Modulation of neurofluid fluctuation frequency by baseline carbon dioxide in awake humans: the role of the autonomic nervous system
Notice bibliographique
Résumé
Abstract An understanding of neurofluid dynamics has been gaining importance, in part given the link between neurofluid dynamics and glymphatic flow. Recently, CSF pulsations have been attributed to widespread changes in cerebral blood volume (CBV) driven by sleep-state slow-wave electrocortical activity (Fultz et al., 2019), by localized neuronal activity (Williams et al., 2023), by respiration-related autonomic tone (Picchioni et al., 2022) and by vigilance (Z. Yang et al., 2024). It was further suggested that the slow-wave induced CSF pulsations are in fact driven by autonomic (ANS) regulation (Picchioni et al., 2022), and that CSF dynamics are ultimately modulated by ANS mechanisms instead of by sleep per se. To further understand the role of this ANS regulation of vascular tone independently of sleep, and given the established influence of carbon dioxide (CO 2 ) on both ANS tone and vascular tone, we hypothesized that a modulation of basal CO 2 , producing altered global vascular tone and respiration, may highlight the role of ANS regulation in driving CSF flow, and more broadly, neurofluid flow. In this work, we report on observations of neurofluid dynamics at awake normocapnia as well as mild hyper- and hypocapnia steady states. We use the resting-state BOLD fMRI time courses in neurofluid regions (i.e. blood vessels, CSF compartments) as a surrogate of neurofluid dynamics. We found that 1) the manner biomechanical does not drive the variations in neurfluid dynamics across capnias; 2) besides respiration, cardiac pulsation also independently drives neurofluid flow as an indication of the ANS pathway of control; 3) changed CO 2 alters neurofluid dynamics primarily through frequency rather than amplitude of heart-rate and respiratory-volume variability. These findings suggest that hyper- and hypocapnia both represent a disruption of homeostasis that engages ANS regulation, as reflected by the deviations in CRF and RRF from normocapnia. Our work demonstrates in awake humans previously reported ANS regulation observed during sleep. As basal CO 2 can modulate this ANS regulation, it represents a new avenue for modulating neurofluid dynamics independently of sleep, attention or neuronal activation. More broadly, individuals with different basal capnic states may manifest differences in CSF dynamics, giving rise to a novel paradigm for modulating neurofluid flow in awake humans.
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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 | 0,000 |
| 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) | 0,001 | 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 ».