Mesoscopia computarizada fotoacústica no invasiva para imágenes cerebrales longitudinales

Área de la Ciencia:

• Neuroimagen
• Óptica Biomédica
• Física Médica

Sus antecedentes:

• La obtención de imágenes fotoacústicas ofrece una poderosa visualización de la morfología, función y metabolismo cerebral.
• La dispersión óptica y la atenuación acústica en el cerebro limitan el rendimiento actual de la obtención de imágenes fotoacústicas.
• La obtención de imágenes cerebrales longitudinales no invasivas y de alta resolución es crucial para comprender la función y las enfermedades cerebrales.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un novedoso enfoque fotoacústico computarizado mesoscópico (PACMes) para la visualización longitudinal no invasiva y de alta resolución de los vasos sanguíneos cerebrales en el cerebro intacto de ratón.
• Superar las limitaciones de la dispersión óptica y la atenuación acústica en la obtención de imágenes cerebrales profundas.
• Permitir el monitoreo a largo plazo de los vasos sanguíneos cerebrales para la investigación de enfermedades.

Principales métodos:

• Se utilizó una técnica fotoacústica computarizada mesoscópica (PACMes) basada en escaneo lineal.
• Se emplearon líneas convergentes de infrarrojo cercano (NIR) escaneadas en múltiples ángulos para una excitación óptica eficiente.
• Se integró un conjunto de transductores de ultrasonido de anillo completo de baja frecuencia para una detección sensible de señales.
• Se aplicó un algoritmo de reconstrucción compuesto que combina la retroproyección filtrada y la localización óptica para la recuperación de imágenes.

Principales resultados:

• Se logró la obtención de imágenes longitudinales no invasivas de toda la corteza cerebral de ratón a través del cuero cabelludo y el cráneo intactos durante más de 5 meses.
• Se demostró un campo de visión de 13 milímetros con una resolución espacial de 33 micrómetros.
• Se visualizaron con éxito los vasos sanguíneos cerebrales con alta resolución y sensibilidad.

Conclusiones:

• El enfoque PACMes proporciona una herramienta poderosa para la visualización no invasiva, de alta resolución y longitudinal de los vasos sanguíneos del cerebro intacto de ratón.
• Esta técnica aborda limitaciones clave en la obtención de imágenes fotoacústicas cerebrales actuales, allanando el camino para la investigación neurocientífica avanzada.
• PACMes tiene un potencial significativo para investigar la función, el desarrollo y la progresión de enfermedades cerebrales in vivo.