Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Symmetrisk Bihemispheric Post mortem Brain Cutting å studere Sunn og patologiske hjerne tilstander i mennesker

Published: December 18, 2016 doi: 10.3791/54602
Automatic Translation
1, 1, 1, 2
1Neuropathology Research, Biomedical Research Institute of New Jersey (BRInj), 2Department of Pathology, Atlantic Health System (AHS), Overlook Medical Center

Summary

Organiserte hjerneskjærehandlinger som er nødvendige for å relatere spesifikke nevropsykiatriske fenomener med definitive neuropathologic diagnoser. Hjerne borekaks utføres forskjellig basert på ulike klinisk-akademisk situasjoner. Denne protokollen beskriver en symmetrisk bihemispheric hjerne cutting prosedyre for å undersøke halvkule forskjeller i menneskelige hjerne patologi og å maksimere nåværende og fremtidige biomolekylære / bildediagnostiske teknikker.

Abstract

Neuropathologists, til tider, føler skremt av hvor mye kunnskap som trengs for å generere definitive diagnoser for komplekse nevropsykiatriske fenomener som beskrives i de pasienter som en hjerne obduksjon har blitt forespurt. Selv om fremskritt av biomedisinske fag og neuroimaging har revolusjonert nevropsykiatriske feltet, har de også generert misvisende ideen om at hjernen obduksjoner har bare en bekreftende verdi. Denne falske ide laget en drastisk reduksjon av obduksjons priser, og følgelig til en redusert mulighet til å utføre mer detaljert og omfattende nevropatologiske undersøkelser, som er nødvendige for å forstå en rekke normale og patologiske forhold ennå ukjente av den menneskelige hjernen. Den tradisjonelle slutnings metoden for korrelasjon mellom observerte nevropsykiatriske fenomener og tilsvarende lokalisering / karakterisering av deres mulige neurohistological korrelater fortsetter å ha en unektelig verdi. I sammenheng med neuropsychiatric sykdommer, er den tradisjonelle clinicopathological metoden fortsatt best mulig metodikk (og ofte den eneste tilgjengelige) for å koble spesielle nevropsykiatriske funksjoner til deres tilsvarende nevropatologiske substrater, fordi den baserer seg spesielt ved den direkte fysisk vurdering av hjernevevet. Vurderingen av post mortem hjerner er basert på hjernen kutte prosedyrer som varierer på tvers av ulike nevropatologi sentre. Hjerne borekaks er utført i en relativt omfattende og systematisk måte basert på de ulike kliniske og akademiske situasjoner som finnes i den enkelte institusjon. En mer anatomisk inkluderende og symmetrisk bi-hemisfærisk hjernen cutting metodikk bør minst brukes til forskningsformål i menneskets nevropatologi til sammenhengende undersøke, i dybden, normale og patologiske tilstander med særegenheter av den menneskelige hjerne (dvs. hemispheric spesialisering og lateralization for spesifikke funksjoner). En slik metode vil gi en mer omfattende ColleDette skjer av neuropathologically godt karakterisert hjerner tilgjengelig for nåværende og fremtidige bioteknologiske og bildediagnostiske teknikker. Vi beskriver en symmetrisk bi-hemisfærisk hjernen cutting prosedyre for etterforskningen av halvkuleformede forskjeller i menneskelige hjerne patologi og for bruk med nåværende så vel som fremtidige biomolekylære / bildediagnostiske teknikker.

Introduction

Neuropathologists har den vitenskapelige privilegium, intellektuell ære, og diagnostisk plikt til å vurdere menneskelige hjerne. For mange tiår, til detaljerte kliniske beskrivelser av hjernesykdommer og store anstrengelser individuate deres mulige neurohistological korrelater i menneske post mortem hjerner har blitt gjennomført. Historisk sett dette arbeidet representerte den mest produktive modalitet der de medisinske fag, og nevrologi spesielt, avansert i moderne tid. Takk til tidligere eminente neuropathologists og deres engasjement, besluttsomhet, stipend, og forbløffende evne til å skille mellom normale og unormale hjernen vev (ofte ved hjelp av svært rudimental verktøy), kan vi nå undersøke og målet sykdommer som Alzheimer-Perusini sykdom (urettferdig bare kalt Alzheimers sykdom, APD / AD) 1, Parkinsons sykdom (PD) 2, Creutzfeldt-Jakobs sykdom (CJD) 3, Lou-Gehrig sykdom / amyotrofisk lateral Sclerosis (ALS) 4, og Guam sykdoms 5, for å nevne noen.

Avanserte teknikker for neuroimaging, for eksempel HD-datastyrte tomografi (dvs. multisection spiral CT scan, CT angiografi), funksjonelle og morfologiske magnetic resonance imaging (dvs. fMRI, diffusjon-MRI, tractography-MR, etc.), Positron Emission Tomography (PET), ultralydbasert avbildnings, og andre, har sikkert endret vår generelle tilnærming på hvordan å diagnostisere og kurere nevrologiske og psykiatriske pasienter. Likevel, selv om bildediagnostiske teknikker er i stand til å visualisere en persons hjerne når live, har de ikke tilbyr muligheten, på forekommende øyeblikket, til direkte analysere svært intrikate cellulære og subcellulære strukturer av celler, for eksempel nerveceller; eller for å visualisere, mark, og kvantifisere spesifikke typer intracellulære lesjoner; eller til nettopp indikere deres nevroanatomi eller subregionale lokalisering på circuital og sub-circuital anatomiske nivåer. For eksempel, kan bildediagnostiske teknikker ikke identifisere eller lokalisere Lewy Bodies (LB) i pigmenterte nevroner i substantia nigra (SN), en felles patologisk trekk assosiert med PD, eller neurofibrillary floker (NFT) i entorhinal cortex, et klassisk trekk ved AD og andre hjernesykdommer. Nevropatologiske undersøkelser kombinert med avansert digital mikroskopi er fortsatt unreplaceable for detalj clinicopathological sammenhenger, og dermed for definitive diagnoser.

På grunn av den særegne anatomo-funksjonelle egenskaper av den menneskelige hjerne, og særlig til dens anatomiske lokalisasjon (det vil si inne i skallen, en naturlig beskyttende system som ikke tillater den direkte undersøkelse av dets innhold), innføring av in vivo bildediagnostiske teknikker har usedvanlig hjalp klinikere og forskere for å finne første svar på noen av mysteriene i dette komplekset vev. Det er imidlertid ingen kliniske eller neuroimaging metodikk som kan erstatte en unik mulighet til direkte å analysere hjernevevet under en obduksjon. Bare organisert innsamling, bevaring, og kategorisering av menneskelige hjerne kan tillate direkte og systematiske undersøkelser av neuronal og ikke-nevronale celler, deres subcellulære bestanddeler, intracellulære og ekstracellulære patologiske lesjoner, og alle typer avvik i hjernen for å bekrefte, endre eller redefinere kliniske diagnoser og å oppdage nye clinicopathological sammenhenger. En av de åpenbare begrensninger når det gjelder vurderingen av hjernen ved obduksjon har vært det faktum at denne fremgangsmåten er et tverrsnitts metodikk. Det vil alltid være en forsinkelse mellom en kontinuerlig prosess nevropatologiske (klinisk manifesterte eller ikke), og mulighet, om noen, for å definere den på neurohistological nivå. Dette er hovedsakelig på grunn av manglende evne av den menneskelige hjerne for å regenerere seg selv. Det er foreløpig ikke mulig å få hjernevev in vivo uten å skape permanent skade. Følgelig er det ikke mulig å lengderetningen og neuropathologically vurdere den samme hjerne / person. Imidlertid kan standardiserte hjernen banktjenester prosedyrer og økt bevissthet for hjernen donasjon blant allmennheten i stor grad bidra til løsning av hjerne-obduksjon timing problemer med stadig økende antall saker å samle inn og analysere. På denne måten kan mer tilstrekkelig antall postmortem hjerner fås til å definere konstant mønstre av patologisk opprinnelse og progresjon for hver enkelt type hjerne lesjon tilknytning til hver human hjernesykdom. Dette ville kreve donasjon og samling av så mange som mulig hjerner fra pasienter som lider av en hvilken som helst nevropsykiatrisk lidelse, så vel som fra friske kontrollpersoner i alle aldre. En mulig metode kan være å samle så mange postmortem hjerner som mulig fra generelle og spesialiserte medisinske sentre som en standard rutine. Behovet for hjernen donasjoner har nylig blitt uttryktav de som studerer demens og normal aldring 6. Det samme nødvendighet skal uttrykkes av nevropsykiatrisk felt som helhet.

For den ovennevnte og av andre grunner er det nødvendig med en oppdatering av pågående hjerne skjæreprosedyrer. Videre bør hjernen kutte prosedyrer være universelt standardisert på tvers av ulike helsetjenester forskningssentre rundt om i verden, også tar i betraktning muligheten for å ansette nåværende og fremtidige bioteknologiske teknikker for å bedre undersøke og forhåpentligvis få et endelig forstår, årsaker og mekanismer for hjernesykdommer hos mennesker.

Her, hovedsakelig for forskningsformål, beskriver vi en symmetrisk metodikk for postmortem hjernen kutte hos mennesker. Denne prosedyren foreslår å samle mer cerebral regioner enn normalt gjort og fra både hjerne og lillehjernen halvkule. En symmetrisk bi-hemisfærisk hjernen cutting prosedyre vil passe mye bedre med vår nåværende kunnskap om mennesketsnevroanatomi, nevrokjemi, og nevrofysiologi. Denne metoden gir også mulighet til å neuropathologically analysere de unike egenskapene til den menneskelige hjerne, som hemisfærisk spesialisering og lateralization som er forbundet med høyere kognitive og ikke-kognitive funksjoner typisk eller utelukkende til stede i vår art. Enten det er spesifikke patogenetiske relasjoner mellom hemisfærisk spesialisering / lateralization og bestemte typer hjerneskader, eller om en særegen nevropsykiatrisk pathogenetic Arrangementet er i utgangspunktet, fremherskende, eller utelukkende knyttet til en bestemt halvkule og funksjon er foreløpig ikke kjent. Ved å beskrive dette symmetrisk hjernen cutting prosedyre, tar vi sikte på å foreslå en oppdatert metode for menneskelige hjernen disseksjon som kunne bidra til å bedre forstå normale og patologiske tilstander i et høyt spesialisert vev, hjernen. Denne metoden tar også hensyn til de Morpho-funksjonell halvkule aspekter som finnes bare hos mennesker.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Prosedyrer som involverer post mortem menneskelig vev har blitt gjennomgått av Institutional Review Board og unntatt etter 45 CFR (Code of Federal Regulations).

MERK: Protokollen beskriver en symmetrisk bihemispheric hjerne cutting prosedyre for postmortem hjernen vurderingen avsluttet for nevropatologiske studier på mennesker. Detaljerte beskrivelser av apparater, instrumenter, materialer og utstyr som trengs for å utføre menneskelige hjerne skjæring vil bli ekskludert. Materialer og komponenter til hjerne disseksjoner er valgt ved skjønn av den enkelte etterforsker og er basert på obduksjons verktøy tillatt eller godkjent ved hver forskningsinstitusjon. Den minimale sett av verktøy og materiell som kreves for denne prosedyren er beskrevet i materiell / utstyr Table. Spesifikke skjære prosedyrer og forholdsregler for mistenkte smittsomme hjernesykdommer, som for eksempel menneske CJD, er utenfor målet med dette manuskriptet, og er tilgjengelig fra andre kilder 7.

1. Symmetrisk Bihemispheric Brain Cutting

Merk: Kontroller at hjernen har fått den nødvendige vev fiksering (ved anvendelse av for eksempel nøytral-bufret 10% formalin) i en periode på to til tre uker, avhengig av periagonal, metabolsk (dvs. pH-verdi) og vev bevaring ( dvs. temperatur) betingelser. Men for avbildning-patologi korrelasjonsstudier, en lengre periode med fiksering (> 5,4 uker) har blitt foreslått åtte.

  1. Plasser hjernen på en flat overflate som vender mot undersøkeren, med frontale polene rettet i motsatt retning i forhold til undersøkeren.
  2. Plasser hjernen på en slik måte som for å tillate en full og klar visualisering av alle kortikal Gyri og sulci av hele hjernen (Figur 1a).
  3. Første titt for meningeal anomalier, makroskopiske halvkule asymmetrier (mulige indikatorer på navet, lobar, eller generalisert halvkule fenomener av atrofi), makroskopiske tissutal lesjoner (dvs. Tumors eller prolaps), medfødte misdannelser, fartøy unormalt, og eventuelle andre mulige unormalt eller uvanlig presentasjoner av cerebral overflate.
    MERK: For detaljerte beskrivelser av hvordan du vurdere en menneskelig hjerne, se kommersielt tilgjengelige nevropatologi lærebøker og obduksjons manualer 9,10.

2. Protokoll Sequence

  1. Face frontal poler bort fra etterforsker, med overfladiske aspekter av halvkuler (telencephalon) vender etterforskeren. Ta så mange digitale bilder som er nødvendig i hvert enkelt tilfelle for å dokumentere mulige makrouregelmessigheter og tar høyde for mulige klinisk-nevroanatomi og post-gående hensyn. Har forskningsassistent ta digitale bilder vinkelrett til hjernen for å fange hele cortical overflaten (Figur 1a - c).
  2. Mark pre og postcentral kortikale Gyri bruker blekk eller farget nåler før kutte hjernen (Figur 1b MERK: Denne prosedyren muliggjør en mer umiddelbar anerkjennelse av motoren og somatosensoriske primære cortices etter skjæring.
  3. Rotere hjernen ved 180 grader samtidig som det i samme retning (dvs. frontpartiet poler som vender bort fra undersøkeren). inspisere nøye bunnen av hjernen. Vær spesielt oppmerksom på vilkårene for cerebrovaskulære systemer (dvs. basilare og vertebrale arterier og sirkelen av Willis) og hjernenerver på deres hjernestammen exit / inngangsnivåer. Administrer olfactory pærer og traktater med forsiktighet for å unngå tissutal sårskader, på grunn av sin ekstreme skrøpelighet.
    1. Ta så mange digitale bilder som er nødvendig i hvert enkelt tilfelle for å dokumentere mulige makrouregelmessigheter og tar høyde for mulige klinisk-nevroanatomi og post-gående hensyn. Ha en vitenskapelig assistent ta digitale bilder vinkelrett på hjernen å fange helheten av kortikale og hjernestammen overflater.
    2. Vender mot bunnen av hjernen og ved hjelp av en skalpell, kuttet hjernestammen på tvers i nivå med det øvre parti av pons (så nær som mulig til bunnen av storhjernen). Inspisere forsiktig SN (dvs. for blekhet) 11 og andre nærliggende strukturer 12. Ta hensyn til, eventuelt ved hjelp av en lydopptaker anordning, av hvilken som helst uvanlige utseende av hjernen i forhold til en normal hjerne 13.
    3. Igjen rotere hjernen ved 180 grader og med en skarp kniv, skille de to halvkuler ved å kutte corpus callosum sentralt gjennom den mediale langsgående sprekk og etter en fronto-occipital retning. Inspiser hver side av hver halvkule for mulige uregelmessigheter (f.eks ventrikulære forstørrelser, misdannelser, vev mykgjørende, svulster, etc.) 13. Se figur 2a.
      1. Ta så mange digitale bilder som er nødvendig i hvert enkelt tilfelle for å dokumentere mulige makrouregelmessigheter ogå redegjøre for mulige klinisk-nevroanatomi og post-gående hensyn. Ha en vitenskapelig assistent ta digitale bilder vinkelrett til hjernen for å fange hele cortical overflaten. Legg merke til en uvanlig funksjon av hjernen i forhold til en normal hjerne.
    4. Plasser de to halvkulene flatt, liggende på sine mediale aspekter, med frontallappene som vender bort fra undersøkeren, som vist i figur 2b. Legg dem på en slik måte at deres sentre røre (også i tilfelle av merket hemisfærisk asymmetri).
    5. Ved hjelp av en skarp kniv, manuelt skjære gjennom både cerebrale hemisfærer, som starter på den frontale polene og beveger seg mot occipital polene gjennom hele lengden av halvkuler. Skaff to serier av 1 cm tykke blokker av hjernevev (rundt 18 plater for hver halvkule).
    6. Plasser hjernen plater i en anatomisk organisert (fronto-occipital retning) sekvens på en egen flatt underlag. Bruk en hvit SurfaCE med en linjal trykket på den for bedre kontrast ved fotografering. Vis de to seriene av cerebral plater i en anatomisk symmetrisk måte (fronto-occipital retning), og sørg for at koronale overflater er synlige for direkte øye inspeksjon og digital fotografering (figur 3a). Bruk skjæreflater med trykte millimeter rutenett på begge sider for å lokalisere strukturer i hjernen, størrelser og mulige avvik på en mer nøyaktig måte.
      1. Ta så mange digitale bilder som er nødvendig i hvert enkelt tilfelle for å dokumentere mulige makrouregelmessigheter og tar høyde for mulige klinisk-nevroanatomi og post-gående hensyn. Ha en vitenskapelig assistent ta digitale bilder vinkelrett til hjernen for å fange hele cortical overflaten. Ta notater (muligens ved hjelp av en lydopptaker enhet), av enhver uvanlig aspekt av hjernen i forhold til en normal hjerne.
    7. Bruk en skarp skalpell, manuelt dissekere mindre rektangulære blokker avhjernevev for hvert etablert cerebral region. Følg den foreslåtte cerebral regionen innsamlingsordning beskrevet i Tabell 1.
      1. Sett hver vevsblokk i separat merket histocassettes.
        MERK: Hver blokk av hjernevev må kuttes for å passe så mye som mulig, standard histocassette maksimale volum (30 x 20 x 4 mm 3).
      2. Label histocassettes ved hjelp av en de-identifisere kode for hvert enkelt tilfelle og ved hjelp av spesifikke nevroanatomi identifikatorer (ikke bruk tilfeldige bokstaver eller tall for ulike hjerner, heller, bruk alltid den samme regionale anatomiske navn eller tilsvarende tall, som vist i tabell 1). Lag de-identifisere koder, for eksempel ved å generere tilfeldige eller semi-tilfeldige tall for hvert enkelt tilfelle (dvs. BRC 130, hvor B opphold for Brain, R holder for Resource, C beholdes for Center og 130 er en progressiv tiltredelse eller AD160001, hvor AD står for "Alzheimers sykdom studien," 16 er denår når obduksjonen ble utført (2016), og 0001 en progressiv tiltredelse prøvenummeret).
        MERK: Dette trinnet er svært nyttig for fremtidige forskere; holde en legende, og angi halvkule (L = venstre hjernehalvdel, R = høyre hjernehalvdelen). Bruk to forskjellige farger av histocassettes, etablere en bestemt farge for hver halvkule.
      3. Ta så mange digitale bilder som er nødvendig i hvert enkelt tilfelle for å dokumentere mulige macroanomalies og tar høyde for mulige klinisk-nevroanatomi og post-gående hensyn. Ha en vitenskapelig assistent ta digitale bilder vinkelrett til hjernen for å fange hele cortical overflaten. Legg merke til en uvanlig funksjon av hjernen i forhold til en normal hjerne.
    8. Ta digitale bilder (så mange som det er nødvendig eller ønskelig) av hele snitt hjernen og de tilhørende histocassettes.
    9. Punch (for eksempel ved Accu-slag) små biter av vev for DNA-ekstraksjon og genetiske analyser. Bruket slag på 2 - 5 mm i diameter.
      NB: For sitt høye innhold av genomisk materiale, er cerebellum det foretrukne valg; Imidlertid er en hvilken som helst annen region fine.
    10. Re-dyppe alle histocassettes som inneholdt hjernevev blokker i samme type fikseringsmiddel-løsning (for eksempel 10% nøytral buffret formalin) som tidligere ble brukt til det neste trinn av vev behandling.
    11. Følg standard prosedyrer for menneskeformalinfiksert vev behandling 14.

    3. En spesiell tilnærming: Alternating Frozen og Fixed Symmetric Bihemispheric Cutting

    MERK: symmetrisk bihemispheric hjernen cutting protokoll beskrevet i kapittel 2 gir mulighet for å kutte vev plater av reparerte, friske hjerner (når tilgjengelig) i samme systematisk og symmetrisk måte.

    1. Plasser hele friske hjernen opp ned (fortrinnsvis på en halvkuleformet skål-lignende plastoverflate) i 8 - 10 min i en -80 ° C fryseboks til herde hjernevevet uten å måttet vekkende biokjemiske skade og å lette manuell skjæring.
    2. Bruk en skarp kniv, skjær begge halvkuler i en alternativ og sammenhengende måte, etter hjernen cutting protokollen beskrevet i punkt 2, men fryse og fikse alle andre skive (fra begge halvkuler og langs en fronto-occipital anatomisk retning).
      1. På dette punktet, ikke prøv å kutte hver cerebral region, som beskrevet i tabell 1. Skjær spesifikke friske hjernen bare hvis det er nødvendig for umiddelbar RNA eller protein utvinning (dvs. for genomisk eller proteomikk studier) 15.
    3. Etter kapping umiddelbart fryse, etikett, og antall hvert frisk vev. Ta digitale bilder av hele skive serien; pakke hver enkelt skive i en enkelt plastpose; samle plater i en egen, one-hjerne-bare beholder; og lagre beholderen i en dedikert -80 ° C fryser.
      MERK: Fryseren skal være dedikert til menneskelig hjernevev bare. Først senere vil syngele frosset hjerneregioner kuttes etter behov for hvert enkelt eksperiment.
    4. Fordyp alle andre vev skive valgt for fiksering (10% nøytral-bufret formalin eller annen fiksativ) i egne poser som inneholder et tilstrekkelig volum av fiksativ (3/1 volum av fiksativ / vev-blokk ratio). Merk hver pose med fortløpende nummerering dem etter en fronto-occipital sekvens. Seal hver pose, ta digitale bilder, og lagre dem i en plastboks.
    5. Åpne festing holdige poser etter 2 uker med vev fiksering og kutt hver cerebral region som beskrevet i tabell 1.

    4. Histostain og Immunohistochemistry

    MERK: Settet med cerebral regioner kutte basert på den foreslåtte ordningen (tabell 1) er tilstrekkelig for å tilfredsstille de fleste, om ikke alle, i dag etablert konsensus-baserte patologiske kriterier for AD 16, PD 17, Demens med Lewy-legemer (DLB) 18, frontotemporal demens (FTD / MND) 20, Multiple System Atrofi (MSA) 21, kronisk traumatisk encefalopati (CTE) 22, osv.

    1. For hver hjernen regionen og for begge halvkuler, utføre følgende minimum sett av histostains: Hematoxylin og eosin (H & E), cresylfiolett (CV, hvis kvantitative morfometriske studier er planlagt, for eksempel), og sølvfarging (hvis "utforskende" analyser behov for).
    2. For hver hjernen regionen og for begge halvkuler, utføre følgende minimum sett av immunhistokjemi protokoller: ß amyloid (β A), fosforylert-Tau (pTau), fosforylert α-synuclein (pα-syn), og fosforylert-TDP43 (pTDP43) som beskrevet 14.
      MERK: Det totale antall vevssnitt for å vurdere hver hjerne følger denne protokollen er 46 (hvis alle cerebral regioner fra begge halvkuler er tilgjengelig).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

protokoll Lengde

Tidsbruk for en enkelt symmetrisk bihemispheric fast hjernen cutting prosedyre er beregnet til 1 time (unntatt tidsbruk sette opp disseksjon tabellen, verktøy og skjærende overflater, merking,. Etc). Den tid som kreves for en enkelt symmetrisk bi-hemisfærisk alternerende frosne og faste hjerne skjæreprosedyren er beregnet til å ta 2 timer. Det kan ta minst mellom 4-6 uker å få definitive histologiske diagnoser for en enkelt menneskelig hjerne / emne. Etter postmortem hjernen fjerning fra skallen, en passende periode på vev fiksering (2 - 3 uker minst) skal skje. Deretter må en rekke protokoller, inkludert den symmetriske bihemispheric hjernen skjæring, behandling vev, vev innebygging, blokk seksjonering og farging og immunhistokjemi utføres. Til slutt, mikroskopisk vurdering av hver region pr halvkule, bruk av konsensus etablert patologi kriterier og klassifikasjoner, gjennomgang av kliniske poster, og muligens korrelasjonen av clinicopathology, må skje før nevropatologiske konklusjoner. Hele timing for en fullstendig menneskelige hjerne nevropatologiske vurdering bør vurderes nøye når man planlegger for spesifikke undersøkelser. Videre bør medisinske kolleger og forsknings etterforskere, givernes familier og juridiske myndigheter informeres av den totale tidskrav, kompleksitet, og teamet tid / innsats for å få en moderne nevropatologiske vurdering.

Selv om den foreslåtte hjernen skjæreprotokoll representerer en tidkrevende og utfordrende prosedyre, er det faktisk representerer et vitenskapelig givende metode for å vurdere omfattende menneskehjerner i både friske og patologiske tilstander. Det er viktig å understreke at ganske ofte under obduksjonen, hjerne mottatt som kontroll / normale personer (dvs., Fag vurderes som klinisk eller nevrologisk normale før døden) kan faktisk vise seg å være positivt for ulike hjernesykdommer etter en nøyaktig nevropatologiske vurdering. Disse tilfellene representerer de såkalte asymptomatiske og prekliniske fag for forskjellige hjernesykdommer, spesielt de som karakteriserer aldersrelaterte neurodegenerative sykdommer. Dette understreker viktigheten av å vurdere hjerner mottatt som "kontroll" i en svært omfattende og grundig måte, spesielt for forskningsformål. Det blir stadig tydeligere at menneskehjerner / emner, symptomatiske eller ikke for nevrologiske / psykiske lidelser, kan det samle seg flere hjernesykdommer (såkalte co-forekommende patologi) under aldring 23,24. Forbløffende nok disse co-forekommende hjerneskader er biokjemisk identiske med de som finnes hos pasienter med klinisk manifestert sykdommer og er lokalisert i de samme anatomiske regioner i tillegg (PARS, ARTAG, vogner) 25-27. disse more siste resultatene (mulig bare gjennom obduksjons undersøkelser) har en ekstraordinær relevans til studiet av aldring effekter på den menneskelige hjerne.

Tabell 2 og figur 4 beskriver noen foreløpige semikvantitative data oppnådd ved hjelp av et symmetrisk bi-hemisfærisk hjerne skjærende prosedyre utføres på en rekke humane hjerne oppsamlet i vår hjerne bank. Disse foreløpige data viser at de fleste hjerner mottatt som "normal" eller "kontroll" fra eldre personer var faktisk ikke bare positivt for beta A-neuritic plaketter og tau-neurofibrillær fiberknuter (tau-NFT), som allerede er kjent 28-32, men også at byrder uoppløselige p A-neurittisk plakk var høyere i den venstre entorhinal cortex og hippocampus i forhold til den høyre entorhinal cortex og hippocampus av den samme hjernen. Hjernene ble vurdert ved hjelp CERAD 33 og Braak iscenesettelse 34 systems, som henholdsvis vurdere beta A-neuritic plaketter og tau-NFT. Den observerte venstre hemisfære forkjærlighet for uløselig β en patologi, var også tilstede, men bare som en trend, i de fleste av de gjenværende områder av venstre hemisfære i forhold til den høyre hemisfære. Relevansen av disse foreløpige bi-hemisfærisk funn er at de analyserte hjernen var alt fra en generell befolkning obduksjon kohort. Alle pasienter ble innlagt på sykehus, faktisk, for ikke-nevrologiske / psykiatriske årsaker og døde i ulike samfunnssomatiske sykehus for ikke-nevrologiske årsaker. Det faktum at de analyserte hjernen var fra en generell befolkning obduksjon kohortstudier minimert utvalgsskjevheter muligens til stede når analysere bare hjerner fra spesialiserte nevrologisk / demens sentre. Se også anbefalingen fra ninds 6. Våre funn er foreløpig (4 av 46 tilgjengelige "kontroll" hjerne) og trenger bekreftelse på en mye større skala. Men disse nye funns, hvis bekreftet, antyder en mulig fenomenet en hemisfærisk forkjærlighet for akkumulering og progresjon av AD patologi, eller p A patologi minst. Lignende typer patologiske halvkule strømningene kan ganske muligens være assosiert med hver enkelt type nevropsykiatriske eller nevrodegenerativ lidelse. Videre, ved å kombinere symmetriske bi-hemisfærisk hjernen skjæreprosedyrer sammen med fremgangsmåter for presis cellulære og lesjon quantifications (dvs. objektiv stereology), kan det være mulig å måle forholdet mellom normal til patologiske tilstander, så vel som forholdet mellom neuronal tap til restaurerings / neuroplasticity fenomener som kan være til stede hos mennesker i forhold til en bestemt halvkule og funksjon. Forbløffende nok selv om hemisfærisk forkjærlighet for hver større type hjernepatologi (β-amyloid, tau, LB, TDP43, FUS, osv.) Gjenstår å bli etablert, funksjonell Bildediagnostiske 34, nevropsykologisk 36 p>, og mikrostruktur anatomiske analyser 37,38 synes å være i tråd med våre foreløpige resultater. Dette forsterker hypotesen om en mulig hemisfærisk forkjærlighet for hver annen type hjernepatologi og relatert sykdom.

Figur 1
Figur 1. Skjematisk Brain Assessment Før Bihemispheric Brain Cutting. Denne figuren viser de ulike overfladiske aspekter ved en menneskelig hjerne etter 2 uker med fiksering i 10% nøytral-bufret formalin. I en klokken rekkefølge, den overlegne aspekter av hjernen (a, b) blir fulgt av observasjonene ved foten av storhjernen, som inkluderer inspeksjoner av lillehjernen (c), hjernestammen og hjernenerver (d), og olfactory pærer og traktater (e).02 / 54602fig1large.jpg "target =" _ blank "> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2
Figur 2. Bihemispheric menneskelige hjernen Cutting. Formalinfiksert menneskelige hjerne plasseres på et flatt underlag for øyet inspeksjon (a). Den røde linjen viser den mediale langsgående sprekk. Plassering av de to hjernehalvkuler etter et sentralt kutt gjennom mediale langsgående sprekken (b). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3
Figur 3. Bihemispheric Brain Cutting prosedyrer. Denne figuren viser noen av trinnene i den bihemispheric menneskelige hjerne cutting-protokollen. Etter kassering av alle hjerne plater (for begge halvkuler) og etter en fronto-occipital retning (a), hver etablert hjerneregion for å samle inn (tabell 1) blir kuttet i vevsblokker passende standard-histocassette dimensjoner (b - e). Cerebellum vevsblokker trenger større histocassettes (se grønn [right lillehjernen halvkule] og blå [venstre lillehjernen halvkule]; e og f). Hvite kassetter er for median strukturer, slik som medulla oblongata, ryggmarg, etc. (E - g). De endelige histocassettes som oppnås etter bihemispheric menneskelige hjerne skjære protokoll og blokker som inneholder hjernevev fra hver nevroanatomi region som er oppført i tabell 1 er gjen nedsenket i den samme opprinnelige type fikseringsoppløsning (10% nøytral buffret formalin) (f - g).tp_upload / 54602 / 54602fig3large.jpg "target =" _ blank "> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4
Figur 4. vevssnitt fra hver Cerebral halvkule Stained for forskjellige antigener ved Immunohistochemistry. (A) Denne figuren viser en serie av vevssnitt fra begge halvkuler av samme menneskelige hjerne. Hver serie av bi-halvkuleformede snitt ble immunofarget for β P-amyloid, fosforylert tau-, og fosforylert α-synuclein (α-syn), hvis positivitet er forbundet med vanlige aldersrelaterte neurodegenerative sykdommer slik som Alzheimers og Parkinsons. Bildet viser et representativt eksempel på mulige totale mengden av seksjoner for å analysere ved hjelp av den foreslåtte bi-hemisfærisk symmetrisk hjernen cutting-protokollen. LH = Venstre hjernehalvdel, RH = Høyre hjernehalvdel. ( B) Disse bildene viser eksempler på vanlige aldersrelaterte hjerneskader, som observert under mikroskop etter bruk av spesifikke immunhistokjemi protokoller for beta-amyloid neuritic plaketter, tau-neurofibrillær fiber floker, og α-synuclein (α-syn) -positivt Lewylegemer. I dårligere i høyre hjørne på hvert bilde er en type objektiv som brukes (5X, 20X og 40X) for å forstørre og nøyaktig identifisere hver type lesjon. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 1
Tabell 1. Bihemispheric Cutting Scheme. Denne tabellen viser enkelt anatomiske området for å dissekere i både venstre og høyre halvkuler av hver hjerne. Den bihemispheric symmetrisk skjæring kan gjøres på friske og faste hjerner.rce.jove.com/files/ftp_upload/54602/54602table1.xlsx">Please~~MD~~aux klikk her for å laste ned denne filen.

Figur 1
Tabell 2. Foreløpige funn innhentet gjennom Bihemispheric menneskelige hjernen skjæring. Denne tabellen viser foreløpige funn innhentet gjennom en bihemispheric symmetrisk menneskelige hjerne skjæring prosedyren utføres på fire menneskehjerner fra klinisk normale, eldre personer. Dataene viser at to cerebral områder (entorhinal cortex og hippocampus) er konstant og tidlig involvert i akkumulering av p-amyloid neurittisk plakk og NFT-tau. Denne type lesjon er ansett for å være den mest sannsynlige patogenetisk prosess forårsaker AD. f = kvinne; m = mann. Tallene i parentes representerer alder (i år) for hver obduseres emne. En semi-kvantitativ kolorimetrisk kode for rask visualisering av mulige hemisatmosfæriske forskjeller mellom typer lesjoner, nivåer av alvorlighetsgrad, og anatomiske lokalisasjoner mellom ulike eldre personer har blitt brukt. Neg = negativ (grønn); Sparsommelig = 1 - 2 lesjoner (gul); Moderate = 3 - 6 lesjoner (oransje); Hyppig => 6 lesjoner (rød). Klikk her for å laste ned denne filen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Denne hjernen kutte metoden kan tilpasses de spesielle behovene til hver helsetjenester lab (for eksempel ved å redusere antall cerebral regioner for å vurdere for hver halvkule) og samtidig beholde den bihemispheric symmetrisk cutting prosedyre som en av de viktigste funksjonene. Denne foreslåtte protokollen kan brukes for rutinemessige prosedyrer (forskningsorientert nevropatologiske sentre) eller bare når det er nødvendig (spesifikke klinisk orienterte studier). Det kan selektivt brukes kun for bestemte typer undersøkelser (dvs. immunhistokjemi) eller molekylære analyser (dvs. genomisk eller proteomikk analyser). Fra et teknisk synspunkt, er det nyttig å nevne at enkelte patologiske forskjeller (særlig i immunhistokjemi) kan skyldes mulige kunstig variasjoner i immunohistostaining intensiteter. Disse kan bli minimalisert ved å benytte automatiske maskiner flekker, noe som drastisk reduserer muligheten for kunstig fargeeffekter ennd variasjoner. Det er i dag mulig, faktisk, til teknologisk minimalisere de fleste av konfunderende faktorer på grunn av tekniske gjenstander ved hjelp av pålitelige robot flekker maskiner. Således kan sammenlignbare resultater oppnås ved vurdering av, for eksempel, to cerebrale hemisfærer fra samme emne, eller flere sett med begge halvkuler fra flere individer.

Videre i løpet av de siste årene har antall hjerneskader innregnet i menneskehjerner har blitt enormt økt 39. Disse nye typer hjerneskader skapt en økt risiko for at tidligere hjerner klassifisert som normal eller kontroll er faktisk ikke. Forbedringen av immunhistokjemi teknikker og nye nevropatologiske funn vil foreslå en klok og periodisk revurdering av alle hjerner tidligere banked som "kontroll", siden tilfeller av "pseudo-kontroll" eller "false-kontroll" hjerner er alltid mulig 40.

Den største begrensningen avdenne fremgangsmåte består i at mengden av tid og ekspertise (anatomisk og patologisk kunnskap) som er nødvendig for å utføre den. Videre studier tar sikte på å analysere genomisk og proteomikk aspekter av den menneskelige hjerne nødvendig en hjerne bank teamet klar til å administrere, på en rask måte, alle hjerne donasjon prosedyrer, juridiske samtykke ordninger, hjerne flytting, og umiddelbar skjære for frysing eller feste prosedyrer. Normalt er disse fasiliteter og personell er tilgjengelig kun i spesialiserte akademiske eller forskningssentre. I tillegg, mens detaljerte skjære prosedyrer kan sikkert bidra til å bedre forstå mulige anatomiske opprinnelse og spredning veier av hver hjernesykdom, vil de også alltid stole på mengden av detaljert klinisk informasjon for hvert enkelt tilfelle for å utføre nøyaktige clinicopathological korrelasjonsstudier. En av de beste bruksområder for denne protokollen, da vil være i forbindelse med clinicopathological longitudinelle studier, som ofte er den beste type investigation å samle inn mer detaljert klinisk, bildebehandling, genetiske, miljømessige og andre typer data å korrelere obduksjons, mikroskopisk, og immunhistokjemi funn med tidligere innsamlede kliniske data.

Overraskende, nevropatologiske undersøkelser analysere, klassifisere, eller kvantifisere det brede spekteret av nevropatologiske lesjoner i forhold til hemisfærisk funksjon eller lokalisering er svært sjeldne 41-44. Imidlertid ser det ut til at tidene og teknologier er klar for helt nye utfordringer i menneskelige nevropatologi studier. Den viktigste grunnen til å foreslå en symmetrisk bi-hemisfærisk hjernen cutting prosedyre var å respektere særegne funksjonelle asymmetrier (anatomiske eller patologiske) av menneskelige hjerne. Altfor ofte mer for blindt akseptert tradisjon enn bevist vitenskapelig grunn, bare en halvkule (ofte stokastisk valgt) har vært fast for nevropatologiske eller immunhistokjemisk vurdering, mens den andre har vært frosset for mulig molekylæreller biokjemiske analyser. Spesielt når studere menneskelige hjerne, casual utvalg av halvkulen og påfølgende hjerne skjæring inneholde potensielle risikoer i anatomiske termer og kan føre til mulige patofysiologiske utvalgsskjevheter. Mens for praktiske grunner, å feste en halvkule og frysing av det motsatte er rimelige i et ikke-forskning miljø, er det ikke holdbart lenger i forbindelse med nevropatologiske forskning for nevropsykiatriske lidelser. Spesielt på det nåværende tidspunkt, da ensartede mengder av "in vivo" neuroimaging og genetisk informasjon er potensielt tilgjengelige ved obduksjon, bør et symmetrisk bi-hemisfærisk hjerne skjærende prosedyre med et tilsvarende omfattende nevropatologiske vurdering utføres rutinemessig. Den halvkule spesialisering av den menneskelige hjerne har blitt vist i mange kognitive funksjoner, som for eksempel språk, fingerferdighet, og følelser (dvs. differensial aktivering i venstre og høyre amygdala), for å nevne afew. Dette hemispheric spesialisering og lateralization i høyere kognitive og ikke-kognitive funksjoner, som typisk skille og karakterisere mennesker fra andre pattedyr og ikke-pattedyrarter, må vurderes nøye i forhold til nevropatologi. At det er, hos mennesker, en halvkuleformet forkjærlighet for spesifikke patologiske prosesser i form av nevrodegenerasjon, neuroinflammatoriske respons, og neuroreparative kapasiteter er ennå ikke kjent, og det har vært svært sjelden etterforsket 40-43. Selv om bildebehandling støtter kjente fysiologisk og klinisk halvkule-spesifikke funksjoner, er det overraskende hvor mye mindre er kjent når det gjelder mulige nevropatologiske forskjeller. Ved å foreslå en symmetrisk bi-hemisfærisk hjernen kutte prosedyre, eller den mer sofistikerte vekslende frosset og fast symmetrisk bi-hemisfærisk hjernen cutting-protokollen, rettet vi å beskrive en metode som kan bidra til å oppdage særegne aspekter ved den menneskelige hjernen under sunn og pathological forhold, som basert på sin unike halvkule spesialisering og lateralization funksjoner.

En av de mest kritiske trinn av denne protokollen består i nødvendigheten av å ha Hjernen skjære innstilling, materialer, og verktøy er tilgjengelig til enhver tid, siden det er meget sjeldent å være i stand til å forutse når en hjerne, særlig ferske prøver, er ankommer. Et annet viktig skritt i denne protokollen består i fingerferdighet kreves for frisk og fast hjernen skjæring. Selv arbeider med en identisk vev, de to fysisk-kjemiske forhold (frisk og fast vev) gjøre oppkjøpet av kompetanse for hjernen å kutte en vesentlig og viktig del av protokollen. Videre nevroanatomi kunnskap (spesielt for ferske hjerne prosedyrer) forutsetter konkrete faglige treningsperioder. For friske hjerne prosedyrer, dessuten er det viktig og avgjørende for å bevege seg så raskt som mulig, og for å opprettholde presisjon og integriteten til tissue. Dette vil bevare all biologisk informasjon som finnes i vevet, så vel som muligheten til å utføre fremtidige undersøkelser som krever ferskt frosset materiale (RNA, proteiner, osv.).

Den doble frosset og fast symmetrisk hjernen kutte metode representerer best mulig kompromiss for å oppnå både fersk frosset (nyttig for genetiske, molekylære, og mikrodisseksjon analyser) og fast (nyttig for nevroanatomi, immunhistokjemi, og PCR in situ analyser) hjernevev seksjoner fra sammenhengende områder med spesifikke cerebral regioner og fra begge halvkuler. Denne metodikken representerer en kilde til komparative analyser innhentet gjennom ulike molekylære og bildeteknikker bruker nøyaktig den samme hjernen region / område (sub-anatomisk region, grå substans kjerner, cellegrupper, dendrittiske / pigger, osv.). En dobbel frosne og faste symmetrisk hjerne skjæreprosedyren vil tillate en å oppnå sammenhengende hjerne vevssnitt fra den samme neuroanatomical området. Dette vil gi rom for deres analyse ved hjelp av lys-lys, fluorescens og elektronmikroskopi (ansette ulike prosedyrer for hver type mikroskopi). RNA / DNA / protein-teknikker kan også anvendes, gjennom laser fange microdissections, for eksempel, for å nøyaktig samme område eller gruppe av nerveceller, celler, fartøyer etc. Denne veksel frosset og fiksert symmetrisk bihemispheric hjernen klippeteknikk, sammen med datastyrte systemer for prøve sporing og nedkjøling, synes å tilby et enormt potensiale for anvendelse av pågående og potensielle fremtidige biomolekylære studier.

En alternativ tilnærming til den beskrevne hjernen skjæreprosedyren kan være tverrsnitts kutting av hver hel hemisfærisk overflate. Men denne metoden krever mer spesialiserte og dyre verktøy (dvs. en større mikrotom, større lysbilder, etc.) Enn de som vanligvis brukes i de fleste nevropatologi laboratorier. I stedet, vår method foreslår en mer omfattende samling av hjernen fra begge halvkuler, kutte disse enkle cerebral regioner ved hjelp av verktøy som normalt tilgjengelig (og rimelige) i de fleste forskning nevropatologi laboratorier.

Den foreslåtte hjernen skjæring kan kombineres med presise metoder for histologisk, mobilnettet, og subcellulære kvantifisering (dvs. for objektiv stereology) 45-47. Kvantitative nevropatologiske studier er av sentral betydning, og nødvendighet, siden kvantitative data om kretser, kjerner, nevroner, ikke-nevronale celler, vaskulære system abnormiteter, og neuronal tap knyttet til spesifikke patologiske lesjoner det meste mangler hos mennesker. Nylig, presise quantifications av spesifikke nevropatologiske lesjoner som oppnås ved å benytte deg stereology protokoller begynte å belyse mulige nye sammenhenger mellom oppbygging av et bestemt intranevronale lesjon (dvs. Lewylegemer), nevronale tap (dvs. nigral tap),og kliniske manifestasjoner (dvs. parkinsonsymptomer) når analysere menneskelige hjerne 48. Bestemme de relative mengdene av rest fungerende nevroner eller reagere neuroglial celler er nødvendig, for eksempel, til kontrast, forsinkelse, eller kompensere for spesifikke nevropatologiske prosesser, kan bidra til å bedre forstå de responsive og tilpasningsevne av den voksne menneskehjernen, spesielt under aldring. Store nevrale endringer, neurites, lesjon laster, fiberlengder, kortikal tykkelse, kortikale lag tykkelse forholdstall, og andre mulige morfometriske aspektene er av spesiell interesse, siden deres sannsynlig patofysiologiske relevans på celle og subcellulære nivå i sammenheng med nevropsykiatriske sykdommer eller nevrodegenerative prosesser har ennå ikke blitt fullstendig klarlagt 49. Antall, størrelse, lengde på fiber eller neurites, grå og hvit substans volum og prosenter, kortikal lag analyser, etc. er alle parametere nøyaktig målbar takkkombinasjonen av spesifikke statistiske formler og geometriske algoritmer 50. Geometriske likninger og statistiske formler er elegant integrert med svært sensitive, datastyrte micrometric tridimensional samordnings motoriserte systemer (stereology motorisert systemer) for histologisk kvantifisering av nesten alle typer bio-tissutal måling.

Settet av neuroanalyses tilgjengelige nå for å studere menneskelige hjerne vev var ikke tenkelig for noen år siden, og det er overveiende sannsynlig at det vil bli ytterligere fremskritt i nær fremtid. Den detaljerte karakterisering av dagens hjerner fra pasienter, klinisk asymptomatiske fag, og normale individer vil utrolig akselerere morgendagens funn og individualisering av behandling for de fleste nevropsykiatriske og nevrodegenerative sykdommer. I sammenheng med komplekse sykdommer, som nevropsykiatriske sykdommer, kan ikke engang den nåværende avanserte bildediagnostiske teknikkertilby høyere nivåer av cellular definisjon og biologisk informasjon som moderne nevropatologiske teknikker kan. I tillegg bare statiske vev bilder hjerne tilbyr muligheten til å utføre objektive kvantitative studier på en enkelt gruppe av nerveceller eller lesjoner eller muligheten til å kutte enkeltnerveceller (dvs. laser mikrodisseksjon) til å trekke ut genetiske eller proteinmaterialer for massespektroskopi analyser, for eksempel 51 sikret symmetrisk bihemispheric hjernen kutte metodikken kan brukes blant annet til spesielle studier, slik som de undersøker identiske tvilling hjerner. I denne unike experimentum Naturae situasjon, potensialet for å bedre forstå de mulige sammenhenger som eksisterer mellom hemisfærisk spesialisering / lateralization og kognisjon / patologi er imponerende. De ulike nivåene av hemisfærisk relaterte patologiske symmetri / asymmetri kan lettere forklares i form av en natur / nurture dilemma. For eksempel, et symmetriskbi-hemisfærisk hjernen skjæring prosedyren kan utføres på hjernen hos eneggede tvillinger versus toeggede tvillinger 52-56.

En symmetrisk bihemispheric hjernen cutting teknikk bør også brukes på menneskelige nevrologiske undersøkelser 57. Meget informativ data kan være samlet for spesifikke aspekter ved hemisfærisk relaterte neuronal og glial modning timing, utviklings Neuroplasticity fenomener, og neuroreparative kapasitet i sentralnervesystemet i løpet av barndommen. En symmetrisk bi-hemisfærisk hjernen cutting prosedyre kan i stor grad bidra til å bedre definere natur / nurture dilemma for personlighetstrekk dannelse og atferdsendringer under normal utvikling, normal aldring, og som en del av innledende kliniske manifestasjoner av "sporadisk" nevrodegenerative prosesser 58.

Den klassiske clinicopathological tilnærming utført gjennom strukturerte hjerneskjære prosedyrer er ikke enhistorisk teknikk, men det er fortsatt en gyldig og nyttig verktøy for diagnostisering og forskning. Spesielt på det nåværende tidspunkt, da imponerende mengder av klinisk og biologisk informasjon er potensielt tilgjengelig ved obduksjon, kan kombinasjonen av klinisk godt karakterisert tilfeller, bildediagnostiske data og genetisk / molekylær informasjon med detaljerte moderne nevropatologiske / kvantitative analyser representerer en enestående "rett -match "i historien til nevrovitenskap. Kombinert antemortem og post mortem undersøkelser kan enormt avklare de funksjonelle og nevronale / tissutal baser av nevropsykiatriske lidelser og belyse de nøyaktige etiopathogenetic mekanismene for disse lidelsene, også tar i betraktning mulige halvkule faktorer som ikke var spesielt vurdert før. Forfatterne er klar over at den foreslåtte symmetriske bihemispheric hjernen klippeteknikk er tids- og finansiering krevende, men arbeidet som ligner de utførte for fremme av Diagnostiske børgjøres på den nevroforskningsfelt i tillegg. Mer harmonisert og strukturert hjernen bankvirksomhet vil ikke være dyrere enn å bygge eller kjøpe MR-maskiner, med potensielle vitenskapelige resultater som ikke ville være mindre givende enn de som oppnås ved bildediagnostiske undersøkelser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ikke noe å avsløre.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. Jellinger, K. A. Neuropathology of sporadic Parkinson's disease: evaluation and changes of concepts. Mov Disord. 27, 8-30 (2012).
  3. Head, M. W. Human prion diseases: molecular, cellular and population biology. Neuropathology. 33, 221-236 (2013).
  4. Hirano, A. Neuropathology of ALS: an overview. Neurology. 47, S63-S66 (1996).
  5. 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).
  6. Montine, T. J., et al. Recommendations of the Alzheimer's disease-related dementias conference. Neurology. 83, 851-860 (2014).
  7. Procedures for Brain Autopsy in Prion Diseases. , http://case.edu/med/pathology/centers/npdpsc/protocols-autopsy.html (2010).
  8. 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).
  9. Love, S., Perry, A., Ironside, I., Budka, H. Greenfield's Neuropathology. , Ninth Edition - Two Volume Set, CRC Press. (2015).
  10. Davis, R. L., Robertson, D. M. Textbook of Neuropathology. , Third, Lippincott Williams and Wilkins. (1996).
  11. Dickson, D. W., et al. Neuropathological assessment of Parkinson's disease: refining the diagnostic criteria. Lancet Neurol. 8 (12), 1150-1157 (2009).
  12. Nieuwenhuys, R., Voogd, J., van Huijzen, C. The Human Central Nervous System: A Synopsis and Atlas. , 4th, Springer. (2008).
  13. Netter, F. H. Atlas of Human Anatomy. , Professional Edition, 6th Edition, Elsevier. (2005).
  14. Brown, R. W. Histologic Preparations: Common Problems and Their Solutions. , CAP Press. Northfield, Illinois. (2009).
  15. 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).
  16. 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).
  17. Gelb, D. J., Oliver, E., Gilman, S. Diagnostic criteria for Parkinson disease. Arch Neurol. 56, 33-39 (1999).
  18. McKeith, I. G., et al. Diagnosis and management of dementia with Lewy bodies: third report of the DLB Consortium. Neurology. 65, 1863-1872 (2005).
  19. 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).
  20. 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).
  21. Gilman, S., et al. Second consensus statement on the diagnosis of multiple system atrophy. Neurology. 71, 670-676 (2008).
  22. 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).
  23. Rahimi, J., Kovacs, G. G. Prevalence of mixed pathologies in the aging brain. Alzheimer's Res Ther. 6, 82 (2014).
  24. Jellinger, K. A., Attems, J. Challenges of multimorbidity of the aging brain: a critical update. J. Neural. Transm. (Vienna). 122, 505-521 (2015).
  25. Crary, J. F., et al. Primary age-related tauopathy (PART): a common pathology associated with human aging. Acta Neuropathol. 128, 755-766 (2014).
  26. Kovacs, G. G., et al. Aging-related tau astrogliopathy (ARTAG): harmonized evaluation strategy. Acta Neuropathol. 131, 87-102 (2016).
  27. 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).
  28. Tomlinson, B. E., Blessed, G., Roth, M. Observations on the brains of non-demented old people. J. Neurol. Sci. 7, 331-356 (1968).
  29. 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).
  30. Crystal, H., et al. Clinicopathologic studies in dementia: Nondemented subjects with pathologically confirmed Alzheimer's disease. Neurology. 38, 1682-1687 (1988).
  31. Knopman, D. S., et al. Neuropathology of cognitively normal elderly. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 62, 1087 (2003).
  32. Troncoso, J. C., et al. Neuropathology in controls and demented subjects from the Baltimore Longitudinal Study of Aging. Neurobiol. Aging. 17, 365-371 (1996).
  33. 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).
  34. Braak, H., Braak, E. Neuropathological stageing of Alzheimer-related changes. Acta Neuropathol. 82 (4), 239-259 (1991).
  35. 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).
  36. 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).
  37. Fink, M., et al. Lateralization of the serotonin-1A receptor distribution in language areas revealed by PET. Neuroimage. 45 (2), 598-605 (2009).
  38. 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).
  39. 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).
  40. 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).
  41. Wilcock, G. K., Esiri, M. M. Asymmetry of pathology in Alzheimer's disease. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 50 (10), 1384-1386 (1987).
  42. Janota, I., Mountjoy, C. Q. Asymmetry of pathology in Alzheimer's disease. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 51 (7), 1011-1012 (1988).
  43. Stefanits, H., Budka, H., Kovacs, G. G. Asymmetry of neurodegenerative disease related pathologies: a cautionary note. Acta Neuropathol. 123 (3), 449-452 (2012).
  44. 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).
  45. Schmitz, C., Hof, P. R. Design-based stereology in neuroscience. Neuroscience. 130, 813-831 (2005).
  46. Kristiansen, S. L., Nyengaard, J. R. Digital stereology in neuropathology. APMIS. 120, 327-340 (2012).
  47. Erskine, D., Khundakar, A. A. Stereological approaches to dementia research using human brain tissue. J Chem Neuroanat. , (2016).
  48. 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).
  49. Iacono, D., et al. Parkinson disease and incidental Lewy body disease: Just a question of time? Neurology. 85, 1670-1679 (2015).
  50. Geuna, S., Herrera-Rincon, C. Update on stereology for light microscopy. Cell Tissue Res. 360 (1), 5-12 (2015).
  51. 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).
  52. 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).
  53. 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).
  54. Iacono, D., et al. Neuropathologic assessment of dementia markers in identical and fraternal twins. Brain Pathol. 24 (4), 317-333 (2014).
  55. 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).
  56. Rentería, M. E. Cerebral asymmetry: a quantitative, multifactorial, and plastic brain phenotype. Twin Res. Hum. Genet. 15 (3), 401-413 (2012).
  57. Bishop, D. V. Cerebral asymmetry and language development: cause, correlate, or consequence? Science. 340 (6138), (2013).
  58. Mendez, M. F., et al. Observation of social behavior in frontotemporal dementia. Am. J. Alzheimers Dis. Other Demen. 29 (3), 215-221 (2014).

Tags

Medisin menneskelige hjerne hemisfærisk spesialisering / lateralization nevropsykiatriske lidelser nevrodegenerative lidelser clinicopathologic sammenhenger symmetrisk makro-disseksjon symmetrisk mikro-disseksjon biomolecular analyse Diagnostiske analyse
Symmetrisk Bihemispheric Post mortem Brain Cutting å studere Sunn og patologiske hjerne tilstander i mennesker
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Iacono, D., Geraci-Erck, M., Peng,… More

Iacono, D., Geraci-Erck, M., Peng, H., Bouffard, J. P. Symmetric Bihemispheric Postmortem Brain Cutting to Study Healthy and Pathological Brain Conditions in Humans. J. Vis. Exp. (118), e54602, doi:10.3791/54602 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter