Summary
נהלי חיתוך מוח מאורגנים נחוצים כדי לתאם תופעות נוירופסיכיאטריות ספציפיות עם אבחנות neuropathologic מוחלטות. גזרי המוח מבוצעים בצורה שונה על בסיס למקרים Clinico-אקדמיים שונים. פרוטוקול זה מתאר הליך חיתוך המוח סימטרי bihemispheric לחקור הבדלים חצי מוח פתולוגיות מוח אנושיים וכדי למקסם / וביומולקולרית נוכחית ועתידיות טכניקות הדמייה.
Abstract
Neuropathologists, בזמנים, להרגיש מאוים על ידי כמות ידע הדרושה כדי ליצור אבחנות ומוחלטות תופעות נוירופסיכיאטריות מורכבות שתוארו באותם חולים שעבורם נתיחת מוח כבר מבוקשת. למרות ההתקדמות של מדעים הביו-רפואיים וכן הדמייה חוללה מהפכה בתחום נוירופסיכיאטריות, אלא גם ייצור את הרעיון מטעה כי נתיחות מוח יש ערך מאשר בלבד. רעיון שווא זה יצר הפחתה דרסטית של שיעורי נתיחה, וכתוצאה מכך, אפשרות מופחתת לבצע חקירות נוירו מפורטות יותר ורחבת היקף, אשר נחוצות כדי להבין היבטים נורמלים ופתולוגיים רבים עדיין לא ידועים של המוח האנושי. שיטת מסקני המסורתית של קורלציה בין תופעות נוירופסיכיאטריות נצפה ואפיון / לוקליזציה המקבילה של וקושרת neurohistological האפשרית שלהם ממשיכה להיות בעל ערך מוטל בספק. בהקשר של neuropsychiמחלות atric, שיטת clinicopathological המסורתית היא עדיין המתודולוגיה הטובה ביותר האפשרית (ולעתים קרובות הזמינה רק) לקשר תכונות נוירופסיכיאטריות ייחודיות מצעי נוירו המקבילים שלהם, שכן הוא מסתמך דווקא על ההערכה הפיסית הישירה של רקמות מוח. הערכת המוח לאחר מוות מבוסס על מוח חיתוך והליכים להשתנות על פני מרכזייה בנוירופתולוגיה שונה. גזרי מוח מבוצעים באופן נרחב ושיטתי יחסיים המבוסס על למקרים קליניים ואקדמיים השונים נוכחים בכל מוסד. יותר אנטומית מתודולוגיה חיתוך המוח כלול וסימטרית דו-חצאי המוח צריך לפחות לשמש למטרות מחקר בנוירופתולוגיה האדם לחקור באופן קוהרנטי, לעומק, בתנאים נורמליים ופתולוגיים עם המוזרויות של המוח האנושי (כלומר, התמחות חצאי המוח ואת lateralization עבור ספציפי פונקציות). שיטה אלה יינתן Colle מקיף יותרction של היטב מאופיין neuropathologically מוח זמין עבור טכניקות ביוטכנולוגיה הדמייה נוכחיות ועתידיות. אנו מתארים הליך חיתוך המוח סימטרי דו-חצאים מוח לחקירת הבדלים חצי מוח פתולוגיות מוח אנושיות לשימוש עם נוכחי כמו גם טכניקות וביומולקולרית / הדמייה בעתיד.
Introduction
Neuropathologists לנו את הפריבילגיה המדעית, כבוד אינטלקטואלי, וחובת אבחון להעריך מוחות אנושיים. במשך עשורים רבים, תיאורים קליניים מפורטים של מחלות במוח מאמץ גדול כדי individuate וקושר neurohistological האפשרי שלהם במוח שלאחר מוות האנושי נעשו. מבחינה הסטורית, מאמצים אלה ייצגו את השיטה פרודוקטיבי ביותר שבאמצעותו מדעי הרפואה, והנוירולוגיה בפרט, מתקדמים בעידן המודרני. הודות neuropathologists הנודע הקודם ומסירותם, נחישות, מלגה, ביכולת מושלמת להפלות בין רקמות המוח נורמלי נורמלי (לעתים קרובות תוך שימוש בכלים Rudimental מאוד), אנחנו יכולים כעת לחקור ומחלות היעד כגון מחלת אלצהיימר-Perusini (שלא בצדק רק בשם אלצהיימר המחלה; APD / AD) 1, מחלת פרקינסון (PD) 2, מחלת קרויצפלד-יעקב (CJD) 3, מחלת לו גריג-/ טרשת לרוחב Sclerosis (ALS) 4, ו גואם מחלת 5, כדי להזכיר כמה.
טכניקות מתקדמות של הדמייה, כגון טומוגרפיה ממוחשבת בהבחנה גבוהה (כלומר, בדיקת CT ספירלה multisection; אנגיוגרפיה CT), הדמיית תהודה מגנטית תפקודית וצורני (כלומר, fMRI, דיפוזיה-MRI, tractography-MRI, וכו '), טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET), הדמיה מבוססי אולטרא-סאונד, ואחרים, בהחלט שינית הגישה הכללית שלנו על איך לאבחן ולרפא חולים נוירולוגיות ופסיכיאטריות. אף על פי כן, למרות טכניקות הדמייה מסוגלות לדמיין במוחו של אדם בעודו חי, הם לא מציעים את ההזדמנות, ברגע ההתרחשות, ישירות לנתח את המבנים הסלולר מורכבים מאוד subcellular של תאים, כגון תאי עצב; או לדמיין, סימן, ולכמת סוגים ספציפיים של נגעים תאיים; או כדי לציין לוקליזציה neuroanatomical או תת-שלהם דווקא circuital ו משנהרמות אנטומיים circuital. לדוגמה, טכניקות הדמייה לא יכול לזהות או לבצע לוקליזציה גופיפי לוי (LB) בנוירונים פיגמנט של nigra substantia (SN), תכונה פתולוגיים נפוצות הקשורות PD, או סבכים נוירו-פיברילריים (NFT אזור) בקליפת entorhinal, תכונה קלאסית של מחלת אלצהיימר, פתולוגיות מוחיות אחרות. חקירות Neuropathological בשילוב עם מיקרוסקופ דיגיטלי מתקדם עדיין unreplaceable עבור מתאמי clinicopathological מפורטים, ולכן לאבחון סופי.
בשל המאפיינים המיוחדים פונקציונלי-anatomo של המוח האנושי, ובעיקר הלוקליזציה האנטומי שלו (כלומר, בתוך הגולגולת, מערכת הגנה טבעית שאינו מאפשרת את החקירה הישירה של התוכן שלה), הנהגת שיטות הדמייה in vivo סייע באופן יוצא מן הכלל קלינאים וחוקר למצוא תשובות ראשוניות לכמה מהתעלומות של רקמות מורכבות זו. עם זאת, אין קליני או neuroimagiהמתודולוגיה ng שיכול להחליף את ההזדמנות הייחודית לנתח רקמת מוח ישירות במהלך נתיחה שלאחר מוות. רק האוסף המסודר, השימור, והסיווג של מוח האנושי יכול לאפשר חקירות ישירות ושיטתיות של נוירונים ותאי הלא עצביים, מרכיבי התא שלהם, תאיים ונגעים פתולוגי תאיים, וכל סוג של נורמליות בתוך המוח כדי לאשר, לשנות או להגדיר מחדש אבחנות קליניות לגלות מתאמי clinicopathological חדשים. אחת המגבלות לכאורה בדבר ההערכה במוח בנתיחה שלאחר המוות כבר העובדה כי הליך זה הוא מתודולוגיה חתך. יש תמיד יהיה עיכוב בין תהליך נוירו מתמשך (לידי ביטוי קליני או לא) ואת הסיכוי, אם בכלל, כדי להגדיר את זה ברמה neurohistological. זאת בעיקר בשל חוסר היכולת של המוח האנושי לחדש את עצמו. בשלב זה אין להסיג לך רקמת המוח in vivo מבלי ליצור PEנזק rmanent. כתוצאה מכך, זה לא ניתן אורכים או neuropathologically להעריך אותו אדם המוח /. עם זאת, נהלים בנקאיים מוח סטנדרטי מודעות גדולות יותר עבור תרומת המוח בקרב הציבור הרחב יכולים לתרום רבים לפתרון בעיות תזמון-נתיחת מוח על ידי הגדלת מספר המקרים עקבי לאסוף ולנתח. באופן זה, מספרים נאותים יותר של מוח שלאחר מוות ניתן היו לקבל להגדיר דפוסים קבועים שמקורו פתלוגי והתקדמות עבור כל סוג מסוים של פגיעה מוחית הקשורים לכל מחלת מוח אדם. זה ידרוש תרומה וגביית מוחות רבים ככל האפשר מחולים מושפעים כל הפרעת נוירו-פסיכיאטרית, כמו גם מן לביקורות בריאות בכל הגילים. שיטה אחת יכולה להיות איסוף כמה שיותר מוח לאחר מוות ככל האפשר ממרכזים רפואיים כלליים והתמחו כשגרים סטנדרטי. צורך תרומות מוח הובע לאחרונהעל ידי בלומדי הזדקנות 6 דמנציה ונורמלי. אותו הכרח צריך לבוא לידי ביטוי על ידי השדה נוירופסיכיאטריות כשלמים.
עבור הנ"ל ו מסיבות אחרות, עדכון נהלי חיתוך במוח המתמשך הוא הכרחי. יתר על כן, מוח חיתוך נהלים יש טופל בצורה כולל על מרכזי מחקר בנוירופתולוגיה שונים ברחבי העולם, גם לוקח בחשבון את האפשרות להעסיק טכניקות ביוטכנולוגיים נוכחיות ועתידיות לחקור טוב יותר, אני מקווה, כדי להבין באופן מוחלט, את הסיבות ומנגנונים של מחלות מוח בני אנוש.
כאן, בעיקר למטרות מחקר, אנו מתארים מתודולוגיה סימטרי עבור מוח לאחר מות חיתוך בבני אדם. הליך זה נועד להציע איסוף אזורי מוחות יותר מאשר בדרך כלל נעשה משני חצי המוח והמוח קטנים. הליך חיתוך המוח סימטרי דו-חצאים מוח יתאים הרבה יותר טוב עם הידע הנוכחי שלנו של אדםהנוירואנטומיה, כימיה של המוח, ואת לנוירופיזיולוגיה. שיטה זו גם מאפשרת את האפשרות neuropathologically לנתח את התכונות הייחודיות של המוח האנושי, כגון התמחות חצאי המוח ואת lateralization המשויכים התפקודים הקוגניטיביים והלא-קוגניטיבית בדרך כלל או באופן בלעדי נוכח המין שלנו. אם קיימים יחסי pathogenetic ספציפיים בין התמחות / lateralization חצי המוח וסוגים מסוימים של נגעים במוח, או האם אירוע pathogenetic נוירופסיכיאטריות מוזר בתחילה, שכיח, או בלבדי עם חצי כדור ספציפי והתפקוד אינו ידוע כרגע. בתיאור הליך חיתוך המוח סימטרי זה, אנו שואפים להציע שיטה מעודכנת של דיסקציה המוח האנושי שיכול לעזור להבין בתנאים נורמליים ופתולוגיים טוב יותר ברקמות מאוד מיוחדים, המוח. שיטה זו גם לוקחת בחשבון את אותם היבטים של החצאים מוח תפקודי מורפו שקיים רק אצל בני אדם.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
נהלים הקשורים ברקמות אנושיות לאחר מוות נסקרו על ידי דירקטוריון הסקירה המוסדי ופטר מתחת לגיל 45 CFR (קוד של תקנות פדרליות).
הערה: הפרוטוקול מתאר הליך חיתוך מוח bihemispheric סימטרי להערכת מוח לאחר מוות הסופי ללימודי נוירו בבני אדם. תיאורים מפורטים של מנגנונים, מכשירים, חומרים, ואת הציוד הדרוש כדי לבצע חיתוך מוח אנושי ייפסלו. חומרים מתכלים עבור וניתוחי מוח נבחרים על פי שיקול הדעה של החוקר היחיד ומבוססים על כלי נתיחה מותרים או אושרו בכל מוסד מחקר. הסט המינימאלי של כלים וחומרים הדרושים לצורך הליך זה מתואר בטבלת חומר / ציוד. נהלים ואמצעי זהירות חיתוך ספציפיים במחל מוח העברת חשד, כגון CJD אדם, הם מחוץ המטרות של כתב היד הזה וזמינים ממקורות אחרים 7.
1. סימטרי Biחיתוך המוח חצאי המוח
הערה: ודא כי המוח קיבל את קיבוע הרקמה יש צורך (באמצעות, למשל, פורמלין 10% נייטרלי שנאגרו) לתקופה של שבועיים עד שלושה שבועות, תלוי periagonal, מטבולית (כלומר, pH), ושימור רקמות ( כלומר, טמפרטורה) תנאים. עם זאת, עבור מחקרי מתאם ההדמיה-פתולוגיה, תקופה ארוכה של קיבעון (> 5.4 שבועות) הוצע 8.
- מניח את המוח על משטח שטוח מול החוקר, עם העמודים החזיתיים מכוונים בכיוון ההפוך ביחס החוקר.
- מניחים את המוח בצורה כזאת באשר המאפשר ויזואליזציה מלאה וברורה של כל gyri הקורטיקלית sulci של (איור 1 א) המוח הגדול כולו.
- מבט ראשון על אנומליות קרום מוח, סימטריות בין שני חלקי מוח מקרוסקופית (אינדיקטורים אפשריים של מוקדים, אוֹנִי, או תופעות חצי מוח כלליים של אטרופיה), נגעי tissutal מקרוסקופית (כלומר, tumors או בקיעה), מומים מולדים, הפרעות כלי, וכל ליקויים אפשריים אחרים או מצגות יוצאות דופן של משטח המוחין.
הערה: לקבלת תיאורים מפורטים על איך להעריך מוח אנושי, עיין זמין מסחרי ספרי לימוד בנוירופתולוגיה ומדריכי נתיחה 9,10.
2. רצף פרוטוקול
- פן עמודים חזיתיים הרחק החוקר, עם ההיבטים השטחיים של ההמיספרות (telencephalon) מול החוקר. קח כמה תמונות דיגיטליות לפי צורך בכל מקרה ומקרה לתעד אנומליות-מאקרו אפשריים לתת דין וחשבון על שיקולים אפשריים Clinico-neuroanatomical ופוסט חיתוך. האם עוזר מחקר לקחת צילומים דיגיטליים בניצב למוח כדי ללכוד את משטח קליפת המוח כולה (איור 1 א - ג).
- מארק מראש gyri קליפת המוח postcentral באמצעות דיו או מחטים צבעוניות לפני שחתכה את המוח (איור 1b הערה: הליך זה מאפשר הכרה ברורה יותר של מנוע הקורטקס ראשוני חושי לאחר החיתוך.
- סובב את המוח על ידי 180 מעלות תוך שמירה על אותה פונה לאותו כיוון (כלומר, הקטבים חזיתית מול הרחק החוקר). בזהירות לבדוק את הבסיס של המוח. שים לב מיוחד לתנאי מערכות כלי דם במוח (כלומר, עורקי basilar ואת שדרה ואת המעגל ויליס) ואת עצבי גולגולת ברמות הכניסה ויציאה / גזע המוח שלהם. נהל נורות במערכת הריח המוחיות בתשומת לב מיוחדת, כדי למנוע קריעת tissutal, בשל החולשה הקיצונית שלהם.
- קח כמה תמונות דיגיטליות לפי צורך בכל מקרה ומקרה לתעד אנומליות-מאקרו אפשריים לתת דין וחשבון על שיקולים אפשריים Clinico-neuroanatomical ופוסט חיתוך. שיהיה לך עזר מחקר לקחת צילומים דיגיטליים בניצב למוח כדי ללכוד את מכלול משטחי קליפת המוח ובגזע המוח.
- מול הבסיס של המוח באמצעות אזמל, לחתוך את transversally גזע המוח ברמה של החלק העליון של פונס (קרוב ככל האפשר לבסיס של המוח הגדול). בזהירות לבדוק את SN (כלומר, עבור חיוורון) 11 ומבנים שכנים אחרים 12. שימו לב, ואולי באמצעות מכשיר מקליט אודיו, של כל מראה יוצא דופן של המוח בהשוואה מוח נורמלי 13.
- שוב לסובב את המוח על ידי 180 מעלות, בעזרת סכין חד, להפריד את שני ההמיספרות על ידי חיתוך כפיס המוח מרכזי דרך סדק אורכי המדיאלי ובעקבות כיוון fronto העורפית. בדוק בכל צד של אונה כל אנומליות אפשרית (למשל, גדלות חדרית, מומים, ריכוך רקמות, גידולים, וכו ') 13. ראה איור 2 א.
- קח כמה תמונות דיגיטליות לפי צורך בכל מקרה ומקרה לתעד-אנומליות מאקרו אפשריותלתת דין וחשבון על שיקולים Clinico-neuroanatomical ופוסט חיתוך אפשרי. שיהיה לך עוזר מחקר לקחת צילומים דיגיטליים בניצב למוח כדי ללכוד את משטח קליפת המוח כולו. שימו לב כל תכונה יוצאת דופן של המוח בהשוואה מוח נורמלי.
- מניחים שתי ההמיספרות של שכיבה על היבטים המדיאלי שלהם, עם האונות הקדמיות מול הרחק החוקר, כפי שמוצג באיור 2b. הניחו אותם בצורה כזאת, כי במרכזן לגעת (גם במקרה של אסימטריה בין שני חלקי המוח מסומן).
- בעזרת סכין חד, לחתוך באופן ידני דרך שני אונות המוח, החל בקטבי פרונטלי נע לכיוון הקטבים העורפיים דרך האורך של ההמיספרות. השג שתי סדרות של 1 ס"מ בלוקים עבה של רקמת המוח (כ -18 לוחות עבור כל חצי הכדור).
- מניחים את לוחות המוח ברצף מאורגן אנטומית (fronto העורפית כיוון) על משטח שטוח נפרד. השתמש surfa לבןCe עם סרגל מודפס על זה לעומת זאת טוב יותר כאשר מצלמים. הצגת שתי סדרות של לוחות מוחות באופן סימטרי אנטומית (כיוון עורפי-fronto), ולוודא כי משטחי העטרה שלהם גלויים לבדיקת עין ישירה וצילום דיגיטלי (איור 3 א). השתמש משטחי חיתוך עם רשתות millimetric מודפסים משני צדדיו למקם מבנים מוחיים, גדלים, וחריגות ניתן באופן מדויק יותר.
- קח כמה תמונות דיגיטליות לפי צורך בכל מקרה ומקרה לתעד אנומליות-מאקרו אפשריים לתת דין וחשבון על שיקולים אפשריים Clinico-neuroanatomical ופוסט חיתוך. שיהיה לך עוזר מחקר לקחת צילומים דיגיטליים בניצב למוח כדי ללכוד את משטח קליפת המוח כולו. לרשום הערות (ואולי באמצעות מכשיר מקליט אודיו), מכל היבט יוצא דופן של המוח בהשוואה מוח נורמלי.
- באמצעות אזמל חד, ידני לנתח בלוקים מלבניים קטנים שלמוח רקמות לכל איזור מוחי הוקם. בצע את ערכת איסוף באזור מוחין המוצע המתואר בטבלה 1.
- שים כל בלוק רקמות histocassettes שכותרתו בנפרד.
הערה: כל בלוק של רקמת המוח צריך לחתוך כדי להתאים, ככל האפשר, את ההיקף המקסימאלי תקן histocassette (30 x 20 x 4 מ"מ 3). - לייבל histocassettes באמצעות קוד זיהוי-דה לכל מקרה ושימוש מזהים neuroanatomical ספציפיים (לא להשתמש אותיות אקראיות או מספרים מוחות שונים, אלא תמיד להשתמש באותו האזורי שמות אנטומיים או המספרים המתאימים, כפי שמוצג בטבלה 1). יצירת קודי זיהוי-דה, למשל, על ידי יצירת מספרים אקראיים או חצי אקראי לכל מקרה (כלומר, BRC 130, שבו B נשאר לחקר המוח, R נשאר עבור משאבים, C נשאר עבור מרכז ו -130 היא ההצטרפות פרוגרסיבי או AD160001, שם לספירה מייצגת "מחקר מחלת האלצהיימר," 16 הואבשנה כאשר הנתיחה בוצעה (2016), ו 0001 מספר דגימת הצטרפות פרוגרסיבי).
הערה: שלב זה הוא מאוד מועיל עבור חוקרים עתידיים; לשמור אגדה, ולציין את האונה (L = אונה שמאלית, R = אונה ימנית). השתמש בשני צבעים שונים של histocassettes, הקמת צבע מסוים עבור כל חצי הכדור. - קח כמה תמונות דיגיטליות לפי צורך בכל מקרה ומקרה לתעד macroanomalies האפשרי לתת דין וחשבון על שיקולים אפשריים Clinico-neuroanatomical ופוסט חיתוך. שיהיה לך עוזר מחקר לקחת צילומים דיגיטליים בניצב למוח כדי ללכוד את משטח קליפת המוח כולו. שימו לב כל תכונה יוצאת דופן של המוח בהשוואה מוח נורמלי.
- שים כל בלוק רקמות histocassettes שכותרתו בנפרד.
- קח את תמונות דיגיטליות (ככל שיידרש או רצוי) של המוח לחתוך כולו histocassettes קשור.
- פנד (למשל, על ידי אגרוף Accu) חתיכות קטנות של רקמה להפקת DNA וניתוחים גנטיים. להשתמשאגרוף של 2 - 5 מ"מ קוטר.
הערה: לקבלת תוכן הגבוה של חומר גנטי, המוחון היא הבחירה המועדפת; עם זאת, כל אזור אחר זה בסדר. - Re-לטבול כל histocassettes המכיל בלוקים רקמת המוח באותו סוג של פתרון מקבע (למשל, 10% פורמלין נייטרלי שנאגרו) כפי שמוצג בעבר עד לשלב הבא של עיבוד רקמות.
- בצע נהלים קבועים לעיבוד רקמה אנושית קבועה פורמלין 14.
3. גישה מיוחדת: קפוא לסירוגין קבוע הסימטרי Bihemispheric חיתוך
הערה: פרוטוקול מוח החיתוך הסימטרי bihemispheric בסעיף 2 מציעה את האפשרות של חיתוך לוחות רקמה מבולבל, מוחות רעננים (כאשר זמין) באותו אופן שיטתי סימטרי.
- מניח את המוח הטרי כולו במהופך (רצוי על משטח פלסטיק קערה דמוית semispherical) עבור 8 - 10 דקות ב -80 ° C במקפיא להקשיח את רקמת מוח without מעוררי ניזק ביוכימיות כדי להקל על החיתוך הידני.
- בעזרת סכין חד, לחתוך שני האונות באופן חלופי ורצוף, בעקבות פרוטוקול חיתוך המוח בסעיף 2, אבל להקפיא ולתקן כל לוח אחר (משני חצי ולאורך בכיוון אנטומיים עורפי fronto).
- בשלב זה, אל תנסה לחתוך כל אזור מוחי, כמתואר בטבלה 1. חותכים אזורי מוח טרי ספציפיים ורק אם הוא נדרש עבור RNA מיידית או מיצוי חלבון (כלומר, עבור מחקרים גנומית או proteomic) 15.
- לאחר החיתוך, מייד להקפיא, תווית, ומספר כל רקמה טריה. קח את תמונות דיגיטליות של סדרת הלוח כולו; לארוז כל לוח בתוך שקית ניילון אחת; לאסוף את לוחות במיכל נפרד, אחד-המוח בלבד; ולאחסן את המיכל -80 ° C במקפיא ייעודי.
הערה: המקפיא צריך להיות מוקדש רקמת המוח האנושי בלבד. רק אחר כך יהיה לשיראזורים במוח le קפוא להיחתך כנדרש עבור כל ניסוי ספציפי. - לטבול כל לוח רקמה אחרת שנבחר קיבעון (10% פורמלין נייטרלי שנאגרו או מקבע אחר) בשקיות נפרדות המכיל נפח מספיק של מקבע (3/1 נפח יחס מקבע / רקמות-גוש). לייבל כל שקית ידי ברצף מספור אותם בתום רצף fronto העורפית. חותם כל שקית, לקחת את התמונות הדיגיטליות, ולאחסן אותם במיכל פלסטיק.
- פתח את שקיות המכילות מקבע לאחר 2 שבועות של קיבוע הרקמה וחותכים כל אזור מוחי כמתואר בטבלה 1.
4. Histostain ו אימונוהיסטוכימיה
הערה: הסט של אזורים המוחיים לחתוך מבוסס על התכנית המוצעת (טבלה 1) מספיקה כדי לספק את רוב, אם לא כל, הוקם כרגע קריטריונים פתולוגי קונסנסוס מבוסס למחלת אלצהיימר 16, פ"ד 17, דמנציה עם גופיפי לואי (DLB) 18, דמנציה פרונטו-טמפורלית (FTD / MND)
- עבור כל אזור במוח ועל שתי אונות, לבצע את סט מינימלי הבאים של histostains: Hematoxylin ו Eosin (H & E), סגול cresyl (CV; אם מחקרים morphometric כמותית מתוכננים, למשל), וכסף מכתים (אם "גישוש" ניתוחים הם נָחוּץ).
- עבור כל אזור במוח ועל ההמיספרות הן, לבצע את סט מינימלי הבאים של פרוטוקולים אימונוהיסטוכימיה: בטא -amyloid (β א), פוספורילציה-טאו (pTau),-synuclein α פוספורילציה (pα-syn), ו פוספורילציה-TDP43 (pTDP43) , כמתואר 14.
הערה: המספר הכולל של קטעי רקמה על מנת להעריך כל מוח בעקבות פרוטוקול זה הוא 46 (אם כל אזורי המוחין מן האונות הם זמינים).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
אורך פרוטוקול
השעה בילה עבור הליך חיתוך המוח סימטרי יחיד bihemispheric קבוע מוערך ב 1 h (למעט משך הזמן הגדרת השולחן לנתיחה, כלים, חיתוך משטחים; תיוג;. וכו '). הזמן הדרוש מתחלף סימטרי דו-חצאים מוח יחיד הקפוא וקבוע מוח חיתוך הליך הוא מוערך לקחת 2 שעות. זה יכול לקחת לפחות בין 4 - 6 שבועות כדי לקבל אבחנות היסטולוגית ומוחלטות נושא / מוח אנושי יחיד. לאחר הסרת מוח לאחר מוות מהגולגולת, תקופה מתאימה קיבעון רקמות (2 - 3 שבועות לפחות) חייב להתרחש. לאחר מכן, סדרה של פרוטוקולים, כוללים חיתוך המוח הסימטרי bihemispheric, עיבוד רקמות, הטבעת רקמות, בלוק חתך, והכתימו אימונוהיסטוכימיה חייבת להתבצע. לבסוף, ההערכה המיקרוסקופית של כל אזור לכל בחצי כדור, שימוש שיתוףnsensus-מידה קבועות פתולוגיה וסיווגים, סקירת תיעוד קליני, ואולי המתאם של clinicopathology, חייב להתבצע לפני מסקנות נוירו. העיתוי כולו לקבלת הערכת נוירו מוח האנושי מלאה יש לשקול בזהירות בעת תכנון מחקרים ספציפיים. יתר על כן, עמיתים רפואיים, חוקר מחקר, תורמים "משפחות רשויות חוק צריכים להיות מעודכנים של דרישת הזמן הכולל, מורכבות, וצוות זמן / מאמץ כדי להשיג הערכת נוירו מודרנית.
אף על פי פרוטוקול חיתוך המוח המוצע מייצג גוזל זמן בהליך מאתגר, זה בעצם מייצג מתודולוגיה מתגמלת מדעי להעריך מוחות אנושיים בהרחבה בשני תנאים בריאים ופתולוגיים. חשוב להדגיש כי, לעתים קרובות למדי במהלך נתיחה, המוח קבל כשליטה / נבדקים בריאים (כלומרנושאים, העריכו באופן קר או נוירולוגית נורמלית לפני מותו) ניתן למצוא דווקא להיות חיובי עבור פתולוגיות מוח שונות לאחר הערכת נוירו מדויקת. במקרים אלה מייצגים את הנושאים תסמינית פרה-קליניים שנקרא למחלות המוח השונים, במיוחד לאלו שאפיינו את מחלות ניווניות הקשורות לגיל. הדבר מדגיש את החשיבות של הערכת המוח שהתקבל "שליטה" באופן נרחב ומוקפד מאוד, בעיקר למטרות מחקר. זה נהיה ברור יותר ויותר כי המוח האנושי / נושאים, סימפטומטי או שאינם ניתנים הפרעות פסיכיאטריות / נוירולוגיות, יכול לצבור פתולוגיות המוח מרובים (מה שנקרא פתולוגיות שיתוף המתרחשים) במהלך ההזדקנות 23,24. מעניין לציין, שיש נגעים במוח שיתוף המתרחשים האלה זהים מבחינה ביוכימית לאלה שנמצאו בחולים עם מחלות המתבטאת קלינית הם נקודתיים באותה אזורים אנטומיים וכן (PARS, ערתג, עגלות) 25-27. מו אלהיש מחדש הממצאים האחרונים (אפשרי רק באמצעות חקירות הנתיחה) מידת הרלוונטיות יוצא דופן לחקר השפעות ההזדקנות על המוח האנושי.
לוח 2 ואיור 4 לתאר כמה נתוני semiquantitative ראשוניים שהושגו באמצעות הליך חיתוך מוח סימטרי דו-חצאים מוח מבוצע על שורה של מוחות האנושיים שנאספו בנק המוח שלנו. נתונים ראשוניים אלה מראים כי רוב המוח קיבל "נורמליים" או "שליטה" מ בנבדקים מבוגרים יותר היו למעשה לא רק חיובי עבור הפלאק β A-מדלקת עצבים וסבך neurofibrillary-טאו (tau-NFT אזור), כפי שכבר ידוע 28-32, אלא גם כי הנטל של הפלאק A-מדלקת עצבים β מסיס היו גבוהים יותר בקליפת המוח בהיפוקמפוס entorhinal שמאל בהשוואה קליפת ההיפוקמפוס entorhinal זכות אותו מוח. מוח הוערך באמצעות 33 CERAD ו Braak זמני 34 systems, אשר בהתאמה להעריך לוחות A-מדלקת עצבים β ו טאו-NFT אזור. הנטייה שמאלה-האונה שנצפתה עבור מסיס β פתולוגיה הייתה גם בהווה, אם כי רק כמגמה, ברוב האזורים הנותרים של-האונה השמאלית בהשוואת האונה הימנית. הרלוונטי של הממצא דו-חצי המוח הראשוני הללו הוא כי המוח נתח ככולם חיו עוקבת נתיחה כלל אוכלוסייה. כל הנבדקים אושפזו, למעשה, למטרה פסיכיאטרית / אי-נוירולוגיות ומתות בבתי חולים כלליים קהילה שונות מסיבות שאינן נוירולוגיות. העובדה כי מוחם נתח היה מתוך הטיות בחירה ממוזערת עוקבת נתיחה כלל אוכלוסייה ואולי נוכח בעת ניתוח מוח רק ממרכזי נוירולוגיות / דמנציה מיוחדות. ראה גם המלצה מטעם NINDS 6. הממצאים שלנו הם ראשוניים (4 מ- "שליטה" 46 זמין מוח) וצריכים אישור בקנה מידה הרבה יותר גדול. עם זאת, ממצא חדש אלההים, אם יאושר, מציע תופעה אפשרית של נטייה חצי מוח עבור ההצטברות וההתקדמות של פתולוגיה לספירה, או בטא פתולוגיה לפחות. סוגים דומים של נטיות חצי מוח פתולוגי יכולים בהחלט להיות קשורים כל סוג מסוים של הפרעת נוירו-פסיכיאטרית או ניווניות. יתר על כן, על ידי שילוב של נהלי חיתוך מוח דו-חצאים מוח סימטריים עם שיטות quantifications הסלולר נגע המדויק (כלומר, stereology המשוחדת), זה יכול להיות אפשרי למדוד את היחס בין נורמלי במצבים פתולוגיים, כמו גם את שיעור ההפסד עצבי משקם / תופעות neuroplasticity שעשוי להיות נוכחים בבני אדם ביחס חצי כדור ספציפי ותפקוד. מעניין לציין, למרות נטייתו של חצי המוח לכל סוג עיקרי של פתולוגיה במוח (β -amyloid, טאו, LB, TDP43, FUS, וכו.) נשארה שתוקם, בהדמיה תפקודית 34, נוירו-פסיכולוגי 36 p>, אנטומי microstructural מנתח 37,38 נראה עולה בקנה אחד עם התוצאות הראשוניות שלנו. עובדה זו מחזקת את ההשערה של העדפה בין שני חלקי המוח אפשרי עבור כל סוג אחר של אשר סובלים מנזק מוחי ומחלות הקשורות בו.
איור 1. ראשוני מוח הערכה לפני Bihemispheric מוח חיתוך. נתון זה מראה את ההיבטים שטחיים השונים של מוח אנושי לאחר 2 שבועות של קיבעון 10% פורמלין ניטראלי שנאגר. בתוך רצף כיוון שעון, ההיבטים המעולים של המוח (a, b) מלוות התצפיות בבסיס פעולת המוח, הכולל בדיקות של המוח הקטן (ג), גזע מוח ועל עצבי גולגולת (ד), ונורה חוש ריח שטחים (ה).02 / 54602fig1large.jpg "target =" _ blank "> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 2. חיתוך Bihemispheric המוח האנושי. מוח קבוע פורמלין אדם מונח על משטח שטוח לבדיקת עין (א). הקו האדום מציין את הסדק האורך המדיאלי. מיקום של שתי אונות המוח לאחר קיצוץ מרכזי דרך סדק אורכי המדיאלי (ב). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 3. Bihemispheric מוח ונהלי חיתוך. נתון זה מראה כמה מדרגות פרוטוקול חיתוך המוח האנושי bihemispheric. לאחר סילוק כל לוחות המוח (עבור שני האונות) ובעקבות כיוון עורפי-fronto (א), כל אזור במוח הוקם כדי לאסוף (טבלה 1) יקוצץ ב גושי רקמת ממדי histocassette תקן הולם (ב - ה). גושי רקמת המוח קטנים יצטרכו histocassettes הגדול (רואה הירוק [אונה במוח קטנה right] ו- [אונה במוח קטנה משמאל] כחולה; E ו- F). קלטות לבנות הן למבנים החציוני, כגון הלשד המוארך, חוט שדרה, וכו '. (ה - ז). Histocassettes הסופי המתקבל לאחר פרוטוקול חיתוך המוח האנושי bihemispheric וחוסם רקמת המוח המכיל מכל אזור neuroanatomical המפורטים בטבלת 1 מחדש שקוע מאותו הסוג הראשוני של פתרון מקבע (10% פורמלין ניטראלי שנאגר) (ו - ז)."Target =" tp_upload / 54602 / 54602fig3large.jpg _ blank "> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 4. סעיפי רקמות מכל ויטראז בחצי כדור מוחות עבור אנטיגנים שונים על ידי אימונוהיסטוכימיה. (א) נתון זה מראה סדרה של קטעי רקמה משני חצי מאותו המוח האנושי. כל סדרה של סעיפים דו-חצאי המוח היו immunostained עבור -amyloid β,-טאו פוספורילציה,-synuclein α פוספורילציה (α-syn), חיוביות שלהם משויך מחלות ניווניות נפוצות הקשורות לגיל כגון אלצהיימר ופרקינסון. התמונה מראה דוגמה מייצגת של הסכום הכולל האפשרי סעיפים לנתח באמצעות פרוטוקול חיתוך המוח סימטרי דו-חצאי המוח המוצע. LH = אונה שמאלית, RH = זכות של חצי הכדור. ( ב) תמונות אלו מראות דוגמאות של נגעים במוח משותפים הקשור לגיל, כפי שנצפו תחת המיקרוסקופ לאחר השימוש בפרוטוקולים אימונוהיסטוכימיה ספציפיים הפלאק β -amyloid מדלקת עצבים, סבכים נוירו-פיברילריים-טאו, ו α-synuclein (α-syn) -positive גופיפי לוי. בפינה הימנית הנחה של כל תמונה הוא הסוג של מטרה בשימוש (5X, 20X, ו 40X) כדי להגדיל ומדויק לזהות כל סוג של נגע. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
טבלה 1. Bihemispheric חיתוך Scheme. טבלה זו מציגה באזור אנטומי יחיד לנתח בשתי ההמיספרות הימנית והשמאלית של כל מוח. החיתוך הסימטרי bihemispheric יכול להיעשות על מוחות רעננים וקבועים.rce.jove.com/files/ftp_upload/54602/54602table1.xlsx">Please~~MD~~aux לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.
טבלה 2. ממצאים ראשוניים שנאספו דרך חיתוך המוח האנושי Bihemispheric. טבלה זו מציגה ממצאים ראשוניים שהתקבלו באמצעות הליך חיתוך המוח האנושי סימטרי bihemispheric שבוצע על ארבעה מוחות אנושיים מנורמלי קליני, בנבדקים מבוגרים יותר. הנתונים מראים כי שני אזורים המוח (קורטקס ההיפוקמפוס entorhinal) הם כל הזמן ובתחילת מעורב הצטברות הפלאק מדלקת עצבים -amyloid β ו טאו-NFT אזור. הסוג של הנגע הזה נחשב לספירת גרימת תהליך pathogenetic הסבירה ביותר. f = נקבה; מ = זכר. המספרים בסוגריים מייצגים את הגיל בעת המוות (בשנים) של כל נבדק נתח. קוד colorimetric וכמותיות להדמיה המהירה של Hemis האפשריההבדלים pheric פני סוגים של נגעים, דרגות החומרה, ואת localizations אנטומיים בקרב נבדקים מבוגרים שונים נוצל. נג = שלילי (ירוק); דלילים = 1 - 2 נגעים (צהוב); מתונים = 3 - 6 נגעים (כתום); תכוף => 6 נגעים (אדום). אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
שיטת מוח חיתוך זו ניתן להתאים לצרכימים הספציפיים של כל מעבדה רפואית (למשל, על ידי צמצום מספר אזורי מוחות להעריך עבור כל חץ כדור) תוך שמירה על הליך החיתוך הסימטרי bihemispheric כאחד המאפיינים העיקריים שלה. הפרוטוקול המוצע זה יוכל לשמש עבור פרוצדורות שגרתיות (מרכזי נוירו-מחקרית) או רק בעת הצורך (מחקרים ספציפיים אוריינטציה קלינית). ניתן להשתמש בו באופן סלקטיבי אך ורק סוגים מסוימים של חקירות (כלומר, אימונוהיסטוכימיה) או בניתוחים מולקולריים (כלומר, גנומית או proteomic מנתח). מנקודת מבט טכנית, כדאי להזכיר כי כמה הבדלים פתולוגי (במיוחד אימונוהיסטוכימיה) יכול להיות בגלל וריאציות artifactual אפשרית בעוצמות immunohistostaining. אלה ניתן למזער על ידי ניצול מכונות מכתים אוטומטיים, אשר להפחית באופן דרסטי את האפשרות של תופעות מכתימות artifactualוריאציות nd. ניתן היום, למעשה, כדי טכנולוגי למזער רוב לערפלנים בשל חפצים טכניים באמצעות מכונות מכתים רובוטית אמינות. לפיכך, תוצאות דומות ניתן לקבל כאשר להערכת, למשל, שתי אונות המוח מאותו נושא, או קבוצות מרובות של שתי אונות מן הנושאים מרובים.
יתר על כן, במהלך השנים האחרונות, מספר הנגעים במוח שהוכרו מוחות אנושיים הוגדל מאוד 39. סוגים חדשים אלה של נגעים במוח נוצר סיכון מוגבר שהמוח הקודם מסווגים כרגיל או שליטה הם למעשה לא. השיפור של טכניקות אימונוהיסטוכימיה ותגליות נוירו חדשות הייתי מציע לערוך בדק בית חכם ותקופתי של כל מוחות פקידה בעבר "שליטה", שכן במקרים של "שליטה מדומה" או "שליטת שווא" המוח תמיד ייתכנו 40.
המגבלה העיקרית שלשיטה זו כוללת בסך של זמן ומומחיות (ידע אנטומי ופתולוגיים) דרושים כדי לבצע את זה. יתר על כן, מחקרים מכוונים לנתח היבטי גנומי proteomic של המוח האנושי מחייבים צוות בנק מוח מוכן לנהל, באופן מהיר, כל הליכי תרומת המוח, סידורי אישור חוקיים, סרות מוח, וחיתוך מידה נהלי הקפאה או קיבעון. בדרך כלל, מתקנים ואנשים אלה זמינים רק מרכזים אקדמיים או מחקר מיוחדים. בנוסף, בעוד שנהלי חיתוך מפורטים בהחלט יכולים לעזור להבין טוב יותר מקורותיה אנטומיים אפשריים ושבילים מתפשטים של כל מחלת מוח, הם גם תמיד להסתמך לסכום של מידע קליני מפורט זמין לכל מקרה על מנת לבצע מחקרי מתאם clinicopathological מדויקים. אחד השימושים הטובים ביותר עבור פרוטוקול זה, אם כן, יהיה בהקשר של מחקרים ארוכי טווח clinicopathological, אשר לעתים הסוג הטוב ביותר של investigation לאסוף קלינית מפורטת יותר, הדמיה, גנטית, סביבתית, וסוגים אחרים של נתונים כדי לתאם נתיחה, מיקרוסקופית, וממצאים אימונוהיסטוכימיה עם נתונים קליניים שנאספו בעבר.
באופן מפתיע, חקירות נוירו ניתוח, מיון, או לכימות הקשת הרחבה של נגעים נוירו ביחס פונקציה או לוקליזציה חצי מוח הוא נדיר 41-44. עם זאת, נראה כי פעמים וטכנולוגיות מוכנות לאתגרי תקדים במחקרים בנוירופתולוגיה אדם. הסיבה העיקרית להציע הליך חיתוך המוח סימטרי דו-חצאים מוח הייתה לכבד סימטריות תפקודיות מוזרות (אנטומי או פתולוגי) של מוח האנושי. לעתים קרובות מדי, יותר עבור מסורת מקובלת בעיוורון מ מוכחת סיבה מדעית, רק חצי כדור אחד (בדרך כלל stochastically שנבחר) תוקן להערכת נוירו או immunohistochemical, ואילו השני הוקפא אפשרי מולקולריאו ביוכימי מנתח. במיוחד כאשר לומדים מוחות אנושיים, הבחירה המזדמנת של האונה וחיתוך מוח סוגר לכלול סיכונים פוטנציאליים במונחים אנטומיים ועלולה לגרום הטיות בחירת pathophysiological אפשריות. בעוד מסיבות מעשיות, תיקון חצי כדור אחד והקפאת ההפך היא סבירה בסביבה לא-מחקרית, זה לא עמיד יותר בהקשר של מחקר נוירו להפרעות נוירו-פסיכיאטריות. במיוחד בעת הנוכחית, כאשר כמויות עקביות של "in vivo" הדמייה ומידע גנטי זמינות פוטנציאל בנתיחה שלאחר המוות, הליך חיתוך סימטרי דו-חצאים מוח המוח עם הערכת נוירו נרחבת מתאימה צריך להתבצע באופן שיגרתי. ההתמחות של חצאי המוח של המוח האנושי הודגמה תפקודים קוגניטיביים רבים, כגון שפה, כישרון, ורגשות (כלומר, הפעלת ההפרש באמיגדלה על ימין ועל שמאל), כדי af שםEW. התמחות lateralization חצאי המוח זה התפקודים הקוגניטיביים והלא-קוגניטיבי, אשר בדרך כלל לבדל ולאפיין בני אדם ממינים יונקים שאינם יונקים אחרים, יש לשקול בזהירות מבחינת בנוירופתולוגיה. שיש, בבני אדם, נטיית חצי מוח עבור תהליכים פתולוגיים ספציפיים במונחים מוחיים, בתגובת neuroinflammatory וקיבולות neuroreparative עדיין לא ידועה, וזה כבר מאוד נדיר נחקר 40-43. למרות ההדמיה תומכת ידועה פיסיולוגי ותכונות חצי מוח הספציפי קליניות, זה מפתיע עד כמה פחות ידוע במונחים של הבדלי נוירו אפשריים. בהצעתי מוח סימטרי דו-חצאים מוח חיתוך הליך, או לסירוגין מתוחכמים יותר קפוא וקבוע פרוטוקול חיתוך סימטרי דו-חצאים מוח המוח, מטרתנו הייתה תאר שיטה שיכול לעזור לגלות היבטים מוזרים של המוח האנושי במהלך בריא pathologiתנאי קאל, כמבוסס על תכונות התמחות lateralization חצי המוח ייחודית.
אחד השלבים הקריטיים ביותר של פרוטוקול זה מורכב נחיצות מוח חיתוך הגדרה, חומרים, ואת הכלים זמינות באופן מיידי בכל רגע מאז זה מאוד נדיר להיות מסוגל לחזות כאשר מוח, בפרט דוגמא טרייה, הוא המגיע. עוד צעד חשוב של פרוטוקול זה מורכב של המיומנות הידנית נדרשה לחיתוך מוח טרי קבוע. למרות התמודדות עם רקמות זהות, שני התנאים פיסיים-הכימיים (טרי רקמה קבועה) לבצע את הרכישה של מומחיות עבור מוח חיתוך מרכיב חיוני וקריטי של הפרוטוקול. יתר על כן, ידע neuroanatomical (במיוחד עבור פרוצדורות מוח טריות) מניח תקופות הכשרה אקדמיות ספציפיות. עבור פרוצדורות מוח טריות, יתר על כן, קיים הכרח וביקורתי להעביר מהר ככל האפשר כדי לשמור על דיוק ועל השלמות של tissuדואר. זה יהיה לשמר את כל המידע הביולוגי הכלול בתוך הרקמה, כמו גם את האפשרות לבצע חקירות בעתיד מחייבות חומר טרי קפוא (RNA, חלבונים, וכו '.).
שיטת חיתוך המוח הסימטרית קפואה הזוגית קבועה מייצגת את הפשרה הטובה ביותר להשגה הן טרי מוקפא (שימושי עבור גנטית, מולקולרית, microdissection מנתח) וקבועה (שימושי עבור הנוירואנטומיה, אימונוהיסטוכימיה, ו- PCR באתרו מנתח) סעיפי רקמות מוח מפני בשטחים רציפים של אזורים מוחיים ספציפיים משני חצי. מתודולוגיה זו מהווה מקור ניתוחים השוואתיים שהושגו באמצעות שיטות מולקולאריות והדמיה שונות באמצעות אזור במוח בדיוק / האזור (אזור תת-אנטומיים, גרעיני חומר אפורים, קבוצות תאים, הדנדריטים / קוצים, וכו.). הליך חיתוך המוח סימטרי קפוא זוגי קבוע יאפשר אחד להשיג חלקי רקמת המוח רציפים מאותו neאזור uroanatomical. יכולת זו תאפשר לניתוח שלהם באמצעות אור בהיר, הקרינה, וכן במיקרוסקופ אלקטרונים (העסקת הליכים שונים עבור כל סוג של מיקרוסקופ). RNA / DNA / שיטות מיצוי חלבון יכולה לחול גם, דרך microdissections ללכוד לייזר, למשל, לאזור בדיוק או קבוצה של נוירונים, תאים, כלי, וכו '. חילופין זה טכניקת חיתוך מוח bihemispheric סימטרית קפוא וקבועה, במשותף עם מערכות ממוחשבות מעקב מדגם וקירור, נראה להציע פוטנציאל עצום עבור יישום מחקרים וביומולקולרית עתידי מתמשכים ופוטנציאליים.
גישה חלופית כדי הליך חיתוך המוח המתואר יכולה להיות חיתוך החתך של כל שטח בין שני חלקי מוח כולו. עם זאת, שיטה זו דורשת יותר כלים מיוחדים ויקרים (כלומר, microtome גדול, מגלשות גדולות, וכו '.) מאלה המשמשים בדרך כלל ברוב המעבדות בנוירופתולוגיה. במקום זאת, מ 'שלנוethod מציע אוסף נרחב יותר של אזורי במוח משני חצי, חיתוך אזורי מוחות יחידים אלה באמצעות כלים זמינים בדרך כלל (ובמחיר סבירים) במעבדות ביותר בנוירופתולוגיה המחקר.
חיתוך המוח המוצע ניתן בשילוב עם שיטות מדויקות של היסטולוגית, הסלולר, וכימות subcellular (כלומר, עבור stereology משוחדת) 45-47. מחקרים נוירו כמוני הם בעלי חשיבות ראשונית, והכרח, מאז נתונים כמותיים על מעגלים, גרעינים, נוירונים, תאים שאינם עצביים, הפרעות במערכת כלי דם, ואת איבוד עצבי הקשור נגעים פתולוגיים ספציפיים בעיקר חסרים בבני אדם. לאחרונה, quantifications המדויק של נגעים נוירו ספציפיים מתקבל על ידי העסקת פרוטוקולי stereology משוחדות החל לשפוך אור על יחסי רומן אפשריים בין ההצטברות של נגע intraneuronal מסוים (כלומר, גופיפי לוי), איבוד עצבי (כלומר, פסד nigral),ו קליני (כלומר, מסימפטומים של מחלת הפרקינסון) בעת ניתוח מוחות אנושיים 48. קביעת הסכומים היחסיים של נוירונים תפקוד שיורים או מגיב תאי neuroglial יש צורך, למשל, לעמת, עיכוב, או לפצות על תהליכים נוירו ספציפיים, יכול לעזור להבין טוב יותר את יכולות תגובה אדפטיבית של המוח האנושי, במיוחד במהלך הזדקנות. שינויים עצביים נפח, neurites, המון הנגע, אורכי סיבים, עובי קליפת המוח, יחסי עובי שכבת קליפת המוח, והיבטים morphometric אפשריים אחרים הם בעלי עניין מיוחד, שכן הרלוונטיות pathophysiological האפשריות ברמה התאית ו subcellular בהקשר של מחלות נוירו-פסיכיאטריות או תהליכים ניווניות טרם הובהר 49 לחלוטין. מספר, גודל, אורך סיבים או neurites, כרכי חומר אפור-לבן יחסי, מנתח שכבת קליפת המוח, וכו 'הם כל הפרמטרים למדידה בדיוק תודההשילוב של נוסחות סטטיסטיות ספציפיות ואלגוריתמים גיאומטריים 50. משוואות גיאומטריות נוסחות סטטיסטיות שולבו באלגנטיות עם מערכות ממונעות תיאום tridimensional רגישות גבוהה, ממוחשב מיקרומטר (מערכות ממונעות stereology) כימות היסטולוגית של כמעט כל סוג של מדידה ביו-tissutal.
הסט של neuroanalyses הזמין כעת ללמוד רקמות מוח אנושיות לא היה להעלות על הדעת לפני כמה שנים, וזה קיים סבירות גבוהה כי תהיינה התפתחויות נוספות בעתיד הקרוב. האפיון המפורט של מוחם היום מחולים, נושאים ללא תסמינים קליניים, ויחידים נורמלים להפליא להאיץ תגליות של מחר ואת האינדיבידואציה של טיפולים עבור רוב מחל נוירופסיכיאטריות ו ניווניות. בהקשר של מחלות מורכבות, כגון מחלות נוירו-פסיכיאטריות, אפילו טכניקות הדמייה המתוחכמות הנוכחיות לא יכולותמציע את הרמות הגבוהות יותר של הגדרה הסלולר מידע ביולוגי שטכניקות נוירו מודרניות יכולות. בנוסף, תמונות רקמת המוח סטטיות בלבד מציעים את ההזדמנות כדי לבצע מחקרים כמותיים משוחדת על קבוצה אחת של תאים עצביים או נגעים או אפשרות לחתוך נוירונים בודדים (כלומר, microdissection לייזר) כדי לחלץ חומרים גנטיים או חלבון עבור ספקטרוסקופית מסה מנתח עבור למשל 51 .the מתודולוגיה bihemispheric המוח חיתוך סימטרי יכול להיות מיושם, בין היתר, מחקרים מיוחדים, כגון אלה חוקרת המוח תאום זהה. במצב ייחודי experimentum Naturae זה, הפוטנציאל להבין טוב יותר את היחסים האפשריים הקיימים בין פתולוגיה התמחות / lateralization וקוגניציה חצי מוח / מרשימים. הרמות השונות של / סימטרית סימטריה פתולוגי חצי מוח קשור ניתן להסביר בקלות רבה יותר מבחינת דילמת הטבע / לטפח. לדוגמה, סימטריהליך חיתוך המוח דו-חצאי המוח יכול להתבצע על מוחם של תאומים זהים לעומת תאומים לא זהים 52-56.
טכניקת חיתוך המוח סימטרית bihemispheric צריך לחול גם על מחקרים נוירו-התפתחותיות אדם 57. מאוד נתונים אינפורמטיבי יכול להיאסף על היבטים ספציפיים של נוירונים הקשורים חצאי המוח והעיתוי התבגרות גליה, תופעות neuroplasticity התפתחותי וקיבולות neuroreparative של מערכת העצבים המרכזית במהלך הינקות והילדות. הליך חיתוך המוח סימטרי דו-חצאים מוח יכול לתרום רב להגדיר טוב יותר את דילמת הטבע / לטפח להיווצרות אישית תכונה ושינויים התנהגותיים במהלך התפתחות תקינה, הזדקנות נורמלית, וכחלק קליני הראשונית של ניווניות "ספורדי" מעבדת 58.
גישת clinicopathological הקלסית המבוצעת באמצעות נהלי חיתוך מוח מובנים אינהטכניקה הסטורית, אבל זה עדיין כולים תקפים ושימושיים של אבחון ומחקר. במיוחד בעת הנוכחית, כאשר כמויות מרשימות של מידע קליני וביולוגי זמינות פוטנציאל בנתיחה שלאחר המוות, שילוב של מקרים היטב מאופיינים קליני, נתונים הדמייה, וגנטי / מידע מולקולרי עם נוירו מודרניים מפורטים / ניתוחים כמותיים יכול לייצג תקדים "זכות -match "בהיסטוריה של מדעי המוח. antemortem בשילוב וחקירות לאחר מוות יכולים מאוד להבהיר בסיסי tissutal / הפונקציונליים עצביים של מחלות נוירו-פסיכיאטריות ושופכים אור על מנגנוני etiopathogenetic המדויקים של הפרעות אלה, גם לוקחים בחשבון גורם חצאים מוח אפשרי כי לא נחשבו במיוחד לפני. המחברים מודעים כי טכניקת חיתוך מוח bihemispheric הסימטרית המוצעת היא הזמן- ומימון רב, אך מאמצים דומים לאלו שבוצעו לקידום הדמייה צריךלהיעשות בתחום המחקר בנוירופתולוגיה גם כן. עוד מתואמת ופעילויות בנקאיות המוח מובנהיות לא תהיינה יקרות יותר מאשר לבנות או לקנות מכשירי MRI, עם תוצאות מדעיות פוטנציאל זה לא תהיה פחות מתגמל יותר מאלו שהושגו על ידי מחקרים הדמייה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
החוקרים אין לי מה לחשוף.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 nonmedical 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 |
References
- 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).
- Jellinger, K. A. Neuropathology of sporadic Parkinson's disease: evaluation and changes of concepts. Mov Disord. 27, 8-30 (2012).
- Head, M. W. Human prion diseases: molecular, cellular and population biology. Neuropathology. 33, 221-236 (2013).
- Hirano, A.
- 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).
- Montine, T. J., et al. Recommendations of the Alzheimer's disease-related dementias conference. Neurology. 83, 851-860 (2014).
- Procedures for Brain Autopsy in Prion Diseases. , http://case.edu/med/pathology/centers/npdpsc/protocols-autopsy.html (2010).
- 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).
- Love, S., Perry, A., Ironside, I., Budka, H. Greenfield's Neuropathology. , Ninth Edition - Two Volume Set, CRC Press. (2015).
- Davis, R. L., Robertson, D. M. Textbook of Neuropathology. , Third, Lippincott Williams and Wilkins. (1996).
- Dickson, D. W., et al. Neuropathological assessment of Parkinson's disease: refining the diagnostic criteria. Lancet Neurol. 8 (12), 1150-1157 (2009).
- Nieuwenhuys, R., Voogd, J., van Huijzen, C. The Human Central Nervous System: A Synopsis and Atlas. , 4th, Springer. (2008).
- Netter, F. H. Atlas of Human Anatomy. , Professional Edition, 6th Edition, Elsevier. (2005).
- Brown, R. W. Histologic Preparations: Common Problems and Their Solutions. , CAP Press. Northfield, Illinois. (2009).
- 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).
- 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).
- Gelb, D. J., Oliver, E., Gilman, S. Diagnostic criteria for Parkinson disease. Arch Neurol. 56, 33-39 (1999).
- McKeith, I. G., et al. Diagnosis and management of dementia with Lewy bodies: third report of the DLB Consortium. Neurology. 65, 1863-1872 (2005).
- 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).
- 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).
- Gilman, S., et al. Second consensus statement on the diagnosis of multiple system atrophy. Neurology. 71, 670-676 (2008).
- 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).
- Rahimi, J., Kovacs, G. G. Prevalence of mixed pathologies in the aging brain. Alzheimer's Res Ther. 6, 82 (2014).
- Jellinger, K. A., Attems, J. Challenges of multimorbidity of the aging brain: a critical update. J. Neural. Transm. (Vienna). 122, 505-521 (2015).
- Crary, J. F., et al. Primary age-related tauopathy (PART): a common pathology associated with human aging. Acta Neuropathol. 128, 755-766 (2014).
- Kovacs, G. G., et al. Aging-related tau astrogliopathy (ARTAG): harmonized evaluation strategy. Acta Neuropathol. 131, 87-102 (2016).
- 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).
- Tomlinson, B. E., Blessed, G., Roth, M. Observations on the brains of non-demented old people. J. Neurol. Sci. 7, 331-356 (1968).
- 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).
- Crystal, H., et al. Clinicopathologic studies in dementia: Nondemented subjects with pathologically confirmed Alzheimer's disease. Neurology. 38, 1682-1687 (1988).
- Knopman, D. S., et al.
- Troncoso, J. C., et al. Neuropathology in controls and demented subjects from the Baltimore Longitudinal Study of Aging. Neurobiol. Aging. 17, 365-371 (1996).
- 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).
- Braak, H., Braak, E.
- 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).
- 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).
- Fink, M., et al. Lateralization of the serotonin-1A receptor distribution in language areas revealed by PET. Neuroimage. 45 (2), 598-605 (2009).
- 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).
- 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).
- 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).
- Wilcock, G. K., Esiri, M. M.
- Janota, I., Mountjoy, C. Q.
- Stefanits, H., Budka, H., Kovacs, G. G. Asymmetry of neurodegenerative disease related pathologies: a cautionary note. Acta Neuropathol. 123 (3), 449-452 (2012).
- 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).
- Schmitz, C., Hof, P. R.
- Kristiansen, S. L., Nyengaard, J. R.
- Erskine, D., Khundakar, A. A. Stereological approaches to dementia research using human brain tissue. J Chem Neuroanat. , (2016).
- 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).
- Iacono, D., et al. Parkinson disease and incidental Lewy body disease: Just a question of time? Neurology. 85, 1670-1679 (2015).
- Geuna, S., Herrera-Rincon, C. Update on stereology for light microscopy. Cell Tissue Res. 360 (1), 5-12 (2015).
- 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).
- 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).
- 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).
- Iacono, D., et al. Neuropathologic assessment of dementia markers in identical and fraternal twins. Brain Pathol. 24 (4), 317-333 (2014).
- 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).
- Rentería, M. E. Cerebral asymmetry: a quantitative, multifactorial, and plastic brain phenotype. Twin Res. Hum. Genet. 15 (3), 401-413 (2012).
- Bishop, D. V. Cerebral asymmetry and language development: cause, correlate, or consequence? Science. 340 (6138), (2013).
- Mendez, M. F., et al. Observation of social behavior in frontotemporal dementia. Am. J. Alzheimers Dis. Other Demen. 29 (3), 215-221 (2014).
