随着医学物理实验室(Inserm、ESPCI Paris-PSL、CNRS)在过去十年中取得的技术进步，超声正在改变神经影像学领域。2009 年，功能性超声 (fUS) 的推出为神经科学家提供了一种独特的技术——便携、易于使用、具有成本效益——以高灵敏度可视化大脑活动。2015 年，另一种方法，创造的超声定位显微镜 (ULM) 产生了脑血管网络的独特图像，揭示了微米级的血管。2022 年，医学物理学的研究人员通过结合两全其美，获得了更加惊人的成果：功能性超声定位显微镜 (fULM) 以微米级捕获大脑活动。该研究发表在《自然方法》上.它为脑血管疾病的诊断开辟了未来的主要临床前景，例如中风、所有小血管疾病、动脉瘤破裂的风险或在阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病中很早就出现的血管改变。
超声波扫描仪可以通过皮肤观察器官，因此广泛用于医学成像，主要用于产科或心脏病学。迄今为止，使用超声波进行神经成像仍仅限于检测大脑中的大(直径几毫米)血管。然而，人们对更精确地观察脑血管系统很感兴趣，因为许多神经退行性疾病——阿尔茨海默病、痴呆症——都涉及小脑血管的功能障碍。
神经血管耦合：神经和血管网络之间的对话
脑血管和神经元活动之间发生紧密的相互作用：血管为神经元提供氧气和营养，因此支持神经元活动。这种称为神经血管耦合的基本相互作用在神经影像学中得到了利用：检测血流变化可以检测大脑激活。
功能性超声 (fUS) 具有非常高的灵敏度：它能够检测到脑血容量的非常细微的变化。它提供了使用超声波固有的成像性能，即覆盖整个大脑的大视野和数百微米的分辨率。
为了区分较小的血管，医学物理实验室的研究人员开发了一种称为超声定位显微镜 (ULM) 的技术，实现了比标准超声更好的空间分辨率。假设您尝试捕捉一条狭窄道路的卫星视图。从远处区分狭窄的路径可能具有挑战性。现在，如果一辆摩托车开着大灯在这条路上行驶，你可能会看到它的光晕，而光晕的中心会准确地告诉你摩托车的位置，从而揭示狭窄道路的位置。定位显微镜依赖于同样的原理：一个明亮的点状物体可以通过精确定位其光晕的中心来准确定位。在 ULM 中，“明亮”的物体是生物相容的微米级气泡，注入血液循环。具有微米级精度的血管，并使用超声成像跨越大视野。通过积累数百万个微气泡的轨迹，研究人员在啮齿动物和人类患者的全脑范围内重建了独特的微血管解剖图，正如之前的研究所发表的那样(Demené 等人，Science Translational Medicine2017;Demeulenaere 等人) ,eBioMedicine2022)。然而，这种技术不够快速和灵敏，无法动态捕捉由神经元活动引起的局部血流变化。
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