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Enregistrement W4390675278 · doi:10.1016/j.neuroimage.2024.120512

Network response of brain microvasculature to neuronal stimulation

2024· article· en· W4390675278 sur OpenAlexafffund
James Mester, Matthew Rozak, Adrienne Dorr, Maged Goubran, John G. Sled, Bojana Stefanovic

Notice bibliographique

RevueNeuroImage · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueAdvanced MRI Techniques and Applications
Établissements canadiensHospital for Sick ChildrenUniversity of TorontoSunnybrook Health Science Centre
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaCanadian Institutes of Health Research
Mots-clésNeuroscienceHaemodynamic responseMicrocirculationCerebral blood flowPremovement neuronal activityCerebral blood volumeNeurovascular bundleFunctional magnetic resonance imagingVoxelBrain mappingAnatomyChemistryMedicinePsychologyCardiologyInternal medicineArtificial intelligenceComputer science

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Neurovascular coupling (NVC), or the adjustment of blood flow in response to local increases in neuronal activity is a hallmark of healthy brain function, and the physiological foundation for functional magnetic resonance imaging (fMRI). However, it remains only partly understood due to the high complexity of the structure and function of the cerebrovascular network. Here we set out to understand NVC at the network level, i.e. map cerebrovascular network reactivity to activation of neighbouring neurons within a 500×500×500 μm3 cortical volume (∼30 high-resolution 3-nL fMRI voxels). Using 3D two-photon fluorescence microscopy data, we quantified blood volume and flow changes in the brain vessels in response to spatially targeted optogenetic activation of cortical pyramidal neurons. We registered the vessels in a series of image stacks acquired before and after stimulations and applied a deep learning pipeline to segment the microvascular network from each time frame acquired. We then performed image analysis to extract the microvascular graphs, and graph analysis to identify the branch order of each vessel in the network, enabling the stratification of vessels by their branch order, designating branches 1-3 as precapillary arterioles and branches 4+ as capillaries. Forty-five percent of all vessels showed significant calibre changes; with 85% of responses being dilations. The largest absolute CBV change was in the capillaries; the smallest, in the venules. Capillary CBV change was also the largest fraction of the total CBV change, but normalized to the baseline volume, arterioles and precapillary arterioles showed the biggest relative CBV change. From linescans along arteriole-venule microvascular paths, we measured red blood cell velocities and hematocrit, allowing for estimation of pressure and local resistance along these paths. While diameter changes following neuronal activation gradually declined along the paths; the pressure drops from arterioles to venules increased despite decreasing resistance: blood flow thus increased more than local resistance decreases would predict. By leveraging functional volumetric imaging and high throughput deep learning-based analysis, our study revealed distinct hemodynamic responses across the vessel types comprising the microvascular network. Our findings underscore the need for large, dense sampling of brain vessels for characterization of neurovascular coupling at the network level in health and disease.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,003

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,019
Tête enseignante GPT0,334
Écart entre enseignants0,314 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations11
Publié2024
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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