Análisis de fMRI basado en mICA de cambios específicos en la señal BOLD dependientes del nivel de CO en el tronco encefálico humano
Autores: Basile, Miriam; Cauzzo, Simone; Callara, Alejandro Luis; Montanaro, Domenico; Hartwig, Valentina; Morelli, Maria Sole; Frijia, Francesca; Giannoni, Alberto; Passino, Claudio; Emdin, Michele; Vanello, Nicola
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Análisis de fMRI basado en mICA de cambios específicos en la señal BOLD dependientes del nivel de CO en el tronco encefálico humano
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Estudios
Control respiratorio central
Fisiopatología
Tronco encefálico
Centros corticales-subcorticales
Resonancia magnética funcional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 42
Citaciones: Sin citaciones
Los estudios no invasivos del control respiratorio central son de vital importancia para comprender la fisiopatología de las apneas centrales y la respiración periódica. El estudio de los centros cerebrales troncoencefálicos y corticales-subcorticales se puede lograr utilizando la resonancia magnética funcional (fMRI) durante desafíos gaseosos (hipercapnia). Sin embargo, desentrañar los efectos específicos de los no específicos de la hipercapnia en fMRI es un desafío metodológico importante, ya que los efectos vasodilatadores del CO y el ruido fisiológico impactan fuertemente la señal BOLD. Esto es especialmente cierto en regiones profundas del tronco encefálico donde se encuentran los quimiorreceptores y los generadores de patrones rítmicos. Una posibilidad para detectar la activación verdaderamente relacionada con la actividad neural es la presencia de una relación supralineal entre los cambios de CO y la señal BOLD relacionada con el acoplamiento neurovascular en áreas neurales hiperactivas. Aquí, probamos esta hipótesis de una relación supralineal entre CO y la señal BOLD, como marcador de especificidad. Empleamos un enfoque de Análisis de Componentes Independientes enmascarado por grupo (mICA) y comparamos los niveles de activación a través de diferentes mezclas de CO inspirado utilizando regresión polinómica. Nuestros resultados destacan nodos clave de la red de control respiratorio central, incluidas las regiones pontinas dorsal y medular. La metodología sugerida permite una parametrización a nivel de vóxel de la respuesta, abordando un problema que afecta a muchos estudios de fMRI que emplean desafíos hipercápnicos.
Descripción
Los estudios no invasivos del control respiratorio central son de vital importancia para comprender la fisiopatología de las apneas centrales y la respiración periódica. El estudio de los centros cerebrales troncoencefálicos y corticales-subcorticales se puede lograr utilizando la resonancia magnética funcional (fMRI) durante desafíos gaseosos (hipercapnia). Sin embargo, desentrañar los efectos específicos de los no específicos de la hipercapnia en fMRI es un desafío metodológico importante, ya que los efectos vasodilatadores del CO y el ruido fisiológico impactan fuertemente la señal BOLD. Esto es especialmente cierto en regiones profundas del tronco encefálico donde se encuentran los quimiorreceptores y los generadores de patrones rítmicos. Una posibilidad para detectar la activación verdaderamente relacionada con la actividad neural es la presencia de una relación supralineal entre los cambios de CO y la señal BOLD relacionada con el acoplamiento neurovascular en áreas neurales hiperactivas. Aquí, probamos esta hipótesis de una relación supralineal entre CO y la señal BOLD, como marcador de especificidad. Empleamos un enfoque de Análisis de Componentes Independientes enmascarado por grupo (mICA) y comparamos los niveles de activación a través de diferentes mezclas de CO inspirado utilizando regresión polinómica. Nuestros resultados destacan nodos clave de la red de control respiratorio central, incluidas las regiones pontinas dorsal y medular. La metodología sugerida permite una parametrización a nivel de vóxel de la respuesta, abordando un problema que afecta a muchos estudios de fMRI que emplean desafíos hipercápnicos.