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Medicine

인간의 건강과 병리학 적 뇌 조건을 연구에 절단 대칭 Bihemispheric 사후 뇌

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

Summary

조직 뇌 절단 절차는 최종 신경 병리학 진단과 특정 신경 정신 현상의 상관 관계를하는 것이 필요하다. 뇌 잘라 다양한 임상 및 학술 우발 상황에 따라 다르게 수행됩니다. 이 프로토콜은 인간의 뇌의 병리에 반구의 차이를 조사하고 현재와 미래의 생체 분자 / 뇌 영상 기술을 극대화하기 위해 대칭 bihemispheric 뇌 절단 절차를 설명합니다.

Abstract

Neuropathologists는 때때로 뇌 부검 요청 된 누구 환자에 기재된 복합 신경 현상에 대한 확실한 진단을 생성하는 데 필요한 지식의 양에 의해 위협을 느낀다. 생물 의학 과학 및 신경 영상의 발전은 신경 정신 분야에 혁명을했지만, 그들은 또한 뇌 부검 만 확증 값을 가지고 있다는 잘못된 생각을 생성했다. 이것은 잘못된 생각 때문에, 감소 된 가능성은 인간 두뇌 아직 알려지지 않은 많은 정상 및 병리학 적 특징을 이해하는데 필요한 상세 광범위한 신경 병리학 조사를 수행하기 위해, 부검 비율의 급격한 감소를 만들어. 관찰 된 신경 정신 현상과 가능한 neurohistological 상관 관계의 대응 현지화 / 특성 사이의 상관 관계의 전통적인 추론 방법은 부정 할 수없는 값이 계속됩니다. neuropsychi의 맥락에서그것은 뇌 조직의 직접적인 물리적 평가에 특히 의존하기 때문에 atric 질환, 기존의 임상 병리학 적 방법은 여전히 ​​해당 신경 병리학 기판에 독특한 신경 기능을 연결하는 최상의 방법 (종종에서만 사용 가능)입니다. 사후 뇌의 평가는 뇌가 다른 신경 병리학 센터마다 다를 절차를 절단을 기반으로합니다. 뇌 잘라 각 기관에 존재하는 다양한 임상 및 학술 사태에 따라 비교적 광범위하고 체계적으로 수행된다. 보다 해부학 포함 대칭 이중 반구 뇌의 절단 방법은, 적어도 깊이 특정 대한 인간의 뇌 (예를 들어, 반구 특성화 및 재화의 특수성과 정상 및 병리학 적 상태에서, 코 히어 런트 조사 인간 병리학 연구 목적을 위해 사용되어야 기능). 보다 포괄적 이거를 제공 할 것 이러한 방법현재와 ​​미래의 바이오 및 뇌 영상 기술을 사용할 수 neuropathologically 잘 특성화 뇌의 ction. 우리는 인간의 뇌의 병리에 반구 차이의 조사 및 전류에 사용뿐만 아니라 미래의 생체 분자 / 뇌 영상 기술에 대한 대칭 이중 반구 뇌 절단 절차를 설명합니다.

Introduction

Neuropathologists는 인간의 두뇌를 평가하는 과학적인 권한, 지적 명예 및 진단 의무가 있습니다. 수십 년 동안, 뇌 질환 및 주요 노력의 상세한 임상 설명은 인간의 사후 뇌에서의 가능한 neurohistological 상관 관계가 수행 된 개별화합니다. 역사적으로, 이러한 노력은 특히 의료 과학, 신경이, 현대 시대에 진출하는 가장 생산적인 양상을 나타낸다. 이전 저명한 neuropathologists과 헌신, 결정, 장학금, 그리고 놀라운 능력 덕분에 (종종 매우 루디 멘털 도구를 사용하여) 정상 및 비정상 뇌 조직을 구별하기 위해, 우리는 지금 조사 할 수 및 알츠하이머-Perusini 병으로 대상 질환 (부당에만 호출 알츠하이머 병; APD / AD) (1), 파킨슨 병 (PD)이, 크로이츠 펠트 – 야콥병 (CJD) 3, – 루 게릭 병 / 루게릭 Sclerosi의 (ALS) 4, 괌 질환 (5)는, 몇 가지를 언급합니다.

, 기능 및 형태 학적 자기 공명 영상 (즉, 자기 공명, 확산 MRI, tractography-MRI 등), 양전자 방출 단층 촬영, 이러한 고해상도 컴퓨터 단층 촬영 (CT 혈관 조영술 즉, 멀티 섹션 나선형 CT 스캔) 등의 신경 영상의 고급 기술, (PET), 초음파 기반 이미징, 그리고 다른 사람은 확실하게 진단하고 신경 및 정신과 환자를 치료하는 방법에 대한 일반적인 접근 방식을 수정했습니다. 그럼에도 불구하고, 신경 영상 기법 살아 그들이 직접적 뉴런 세포의 고도로 복잡한 세포 및 세포 내 구조물을 분석하기 위해 상기 발생 순간에 기회를 제공하지 않을 때 사람의 뇌를 가시화 할 수 있지만; 또는, 마크 시각화 및 세포 내 병변의 특정 유형을 정량화하는 단계; 또는 정확하게 circuital 및 서브에서 자신의 신경 해부학 적 또는 소 지역 현지화를 나타냅니다circuital 해부학 수준. 예를 들어, 뇌 영상 기법의 entorhinal 피질에서 AD의 고전적인 기능을 Substantia 그라 (SN), PD와 관련된 공통의 병리학 적 특징, 또는 신경 섬유 엉킴 (NFT)의 착색 된 신경 세포에서 루이 기관 (LB)를 식별하거나 지역화 할 수 없으며, 다른 뇌 병변. 첨단 디지털 현미경과 함께 신경 병리학 적 조사는 최종 진단을 위해, 따라서 아직 자세한 임상 병리학 적 상관 관계에 대한 unreplaceable하고.

인해 인간의 뇌 특이 anatomo 관능 특성, 특히 해부학 현지화 (즉, 두개골, 그 양은 직접 검사를 허용하지 않는 자연 보호 시스템 내부), 생체 내에서 신경 영상 기술의 도입 이 복잡한 조직의 신비의 일부 초기 답을 찾을 수있는 매우 도움이 임상의와 연구자가 있습니다. 그러나, 임상 또는 neuroimagi가 없습니다직접 부검 뇌 조직을 분석 할 수있는 독특한 기회를 대체 할 수 NG 방법. 만 조직 수집, 보존, 인간 두뇌의 분류 신경 세포와 비 신경 세포들은 세포 내 성분, 세포 내 및 세포 병리학 적 병변의 직접적이고 체계적인 조사를 허용 할 수 있으며, 뇌 내부의 이상을 모든 종류의는, 확인, 수정 또는합니다 임상 진단을 재정의하고 새로운 임상 병리학 적 상관 관계를 발견 할 수 있습니다. 부검 뇌에서의 평가에 관한 분명한 제한 중 하나는이 절차 단면 방법론 사실이었다. 항상 지속적인 신경 병리학 적 과정 (임상 발현 여부) 및 neurohistological 수준을 정의 할 수있는 기회 (있는 경우) 사이에 지연이있을 것입니다. 이 자체를 다시 생성 할 인간 두뇌의 무능력에 주로 기인한다. 이 PE를 생성하지 않고, 생체 내에서 뇌 조직을 얻는 것이 현재 불가능rmanent 손상. 결과적으로, 세로 방향과 같은 뇌 neuropathologically / 사람을 평가하는 것은 불가능하다. 그러나 표준화 된 뇌 은행 절차 및 일반 대중 사이에 뇌의 기부에 대한 증가에 대한 인식이 크게 지속적으로 수집하고 분석 할 수있는 경우의 수를 증가시켜 뇌 부검 타이밍 문제의 해결에 기여할 수있다. 이와 같이, 사후 뇌의 더 충분한 숫자는 각각 인간의 뇌 질환과 관련된 뇌 병변의 각각의 특정 유형에 대한 병리학 적 기원과 진행 일정한 패턴을 정의하기 위해 얻어 질 수있다. 이 모든 연령대에 걸쳐 기부하고 가능한 한 많은 두뇌를 수집하는 신경 정신 장애에 의해 영향을받는 환자뿐만 아니라에서 건강한 대조군을 필요로한다. 한 가지 가능한 방법은 표준 루틴으로 일반 및 전문 의료 센터에서 가능한 한 많은 사후 뇌를 수집 할 수있다. 뇌 기부의 필요성은 최근에 표현 된치매 정상적인 노화 (6)을 연구하는 사람들에 의해. 동일한 필요성은 전체 신경 필드에 의해 표현 될 것이다.

다른 이유 전술과에 대한 지속적인 뇌 절단 절차의 업데이트가 필요합니다. 또한, 절차를 절단 뇌는 세계적으로도 더 나은 결정적 원인과 뇌 질환의 메커니즘, 이해, 희망, 조사하고 현재와 미래의 생명 공학 기술을 적용 할 수있는 가능성 계정에 복용, 세계의 다른 신경 병리학 연구 센터를 통해 표준화되어야한다 인간.

여기서, 주로 연구 목적을 위해, 우리는 사후 뇌 인간 절단 대칭 방법론을 설명한다. 이 절차는 일반적으로 수행보다 두 대뇌와 소뇌 반구에서 더 많은 뇌 영역을 수집 제안한다. 대칭 이중 반구 뇌 절단 과정은 인간의 현재의 지식을 매우 잘 맞는 것입니다신경 해부학, 신경 화학 및 신경 생리학. 이 방법은 또한 가능성이 neuropathologically 같은 높은인지 비인지 기능 일반적으로 또는 독점적으로 본 우리의 종과 관련된 반구 전문화 및 재화 등의 인간의 뇌의 고유 기능을 분석 할 수 있습니다. 반구 전문 / 재화 및 뇌 병변 특정 유형의 사이에 특정 병 인적 관계가 있는지, 또는 특이한 신경 정신 병리학 이벤트가 있는지 여부를 초기에 prevalently, 또는 독점적으로 특정 반구와 연관 기능은 현재 알려져 있지 않다. 이 대칭 뇌 절단 절차를 설명함으로써, 우리는 더 나은 고도로 전문화 된 조직에서 정상 및 병적 상태, 뇌를 이해하는 데 도움이 될 인간의 뇌 해부의 업데이트 방법을 제안하는 것을 목표로하고 있습니다. 이 방법은 고려 만 인간에 존재하는 모토-기능 반구 측면을합니다.

Protocol

사후 인체 조직을 포함하는 절차는 기관 검토위원회의 검토 및 45 CFR (연방 규정 코드)에서 면제되었다. 참고 :이 프로토콜은 인간의 신경 병리학 적 연구에 대한 최종 사후 뇌 평가를위한 대칭 bihemispheric 뇌 절단 절차를 설명합니다. 인간의 뇌 절단을 수행하는 데 필요한 장치, 장비, 재료 및 소모품의 상세한 설명은 제외됩니다. 뇌 해부 용 재료 및 소모품은 단일 연구자의 재량에 따라 선택되고 허용 또는 ?…

Representative Results

프로토콜 길이 하나의 대칭 bihemispheric 고정 뇌 절단 절차 소요 시간은 1 시간으로 추정된다 (, 라벨, 표면을 절개 테이블, 도구를 설정하고, 절단 소요되는 시간은 제외. 등). 냉동 절차 절단 뇌에 고정되는 단일 대칭 이중 반구 교번하는 데 필요한 시간은 2 시간이 걸릴 것으로 추정된다. 하나의 인간의 두뇌 / 주제에 대해 ?…

Discussion

이것은 뇌 절단 방법이 여전히 주요 기능 중 하나로서 bihemispheric 대칭 절삭 과정을 유지하면서 (예를 들어, 각 반구 평가 뇌 영역의 개수를 감소시킴으로써) 각 병리학 실험실의 특정 요구 사항에 적합 할 수있다. 이 제안 된 프로토콜은 일상적인 절차 (연구 중심 신경 병리학 센터) 또는 필요한 경우에만 (특정 임상 중심의 연구)에 사용될 수 있습니다. 이것은만을 선택적으로 조사 특정 유형 (?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We thank the thousands of brain donors, patients, families, and neuroscientists around the world who, during the last two centuries and through their generous gifts and intellectual efforts, helped to discover how the human brain works, to understand devastating brain diseases, and to develop treatments thereof. We particularly thank Mrs. Cecilia V. Feltis for editing and reviewing this manuscript.

Materials

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 not-medical 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
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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).
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