大腦可能是對血流和氧氣供應(yīng)變化最敏感的器官。即使毛細血管流動短暫中斷(或“停滯”)也可能表明存在急性神經(jīng)系統(tǒng)問題;有證據(jù)表明，阿爾茨海默病和帕金森病等慢性疾病與失速事件密切相關(guān)。因此，研究失速的影響可能會導(dǎo)致此類疾病療法的開發(fā)。
然而，盡管過去幾十年醫(yī)學(xué)成像取得了巨大進步，但毛細血管停滯的識別仍然是一個艱巨的挑戰(zhàn)。光學(xué)相干斷層掃描 (OCT) 是目前監(jiān)測小體積內(nèi)毛細血管的最佳可用方法。但這種方法的時間分辨率較差，這意味著它只能捕獲長時間停滯的事件。此外，分析通過 OCT 收集的數(shù)據(jù)以確定停頓事件需要大量的手動工作。
在最近發(fā)表在《神經(jīng)光子學(xué)》上的一項研究中，由波士頓大學(xué)約翰·吉布林博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組試圖解決這些問題。研究人員使用定制設(shè)置展示了一種稱為貝塞爾束雙光子顯微鏡的技術(shù)在獲取腦毛細血管體積圖像方面的潛力。此外，該團隊提出了一種創(chuàng)新的分析方法來半自動識別失速事件。
但什么是貝塞爾光束雙光子顯微鏡?雙光子顯微鏡是一種廣泛使用的成像方式，利用激光激發(fā)樣品中的熒光分子。兩個光子與熒光分子同時碰撞才能發(fā)光，這可以大大降低背景噪聲。此外，利用貝塞爾光束(一種具有獨特強度分布的激光束，使其能夠在相對較長的距離內(nèi)保持聚焦在狹窄的空間中)使得該技術(shù)更具前景。
通過這種方法，研究人員大約每兩秒就能獲得 713 × 713 × 120 μm3體積內(nèi)所有毛細血管的清晰圖像。在這些圖像中，通過關(guān)注顯示為陰影的紅細胞的運動，可以以直接的方式檢測失速。如果細胞在毛細血管內(nèi)的同一位置停留兩個或多個連續(xù)幀，則意味著毛細血管內(nèi)的血流已停止。
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