A multimodal neuroimaging study of cerebrovascular regulation: protocols and insights of combining electroencephalography, functional near-infrared spectroscopy, transcranial Doppler ultrasound, and physiological parameters
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Objective. The current paper describes the creation of a simultaneous trimodal neuroimaging protocol. The authors detail their methodological design for a subsequent large-scale study, demonstrate the ability to obtain the expected physiologically induced responses across cerebrovascular domains, and describe the pitfalls experienced when developing this approach. Approach. Electroencephalography (EEG), functional near-infrared spectroscopy (fNIRS), and transcranial Doppler ultrasound (TCD) were combined to provide an assessment of neuronal activity, microvascular oxygenation, and upstream artery velocity, respectively. Real-time blood pressure, capnography, and heart rate were quantified to control for the known confounding influence of cardiorespiratory variables. The EEG-fNIRS-TCD protocol was attached to a 21 year-old male who completed neurovascular coupling/functional hyperemia (finger tapping and ‘Where’s Waldo/Wally?’), dynamic cerebral autoregulation (squat-stand maneuvers), and cerebrovascular reactivity tasks (end-tidal clamping during hypocapnia/hypercapnia). Main results. In a pilot participant, the Waldo task produced robust hemodynamic responses within the occipital microvasculature and the posterior cerebral artery. A ∼90% decrease in alpha band power was seen in the occipital cortical region compared between the eyes closed and eyes opened protocol, compared to the frontal, central, and parietal regions (∼80% reduction). A modest increase in motor oxygenated hemoglobin was seen during the finger tapping task, with a harmonious alpha decrease of ∼15% across all cortical regions. No change in the middle or posterior cerebral arteries were noted during finger tapping. During cerebral autoregulatory challenges, sinusoidal oscillations were produced in hemodynamics at 0.05 and 0.10 Hz, while a decrease and increase in TCD and fNIRS metrics were elicited during hypocapnia and hypercapnia protocols, respectively. Significance. All neuroimaging modalities have their inherent limitations; however, these can be minimized by employing multimodal neuroimaging approaches. This EEG-fNIRS-TCD protocol enables a comprehensive assessment of cerebrovascular regulation across the association between electrical activity and cerebral hemodynamics during tasks with a mild degree of body and/or head movement.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».