Dissezione di non-umano cervello dei primati nello spazio Stereotassica
16 luglio 2009
Il primate non umano è una specie importante traslazionale per la nostra comprensione della normale elaborazione del cervello. L'organizzazione anatomica del cervello dei primati in grado di fornire spunti importanti in condizioni normali e patologiche nell'uomo.
Questa procedura inizia con una testa di scimmia ben perfusa. Dopo aver rimosso il cranio, la testa viene quindi posizionata nel telaio stereotassico ed eseguita una serie di sezioni coronali stereotassiche mediante il braccio manipolatore; successivamente il cervello viene rimosso, misurato e protetto mediante crioprotezione. Salve, sono il dottor Mark Burke del Laboratorio di Neuroscienze Visive della Scuola di Ottometria dell'Università di Montreal.
Sono la dottoressa Shaheen Zur, anch'io del Laboratorio di Neuroscienze Visive della Scuola di Ottometria dell'Università di Montreal. Sono il dottor Mo Petto, direttore del Laboratorio di Neuroscienze Visive della Scuola di Ottometria dell'Università di Montreal. Oggi vi mostreremo una procedura per bloccare il cervello di primati non umani nello spazio stereotassico.
Utilizziamo questa procedura nel nostro laboratorio per studiare diversi aspetti dell'organizzazione cerebrale nello sviluppo normale e in risposta a interferenze nello sviluppo. Cominciamo. Questo protocollo ha inizio dopo l'eutanasia, la fissazione e la decapitazione di una scimmia vervet.
Prima della rimozione del cervello, è necessario preparare il telaio stereotassico. Innanzitutto, si deve individuare il punto zero del piano interorale di Horsley-Clark o il punto medio teorico tra le orecchie. Per misurare questo piano, inserire in modo simmetrico le barre auricolari nell'apparecchiatura.
Quindi posizionare una lama di bisturi nel braccio del manipolatore stereotassico e misurare il punto medio tra i supporti auricolari. Successivamente, preparare la testa per posizionarla nel telaio stereotassico. Utilizzare il rgo osseo e un bisturi per rimuovere la mandibola.
A questo punto, rimuovere con cura qualsiasi residuo di calotta ossea durante tutti questi passaggi. Prestare attenzione a non asportare le ossa temporali, poiché sarà necessario mantenere i condotti uditivi integri per fissare la testa nel telaio stereotassico. Utilizzando pinzette e forbici, tagliare con attenzione la dura madre visibile dal cervello esposto.
Ora il cranio è pronto per essere posizionato nel manipolatore stereotassico. Per iniziare il bloccaggio stereotassico del cervello, inserire la testa nel telaio, regolare le palette oculari e le barre auricolari come si farebbe per un intervento stereotassico. Posizionare il manipolatore stereotassico lungo l'asse anteriore-posteriore, o asse AP, predeterminato.
Per iniziare il bloccaggio del cervello. Posizionare il manipolatore sul lato estremo sinistro o destro del cervello e abbassare la lama per eseguire il primo taglio. La lama sarà perpendicolare alla linea mediana del cervello, effettuando il taglio nel piano coronale.
Sollevare la lama in modo da liberare completamente la superficie del cervello. Successivamente, spostarsi in direzione mediale fino a sovrapporsi al primo taglio e abbassare nuovamente la lama. Proseguire effettuando tagli sovrapposti fino a raggiungere il margine opposto del cervello.
Questa operazione completa il primo blocco coronale. Spostare il manipolatore di un centimetro in avanti o indietro lungo l'asse AP ed eseguire un'altra serie di tagli nel piano coronale paralleli ai precedenti. Proseguire in questo modo fino a quando l'intero cervello è stato bloccato.
Ora che hai terminato il taglio, è il momento di rimuovere il cervello dal cranio. Prima, togli la testa dal supporto. Cerca di stabilizzare il cervello avvolgendolo delicatamente nel palmo della mano, in modo da evitare che si muova all'interno del cranio e si danneggi.
Appoggiare il mignolo sui lobi frontali per evitare che la superficie del cervello si secchi. Inumidire un pezzo di garza con PBS e appoggiarla sul cervello. Tenere saldamente la testa per il cranio ed eliminare i restanti ossi occipitale e temporale insieme alla colonna vertebrale.
Questo espone la base e le facce laterali del cervello. Rimuovere ora la dura madre residua. Infine, rimuovere l'osso nasale e qualsiasi parte rimanente dell'osso frontale, in modo da poter accedere ai bulbi olfattivi.
È importante rimuovere l'osso frontale. Infine, poiché rimuovendo la base del cranio il cervello si sposta leggermente e i bordi irregolari dell'osso frontale potrebbero danneggiare i lobi frontali.
Rimuovere con attenzione qualsiasi residuo di dura madre, sollevare delicatamente la parte anteriore del cervello, far scivolare il bisturi sotto il cervello e staccarlo dal cranio. Rimarrà unito come una cipolla tagliata lungo il gambo, poiché la lama non raggiunge completamente il lato ventrale. Prima di congelare il cervello, è possibile effettuare diverse misurazioni utili.
Per prima cosa, un calibro può essere utilizzato per misurare l'asse anteroposteriore del cervello. Successivamente, determinarne la densità specifica pesando il cervello. Quindi misurare il volume in base allo spostamento dell'acqua in un cilindro graduato.
Ora avete la densità, ovvero la massa divisa per il volume. Ora che avete effettuato le misurazioni sull'intero cervello, è il momento di staccare i singoli blocchi di tessuto da dove sono attaccati sulla faccia ventrale del cervello e prepararli per il congelamento. Prendete una lama per il taglio dei tessuti ed estendete ciascun taglio attraverso la faccia ventrale del cervello, liberando così i blocchi.
Un calibro può essere utilizzato per misurare i margini mediale, laterale e antero-posteriore. I blocchi cerebrali sono ora pronti per essere crioprotetti e congelati. Vi abbiamo appena mostrato come sezionare un cervello di primate non umano nello spazio stereotassico.
Quando si esegue questa procedura, è importante ritrarre completamente la lama prima di effettuare qualsiasi movimento mediale laterale con un manipolatore stereotassico. Inoltre, quando si rimuovono i frammenti ossei dal cervello, prestare attenzione a non danneggiare la corteccia con gli ER. Questo è tutto.
Grazie per aver guardato e buona fortuna con i vostri esperimenti.
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Panoramica
In questo articolo si discute dell'importanza delle scimmie non umane nella comprensione dell'elaborazione cerebrale. Si evidenzia come l'organizzazione anatomica del cervello delle scimmie possa fornire informazioni sulle condizioni umane normali e patologiche.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Ricerca traslazionale
- Anatomia dei primati
Sfondo
- Le scimmie non umane rappresentano un modello fondamentale per lo studio della funzione cerebrale.
- La struttura del loro cervello è simile a quella umana, rendendole preziose per la ricerca.
- Comprendere il loro cervello può portare a progressi nella scienza medica.
- La ricerca in questo campo può aiutare ad affrontare i disturbi neurologici.
Scopo dello studio
- Dimostrare una procedura per bloccare il cervello di primate non umano nello spazio stereotassico.
- Fornire informazioni sull'organizzazione anatomica del cervello del primate.
- Migliorare la comprensione dell'elaborazione cerebrale rilevante per la salute umana.
Metodi Utilizzati
- Preparazione di una testa di scimmia ben perfusa.
- Rimozione del cranio e posizionamento in un telaio stereotassico.
- Creazione di sezioni coronali stereotassiche mediante un braccio manipolatore.
- Misurazione e crio-protezione del cervello.
Risultati principali
- La procedura prepara efficacemente il cervello di primati per ulteriori studi.
- Le informazioni ottenute possono contribuire alla comprensione del funzionamento normale del cervello e delle patologie.
- Dimostra l'utilità dei primati non umani nella ricerca neuroscientifica.
- Fornisce una base per futuri studi sul trattamento cerebrale.
Conclusioni
- I primati non umani sono essenziali per comprendere le funzioni cerebrali complesse.
- Le somiglianze anatomiche con gli esseri umani li rendono insostituibili nella ricerca.
- Le procedure sviluppate possono contribuire allo studio delle condizioni neurologiche.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Il bloccaggio dei cervelli di primati non umani nello spazio stereotassico permette una preparazione standardizzata dei tessuti per studi neurobiologici, supportando la validazione degli bersagli nella scoperta di farmaci per il sistema nervoso centrale. Questo metodo aumenta l'affidabilità predittiva fornendo blocchi di tessuto anatomicamente definiti e riproducibili per analisi successive, riducendo l'ambiguità meccanicistica nelle fasi iniziali della scoperta. Facilita la continuità traslazionale dalla scoperta alla ricerca preclinica assicurando protocolli costanti di sezionamento e crioprotezione.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Prima Fase della Scoperta e Validazione del Target
- Valore scientifico: Permette l'analisi di ipotesi terapeutiche mediante sezionamento coronale anatomicamente preciso di tessuto cerebrale di primati.
- Valore operativo: Supporta la riduzione del rischio biologico chiarificando l'organizzazione cerebrale in un modello clinicamente rilevante.
- Valore predittivo: Aumenta la fiducia sul bersaglio consentendo un campionamento coerente tra soggetti e condizioni sperimentali.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Prepara sistemi biologici validati per flussi di lavoro successivi generando blocchi di tessuto uniformi di 1 cm.
- Valore operativo: Garantisce la standardizzazione e la riproducibilità dei saggi mediante il taglio stereotassico guidato nel piano coronale.
- Scalabilità: Permette una valutazione affidabile dei composti producendo blocchi di dimensioni gestibili, adatti alla crioprotezione e al taglio su criostati standard.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Continuità Translazionale: Consente l'utilizzo in sistemi rilevanti per le malattie mantenendo l'allineamento anatomico dalla fase di scoperta fino alla validazione preclinica.
- Avanzamento con Rischio Controllato: Favorisce la penetrazione del saccarosio per la crioprotezione, preservando l'integrità del tessuto per studi longitudinali.
- Riduzione del Rischio Meccanicistico: Permette di definire aree di interesse mediante sezionamento coronale standardizzato, riducendo la variabilità nell'analisi regionale.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo si integra nel percorso della scoperta consentendo una preparazione standardizzata dei tessuti dalle fasi iniziali della scoperta fino alle fasi precliniche, sostenendo la verifica delle ipotesi e la chiarificazione dei percorsi nei modelli primati di funzione neurologica.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica delle ipotesi e la riduzione del rischio biologico fornendo blocchi cerebrali definiti stereotassicamente per l'analisi regionale.
- Screening: Migliora la prontezza del saggio attraverso un'inclusione riproducibile che riduce al minimo le sezioni parziali e garantisce uno spessore del tessuto costante.
- Analisi: Permette misurazioni quantitative come la lunghezza dell'asse antero-posteriore, la massa cerebrale e lo spostamento di volume per l'analisi comparativa tra condizioni diverse.
- Ricerca traslazionale: Collega la scoperta alla continuità preclinica preservando la struttura del tessuto mediante crioprotezione e una standardizzazione delle dimensioni dei blocchi.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una capacità riutilizzabile per flussi di lavoro di neuroanatomia in più studi e sistemi modello.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Affidabilità predittiva grazie a una preparazione dei tessuti standardizzata dal punto di vista anatomico e alla riduzione della variabilità nel sezionamento.
- Valore operativo: Standardizzazione, riproducibilità e scalabilità mediante guida stereotassica e dimensionamento dei blocchi a 1 cm.
- Valore strategico: Decisioni più efficaci su prosegui/non prosegui, riducendo il rischio biologico in fasi avanzate grazie a una chiarezza meccanicistica precoce.
- Impatto sul portafoglio: Prioritizzazione aggiustata per il rischio mediante una preparazione affidabile dei tessuti, che supporta letture costanti dei biomarcatori e dell'engagement del target.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze in neuroanatomia e nell'uso di strumentazione stereotassica per l'identificazione precisa delle coordinate e il controllo del manipolatore.
- Dipende dal telaio stereotassico, dal braccio manipolatore e dal bisturi o dalla lama per la sezione coronale nel cranio integro.
- Necessita di una standardizzazione condivisa tra i gruppi di lavoro dei parametri di bloccaggio (ad esempio, intervalli di 1 cm, allineamento del piano coronale) per garantire la riproducibilità in più sedi.
- Richiede considerazioni adattative quando applicato a diverse specie di primati o dimensioni cerebrali, mantenendo al contempo la fedeltà stereotassica.
- I limiti pratici includono la necessità di ossa temporali integre per fissare la testa e un'attenta rimozione della dura madre per evitare danni corticali durante l'estrazione del cervello.
