追踪血管变化的新方法可以促进脑部疾病的检测

在一项新的研究中，布朗领导的研究人员表明，追踪老鼠大脑中的血管在很长一段时间内的变化是可能的。这一结果开始为生物医学研究人员提供了一种工具，可以识别和研究这些血管中的生物标志物，这些标志物可能为早期发现进行性神经退行性疾病(如阿尔茨海默氏症、帕金森氏症、亨廷顿氏病和多发性硬化症)提供关键线索。

　　

虽然像阿尔茨海默病这样与年龄相关的大脑疾病通常在个体的一生中缓慢发展，但通常直到症状开始才会被发现。考虑到这一点，由布朗大学科学家领导的生物医学研究小组多年来一直在探索是否可以在几十年前发现毁灭性的神经退行性疾病——也许通过常规眼科检查这样简单的事情，而不是一系列的诊断测试。

在一项新的研究中，布朗领导的一个团队描述了使这种可能性成为可能的早期步骤。他们在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上表示，追踪老鼠大脑血管在很长一段时间内的变化是可能的。这一结果开始为生物医学研究人员提供了一种工具，可以识别和研究这些血管中的生物标志物，这些标志物可能为早期发现进行性神经退行性疾病(如阿尔茨海默氏症、帕金森氏症、亨廷顿氏病和多发性硬化症)提供关键线索。

他们希望接下来可以用他们的方法对老鼠的视网膜进行成像，以寻找这些生物标志物，并从那里扩展到对人类视网膜进行成像，以研究和跟踪血管的变化。这项工作是布朗大学的科学家们通过观察眼睛来早期发现阿尔茨海默氏症的一系列研究工作之一。

该研究的资深作者、布朗大学工程学院和卡尼脑科学研究所的助理教授李钟焕(音译)说:“在这篇论文中，我们展示了利用我们的成像技术，我们可以在近一年的时间里一遍又一遍地对同一只动物的大脑进行成像，测量大脑血管的特性。”“这些结果可能为预测某人何时有患这些神经退行性疾病的风险以及医生为他们开出早期治疗处方开辟了一条道路。”

长期以来，科学家的目标一直是追踪患有与年龄有关的神经退行性疾病的人的脑血管在长时间内的变化情况，并将其与正常变化情况进行比较。人们认为，患有脑部疾病的人的脑血管在疾病症状出现之前几十年就已经出现退化和衰退的迹象。

李说:“如果我们能长时间检测到大脑血管或视网膜的变化，就有可能预测这类疾病的发病。”

然而，当前微观方法的挑战使得这种类型的纵向跟踪非常困难，需要各种变通方法。这个研究小组——包括来自布朗大学沃伦·阿尔珀特医学院和公共卫生学院的科学家——开始寻找一种更直接的方法。

他们创造的新方法结合了先进的成像技术和人工智能算法，可以跟踪大脑血管的动力学和解剖结构的变化。研究人员用这种方法在7个多月的时间里测量了25只不同老鼠的这些变化。

根据这项研究，研究小组专注于一种称为光学相干断层扫描的非侵入性成像测试。OCT利用光波穿透视网膜，对视神经周围的血管进行成像。该团队采用了多种OCT技术来成像脑血管，如颅底血管、皮质血管和毛细血管网络。然后，他们将OCT方法与图像处理算法结合起来，从正常小鼠和阿尔茨海默病模型小鼠收集的数据中寻找模式。

通过分析数据，他们注意到正常年龄相关的变化和疾病引起的血管变化之间的差异。

“我们发现了几个候选的生物标志物，比如大血管变薄，血流量变低，更有趣的是，与正常衰老的动物相比，血管的网络模式发生了显著变化，”李说。

最终目标是对方法进行微调，并收集足够的数据，以便该团队的算法可以通过定期眼科检查，提前数年分析和预测一个人患上神经退行性疾病的可能性。这个团队离这个目标还有很长的路要走，但在老鼠身上的概念证明已经有了一个良好的开端，老鼠可以作为模式生物。在接下来的几年里，他们计划更仔细地研究他们发现的生物标志物，并确定更多。下一步是对小鼠视网膜中的血管进行成像。

文章标题

Near-lifespan longitudinal tracking of brain microvascular morphology, topology, and flow in male mice