Abstract Background Inside the incompressible cranium, the volume of cerebrospinal fluid (CSF) is directly linked to blood volume: a change in either will induce a compensatory change in the other. Vasodilatory lowering of blood pressure has been shown to result in an increase of intracranial pressure, which, in normal circumstances should return to equilibrium by increased fluid efflux. In this study, we investigated the effect of blood pressure lowering (BPL) on fluorescent CSF tracer absorption into the systemic blood circulation. Methods BPL was performed by an i.v. administration of nitric oxide donor sodium nitroprusside (5 µg kg -1 min -1 ) or the Ca 2+ -channel blocker nicardipine hydrochloride (0.5 µg kg -1 min -1 ) for 10 and 15 to 40 mins, respectively. The effect of BPL on CSF clearance was investigated by measuring the efflux of fluorescent tracers (40 kDa FITC-dextran, 45 kDa Texas Red-conjugated ovalbumin) into blood and deep cervical lymph nodes. Results Nicardipine and sodium nitroprusside reduced blood pressure by 32.0 ± 19.6% and 22.0 ± 2.5%, while temporarily elevating in intracranial pressure by 14.0 ± 6.0% and 11.6 ± 2.0%, respectively. BPL significantly increased tracer accumulation into deep cervical lymph nodes and systemic circulation, but reduced perivascular inflow along penetrating arteries in the brain. The enhanced tracer efflux by BPL into the systemic circulation was markedly reduced (-66.7%) by ligation of lymphatic vessels draining into deep cervical lymph nodes. Conclusions This is the first study showing that CSF clearance can be improved with acute hypotensive treatment and that the effect of the treatment is reduced by ligation of a lymphatic drainage pathway. Enhanced CSF clearance by BPL may have therapeutic potential in diseases with dysregulated CSF flow.

Transcranial photobiomodulation (tPBM) has emerged as a promising economical point-of-care tool to enhance mitochondrial dynamics, mitigate neuroinflammation, improve sleep and cognitive functions in various CNS disorders. Its propensity to modulate cerebrovascular tone can potentially alter cerebral hemodynamics. We set out to investigate whether tPBM can influence the brain oxygenation as assessed by fNIRS in healthy subjects with a body positional challenge.

Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) presents an affordable and light-weight method to monitor the cerebral hemodynamics of the brain. However, noise and artefacts hamper the analysis of fNIRS signals. Thus, the signal quality assessment is a crucial step when planning fNIRS experiments. Currently no standardized method exists for the evaluation. Commonly used visual inspection of the signals is time consuming and prone to subjective bias. Recently use of machine learning and deep learning approaches have been applied for the fNIRS signal quality assessment, showing promising results. However, currently there are only a few experiments which have investigated the use of these approaches to evaluate fNIRS signal quality. In this human brain study, we utilized previously developed deep learning approach used for the assessment of PPG signal quality with short-time Fourier transform (STFT) to evaluate the quality of raw fNIRS signals with wavelengths 690 nm, 810 nm, 830 nm and 980 nm. The data was collected from 38 subjects with a two-channel fNIRS device, measured during breath hold protocol in sitting position. A total of 10,144 segments were extracted using a window of 10 seconds length without overlap and annotated for SQA by three independent evaluators. The segments were transformed with STFT, and further processed into 2D images. The images were used as input data for CNN deep learning network, and the output further used to classify the segments as acceptable or unacceptable. The results show high potential of using DL approach for fNIRS signal quality assessment with classification accuracy of 87.89 %.