Inspiratory and sigh breathing rhythms depend on distinct cellular signalling mechanisms in the preBötzinger complex
Notice bibliographique
Résumé
Breathing behaviour involves the generation of normal breaths (eupnoea) on a timescale of seconds and sigh breaths on the order of minutes. Both rhythms emerge in tandem from a single brainstem site, but whether and how a single cell population can generate two disparate rhythms remains unclear. We posit that recurrent synaptic excitation in concert with synaptic depression and cellular refractoriness gives rise to the eupnoea rhythm, whereas an intracellular calcium oscillation that is slower by orders of magnitude gives rise to the sigh rhythm. A mathematical model capturing these dynamics simultaneously generates eupnoea and sigh rhythms with disparate frequencies, which can be separately regulated by physiological parameters. We experimentally validated key model predictions regarding intracellular calcium signalling. All vertebrate brains feature a network oscillator that drives the breathing pump for regular respiration. However, in air-breathing mammals with compliant lungs susceptible to collapse, the breathing rhythmogenic network may have refashioned ubiquitous intracellular signalling systems to produce a second slower rhythm (for sighs) that prevents atelectasis without impeding eupnoea. KEY POINTS: A simplified activity-based model of the preBötC generates inspiratory and sigh rhythms from a single neuron population. Inspiration is attributable to a canonical excitatory network oscillator mechanism. Sigh emerges from intracellular calcium signalling. The model predicts that perturbations of calcium uptake and release across the endoplasmic reticulum counterintuitively accelerate and decelerate sigh rhythmicity, respectively, which was experimentally validated. Vertebrate evolution may have adapted existing intracellular signalling mechanisms to produce slow oscillations needed to optimize pulmonary function in mammals.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| 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 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».