Symmetric Bihemispheric Postmortem Brain Skæring at studere Sunde og Patologisk Brain Betingelser i mennesker

Summary

Organiseret hjernen skære procedurer er nødvendige for at korrelere specifikke neuropsykiatriske fænomener med endelige neuropatologiske diagnoser. Brain stiklinger udføres forskelligt baseret på forskellige klinisk-akademiske uforudsete udgifter. Denne protokol beskriver en symmetrisk bihemispheric hjerne skære procedure til at undersøge halvkugleformet forskelle i menneskelige hjerne patologier og for at maksimere de nuværende og fremtidige biomolekylært / Neuroimaging teknikker.

Abstract

Neuropathologists til tider føler sig intimideret af mængden af ​​viden er nødvendig for at generere endelige diagnoser til komplekse neuropsykiatriske fænomener, der beskrives i de patienter, for hvem der er anmodet en hjerne obduktion. Selv om fremskridt i biomedicinske videnskaber og Neuroimaging har revolutioneret neuropsykiatriske felt, har de også skabt den vildledende idé, at hjernen obduktioner har kun en bekræftende værdi. Denne falske idé skabte en drastisk reduktion af obduktion satser og dermed en reduceret mulighed udføre mere detaljerede og omfattende neuropatologiske undersøgelser, som er nødvendige for at forstå mange normale og patologiske aspekter endnu ukendte af den menneskelige hjerne. Den traditionelle inferential metode korrelation mellem observerede neuropsykiatriske fænomener og tilsvarende lokalisering / karakterisering af deres mulige neurohistologiske korrelerer fortsat har en ubestridelig værdi. I forbindelse med neuropsychitriske sygdomme, den traditionelle klinisk-patologisk metode er stadig den bedst mulige metode (og ofte den eneste tilgængelige) at knytte unikke neuropsykiatriske features til deres tilsvarende neuropatologiske substrater, da den bygger specifikt på det direkte fysisk vurdering af hjernevæv. Vurderingen af ​​postmortem hjerner er baseret på hjernen, skære procedurer, der varierer på tværs af forskellige neuropatologi centre. Brain stiklinger udføres i et relativt omfattende og systematisk måde baseret på de forskellige kliniske og akademiske uforudsete stede i hver institution. En mere anatomisk inklusiv og symmetrisk bi-halvkugleformet hjerne skæring metode bør i det mindste anvendes til forskningsformål i menneskelig neuropatologi til sammenhængende undersøge, i dybden, normale og patologiske tilstande med de særlige forhold i den menneskelige hjerne (dvs. hemisfæriske specialisering og lateralisering for specifik funktioner). En sådan metode ville give en mere omfattende collektion af neuropatologisk velkarakteriserede hjerner til rådighed for nuværende og fremtidige bioteknologiske og Neuroimaging teknikker. Vi beskriver en symmetrisk bi-halvkugleformet hjerne skære procedure til undersøgelse af halvkugleformet forskelle i menneskelige hjerne patologier og til brug med nuværende såvel som fremtidige biomolekylære / Neuroimaging teknikker.

Introduction

Neuropathologists har den videnskabelige privilegium, intellektuel ære, og diagnostiske forpligtelse til at vurdere de menneskelige hjerne. I mange årtier, at detaljerede kliniske beskrivelser af hjernesygdomme og større indsats individualisere deres mulige neurohistologiske korrelater i humane postmortem hjerner er blevet foretaget. Historisk set disse bestræbelser repræsenterede den mest produktive modalitet, som de medicinske videnskaber, og neurologi især avancerede i den moderne æra. Takket være tidligere fremtrædende neuropathologists og deres engagement, beslutsomhed, stipendium, og forbavsende evne til at skelne mellem normale og unormale hjerne væv (ofte bruger meget rudimental værktøjer), kan vi nu undersøge og mål sygdomme som Alzheimer-Perusini sygdom (uretfærdigt kun kaldes Alzheimers sygdom; APD / AD) ^1, Parkinsons sygdom (PD) ^2, Creutzfeldt-Jakobs sygdom (CJD) ^3, Lou Gehrig-sygdom / amyotrofisk Lateral Sclerosis (ALS) ^4, og Guam sygdomstilstande ^5, for at nævne nogle få.

Avancerede teknikker til Neuroimaging, såsom high-definition edb tomografi (dvs. multisection spiral CT-scanning, CT-angiografi), funktionelle og morfologiske magnetisk resonans (dvs. fMRI, diffusion-MRI, traktografi-MRI, etc.), Positron Emission Tomography (PET), ultralyd-baserede imaging, og andre, har helt sikkert ændret vores generelle tilgang til, hvordan at diagnosticere og helbrede neurologiske og psykiatriske patienter. Ikke desto mindre, selv om Neuroimaging teknikker er i stand til at visualisere en persons hjerne i levende live, de ikke giver mulighed, i forekommende øjeblik, at direkte analysere de meget indviklede cellulære og subcellulære strukturer i celler, såsom neuroner; eller til at visualisere, mark, og kvantificere specifikke typer af intracellulære læsioner; eller præcist angive deres neuroanatomiske eller subregionalt lokalisering på circuital og sub-circuital anatomiske niveauer. For eksempel kan Neuroimaging teknikker ikke identificere eller lokalisere Lewy Body (LB) i pigmenterede neuroner i substantia nigra (SN), et fælles patologisk træk forbundet med PD, eller neurofibrillære sammenfiltringer (NFT) i entorhinal cortex, et klassisk træk ved AD og andre hjerne patologier. Neuropatologiske undersøgelser kombineret med avanceret digital mikroskopi er stadig unreplaceable for detaljerede klinisk-patologiske sammenhænge og dermed for endelige diagnoser.

På grund af de ejendommelige anatomisk-funktionelle egenskaber af den menneskelige hjerne, og især til dens anatomiske lokalisering (dvs. inde i kraniet, en naturlig beskyttende system, der ikke tillader direkte undersøgelse af dets indhold), indførelse af in vivo Neuroimaging teknikker har ekstraordinært hjulpet klinikere og forskere for at finde de første svar på nogle af de mysterier af denne komplekse væv. Men der er ingen kliniske eller neuroimaging metodik, der kan erstatte den enestående mulighed for direkte at analysere hjernevæv under en obduktion. Kun den organiserede indsamling, bevaring, og kategorisering af den menneskelige hjerne kan tillade direkte og systematiske undersøgelser af neuronal og ikke-neuronale celler, deres subcellulære bestanddele, intracellulære og ekstracellulære patologiske læsioner, og enhver form for abnormitet inde i hjernen for at bekræfte, ændre eller omdefinere kliniske diagnoser og at opdage nye klinisk-patologiske sammenhænge. En af de åbenlyse begrænsninger vedrørende vurderingen af ​​hjernen ved autopsi har været, at denne procedure er et tværsnit metodologi. Der vil altid være en forsinkelse mellem en igangværende neuropatologisk fremgangsmåde (klinisk manifesteret eller ej) og chancen eventuelt at definere det på neurohistologiske niveau. Dette skyldes primært den manglende evne af den menneskelige hjerne at regenerere sig selv. Det er i øjeblikket ikke muligt at opnå hjernevæv in vivo uden at skabe permanent skader. Følgelig er det ikke muligt at langs og neuropatologisk vurdere den samme hjerne / person. Imidlertid kunne standardiserede hjerne bank procedurer og en øget bevidsthed for hjernens donation i offentligheden i høj grad bidrage til løsningen af ​​hjerne-obduktion timing problemer ved konsekvent at øge antallet af sager til at indsamle og analysere. På denne måde kunne mere tilstrækkeligt antal postmortem hjerner opnås at definere konstante mønstre af patologisk oprindelse og progression for hver specifik type af hjernelæsion tilknyttet hver menneskelige hjerne sygdom. Dette ville kræve donation og indsamling af så mange hjerner som muligt fra patienter med enhver neuropsykiatrisk lidelse, samt fra raske kontrolpersoner i alle aldre. En mulig metode kunne samle så mange postmortem hjerner som muligt fra generelle og specialiserede medicinske centre som standard rutine. Behovet for hjernen donationer har givet udtryk for nyligaf dem, der studerer demens og normal aldring ^6. Det samme nødvendighed skal udtrykkes ved neuropsykiatriske felt som helhed.

For ovennævnte og af andre grunde, er det nødvendigt med en opdatering af igangværende hjerne skære procedurer. Desuden bør hjerne skære procedurer universelt standardiseret på tværs af forskellige neuropatologi forskningscentre rundt om i verden, også tager i hensyn til muligheden for at ansætte nuværende og fremtidige bioteknologiske teknikker til bedre at undersøge og, forhåbentlig, til endeligt at forstå, årsager og mekanismer hjernesygdomme i mennesker.

Her primært til forskningsformål, beskriver vi en symmetrisk metode til postmortem hjerne skære i mennesker. Denne procedure foreslås at indsamle mere cerebrale regioner end normalt gjort, og fra både cerebrale og cerebellare halvkugler. En symmetrisk bi-halvkugleformet hjerne skæring procedure vil passe meget bedre med vores nuværende viden om mennesketsneuroanatomi, neurochemistry, og neurofysiologi. Denne metode giver også mulighed for at neuropatologisk analysere de unikke funktioner i den menneskelige hjerne, såsom hemisfæriske specialisering og lateralisering, der er forbundet med højere kognitive og ikke-kognitive funktioner typisk eller udelukkende til stede i vores art. Uanset om der er særlige patogenetiske relationer mellem hemisfæriske specialisering / lateralisering og specifikke typer af hjernelæsioner, eller om en ejendommelig neuropsykiatrisk patogenetisk begivenhed er i første omgang, overvejende eller udelukkende er forbundet med en bestemt halvkugle og funktion er i øjeblikket ikke kendt. Ved at beskrive denne symmetrisk hjerne skæring procedure, vi sigter mod at foreslå en opdateret metode menneskelige hjerne dissektion, der kunne hjælpe til bedre at forstå normale og patologiske forhold i en højt specialiseret væv, hjernen. Denne metode tager også hensyn disse morfo-funktionelle halvkugleformet aspekter, der findes kun hos mennesker.

Protocol

Procedurer, der involverer postmortem humane væv er blevet behandlet af den institutionelle Review Board og er fritaget under 45 CFR (Code of Federal Regulations). BEMÆRK: Protokollen beskriver en symmetrisk bihemispheric hjerne skæring procedure for postmortem vurdering hjerne færdiggjort for neuropatologiske studier i mennesker. Detaljerede beskrivelser af apparaterne, instrumenter, materialer og forsyninger, der er nødvendige for at udføre menneskelige hjerne skæring vil blive udelukket. Materialer og forsyninger til hjern…

Representative Results

protokol Længde Den tid for en enkelt symmetrisk bihemispheric fast skære procedure hjerne er anslået til 1 time (eksklusive tid opsætning af dissektion bordet, værktøj, og skære overflader, mærkning,. Osv). Den tid, der kræves for en enkelt symmetrisk bi-hemisfærisk skiftevis nedfrosset og fikseret hjerne skæring procedure skønnes at tage 2 timer. Det kan tage mindst mellem 4 – 6 uger til at opnå en endelig…

Discussion

Denne hjerne skære metode kan tilpasses til de specifikke behov i de enkelte neuropatologi lab (for eksempel ved at reducere antallet af cerebrale regioner til at vurdere for hver halvkugle), men bevare den bihemispheric symmetriske skæring procedure som en af ​​sine vigtigste funktioner. Denne foreslåede protokol kan bruges til rutinemæssige procedurer (forskningsorienterede neuropatologiske centre) eller kun når det er nødvendigt (specifikke klinisk orienterede undersøgelser). Det kan selektivt kun anvendes…

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