Medición y análisis del umbral de discriminación Temporal aplicado a Distonía Cervical

Medición y análisis del umbral de discriminación temporal aplicado a la distonía cervical. La detección del cambio ambiental es clave para la supervivencia. Nuestra capacidad para percibir tal cambio y reaccionar rápidamente depende de una red dentro del mesencéfalo.

Esta importante red emite órdenes motoras y responde a los cambios del entorno y dirige nuestra atención de manera reflexiva. El término discriminación temporal describe la capacidad de una persona para discriminar o percibir cambios rápidos en su entorno. El objetivo de este artículo es presentar dos métodos para la medición y análisis de la discriminación temporal y demostrar la aplicación de esta técnica al estudio de la distonía cervical.

El umbral de discriminación temporal es el intervalo de tiempo más corto en el que un observador puede discriminar entre dos estímulos asincrónicos y percibirlos como si ocurrieran por separado. Se ha demostrado que la discriminación temporal es anormal o prolongada en los trastornos que afectan a los ganglios basales, incluida la distonía. La distonía es el tercer trastorno del movimiento más común después de la enfermedad de Parkinson y el temblor esencial.

Se caracteriza por contracciones musculares sostenidas o intermitentes que provocan movimientos o posturas anormales, a menudo repetitivos. La patogenia de la distonía cervical sigue siendo desconocida. La distonía puede afectar a cualquier parte del cuerpo.

Cuando afecta a una parte del cuerpo, se conoce como distonía focal. La distonía que afecta a los músculos del cuello se conoce como distonía cervical y es la forma más común de distonía focal de inicio en la edad adulta. El umbral de discriminación temporal se está midiendo en individuos con distonía cervical, sus familiares no afectados y controles sanos.

Se cree que esta técnica puede proporcionar información sobre la actividad de las neuronas sensoriales visuales en las capas superficiales del colículo superior y que esta comprensión puede proporcionar pistas sobre los mecanismos patológicos subyacentes de la distonía cervical. Los estímulos visuales, dos LED amarillos, están encerrados en soluciones de hardware personalizadas que permiten que los estímulos se presenten con los intervalos interestímulos deseados de milisegundos. Se han desarrollado dos opciones de hardware.

El primero es el método tradicional de mesa basado en el laboratorio, en el que los LED se colocan a siete grados del punto central del sujeto en los lados izquierdo y derecho. Este experimento se lleva a cabo en una habitación a oscuras. La segunda solución de hardware es un auricular portátil que permite realizar pruebas en cualquier lugar.

Esta solución de hardware proporciona consistencia en la distancia y los ángulos entre los estímulos y el participante. Después de la presentación de cada par de estímulos, el participante responde igual o diferente dependiendo de si percibe que los estímulos son sincrónicos o asincrónicos. El enfoque estándar para la presentación de estímulos es un enfoque de escalera.

Este método consiste en presentar al individuo estímulos progresivamente asincrónicos. Los estímulos se presentan cada cinco segundos y el intervalo entre estímulos aumenta en cinco milisegundos cada vez. La prueba termina cuando un participante responde de manera diferente durante tres pares consecutivos de estímulos.

El experimento se repite cuatro veces a la izquierda y a la derecha, lo que da como resultado un total de ocho carreras. El umbral de discriminación temporal se calcula tomando la mediana de los umbrales de cada una de las ocho carreras para ese individuo. Debido a un posible efecto de aprendizaje en el método de la escalera, desarrollamos un método de orden de presentación aleatorio.

Los pares de estímulos se siguen presentando cada cinco segundos, pero el intervalo entre estímulos varía de forma aleatoria de cero a 100 milisegundos. El método estándar de análisis de datos de discriminación temporal da como resultado un único valor expresado en milisegundos. Utilizamos este valor para calcular la puntuación zed de cada individuo.

La puntuación zed se define como la diferencia entre el valor del Umbral de Discriminación Temporal o TDT del participante y la TDT media de una población de control de la misma edad dividida por la desviación estándar de los valores de TDT para esa población de control. Los valores de TDT que dan lugar a puntuaciones zed superiores a 2,5 se consideran anormales. Si bien este enfoque ha sido ampliamente utilizado y se ha demostrado que el TDT es un endofenotipo fuerte y selectivo, no deja de ser un valor único.

Para caracterizar completamente los datos de un participante, ampliamos nuestro análisis para ajustar sus datos a una distribución gaussiana acumulativa. La media de esta distribución representa el punto en el que los participantes tienen la misma probabilidad de responder igual o diferente. A este punto se le conoce como el Punto de Igualdad Subjetiva.

La desviación estándar de la distribución gaussiana, también conocida como diferencia apenas perceptible, indica cuán sensibles son los participantes a los cambios en la asincronía temporal alrededor de su media. El método se fortalece al someter los datos a un análisis bootstrap no paramétrico para obtener intervalos de confianza del 95% para cada participante. Ambas métricas se correlacionan con el umbral de discriminación temporal, pero son independientes entre sí.

Este método de análisis tiene el potencial de revelar diferencias sutiles entre el paciente y el grupo de control que pueden no ser evidentes con el método estándar. Se han identificado genes causales en menos del 1% de los casos de distonía focal de inicio en la edad adulta. Un endofenotipo es un marcador subclínico de porte genético que puede ayudarnos a comprender los mecanismos patológicos de la enfermedad.

El umbral de discriminación temporal, un posible endofenotipo para la distonía focal de inicio en la edad adulta, es anormal en hasta el 97% de los pacientes y aproximadamente en el 50% de sus familiares clínicamente no afectados. Además, una TDT anormal sigue un patrón relacionado con la edad y el sexo similar al de la distonía cervical. Estos hallazgos sugieren una herencia autosómica dominante y apoyan el uso de la TDT como endofenotipo para la distonía focal de inicio en la edad adulta y, en particular, para la distonía cervical.

Un TDT anormal puede interpretarse como una capacidad deteriorada para detectar o discriminar cambios ambientales. El colículo superior, situado en la parte posterior del mesencéfalo, desempeña un papel fundamental en la detección y reacción a los estímulos destacados. Echemos un vistazo más de cerca a esta estructura.

El colículo superior es una estructura laminada pareada situada en el mesencéfalo dorsal. Es el principal centro del tronco encefálico para transformar la información espacial de la ubicación del objetivo y orientar el movimiento de la cabeza y los ojos. El colículo superior consta de varias capas con una organización distinta.

Sin embargo, se puede separar funcionalmente en una capa superficial y otra profunda. La capa superficial recibe información directa del sistema visual y contiene un mapa topográfico del mundo circundante en coordenadas retinotópicas. Las neuronas visiosensoriales responden a estímulos ambientales destacados que, a su vez, codifican la ubicación de los objetos en un mapa retinotópico.

Las neuronas premotoras de la capa profunda se proyectan a otras regiones del cerebro que, cuando se excitan, se disparan a altas frecuencias, generando movimientos oculares rápidos conocidos como sacadas en la dirección del objetivo. La capa profunda también contiene neuronas motoras que se proyectan a la médula cervical superior a través de la vía tectoespinal. Cuando estas neuronas se activan, la cabeza se vuelve hacia el objetivo.

La actividad colicular superior es modulada por el ácido gamma-aminobutírico o GABA, un neurotransmisor inhibidor. La actividad GABAérgica inhibitoria limita la duración de la respuesta transitoria tanto en las neuronas sensoriales visuales de la capa superficial como en las neuronas premotoras de la capa profunda del colículo superior. En respuesta a un estímulo visual, la mayoría de las neuronas de la capa superficial muestran una respuesta transitoria.

La inhibición GABAérgica silencia esta respuesta, lo que permite que las neuronas estén listas para responder de nuevo cuando se apaga el estímulo visual. Si no hay suficiente GABA, estas neuronas pueden volverse disfuncionalmente activas. Se plantea la hipótesis de que una inhibición GABAérgica insuficiente da lugar a una activación prolongada de las neuronas visiosensoriales, lo que da lugar a una discriminación temporal anormal.

Además, se plantea la hipótesis de que los movimientos anormales característicos de la distonía cervical también dan lugar a una inhibición GABAérgica insuficiente, lo que provoca una activación prolongada de las neuronas motoras en las capas profundas del colículo superior. Hemos demostrado que la discriminación temporal se puede medir de una manera sencilla y eficiente y que esta sencilla herramienta es un endofenotipo fiable para la distonía cervical. Además, puede proporcionar información sobre los mecanismos patológicos de este trastorno.