Erstellung und Neuroanatomische Validierung eines IVETF-angelehnten Protokolls zur Systematischen Sektion von Equidenhirnen zu neurowissenschaftlichen und diagnostischen Zwecken

Bitschi, Maya-Lena (2021): Erstellung und Neuroanatomische Validierung eines IVETF-angelehnten Protokolls zur Systematischen Sektion von Equidenhirnen zu neurowissenschaftlichen und diagnostischen Zwecken. Dissertation, LMU München: Tierärztliche Fakultät

Abstract

Mit der zunehmenden Implementierung bildgebender Verfahren in der Pferdeneurologie und der damit verbundenen Notwendigkeit zur neuroanatomischen Ko-Registrierung von Ergebnissen aus Bildgebung und Histologie, ist eine systematische Herangehensweise zur überschneidenden Darstellung neurophysiologischer und -pathologischer Zustände im Pferdehirn erforderlich geworden. Während in der bildgebenden Diagnostik erste Vorlagen zur Standardisierung wesentlicher Schnittebenen für das Pferdehirn publiziert wurden, sind ebensolche Hilfestellung für die strukturierte und reproduzierbare postmortale Aufarbeitung des equinen Hirns nicht existent. Insbesondere weniger erfahrene Wissenschaftler/-innen und Diagnostiker/-innen werden somit vor die Herausforderung gestellt, symptomatogene Zonen und Regionen mit definierter oder unklarer Vulnerabilität im voluminösen Pferdehirn zu untersuchen oder zumindest sachgemäß zu beproben. Diese Doktorarbeit hat sich deshalb zum Ziel gesetzt, ein Spezies-spezifisches Zuschnittprotokoll, analog zum Konsensus Statement der International Veterinary Epilepsy Task Force (IVETF) für Hunde und Katzen, für die sequenzielle hemisphärische und bihemisphärische Sektion des Pferdegehirns auszuarbeiten, das 1. an Hirnen unterschiedlicher Volumina anhand simpler externer anatomischer Orientierungspunkte anwendbar ist, 2. von Personen mit heterogenen neuroanatomischen Kenntnissen eingesetzt werden kann und 3. die 3-dimensionale Anordnung von Hirnstrukturen berücksichtigt und somit in repräsentativen und reproduzierbaren Zuschnitten unter Erhalt der Histomorphologie und -architektur resultiert. Hierfür wurde eine bebilderte Zuschnittserie, begleitet von schematischen Illustrationen und instruktiven Videos, zusammengestellt und zur Überprüfung an 55 Formalin-fixierten Gehirnen, zugeschnitten von Personen mit unterschiedlichen neuroanatomischen Vorkenntnissen, getestet. Die hieraus resultierenden 14 Hirnschnitte pro Gehirn wurden anhand 36 makro- und mikroskopischer Kriterien auf Eignung für neuroanatomische Studien und die neuropathologische Routinediagnostik beurteilt. Über alle Untersuchergruppen hinweg stellten sich dabei 95,2% der Hirnschnitte als geeignet für neuroanatomische Studien bei gleichzeitiger 100%-iger Eignung für die Routinediagnostik heraus. Obwohl die Untersucher/-innen mit heterogenem Material in Bezug auf Volumen, Fixierung und Autolyse konfrontiert waren, konnte ein signifikant negativer Effekt auf die neuroanatomische Akkuranz, beurteilt anhand erwähnter Kriterien, nur bei durch die Entnahme beschädigten Gehirnen nachgewiesen werden. Die notwendige Zeit für die Durchführung der Sektion erstreckte sich über einen Zeitraum von 14 bis 66 Minuten und konnte ohne negative Auswirkungen auf die neuroanatomische Akkuranz mit zunehmender Erfahrung auf ~20 Minuten reduziert werden. Das erarbeitete Protokoll bewies sich somit als praktikabel, aussagekräftig und personenungebunden reproduzierbar und kann generell für Forschungen am Pferdehirn im Praxisalltag empfohlen werden.

Abstract

The implementation of advanced imaging modalities in equine neurology entails the need for accurate co-registration of imaging findings, neuroanatomical data and histological changes. Whilst imaging templates for standardization of scanning planes and the algorithms for 3D reconstruction of the horse brain are readily available, there are no such aids for a structured and reproducible post-mortem processing. In the broad field, trimming in transverse sections is most common. This approach however provides unsatisfactory results for those structures with complex spatial organization. Moreover, section levels were chosen empirically without mentioning clear landmarks and therefore sections and data cannot be easily reproduced by other raters. In addition, it cannot be expected from routine pathologists to have sufficient knowledge of neuroanatomy to address symptomatogenic zones nor of neuropathology to address and sample explicitly vulnerable zones. This doctoral thesis has therefore set itself the goal of developing a species-specific dissection protocol for sequential hemispheric and bihemispheric dissection of the horse brain, that 1. refers to simple and unequivocal external anatomical landmarks, 2. can be used by people with heterogenous neuroanatomical knowledge and 3. respects the 3-dimensional arrangement of complex areas and therefore results in representative and reproducible samples while preserving histomorphology and -architecture. For this purpose, a systematic dissection protocol was created analogously to the consensus guidelines of the International Veterinary Epilepsy Task Force (IVETF) for dogs and cats (MATIASEK et al., 2015). After sequences went smoothly, the protocol was introduced to and tested in a group of volunteers with variable neuroanatomical skills using text instructions, a series of figures of landmarks and dissection planes, schematic illustrations and instructive videos for both hemispheric and bihemispheric dissection. Altogether 55 dissections were monitored concerning time, performance and neuroanatomical accuracy. All raters felt confident to apply the protocol from the scratch. Across investigators, 95.2% of brain slabs were suitable for neuroanatomical studies while at the same 100% of reference structures considered appropriate for routine diagnostics were appropriately presented. Although the investigators were confronted to the field situation of heterogenous volumes, structural preservation, fixation and autolysis, a significantly negative effect on neuroanatomical accuracy could only be ascertained in brains damaged during extraction. Time required for performing the dissection ranged over a period of 14 to 66 minutes and could be reduced to ~20 minutes with repetition. Acceleration of performance did not negatively impact on the neuroanatomical accuracy. The developed protocol therefore proved to be practicable, representative, and reproducible for young and experienced investigators and therefore can generally be recommended for application in equine brain research and diagnostics.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: Neuroanatomie, Neuropathologie, Sektionsanleitung, Zentralnervensystem, Equiden, Pferd, Nekropsie, Hirnatlas
• Themengebiete: 500 Naturwissenschaften und Mathematik ; 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 590 Tiere (Zoologie)
• Fakultäten: Tierärztliche Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 17. Juli 2021
• 1. Bericht­erstatter:in: Matiasek, Kaspar