高帧率体内双光子显微镜定量评估小鼠脑脊液流动异质性

脑脊液（CSF）流经包绕脑血管的血管周围间隙（PVSs），而脑脊液流动受损已被证实与阿尔茨海默病等神经退行性疾病相关。然而，驱动脑脊液流动的机制及其振荡动力学仍未得到充分阐明。利用高帧率双光子成像技术（最高达113 Hz），我们发现脑脊液流动具有空间异质性和高度脉动性，并通过区域性脑脊液脉动指数（PI）对其进行量化。采用具有真实区域长度和Windkessel边界条件的降阶模型模拟表明，动脉搏动可产生脑脊液速度峰值，但对净输运的贡献微乎其微。PI在空间上呈非单调变化，并且随着下游液压阻力和顺应性的改变而显著变化，这表明脑脊液脉动是液压网络的涌现属性，而不仅仅是局部动脉壁运动的结果。对动脉壁运动与脑脊液速度之间相位关系的测量和模拟，进一步限制了关于脑脊液驱动机制的各种假说。最后，我们开展了小鼠特异性模拟，以估算平均和峰值壁面剪切应力；结果支持脉动性脑脊液流动可能参与血管周围机械转导的观点。综上，这些结果确立了脑脊液脉动性作为表征网络尺度脑脊液动力学的一项可测量特征。

脑脊液（CSF）流经脑血管周围的血管周围间隙（PVSs），而脑脊液流动受损已被证实与阿尔茨海默病等神经退行性疾病相关。然而，驱动脑脊液流动的机制及其振荡动力学仍知之甚少。利用高帧率双光子成像技术（最高达113 Hz），我们发现脑脊液流动具有空间异质性和高度脉动性，并采用区域性脑脊液脉动指数（PI）对其进行量化。具有真实尺度域长度和Windkessel边界条件的降阶模拟表明，动脉搏动能够产生脑脊液速度峰值，但对净输运的贡献可以忽略不计。PI在空间上呈非单调变化，并且随下游液压阻力和顺应性的变化而显著改变，这表明脑脊液脉动是液压网络的涌现属性，而非局部动脉壁运动的简单结果。对动脉壁运动与脑脊液速度之间相位关系的测量和模拟，进一步限制了关于脑脊液驱动机制的现有解释。最后，我们开展了小鼠特异性模拟，以估算平均及峰值壁面剪切应力，结果支持脉动性脑脊液流动可能在血管周围机械转导中发挥作用。综上，这些结果确立了脑脊液脉动作为网络尺度脑脊液动力学一种可测量特征的地位。

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🏷️ 脑脊液流动 血管周围间隙 双光子显微镜 流体动力学 脑脊液脉动性