Esplorazione dello spazio profondo - scoprendo l'anatomia delle strutture Periventricular per rivelare i ventricoli laterali del cervello umano

Questa carta dimostra l'effettivo utilizzo di un metodo di dissezione di fibra per rivelare i tratti di sostanza bianca superficiale e strutture di periventricular del cervello umano, in uno spazio tridimensionale, per facilitare la comprensione degli studenti della morfologia ventricolare.

Gli studenti di anatomia sono in genere dotati di sezioni di bidimensionale (2D) e immagini quando si studia anatomia ventricolare cerebrale e gli studenti trovano questo impegnativo. Perché i ventricoli sono spazi negativi che si trova profondo all'interno del cervello, l'unico modo per capire la loro anatomia è da apprezzare i loro confini formate da strutture correlate. Guardando una rappresentazione 2D di questi spazi, in uno qualsiasi degli aerei cardinali, non consentirà la visualizzazione di tutte le strutture che formano i contorni dei ventricoli. Così, utilizzando sezioni 2D da solo richiede agli studenti di calcolare la propria immagine mentale degli spazi ventricolari 3D. Lo scopo di questo studio era quello di sviluppare un metodo riproducibile per la dissezione del cervello umano per creare una risorsa educativa per migliorare studente la comprensione delle relazioni complesse tra i ventricoli e le strutture di periventricular. Per raggiungere questo obiettivo, abbiamo creato una risorsa video che offre una guida passo-passo utilizzando un metodo di dissezione di fibra per rivelare i ventricoli laterali e terzi insieme con le strutture di sistema limbico e dei gangli basali strettamente correlati. Uno dei vantaggi di questo metodo è che permette di delineare i tratti della materia bianca che sono difficili da distinguere il ricorso ad altre tecniche di dissezione. Questo video è accompagnato da un protocollo scritto che fornisce una descrizione sistematica del processo di aiuto nella riproduzione della dissezione del cervello. Questo pacchetto offre un'anatomia preziosa insegnamento risorsa per educatori e studenti. Seguendo queste istruzioni gli educatori possono creare risorse per l'insegnamento e gli studenti possono essere guidati per produrre i propri dissezione del cervello come un'attività pratica hands-on. Si consiglia che questa guida video inseriti in neuroanatomia insegnamento per studenti di migliorare la comprensione della morfologia e rilevanza clinica dei ventricoli.

Molti studenti lottano per comprendere gli spazi negativi del sistema ventricolare, situato nel profondo il cervello umano^1,2. Comunemente usate risorse disponibili per gli studenti a studiare i ventricoli forniscono rappresentazioni relativamente grezze delle intricate relazioni 3D di queste strutture cerebrali profonde. Comprensione dell'anatomia 3D del sistema ventricolare e relative strutture è particolarmente importante in neurochirurgia poiché l'accesso al sistema ventricolare è una delle tecniche più utilizzate per misurare la pressione intracranica, decomprimere il ventricolare sistema e amministrare i farmaci³. Inoltre, rapidi progressi nell'imaging medico hanno reso necessario lo sviluppo di competenze nell'interpretazione dell'anatomia 3D.

Bidimensionale (2D) sezioni del cervello nei diversi piani sono in genere utilizzate per visualizzare le strutture profonde del cervello che formano i contorni del negativo spazi ventricolari⁴. Tuttavia, 2D fette del cervello da solo sono insufficienti per consentire agli studenti di comprendere appieno l'architettura 3D dei ventricoli e i dettagli raffinati della regione come fasci di fibre che connette la corteccia e le strutture subcortical⁵. Di conseguenza, gli educatori devono fare affidamento sulla capacità degli studenti di calcolare una concezione 3D comprensibile dei ventricoli⁴. Gli studenti che lottano con consapevolezza spaziale creare questa immagine 3D è estremamente più difficile. Mentre plastica modelli e calchi ventricolare forniscono una rappresentazione 3D del sistema ventricolare, riescono a dimostrare le relazioni complete che formano i contorni dei ventricoli. Gli studenti spesso irragionevolmente rimuovere parti del modello in plastica per accedere al sistema ventricolare e capire le relative interconnessioni. In questo processo, spesso si affacciano le posizioni relative dettagliate di ogni struttura e perdere la comprensione delle loro relazioni (ad es. formazione del tetto dei ventricoli laterali di callosum del corpus).

Lo sviluppo di nuovi strumenti di insegnamento computerizzato ha affrontato alcune di queste limitazioni. Tuttavia, molti di questi modelli sono limitati a immagini e testo statico e non sfruttare l'interattività offerta da queste nuove tecnologie^7,8. Mentre tecnologie interattive consentono all'utente di ruotare i modelli 3D al computer per studiare molteplici punti di vista, questo può confondere alcuni utenti soprattutto i novizi che trovano difficile ad orientarsi strutture⁶. Inoltre, le risorse del computer interattivo sono state indicate per essere meno efficace nell'insegnamento più complesse strutture anatomiche⁶. Così, una delle sfide nell'educazione di neuroanatomia è di fornire agli studenti le risorse che permettono loro di adeguatamente visualizzare i ventricoli e apprezzare la loro struttura 3D e i rapporti anatomici tra cui il delicato associativo, proiezione, e fasci di fibre commisurali che formano complessi rapporti con le strutture di periventricular².

La dissezione ha dimostrata di essere un eccellente metodo educativo per l'apprendimento Anatomia^7,8. Un recente studio fornisce la prova dei vantaggi di dissezione studente nell'apprendimento di neuroanatomia. Nel 2016, Rae et al trovate conservazione a breve e a lungo termine migliore della conoscenza di neuroanatomia studenti che partecipano a dissezioni⁹. Mentre i progressi tecnologici continuano a migliorare la precisione e l'interattività dei modelli 3D al computer, le conoscenze acquisite attraverso la dissezione hands-on non possono essere replicate digitalmente al tempo presente¹⁰.

In questo studio, abbiamo mirato a produrre una dissezione riproducibile di un cervello umano. Abbiamo scelto un metodo di dissezione di fibra perché che permette la conservazione dei fasci di fibre delicate e strutture di materia grigia di periventricular per meglio definiscono lo spazio negativo dei ventricoli.

Qui vi presentiamo una guida completa passo-passo per la creazione di un modello di dissezione dei ventricoli e periventricolare strutture insieme ad un video di formazione accompagnamento per utilizzano in neuroanatomia, insegnamento e apprendimento. Queste risorse possono essere utilizzate per insegnare e imparare la neuroanatomia del cervello sia insegnanti e studenti.

tutti i metodi descritti qui sono stati approvati dal comitato etico di ricerca umana della Australian National University. Per creare il modello ventricolare abbiamo usato le Klingler fibra dissezione tecnica ^{12 , 14}. La tecnica di Klingler è un metodo di dissezione tattile che comporta la rimozione di piccole porzioni della materia grigia della corteccia e staccando dai fasci di fibre nervose, fornendo così una guida passo-passo attraverso gli strati di tessuto dalla superficie per le strutture profonde del cervello.

Nota: l'esemplare del cervello usato per dimostrare questo protocollo nel relativo video e immagini con attenzione è stato rimosso da un cadavere umano formalina-imbalsamato ottenuto dal programma di donatore di corpo della scuola medica, Australiano Università nazionale. Il donatore ha avuto nessuna storia conosciuta della malattia neuropathological. Dopo la rimozione del mater di dura, il cervello è stato memorizzato in soluzione di etanolo di 10% a temperatura ambiente per tre anni.

1. preparazione

1. ottenere un intero cervello da un cadavere umano imbalsamato e rimuovere il mater di dura e memorizzare il cervello in etanolo di 10% a temperatura ambiente prima della dissezione.
   Attenzione: Utilizzare dispositivi di protezione individuale in una stanza ben ventilata in conformità alle linee guida locali nella gestione. Garantire a tutti i partecipanti hanno familiari con le procedure istituzionali per la manipolazione sicura e lo smaltimento di un bisturi e sharp oggetti prima di iniziare il protocollo dissezione.
2. Preparare i seguenti strumenti: forbici, pinze, bisturi (n ° 15 e n. 22), sonda di metallo e l'estremità smussata di un manico per bisturi metallo ( Figura 1). Utilizzare l'estremità smussata del manico bisturi per minimizzare i danni alle fibre del nervo delicate e conservare i principali della materia bianca fibra tratti ( Figura 2) ¹³.
3. Posizionare il cervello in modo che la superficie ventrale è rivolto verso l'alto.

2. Procedura di dissezione

Nota: la dissezione prende circa 2-3 h per completare

1. rimuovere il mater aracnoide e sistema vascolare associato da entrambi gli emisferi cerebrali utilizzando una coppia di Pinze atraumatiche (blunt).
2. Delicatamente sollevare il cervelletto e individuare i collicoli inferiori. Posizionare le lame di bisturi (n. 15) attaccato ad un manico bisturi lungo appena caudale per i collicoli inferiori e tagliare assialmente attraverso il tronco cerebrale. Mantenere la lama più vicino al più possibile per evitare di danneggiare il cervelletto orizzontale. Prendersi cura di preservare il tectum del midbrain.
3. Posizionare il cervello per visualizzare la fessura laterale di destra o sinistra. A partire da gyrus supramarginal, usare l'estremità smussata del manico bisturi per rimuovere delicatamente gli strati corticali superficiali. Spostare delicatamente in avanti prima sopra, poi sotto il solco laterale per rivelare i fasci di fibre di associazione orizzontale rispettivamente di rodaggio il parietale, lobi frontali e temporali,.
4. Seguire la direzione delle fibre inarcando intorno al bordo posteriore dell'insula collegando i fasciculi longitudinali superiori ed inferiori per rivelare il fasciculus arcuato.
5. Anteriormente, rimuovere delicatamente i restanti strati corticali superficiali della media temporale e frontali inferiori gyri per rivelare le fibre fascicolari uncinate che collegano il temporale e lobi frontali
6. Identificare le circonvoluzioni breve della corteccia insulare e quindi rimuovere l'insula. Successivamente rimuovere la capsula estrema e claustrum per rivelare la capsula esterna sottostante. Nota il rigonfiamento formato dal nucleo lenticolare in profondità per la capsula. Lo spostamento verso la superficie dorsale della corteccia, rivelano le fibre della corona radiata ( Figura 4).
7. Rimuovere i resto corteccia e materia bianca sottostante sulla superficie dorsale del cervello per raggiungere gyrus di cingulate. Continuare a utilizzare lo smussato-fine del manico bisturi per rimuovere la corteccia del cingulate per rivelare il cingolo, i tratti della materia bianca eventualemnte la sostanza perforata anteriore giro paraippocampale.
8. Utilizzare la stessa tecnica per rimuovere il cingolo da posteriore ad anteriore al reveal del corpo calloso, composto da fibre commisurali collega i due emisferi cerebrali. Dorsum del corpo (tronco) del corpo calloso sarà ora visibile ( Figura 6).
9. Ripetere i passaggi da 2,3 a 2,8 sull'emisfero cerebrale controlaterale.
10. Palpate e identificare nella misura del ventricolo laterale su uno degli emisferi. Usando una sonda, forare la parete laterale del ventricolo presso il sito del trigone collaterale. Utilizzando una lama taglia 24 (attaccata ad un manico per bisturi n ° 4) entrare attraverso il sito di puntura e taglio inferiorly per aprire l'intera lunghezza del corno inferiore del ventricolo laterale.
11. Ora ritornare al trigone ventricolare collaterale per estendere il taglio superiormente verso lo splenio del corpo calloso (linea tratteggiata nella Figura 5).
12. Ripetere i passaggi da 2.10 e 2.11 sull'altro emisfero.
13. Aprire il corpo del ventricolo laterale continuando l'incisione da trigone rostralmente con un taglio di circa 3 cm paralleli callosum del corpus in entrambi gli emisferi (linee tratteggiate nella Figura 6).
14. Unire le due incisioni parallele in ogni emisfero rostralmente al livello del genu e caudalmente al livello di splenio del corpo calloso. Usando il forcipe, tenuto in mano non-dominante, sollevare delicatamente il corpo calloso a splenium. Con un piccolo paio di forbici, tenute nella mano dominante, separare lo splenio dal setto pellucido sottostante. Una volta che è stata raggiunta la fine rostrale del corpo, tagliare il corpo calloso e rimuovere it.
15. La superficie ventrale del cervello si annidano longitudinalmente sul palmo della mano non dominante per stabilizzare le zone occipitale e temporali (parte posteriore). Allo stesso tempo, usare la mano dominante per saldamente ma delicatamente tenere l'estremità anteriore del cervello mettendo le dita contrari e pollice sui nuclei lentiformi di entrambi i lati del cervello.
16. Using delicata trazione e a torsione mozioni, fisicamente separate le parti anteriori e posteriori del cervello avendo cura di mantenere intatto il plesso coroideo. Si raccomanda che un collega sia presente per guidare la separazione e delicatamente sezione qualsiasi restanti tessuti di collegamento durante il processo di usando un bisturi.

Questo metodo di dissezione espone il sistema ventricolare separando il cervello in un'anteriore e una parte posteriore (Figura 7 e Figura 8). La parte posteriore offre una vista interna al trigone collaterale da cui le corna posteriori e inferiori possono essere visto che si estende per i lobi occipital e temporali, rispettivamente (Figura 8). Nel corno inferiore/temporale l'ippocampo, che forma la parete mediale, è chiaramente visibile come i fimbriae e crura del fornix.

La parte anteriore del cervello prosected (Figura 7) permette di osservare le strutture che formano i confini del corpo e rostralmente proiettando corni anteriori del ventricolo laterale. Rostralmente, le grandi teste dei nuclei caudate sono indicate chiaramente per formare il bordo laterale del corno anteriore. La parete mediale e il tetto dei ventricoli laterali sono state in gran parte rimosso ma presso la rostrale terminare, in questo esemplare, il resto del pellucidum del setto mediale, e il corpo calloso, superiormente, erano ancora visibili. Lo spostamento dorsalmente, che la grande massa del talamo diventa visibile come si forma la maggior parte del pavimento del corpo del ventricolo, mentre il corpo stretto del nucleo caudato viene eseguito dorsolateral al talamo formando una piccola parte del pavimento del ventricolo laterale. Il plesso coroideo è visibile come si curva intorno al talamo. Quando i talami delicatamente sono separati, il terzo ventricolo può essere visto delimitata lateralmente dalle pareti mediale dei talami e superiormente dal corpo del fornix. L'adesione Adhaesio prominente è visto nel midline (Figura 7). Confinante con il terzo ventricolo anteriormente, le colonne del fornix sono anche visibili. Inoltre, possiamo visualizzare le strutture epithalamic della ghiandola pineale e l'Abenula postero-superiore al talamo. Ventralmente, le strutture del midbrain come i collicoli superiori ed inferiori sul tectum e l'acquedotto cerebrale possono essere facilmente identificate.

Al momento di iniziare la dissezione della fibra del campione utilizzato in questo video, parecchie lesioni bianco-centrate di colore sono stati scoperti nei tratti più profondi della materia bianca come la corona radiata (Figura 5). L'esame istologico dei campioni delle lesioni ha suggerito che erano il risultato della metastasi da un carcinoma del polmone non a piccole cellule. Non c'era nessuna storia conosciuta di neuropathological malattia nel campione prima della dissezione e come tali queste lesioni è un'individuazione fortuita.

Figura 1 : Gli strumenti utilizzati per eseguire la dissezione del cervello. (A) lama 15; Manico per bisturi lungo (B); (C) lama 11; Manico per bisturi breve (D); Lama (E) 24; Forbici (F); (G) pinza atraumatica; Forcipe dentato (H) Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2 : Come tenere il manico per bisturi metallo e utilizzare la sua estremità smussata per rimuovere gli strati corticali superficiali per rivelare i fasci di fibre di sostanza bianca sottostante. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3 : Vista del lato sinistro del cervello laterale. Rimozione della materia grigia e bianca superficiale del frontale, parietale, occipitale e parte dei lobi temporali ha rivelato i fasciculi longitudinali superiori ed inferiori, la connessione in fibra bianca dei lobi e la corteccia insulare. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4 : Vista del lato sinistro del cervello laterale. Dissezione più profonda della materia grigia e bianca del frontale, parietale, occipitale e parte dei lobi temporali hanno rivelato le fibre orientate verticalmente della corona radiata e capsula esterna nonché il fasciculus uncinato. Una finestra di tagliare le fibre della capsula esterna rivela la materia grigia del nucleo lenticolare. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 5 : Vista laterale del lato sinistro del cervello con la corteccia del gyrus di cingulate rimosso. La linea tratteggiata indica la posizione dei tagli per aprire il ventricolo laterale. La piccola punta della freccia indica la posizione della piccola lesione patologica che è stata trovata fortuito durante la dissezione. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 6 : Vista superiore del cervello con entrambi i gyri del cingulate rimosso, esponendo il corpo calloso nel midline. Le linee tratteggiate mostrano le posizioni dei tagli paralleli deve essere eseguita lungo il corpo calloso per aprire il tetto dei ventricoli laterali. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 7: Vista caudale della metà anteriore del cervello che mostra il corno anteriore e il corpo dei ventricoli laterali, terzi ventricoli e le strutture che li circonda. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 8 : Rostrale vista della parte posteriore del cervello che mostra i corni posteriori e inferiori corni dei ventricoli laterali così come l'ippocampo e la sua proiezione nel fornix. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Lo scopo di questa carta era di elaborare una guida di dissezione per diffusione per insegnanti e studenti che potrebbero essere utilizzati per migliorare l'insegnamento e l'apprendimento degli abissi ventricolare e strutture di periventricular del cervello umano. Abbiamo messo a punto una guida dettagliata con immagini, insieme a una risorsa video, che può essere utilizzato per aiutare la comprensione della morfologia dei ventricoli e loro strutture associate di accompagnamento. La stessa tecnica di dissezione non è nuova. La dissezione della fibra è stata utilizzata in precedenza per lo studio di anatomia cerebellare¹⁴. Tuttavia, la novità del nostro studio era la combinazione di un metodo di dissezione tradizionale insieme moderna produzione video con annotazioni. Questo dimostra come la dissezione, nonostante il suo ridotto impiego nella formazione di anatomia, può essere utilizzata giudiziosamente per facilitare l'apprendimento, soprattutto per gli studenti che non hanno accesso alla dissezione umana o preferisce usare risorse elettroniche per loro l'apprendimento degli studenti. La tecnica di dissezione della fibra fornisce una risorsa complementare ai modelli in plastica e computer per imparare l'anatomia 3D dei ventricoli cerebrali. Rispetto ai modelli in plastica, sezioni di cervello e cast ventricolare, il nostro metodo di dissezione ha dimostrato la struttura 3D dei ventricoli e le loro relazioni con le strutture che formano i contorni dei ventricoli cerebrali.

Fornendo risorse efficaci per l'apprendimento delle strutture profonde del cervello umano è una delle sfide per gli educatori di anatomia. Le risorse utilizzate in genere presentano alcune limitazioni. Anche se la dissezione è stata tradizionalmente la pietra angolare della formazione di anatomia, la sua disponibilità è notevolmente diminuito a causa di pressioni di tempo concorrenti da altre discipline, le preoccupazioni di sicurezza e un ridotto numero di donatori⁷. Tuttavia, la dissezione è utile non solo perché permette di apprezzamento dell'organizzazione 3D del cervello, ma offre anche il vantaggio di percezione aptica (gnosi tattile)¹⁵. C'è un bisogno di metodi alternativi per offrire l'esperienza di dissezione, come non tutte le istituzioni hanno accesso ai cervelli umani per dissezione. Così, abbiamo sviluppato questo video didattico, che può essere utilizzato come una risorsa didattica stand-alone per dimostrare l'anatomia 3D e relazioni del cervello umano. Inoltre, può essere utilizzato come una guida per gli studenti per eseguire i propri dissezione sul cervello umano o animale o in alternativa utilizzata dal personale a elaborare modelli di cervello di prosected che possono essere utilizzati per studiare. Di conseguenza, abbiamo rivisitato l'uso della dissezione visualizzare l'anatomia complessa di questa regione.

La tecnica di dissezione Klingler è stata selezionata per facilitare la comprensione degli studenti di anatomia 3D dei ventricoli e delle strutture di periventricular. Un ulteriore vantaggio della tecnica è che permette la comprensione concettuale della proiezione, associazione e sistemi a fibre commisurali. In passato, è stato utilizzato il metodo Klingler per dimostrare cerebellare e la materia bianca del tratto nuclei^14,16. In questo studio, dimostriamo come può essere applicata per l'esplorazione e la visualizzazione dei ventricoli cerebrali e strutture correlate. Molte tecniche di sezionamento del cervello utilizzano forti tagli che distruggono le strutture delicate e le loro connessioni. Scegliendo un metodo che conserva le strutture più profonde e le loro connessioni nel cervello, abbiamo creato una guida visiva per dimostrare la loro anatomia intricato e relazioni.

Ci sono alcuni aspetti del processo che potrebbe essere migliorata. La tecnica di imbalsamazione dovrebbe essere considerata quando selezionando esemplari del cervello umano per dissezione. Il nostro cadavere era imbalsamato via l'arteria femorale ed è possibile ottenere il tessuto di cervello di qualità ancora più elevato di imbalsamazione via le arterie carotiche o con infiltrazione epidurale della soluzione fissante. Il tessuto cerebrale stesso è delicato e può facilmente danneggiarsi durante il processo di dissezione o manipolazione da parte degli studenti. A causa della fragilità del cervello risultante dissezione e massimizzare il suo utilizzo, possono essere incorporati diversi passaggi aggiuntivi. Plastination può essere utilizzato per migliorare la durata e la longevità di prosected esemplari preparati utilizzando questa tecnica¹⁷. Un'altra alternativa per migliorare la longevità dei campioni e facilitare la produzione di massa della dissezione è quello di creare riproduzioni mediante stampa 3D¹⁸. Congelamento del cervello prima della dissezione può migliorare la tecnica, come il processo di congelamento e scongelamento permette la penetrazione delle fibre con formalina, che separa le fibre per più facile dissezione^19,20. Tuttavia, mentre questo metodo di congelamento aiuta la dissezione, Chowdhury e colleghi hanno trovato che non ha prodotto risultati coerenti¹⁶ e così abbiamo deciso di non utilizzare il metodo di congelamento-scongelamento nella nostra dissezione.

La tecnica di dissezione di fibra è un ottimo modo per dimostrare la struttura del sistema ventricolare del cervello. Nella nostra istituzione, feedback informale e le nostre osservazioni personali di utilizzo degli studenti di questa risorsa hanno indicato che gli studenti trovano utile per imparare l'anatomia dei ventricoli cerebrali e strutture correlate. I vantaggi educativi di questa risorsa sono ancora da valutare obiettivamente attraverso valutazione e feedback per esplorare il suo pieno valore e limitazioni. Si consiglia di combinare il metodo di risorsa e/o dissezione dei video con una gamma di risorse complementari per fornire agli studenti opportunità ottimale per apprezzare la complessa organizzazione 3D dei ventricoli e delle strutture circostanti.

Gli autori dichiarano di non avere alcun conflitto di interessi.

Gli autori vorrei ringraziare i donatori e le loro famiglie per il loro generoso regalo. Grazie a Mr. Xiao Xuan Li che registrato il video e ha aiutato con il video editing; Supporto MS. Hannah Lewis e Mr. Louis Szabo per la fornitura tecnica; e il Professor Jan Provis per rivedere il video e fornire input per il contenuto video.