Kılcal damarlar, arteriyoller ve venüllerden oluşan serebral mikrovaskülatür, besin dağıtımını, oksijen değişimini ve atıkların uzaklaştırılmasını kolaylaştırarak beyin fonksiyonunu sürdürmek için gereklidir 1,2. Bu ağdaki bozulmalar, inme3, Alzheimer hastalığı4, gliomlar5 ve vasküler demans6 gibi nörolojik bozukluklarda rol oynar ve beyin fizyolojisinde bozulmalara yol açar. Mikrovasküler değişiklikler sıklıkla klinik semptomların başlamasından önce gelir ve bu da onları tanı ve tedavi müdahaleleri için kritik bir hedef haline getirir 7,8. Hem yapısal hem de fonksiyonel düzeyde vasküler değişikliklerin kapsamlı bir şekilde anlaşılması, araştırma ve tedavi stratejilerini ilerletmenin anahtarıdır.
Bununla birlikte, serebral mikrovasküler sistemin görüntülenmesi, beynin küçük boyutu ve kısmen derin konumu nedeniyle özellikle zordur. Manyetik rezonans görüntüleme (MRG)9 ve bilgisayarlı tomografi (BT)10 gibi geleneksel görüntüleme yöntemleri, büyük ölçekli vasküler değişiklikleri yakalamak için yeterli olsa da, küçük damarları görselleştirmek için çok kaba olan bir uzamsal çözünürlük (~100 μm) sunar. İki foton mikroskobu11 gibi optik yöntemler, tek tek kılcal damarları görüntülemek için mükemmel uzamsal çözünürlük (1 μm'ye kadar) sağlar, ancak sınırlı görüş alanı ve penetrasyon derinliği (1 mm'den az) tarafından engellenir ve derin beyin bölgelerini görüntüleme yeteneklerini kısıtlar. Ultrason tabanlı bir teknik olan Doppler12, gerçek zamanlı kan akışı değerlendirmesi sunarken, mikrovasküler detay için yetersiz olan 50-200 μm'lik bir çözünürlükle sınırlı kalır. Genel olarak, şu anda tek bir yöntem, serebral mikrovasküler görüntüleme için gerekli olan yüksek uzamsal çözünürlük ve yeterli beyin penetrasyonu ikili gereksinimini karşılamamaktadır.
Optik mikroskopi 13,14'ten ilham alan ultrasonik lokalizasyon mikroskobu (ULM), tek tek enjekte edilen mikro kabarcıkların (MB'ler) yerini belirleyerek ve dalga boyu altı çözünürlük15 ile yer değiştirmelerini izleyerek ince yapıların mikron ölçeğinde görselleştirilmesine olanak tanır. Ultrason görüntülemede penetrasyon ve çözünürlük arasındaki klasik uzlaşmayı atlar16. Bu çalışma, ULM'yi canlı bir sıçan modelinde uygulamak ve böylece ticari olarak temin edilebilen ultrason platformu aracılığıyla beyin mikrovaskülatürünün süper çözünürlüklü görüntülemesini sağlamak için sağlam bir protokolü detaylandırmaktadır. Protokol sadece mikrovasküler yapının kapsamlı bir rekonstrüksiyonunu sağlamakla kalmaz, aynı zamanda konvansiyonel görüntüleme teknikleri ile mümkün olmayan kan akımının yönü ve hızı hakkında da detaylı bilgi sağlar. Protokol normal sıçanlarda doğrulanmış olmasına rağmen, sıçan hastalığı modellerine genişletilebilir ve farklı patolojik durumlarda özelleştirilmiş çalışmalar için olanaklar sunar.