De mesure et d’analyse de la Discrimination temporelle du seuil appliqué à la dystonie cervicale

Mesure et analyse du seuil de discrimination temporelle appliqué à la dystonie cervicale. La détection des changements environnementaux est essentielle à la survie. Notre capacité à percevoir un tel changement et à réagir rapidement dépend d’un réseau au sein du mésencéphale.

Cet important réseau émet des commandes motrices et répond aux changements environnementaux et dirige notre attention de manière réflexive. Le terme discrimination temporelle décrit la capacité d’une personne à discriminer ou à percevoir des changements rapides dans son environnement. L’objectif de cet article est de présenter deux méthodes de mesure et d’analyse de la discrimination temporelle et de démontrer l’application de cette technique à l’étude de la dystonie cervicale.

Le seuil de discrimination temporelle est l’intervalle de temps le plus court auquel un observateur peut faire la distinction entre deux stimuli asynchrones et les percevoir comme se produisant séparément. Il a été démontré que la discrimination temporelle est anormale ou prolongée dans les troubles affectant les ganglions de la base, y compris la dystonie. La dystonie est le troisième trouble du mouvement le plus fréquent après la maladie de Parkinson et le tremblement essentiel.

Elle se caractérise par des contractions musculaires soutenues ou intermittentes provoquant des mouvements ou des postures anormaux, souvent répétitifs. La pathogenèse de la dystonie cervicale reste inconnue. La dystonie peut affecter n’importe quelle partie du corps.

Lorsqu’elle affecte une partie du corps, elle est connue sous le nom de dystonie focale. La dystonie affectant les muscles du cou est connue sous le nom de dystonie cervicale et est la forme la plus courante de dystonie focale à l’âge adulte. Le seuil de discrimination temporelle est mesuré chez les personnes atteintes de dystonie cervicale, leurs parents non affectés et les témoins sains.

On pense que cette technique peut fournir un aperçu de l’activité des neurones sensoriels visuels dans les couches superficielles du colliculus supérieur et que cet aperçu peut peut-être fournir des indices sur les mécanismes pathologiques sous-jacents de la dystonie cervicale. Les stimuli visuels, deux LED jaunes, sont enfermés dans des solutions matérielles sur mesure qui permettent de présenter les stimuli avec les intervalles d’interstimulus de l’ordre de la milliseconde souhaités. Deux options matérielles ont été développées.

La première est la méthode traditionnelle de simulation en laboratoire dans laquelle les LED sont positionnées à sept degrés du point central du sujet sur les côtés gauche et droit. Cette expérience est menée dans une pièce sombre. La deuxième solution matérielle est un casque portable qui permet de tester n’importe où.

Cette solution matérielle assure la cohérence de la distance et des angles entre les stimuli et le participant. Après la présentation de chaque paire de stimulus, le participant répond de la même manière ou différemment selon qu’il perçoit les stimuli comme étant synchrones ou asynchrones. L’approche standard de la présentation des stimuli est une approche en escalier.

Cette méthode consiste à présenter à l’individu des stimuli progressivement asynchrones. Les stimuli sont présentés toutes les cinq secondes, l’intervalle entre les stimuli augmentant de cinq millisecondes à chaque fois. L’essai se termine lorsqu’un participant répond différemment pour trois paires consécutives de stimuli.

L’expérience est répétée quatre fois à gauche et à droite, ce qui donne un total de huit passages. Le seuil de discrimination temporelle est calculé en prenant la médiane des seuils de chacun des huit passages pour cet individu. En raison d’un effet d’apprentissage potentiel dans la méthode de l’escalier, nous avons développé une méthode d’ordre de présentation aléatoire.

Les paires de stimuli sont toujours présentées toutes les cinq secondes, mais l’intervalle entre les stimuli varie de manière aléatoire de zéro à 100 millisecondes. La méthode standard d’analyse des données de discrimination temporelle aboutit à une valeur unique exprimée en millisecondes. Nous utilisons cette valeur pour calculer le score zed de chaque individu.

Le score zed est défini comme la différence entre la valeur du seuil de discrimination temporelle ou TDT du participant et la moyenne TDT d’une population témoin appariée selon l’âge, divisée par l’écart-type des valeurs TDT pour cette population témoin. Les valeurs TDT entraînant des scores zed supérieurs à 2,5 sont considérées comme anormales. Bien que cette approche ait été largement utilisée et que le TDT se soit avéré être un endophénotype fort et sélectif, il s’agit néanmoins d’une valeur unique.

Pour caractériser pleinement les données d’un participant, nous avons élargi notre analyse pour ajuster ses données à une distribution gaussienne cumulative. La moyenne de cette distribution représente le point auquel les participants sont tout aussi susceptibles de répondre de la même manière ou de la différence. Ce point est appelé le point d’égalité subjective.

L’écart-type de la distribution gaussienne, également appelé différence à peine perceptible, indique à quel point les participants sont sensibles aux changements d’asynchronie temporelle autour de leur moyenne. La méthode est renforcée par la soumission des données à une analyse bootstrap non paramétrique afin d’obtenir des intervalles de confiance de 95 % pour chaque participant. Les deux mesures sont corrélées avec le seuil de discrimination temporelle, mais sont indépendantes l’une de l’autre.

Cette méthode d’analyse a le potentiel de révéler des différences subtiles entre le patient et le groupe témoin qui peuvent ne pas être apparentes avec la méthode standard. Des gènes responsables ont été identifiés dans moins de 1 % des cas de dystonie focale à l’âge adulte. Un endophénotype est un marqueur subclinique du portage génétique qui peut nous aider à comprendre les mécanismes pathologiques de la maladie.

Le seuil de discrimination temporelle, un endophénotype potentiel pour la dystonie focale de l’adulte, est anormal chez jusqu’à 97 % des patients et environ 50 % de leurs parents cliniquement non affectés. De plus, un TDT anormal suit un schéma lié à l’âge et au sexe similaire à celui de la dystonie cervicale. Ces résultats suggèrent une transmission autosomique dominante et soutiennent l’utilisation du TDT comme endophénotype pour la dystonie focale de l’adulte et en particulier la dystonie cervicale.

Un TDT anormal peut être interprété comme une altération de la capacité à détecter ou à discriminer les changements environnementaux. Le colliculus supérieur situé à l’arrière du mésencéphale joue un rôle essentiel dans la détection et la réaction aux stimuli saillants. Regardons de plus près cette structure.

Le colliculus supérieur est une structure laminée appariée située dans le mésencéphale dorsal. C’est le principal centre du tronc cérébral pour transformer les informations spatiales de l’emplacement de la cible et pour orienter les mouvements de la tête et des yeux. Le colliculus supérieur se compose de plusieurs couches avec une organisation distincte.

Cependant, il peut être fonctionnellement séparé en une couche superficielle et profonde. La couche superficielle reçoit des informations directes du système visuel et contient une carte topographique du monde environnant en coordonnées rétinotopiques. Les neurones visio-sensoriels répondent à des stimuli environnementaux saillants qui encodent à leur tour l’emplacement des objets sur une carte rétinotopique.

Les neurones prémoteurs de la couche profonde se projettent vers d’autres régions du cerveau qui, lorsqu’elles sont excitées, se déclenchent à des fréquences élevées, générant des mouvements oculaires rapides appelés saccades dans la direction de la cible. La couche profonde contient également des motoneurones qui se projettent vers la moelle cervicale supérieure via la voie tectospinale. Lorsque ces neurones sont activés, la tête se tourne vers la cible.

L’activité colliculaire supérieure est modulée par l’acide gamma-aminobutyrique ou GABA, un neurotransmetteur inhibiteur. L’activité GABAergique inhibitrice limite la durée de la réponse transitoire dans les neurones sensoriels visuels de la couche superficielle et les neurones prémoteurs de la couche profonde du colliculus supérieur. En réponse à un stimulus visuel, la plupart des neurones de la couche superficielle présentent une réponse transitoire.

L’inhibition GABAergique réduit alors au silence cette réponse, ce qui permet aux neurones d’être prêts à répondre à nouveau lorsque le stimulus visuel est désactivé. S’il n’y a pas assez de GABA, ces neurones peuvent devenir dysfonctionnellement actifs. On suppose qu’une inhibition GABAergique insuffisante entraîne une décharge prolongée des neurones visio-sensoriels, ce qui donne lieu à une discrimination temporelle anormale.

De plus, on suppose que les mouvements anormaux caractéristiques de la dystonie cervicale entraînent également une inhibition GABAergique insuffisante, provoquant une décharge prolongée des motoneurones dans les couches profondes du colliculus supérieur. Nous avons démontré que la discrimination temporelle peut être mesurée de manière simple et efficace et que cet outil simple est un endophénotype fiable pour la dystonie cervicale. De plus, il peut potentiellement fournir un aperçu des mécanismes pathologiques de ce trouble.