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Functional brainstem imaging reveals brainstem nuclei governing human baroreflex function

Gerlach, D.A. und Manuel, J. und Hoff, A. und Kronsbein, H. und Hoffmann, F. und Heusser, K. und Beissner, F. und Tank, J. (2018) Functional brainstem imaging reveals brainstem nuclei governing human baroreflex function. In: CLINICAL AUTONOMIC RESEARCH, Seiten 453-505. 29TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON THE AUTONOMIC NERVOUS SYSTEM, 2018-10-24 - 2018-10-27, Newport Beach Marriott; Newport Beach, California. doi: 10.1007/s10286-018-0565-4.

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Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10286-018-0565-4

Kurzfassung

Introduction: Brainstem nuclei mediate baroreflex adjustments in efferent sympathetic and parasympathetic traffic. Yet, human brainstem physiology is poorly understood given the lack of suitable methodology. We developed a novel approach combining pharmacological testing, beat-by-beat cardiovascular monitoring, and high-resolution functional magnetic resonance imaging (fMRI) to assess human baroreflex regulation at the level of the brainstem. Methods: In 10 healthy men (29.7 ± 6.9 years; 80.1 ± 9.9 kg), we monitored continuous finger arterial blood pressure and ECG using customized hardware during multiband fMRI brain acquisitions. We applied repeated intravenous phenylephrine (PHE, 25 and 75 lg, n = 8) and nitroprusside (NTP 25 and 75 lg, n = 8) boluses using a remote controlled injector. Brainstem and hypothalamus fMRI Images were analyzed to identify brainstem nuclei involved in baroreflexmediated blood pressure control using tensorial masked Independent Component Analysis (mICA). BP changes were correlated with the time-courses of blood-oxygen-level dependent (BOLD) signals by mixed-effects general linear model. Results: Pharmacological testing yielded reliable baroreflex sensitivity measurements in the MRI scanner. fMRI combined with the measurement of baroreflex-mediated changes in heart rate and blood pressure revealed nuclei regulated through baroreflex input. The strongest correlations between BOLD time-course and BP was observed in the left solitary tract (NTP: deactivation P \0.001; z-score: 6.9), the caudal ventrolateral medulla (NTP: activation, right side: P = 0.0012; z-score: 4.11, left side: P\0.001; z-score: 5.05), the rostral ventrolateral medulla (NTP: activation, right side P\ 0.001; z-score: 7.25) and in the left paraventricular nucleus (PHE: activation P \0.001; z-score: 9.00; NTP: activation P\ 0.001; z-score: 7.11). P-values were Bonferroni corrected for 60 independent components. Conclusion: We developed novel approach testing baroreflex regulation at the level of the brainstem in humans. The methodology identified baroreflex-mediated activation and deactivation Patterns consistent with previous investigations in animal models. The methodology can be applied to elucidate human physiology and mechanisms of autonomic cardiovascular disease.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/126176/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Functional brainstem imaging reveals brainstem nuclei governing human baroreflex function
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Gerlach, D.A.darius.gerlach (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7044-6065NICHT SPEZIFIZIERT
Manuel, J.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoff, A.alex.hoff (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kronsbein, H.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoffmann, F.fabian.hoffmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heusser, K.Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Beissner, F.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tank, J.Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Oktober 2018
Erschienen in:CLINICAL AUTONOMIC RESEARCH
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1007/s10286-018-0565-4
Seitenbereich:Seiten 453-505
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Brainstem Imaging; brainstem nuclei; baroreflex function
Veranstaltungstitel:29TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON THE AUTONOMIC NERVOUS SYSTEM
Veranstaltungsort:Newport Beach Marriott; Newport Beach, California
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:24 Oktober 2018
Veranstaltungsende:27 Oktober 2018
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Systemphysiologie (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Kardiovaskuläre Luft- und Raumfahrtmedizin
Hinterlegt von: Schrage, Larissa
Hinterlegt am:24 Jan 2019 11:57
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:30

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