Revealing neurovascular coupling at a high spatial and temporal resolution in the living human retina
Révéler le couplage neurovasculaire avec une haute résolution spatiale et temporelle dans la rétine humaine in-vivo
Résumé
Neurovascular coupling (NVC) regulates local blood flow in response to neuronal activity, yet its precise characterization at the capillary level has been hindered by the lack of a noninvasive, high-resolution imaging method. Here, we introduce the adaptive optics rolling slit ophthalmoscope, a unique noninvasive, label-free, high-speed, cellular-resolution clinical imaging system for assessing retinal NVC in the living human eye. Using an off-axis phase contrast approach combined with camera-based confocal slit gating, our method provides large field-ofview imaging of arterial and venular walls, enabling the study of vascular dynamics with unprecedented spatiotemporal precision. Our findings highlight that this level of precision is essential for accurately distinguishing NVC-driven vasodilation from spontaneous fluctuations, such as vasomotion and the cardiac cycle. By bridging the gap between fundamental neurovascular research and clinical applications, this approach offers a powerful tool for neuroscience research and early disease detection and monitoring of neurodegenerative and vascular disorders.
Le couplage neurovasculaire (NVC) régule le flux sanguin local en réponse à l'activité neuronale, mais l'absence de méthode d'imagerie non invasive et à haute résolution empêche sa caractérisation précise à l’échelle des capillaires. Ici, nous présentons l'ophtalmoscope rolling-slit (à fente roulante), un système d'imagerie clinique unique, non invasif, sans marquage, qui acquière des images de la rétine à haute cadence et à résolution cellulaire, pour évaluer le NVC rétinien dans l'œil humain in-vivo. En utilisant une approche de détection hors axe générant du contraste de phase combinée au filtrage confocal par la fente roulante de caméra rétinienne, notre méthode permet une imagerie sans distorsion des parois artérielles et veineuses, rendant possible l'étude de la dynamique vasculaire avec une précision spatio-temporelle sans précédent. Nos résultats montrent que ce niveau de précision est essentiel pour distinguer avec exactitude la vasodilatation induite par le NVC des fluctuations spontanées, telles que la vasomotion et le cycle cardiaque. En faisant le lien entre la recherche fondamentale sur le réseau neurovasculaire et les applications cliniques, cette approche offre un nouvel outil puissant pour la recherche en neurosciences, ainsi que pour la détection précoce et le suivi des maladies neurodégénératives et vasculaires.
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