המיקרו-כלי דם במוח, המורכב מנימים, עורקים וורידים, חיוני לשמירה על תפקוד המוח על ידי הקלה על אספקת חומרים מזינים, חילופי חמצן ופינוי פסולת 1,2. שיבושים ברשת זו מעורבים בהפרעות נוירולוגיות כגון שבץ מוחי3, מחלת אלצהיימר4, גליומות5 ודמנציה וסקולרית6, מה שמוביל לליקויים בפיזיולוגיה של המוח. שינויים מיקרו-וסקולריים מקדימים לעתים קרובות את הופעת התסמינים הקליניים, מה שהופך אותם למטרה קריטית להתערבויות אבחנתיות וטיפוליות 7,8. הבנה מקיפה של שינויים בכלי הדם הן ברמה המבנית והן ברמה התפקודית היא המפתח לקידום אסטרטגיות מחקר וטיפול.
עם זאת, הדמיה של כלי הדם המיקרו-מוחיים מאתגרת במיוחד בשל גודלו הקטן ומיקומו העמוק בחלקו בתוך המוח. שיטות הדמיה קונבנציונליות כמו הדמיית תהודה מגנטית (MRI)9 וטומוגרפיה ממוחשבת (CT)10, למרות שהן מתאימות ללכידת שינויים בכלי הדם בקנה מידה גדול, מציעות רזולוציה מרחבית (~100 מיקרומטר) שהיא גסה מדי להדמיית כלי דם קטנים. שיטות אופטיות כמו מיקרוסקופיה דו-פוטונית11 מספקות רזולוציה מרחבית מצוינת (עד 1 מיקרומטר) להדמיית נימים בודדים, אך הן מונעות על ידי שדה ראייה מוגבל ועומק חדירה (פחות מ-1 מ"מ), מה שמגביל את יכולתם לצלם אזורים עמוקים במוח. כטכניקה מבוססת אולטרסאונד, דופלר12, בעוד שהוא מציע הערכת זרימת דם בזמן אמת, נותר מוגבל על ידי רזולוציה של 50-200 מיקרומטר, לא מספיק לפרטים מיקרו-וסקולריים. בסך הכל, אין כיום שיטה אחת העומדת בדרישה הכפולה של רזולוציה מרחבית גבוהה וחדירה מספקת למוח הדרושה להדמיית מיקרו-כלי דם במוח.
בהשראת מיקרוסקופיה אופטית13,14, מיקרוסקופ לוקליזציה אולטראסוני (ULM) מאפשר הדמיה של מבנים עדינים בקנה מידה מיקרוני על ידי איתור מיקרו-בועות בודדות מוזרקות (MBs) ומעקב אחר תזוזתן ברזולוציה של תת-אורך גל15. זה עוקף את הפשרה הקלאסית בין חדירה לרזולוציה בהדמיית אולטרסאונד16. מחקר זה מפרט פרוטוקול חזק ליישום ULM במודל חולדה חיה ובכך מאפשר הדמיה ברזולוציה גבוהה של כלי הדם במוח באמצעות פלטפורמת האולטרסאונד הזמינה מסחרית. הפרוטוקול לא רק מספק שחזור מקיף של המבנה המיקרו-וסקולרי, אלא גם מספק מידע מפורט על כיוון ומהירות זרימת הדם, דבר שאינו אפשרי בטכניקות הדמיה קונבנציונליות. למרות שהפרוטוקול אומת בחולדות רגילות, הוא ניתן להרחבה למודלים של מחלות חולדות, ומציע אפשרויות למחקרים מותאמים אישית במצבים פתולוגיים שונים.