Grundlagen zur nicht-menschlichen Primaten Brain in stereotaktischen Raum
16. Juli 2009
Die nicht-menschlichen Primaten ist ein wichtiger translationale Arten für unser Verständnis der normalen Verarbeitung des Gehirns. Die anatomische Organisation des Primas Gehirn kann wichtige Einblicke in normalen und pathologischen Bedingungen beim Menschen liefern.
Dieses Verfahren beginnt mit einem gut perfundierten Affenkopf. Nachdem der Schädeldeckel entfernt wurde, wird der Kopf in den stereotaktischen Halter eingespannt, und mithilfe des Manipulatorarms werden eine Reihe stereotaktischer koronaler Schnitte angefertigt. Anschließend wird das Gehirn entnommen, vermessen und kryoprotegiert. Hallo, ich bin Dr. Mark Burke vom Labor für Visuelle Neurowissenschaften an der Schule für Optometrie der Universität Montreal.
Ich bin Dr. Shaheen Zur, ebenfalls vom Labor für Visuelle Neurowissenschaften am Institut für Optometrie der Universität Montreal. Ich bin Dr. Mo Petto, Leiter des Labors für Visuelle Neurowissenschaften am Institut für Optometrie der Universität Montreal. Heute zeigen wir Ihnen ein Verfahren zum Blockieren des nichtmenschlichen Primatenhirns im stereotaktischen Raum.
Wir verwenden dieses Verfahren in unserem Labor, um verschiedene Aspekte der Gehirnorganisation in der normalen Entwicklung sowie als Reaktion auf entwicklungsmäßige Störungen zu untersuchen. Beginnen wir also. Dieses Protokoll setzt nach der Euthanasie, Fixierung und Enthauptung eines Grünen Meerkatzenaffen ein.
Bevor das Gehirn entfernt wird, muss der stereotaktische Rahmen vorbereitet werden. Zunächst müssen die Koordinaten der Horsley-Clark-interoralen Null-Ebene oder des theoretischen Mittelpunkts zwischen den Ohren bestimmt werden. Um diese Ebene zu messen, setzen Sie die Ohrstifte gleichmäßig in die Apparatur ein.
Danach ein Skalpellblatt in den stereotaktischen Manipulatorarm einsetzen und den Mittelpunkt zwischen den Ohrhalterungen messen. Anschließend den Kopf für den Einbau in den stereotaktischen Rahmen vorbereiten. Mit einem Knochenhaken und einem Skalpell den Unterkiefer entfernen.
An dieser Stelle entfernen Sie vorsichtig jegliche verbleibende Kalotte während dieser Schritte. Achten Sie darauf, die Schläfenbeine nicht zu entfernen, da Sie die Gehörgänge intakt benötigen, um den Kopf im stereotaktischen Rahmen zu verankern. Verwenden Sie Pinzette und Schere, um die sichtbare Dura mater behutsam vom freigelegten Gehirn abzutrennen.
Jetzt ist der Schädel bereit, in den stereotaktischen Halter eingesetzt zu werden. Um mit dem stereotaktischen Blockieren des Gehirns zu beginnen, setzen Sie den Kopf in den Halterahmen ein, justieren Sie die Augenhalterung und Ohrstifte so, wie Sie es bei einer stereotaktischen Operation tun würden. Bringen Sie den stereotaktischen Halter in der vorbestimmten anterioren, posterioren oder AP-Achse an.
Um mit dem Blockieren des Gehirns zu beginnen, positionieren Sie den Manipulator auf der äußersten linken oder rechten Seite des Gehirns und senken Sie die Klinge ab, um den ersten Schnitt durchzuführen. Die Klinge steht dabei senkrecht zur Mittellinie des Gehirns und schneidet in koronaler Ebene.
Heben Sie die Klinge so weit an, dass die Gehirnoberfläche vollständig freigelegt ist. Bewegen Sie sich dann medial, bis der Schnitt gerade den ersten Schnitt überlappt, und senken Sie die Klinge erneut ab. Wiederholen Sie dies, bis Sie die gegenüberliegende Gehirnkante erreicht haben.
Damit ist der erste koronare Block abgeschlossen. Bewegen Sie den Manipulator um einen Zentimeter nach vorne oder hinten entlang der AP-Achse und führen Sie eine weitere Serie von Schnitten in der koronaren Ebene parallel zu den vorherigen durch. Setzen Sie dies fort, bis Sie das gesamte Gehirn blockiert haben.
Nun, da Sie das Schneiden abgeschlossen haben, ist es an der Zeit, das Gehirn aus dem Schädel zu entfernen. Nehmen Sie zuerst den Kopf aus dem Halterahmen heraus. Versuchen Sie, das Gehirn zu sichern, indem Sie es leicht in der Handfläche betten, um zu verhindern, dass es im Schädel wackelt und beschädigt wird.
Legen Sie Ihren kleinen Finger über die Frontallappen, um zu verhindern, dass die Oberfläche des Gehirns austrocknet. Befeuchten Sie ein Stück Mullbinde mit PBS und legen Sie sie über das Gehirn. Halten Sie den Kopf fest am Schädel und entfernen Sie die restlichen okzipitalen und temporalen Knochen zusammen mit der Wirbelsäule.
Dadurch werden die Basis und die Seitenflächen des Gehirns freigelegt. Entfernen Sie nun die restliche Dura. Zuletzt entfernen Sie das Nasenbein und alle verbliebenen Teile des Stirnbeins, wodurch der Zugang zu den Riechkolben ermöglicht wird.
Es ist wichtig, den Stirnbein zu entfernen. Zuletzt, weil beim Entfernen der Schädelbasis das Gehirn leicht verrutscht und die gezackten Kanten des Stirnbeins die Frontallappen beschädigen könnten.
Entfernen Sie vorsichtig alle verbleibenden Duraanteile, heben Sie vorsichtig die Vorderseite des Gehirns an, schieben Sie das Skalpell unter das Gehirn und lösen Sie es vollständig aus dem Schädel. Es bleibt zusammen wie eine am Strunk angeschnittene Zwiebel, da die Schneide nicht bis zur ventralen Seite reicht. Vor dem Einfrieren des Gehirns können Sie eine Reihe nützlicher Messungen durchführen.
Zunächst kann ein Messschieber verwendet werden, um die anteroposteriore Achse des Gehirns zu messen. Danach bestimmen Sie die spezifische Dichte, indem Sie das Gehirn wiegen. Anschließend messen Sie das Volumen anhand der Wasserverdrängung in einem Messzylinder.
Jetzt haben Sie die Dichte, berechnet als Masse dividiert durch Volumen. Nachdem Sie nun Messungen am gesamten Gehirn durchgeführt haben, ist es an der Zeit, die einzelnen Gewebestücke von ihrer Befestigung an der ventralen Seite des Gehirns zu lösen und sie zum Einfrieren vorzubereiten. Nehmen Sie eine Gewebeschneidklinge und führen Sie jeden Schnitt entlang der ventralen Seite des Gehirns fort, um die Stücke freizugeben.
Mit einem Messschieber können die mediale, laterale und anteroposteriore AE gemessen werden. Die Gehirnblöcke sind nun bereit, kryoprotegiert und eingefroren zu werden. Wir haben Ihnen soeben gezeigt, wie man ein nichtmenschliches Primatengehirn im stereotaktischen Raum blockiert.
Bei Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, das Messer vollständig zurückzuziehen, bevor eine mediolaterale Bewegung mit einem stereotaktischen Manipulator durchgeführt wird. Außerdem sollte beim Entfernen der Knochen vom Gehirn darauf geachtet werden, den Kortex nicht mit den ERs zu beschädigen. Das war's.
Vielen Dank fürs Zuschauen und viel Erfolg bei Ihren Experimenten.
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Übersicht
In diesem Artikel wird die Bedeutung nichtmenschlicher Primaten für das Verständnis der Gehirnverarbeitung erörtert. Es wird hervorgehoben, wie die anatomische Organisation des Primatengehirns Einblicke in sowohl normale als auch pathologische menschliche Zustände liefern kann.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Translationale Forschung
- Primatanatomie
Hintergrund
- Non-menschliche Primaten dienen als entscheidendes Modell zur Untersuchung der Gehirnfunktion.
- Ihre Gehirnstruktur ähnelt der des Menschen, wodurch sie für die Forschung wertvoll sind.
- Das Verständnis ihres Gehirns kann zu Fortschritten in der medizinischen Wissenschaft führen.
- Forschung in diesem Bereich kann helfen, neurologische Erkrankungen zu behandeln.
Zweck der Studie
- Eine Methode zur Blockierung des nichtmenschlichen Primatenhirns im stereotaktischen Raum demonstrieren.
- Einblicke in die anatomische Organisation des Primatenhirns gewinnen.
- Das Verständnis von Hirnverarbeitungsprozessen, die für die menschliche Gesundheit relevant sind, vertiefen.
Verwendete Methoden
- Präparation eines gut perfundierten Affenkopfs.
- Entfernung des Schädeldeckels und Einsetzen in einen stereotaktischen Rahmen.
- Herstellung stereotaktischer koronaler Schnitte mithilfe eines Manipulatorarms.
- Vermaßnahme und Kryoschutz des Gehirns.
Hauptergebnisse
- Das Verfahren bereitet das Primatenhirn effektiv für weitere Untersuchungen vor.
- Die gewonnenen Erkenntnisse können sowohl das Verständnis der normalen Hirnfunktion als auch der Pathologie verbessern.
- Zeigt den Nutzen von nichtmenschlichen Primaten in der neurowissenschaftlichen Forschung auf.
- Bietet eine Grundlage für zukünftige Studien zur Hirnverarbeitung.
Schlussfolgerungen
- Nichtmenschliche Primaten sind unerlässlich für das Verständnis komplexer Gehirnfunktionen.
- Die anatomischen Ähnlichkeiten zu Menschen machen sie in der Forschung von unschätzbarem Wert.
- Entwickelte Verfahren können bei der Erforschung neurologischer Erkrankungen helfen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die Blockierung von nichtmenschlichen Primatengehirnen im stereotaktischen Raum ermöglicht eine standardisierte Gewebepräparation für neurobiologische Studien und unterstützt die Zielstrukturenvalidierung in der ZNS-Wirkstoffforschung. Diese Methode erhöht die Vorhersagesicherheit, indem sie reproduzierbare, anatomisch definierte Gewebeproben für die nachgeschaltete Analyse bereitstellt und mechanistische Unklarheiten in der frühen Entdeckungsphase verringert. Sie fördert die translationale Kontinuität von der Entdeckung bis zur präklinischen Forschung, indem sie konsistente Schnittführungen und Kryoschutzprotokolle gewährleistet.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen durch anatomisch präzise koronare Schnittführung im Primatengehirngewebe.
- Operationaler Wert: Unterstützt die biologische Risikominimierung, indem die Organisation des Gehirns in einem translationsrelevanten Modell geklärt wird.
- Prädiktiver Wert: Steigert das Vertrauen in Zielstrukturen, da eine konsistente Probennahme über Versuchspersonen und experimentelle Bedingungen hinweg ermöglicht wird.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Bereitet validierte biologische Systeme für nachgeschaltete Arbeitsabläufe vor, indem uniforme Gewebeproben von 1 cm hergestellt werden.
- Operativer Wert: Trägt durch stereotaktisch geführte Gewebeblockierung in koronarer Ebene zur Standardisierung und Reproduzierbarkeit von Assays bei.
- Skalierbarkeit: Ermöglicht eine zuverlässige Wirkstoffbewertung, da handhabbare Blockgrößen erzeugt werden, die für die Kryoschutzbehandlung und das Schneiden an Standard-Kryostaten geeignet sind.
Translationale und präklinische Forschung
- Translationale Kontinuität: Unterstützt die Verwendung krankheitsrelevanter Systeme, indem die anatomische Ausrichtung von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung erhalten bleibt.
- Risikoadjustierte Weiterentwicklung: Erleichtert das Eindringen von Saccharose zur Kryoschutzung und erhält so die Gewebeintegrität für Längsschnittstudien.
- Mechanistische Risikominimierung: Ermöglicht die Abgrenzung von Interessenbereichen durch standardisierte koronare Schnittführung und verringert damit die Variabilität bei der regionalen Analyse.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode integriert sich in den Entdeckungsprozess, indem sie eine standardisierte Gewebepräparation vom frühen Entdeckungsstadium bis hin zu präklinischen Phasen ermöglicht und so die Hypothesenprüfung sowie die Aufklärung von Wegen in Primatenmodellen neurologischer Funktion unterstützt.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung und biologische Entrisikobewertung, indem stereotaktisch definierte Gehirnblöcke für regionale Analysen bereitgestellt werden.
- Screening: Verbessert die Bereitschaft für Analysen durch reproduzierbares Einbetten, das teilweise Schnitte minimiert und eine gleichmäßige Gewebestärke sicherstellt.
- Analytik: Ermöglicht quantitative Messungen wie die Länge der anteroposterioren Achse, Gehirnmasse und Volumenverdrängung zur vergleichenden Analyse unter verschiedenen Bedingungen.
- Translationale Forschung: Verbindet die Entdeckung mit präklinischer Kontinuität, indem die Gewebestruktur durch Kryoschutz und standardisierte Blockgrößen erhalten bleibt.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Kapazität für neuroanatomische Arbeitsabläufe über mehrere Studien und Modellsysteme hinweg.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Vorhersagegenauigkeit durch anatomisch standardisierte Gewebepräparation und Verringerung der Variabilität beim Schneiden von Schnitten.
- Operationaler Wert: Standardisierung, Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit durch stereotaktische Führung und die Verwendung von 1 cm großen Gewebestücken.
- Strategischer Wert: Bessere Go/No-Go-Entscheidungen durch die Verringerung biologischer Risiken in späteren Phasen aufgrund frühzeitiger mechanistischer Klarheit.
- Portfolio-Veränderung: Risikoadjustierte Prioritätenfestlegung durch zuverlässige Gewebepräparation, die konsistente Aussagen zu Biomarkern und Zielstrukturen ermöglicht.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in Neuroanatomie und stereotaktischer Instrumentierung zur präzisen Bestimmung von Koordinaten und zur Steuerung des Manipulators.
- Benötigt einen stereotaktischen Rahmen, einen Manipulatorarm sowie ein Skalpell oder eine Klinge zur koronalen Schnittführung am intakten Schädel.
- Setzt eine standardisierte Vorgehensweise bei den Blockierungsparametern (z. B. 1-cm-Intervalle, Ausrichtung in koronaler Ebene) über mehrere Forschungsteams hinweg voraus, um die Reproduzierbarkeit an mehreren Standorten zu gewährleisten.
- Erfordert Anpassungen bei der Anwendung an verschiedenen Primatenspezies oder Gehirngrößen, um gleichzeitig die stereotaktische Genauigkeit beizubehalten.
- Zu den praktischen Einschränkungen zählen die Notwendigkeit intakter Schläfenbeine zur Fixierung des Kopfes sowie eine sorgfältige Entfernung der Dura, um kortikale Schäden während der Gehirnentnahme zu vermeiden.
