$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Мозг имеет высокий уровень потребления энергии. Около 20% кислорода и 25% глюкозы, потребляемой человеческим телом, предназначены для работы мозга, в то время как мозг занимает только 2% от общей массы тела. Поддержание нормальной функции мозга требует достаточного и эффективного снабжения кислородом и питания кровотоком в сложной сети сосудов. Местная мозговая активность и мозговой кровоток (CBF) надежно связаны, в зависимости от функциональных свойств нейронов, астроцитов, перицитов, гладких мышечных клеток (СМК) и эндотелиальных клеток (ЭК)1. В последнее время первые несколько заказов капилляров, разветвляющихсяиз проникающих артериол, стали «горячей точкой» 2, показывая активную регуляцию капиллярного кровотока. Медленно проводимых сосудистой реакции (CVR) был обнаружен в этой "горячей точке" в мыши соматосенсорной коры во время как стимуляции усов и местного выброса (пыхтя) АТФ со стеклянной микро-пипеткой3.
Хотя in vivo изображений с помощью двухфотонной лазерной сканирующей флуоресцентной микроскопии широко используется для изучения нервно-сосудистых реакций в коре головного мозга, большинство исследований измеряли диаметры кровеносных сосудов и исследовали их регуляцию в двухмерная (2D) плоскость x-y. Проблемы: Во-первых, церебральные кровеносные сосуды и их охватывающие астроциты, перициты и СМК строят ветви в трех измерениях (3D). Поэтому очень важно изучить их взаимодействия в 3D. Во-вторых, даже небольшое количество дрейфа в фокусе повлияет на точное измерение как диаметров судов, так и клеточных флуоресцентных сигналов. Наконец, ССЗ быстро и далеко идущие в трех измерениях. 3D-сканирование объема оптимально для обнаружения СВРс и открытия их механизмов. Мы внедрили цель пьезо мотора в двухфотонный микроскоп для изучения соматосенсорной коры мыши in vivo, что позволило точно измерить диаметр максимальной интенсивности проекций полученных изображений.
Стеклянные микро-пипетки часто используются для исследования мозга in vivo, например, для навалом загрузки органических красителей4, записи EEGs5 и для зажима патча6. Тем не менее, ограничения остаются. Как правило, кончик стеклянной микро-пипетки неточно помещается, или микро-пипетка не используется для местных вмешательств. Здесь мы оптимизировали процедуру вставки микропипетты и локального выброса.
Кроме того, сочетание трехфотонной микроскопии и генетически закодированных флуоресцентных индикаторов дает беспрецедентную возможность исследовать нервно-сосудистые связи в 3D сфере. В этом исследовании мы воспользовались этим и ввели вирусные векторы, несущие астроцитные специфические генетически закодированные индикаторы кальция в соматосенсорную кору мыши. Астроциты, а также диаметры судов были изображены одновременно путем объединения различных флуоресцентных маркеров.
В целом, мы представляем оптимизированный метод локального выброса (пыхтя) стеклянным микропипеткой и быстрой двухфотонной гиперстековой визуализацией, которая позволяет точно измерять изменения диаметра капилляров. Кроме того, наш метод предоставляет новый инструмент для одновременного изучения 3D-профилей ответов Ca2 в ответах астроцитов и сосудистого диаметра.