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Functional magnetic resonance imaging suggests automatization of the cortical response to inspiratory threshold loading in humans

Authors :
Mathieu Raux
Eric Bardinet
Carine Karachi
Thomas Similowski
Felix Kindler
Lisa Koski
Louise Tyvaert
Michael Ferreira
Capucine Morélot-Panzini
G. Bruce Pike
Jean Gotman
CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)
Food and Nutrition Department
Instituto Nacional de Saùde Dr Ricardo Jorge [Portugal] (INSA)
Faculty of Sciences
Universidade de Lisboa = University of Lisbon (ULISBOA)
Center for NeuroImaging Research-Human MRI Neuroimaging core facility for clinical research [ICM Paris] (CENIR)
Institut du Cerveau = Paris Brain Institute (ICM)
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut du Cerveau et de la Moëlle Epinière = Brain and Spine Institute (ICM)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Neurophysiologie Respiratoire Expérimentale et Clinique
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
EEG Department
McGill University = Université McGill [Montréal, Canada]-Montreal Neurological Institute and Hospital
McGill University = Université McGill [Montréal, Canada]
Service d'Accueil des Urgences [CHU Pitié-Salpêtrière]
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)
Universidade de Lisboa (ULISBOA)
Service de Pneumologie et Réanimation Médicale [CHU Pitié-Salpêtrière] (Département ' R3S ')
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)
Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)
Centre de Neuro-Imagerie de Recherche (CENIR)
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Source :
Respiratory Physiology & Neurobiology, Respiratory Physiology & Neurobiology, 2013, 189 (3), ⟨10.1016/j.resp.2013.08.005⟩, Respiratory Physiology and Neurobiology, Respiratory Physiology and Neurobiology, Elsevier, 2013, 189 (3), ⟨10.1016/j.resp.2013.08.005⟩
Publication Year :
2013
Publisher :
HAL CCSD, 2013.

Abstract

Inspiratory threshold loading (ITL) induces cortical activation. It is sustained over time and is resistant to distraction, suggesting automaticity. We hypothesized that ITL-induced changes in cerebral activation may differ between single-breath ITL and continuous ITL, with differences resembling those observed after cortical automatization of motor tasks. We analyzed the brain blood oxygen level dependent (BOLD) signal of 11 naive healthy volunteers during 5 min of random, single-breath ITL and 5 min of continuous ITL. Single-breath ITL increased BOLD in many areas (premotor cortices, bilateral insula, cerebellum, reticular formation of the lateral mesencephalon) and decreased BOLD in regions colocalizing with the default mode network. Continuous ITL induced signal changes in a limited number of areas (supplementary motor area). These differences are comparable to those observed before and after overlearning of motor tasks. We conclude that the respiratory-related cortical activation observed in response to ITL is likely due to automated, attention-independent mechanisms. Also, ITL activates cortical circuits right from the first breath.

Details

Language :
English
ISSN :
15699048 and 18781519
Database :
OpenAIRE
Journal :
Respiratory Physiology & Neurobiology, Respiratory Physiology & Neurobiology, 2013, 189 (3), ⟨10.1016/j.resp.2013.08.005⟩, Respiratory Physiology and Neurobiology, Respiratory Physiology and Neurobiology, Elsevier, 2013, 189 (3), ⟨10.1016/j.resp.2013.08.005⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....ed83c856fa1112d04a8c7ac108b18165