Potential of wide-field optical neuroimaging for stroke study in preclinical studies

Abstract

Актуальность. Несмотря на значительный прогресс в экспериментальных исследованиях инсульта, перенос полученных данных в клиническую практику остаётся затруднённым. Острой является необходимость в методах, позволяющих детально исследовать патофизиологию инсульта. Широкопольная оптическая нейровизуализация (ШОН) представляет собой перспективный инструмент для оценки как морфологических, так и функциональных последствий инсульта с высоким пространственно-временным разрешением. Цель: определить возможности использования ШОН для изучения инсульта в доклинических исследованиях.

Материалы и методы. В данной работе использовали трансгенных мышей (JAX #025393), экспрессирующих кальциевый сенсор GCaMP6f в нейронах. Животным проводили операцию по созданию широкого краниального окна. Инсульт индуцировали методом фототромбоза в левой соматосенсорной коре. С помощью ШОН регистрировали как спонтанную, так и вызванную сенсорной стимуляцией конечностей активность нейронов (∆[Ca²⁺]c) и гемодинамику (∆[HbT]) до инсульта, а также на 1-е и 7-е сутки после него.

Результаты. Самым чувствительным к инсульту параметром оказалась корреляция между ∆[Ca²⁺]c- и ∆[HbT]-ответами на стимуляцию: до инсульта r = 0,46 ± 0,24, спустя сутки — r = –0,02 ± 0,24 (p = 0.03). Аналогично, коэффициент межполушарной корреляции в состоянии покоя существенно снижался: с r = 0,24 ± 0,03 до r = 0,09 ± 0,06 (p = 0,0001). Площадь ишемического повреждения, определённая методом ШОН, положительно коррелировала с данными гистологического анализа (r = 0,7; p = 0,035). Также было показано, что нейроваскулярное сопряжение, оцениваемое по взаимной корреляции ∆[Ca²⁺]c и ∆[HbT], нарушается в пенумбре через 24 ч после инсульта (с 0,24 ± 0,04 до 0,17 ± 0,08; p = 0,0009).

Заключение. Метод ШОН демонстрирует высокую чувствительность к нарушениям нейроваскулярного сопряжения и позволяет отслеживать функционально-морфологические изменения коры после инсульта. Благодаря возможности количественной оценки нейрональной и сосудистой активности ШОН является перспективным инструментом не только для исследований взрослого инсульта, но и для изучения перинатального инсульта, где особенно важно раннее выявление функциональных нарушений.