Quantifying cerebrovascular reactivity in anterior and posterior cerebral circulations during voluntary breath holding
Notice bibliographique
Résumé
New Findings What is the central question of this study? We developed and validated a ‘stimulus index’ (SI; ratio of end‐tidal partial pressures of CO 2 and O 2 ) method to quantify cerebrovascular reactivity (CVR) in anterior and posterior cerebral circulations during breath holding. We aimed to determine whether the magnitude of CVR is correlated with breath‐hold duration. What is the main finding and its importance? Using the SI method and transcranial Doppler ultrasound, we found that the magnitude of CVR of the anterior and posterior cerebral circulations is not positively correlated with physiological or psychological break‐point during end‐inspiratory breath holding. Our study expands the ability to quantify CVR during breath holding and elucidates factors that affect break‐point. The central respiratory chemoreflex contributes to blood gas homeostasis, particularly in response to accumulation of brainstem CO 2 . Cerebrovascular reactivity (CVR) affects chemoreceptor stimulation inversely through CO 2 washout from brainstem tissue. Voluntary breath holding imposes alterations in blood gases, eliciting respiratory chemoreflexes, potentially contributing to breath‐hold duration (i.e. break‐point). However, the effects of cerebrovascular reactivity on break‐point have yet to be determined. We tested the hypothesis that the magnitude of CVR contributes directly to breath‐hold duration in 23 healthy human participants. We developed and validated a cerebrovascular stimulus index methodology [SI; ratio of end‐tidal partial pressures of CO 2 and O 2 ( )] to quantify CVR by correlating measured and interpolated values of ( r = 0.95, P < 0.0001), ( r = 0.98, P < 0.0001) and SI ( r = 0.94, P < 0.0001) during rebreathing. Using transcranial Doppler ultrasound, we then quantified the CVR of the middle (MCAv) and posterior (PCAv) cerebral arteries by plotting cerebral blood velocity against interpolated SI during a maximal end‐inspiratory breath hold. The MCAv CVR magnitude was larger than PCAv ( P = 0.001; +70%) during breath holding. We then correlated MCAv and PCAv CVR with the physiological (involuntary diaphragmatic contractions) and psychological (end‐point) break‐point, within individuals. There were significant inverse but modest relationships between both MCAv and PCAv CVR and both physiological and psychological break‐points ( r < −0.53, P < 0.03). However, these relationships were absent when MCAv and PCAv cerebrovascular conductance reactivity was correlated with both physiological and psychological break‐points ( r > −0.42; P > 0.06). Although central chemoreceptor activation is likely to be contributing to break‐point, our data suggest that CVR‐mediated CO 2 washout from central chemoreceptors plays no role in determining break‐point, probably because of a reduced arterial‐to‐tissue CO 2 gradient during breath holding.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».