и часто доступны только), чтобы связать уникальные психоневрологические особенности их соответствующих нейропатологических субстратов, так как он опирается конкретно на прямой физической оценки тканей мозга. Оценка посмертных мозга основана на мозг резки процедур, которые варьируются в различных невропатологии центрах. Мозг рубки проводятся в относительно широкой и систематической основе на основе различных клинических и научных непредвиденных обстоятельств, присутствующих в каждом учреждении. Более анатомически включительно и симметричные би-полусферический методология резания мозга должна по крайней мере быть использованы для исследовательских целей в человеческом невропатологии когерентно исследовать, в глубине, нормальных и патологических состояниях с особенностями человеческого мозга (т.е. полусферической специализации и латерализации для конкретных функции). Такой метод обеспечит более полный Коллефикция из neuropathologically хорошо охарактеризованных мозгов, доступных для текущих и будущих методов биотехнологии и нейровизуализации. Мы описываем симметричный би-полусферическую процедуру резки мозга для исследования различий в масштабах полушария патологии головного мозга человека и для использования с током, а также будущих методов биомолекулярная / нейровизуализации.

Introduction

Невропатологи имеют научную привилегию, интеллектуальную честь и диагностическую обязанность оценивать человеческие мозги. На протяжении многих десятилетий, подробные клинические описания заболеваний головного мозга и основные усилия индивидуализировать их возможные neurohistological корреляты в посмертном мозге человека были предприняты. Исторически сложилось, что эти усилия представляют собой наиболее продуктивный модальность, с помощью которого медицинские науки, и неврологии, в частности, выдвинутую в современную эпоху. Благодаря предыдущих выдающихся невропатологов и их преданность делу, решимость, науки и удивительной способностью различать нормальных и аномальных тканях мозга (часто с использованием очень рудиментарные инструменты), теперь мы можем исследовать и целевые заболевания, такие как болезнь Альцгеймера-Перузини в (несправедливо только называется болезнью Альцгеймера болезнь; ЛФД / АД) 1, болезнь Паркинсона (БП) 2, болезнь Крейтцфельда-Якоба (БКЯ) 3, болезнь Лу-Герига / боковой амиотрофический Sclerosis (ALS) 4, и Гуам болезни 5, чтобы упомянуть некоторые из них.

Передовые методы нейровизуализации, такие как высокой четкости компьютерной томографии (т.е. многосекционных спиральная КТ, КТ – ангиография), функциональные и морфологические магнитно – резонансная томография (т.е. ФМРТ, диффузионно-МРТ, трактография-МРТ и т.д.), позитронно – эмиссионной томографии (ПЭТ), визуализации УЗИ на основе, и другие, конечно, модифицированы общий подход о том, как диагностировать и вылечить неврологических и психических больных. Тем не менее, хотя методы нейровизуализации способны визуализировать мозг человека при жизни, они не дают возможность, в происшедшем момент, непосредственно к анализу весьма сложных клеточных и субклеточных структур клеток, таких как нейроны; или визуализировать, знак, и количественно определенные типы внутриклеточных повреждений; или точно указать их нейроанатомической или субрегиональной локализацию на циркуляционного и суб-циркуляционного анатомических уровнях. Например, методы нейровизуализации не могут идентифицировать или локализовать тельцами Леви (LB) в пигментированных нейронов черной субстанции (SN), общей патологической особенностью, связанной с PD или нейрофибриллярных сплетений (NFT) в энторинальной коре, классической чертой AD и другие патологии мозга. Нейропатологических исследования в сочетании с современной цифровой микроскопии еще unreplaceable для детального клинико-патологическими корреляции и, таким образом, для окончательных диагнозов.

Благодаря особенностям анатомо-функциональные свойства человеческого мозга, и в особенности к его анатомической локализации (то есть, внутри черепа, естественная защитная система , которая не позволяет прямое изучение его содержания), введения методов нейровизуализации в естественных условиях имеют чрезвычайно помогли врачам и следователям, чтобы найти первоначальные ответы на некоторые из тайн этой сложной ткани. Тем не менее, нет никаких клинических или neuroimagiМетодология нг, которая может заменить уникальную возможность непосредственно анализировать ткани мозга во время вскрытия трупа. Только организованный сбор, сохранение и категоризации человеческого мозга может позволить прямые и систематические исследования нейрональных и не-нейрональных клетках, их субклеточных составляющих, внутриклеточным и внеклеточным патологических поражений, и любой тип ненормальности внутри мозга, чтобы подтвердить, изменить или пересмотреть клинические диагнозы и открыть для себя новые корреляции клинико. Одним из очевидных ограничений в отношении оценки головного мозга при аутопсии было то, что эта процедура является методология в поперечном сечении. Там всегда будет задержка между продолжающейся нейропатологического процесса (клинически проявляется или нет) и шанс, если таковые имеются, чтобы определить его на neurohistological уровне. Это происходит главным образом из-за неспособности человеческого мозга самовосстанавливаться. Это в настоящее время невозможно получить ткани мозга в естественных условиях , не создавая реrmanent повреждение. Следовательно, это не представляется возможным в продольном направлении и neuropathologically оценить тот же мозг / чел. Тем не менее, стандартизированные мозга банковских процедур и повышение уровня информированности для пожертвования мозга среди широкой общественности может внести значительный вклад в решение вопросов, касающихся сроков мозга-аутопсии путем последовательного увеличения числа случаев для сбора и анализа. Таким образом, более адекватное число посмертных мозгов можно было бы получить, чтобы определить постоянные закономерности патологического происхождения и прогрессии для каждого конкретного вида повреждения мозга, связанного с каждым заболеванием головного мозга человека. Это потребует пожертвования и сбор как можно больше мозгов как можно дальше от пациентов, страдающих от любого психоневрологических расстройств, а также от здоровых субъектов управления во всех возрастов. Одним из возможных способов можно собирать как можно больше посмертных мозги как можно дальше от общих и специализированных медицинских центров в качестве стандартной процедуры. Необходимость пожертвований мозга была недавно выраженатеми , кто изучает слабоумия и нормальное старение 6. Та же необходимость должна быть выражена психоневрологических поля в целом.

Для вышеупомянутая и по другим причинам, обновление текущих процедур резания мозга необходимо. Кроме того, мозг резки процедуры должны быть повсеместно стандартизированы в различных невропатологии научно-исследовательских центров по всему миру, а также принимая во внимание возможность использовать текущие и будущие биотехнологические методы, чтобы лучше исследовать и, надеюсь, окончательно понять, причины и механизмы заболеваний головного мозга в люди.

Здесь, в основном для исследовательских целей, мы опишем симметричную методологию для резки посмертных мозга у людей. Эта процедура предполагает сбор более церебральных областей, чем обычно делается и от обоих мозговых полушарий и мозжечка. Симметричный процедура би-полусферический резки мозга будет соответствовать гораздо лучше наших текущих знаний человеканейроанатомия, нейрохимия и нейрофизиологии. Этот метод также позволяет возможность neuropathologically проанализировать уникальные особенности человеческого мозга, такие как полусферической специализации и латерализации, которые связаны с более высокими познавательных и когнитивных функций типично или исключительно присутствуют в наших видов. Есть ли конкретные патогенетические взаимоотношения между полусферической специализации / латерализации и конкретных типов поражений головного мозга, или является ли своеобразным психоневрологический патогенетической событие изначально, преимущественно, или исключительно связаны с определенным полушарием и функция в настоящее время не известна. Описывая эту симметричную процедуру резки мозга, мы стремимся предложить обновленный метод рассечения мозга человека, который может помочь лучше понять нормальные и патологические состояния в узкоспециализированных ткани, мозг. Этот метод также учитывает те морфо-функциональные аспекты полусферические, которые существуют только в организме человека.

Protocol

Процедуры, связанные с посмертных тканей человека были рассмотрены этическими комитетами и освобождены в соответствии с 45 CFR (Свод федеральных правил). Примечание: Протокол описывает симметричный bihemispheric процедуру резки мозга для оценки посмертных мозга Завершается нейропатологических исс?…

Representative Results

Протокол Длина Время , затраченное на одной симметричной bihemispheric процедуры резки фиксированного мозга оценивается в 1 ч ( за исключением времени , затраченного настройки рассечение стол, инструменты и режущих поверхностей, маркировку;. ?…

Discussion

Этот метод мозга резки может быть адаптирована к конкретным потребностям каждой лаборатории невропатологии (например, за счет уменьшения количества мозговых областей, чтобы оценить для каждого полушария) в то же время сохраняя bihemispheric симметричную процедуру резки в качестве одного и?…

Divulgazioni

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

Riferimenti

  1. 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).
  2. Jellinger, K. A. Neuropathology of sporadic Parkinson’s disease: evaluation and changes of concepts. Mov Disord. 27, 8-30 (2012).
  3. Head, M. W. Human prion diseases: molecular, cellular and population biology. Neuropathology. 33, 221-236 (2013).
  4. Hirano, A. Neuropathology of ALS: an overview. Neurology. 47, S63-S66 (1996).
  5. 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).
  6. Montine, T. J., et al. Recommendations of the Alzheimer’s disease-related dementias conference. Neurology. 83, 851-860 (2014).
  7. 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).
  8. Love, S., Perry, A., Ironside, I., Budka, H. . Greenfield’s Neuropathology. , (2015).
  9. Davis, R. L., Robertson, D. M. . Textbook of Neuropathology. , (1996).
  10. Dickson, D. W., et al. Neuropathological assessment of Parkinson’s disease: refining the diagnostic criteria. Lancet Neurol. 8 (12), 1150-1157 (2009).
  11. Nieuwenhuys, R., Voogd, J., van Huijzen, C. . The Human Central Nervous System: A Synopsis and Atlas. , (2008).
  12. Netter, F. H. . Atlas of Human Anatomy. , (2005).
  13. Brown, R. W. . Histologic Preparations: Common Problems and Their Solutions. , (2009).
  14. 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).
  15. 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).
  16. Gelb, D. J., Oliver, E., Gilman, S. Diagnostic criteria for Parkinson disease. Arch Neurol. 56, 33-39 (1999).
  17. McKeith, I. G., et al. Diagnosis and management of dementia with Lewy bodies: third report of the DLB Consortium. Neurology. 65, 1863-1872 (2005).
  18. 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).
  19. 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).
  20. Gilman, S., et al. Second consensus statement on the diagnosis of multiple system atrophy. Neurology. 71, 670-676 (2008).
  21. 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).
  22. Rahimi, J., Kovacs, G. G. Prevalence of mixed pathologies in the aging brain. Alzheimer’s Res Ther. 6, 82 (2014).
  23. Jellinger, K. A., Attems, J. Challenges of multimorbidity of the aging brain: a critical update. J. Neural. Transm. (Vienna). 122, 505-521 (2015).
  24. Crary, J. F., et al. Primary age-related tauopathy (PART): a common pathology associated with human aging. Acta Neuropathol. 128, 755-766 (2014).
  25. Kovacs, G. G., et al. Aging-related tau astrogliopathy (ARTAG): harmonized evaluation strategy. Acta Neuropathol. 131, 87-102 (2016).
  26. 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).
  27. Tomlinson, B. E., Blessed, G., Roth, M. Observations on the brains of non-demented old people. J. Neurol. Sci. 7, 331-356 (1968).
  28. 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).
  29. Crystal, H., et al. Clinicopathologic studies in dementia: Nondemented subjects with pathologically confirmed Alzheimer’s disease. Neurology. 38, 1682-1687 (1988).
  30. Knopman, D. S., et al. Neuropathology of cognitively normal elderly. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 62, 1087 (2003).
  31. Troncoso, J. C., et al. Neuropathology in controls and demented subjects from the Baltimore Longitudinal Study of Aging. Neurobiol. Aging. 17, 365-371 (1996).
  32. 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).
  33. Braak, H., Braak, E. Neuropathological stageing of Alzheimer-related changes. Acta Neuropathol. 82 (4), 239-259 (1991).
  34. 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).
  35. 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).
  36. Fink, M., et al. Lateralization of the serotonin-1A receptor distribution in language areas revealed by PET. Neuroimage. 45 (2), 598-605 (2009).
  37. 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).
  38. 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).
  39. 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).
  40. Wilcock, G. K., Esiri, M. M. Asymmetry of pathology in Alzheimer’s disease. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 50 (10), 1384-1386 (1987).
  41. Janota, I., Mountjoy, C. Q. Asymmetry of pathology in Alzheimer’s disease. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 51 (7), 1011-1012 (1988).
  42. Stefanits, H., Budka, H., Kovacs, G. G. Asymmetry of neurodegenerative disease related pathologies: a cautionary note. Acta Neuropathol. 123 (3), 449-452 (2012).
  43. 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).
  44. Schmitz, C., Hof, P. R. Design-based stereology in neuroscience. Neuroscienze. 130, 813-831 (2005).
  45. Kristiansen, S. L., Nyengaard, J. R. Digital stereology in neuropathology. APMIS. 120, 327-340 (2012).
  46. Erskine, D., Khundakar, A. A. Stereological approaches to dementia research using human brain tissue. J Chem Neuroanat. , (2016).
  47. 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).
  48. Iacono, D., et al. Parkinson disease and incidental Lewy body disease: Just a question of time?. Neurology. 85, 1670-1679 (2015).
  49. Geuna, S., Herrera-Rincon, C. Update on stereology for light microscopy. Cell Tissue Res. 360 (1), 5-12 (2015).
  50. 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).
  51. 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).
  52. 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).
  53. Iacono, D., et al. Neuropathologic assessment of dementia markers in identical and fraternal twins. Brain Pathol. 24 (4), 317-333 (2014).
  54. 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).
  55. Rentería, M. E. Cerebral asymmetry: a quantitative, multifactorial, and plastic brain phenotype. Twin Res. Hum. Genet. 15 (3), 401-413 (2012).
  56. Bishop, D. V. Cerebral asymmetry and language development: cause, correlate, or consequence?. Science. 340 (6138), (2013).
  57. Mendez, M. F., et al. Observation of social behavior in frontotemporal dementia. Am. J. Alzheimers Dis. Other Demen. 29 (3), 215-221 (2014).
check_url/it/54602?article_type=t

Play Video

Citazione di questo articolo
Iacono, D., Geraci-Erck, M., Peng, H., Bouffard, J. P. Symmetric Bihemispheric Postmortem Brain Cutting to Study Healthy and Pathological Brain Conditions in Humans. J. Vis. Exp. (118), e54602, doi:10.3791/54602 (2016).

View Video