脑血流（CBF）调节是中枢神经系统最重要的功能之一。人脑接收了接近心输出量的五分之一，并消耗了身体大约20%的氧气和葡萄糖，尽管它仅占体重的约2%。这种不成比例的代谢需求也要求精确维持稳定且调节良好的CBF，以确保在系统血压和代谢状态波动的情况下持续供应氧气和营养物质（Claassen等人，2021年；Joris等人，2018年）。脑的自动调节源于肌源性、代谢性、神经源性和内皮性控制过程的协调作用，这些过程根据神经活动和代谢需求动态调整脑血管阻力（Willie等人，2014年），而这些调节机制的紊乱与许多病理状况有关，包括缺血、创伤性脑损伤和神经退行性疾病。
可靠的CBF测量对于神经科学实验研究也非常重要，因为它提供了关于神经激活、药理调节或血管损伤伴随的灌注变化的定量信息，以及许多生理和病理状况的信息。
例如，皮层扩散性去极化（CSD）就是一个恰当的例子。自从Leão在1944年发现并描述了CSD以来（Leão，1944a），由于其电生理学、电化学和血管特性，这一现象已成为实验性偏头痛研究最重要的研究课题之一。此外，偏头痛和脑血管事件（如中风和出血）及其相关并发症（例如梗死周围去极化）的临床方面增加了对可靠动物模型和可视化技术的需求，以便获得关于这些事件病理特征的相关数据（Eikermann-Haerter等人，2015年；Fluri等人，2015年）。
已经开发了多种技术用于实验神经科学，每种技术在空间和时间分辨率上都有独特的优势。两种广泛使用的技术是激光多普勒流量计（LDF）（Nilsson，1988年）和激光散斑对比成像（LSCI），它们能够连续、高时间分辨率地监测皮层灌注，其中LSCI还可以提供二维、宽场范围的CBF监测（Dunn，2012年）。双光子激光扫描显微镜可以在体内提供亚微米级的空间分辨率，用于成像红细胞速度和微血管动态（Mostany和Portera-Cailliau，2008年；Shih等人，2012年）。使用多种方法（如动脉自旋标记、磁共振成像、正电子发射断层扫描或单光子发射计算机断层扫描）可以进行更全面的或定量的评估，这些方法特别适用于连接动物和人类研究的转化研究（Grade等人，2015年）。
尽管有许多技术和高效的血流监测解决方案，但上述技术（以及许多其他技术）的主要缺点是成本高昂。大多数这些方法需要相当大的财务资源，限制了研究人员的使用，特别是在资金不足的情况下。此外，即使满足了财务要求，某些系统也可能无法实现，特别是当最终产品无法商业购买时。
除了经济限制外，实际问题也很常见。例如，LSCI设置可能需要专门的光学设备、带有专用驱动器的激光光源，以及尽可能无振动的实验台，因为散斑形成对运动非常敏感，这反过来可能会影响技术的准确性。最近市面上的成品可以缓解许多这些问题，尽管代价较高。
此外，虽然LSCI可以提供高空间和时间分辨率的可靠二维全场图像，但其核心原理需要使用单色相干激光源。因此，观察到的组织的原始图像缺乏宽谱颜色信息。此外，常用的激光波长通常位于红外光谱范围内，以获得更好的组织穿透性，但这可能会影响图像的清晰度，特别是与使用较短波长光源获得的图像相比。
相比之下，LDF是一种相对成本效益高的解决方案，具有较高的时间分辨率和较低的复杂性。然而，这种方法缺乏LSCI及其类似方法的二维全场成像能力。
在这里，我们介绍了一种实用、低成本、微创且高效的基于视频的区域特异性可视化技术，该技术利用RGB相机和基于MATLAB的图像处理来观察小鼠的血流变化。所提出的方法包括在稳定和恒定照明条件下，使用标准RGB相机记录小鼠暴露的颅骨表面。使用颜色编码的分割掩模手动定义记录窗口内的感兴趣区域（ROI）。为了确保ROI放置的客观性和可重复性，使用了固定的ROI几何形状（在所有动物中大小和形状相同），并根据颅骨表面可见的预定义解剖标志进行定位；每个ROI的位置都通过与第一帧进行比较来确定。通过计算ROI内的逐帧RGB强度变化并应用可选的空间滤波（例如高斯平滑、形态学操作），我们获得了CBF的相对估计值。
这种方法提供了分辨率相当高的图像，并减少了之前描述的方法的许多物理和经济限制。为了评估我们的方法在检测由氯化钾引起的CSD所导致的血流变化方面的准确性，我们使用了LDF进行了同时测量。多普勒信号作为局部血流变化的真实参考，我们能够证明视频衍生信号与相应ROI内的LDF测量结果之间存在强烈的时间相关性。除了二维、宽场范围的血流变化监测优势外，这种新方法还能够从记录图像中的预定义ROI中提取心率（HR）数据。
