Symmetrische Bihemispheric Postmortem Gehirn Schneiden Gesund und krankhafte Gehirnbedingungen beim Menschen zu studieren

Summary

Organisiert Gehirn Schneidverfahren sind erforderlich, spezifische neuropsychiatrischen Phänomene mit endgültiger neuropathologischen Diagnosen zu korrelieren. Gehirn-Stecklinge werden unterschiedlich durchgeführt auf der Grundlage verschiedener klinisch-akademischen Eventualitäten. Dieses Protokoll beschreibt ein symmetrisches Verfahren bihemispheric Hirnschnitt hemisphärischen Unterschiede in der menschlichen Hirnerkrankungen zu untersuchen und zu aktuellen und zukünftigen biomolekularen / bildgebende Verfahren zu maximieren.

Abstract

Neuropathologen, zu Zeiten, fühlen sich von der Menge an Wissen eingeschüchtert benötigt definitive Diagnosen für komplexe neuropsychiatrische Phänomene bei Patienten beschrieben, zu erzeugen, für die ein Gehirn Autopsie angefordert wurde. Obwohl die Fortschritte der biomedizinischen Wissenschaften und bildgebenden Verfahren der neuropsychiatrischen Bereich revolutioniert haben, haben sie erzeugt auch die irreführende Vorstellung, dass Gehirn Autopsien nur einen Zweitwert haben. Diese falsche Idee schuf eine drastische Reduzierung der Autopsie Raten und damit eine reduzierte Möglichkeit detaillierter und umfangreiche neuropathologische Untersuchungen durchzuführen, die zahlreichen normalen und pathologischen Aspekten noch unbekannt des menschlichen Gehirns zu verstehen, notwendig sind. Die traditionelle folgernd Methode der Korrelation zwischen den beobachteten neuropsychiatrischen Phänomene und entsprechenden Lokalisierung / Charakterisierung ihrer möglichen neurohistologische Korrelate weiterhin einen unbestreitbaren Wert zu haben. Im Kontext der neuropsychiiatrischen Krankheiten, ist die traditionelle Methode clinicopathological noch die bestmögliche Methode (und oft auch die einzige verfügbare) eindeutige neuropsychiatric Funktionen auf die entsprechenden neuropathologischen Substrate zu verbinden, da sie speziell auf die direkte körperliche Untersuchung von Hirngewebe beruht. Die Beurteilung der postmortalen Gehirn basiert auf Gehirn Verfahren Schneiden, die über verschiedene Neuropathologie Zentren variieren. Gehirn-Stecklinge werden in einer relativ umfangreichen und systematischen Art und Weise auf der Grundlage der verschiedenen klinischen und akademischen Eventualitäten, die in jeder Einrichtung durchgeführt. Eine anatomisch inklusiven und symmetrische bi-hemisphärische Gehirnschnitt Methodik sollte zumindest für die Forschung in der menschlichen Neuropathologie verwendet werden , um spezifische kohärent zu untersuchen, in der Tiefe, normalen und pathologischen Bedingungen mit den Besonderheiten des menschlichen Gehirns (dh hemisphärische Spezialisierung und lateralization Funktionen). Ein solches Verfahren einen umfassen colle würdection von neuropathologisch gut charakterisierte Gehirne für aktuelle und zukünftige biotechnologische und bildgebenden Verfahren. Wir beschreiben eine symmetrische bi-hemisphärische Gehirnschneidverfahren für die Untersuchung der hemisphärischen Unterschiede in der menschlichen Hirnerkrankungen und für die Verwendung mit aktuellen sowie zukünftigen biomolekularen / bildgebende Verfahren.

Introduction

Neuropathologists haben die wissenschaftliche Privileg, intellektuelle Ehre und diagnostische Verpflichtung menschliche Gehirn zu beurteilen. Seit vielen Jahrzehnten detaillierte klinische Beschreibungen von Erkrankungen des Gehirns und großen Anstrengungen, um ihre mögliche neurohistologische Korrelate im menschlichen Gehirn Obduktion durchgeführt wurden, um individualisieren. Historisch gesehen, repräsentiert diese Bemühungen die produktivste Modalität, durch die die medizinischen Wissenschaften und Neurologie insbesondere in der modernen Ära fortgeschritten. Dank vorherigen eminent neuropathologists und ihre Hingabe, Entschlossenheit, Wissenschaft und erstaunliche Fähigkeit zwischen normalen und abnormen Hirngewebe zu unterscheiden (oft sehr rudimentären Werkzeuge verwenden), können wir jetzt untersuchen und zu bekämpfenden Krankheiten wie Alzheimer-Perusini-Krankheit (zu Unrecht nur genannt Alzheimer Krankheit; APD / AD) ^1, Parkinson-Krankheit (PD) ^2, Creutzfeldt-Jakob – Krankheit (CJD) ^3, Lou-Gehrig-Krankheit / amyotrophische Lateral Sclerosis (ALS) ⁴ und Guam – Krankheit ^5, um nur einige zu nennen.

Erweiterte Techniken der bildgebenden Verfahren, wie zum Beispiel hochauflösende Computertomographie (dh Multisektions Spiral – CT, CT – Angiographie), morphologische und funktionelle Magnetresonanztomographie (dh fMRI, diffusions MRI, tractography-MRI, etc.), Positronen – Emissions – Tomographie (PET), ultraschallbasierte Bildgebung, und andere haben sicherlich unsere allgemeinen Ansatz geändert, wie neurologische und psychiatrische Patienten zu diagnostizieren und zu heilen. Nichtsdestoweniger, obgleich bildgebender Verfahren in der Lage, das Gehirn eines Menschen zu visualisieren, wenn alive, sie nicht die Möglichkeit bieten, bei dem auftretende Moment, um direkt die hoch komplizierten zellulären und subzellulären Strukturen der Zellen, wie Neuronen zu analysieren; oder zu visualisieren, zu kennzeichnen, und bestimmte Arten von intrazellulären Läsionen zu quantifizieren; oder genau zu zeigen, ihre neuroanatomische oder subregionalen Lokalisierung an circuital und sub-circuital anatomischen Ebenen. So kann beispielsweise bildgebende Verfahren nicht identifizieren oder Lewy-Körperchen (LB) in pigmentierten Neuronen der Substantia Nigra (SN), ein gemeinsames pathologisches Merkmal lokalisieren mit PD assoziiert, oder Neurofibrillen (NFT) im entorhinalen Kortex, ein klassisches Merkmal von AD und andere Hirnerkrankungen. Neuropathological Untersuchungen mit modernsten digitalen Mikroskopie kombiniert sind immer noch unersetzbar für detaillierte klinisch-pathologischen Korrelationen und damit für die endgültige Diagnosen.

Wegen der eigentümlichen anatomo funktionellen Eigenschaften des menschlichen Gehirns und insbesondere seiner anatomischen Lokalisation (das heißt, innerhalb des Schädels, ein Naturschutzsystem , das nicht die direkte Prüfung ihres Inhalts nicht erlaubt), die Einführung von in vivo bildgebenden Verfahren haben außerordentlich geholfen, Kliniker und Forscher erste Antworten auf einige der Geheimnisse dieses komplexen Gewebe zu finden. Allerdings gibt es keine klinischen oder neuroimaging Methodik, die die einmalige Gelegenheit, ersetzen kann, um direkt Hirngewebe während einer Autopsie zu analysieren. Nur die organisierte Sammlung, Erhaltung und Kategorisierung von menschlichen Gehirnen können direkte und systematische Untersuchungen von neuronalen und nicht-neuronalen Zellen, deren subzelluläre Bestandteile, intra- und extrazellulären pathologischen Veränderungen erlauben, und jede Art von Anomalie im Inneren des Gehirns, um zu bestätigen, zu ändern oder klinischen Diagnosen neu zu definieren und neue klinisch-pathologischen Korrelationen zu entdecken. Einer der offensichtlichen Grenzen der Beurteilung des Gehirns bei der Autopsie wurde über die Tatsache, dass dieses Verfahren eine Schnittmethodik ist. Es wird immer eine Verzögerung zwischen einem laufenden neuropathologischen Prozess sein (klinisch manifestiert oder nicht) und die Möglichkeit, falls überhaupt, ist es am neurohistologischer Ebene zu definieren. Dies ist vor allem auf die Unfähigkeit des menschlichen Gehirns, sich zu regenerieren. Es ist derzeit nicht möglich , Hirngewebe in vivo zu erhalten , ohne die Schaffung permanent Schaden. Folglich ist es nicht möglich, in Längsrichtung und neuropathologisch die gleiche Gehirn / Person zu beurteilen. Allerdings könnte standardisierte Gehirn Bankverfahren und ein erhöhtes Bewusstsein für die Gehirnspende in der breiten Öffentlichkeit in hohem Maße zur Auflösung von Gehirn-Autopsie Timing-Probleme beitragen, indem sie konsequent die Zahl der Fälle zu erhöhen zu sammeln und zu analysieren. Auf diese Weise könnte eine ausreichende Anzahl von post mortem Gehirnen erhalten werden konstanten Muster pathologischer Herkunft und Entwicklung für jeden spezifischen Typ von Hirnläsion mit jedem menschlichen Gehirnerkrankung assoziiert zu definieren. Dies würde erfordern, Spende und Sammlung von so viele Gehirne wie möglich von Patienten durch eine neuropsychiatrische Störung betroffen sind, sowie von gesunden Kontrollpersonen in allen Altersgruppen. Eine mögliche Methode könnte so viele postmortale Gehirne wie möglich von allgemeinen und spezialisierten medizinischen Zentren als Standard Routine werden zu sammeln. Die Notwendigkeit für die Gehirn Spenden wurde kürzlich zum Ausdruck gebrachtvon denen , die Demenz und der normalen Alterung ⁶ studieren. Die gleiche Notwendigkeit sollte von der neuropsychiatrischen Feld als Ganzes ausgedrückt werden.

Für die oben genannten und aus anderen Gründen, ist ein Update der laufenden Gehirn Schneidverfahren erforderlich. Darüber hinaus sollte über sein Verfahren Gehirn Schneiden verschiedener Neuropathologie Forschungszentren auf der ganzen Welt allgemein standardisiert, auch die Möglichkeit, in Berücksichtigung aktuelle und zukünftige biotechnologische Techniken zu verwenden, um besser zu untersuchen und, hoffentlich, um endgültig zu verstehen, die Ursachen und Mechanismen von Hirnerkrankungen in Menschen.

Hier hauptsächlich für Forschungszwecke beschreiben wir eine symmetrische Methode zur postmortalen Hirn beim Menschen zu schneiden. Dieses Verfahren schlägt mehr Hirnregionen zu sammeln, als dies normalerweise getan und von beiden zerebralen Hemisphären und des Kleinhirns. Eine symmetrische bi-hemisphärische Gehirnschneidverfahren passt viel besser mit unseren derzeitigen Kenntnissen der menschlichenNeuroanatomie, Neurochemie und Neurophysiologie. Diese Methode ermöglicht es auch die Möglichkeit, die einzigartigen Eigenschaften des menschlichen Gehirns, wie hemisphärische Spezialisierung und Lateralisierung neuropathologisch zu analysieren, die mit höheren kognitiven und nicht-kognitiven Funktionen in der Regel oder ausschließlich in unserer Spezies zugeordnet sind. Ob es bestimmte pathogene Beziehungen zwischen hemisphärischen Spezialisierung / lateralization und bestimmte Arten von Hirnläsionen oder ob eine besondere neuropsychiatric pathogenetische Ereignis ist anfänglich vorwiegend oder ausschließlich mit einem bestimmten Halbkugel und der Funktion zugeordnet ist derzeit nicht bekannt. Durch die Beschreibung dieses symmetrischen Gehirn Schneidverfahren streben wir eine aktualisierte Methode des menschlichen Gehirns Dissektion vorzuschlagen, die besser helfen könnte, zu normalen und pathologischen Bedingungen in einem hoch spezialisierten Gewebe zu verstehen, das Gehirn. Diese Methode berücksichtigt auch diese morphologisch-funktionellen hemisphärischen Aspekte, die beim Menschen nur existieren.

Protocol

Verfahren postmortalen menschlichen Geweben beteiligt wurden von der Institutional Review Board überprüft und unter 45 CFR (Code of Federal Regulations) befreit. HINWEIS: Das Protokoll beschreibt einen symmetrischen bihemispheric Gehirn Schneidverfahren für post mortem Gehirn Beurteilung für neuropathologische Untersuchungen am Menschen abgeschlossen. Detaillierte Beschreibungen der Geräte, Instrumente, Materialien und liefert notwendige menschliche Gehirn Schneiden durchzuführen, werden ausgeschlossen. Materialien und Zubehö…

Representative Results

Protokoll Länge Die Zeit für einen einzigen symmetrischen bihemispheric festen Gehirn Schneidvorgang ausgegeben wird , auf 1 h geschätzt (ohne Zeit damit verbracht die Einrichtung der Seziertisch, Werkzeuge und Schneidflächen; Kennzeichnung;. Usw.). Die benötigte Zeit für eine einzelne symmetrische bi-hemisphärische abwechselnd gefroren und fixiert Gehirn Verfahren Schneiden wird geschätzt, 2 h zu nehmen. 6 Woche…

Discussion

Dieses Gehirn Schneidverfahren kann auf die spezifischen Bedürfnisse der einzelnen neuropathology Labor angepasst werden (zum Beispiel durch die Anzahl der zerebralen Regionen verringert werden für jede Hemisphäre zu bewerten), während immer noch die bihemispheric symmetrische Schneidverfahren als eines ihrer Hauptmerkmale beibehalten werden. Diese vorgeschlagene Protokoll könnte für Routineverfahren (forschungsorientierten neuropathologischen Zentren) oder nur bei Bedarf (spezifische klinisch orientierte Studien)…

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