Dissertação

{en_GB=Modulation of the fMRI signal by respiratory activity} {} EVALUATED

{pt=O objectivo deste trabalho foi investigar como é que o sinal BOLD (blood-oxygen-level-dependent) medido em fMRI de campo elevado (7 Tesla) é modulado pela actividade respiratória. Foram adquiridos dados de BOLD-fMRI num estudo piloto simultaneamente com dados cardı́acos, respiratórios e de pressão parcial de CO2 , de dois voluntários que efectuaram as seguintes tarefas: 1) respiração controlada: inspiração/expiração controlada a um ritmo curto vs longo; e 2) geração de números: contagem sequencial inversa vs geração aleatória de números. Uma análise dos dados fisiológicos mostrou que os voluntários não cumpriram eficazmente o protocolo experimental. Foi efectuada uma análise com um General Linear Model (GLM) aplicado ao sinal BOLD para cada voxel ao longo do tempo. Os regressors foram baseados nos dados fisiológicos e nas tarefas. Os resultados revelaram activação significativa na protuberância, coincidente com o centro pneumotáxico. A aplicação de um modelo GLM com o ritmo respiratório em vez das tarefas mostrou resultados significativos, particularmente no tronco cerebral: um grupo visı́vel identificável como o núcleo dorsal da rafe; um segundo grupo não identificado claramente, situado na região de fronteira entre a protuberância e o bulbo raquidiano; um terceiro grupo consistente na região da protuberância identificado com o centro pneumotáxico; e várias outras regiões de activação consistente, como o cerebelo, que requerem estudos futuros. As conclusões são promissoras, tendo em conta os modelos utilizados. Um estudo mais completo é, portanto, exequı́vel, depois de uma optimização das abordagens seguidas neste trabalho, e é expectável que providencie relevância estatı́stica aos resultados encontrados., en=This study aimed to investigate how the blood-oxygen-level-dependent (BOLD) signal measured with fMRI at ultrahigh field (7 Tesla) is modulated by respiratory activity. BOLD-fMRI data from a pilot study was collected simultaneously with cardiac, respiratory, and endtidal CO2 pressure recordings, from two volunteers performing two tasks: 1) paced breathing: cued inspiration/expiration at short vs long pace; and 2) number generation: sequential count down vs random number generation. Testing of the physiological data showed that the volunteers did not comply with the experimental protocol during most of the time. A first analysis was performed by employing a general linear modeling (GLM) approach applied to the BOLD timecourse of each voxel with the regressors based on the physiological recordings and task-periods. The results showed relatively significant activation in the pons region coincident with the pneumotaxic center. Another approach was performed with a GLM analysis using the respiratory rate instead of the task-related regressors. These revealed significant results in the brainstem: a visible cluster identifiable as the dorsal raphe; a second cluster situated in the boundary region between the pons and the medulla oblongata; a third cluster in the pons identified with the pneumotaxic center; and several other regions of activation, namely in the cerebellum, that require further study. The conclusions are promising, as well as the approach of using this set of regressors. A more thourough study is therefore feasible, after optimization of the approaches followed in this work and is expected to provide statistical significance to these preliminary results.}
{pt=fMRI, modelo linear generalizado, ruı́do fisiológico, respiração, tronco cerebral, en=fMRI, general linear modeling, physiological noise, respiration, brainstem}

Novembro 23, 2016, 10:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Maria Isabel de Sousa Rocha

Instituto de Fisiologia, Faculdade de Medicina da Universidade de Lisboa & Centro Cardiovascular da Universidade de Lisboa

Professor Associado

ORIENTADOR

Patrícia Margarida Piedade Figueiredo

Departamento de Bioengenharia (DBE)

Professor Auxiliar