Mural cells (smooth muscle cells and pericytes) are integral components of brain blood vessels that play important roles in vascular formation, blood–brain barrier maintenance, and regulation of regional cerebral blood flow (rCBF). These cells are implicated in conditions ranging from developmental vascular disorders to age-related neurodegenerative diseases. Here we present complementary tools for cell labeling with transgenic mice and organic dyes that allow high-resolution intravital imaging of the different mural cell subtypes. We also provide detailed methodologies for imaging of spontaneous and neural activity-evoked calcium transients in mural cells. In addition, we describe strategies for single- and two-photon optogenetics that allow manipulation of the activity of individual and small clusters of mural cells. Together with measurements of diameter and flow in individual brain microvessels, calcium imaging and optogenetics allow the investigation of pericyte and smooth muscle cell physiology and their role in regulating rCBF. We also demonstrate the utility of these tools to investigate mural cells in the context of Alzheimer’s disease and cerebral ischemia mouse models. Thus, these methods can be used to reveal the functional and structural heterogeneity of mural cells in vivo, and allow detailed cellular studies of the normal function and pathophysiology of mural cells in a variety of disease models. The implementation of this protocol can take from several hours to days depending on the intended applications.

壁细胞（平滑肌细胞和周细胞）是脑血管的组成部分，在血管形成、血脑屏障维持和局部脑血流 (rCBF) 调节中发挥重要作用。这些细胞与从发育性血管疾病到与年龄相关的神经退行性疾病等疾病有关。在这里，我们提出了用转基因小鼠和有机染料进行细胞标记的补充工具，这些工具可以对不同的壁细胞亚型进行高分辨率活体成像。我们还提供了对壁细胞中自发和神经活动诱发的钙瞬变进行成像的详细方法。此外，我们描述了单光子和双光子光遗传学的策略，这些策略允许操纵单个和小簇壁细胞的活动。连同单个脑微血管中直径和流量的测量，钙成像和光遗传学允许研究周细胞和平滑肌细胞生理学及其在调节 rCBF 中的作用。我们还展示了这些工具在阿尔茨海默病和脑缺血小鼠模型背景下研究壁细胞的效用。因此，这些方法可用于揭示体内壁细胞的功能和结构异质性，并允许对各种疾病模型中壁细胞的正常功能和病理生理学进行详细的细胞研究。该协议的实施可能需要几个小时到几天的时间，具体取决于预期的应用程序。钙成像和光遗传学允许研究周细胞和平滑肌细胞生理学及其在调节 rCBF 中的作用。我们还展示了这些工具在阿尔茨海默病和脑缺血小鼠模型背景下研究壁细胞的效用。因此，这些方法可用于揭示体内壁细胞的功能和结构异质性，并允许对各种疾病模型中壁细胞的正常功能和病理生理学进行详细的细胞研究。该协议的实施可能需要几个小时到几天的时间，具体取决于预期的应用程序。钙成像和光遗传学允许研究周细胞和平滑肌细胞生理学及其在调节 rCBF 中的作用。我们还展示了这些工具在阿尔茨海默病和脑缺血小鼠模型背景下研究壁细胞的效用。因此，这些方法可用于揭示体内壁细胞的功能和结构异质性，并允许对各种疾病模型中壁细胞的正常功能和病理生理学进行详细的细胞研究。该协议的实施可能需要几个小时到几天的时间，具体取决于预期的应用程序。这些方法可用于揭示体内壁细胞的功能和结构异质性，并允许对各种疾病模型中壁细胞的正常功能和病理生理学进行详细的细胞研究。该协议的实施可能需要几个小时到几天的时间，具体取决于预期的应用程序。这些方法可用于揭示体内壁细胞的功能和结构异质性，并允许对各种疾病模型中壁细胞的正常功能和病理生理学进行详细的细胞研究。该协议的实施可能需要几个小时到几天的时间，具体取决于预期的应用程序。