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Hypothalamic nuclei activity and connectivity changes following a glucose challenge: a single subject fMRI study

Manuel, J. und Gerlach, D.A. und Halbe, E. und Heusser, K. und Ewald, A.C. und Hoff, A. und De Gioannis, R. und Heer, M. und Tank, J. und Jordan, J. (2022) Hypothalamic nuclei activity and connectivity changes following a glucose challenge: a single subject fMRI study. 33rd International Symposium on the Autonomic Nervous System, 2022-11-02 - 2022-11-05, Hawaii.

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Kurzfassung

Introduction: Hypothalamic neural circuits, which adjust efferent autonomic activity in the face of altered nutrient supply, have been implicated in the pathogenesis of obesity, obesity-associated hypertension, and type 2 diabetes mellitus. Recent advances in functional magnetic resonance imaging (fMRI) permit to capture hypothalamic activity changes in groups of subjects. Because the approach obscures interindividual variability in hypothalamic regulation, we studied individual hypothalamic activity and functional connectivity in a single subject during multiple glucose challenges in the MRI scanner. Methods: We conducted ten oral glucose tolerance tests at different days in the same healthy man (56 years, 64 kg, 1.77 m). We acquired functional images using a 3 T scanner before, and 10 and 45 min after glucose ingestion. Moreover, we measured plasma glucose and insulin levels at seven time points in three of the tests. Activity and functional connectivity changes were calculated using independent component analysis followed by a dual regression using an F-test and post-hoc two-sample t-tests. All analyses were corrected for multiple comparisons. Results: Plasma glucose (147.5 ± 8.4 mg/dl) peaked 30 min after glucose intake followed by an insulin maximum 15 min thereafter (45.7 ± 7.0 mU/l). We observed significant activity increases 45 min after glucose intake in the arcuate, paraventricular, and dorsomedial nuclei, as well as in the posterior hypothalamic area, infundibulum, and mamillary bodies. Moreover, the mamillary bodies increased their functional connectivity to the ventromedial, dorsomedial, and periventricular nuclei. Conclusion: Our results, which are consistent with previous animal experiments, show that fMRI can capture individual activity and connectivity changes in specific hypothalamic nuclei during a glucose challenge. Individual hypothalamic fMRI holds promise in delineating disease mechanisms in single patients

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/190425/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Hypothalamic nuclei activity and connectivity changes following a glucose challenge: a single subject fMRI study
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Manuel, J.Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center, Cologne, Germany and Institute for Neuroradiology, Hannover Medical School, Hannover, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gerlach, D.A.Cardiovascular Aerospace Medicine Department, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-7044-6065NICHT SPEZIFIZIERT
Halbe, E.Institute of Psychiatry and Psychotherapy, Universitätsklinikum Bonn, Bonn, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heusser, K.Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center, Cologne, Germany; Karsten.Heusser (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2571-5585NICHT SPEZIFIZIERT
Ewald, A.C.Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoff, A.Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
De Gioannis, R.Department of Internal Medicine, University of Cologne, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heer, M.IU International University of Applied Sciences, Erfurt, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tank, J.Cardiovascular Aerospace Medicine Department, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany; Jens.Tank (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5672-1187NICHT SPEZIFIZIERT
Jordan, J.Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany and Lehrstuhl für Luft- und Raumfahrtmedizin, Universität zu Köln; Jens.Jordan (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4518-0706NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2022
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:fMRI; hypothalamic nuclei activity; glucose; single subject study
Veranstaltungstitel:33rd International Symposium on the Autonomic Nervous System
Veranstaltungsort:Hawaii
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:2 November 2022
Veranstaltungsende:5 November 2022
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 - CardioBrain
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin
Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Kardiovaskuläre Luft- und Raumfahrtmedizin
Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Leitungsbereich ME
Hinterlegt von: Schrage, Larissa
Hinterlegt am:22 Nov 2022 13:08
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:51

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