Waiting
Login processing...

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

Medicine

İnsanlardaki Sağlıklı ve Patolojik Beyin Koşulları Eğitim için Kesme Simetrik Bihemispheric Postmortem Beyin

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

Organize beyin kesme prosedürleri kesin nöropatolojik tanıları ile belirli nöropsikiyatrik olayları ilişkilendirmek için gereklidir. Beyin kesimler çeşitli klinik-akademik beklenmedik göre farklı yapılır. Bu protokol, insan beyni patolojilerinde hemisferik farklılıkların araştırılması ve mevcut ve gelecekteki biomoleküler / beyin teknikleri en üst düzeye çıkarmak için bir simetrik bihemispheric beyin kesme prosedürü anlatılmaktadır.

Abstract

Nöropatologlar, zaman zaman, bir beyin otopsi talep edildi kimin için bu hastalarda tanımlanan karmaşık nöropsikiyatrik olaylar için kesin tanı üretmek için gerekli olan bilginin miktarına göre çekinmeye. biyomedikal bilimler ve beyin görüntüleme gelişmeler nöropsikiyatrik alanında devrim olmasına rağmen, aynı zamanda beyin otopsi sadece bir doğrulayıcı bir değere sahip olduğunu yanıltıcı fikrini yarattı. Bu yanlış bir düşüncedir dolayısıyla bir azalma olasılığı insan beyninin henüz bilinmeyen sayısız normal ve patolojik yönlerini kavramak için gerekli olan daha detaylı ve kapsamlı nöropatolojik araştırmalar gerçekleştirmek için, otopsi oranları ciddi bir azalma yarattı ve. Gözlenen nöropsikiyatrik olaylar ve bunların olası neurohistological ögelerinden gelen yerelleştirme / karakterizasyonu arasındaki korelasyonun geleneksel çıkarımsal yöntem yadsınamaz bir değere sahip olmaya devam etmektedir. neuropsychi bağlamındabeyin dokularının doğrudan fiziksel değerlendirilmesi üzerine özellikle dayanır çünkü atric hastalıklar, geleneksel klinikopatolojik yöntem, hala bunlara karşılık gelen nöropatolojik yüzeylere benzersiz nöropsikiyatrik özellikleri bağlamak mümkün olan en iyi yöntem (ve genellikle sadece mevcut) 'dir. postmortem beyin değerlendirme beyin farklı nöropatoloji merkezleri arasında değişir kesme işlemleri dayanmaktadır. Beyin kesimler her kurumda mevcut çeşitli klinik ve akademik şarta dayalı nispeten geniş ve sistematik bir şekilde yapılmaktadır. Daha anatomik kapsayıcı ve simetrik iki hemisfer beyin kesme yöntemi en azından derinliği, belirli insan beyninin (yani, hemisferik özelleşme ve lateralizasyon özellikleri ile normal ve patolojik durumlarda, tutarlı araştırmak için insan nöropatoloji araştırma amaçlı kullanılması gerektiğini fonksiyonlar). daha kapsamlı bir colle sağlayacak bu gibi bir yöntem olupmevcut ve gelecekteki biyoteknolojik ve beyin görüntüleme teknikleri kullanılabilir nöropatolojik iyi karakterize beyinlerin ction. Biz insan beyninin patolojilerinde hemisferik farklılıkların incelenmesi için ve akım kullanımının yanı sıra gelecekte biomoleküler / beyin teknikleri simetrik iki hemisfer beyin kesme prosedürü açıklar.

Introduction

Nöropatologlar insan beyni değerlendirmek için bilimsel ayrıcalık, entelektüel şeref ve teşhis yükümlülüğü vardır. Uzun yıllardır, beyin hastalıkları ve önemli çabaların ayrıntılı klinik açıklamaları insan postmortem beyinlerinde olası neurohistological karşılıkları üstlenilmiştir bireyselleşmek için. Tarihsel olarak, bu çabaların özellikle tıp bilimleri ve nöroloji, modern çağın gelişmiş olan en verimli modalite temsil etti. önceki seçkin nöropatolog ve onların özveri, kararlılık, burs ve şaşırtıcı kapasitesi sayesinde (genelde çok rudimental araçları kullanarak) normal ve anormal beyin dokularında arasında ayrım, şimdi araştırmak ve Alzheimer-Perusini hastalığı gibi hedef hastalıkları (haksız sadece adlandırılan Alzheimer hastalığı, APD / MS) 1, Parkinson hastalığı (PD) 2, Creutzfeldt-Jakob hastalığı (CJD) 3, Lou-Gehrig hastalığı / Amyotrofık Lateral sclerosis (ALS) 4, ve Guam hastalığı 5, birkaç söz.

Fonksiyonel ve morfolojik manyetik rezonans görüntüleme (yani, fMRI, difüzyon MR, traktografi-MR, vb), Pozitron Emisyon Tomografisi, bu tür yüksek çözünürlüklü bilgisayarlı tomografi (BT anjiyografi, yani multisection spiral CT taraması) olarak nörogörüntülemenin ileri teknikleri, (PET), ultrason tabanlı görüntüleme ve diğerleri, kesinlikle teşhis ve nörolojik ve psikiyatrik hastaların tedavisi için nasıl bizim genel yaklaşım değiştirdiniz. Bununla birlikte, beyin teknikleri canlı, doğrudan nöronlar gibi hücrelerin son derece karmaşık hücresel ve hücre içi yapılarını analiz etmek, ortaya çıkan şu anda, fırsat sunmuyoruz zaman bir kişinin beyni görselleştirme yeteneğine sahip olmasına rağmen; veya, mark görselleştirmek ve hücre içi lezyonların belirli türde ölçmek için; ya da tam circuital ile alt onların nöroanatomik veya alt bölgesel lokalizasyonu belirtmek içincircuital anatomik seviyeleri. Örneğin, beyin görüntüleme teknikleri, entorinal kortekste AD klasik özelliği Substansiya Nigra (SN), PD ile ilişkili patolojik bir özellik ya da nörofibrular düğüm (NFT) pigmente nöronlarda Lewy Kuruluşları (LB) tanımlamak veya lokalize edemez ve diğer beyin patolojileri. gelişmiş dijital mikroskobu ile birlikte nöropatolojik araştırmalar kesin tanı için, böylece yine detaylı klinikopatolojik korelasyon unreplaceable ve.

Nedeniyle insan beyninin kendine özgü anatomo fonksiyonel özellikleri ve özellikle anatomik lokalizasyonu (yani, kafatası, içeriği doğrudan muayene izin vermez doğal bir koruyucu sistem içinde), in vivo beyin görüntüleme tekniklerinin tanıtımı bu karmaşık doku gizemleri bazı ilk yanıtlarını bulmak için olağanüstü yardımcı klinisyen ve araştırmacılar var. Bununla birlikte, herhangi bir klinik veya neuroimagi oradadoğrudan bir otopsi sırasında beyin dokusunun analiz için eşsiz bir fırsat yerini alabilir ng metodolojisi. Sadece organize toplanması, korunması ve insan beyni sınıflandırılması nöronal ve nöronal olmayan hücreler, onların hücre içi bileşenleri, hücre içi ve hücre dışı patolojik lezyonların doğrudan ve sistematik araştırmalar izin verebilir ve beynin içinde anormallik her türlü, onaylamak, değiştirmek ya da klinik tanı yeniden tanımlamak ve yeni klinikopatolojik korelasyon keşfetmek için. Otopside beyin değerlendirilmesine ilişkin belirgin kısıtlamalar biri bu işlem bir kesit yöntem olması olmuştur. Her zaman devam eden bir nöropatolojik süreç (klinik olarak tezahür ya da değil) ve neurohistological düzeyde tanımlamak şansı varsa, arasında bir gecikme olur. Bu kendini yenilemesi insan beyninin göremezlik kaynaklanmaktadır. Pe yaratmadan in vivo beyin dokusu elde etmek mümkün değilrmanent hasar. Sonuç olarak, uzunlamasına ve nöropatolojik aynı beyin / kişi değerlendirmek mümkün değildir. Ancak, standart beyin bankacılık işlemleri ve genel halk arasında beyin bağışı için artan bir farkındalık büyük ölçüde tutarlı toplamak ve analiz etmek için vaka sayısını artırarak beyin otopsi zamanlama sorunların çözümüne katkıda bulunabilir. Bu şekilde, ölüm sonrası beyin daha yeterli sayıda, her bir insan beyin hastalığı ile bağlantılı beyin lezyonu her bir özel tipte patolojik Kalkış ve ilerlemesi sabit desen tanımlamak için elde edilebilir. Bu her yaştan genelinde bağış ve mümkün olduğunca çok sayıda beyin koleksiyonu herhangi bir nöropsikiyatrik bozukluk etkilenen hastaların yanı sıra sağlıklı kontrol grubu gerektirecektir. Bir olası bir yöntem standart rutin olarak genel ve özel tıp merkezlerinden mümkün olduğunca çok sayıda postmortem beyin toplama olabilir. Beyin bağış ihtiyacı son zamanlarda ifade edilmiştirdemans ve normal yaşlanma 6 çalışma olanlar tarafından. Aynı zorunluluk bütün olarak nöropsikiyatrik alanı tarafından ifade edilmelidir.

diğer nedenlerle yukarıda belirtilen ve için, devam etmekte olan beyin kesme prosedürlerinin bir güncelleştirme gereklidir. Ayrıca, kesme işlemleri beyin evrensel da daha kesin nedenleri ve beyin hastalıklarının mekanizmaları, anlamak için, umarım, araştırmak ve mevcut ve gelecekteki biyoteknolojik teknikler istihdam imkanı hesabında alarak, dünya çapında farklı nöropatoloji araştırma merkezleri arasında standardize edilmelidir insanlar.

Burada, esas olarak araştırma amaçları için, ölüm sonrası beyin insanlarda kesme simetrik bir yöntem tarif eder. Bu prosedür normalde yapmaktan daha hem serebral ve serebellar hemisferde daha serebral bölgeleri toplama önermektedir. Bir simetrik iki hemisfer beyin kesme işlemi insan mevcut bilgi ile daha iyi uyacakNöroanatomi, nörokimyasal ve nörofizyoloji. Bu yöntem aynı zamanda olasılık nöropatolojik gibi yüksek bilişsel ve non-bilişsel işlevler, tipik veya münhasıran mevcut bizim türlerde ile ilişkili hemisferik uzmanlaşma ve lateralizasyon olarak insan beyninin benzersiz özellikleri, analiz etmeyi sağlar. hemisferik uzmanlık / lateralizasyonun ve beyin lezyonlarının belirli türleri arasındaki özel patogenetik ilişkiler var olsun, ya da bir tuhaf nöropsikiyatrik patogenetik olay olup olmadığını başlangıçta, yaygın, ya da sadece belirli bir yarımkürenin ile ilişkili ve işlev henüz bilinmemektedir. Bu simetrik beyin kesme işlemini anlatarak, daha iyi bir derece uzmanlaşmış dokusunda normal ve patolojik durumları, beyni anlamak için yardımcı olabilir insan beyni diseksiyon güncelleştirilmiş bir yöntem önermektir hedefliyoruz. Bu yöntem aynı zamanda dikkate sadece insanlarda var olan morfo-fonksiyonel hemisferik yönlerini alır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

postmortem insan dokuları içeren Prosedürler kurumsal inceleme kurulu tarafından incelenir ve 45 CFR (Federal Düzenlemeler Kanunu) kapsamında muaf edilmiştir.

NOT: protokol insanlarda nöropatolojik çalışmalar için kesinleşmiş postmortem beyin değerlendirmesi için bir simetrik bihemispheric beyin kesme prosedürü anlatılmaktadır. İnsan beyni kesim gerçekleştirmek için gerekli aparatlar, enstrümanlar, malzeme ve sarf malzemelerinin ayrıntılı açıklamalar hariç tutulacaktır. Beyin diseksiyonlarının malzemeleri ve gereçleri tek araştırmacı takdirine seçilir ve izin verilen veya her araştırma kurumunda onaylı otopsi araçları dayanmaktadır. Bu prosedür için gerekli araç ve malzemenin en az set Malzeme / Ekipman Tablo açıklanmaktadır. Spesifik kesme işlemleri ve insan CJD olarak şüpheli bulaşıcı beyin hastalıkları için önlemler, bu yazının amaçları dışında ve diğer kaynaklardan 7 edinilebilir.

1. Simetrik Bihemisferik Beyin Kesme

Not: iki ya da üç haftalık bir süre için periagonal, metabolik bağlı olarak (örneğin, Ph), ve doku korunması ((nötr tamponlu% 10 formalin örneğin kullanılarak), beyin, gerekli doku fiksasyon aldığı sağlamak örneğin, sıcaklık) şartları. Ancak, görüntüleme-patoloji korelasyon çalışmaları, fiksasyon uzun bir süre için (> 5.4 hafta) 8 ileri sürülmüştür.

  1. araştırmacıya göre ters yönde yönlendirilmiş ön direkleri ile, araştırmacı bakan düz bir yüzeye beyin yerleştirin.
  2. Tüm kortikal girus ve tüm beyin (Şekil 1a) sulkuslar tam ve net görselleştirme izin için böyle bir şekilde beyin yerleştirin.
  3. Meningeal anomaliler için ilk bakış, makroskopik hemisferik asimetriler (fokal, lober veya atrofi genelleştirilmiş hemisferik olayların olası göstergeler), makroskopik tissutal lezyonları (örn tumors veya herniasyon), konjenital malformasyonlar, damar anormallikleri ve diğer olası anormallikler veya serebral yüzeyinin alışılmadık sunumları.
    NOT: insan beyni nasıl değerlendirileceğine ilişkin ayrıntılı açıklamalar için, ticari olarak mevcut nöropatoloji ders kitapları ve otopsi kılavuzları 9,10 bakın.

2. Protokol Sıra

  1. araştırmacı bakan hemisfer (telencephalon) yüzeysel yönleri ile, uzak araştırmacı gelen ön direkleri karşı karşıyadır. Olası makro-anomalileri belgelemek ve olası klinik-Nöroanatomik ve post-kesme hususlar hesaba her özel durumda gerektiği kadar dijital fotoğraflar çekin. Araştırma görevlisi tüm kortikal yüzey yakalamak için beyne dik dijital fotoğraf çekmek var (Şekil 1a - c).
  2. Mark öncesi ve beyin kesmeden önce mürekkep veya renkli iğneler kullanılarak postsentral kortikal giruslar (Şekil 1b Not: Bu yordam, motor ve kesme sonra somatosensoriyel birincil korteks daha yakın tanıma kolaylaştırır.
  3. Aynı yöne bakan tutarken 180 derece beyin döndürün (yani, araştırmacı uzağa bakan ön direkleri). Dikkatle beyin tabanını kontrol edin. Serebrovasküler sistem koşulları (yani, baziler ve vertebral arterler ve Willis poligonunun) kendi beyin çıkış / giriş seviyesinde ve kranial sinirlerin özel dikkat gösterin. nedeniyle aşırı kırılganlık için, tissutal laserasyon önlemek için özel bakım ile koku ampuller ve risaleler yönetin.
    1. Olası makro-anomalileri belgelemek ve olası klinik-Nöroanatomik ve post-kesme hususlar hesaba her özel durumda gerektiği kadar dijital fotoğraflar çekin. araştırma görevlisi kortikal ve beyin sapı yüzeylerinin bütününü yakalamak için dik beyne dijital fotoğraf çekmek var.
    2. beynin tabanına bakan ve bir neşter kullanarak, (beyin tabanına mümkün olduğunca yakın) pons üst kısmının seviyesinde beyin sapı enine olarak kesildi. Dikkatle 11 (solukluk için yani) SN incelemek ve diğer komşu yapılar 12. Muhtemelen normal bir beyne 13 oranla beynin herhangi bir olağandışı görünüm, bir ses kaydedici cihazı kullanılarak, not alın.
    3. Yine medial longitudinal fissür aracılığıyla merkezi korpus kallosum kesme ve fronto-oksipital yönünü takip ederek iki hemisfer ayırmak, keskin bir bıçak kullanarak, 180 derece beyin döndürmek ve. Mümkün (örneğin, ventriküler büyütmeler, malformasyonlar, doku yumuşatma, tümörler, vb) anomaliler 13 her yarımkürenin her tarafını kontrol edin. Şekil 2a bakın.
      1. Olası makro-anomalileri belgelemek için her özel durumda gerektiği kadar dijital fotoğraf çekmek veMümkün klinik-Nöroanatomik ve post-kesme hususlar hesaba. araştırma görevlisi tüm kortikal yüzey yakalamak için dik beyne dijital fotoğraf çekmek var. Normal bir beyinde göre beynin herhangi bir olağandışı özelliği dikkate alınız.
    4. Şekil 2b gösterildiği gibi frontal lob, uzak araştırmacı dan bakacak, onların medial yönleri üzerinde yatarken, iki hemisfer düz yerleştirin. onların merkezleri (işaretli hemisferik asimetri durumunda da) temas şekilde koyun.
    5. Keskin bir bıçak kullanarak, elle ön kutuplarda başlayan ve hemisferlerin tüm uzunluğu boyunca oksipital kutuplara doğru hareket, hem serebral hemisfer kesti. (Her yarım küre 18 slab civarında) beyin dokusu 1 cm kalınlığında iki dizi blok elde edilir.
    6. Ayrı bir düz bir yüzey üzerinde anatomik düzenlenen (fronto-oksipital yönü) sırayla beyin döşeme yerleştirin. beyaz bir taşlama kullanınfotoğrafını çekerken daha iyi kontrast için üzerine basılmış bir cetvel ile ce. Onların koronal yüzeyler doğrudan göz muayene ve dijital fotoğrafçılık (Şekil 3a) görebilir emin, anatomik simetrik bir şekilde (fronto-oksipital yönü) serebral plaka iki dizi görüntüler. daha doğru bir şekilde beyin yapıları, boyutları ve olası anormallikleri lokalize her iki tarafta basılı milimetrik ızgaraları ile kesim yüzeyleri kullanın.
      1. Olası makro-anomalileri belgelemek ve olası klinik-Nöroanatomik ve post-kesme hususlar hesaba her özel durumda gerektiği kadar dijital fotoğraflar çekin. araştırma görevlisi tüm kortikal yüzey yakalamak için dik beyne dijital fotoğraf çekmek var. Normal bir beyinde göre beynin herhangi bir olağandışı yönü, (muhtemelen bir ses kaydedici cihazı kullanılarak) notlar alın.
    7. keskin bir neşter kullanılarak, elle küçük dikdörtgen bloklar teşrihHer kurulan serebral bölge için beyin dokusu. Tablo 1'de açıklanan önerilen serebral bölge toplama düzeni takip edin.
      1. ayrı bir şekilde etiketlenmiştir histocassettes her doku bloğu koyun.
        Not: beyin dokusunun her blok mümkün olduğu kadar, uygun olarak kesilmesi gereken standart histocassette maksimal hacim (30 x 20 x 4 mm3).
      2. Her iki durum için bir de tanımlama kodu kullanarak ve belirli nöroanatomik tanımlayıcıları kullanarak histocassettes etiket (farklı beyinleri için rasgele harf veya rakam kullanmayın; Tablo 1'de görüldüğü gibi daha ziyade, her zaman, anatomik isimleri veya ilgili numaralar aynı bölgesel kullanın). Oluşturma de tanımlayıcı kodları, örneğin, örneğin, BRC 130 B beyin kalır burada, R, kaynak için kalır, Cı Center kalır ve 130 ilerleyici katılım ya AD160001 (her durum için rastgele ya da yarı-rastgele sayılar ile AD için nerede durduğunu "Alzheimer hastalığı çalışmasında," 16yıl otopsi ilerici katılım örnek numarası (2016) gerçekleştirilen ve 0001 ne zaman).
        NOT: Bu adım ileride araştırmacılar için çok yararlı olduğunu; Bir efsane tutmak ve yarımkürede (L = sol yarımküre, R = sağ hemisfer) belirtin. Her yarımkürede için özel bir renk kuran histocassettes iki farklı renkler kullanın.
      3. Mümkün macroanomalies belgelemek ve olası klinik-Nöroanatomik ve post-kesme hususlar hesaba her özel durumda gerektiği kadar dijital fotoğraflar çekin. araştırma görevlisi tüm kortikal yüzey yakalamak için dik beyne dijital fotoğraf çekmek var. Normal bir beyinde göre beynin herhangi bir olağandışı özelliği dikkate alınız.
    8. dijital fotoğraf çekin, tüm kesim beyin ve ilişkili histocassettes ve (gerekirse veya istenen birçok gibi).
    9. (Accu-zımba ile örneğin) Punch, DNA ekstraksiyon ve genetik analizler için küçük doku parçaları. kullanımçapı 5 mm - 2 bir zımba.
      NOT: Genomik malzeme yüksek içerik için, beyincik tercih ediliyor; Ancak, herhangi bir başka bölge gayet iyi.
    10. Daha önce doku işleme sonraki adıma kadar kullanıldığı gibi fiksatif solüsyonu (örneğin,% 10 nötr tamponlu formalin) aynı tip beyin dokusu blokları içeren tüm histocassettes yeniden sokmak.
    11. İnsan formalin ile fikse doku işleme 14 standart prosedürleri uygulayın.

    3. Özel Bir Yaklaşım: Alternatif Dondurulmuş ve Sabit Simetrik Bihemispheric Kesme

    Not: Bölüm 2'de açıklanan simetrik bihemispheric beyin kesme protokolü aynı sistematik ve simetrik bir şekilde sabitlenmemiş, taze beyinleri doku döşeme kesme olasılığı (mevcut) sunmaktadır.

    1. Bir 10 dakika -80 ° C derin dondurucuda beyin dokusunun sertleşmesine ezelî - ters (tercihen yarı küresel kase gibi plastik yüzey üzerinde) 8 tüm taze beyin yerleştirint biyokimyasal hasar kışkırtan ve manuel kesim kolaylaştırmak için.
    2. Keskin bir bıçak kullanarak, Bölüm 2'de anlatılan beyin kesme protokol izlenerek, alternatif ve peş peşe iki yarımkürede kesti, ama donma ve (bir fronto-oksipital anatomik yönden her iki yarımkürede gelen ve birlikte) her levha düzeltmek.
      1. Bu noktada, Tablo 1 'de tarif edildiği gibi, her bir serebral bölge kesmek için çalışma. Acil RNA veya protein ekstraksiyon (yani, genomik veya proteomik çalışmalar için) 15 için gerekli sadece belirli taze beyin bölgeleri kesin.
    3. kestikten sonra, hemen her taze doku, etiket dondurmak ve sayısı. Tüm döşeme serisi dijital fotoğraf çekin; Tek bir plastik torba içinde her döşemeyi paketi; Ayrı bir tek beyin tek kapta döşeme toplamak; ve özel bir -80 ° C derin dondurucuda kabı saklayın.
      NOT: dondurucu, insan beyin dokusunun sadece adanmış olmalıdır. Ancak daha sonra şarkı söyleyecekher özel deney için gerekli olan le dondurulmuş beyin bölgelerinin kesilebilir.
    4. Yeterli fiksatif hacmini (sabitleyici / doku blok oranı 3/1 hacim) içeren ayrı torbalarda tespit (% 10 nötr tamponlu formalin ya da başka bir sabitleştirici) için seçilen her doku levha daldırın. ardışık bir fronto-oksipital dizisi aşağıdaki onları numaralandırma her torbayı etiketleyin. Her torbanın ağzını sıkıca kapatın dijital fotoğraf çekmek ve bir plastik kapta saklayın.
    5. Doku tespitin 2 hafta sonra sabitleştirici içeren çanta açın ve Tablo 1'de açıklandığı gibi, her serebral bölgeyi kesti.

    4. Histostain ve İmmünohistokimya

    NOT: Serebral bölgelerin kümesi önerilen sisteme dayalı kesmek (Tablo 1) AD 16 için en, hepsi değilse de, şu anda kurulmuş uzlaşmaya dayalı patolojik kriterleri karşılamak için yeterli, PD 17, Lewy Bodies (LCD) 18 Demans, frontotemporal Demans (FTD / MND) 20, Çoklu Sistem Atrofi (MSA) 21, vb Kronik Travmatik Ensefalopati (CTE) 22.

    1. Her beyin bölgesi için ve her iki yarımkürede için, histostains aşağıdaki asgari kümesi gerçekleştirin: Hematoksilen ve Eosin (H & E), cresyl menekşe (CV; nicel morfometrik çalışmalar, örneğin planlanan varsa), ve gümüş boyama (eğer "keşif" analizler vardır gerekli).
    2. Her beyin bölgesi için ve her iki yarımkürede için, immünhistokimya protokolleri aşağıdaki minimum setini gerçekleştirin: (β A) fosforile-Tau (pTau'nun), fosforile α-sinüklein (pα-sin) amiloid BETA ve fosforile-TDP43 (pTDP43) olarak 14 tanımlanan.
      NOT: (her iki yarımkürede tüm beyin bölgeleri varsa) bu protokol sonrasında her beyin değerlendirmek için doku kesitlerinde toplam sayısı 46 olduğunu.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

protokol uzunluğu

Tek bir simetrik bihemispheric sabit beyin kesme işlemi için harcanan zaman 1 saat olarak tahmin ediliyor (; etiketleme, yüzeyler diseksiyon tablo, araçlar kurma ve kesme harcanan zaman hariç. Vs). dondurulmuş ve prosedürü kesme beyin sabit tek bir simetrik iki hemisferik alternatif için gereken süre 2 saat alacağı tahmin ediliyor. Tek bir insan beyni / konu için kesin histolojik tanı elde etmek için 6 hafta - En az 4 arasında sürebilir. gerçekleşmesi gerekir - (en azından 3 hafta 2) kafatası, doku fiksasyon uygun bir dönemden postmortem beyin çıkarıldıktan sonra. Daha sonra, simetrik bihemispheric beyin kesimi, doku işleme doku gömme, blok kesit ve boyama ve immünohistokimya içeren bir protokol, bir dizi gerçekleştirilmelidir. co Nihayet, yarımkürede başına her bölgenin mikroskobik değerlendirilmesi, kullanımpatoloji kriterleri ve sınıflandırmalar, klinik kayıtlarının gözden nsensus kurulan ve muhtemelen clinicopathology korelasyon, nöropatolojik sonuçlara önce yer almalıdır. özel araştırma çalışmaları için planlama yaparken tam bir insan beyni nöropatolojik değerlendirme için tüm zamanlama dikkat edilmelidir. Ayrıca, tıbbi meslektaşları ve araştırma araştırmacılar, bağış aileleri ve yasal otoriteler modern nöropatolojik değerlendirme elde etmek için toplam süre şartı, karmaşıklık, ve ekip zaman / çaba haberdar edilmelidir.

Önerilen beyin kesme protokolü zaman alıcı ve zorlu prosedür olmamasına rağmen, bu aslında yaygın sağlıklı ve patolojik durumların hem insan beyni değerlendirmek için bilimsel ödüllendirici bir metodoloji temsil eder. Kontrol / normal kişilerde olarak alınan otopsi, beyinleri sırasında oldukça sık, vurgulamak önemlidir (yaniKlinik veya ölüm öncesi nörolojik olarak normal) olarak değerlendirilen konular aslında doğru bir nöropatolojik değerlendirmesinden sonra çeşitli beyin patolojileri için pozitif olduğu tespit edilebilir. Bu davalar, çeşitli beyin hastalıkları için yaşa bağlı nörodejeneratif hastalıklar karakterize özellikle sözde asemptomatik ve preklinik konuları temsil etmektedir. Bu özellikle araştırma amaçlı, çok geniş ve titiz bir şekilde "kontrol" olarak alınan beyinleri değerlendirilmesi önemini vurgulamaktadır. Bu nörolojik / psikiyatrik bozukluklar için semptomatik veya insan beyni / denekler, 23,24 yaşlanma sırasında birden çok beyin patolojileri (sözde birlikte görülen patolojiler) birikir ki giderek daha belirgin hale gelmektedir. Şaşırtıcı, bu ko-meydana gelen beyin lezyonları klinik tecelli hastalıkları olan hastalarda bulunanlara biyokimyasal aynıdır ve aynı zamanda (PARS, ARTAG, CARTS) 25-27 aynı anatomik bölgelerde lokalize. bu mo(Sadece otopsi araştırmalar sonucunda mümkün) son bulgular yeniden insan beyni üzerindeki yaşlanma etkilerini araştırmaya olağanüstü bir ilgisi var.

Tablo 2 ve Şekil 4 beyin bankada toplanan insan beyni bir dizi üzerinde yapılan bir simetrik iki hemisfer beyin kesme prosedürü kullanılarak elde edilen bazı ön yarı-kantitatif bilgi açıklar. Bu ön veriler çoğu beyinleri de "normal" veya daha eski konulardan "kontrol" aslında sadece β A-nöritik plaklar ve tau-nörofibrular düğüm (tau-NFT) için pozitif olarak zaten 28-32 bilinen, ancak alınan gösteriyor çözünmez β A-nöritik plakların yükleri aynı beynin sağ entorhinal korteks ve hipokampus ile karşılaştırıldığında sol entorhinal korteks ve hipokampus daha yüksek olduğu. Brain CERAD 33 kullanılarak değerlendirildi ve Braak 34 syste evrelemesırasıyla p, bir-nöritik plaklar ve tau-NFT değerlendirmek ms. Bir patoloji β çözünmez için gözlenen sol hemisfer tercih, aynı zamanda mevcut olmasına rağmen sadece sağ yarımkürede karşılaştırıldığında sol yarımkürenin kalan bölgelerin çoğunda bir eğilim olarak. Bu ön iki hemisfer bulgunun analiz beyinleri bir genel nüfus otopsi grupta tüm olmasıdır. Tüm denekler olmayan nörolojik / psikiyatrik nedenler için, aslında, hastaneye ve olmayan nörolojik nedenlerle farklı topluluk, genel hastanelerde öldü. özel nörolojik / demans merkezlerine sadece beyinleri analizinde analiz beyinleri bir genel nüfus otopsi kohort minimize seçim önyargıları olasılıkla mevcut olduğu gerçeği. Ayrıca NINDS 6 öneri bakın. Bulgularımız (4 46 üzerinden mevcut "kontrol" beyin) ön ve çok daha büyük bir ölçekte onay almamız gerekiyor. Bununla birlikte, bu yeni bir bulgudurs, eğer doğruladı, AD patoloji birikimi ve ilerlemesi için bir hemisferik etmedeki olası bir fenomen önermek, ya da en azından bir patoloji ß. Patolojik hemisferik predilections Benzer tipleri büyük olasılıkla nöropsikiyatrik ve nörodejeneratif bozukluğun her bir özel türü ile ilişkili olabilir. Ayrıca, hassas hücre ve lezyon sayımsal (yani, önyargısız stereoloji) yöntemleriyle simetrik iki hemisferik beyin kesme işlemleri birleştirerek, onar patolojik koşullara normal oranının yanı sıra nöron kaybı oranını ölçmek mümkün olabilir / belirli hemisfer ve fonksiyonuna bağlı olarak, insanlarda mevcut olabilir nöroplastisite olayları. Şaşırtıcı, her beyin patolojisi ana tip (β-amiloid, tau, LB, TDP43, FUS, vb.) Için hemisferik tercih kurulacak kalsa, işlevsel beyin görüntüleme 34, nöropsikolojik 36 p> ve mikro anatomik 37,38 bizim ön sonuçlar doğrultusunda görünmektedir analiz eder. Bu beyin patolojisi ve ilgili hastalığın her farklı tip için olası bir hemisferik etmedeki hipotezini güçlendirmektedir.

Şekil 1
Şekil 1. Bihemispheric Beyin Kesme önce Ön Beyin değerlendirilmesi. Bu rakam% 10 nötr tamponlu formalin fiksasyonu 2 hafta sonra bir insan beyninin çeşitli yüzeysel yönlerini gösterir. Bir saat yönünde dizisinde, beyinlerinin üstün yönleri (a, b) beyincik denetimleri (c), beyin sapı ve kranial sinirler (d) ve koku ampuller dahil beyin, dibinde gözlemler tarafından takip edilmektedir ve yollar (e).02 / 54602fig1large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

şekil 2
2. Bihemispheric İnsan beyni Kesme Şekil. Göz muayenesi için düz bir yüzeye yerleştirilen formalin ile fikse, insan beyninin (a). kırmızı çizgi medial longitudinal çatlak gösterir. Medial longitudinal fissür (b) üzerinden merkezi kesintisinden sonra iki beyin hemisfer yerleştirilmesi. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 3,
Şekil 3. Bihemispheric Beyin Kesme İşlemleri. Bu rakam bazı adımları gösterir bihemispheric insan beyni kesme protokolü. (Tablo 1) (her iki yarımkürede için) tüm beyin levhalar atılmasının ve fronto-oksipital yönü (a), her kurulmuş beyin bölgesi toplamak için izledikten sonra doku blokları kesilecektir uydurma standart histocassette boyutları (b - e). Beyincik doku blokları büyük histocassettes (yeşil [sağ serebellar hemisfer] ve mavi [sol serebellar yarımküre] bkz e ve f) gerekecektir. Beyaz kasetleri vb soğanilikteki, omurilik gibi medyan yapılar içindir. (E - g). Tablo 1 'de listelenen her Nöroanatomik bölgesinden bihemispheric insan beyni kesme protokol içeren ve beyin dokusu blok sonra elde edilen son histocassettes fiksatif çözeltisi (% 10 nötr tamponlu formalin) (- G F) aynı başlangıç tip yeniden daldırılır.tp_upload / 54602 / 54602fig3large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 4,
Şekil İmmünohistokimya tarafından farklı antijen için her Serebral Yarımküre lekeli 4. Doku Bölümler. (A) Bu şekil, aynı insan beyninin iki hemisferden doku bölümleri bir dizi gösterilmektedir. İki hemisferik bölümlerin her serisi olan pozitif Alzheimer ve Parkinson gibi yaygın yaşla ilişkili nörodejeneratif hastalıklar ile ilişkili olan β-amiloid, fosforlanmış tau ve fosforile α-sinüklein (α-sin) için boyama yapıldı. Görüntü önerilen iki hemisfer simetrik beyin kesme protokolünü kullanarak analiz etmek bölümlerin olası toplam miktarının temsili örneğini göstermektedir. LH = Sol Yarımküre, RH = Sağ Yarımküre. ( Β amiloid nöritik plaklar, tau-nörofibriler yumaklar ve α-sinüklein (α-sin) pozitif Lewy organları için özel immünhistokimya protokolleri kullanarak sonra mikroskop altında görüldüğü gibi B) Bu görüntüler, ortak yaşa bağlı beyin lezyonlarının örnekleri göstermektedir. her resmin alt sağ köşesinde büyütmek ve doğru bir lezyonun her türünü tanımlamak için (5X, 20X ve 40X) kullanılan objektif türüdür. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 1
Tablo 1. Bihemispheric Düzeni Kesme. Bu tablo, her beynin sağ ve sol hemisfer hem de incelemek için tek anatomik bölgeyi gösterir. bihemispheric simetrik kesim taze ve sabit beyinleri üzerinde yapılabilir.Bu dosyayı indirmek için tıklayın rce.jove.com/files/ftp_upload/54602/54602table1.xlsx">Please~~MD~~aux.

Şekil 1
Bihemispheric İnsan beyni Kesme Yoluyla Elde Edilen Tablo 2. Ön Bulgular. Bu tablo klinik olarak normal, yaşlı kişilerde dört insan beyni üzerinde yapılan bir bihemispheric simetrik insan beyni kesme prosedürü yoluyla elde edilen ön bulgular gösterir. Veri iki beyin bölgeleri (entorinal korteks ve hipokampus), sürekli ve erken β-amiloid nöritik plaklar ve tau-NFT birikmesinde rol oynadığını göstermektedir. lezyonun Bu tip en olası patogenetik süreç neden AD olarak kabul edilir. f = kadın; m = erkek. Parantez sayılar her otopsi konu (yıl olarak) ölüm yaşı temsil etmektedir. Mümkün Hemis hızlı görüntülenmesi için bir yarı-kantitatif kolorimetrik kodlezyonların, şiddeti seviyeleri ve farklı yaşlı denekler arasında anatomik lokalizasyonu türleri arasında limi farklılıklar kullanılmıştır. Neg = negatif (yeşil); Seyrek = 1-2 lezyonlar (sarı); Orta = 3-6 lezyonlar (turuncu); Sık => 6 lezyonlar (kırmızı). Bu dosyayı indirmek için tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bu beyin kesme yöntemi hala ana özelliklerinden biri olarak bihemispheric simetrik kesme işlemi korurken (örneğin, her yarımkürede değerlendirmek için beyin bölgelerinin sayısını azaltarak) her nöropatoloji laboratuarında özel ihtiyaçlarına göre adapte edilebilir. Bu önerilen protokol rutin işlemler (araştırma odaklı nöropatolojik merkezler) veya sadece gerektiğinde (özel klinik odaklı çalışmaları) için kullanılabilir. Bu seçici olarak yalnızca araştırmalar belirli türleri (örneğin, immünohistokimya) veya moleküler analizi (örn, genomik veya proteomik analizleri) için de kullanılabilir. Görüş teknik açıdan bakıldığında, (özellikle İmmünohistokimyada) bazı patolojik farklılıklar immunohistostaining şiddetleri mümkün artefakt varyasyonlar nedeniyle olabileceğini belirtmekte yarar vardır. Bunlar büyük ölçüde artefakt boyama efektleri a olasılığını azaltan, otomatik boyama makineleri kullanılarak minimize edilebilirnd varyasyonları. teknolojik güvenilir robotik boyama makineleri kullanılarak nedeniyle teknik eserler karıştırıcı faktörlerin en aza indirmek için O, aslında, şu anda mümkün değildir. değerlendirirken Böylece, benzer sonuçlar, örneğin, elde edilebilir, aynı konu ya da birden fazla deneklerden her iki hemisferde birden setleri iki beyin hemisferi.

Ayrıca, geçen yıllarda, insan beyinlerinde tanınan beyin lezyonlarının sayısı çok 39 artış olmuştur. beyin lezyonlarının Bu yeni tip normal veya kontrol olarak sınıflandırılan önceki beyinler aslında değildir riski yarattı. Immünhistokimya teknikleri ve yeni nöropatolojik keşifler gelişme "sözde kontrol" veya "false-kontrol" durumlarında beri beyinleri her zaman 40 mümkündür ", kontrol" Daha önce olduğu gibi banked tüm beyinlerin bir bilge ve periyodik yeniden değerlendirme öneririz.

ana sınırlamaBu yöntem zaman ve bunu gerçekleştirmek için uzmanlık (anatomik ve patolojik bilgi) gerekli miktarda oluşur. Ayrıca, insan beyninin genomik ve proteomik yönlerini analiz etmeyi amaçlayan çalışmalar, hızlı bir şekilde yönetmek için bir beyin banka ekibi hazır tüm beyin bağışı prosedürleri, yasal rıza düzenlemeleri, beyin taşınma ve donma veya tespit işlemleri için acil kesim gerektirmektedir. Normalde, bu tesisler ve personel sadece uzman akademik ya da araştırma merkezlerinde mevcuttur. Ayrıntılı kesim prosedürleri kesinlikle daha iyi olası anatomik kökeni ve her beyin hastalığın yayılmasını yollar anlamak için yardımcı olabilir Buna ek olarak, onlar da her zaman doğru klinikopatolojik korelasyon çalışmaları gerçekleştirmek için her durum için geçerli detaylı klinik bilginin miktarı durulacaktır. Bu protokol için en iyi kullanımlarından biri, daha sonra, genellikle investigatio en iyi türüdür klinikopatolojik uzunlamasına çalışmalar bağlamında olacakn önce toplanan klinik veriler ile otopsi, mikroskobik ve immunohistokimyasal bulgular ilişkilendirmek için daha detaylı klinik, görüntüleme, genetik, çevresel ve diğer veri türlerini toplamak için.

Şaşırtıcı bir şekilde, nöropatolojik araştırmalar, analiz sınıflandırmak veya hemisferik işlev veya lokalizasyon ile ilgili nöropatolojik lezyonların geniş bir spektrum miktarının 41-44 derece nadirdir. Ancak, zaman ve teknolojiler, insan nöropatoloji çalışmalarında görülmemiş zorluklara hazır olduğu anlaşılmaktadır. simetrik iki hemisfer beyin kesme işlemi önermek için ana nedeni, insan beyinlerinin (anatomik veya patolojik) tuhaf fonksiyonel asimetriler saygı oldu. diğer moleküler mümkün için donmuş iken çok sık kanıtlanmış körü körüne kabul gelenek bilimsel nedeni, sadece bir hemisfer (genellikle stokastik olarak seçilen) için daha fazla, nöropatolojik veya immünohistokimyasal değerlendirme için sabit olmuşturveya biyokimyasal analiz eder. insan beyni okuyan Özellikle, yarımkürede ve buna bağlı beyin kesme rahat seçim anatomik açıdan potansiyel riskleri içeren ve olası patofizyolojik seçim önyargıları neden olabilir. Pratik nedenlerden dolayı, bir yarı küre sabitlemek ve ters dondurma olmayan bir araştırma ortamında uygun olsa da, herhangi bir artık nöropsikiyatrik bozukluklar için nöropatolojik araştırma bağlamında savunulabilir değildir. Özellikle "in vivo" beyin görüntüleme ve genetik bilginin tutarlı miktarlarda otopside potansiyel mevcuttur şimdiki zamanda, bir mukabil geniş nöropatolojik değerlendirme ile bir simetrik iki hemisfer beyin kesme işlemi rutin olarak yapılmalıdır. İnsan beyninin hemisferik uzmanlık adı af için, dil, beceri ve duyguları (örneğin, sol ve sağ amigdala diferansiyel aktivasyonu) gibi birçok bilişsel işlevlerde, ortaya konmuşturew. tipik farklılaştırmak ve diğer memeli olmayan memeli türünden insanları karakterize yüksek bilişsel ve bilişsel olmayan fonksiyonlarda Bu hemisferik uzmanlaşma ve lateralizasyon, dikkatlice nöropatoloji açısından dikkate alınmalıdır. Olduğunu, insanlarda, nörodejenerasyon, nöro tepki ve neuroreparative kapasiteleri açısından belirli patolojik süreçler için bir hemisferik tercih henüz bilinmiyor ve çok nadir olmuştur 40-43 araştırmıştır. Görüntüleme fizyolojik iyi bilinen ve klinik olarak hemisferik özgü özellikleri desteklemekle birlikte, muhtemel nöropatolojik farklılıklar açısından bilinen ne kadar az şaşırtıcıdır. prosedürü kesme simetrik iki hemisfer beyin, ya da dondurulmuş ve simetrik iki hemisfer beyin kesme protokolü sabit daha sofistike değişerek önererek, sağlıklı ve pathologi sırasında insan beyninin kendine özgü yönlerini keşfetmek için yardımcı olabilecek bir yöntem tanımlamak amaçlanmıştırcal koşullar, eşsiz hemisferik uzmanlaşma ve lateralizasyon özelliklerine dayalı olarak.

Bu protokolün en kritik adımlardan biridir, o zaman bir beyin belirli bir taze örnekte, önceden tahmin edebilmek çok nadir olduğundan her an hemen kullanılabilir ayarı, malzeme ve kesici takımlar beyne sahip gerekliliği oluşur geldikten. Bu protokolün diğer önemli adım, taze ve sabit beyin kesim için gerekli olan el becerisi oluşur. aynı doku ile ilgili olmasına rağmen, iki fiziksel-kimyasal koşullar (taze ve sabit doku) protokolünün önemli ve kritik bir bileşeni kesme beynin uzmanlık kazanılmasını sağlamak. Ayrıca, (özellikle taze beyin işlemleri için) nöroanatomik bilgi belirli bir akademik eğitim dönemleri varsayar. Taze beyin prosedürleri için, dahası, mümkün olduğunca çabuk hareket etmek ve hassasiyet ve Tissu'nun bütünlüğünü korumak için zorunludur ve kritike. Bu dokuda yer alan tüm biyolojik bilgilerin yanı sıra taze donmuş malzeme gerektiren gelecekteki araştırmalar gerçekleştirme imkanı koruyacak (RNA, proteinler, vb.).

Beyin doku bölümleri gelen çift dondurulmuş ve sabit simetrik beyin kesme yöntemi taze dondurulmuş hem de elde etmek için mümkün olan en iyi uzlaşmayı temsil (genetik moleküler için yararlı ve mikrodisseksiyonla analizleri) ve sabit (nöroanatomi, immünhistokimya için yararlı ve yerinde PCR analizleri) belirli beyin bölgelerinin ve her iki yarımkürede gelen bitişik alanlar. Bu metodoloji aynı beyin bölgesini / alanını kullanarak farklı molekül ve görüntüleme teknikleri ile elde edilen karşılaştırmalı analizler kaynağını temsil (alt anatomik bölge, gri cevher çekirdeklerinin, hücre grupları, dendritik / dikenler, vb.). Bir çift dondurulmuş ve sabit simetrik beyin kesme işlemi tek Aynı NE gelen bitişik beyin dokusu bölümleri elde etmek için izin verecekuroanatomical alanı. Bu parlak ışık, floresan ve elektron mikroskobu kullanarak analizi (mikroskopi her türü için farklı prosedürler kullanılarak) için izin verecek. RNA / DNA / protein ekstraksiyon teknikleri gibi nöronların hücre, kaplar, aynı bölge ya da bir grup, örneğin, lazer yakalama microdissections yoluyla, uygulanabilir. Bu alternatif dondurulmuş ve ortaklaşa örnek izleme ve soğutma için bilgisayar sistemleri ile, simetrik bihemispheric beyin kesme tekniği sabit devam eden ve gelecekteki potansiyel biyomoleküler çalışmaların uygulanması için muazzam bir potansiyel teklif gibi görünüyor.

tarif edilen beyin kesme yöntemine bir alternatif yaklaşım, her tüm hemisferik yüzeyinin enine kesit kesilmiş olabilir. Ancak, bu yöntem daha uzmanlaşmış ve pahalı araçlar normalde çoğu nöropatoloji laboratuvarlarında kullanılan olanlardan daha (yani, daha büyük bir mikrotom, büyük slaytlar, vb.) Gerektirir. Bunun yerine, mbu yöntemde en fazla araştırma nöropatoloji laboratuvarlarında normal olarak (ve uygun fiyatlı) araçlarını kullanarak bu tek beyin bölgeleri kesme, her iki yarımkürede beyin bölgelerinin daha kapsamlı bir koleksiyon önermektedir.

Önerilen beyin kesme (tarafsız stereology için yani), histolojik hücresel ve hücre içi ölçümü 45-47 hassas yöntemlerle kombine edilebilir. Belirli patolojik lezyonların ilgili devreler, çekirdeklerin, nöronlar, nöronal olmayan hücrelerin, vasküler sistem anomalileri ve nöronal kaybı sayısal veriler çoğunlukla insanlarda eksik beri kantitatif nöropatolojik çalışmalar, birincil öneme ve gerekliliği vardır. Son zamanlarda, tarafsız Stereoloji protokolleri kullanılarak elde edilen spesifik nöropatolojik lezyonların kesin sayımsal, belirli bir intranöronal lezyonun birikimi arasındaki olası yeni ilişkiler (yani, Lewy cisimcikleri), nöron kaybı (yani, nigral kaybı) ışık tutacak başladıve klinik belirtiler (yani, parkinson belirtileri) insan beyni 48 analiz ederken. , Gecikme kontrast veya belirli bir nöropatolojik işlemler için telafi etmek için, kalıntı işleyen nöronların nispi miktarları belirlemek ya da örneğin, gerekli nöroglial hücreleri reaksiyona daha özellikle yaşlanma sırasında, yetişkin insan beyninin duyarlı ve uyum kapasitelerini anlamak için yardımcı olabilir. Volumetrik nöronal değişiklikler, neurites, lezyon yükler, lif uzunluğu, kortikal kalınlık, kortikal tabaka kalınlığı oranları ve diğer olası morfometrik yönleri nöropsikiyatrik hastalıklar ya da nörodejeneratif süreçleri bağlamında hücresel ve hücre içi düzeyde olası patofizyolojik alaka beri, özel ilgi henüz tam 49 aydınlatılamamıştır olmamıştır. Vb sayı, boyut, lifler ya da neurites, gri ve beyaz cevher hacimleri ve oranları uzunluğu, kortikal tabaka analizleri, tüm parametreler tam olarak ölçülebilir sayesinde vardırbelirli istatistiksel formüller ve geometrik algoritma 50 kombinasyonu. Geometrik denklemler ve istatistiki formüller zarif biyo-tissutal ölçüm hemen hemen her tür histolojik ölçümü için son derece hassas, bilgisayarlı mikrometrik üç boyutlu koordinasyon motorlu sistemlerde (Stereoloji motorlu sistemler) ile entegre edilmiştir.

İnsan beyni dokuları incelemek için artık kullanılabilir neuroanalyses kümesi birkaç yıl önce hayal değildi ve yakın gelecekte daha da gelişmeler olacağı kuvvetle muhtemeldir. Hastaların, klinik olarak asemptomatik bireylerde ve normal bireylerde bugünün beyinleri detaylı karakterizasyonu inanılmaz yarının keşifler ve en nöropsikiyatrik ve nörodejeneratif hastalıklar için tedavilerin bireyselleşme hızlandıracaktır. Böyle nöropsikiyatrik hastalıklar gibi karmaşık hastalıkların, bağlamında, hatta mevcut sofistike beyin teknikleri olamazHücresel tanımı ve modern nöropatolojik teknikleri can biyolojik bilgi yüksek seviyelerde sunuyoruz. Kütle spektroskopisi analizler için ek olarak, sadece statik beyin dokusu görüntüleri nöronal hücreleri veya lezyonlar veya tek nöronları kesmek için olasılığı tek bir grup ile ilgili tarafsız kantitatif çalışmalar yapmak için bir fırsat sunuyoruz (yani, lazer mikrodisseksiyon) için, genetik veya protein materyalleri ayıklamak için örnek 51 hayranlarıyla simetrik bihemispheric beyin kesme yöntemi gibi özdeş ikiz beyinleri araştıran gibi özel çalışmalarla, diğerlerinin yanı sıra, uygulanabilir. Bu eşsiz experimentum naturae durumda, potansiyel daha iyi hemisferik uzmanlık / lateralizasyonun ve biliş / patoloji arasındaki mevcut olası ilişkiler etkileyici anlamak için. hemisferik ilgili patolojik simetri / asimetri farklı düzeylerde daha kolay bir doğa / yetiştirme ikilem açısından açıklanabilir. Örneğin, bir simetrikİki hemisfer beyin kesme işlemi çift yumurta ikizlerinde 52-56 karşı tek yumurta ikizleri beyinleri üzerinde gerçekleştirilen olabilir.

Simetrik bihemispheric beyin kesme tekniği, insan nöro çalışmaları 57 uygulanmalıdır. Son derece bilgilendirici veri bebeklik ve çocukluk döneminde hemisferik ilgili nöronal ve glial olgunlaşma zamanlaması, gelişimsel nöroplastisite fenomenler ve merkezi sinir sisteminin neuroreparative kapasitelerinin belirli yönleri için toplanmış olabilir. Bir simetrik iki hemisfer beyin kesme işlemi büyük ölçüde daha iyi normal gelişim, normal yaşlanma sırasında kişilik özelliği oluşumu ve davranışsal değişikliklerin doğa / yetiştirme ikilemi tanımlamak için katkıda bulunabilir ve ilk klinik belirtilerin bir parçası olarak "dağınık" nörodejeneratif 58 işler.

yapılandırılmış beyin kesim prosedürleri yoluyla gerçekleştirilen klasik klinikopatolojik yaklaşım değilTarihsel teknik, ama yine de tanı ve araştırma geçerli ve yararlı bir araçtır. Özellikle klinik ve biyolojik bilgilerin etkileyici miktarda otopside potansiyel mevcuttur şimdiki zamanda, klinik iyi karakterize durumlarda, beyin görüntüleme verilerinin, ve ayrıntılı modern bir nöropatolojik / kantitatif analizleri ile moleküler / genetik bilginin birleşimi "eşi görülmemiş bir temsil edebilecek doğru nörobilim tarihinin "-Maç. Kombine antemortem ve postmortem araştırmalar son derece nöropsikiyatrik hastalıkların fonksiyonel ve nöronal / tissutal üsleri açıklığa kavuşturmak ve ayrıca hesapta özellikle daha önce kabul edildi mümkün hemisferik faktörleri dikkate alarak bu hastalıkların kesin etiyopatogenezlerle mekanizmalarına ışık tutabilir. Yazarlar, önerilen simetrik bihemispheric beyin kesim tekniği zaman ve finansman alıcı olduğunu biliyoruz, ama nörogörüntülemenin ilerlemesi için yapılan benzer çabalar gerekiryanı sıra nöropatoloji araştırma alanında yapılması. Daha uyumlaştırılmış ve yapılandırılmış beyin bankacılık faaliyetleri beyin görüntüleme çalışmaları ile elde edilen daha az ödüllendirici olmaz potansiyel bilimsel sonuçlar ile, bina ya da MR makineleri satın almaktan daha pahalı olmayacak.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

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

Tıp Sayı 118 insan beyni hemisferik uzmanlık / yanallaşma nöropsikiyatrik hastalıklar nörodejeneratif hastalıklar klinikopatolojik korelasyon simetrik makro diseksiyonu simetrik mikro-diseksiyonu biyomoleküler analizi beyin görüntüleme analizi
İnsanlardaki Sağlıklı ve Patolojik Beyin Koşulları Eğitim için Kesme Simetrik Bihemispheric Postmortem Beyin
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