Mikrokrążenie mózgowe, składające się z naczyń włosowatych, tętniczek i żyłek, jest niezbędne do utrzymania funkcji mózgu, ułatwiając dostarczanie składników odżywczych, wymianę tlenu i usuwanie odpadów1,2. Zakłócenia w tej sieci są związane z zaburzeniami neurologicznymi, takimi jak udar mózgu3, choroba Alzheimera4, glejaki5 i demencja naczyniowa6, prowadzące do upośledzenia fizjologii mózgu. Zmiany mikronaczyniowe często poprzedzają wystąpienie objawów klinicznych, co czyni je krytycznym celem interwencji diagnostycznych i terapeutycznych7,8. Kompleksowe zrozumienie zmian naczyniowych zarówno na poziomie strukturalnym, jak i funkcjonalnym jest kluczem do postępu w badaniach i strategiach leczenia.
Jednak obrazowanie mikrokrążenia mózgowego jest szczególnie trudne ze względu na mały rozmiar i częściowo głębokie umiejscowienie w mózgu. Konwencjonalne metody obrazowania, takie jak obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI)9 i tomografia komputerowa (CT)10, choć odpowiednie do uchwycenia zmian naczyniowych na dużą skalę, oferują rozdzielczość przestrzenną (~100 μm), która jest zdecydowanie zbyt zgrubna do wizualizacji małych naczyń. Metody optyczne, takie jak mikroskopia dwufotonowa11 zapewniają doskonałą rozdzielczość przestrzenną (do 1 μm) do obrazowania poszczególnych naczyń włosowatych, ale są utrudnione przez ograniczone pole widzenia i głębokość penetracji (mniej niż 1 mm), co ogranicza ich zdolność do obrazowania głębokich obszarów mózgu. Jako technika oparta na ultradźwiękach, Doppler12, oferując ocenę przepływu krwi w czasie rzeczywistym, pozostaje ograniczona rozdzielczością 50-200 μm, niewystarczającą do szczegółów mikrokrążenia. Ogólnie rzecz biorąc, żadna pojedyncza metoda nie spełnia obecnie podwójnego wymogu wysokiej rozdzielczości przestrzennej i wystarczającej penetracji mózgu, niezbędnej do obrazowania mikrokrążenia mózgowego.
Zainspirowany mikroskopią optyczną13,14, ultradźwiękowa mikroskopia lokalizacyjna (ULM) umożliwia wizualizację drobnych struktur w skali mikronów poprzez lokalizowanie pojedynczych wstrzykniętych mikropęcherzyków (MB) i śledzenie ich przemieszczenia z rozdzielczością poniżej długości fali15. Omija klasyczny kompromis między penetracją a rozdzielczością w obrazowaniu ultradźwiękowym16. Badanie to szczegółowo opisuje solidny protokół wdrażania ULM w modelu żywego szczura, umożliwiając w ten sposób obrazowanie mikrokrążenia mózgu w superrozdzielczości za pomocą dostępnej na rynku platformy ultrasonograficznej. Protokół zapewnia nie tylko kompleksową rekonstrukcję struktury mikrokrążenia, ale także dostarcza szczegółowych informacji na temat kierunku i prędkości przepływu krwi, co nie jest możliwe przy użyciu konwencjonalnych technik obrazowania. Chociaż protokół został zwalidowany na normalnych szczurach, można go rozszerzyć na modele chorób szczurów, oferując możliwości niestandardowych badań w różnych stanach patologicznych.