Name: 宫颈肌张力障碍的时间分辨阈值测量 and 分析 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-01-27T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 5 s
Description: 了解时间分辨阈值测量与分析方法在宫颈肌张力障碍研究中的应用。该技术通过检测环境变化感知能力，揭示中脑网络在运动控制中的作用机制，为理解疾病发病机制提供重要依据。

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本研究得到了爱尔兰健康研究委员会、爱尔兰肌张力障碍协会、爱尔兰科学基金会以及爱尔兰临床神经科学研究所的资助。

都柏林圣文森特大学医院医学研究伦理委员会已批准招募患有颈肌张力障碍的患者、其未受肌张力障碍影响的兄弟姐妹以及健康对照者，参与下述方案的研究。

1. 硬件 &amp;#38; 软件解决方案
注意：已开发出两种硬件方案，用于以精确的刺激间间隔呈现视觉刺激。这两种方案均由都柏林圣三一大学圣三一生物工程中心自主设计和搭建，并已有文献报道5,16希望复制本文所用确切硬件解决方案的读者，可通过直接联系圣三一生物工程中心来获取相关信息。或者，也可获得包括耳机的3D打印文件、配套Arduino微控制器的使用说明在内的完整操作指南， 等等可从 http://www.dystoniaresearch.ie/temporal-discrimination-threshold/ 下载。桌面实验方法中呈现的刺激可通过 Presentation 软件中的自定义程序生成。例如，Neurobehavioural Systems）安装在台式计算机上，并通过计算机的并行端口编程控制发光二极管（LED）。或者，如下所述，台式LED可通过Arduino微控制器进行控制。上述链接也提供Presentation程序代码和Arduino文件供下载。
<ol>
	<li>TDT硬件：台式方法
	<ol>
		<li>在参与者前方的桌面上放置的黑色垫子或纸张上，标记一个“X”作为注视点。</li>
		<li>要求受试者调整自身位置，使其正对注视点端坐。</li>
		<li>将黄色发光二极管（LED）对（5 mm 直径，90 cd/m²）放置2 亮度），装在盒子里，放在参与者前方的桌子上。</li>
		<li>调整盒子方向，使LED灯垂直对齐并定位 7 &#176; 根据需要，从受试者中心点向左右两侧测量。</li>
		<li>在暗室中进行本实验。可保留少量背景光照，以便操作者能够看清并运行实验。</li>
		<li>指导受试者始终注视注视点，不要直接看向闪烁的LED灯。</li>
		<li>将微控制器连接到LED盒，并按照微控制器盒的液晶显示屏上显示的屏幕指示进行操作。 例如，选择呈现方式：“随机”或“阶梯式”，并选择模式：“左上优先” 等等.</li>
		<li>要求参与者作出回应 &#34;相同&#34; 或 &#34;不同&#34; 在呈现每对刺激后，根据受试者感知刺激为同步或异步的情况作出判断。</li>
		<li>在每个试验即将开始时，通过口头播报屏幕上的5至0秒倒计时告知受试者。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="图1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56310/56310fig1.jpg" /> 
图1：（a）耳机装置的示意图。一对黄色发光二极管（LED，直径5 mm）和一个红色固定LED（直径3 mm）通过头戴式装置分别放置在受试者的左右两侧，并通过用户前方镜面反射使其可见。（b）耳机的三维模型示意图。该耳机由激光烧结尼龙塑料制成，重量为0.70 kg，具有较低的透光率，颜色为黑色，以最大限度减少光线穿透。（a）和（b）经IOP出版社许可，改编自Butler et al.16。（c）用于桌面呈现的LED刺激盒。
<ol start="2">
	<li>TDT 硬件：便携式 TDT 头戴设备
	<ol>
		<li>在任何合适的地点进行实验。</li>
		<li>将微控制器连接到头戴设备，并按照微控制器盒上液晶显示屏显示的屏幕指示进行操作。 例如，选择呈现方式：“random”或“staircase”，以及模式：“left top first” 等等.</li>
		<li>指导受试者将肘部放在面前的桌面上。然后，让其双手握住设备，将面部轻轻压向目镜周围的橡胶密封圈，以隔绝环境光线。</li>
		<li>指导受试者始终注视红色固定LED，不要直接注视闪烁的LED。</li>
		<li>请让参与者作出回应 &#34;相同&#34; 或 &#34;不同&#34; 在每对刺激呈现后，根据受试者感知刺激为同步或异步的情况作出判断。</li>
		<li>在每个试验即将开始时，通过口头播报屏幕上的倒计时（5至0秒）告知受试者。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 刺激呈现
注意：已采用两种刺激呈现方法。
<ol>
	<li>阶梯法
	<ol>
		<li>选择“阶梯式”呈现方式；刺激每 5 秒呈现一次，刺激间间隔从 0 开始，每次逐步增加异步性（每次增加 5 ms）。</li>
		<li>选择以下四种呈现方式中的任意一种：(i) 左上方 LED 先亮；(ii) 左下方 LED 先亮；(iii) 右上方 LED 先亮；或 (iv) 右下方 LED 先亮。</li>
		<li>重复步骤 2.1.2，使每种呈现方式均运行两次，共完成八次运行。</li>
		<li>当受试者连续三次对刺激对回答“不同”时，终止该次试验。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>随机呈现法
	<ol>
		<li>选择“随机”呈现方式；刺激对每 5 秒呈现一次。刺激间间隔以随机方式在 0–100 ms 范围内变化。</li>
		<li>选择以下四种呈现方式中的任意一种：(i) 左上方 LED 先亮；(ii) 左下方 LED 先亮；(iii) 右上方 LED 先亮；或 (iv) 右下方 LED 先亮。</li>
		<li>重复步骤 2.2.2，使每种呈现方式均运行两次，共完成八次运行。 
		注：每次运行时长相同，将自动完成。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 数据分析
<ol>
	<li>单一TDT值
	<ol>
		<li>利用阶梯法的数据，标出八次运行中每次最后三个“不同”反应的第一个反应。这些即为每次运行的阈值。</li>
		<li>通过取每位受试者八次运行阈值的中位数，计算其时间辨别阈值（TDT），从而得到每位个体的一个单一TDT值（单位：毫秒）。</li>
		<li>计算每位受试者的Zscore。将Zscore定义为该受试者的TDT与年龄匹配的对照人群的平均TDT之差（<img alt="公式 1" src="/files/ftp_upload/56310/56310eq1.jpg" />），除以该对照人群TDT值的标准差（<img alt="公式 2" src="/files/ftp_upload/56310/56310eq2.jpg" />）。 
		<img alt="公式 3" src="/files/ftp_upload/56310/56310eq3.jpg" /></li>
		<li>判断该个体的TDT是否正常。若Zscore ≥ 2.5，则认为其TDT异常。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>分布分析
	<ol>
		<li>利用阶梯法的数据，将反应数据编码为：'0'代表“相同”，'1'代表“不同”，见表1。</li>
		<li>从http://www.dystoniaresearch.ie/temporal-discrimination-threshold/下载免费的MATLAB.exe程序，以执行如下所述的分布分析。&#160;有关该方法的完整描述，请参见Butler et al.16。或者，也可按以下所述步骤进行。</li>
		<li>对数据进行填充，以确保所有运行的长度与最长的运行一致。方法是假设在某次运行终止后，后续所有反应均为“不同”，见表1(b)。</li>
		<li>对每位受试者的各次试验反应进行平均，见表1(c)。该平均值可作为刺激异步时间的函数进行绘图。</li>
		<li>使用累积高斯函数对上述平均或代表性数据进行拟合。该分布的均值代表受试者对“相同”或“不同”反应概率相等的点，称为“主观相等点”（PSE）。高斯分布的标准差，也称为“最小可觉差”（JND），反映受试者在其均值附近对时间异步变化的敏感程度。</li>
		<li>进一步通过非参数自助法（bootstrapping）对数据进行分析，以估计TDT以及心理测量学累积高斯函数的PSE和JND的95%置信区间。具体方法为：在每个时间点上，从原始反应中进行有放回的随机抽样，生成新的代表性数据集，见表1(b)，并对每个代表性数据集计算TDT并拟合新的心理测量函数16。</li>
		<li>使用对数似然比16,17计算每位受试者的拟合优度或偏差值（D）： 
		<img alt="公式 4" src="/files/ftp_upload/56310/56310eq4.jpg" /> 
		其中K为时间点数量，ni为该时间点的重复次数（通常为8次，左右各4次），yi为观察到的异步反应比例，pi为拟合曲线预测的异步反应比例。偏差值为0表示完全拟合。</li>
		<li>绘制结果。 
		注：随机呈现方式获得的数据可按照上述第3节所述方法进行分析，以确定单一或分布式的TDT。然而，由于刺激间间隔的呈现顺序是随机的，因此在开始上述分析之前，必须先将数据按刺激间间隔从小到大排序，见表2。此外，由于随机呈现方式下所有运行默认长度相等，因此无需对数据进行填充。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Bradley, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+discrimination+thresholds+in+adult-onset+primary+torsion+dystonia%3A+an+analysis+by+task+type+and+by+dystonia+phenotype%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurol%22%5BJournal%5D)">Temporal discrimination thresholds in adult-onset primary torsion dystonia: an analysis by task type and by dystonia phenotype.</a> J Neurol. 259 (1), 77-82 (2012).</li>
<li>Hutchinson, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+endophenotype+and+the+phenotype%3A+temporal+discrimination+and+adult-onset+dystonia%5BTitle%5D)+AND+%22Mov+Disord%22%5BJournal%5D)">The endophenotype and the phenotype: temporal discrimination and adult-onset dystonia.</a> Mov Disord. 28 (13), 1766-1774 (2013).</li>
<li>Kimmich, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sporadic+adult+onset+primary+torsion+dystonia+is+a+genetic+disorder+by+the+temporal+discrimination+test%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Sporadic adult onset primary torsion dystonia is a genetic disorder by the temporal discrimination test.</a> Brain. 134 (Pt 9), 2656-2663 (2011).</li>
<li>Kimmich, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+discrimination%2C+a+cervical+dystonia+endophenotype%3A+penetrance+and+functional+correlates%5BTitle%5D)+AND+%22Mov+Disord%22%5BJournal%5D)">Temporal discrimination, a cervical dystonia endophenotype: penetrance and functional correlates.</a> Mov Disord. 29 (6), 804-811 (2014).</li>
<li>Molloy, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+headset+method+for+measuring+the+visual+temporal+discrimination+threshold+in+cervical+dystonia%5BTitle%5D)+AND+%22Tremor+Other+Hyperkinet+Mov+%28N+Y%29%22%5BJournal%5D)">A headset method for measuring the visual temporal discrimination threshold in cervical dystonia.</a> Tremor Other Hyperkinet Mov (N Y). 4, 249(2014).</li>
<li>Termsarasab, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+correlates+of+abnormal+sensory+discrimination+in+laryngeal+dystonia%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage+Clin%22%5BJournal%5D)">Neural correlates of abnormal sensory discrimination in laryngeal dystonia.</a> Neuroimage Clin. 10, 18-26 (2016).</li>
<li>Fiorio, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Defective+temporal+processing+of+sensory+stimuli+in+DYT1+mutation+carriers%3A+a+new+endophenotype+of+dystonia%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Defective temporal processing of sensory stimuli in DYT1 mutation carriers: a new endophenotype of dystonia?</a> Brain. 130 (1), 134-142 (2007).</li>
<li>Albanese, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phenomenology+and+classification+of+dystonia%3A+a+consensus+update%5BTitle%5D)+AND+%22Mov+Disord%22%5BJournal%5D)">Phenomenology and classification of dystonia: a consensus update.</a> Mov Disord. 28 (7), 863-873 (2013).</li>
<li>Nutt, J. G., Muenter, M. D., Aronson, A., Kurland, L. T., Melton, L. J. 3rd <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epidemiology+of+focal+and+generalized+dystonia+in+Rochester%2C+Minnesota%5BTitle%5D)+AND+%22Mov+Disord%22%5BJournal%5D)">Epidemiology of focal and generalized dystonia in Rochester, Minnesota.</a> Mov Disord. 3 (3), 188-194 (1988).</li>
<li>Williams, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epidemiological%2C+clinical+and+genetic+aspects+of+adult+onset+isolated+focal+dystonia+in+Ireland%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Neurol%22%5BJournal%5D)">Epidemiological, clinical and genetic aspects of adult onset isolated focal dystonia in Ireland.</a> Eur J Neurol. , (2016).</li>
<li>Bell, A. H., Munoz, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activity+in+the+superior+colliculus+reflects+dynamic+interactions+between+voluntary+and+involuntary+influences+on+orienting+behaviour%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Activity in the superior colliculus reflects dynamic interactions between voluntary and involuntary influences on orienting behaviour.</a> Eur J Neurosci. 28 (8), 1654-1660 (2008).</li>
<li>Hutchinson, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cervical+dystonia%3A+a+disorder+of+the+midbrain+network+for+covert+attentional+orienting%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neurol%22%5BJournal%5D)">Cervical dystonia: a disorder of the midbrain network for covert attentional orienting.</a> Front Neurol. 5, 54(2014).</li>
<li>Williams, L. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Young+Women+do+it+Better%3A+Sexual+Dimorphism+in+Temporal+Discrimination%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neurol%22%5BJournal%5D)">Young Women do it Better: Sexual Dimorphism in Temporal Discrimination.</a> Front Neurol. 6, 258(2015).</li>
<li>Butler, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Age-Related+Sexual+Dimorphism+in+Temporal+Discrimination+and+in+Adult-Onset+Dystonia+Suggests+GABAergic+Mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neurol%22%5BJournal%5D)">Age-Related Sexual Dimorphism in Temporal Discrimination and in Adult-Onset Dystonia Suggests GABAergic Mechanisms.</a> Front Neurol. 6, 258(2015).</li>
<li>Bradley, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+discrimination+threshold%3A+VBM+evidence+for+an+endophenotype+in+adult+onset+primary+torsion+dystonia%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Temporal discrimination threshold: VBM evidence for an endophenotype in adult onset primary torsion dystonia.</a> Brain. 132 (Pt 9), 2327-2335 (2009).</li>
<li>Butler, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-parametric+bootstrapping+method+for+measuring+the+temporal+discrimination+threshold+for+movement+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neural+Eng%22%5BJournal%5D)">Non-parametric bootstrapping method for measuring the temporal discrimination threshold for movement disorders.</a> J Neural Eng. 12 (4), 046026(2015).</li>
<li>Wichmann, F. A., Hill, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+psychometric+function%3A+I.+Fitting%2C+sampling%2C+and+goodness+of+fit%5BTitle%5D)+AND+%22Percept+Psychophys%22%5BJournal%5D)">The psychometric function: I. Fitting, sampling, and goodness of fit.</a> Percept Psychophys. 63 (8), 1293-1313 (2001).</li>
<li>McGovern, E. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparison+of+stimulus+presentation+methods+in+temporal+discrimination+testing%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Meas%22%5BJournal%5D)">A comparison of stimulus presentation methods in temporal discrimination testing.</a> Physiol Meas. 38 (2), N57-N64 (2017).</li>
<li>Scontrini, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Somatosensory+temporal+discrimination+in+patients+with+primary+focal+dystonia%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurol+Neurosurg+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Somatosensory temporal discrimination in patients with primary focal dystonia.</a> J Neurol Neurosurg Psychiatry. 80 (12), 1315-1319 (2009).</li>
<li>Nardella, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inferior+parietal+lobule+encodes+visual+temporal+resolution+processes+contributing+to+the+critical+flicker+frequency+threshold+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Inferior parietal lobule encodes visual temporal resolution processes contributing to the critical flicker frequency threshold in humans.</a> PLoS One. 9 (6), e98948(2014).</li>
<li>Pastor, M. A., Macaluso, E., Day, B. L., Frackowiak, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Putaminal+activity+is+related+to+perceptual+certainty%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Putaminal activity is related to perceptual certainty.</a> Neuroimage. 41 (1), 123-129 (2008).</li>
<li>Isa, T., Hall, W. C. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19710376">Exploring the superior colliculus in vitro.</a> J Neurophysiol. 102 (5), 2581-2593 (2009).</li>
<li>Isa, T., Endo, T., Saito, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+visuo-motor+pathway+in+the+local+circuit+of+the+rat+superior+colliculus%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The visuo-motor pathway in the local circuit of the rat superior colliculus.</a> J Neurosci. 18 (20), 8496-8504 (1998).</li>
<li>Kaneda, K., Isa, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((GABAergic+mechanisms+for+shaping+transient+visual+responses+in+the+mouse+superior+colliculus%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">GABAergic mechanisms for shaping transient visual responses in the mouse superior colliculus.</a> Neuroscience. 235, 129-140 (2013).</li>
<li>Ramos, V. F., Esquenazi, A., Villegas, M. A., Wu, T., Hallett, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+discrimination+threshold+with+healthy+aging%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol+Aging%22%5BJournal%5D)">Temporal discrimination threshold with healthy aging.</a> Neurobiol Aging. 43, 174-179 (2016).</li>
</ol>

Rebecca B Beck、Eavan M Mc Govern、John Butler、Dorina Birsanu、Brendan Quinlivan、Ines Beiser、Shruti Narasimham 无任何需声明的资金来源、财务披露或利益冲突。Michael Hutchinson 收到来自爱尔兰肌张力障碍协会（Dystonia Ireland）、爱尔兰健康研究委员会（Health Research Board of Ireland，CSA-2012-5）、肌张力障碍研究基金会（比利时）以及爱尔兰临床神经科学研究所的研究资助。Sean O'Riordan 报告收到演讲者费用's 来自艾伯维的荣誉津贴。理查德·赖利获得爱尔兰科学基金会、爱尔兰企业局的资助， 爱尔兰健康研究委员会

TDT 测量与分析
已介绍两种设备形式（台式和头戴式）、两种刺激呈现方法（阶梯法和随机法）以及两种数据分析方法（传统法和分布法），以说明如何测量和量化个体的时间分辨能力。便携式头戴设备提供了一种便捷的硬件选择，可确保受试者与LED光源之间的距离和角度保持一致，同时允许在任意方便的地点进行数据采集。因此，该设备解决了台式方法存在的一些局限性，例如对环境光照条件的控制要求以及便携性不足的问题。 - 通常要求参与者前往诊所或研究中心参加实验。该头戴设备还可防止在试验期间或试验间因参与者的位置调整而导致刺激物与参与者之间的距离和角度出现差异。Molloy 等 比较了台式设备与头戴式设备在刺激呈现中的应用，发现头戴式设备具有可靠性和准确性5然而，该头戴设备存在两个潜在缺陷，其一是以单眼方式呈现刺激， 即， 只有左眼能看到呈现在左侧的刺激，反之亦然；当前的设计不支持佩戴眼镜。视力敏锐度可能影响TDT表现，因此应始终确认参与者具有正常视力。对于无...

时间辨别能力描述了个体区分或感知环境中快速变化的能力。时间辨别阈值（TDT）是指个体能够感知到两个相继感觉刺激存在不同步性的最短时间间隔。研究表明，在影响基底神经节的疾病（包括肌张力障碍）中，时间辨别阈值异常延长1,2,3,4,5,6,7。
肌张力障碍是继帕金森病之后第三常见的神经系统运动障碍's病和原发性震颤。其特征为持续性或间歇性肌肉收缩，导致异常的、常为重复性的运动或姿势8肌张力障碍可影响身体的任何部位。当其仅影响身体某一特定部位时，称为局灶性肌张力障碍。8影响颈部肌肉的肌张力障碍被称为颈段肌张力障碍，是成人起病特发性孤立性局灶性肌张力障碍中最常见的表型。9,10 颈肌张力障碍的发病机制尚不明确，被认为是一种具有常染色体显性遗传和显著降低外显率的遗传性疾病。环境因素也被认为在疾病外显率和表型表达中起重要作用。
上丘是位于背侧中脑的感知运动结构，在隐蔽性注意定向过程中对环境刺激的快速检测具有重要作用2,11,12。视觉刺激通过视网膜-顶盖的大细胞通路快速传入上丘。时间辨别阈（TDT）是一种简单且客观的测量指标，被认为反映了上丘浅层对视觉（及其他感觉刺激）的加工过程。TDT已在颈椎肌张力障碍患者、其未受影响的亲属以及健康对照者中进行了研究。与年龄和性别匹配的对照组相比，异常TDT在颈椎肌张力障碍中具有很高的敏感性（97%，37例患者中36例）和特异性（98–100%）1。在未受影响的颈椎肌张力障碍患者一级女性亲属中（25人中有14人，年龄≥48岁），50%表现出异常TDT，表明该性状具有年龄和性别相关的外显率，并符合常染色体显性遗传模式13,14。与TDT正常的亲属相比，TDT异常的未受影响亲属表现出壳核体积增加（基于基于体素的形态学分析）15和壳核活动降低（通过功能性磁共振成像fMRI检测）4。上丘被认为是颈椎肌张力障碍神经网络中一个关键的功能节点，该网络存在功能障碍12。时间辨别能力的评估被认为可为揭示颈椎肌张力障碍的病理机制提供重要线索。
本文的目的是介绍两种测量和分析时间辨别能力的方法，并展示该方法在研究颈肌张力障碍病理生理学中的应用。

<table><tbody><tr><td>TDT 头戴装置</td><td>可由都柏林圣三一学院生物工程中心提供。&amp;nbsp; 或者，完整制作说明可从 http://www.dystoniaresearch.ie/temporal-discrimination-threshold/ 免费下载</td><td>1</td><td>一种定制的便携式设备，用于呈现视觉刺激。</td></tr><tr><td>TDT 台式 LED 盒</td><td>可由都柏林圣三一学院生物工程中心提供。&amp;nbsp; 或者，完整制作说明可从 http://www.dystoniaresearch.ie/temporal-discrimination-threshold/ 免费下载</td><td>2</td><td>一种定制的台式设备，用于呈现视觉刺激。</td></tr><tr><td>微控制器</td><td>可由都柏林圣三一学院生物工程中心提供。&amp;nbsp; 或者，完整制作说明可从 http://www.dystoniaresearch.ie/temporal-discrimination-threshold/ 免费下载</td><td>3</td><td>一种定制的微控制器，可按阶梯式或随机顺序精确控制刺激间间隔，用于递送视觉刺激。</td></tr></tbody></table>

应用于颈肌张力障碍的时间辨别阈值的测量与分析

Measurement &amp; Analysis of the Temporal Discrimination Threshold Applied to Cervical Dystonia

时间辨别阈值（TDT）是指观察者能够将两个相继刺激分辨为非同步的最短时间间隔（通常为30-50毫秒）。研究表明，该阈值在包括颈肌张力障碍在内的神经系统疾病中表现出异常（延长），颈肌张力障碍是成年发病特发性孤立性局灶性肌张力障碍的一种表型。TDT是衡量感知环境中快速变化能力的定量指标，被认为反映了上丘视觉神经元的行为，上丘是隐性注意定向中的关键节点。本文介绍了测量TDT的方法（包括两种硬件选择和两种刺激呈现模式），并探讨了两种数据分析与TDT计算方法。此外，还讨论了时间辨别评估在理解颈肌张力障碍及成年发病特发性孤立性局灶性肌张力障碍发病机制中的应用。

已提供的示例评分表单如以下所示 表1和表2，分别代表阶梯法和随机刺激呈现方法后的结果。每次运行的阈值（定义为三个被判定为可感知的刺激对中第一个刺激对的时序） '不同'），被突出显示。在以下情况中 表1，TDT 计算为 25 毫秒（即，40、25、25、25、45、25、40、10 ms 的中位数）。这些数据来自一名35岁女性，她曾参与之前的一项研究18该年龄段女性TDT值的平均数和标准差分别为27.48 ms和10.86 ms。因此，该个体的Z值可计算为： 
<img alt="公式 5" src="/files/ftp_upload/56310/56310eq5.jpg" />
由于该Zscore低于2.5，此个体的TD...

介绍了时间辨别阈值的测量与分析方法，并讨论了其在颈肌张力障碍发病机制研究中的应用。

时间辨别阈值（TDT）是指观察者能够将两个相继呈现的刺激辨别为分离事件的最短时间间隔。

应用时间辨别阈值对颈肌张力障碍进行测量与分析。检测环境变化对生存至关重要。我们感知此类变化并快速反应的能力依赖于中脑内的一个神经网络。这一重要网络负责发出运动指令，响应环境变化，并以反射性方式引导我们的注意力。时间辨别能力是指个体分辨或感知环境中快速变化的能力。本文旨在介绍两种用于测量和分析时间辨别能力的方法，并展示该技术在颈肌张力障碍研究中的应用。时间辨别阈值是指观察者能够区分两个异步刺激并感知其为分别发生的最短时间间隔。研究表明，在影响基底神经节的疾病（包括肌张力障碍）中，时间辨别能力异常或时间辨别阈值延长。肌张力障碍是继帕金森病和原发性震颤之后第三种最常见的运动障碍。其特征是持续性或间歇性肌肉收缩，导致异常的、通常是重复性的运动或姿势。颈肌张力障碍的发病机制尚不明确。肌张力障碍可影响身体的任何部位。当影响身体某一局部区域时，称为局灶性肌张力障碍。影响颈部肌肉的肌张力障碍称为颈段肌张力障碍，是成人起病型局灶性肌张力障碍中最常见的类型。目前正在对颈段肌张力障碍患者、其未受影响的亲属以及健康对照者进行时间辨别阈值的测量。人们认为，该技术能够揭示上丘浅层视觉感觉神经元的活动情况，而这种洞察或许能为颈肌张力障碍的潜在病理机制提供线索。视觉刺激由两个黄色发光二极管（LED）组成，封装于定制的硬件装置中，可实现所需毫秒级刺激间间隔的刺激呈现。目前已开发出两种硬件方案。第一种是传统的基于实验室的台式方法，其中LED分别位于受试者中心点左右两侧七度的位置。该实验在暗室中进行。第二种硬件方案是一种便携式头戴装置，可在任何地点进行测试。该硬件解决方案可确保刺激与参与者之间的距离和角度保持一致。每呈现一对刺激后，参与者根据感知到的刺激是同步还是异步，作出“相同”或“不同”的反应。刺激呈现的标准方法采用阶梯法。该方法包括向受试者呈现逐渐不同步的刺激。每5秒呈现一次刺激，刺激间间隔每次增加5毫秒。当受试者对连续三对刺激的反应不同时，试验结束。在左侧和右侧分别重复实验四次，共得到八次运行结果。个体的时间辨别阈值是通过对该个体八次运行结果中每次的阈值取中位数来计算的。由于阶梯法可能存在学习效应，我们开发了一种随机化呈现顺序的方法。刺激对仍然每五秒呈现一次，但刺激间间隔以随机方式在0到100毫秒之间变化。分析时间辨别数据的标准方法会得出一个以毫秒表示的单一数值。我们使用该数值来计算每个个体的z分数。z得分定义为受试者的时序辨别阈值（TDT）与同龄对照人群TDT均值之差，再除以该对照人群TDT值的标准差。当TDT值对应的z得分高于2.5时，被视为异常。尽管该方法已被广泛使用，且TDT已被证明是一种强效且特异的内表型指标，但它仍仅为单一数值。为了全面表征参与者的数据，我们将分析扩展至将其数据拟合为累积高斯分布。该分布的均值代表参与者回答“相同”或“不同”的概率相等的点，此点被称为主观相等点。高斯分布的标准差，也称为可觉察差异阈值（Just Noticeable Difference），反映了参与者对其平均值附近时间不同步变化的敏感程度。该方法通过对数据进行非参数自助法分析，为每位参与者获得95%置信区间，从而得到加强。这两个指标均与时间分辨阈值相关，但彼此相互独立。这种分析方法有可能揭示患者组与对照组之间存在的细微差异，而这些差异可能无法通过标准方法显现。在成人起病的局灶性肌张力障碍病例中，已确定的致病基因占比不足1%。内表型是基因携带的一种亚临床标志，有助于我们理解疾病的发病机制。时间辨别阈值作为成人起病型局灶性肌张力障碍的一种潜在内表型，在高达97%的患者以及约50%的临床无症状亲属中均表现出异常。此外，异常的时间辨别阈值呈现出与颈段肌张力障碍相似的年龄和性别相关模式。这些发现提示该病具有常染色体显性遗传特征，并支持将时间辨别阈值作为成人起病型局灶性肌张力障碍、尤其是颈段肌张力障碍的内表型加以应用。异常的TDT可被解释为检测或区分环境变化的能力受损。位于中脑后部的上丘在检测和响应显著刺激方面起着关键作用。让我们更仔细地观察这一结构。上丘是位于中脑背侧的一对分层结构。它是脑干中将目标位置的空间信息转化为头部和眼球运动定向的主要中枢。上丘由多个具有不同组织结构的层次组成。然而，其功能上可分为浅层和深层。浅层接收来自视觉系统的直接输入，并在视网膜坐标系中包含一幅周围世界的空间拓扑图。视觉感觉神经元对显著的环境刺激产生反应，进而在此视网膜定位图中编码物体的位置信息。深层的前运动神经元投射至其他脑区，当这些神经元兴奋时会以高频率放电，从而产生朝向目标方向的快速眼动，即扫视运动。深层还包含运动神经元，它们通过顶盖脊髓束投射至颈髓上段。当这些神经元被激活时，头部会转向目标方向。上丘的活动受到γ-氨基丁酸（GABA）的调节，GABA是一种抑制性神经递质。抑制性GABA能活动限制了上丘浅层视觉感觉神经元和深层运动前神经元瞬态反应的持续时间。在视觉刺激作用下，浅层中的大多数神经元表现出短暂的“开启”反应。随后，GABA能抑制作用会抑制这一反应，使神经元在视觉刺激关闭时能够再次准备响应。如果GABA不足，这些神经元可能会出现功能异常的激活。人们推测，GABA能抑制作用不足会导致视觉感觉神经元放电持续时间延长，从而引起异常的时间分辨能力。此外，人们推测，颈肌张力障碍所特有的异常运动也可能导致 GABA 能抑制作用不足，从而引起上丘深层运动神经元的持续放电。我们已证明，时间辨别能力可以以一种简单高效的方式进行测量，且这一简单工具是颈肌张力障碍可靠的内表型。此外，它还可能为理解该疾病的发病机制提供线索。

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宫颈肌张力障碍的时间分辨阈值测量 &amp; 分析

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应用于颈肌张力障碍的时间辨别阈值的测量与分析

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