Name: Tweedimensionale visualisatie met superresolutie van microvasculatuur van de hersenen van ratten met behulp van ultrasone lokalisatiemicroscopie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-03-28T14:25:00.000+00:00
Duration: 7 min 26 s
Description: Leer ultrasone lokalisatiemicroscopie voor superresolutiebeeldvorming van de microvasculatuur in rattenhersenen. Deze methode bereikt 12,5 µm resolutie tot 12 mm diepte en visualiseert bloedstroomdynamiek.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

<ol><li>Sweeney, M. D., Ayyadurai, S., Zlokovic, B. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pericytes+of+the+neurovascular+unit%3A+Key+functions+and+signaling+pathways%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Pericytes of the neurovascular unit: Key functions and signaling pathways.</a> Nat Neurosci. 19 (6), 771-783 (2016).</li>
<li>Wardlaw, J. M., Smith, C., Dichgans, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+sporadic+cerebral+small+vessel+disease%3A+Insights+from+neuroimaging%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet+Neurol%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of sporadic cerebral small vessel disease: Insights from neuroimaging.</a> Lancet Neurol. 12 (5), 483-497 (2013).</li>
<li>Fang, J., Wang, Z., Miao, C. -Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Angiogenesis+after+ischemic+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Pharmacol+Sin%22%5BJournal%5D)">Angiogenesis after ischemic stroke.</a> Acta Pharmacol Sin. 44 (7), 1305-1321 (2023).</li>
<li>Zlokovic, B. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurovascular+pathways+to+neurodegeneration+in+Alzheimer%27s+disease+and+other+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neurovascular pathways to neurodegeneration in Alzheimer's disease and other disorders.</a> Nat Rev Neurosci. 12 (12), 723-738 (2011).</li>
<li>Kane, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+brain+vasculature+in+glioblastoma%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">The role of brain vasculature in glioblastoma.</a> Mol Neurobiol. 56 (9), 6645-6653 (2019).</li>
<li>Iadecola, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+pathobiology+of+vascular+dementia%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">The pathobiology of vascular dementia.</a> Neuron. 80 (4), 844-866 (2013).</li>
<li>Ren, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebral+small+vessel+disease%3A+Neuroimaging+features%2C+biochemical+markers%2C+influencing+factors%2C+pathological+mechanism+and+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neurol%22%5BJournal%5D)">Cerebral small vessel disease: Neuroimaging features, biochemical markers, influencing factors, pathological mechanism and treatment.</a> Front Neurol. 13, 843953(2022).</li>
<li>Bradley, C. P., Berry, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microvascular+arterial+disease+of+the+brain+and+the+heart%3A+A+shared+pathogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22QJM%22%5BJournal%5D)">Microvascular arterial disease of the brain and the heart: A shared pathogenesis.</a> QJM. 116 (10), 829-834 (2023).</li>
<li>Baltes, C., Radzwill, N., Bosshard, S., Marek, D., Rudin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro+MRI+of+the+mouse+brain+using+a+novel+400+MHz+cryogenic+quadrature+RF+probe%5BTitle%5D)+AND+%22NMR+Biomed%22%5BJournal%5D)">Micro MRI of the mouse brain using a novel 400 MHz cryogenic quadrature RF probe.</a> NMR Biomed. 22 (8), 834-842 (2009).</li>
<li>Brancaccio, R., Bettuzzi, M., Morigi, M. P., Casali, F., Ragazzini, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Image+quality+and+dose+assessment+in+inner+ear+computed+tomography+imaging+with+a+flat+panel-based+system%5BTitle%5D)+AND+%22J+Comput+Assist+Tomogr%22%5BJournal%5D)">Image quality and dose assessment in inner ear computed tomography imaging with a flat panel-based system.</a> J Comput Assist Tomogr. 39 (2), 232-239 (2015).</li>
<li>Svoboda, K., Yasuda, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Principles+of+two-photon+excitation+microscopy+and+its+applications+to+neuroscience%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Principles of two-photon excitation microscopy and its applications to neuroscience.</a> Neuron. 50 (6), 823-839 (2006).</li>
<li>Osmanski, B. -F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafast+Doppler+imaging+of+blood+flow+dynamics+in+the+myocardium%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+T+Med+Imaging%22%5BJournal%5D)">Ultrafast Doppler imaging of blood flow dynamics in the myocardium.</a> IEEE T Med Imaging. 31 (8), 1661-1668 (2012).</li>
<li>Rust, M. J., Bates, M., Zhuang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sub-diffraction-limit+imaging+by+stochastic+optical+reconstruction+microscopy+%28storm%29%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">Sub-diffraction-limit imaging by stochastic optical reconstruction microscopy (storm).</a> Nat Methods. 3 (10), 793-796 (2006).</li>
<li>Hess, S. T., Girirajan, T. P., Mason, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-high+resolution+imaging+by+fluorescence+photoactivation+localization+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">Ultra-high resolution imaging by fluorescence photoactivation localization microscopy.</a> Biophys J. 91 (11), 4258-4272 (2006).</li>
<li>Christensen-Jeffries, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Super-resolution+ultrasound+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">Super-resolution ultrasound imaging.</a> Ultrasound Med Biol. 46 (4), 865-891 (2020).</li>
<li>Couture, O., Hingot, V., Heiles, B., Muleki-Seya, P., Tanter, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasound+localization+microscopy+and+super-resolution%3A+A+state+of+the+art%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Ultrason+Ferroelectr+Freq+Control%22%5BJournal%5D)">Ultrasound localization microscopy and super-resolution: A state of the art.</a> IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control. 65 (8), 1304-1320 (2018).</li>
<li>Demené, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatiotemporal+clutter+filtering+of+ultrafast+ultrasound+data+highly+increases+Doppler+and+fUltrasound+sensitivity%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Med+Imaging%22%5BJournal%5D)">Spatiotemporal clutter filtering of ultrafast ultrasound data highly increases Doppler and fUltrasound sensitivity.</a> IEEE Trans Med Imaging. 34 (11), 2271-2285 (2015).</li>
<li>Errico, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafast+ultrasound+localization+microscopy+for+deep+super-resolution+vascular+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Ultrafast ultrasound localization microscopy for deep super-resolution vascular imaging.</a> Nature. 527 (7579), 499-502 (2015).</li>
<li>Banterle, N., Bui, K. H., Lemke, E. A., Beck, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fourier+ring+correlation+as+a+resolution+criterion+for+super-resolution+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Struct+Biol%22%5BJournal%5D)">Fourier ring correlation as a resolution criterion for super-resolution microscopy.</a> J Struct Biol. 183 (3), 363-367 (2013).</li>
<li>Lowerison, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Super-resolution+ultrasound+reveals+cerebrovascular+impairment+in+a+mouse+model+of+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Super-resolution ultrasound reveals cerebrovascular impairment in a mouse model of Alzheimer's disease.</a> J Neurosci. 44 (9), e1251232024(2024).</li>
<li>Zhang, G., et al. ULM-MBCNRT: In vivo ultrafast ultrasound localization microscopy by combining multi-branch CNN and recursive transformer. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aZhang%2C+G+%22IEEE+Trans+Ultrason+Ferroelectr+Freq+Control%22">IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control</a>. , (2024).</li>
<li>Zhang, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+ultrasound+localization+microscopy+for+high-density+microbubbles%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasonics%22%5BJournal%5D)">In vivo ultrasound localization microscopy for high-density microbubbles.</a> Ultrasonics. 143, 107410(2024).</li>
<li>Redfors, B., Shao, Y., Omerovic, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+anesthetic+agent%2C+depth+of+anesthesia+and+body+temperature+on+cardiovascular+functional+parameters+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Anim%22%5BJournal%5D)">Influence of anesthetic agent, depth of anesthesia and body temperature on cardiovascular functional parameters in the rat.</a> Lab Anim. 48 (1), 6-14 (2014).</li>
<li>Lenz, C., Rebel, A., Van Ackern, K., Kuschinsky, W., Waschke, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Local+cerebral+blood+flow%2C+local+cerebral+glucose+utilization%2C+and+flow-metabolism+coupling+during+sevoflurane+versus+isoflurane+anesthesia+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Anesthesiology%22%5BJournal%5D)">Local cerebral blood flow, local cerebral glucose utilization, and flow-metabolism coupling during sevoflurane versus isoflurane anesthesia in rats.</a> Anesthesiology. 89 (6), 1480-1488 (1998).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Alcohol</td><td>DICHANG</td><td>https://www.dehsm.com/goods-17187.html</td><td>75%</td></tr><tr><td>Beamforming program</td><td>Institute of Biomedical Engineering at the University of Montreal</td><td>Matlab Ultrasound Toolbox 3.4 version</td><td></td></tr><tr><td>Body temperature maintenance device</td><td>RWD Life Science Co., Ltd.</td><td>69026</td><td></td></tr><tr><td>Brain stereotaxic instrument</td><td>RWD Life Science Co., Ltd.</td><td>71000-R</td><td>Aanpasbaar aan ademmasker</td></tr><tr><td>Cranial Microinjection Surgical Instrument Kit</td><td>RWD Life Science Co., Ltd.</td><td>SP0005-R</td><td></td></tr><tr><td>Digital microscope</td><td>RWD Life Science Co., Ltd.</td><td>DOM-1001</td><td></td></tr><tr><td>Drug delivery catheter</td><td>RWD Life Science Co., Ltd.</td><td>https://www.rwdls.com/product-solutions/life-sciences/administration/draw-blood</td><td></td></tr><tr><td>Erythromycin ointment</td><td>Renhe Pharma</td><td>H36020018</td><td>1% x 15 g</td></tr><tr><td>Gas anesthesia machine</td><td>RWD Life Science Co., Ltd.</td><td>R500IE</td><td>Inclusief ademmasker</td></tr><tr><td>Handheld electric clipper</td><td>GUAZHOUMU</td><td>MJD-DTJ02</td><td></td></tr><tr><td>Handheld mini cranial drill</td><td>RWD Life Science Co., Ltd.</td><td>78001</td><td></td></tr><tr><td>Indwelling needle</td><td>Kindly EnterpriseDevelopment Group Co., LTD</td><td>Positive Pressure Model&nbsp;</td><td>26 G</td></tr><tr><td>Iodine solution</td><td>HYNAUT</td><td>https://www.hainuocn.com/index/detail/524.html</td><td>4.5&ndash;5.5 g/L</td></tr><tr><td>IQ demodulation program</td><td>Institute of Biomedical Engineering at the University of Montreal</td><td>Matlab Ultrasound Toolbox 3.4 version</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>RWD Life Science Co., Ltd.</td><td>R510-22-10</td><td></td></tr><tr><td>MATLAB software</td><td>MathWorks</td><td>Version R2021a</td><td></td></tr><tr><td>Microinjection pump</td><td>RWD Life Science Co., Ltd.</td><td>R462</td><td></td></tr><tr><td>Sodium chloride injection</td><td>SHENG'AO animals pharmaceutical Co., Ltd.</td><td>270071460</td><td>0.90%</td></tr><tr><td>SonoVue</td><td>Bracco</td><td>https://www.bracco.com/en-se/product/sonovue</td><td></td></tr><tr><td>Spherical drill bit</td><td>RWD Life Science Co., Ltd.</td><td>HM1027/HM1010</td><td></td></tr><tr><td>Supporting Positioning Software</td><td>RWD Life Science Co., Ltd.</td><td>V2.0.0.30400</td><td></td></tr><tr><td>Syringe</td><td>Kindly EnterpriseDevelopment Group Co., Ltd.</td><td>RWLB</td><td>1 mL</td></tr><tr><td>Tracking program</td><td>Jean-Yves Tinevez</td><td>2016 version</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasound gel</td><td>Junkang Medical Equipment Co., Ltd.</td><td>Model DS-1</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasound probe</td><td>VERASONICS, INC.</td><td>L22-14vX LF</td><td></td></tr><tr><td>Verasonics Ultrasound System</td><td>VERASONICS, INC.</td><td>Vantage-256</td><td>ultrasound platform</td></tr></tbody></table>

tweedimensionale visualisatie met superresolutie van microvasculatuur van de hersenen van ratten met behulp van ultrasone lokalisatiemicroscopie

Two-Dimensional Super-Resolution Visualization of Rat Brain Microvasculature Using Ultrasound Localization Microscopy

Tweedimensionale visualisatie met superresolutie van microvasculatuur van de hersenen van ratten met behulp van ultrasone lokalisatiemicroscopie

The cerebral microvasculature forms a complex network of vessels essential for maintaining brain function. Diseases such as stroke, Alzheimer's disease, ...

two-dimensional-super-resolution-visualization-rat-brain

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

This video describes a method of temporarily disrupting the blood-brain barrier (BBB) by creating transient openings using microbubble-mediated focused ultrasound (FUS). These transient local BBB openings can eventually be used to deliver larger-sized drug molecules directly into the brain parenchyma.

Focus Ultrasound Based Microbubble Mediated Blood-Brain Barrier Opening: A Technique to Create Localized Transient Openings in Blood-Brain Barrier of Mouse by Sonoporation

Source: Giustetto, P., et. al., Non-invasive Parenchymal, Vascular and Metabolic High-frequency Ultrasound and Photoacoustic Rat Deep Brain Imaging. J. Vis. Exp. (2015)In this video, we demonstrate the use of high-frequency ultrasound and photoacoustic imaging to study the vasculature and hemoglobin content in the rat brain. This method provides detailed insights into cerebral perfusion and blood oxygenation, enabling non-invasive analysis of brain vascular structures and oxygen distribution.

Non-Invasive High-Frequency Ultrasound and Doppler Imaging of Rat Brain Hemodynamics

Het huidige werk beschrijft een nieuw protocol om niet-invasieve hoogfrequente echografie en foto-akoestische beeldvorming uit te voeren op rattenhersenen, om efficiënt diepe subcorticale regio's en hun vasculaire patronen te visualiseren door signalen te richten op schedelopeningen die van nature aanwezig zijn op het schedeldak van het dier.

Niet-invasieve Parenchymale, Vasculaire en Metabole Hoogfrequent Ultrasound en Fotoakoestisch Rat Deep Brain Imaging

Dit manuscript beschrijft een procedure om de herinrichting van de cerebrovasculature volgen tijdens amyloïde plaque accumulatie in vivo met behulp van longitudinale twee-foton microscopie. Een uitgedunde schedel bereiden voor de visualisatie van fluorescente kleurstoffen om de progressie van cerebrovasculaire schade te beoordelen in een muizenmodel van de ziekte van Alzheimer.

lengte-<em&gt; In Vivo</em&gt; Imaging van de Cerebrovasculature: Relevantie voor CNS ziekten

Hier presenteren we een microscopie gebaseerde protocol voor hoge resolutie beeldvorming en een drie-dimensionale reconstructie van de muis neurovasculaire eenheid en bloed - hersen barrière met behulp van vrij zwevende secties van de hersenen. Deze methode zorgt voor de visualisatie, analyse en kwantificering van intracellulaire organellen op de BBB.

Hoge resolutie Confocal beeldvorming van de bloed - hersen barrière: Imaging, 3D reconstructie en kwantificering van Transcytosis

De bloed-hersenbarrière (BBB) kan tijdelijk worden verstoord met microbubble-gemedieerde gerichte echografie (FUS). Hier beschrijven we een stapsgewijs protocol voor BBB-opening met hoge doorvoer in vivo met behulp van een modulair FUS-systeem dat toegankelijk is voor niet-echografie-experts.

Een high-throughput beeldgeleide stereotactische neuronavigatie en gericht echografiesysteem voor het openen van bloed - hersenbarrière bij knaagdieren

Dit protocol beschrijft de chirurgische en technische procedures die real-time in vivo multifotonenfluorescentiebeeldvorming van de knaagdierhersenen mogelijk maken tijdens gerichte echografie en microbubbelbehandelingen om de permeabiliteit van de bloed-hersenbarrière te verhogen.

Real-time intravitale multifotonenmicroscopie om gerichte echografie en microbubbelbehandelingen te visualiseren om de permeabiliteit van de bloed-hersenbarrière te vergroten

Ultrasnelle Doppler-echografie (UFUS) met een hoge ruimtelijke resolutie (100 μm) en gevoeligheid is een geschikte niet-invasieve beeldvormingsmodaliteit voor het verkrijgen van een uitgebreid kwalitatief overzicht van de levervasculatuur. UFUS faciliteert ook kwantitatieve metingen van de microvasculatuur, met als doel ons begrip van vaatziektemechanismen te vergroten.

Beeldvorming en kwantificering van het levervaatstelsel van muizen met behulp van ultrasnelle Doppler-echografie

Dit protocol introduceert een snelle methode voor kwantitatieve driedimensionale vasculaire beeldvorming op de hele berg met behulp van light-sheet fluorescentiemicroscopie. De werkzaamheid van de methode wordt aangetoond met behulp van het faryngeale boogslagadersysteem van het kuikenembryomodel, waarbij hemodynamische krachten worden gekwantificeerd via computationele vloeistofdynamica.

Snelle beeldvorming met hoge resolutie van de hele berg van het vaatstelsel van kleine dieren voor kwantitatieve studies

Ultrasone lokalisatiemicroscopie (ULM) is een recent ontwikkelde techniek die een ongekend resolutieniveau mogelijk maakt bij het in vivo afbeelden van het microvaatstelsel. In dit werk beschrijven we in detail hoe superopgeloste beelden van het microvasculatuur van de hersenen bij knaagdieren kunnen worden verkregen met behulp van een gestandaardiseerd functioneel echografieplatform dat is ontworpen voor preklinisch onderzoek.

Ultrasone lokalisatiemicroscopie voor het in kaart brengen met superresolutie van de microvasculatuur van de hersenen van knaagdieren

Leer ultrasone lokalisatiemicroscopie voor superresolutiebeeldvorming van de microvasculatuur in rattenhersenen. Deze methode bereikt 12,5 µm resolutie tot 12 mm diepte en visualiseert bloedstroomdynamiek.

Tweedimensionale visualisatie met superresolutie van microvasculatuur van de hersenen van ratten met behulp van ultrasone lokalisatiemicroscopie (Video) | JoVE Journal

Tweedimensionale visualisatie met superresolutie van microvasculatuur van de hersenen van ratten met behulp van ultrasone lokalisatiemicroscopie

Meer video's verkennen