Name: Pomiar i analiza progu dyskryminacji czasowej stosowanego w dystonii szyjnej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-01-27T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 5 s
Description: Poznaj metody pomiaru progu dyskryminacji czasowej w dystonii szyjnej. Technika ta pozwala badać mechanizmy patofizjologiczne choroby i może wspierać opracowanie nowych strategii terapeutycznych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

To badanie było wspierane przez granty od Health Research Board, Dystonia Ireland, Science Foundation Ireland i Irish Institute for Clinical Neuroscience.

Komisja Etyki Badań Medycznych w St. Vincent's University Hospital w Dublinie wyraziła zgodę na rekrutację pacjentów z dystonią szyjną, ich rodzeństwa (nieobciążonego dystonią) oraz zdrowych osób kontrolnych do udziału w opisanym poniżej protokole.

1. Sprzęt &amp;#38; Rozwiązania programowe
Uwaga: Opracowano dwie opcje sprzętowe do wyświetlania bodźców wizualnych z precyzyjnymi odstępami międzybodźcowymi. Obie zostały zaprojektowane i zbudowane wewnętrznie w Trinity Centre for Bioengineering, Trinity College Dublin, i zostały opisane wcześniej5,16. Osoby pragnące odtworzyć dokładne rozwiązania sprzętowe wykorzystane w niniejszej pracy mogą poprosić o nie, kontaktując się bezpośrednio z Trinity Centre for Bioengineering. Alternatywnie, pełny zestaw instrukcji, w tym pliki do druku 3D zestawu nagłownego, instrukcje do towarzyszącego mikrokontrolera Arduino, itp., można pobrać ze strony http://www.dystoniaresearch.ie/temporal-discrimination-threshold/. Bodźce prezentowane w podejściu z wykorzystaniem pulpitu mogą być generowane za pomocą niestandardowych programów w Presentation (np. Neurobehavioural Systems), zainstalowanych na komputerze stacjonarnym i zaprogramowanych do sterowania diodami emitującymi światło (LED) poprzez port równoległy komputera. Alternatywnie, jak opisano poniżej, diodami LED na pulpicie można sterować za pomocą mikrokontrolera Arduino. Zarówno kod Presentation, jak i pliki Arduino są również dostępne do pobrania pod powyższym linkiem.
<ol>
	<li>Sprzęt TDT: Metoda blatowa
	<ol>
		<li>Nanieś znak „X”, jako punkt fiksacji, na czarnej macie lub arkuszu umieszczonym na stole przed uczestnikiem.</li>
		<li>Poproś uczestnika o zajęcie pozycji siedzącej bezpośrednio przed punktem fiksacyjnym.</li>
		<li>Umieść pary żółtych diod elektroluminescencyjnych (LED) (średnica 5 mm, 90 cd/m2 luminancji), zamknięte w pudełku, na stole przed uczestnikiem.</li>
		<li>Ustaw pudełko tak, aby diody LED były wyrównane pionowo i odpowiednio rozmieszczone 7 &#176; od punktu centralnego badanego, po lewej i prawej stronie, zgodnie z potrzebami.</li>
		<li>Przeprowadź ten eksperyment w zaciemnionym pomieszczeniu. Może być wymagana niewielka ilość światła tła, aby operator widział wystarczająco dużo do przeprowadzenia eksperymentu.</li>
		<li>Poleć uczestnikowi, aby przez cały czas skupiał wzrok na punkcie fiksacyjnym i nie patrzył bezpośrednio na migające diody LED.</li>
		<li>Podłącz mikrokontroler do obudowy z diodami LED i postępuj zgodnie z instrukcjami wyświetlanymi na ekranie ciekłokrystalicznym obudowy mikrokontrolera, np.wybierz metodę prezentacji: „random” lub „staircase” oraz wybierz tryb: „left top first”, itp..</li>
		<li>Poproś uczestnika o odpowiedź &#34;to samo&#34; lub &#34;różne&#34; po prezentacji każdej pary bodźców, w zależności od tego, czy postrzegają one bodźce jako synchroniczne czy asynchroniczne.</li>
		<li>Poinformuj uczestnika o zbliżającym się rozpoczęciu każdej próby, odliczając na głos od 5 do 0 s zgodnie z odliczaniem wyświetlanym na ekranie.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Rycina 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56310/56310fig1.jpg" /> 
Rycina 1: (a) Schemat konstrukcji zestawu nagłownego. Para żółtych diod LED (średnica 5 mm) oraz czerwona dioda LED fiksacyjna (średnica 3 mm) są umieszczone po lewej i prawej stronie uczestnika za pomocą jednostki montowanej na głowie i stają się widoczne dzięki odbiciu w lustrach znajdujących się przed użytkownikiem. (b) Schematyczny model 3D zestawu nagłownego. Zestaw nagłowny został wykonany z nylonu spiekanego laserowo, waży 0,70 kg, posiada niski współczynnik przejrzystości i jest koloru czarnego, aby zminimalizować przenikanie światła. (a i b) zostały powielone z niewielką modyfikacją z pracy Butler et al.16 za zgodą IOP Publishing. (c) Pudełko z bodźcami LED do prezentacji na stole.
<ol start="2">
	<li>Sprzęt TDT: Przenośny zestaw słuchawkowy TDT
	<ol>
		<li>Przeprowadź badanie w dowolnej odpowiedniej lokalizacji.</li>
		<li>Podłącz mikrokontroler do zestawu słuchawkowego i postępuj zgodnie z instrukcjami wyświetlanymi na ekranie LCD obudowy mikrokontrolera, np. wybierając metodę prezentacji: „random” (losowa) lub „staircase” (schodkowa) oraz tryb: „left top first” (najpierw lewa góra) itp.</li>
		<li>Poproś uczestnika o zajęcie pozycji z łokciami opartymi na stole przed nim. Następnie, gdy uczestnik trzyma urządzenie w dłoniach, poproś go o delikatne dociśnięcie twarzy do gumowej uszczelki wokół okularu, aby odciąć światło zewnętrzne.</li>
		<li>Poleć uczestnikowi, aby przez cały czas skupiał wzrok na czerwonej diodzie LED fiksacyjnej i nie patrzył bezpośrednio na migające diody LED.</li>
		<li>Poproś uczestnika o odpowiedź „takie same” lub „różne” po prezentacji każdej pary bodźców, w zależności od tego, czy postrzega on bodźce jako synchroniczne czy asynchroniczne.</li>
		<li>Informuj uczestnika o rozpoczęciu każdej próby, odliczając na głos od 5 do 0 s zgodnie z odliczaniem na ekranie.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Prezentacja bodźców
Uwaga: Zastosowano dwa podejścia do prezentacji bodźców.
<ol>
	<li>Metoda schodkowa
	<ol>
		<li>Wybierz prezentację „schodkową” (staircase); bodźce są prezentowane co 5 s, przy czym odstęp międzybodźcowy rozpoczyna się od 0 i staje się sukcesywnie bardziej asynchroniczny (zwiększając się o 5 ms) przy każdej próbie.</li>
		<li>Wybierz jeden z czterech trybów prezentacji: (i) najpierw górna lewa dioda LED, (ii) najpierw dolna lewa dioda LED, (iii) najpierw górna prawa dioda LED lub (iv) najpierw dolna prawa dioda LED.</li>
		<li>Powtórz krok 2.1.2 tak, aby każdy tryb został uruchomiony dwukrotnie, co da łącznie osiem serii.</li>
		<li>Zakończ próbę, gdy uczestnik odpowie „różne” dla trzech kolejnych par bodźców.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Metoda prezentacji losowej
	<ol>
		<li>Wybierz prezentację „losową” (Random); pary bodźców są prezentowane co 5 s. Odstęp międzybodźcowy zmienia się w sposób randomizowany w zakresie 0-100 ms.</li>
		<li>Wybierz jeden z czterech trybów prezentacji: (i) najpierw górna lewa dioda LED, (ii) najpierw dolna lewa dioda LED, (iii) najpierw górna prawa dioda LED lub (iv) najpierw dolna prawa dioda LED.</li>
		<li>Powtórz krok 2.2.2 tak, aby każdy tryb został uruchomiony dwukrotnie, co da łącznie osiem serii. 
		Uwaga: Każda seria ma taką samą długość i zostanie zakończona automatycznie.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Analiza danych
<ol>
	<li>Pojedyncza wartość TDT
	<ol>
		<li>Wykorzystując dane z metody schodkowej, zaznacz pierwszą z trzech końcowych odpowiedzi &#34;różne&#34; dla każdego z ośmiu przejść. Są to wartości progowe dla każdego przejścia.</li>
		<li>Oblicz próg dyskryminacji czasowej (TDT) dla każdego uczestnika, wyznaczając medianę progów z każdego z jego ośmiu przejść, co pozwoli uzyskać pojedynczą wartość TDT (w milisekundach) dla danej osoby.</li>
		<li>Oblicz Zscore dla każdego uczestnika. Zdefiniuj Zscore jako różnicę między TDT uczestnika a średnim TDT populacji kontrolnej dopasowanej pod względem wieku (<img alt="Równanie 1" src="/files/ftp_upload/56310/56310eq1.jpg" />), podzieloną przez odchylenie standardowe wartości TDT dla tej populacji kontrolnej <img alt="Równanie 2" src="/files/ftp_upload/56310/56310eq2.jpg" />. 
		<img alt="Równanie 3" src="/files/ftp_upload/56310/56310eq3.jpg" /></li>
		<li>Określ, czy u danej osoby TDT jest w normie, czy nieprawidłowe. Zscore ≥ 2,5 uznaje się za odzwierciedlający nieprawidłowe TDT.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Analiza rozkładu
	<ol>
		<li>Wykorzystując dane z metody schodkowej, zakoduj dane odpowiedzi tak, aby &#34;0&#34; odpowiadało odpowiedzi &#34;takie same&#34;, a &#34;1&#34; odpowiedzi &#34;różne&#34;, Tabela 1.</li>
		<li>Pobierz bezpłatny program MATLAB.exe ze strony http://www.dystoniaresearch.ie/temporal-discrimination-threshold/, aby przeprowadzić analizę rozkładu opisaną poniżej.&#160;Pełny opis tej metody znajduje się w pracy Butler et al.16. Alternatywnie postępuj zgodnie z opisem poniżej.</li>
		<li>Uzupełnij dane, aby upewnić się, że wszystkie przejścia mają taką samą długość jak najdłuższe przejście. Robi się to poprzez założenie, że wszystkie kolejne odpowiedzi po zakończeniu przejścia są &#34;różne&#34;, Tabela 1(b).</li>
		<li>Oblicz średnie odpowiedzi w próbach dla każdego uczestnika, Tabela 1(c). Można to przedstawić na wykresie jako funkcję asynchronii bodźców.</li>
		<li>Dopasuj te uśrednione lub reprezentatywne dane do skumulowanej funkcji Gaussa. Średnia tego rozkładu reprezentuje punkt, w którym uczestnicy z równym prawdopodobieństwem odpowiadają „takie same” lub „różne”. Punkt ten nazywany jest „punktem subiektywnej równości” (PSE). Odchylenie standardowe rozkładu Gaussa, nazywane również „progiem najmniejszej zauważalnej różnicy” (JND), wskazuje, jak wrażliwi są uczestnicy na zmiany asynchronii czasowej wokół ich średniej.</li>
		<li>Rozszerz analizę, poddając dane nieparametrycznej procedurze bootstrapowania w celu oszacowania 95% przedziałów ufności dla TDT oraz PSE i JND psychometrycznej, skumulowanej funkcji Gaussa. Aby to zrobić, wygeneruj nowe reprezentatywne zestawy danych poprzez losowanie ze zwracaniem z oryginalnych odpowiedzi, Tabela 1(b), dla każdego kroku czasowego. Oblicz TDT i dopasuj nową funkcję psychometryczną dla każdego reprezentatywnego zestawu danych16.</li>
		<li>Oblicz dobroć dopasowania lub dewiancję (D) dla każdego uczestnika, korzystając z ilorazu wiarygodności logarytmicznej,16,17 
		<img alt="Równanie 4" src="/files/ftp_upload/56310/56310eq4.jpg" /> 
		gdzie K to liczba punktów czasowych, ni to liczba powtórzeń w tym punkcie czasowym, zazwyczaj osiem powtórzeń (cztery prawe i cztery lewe), yi to obserwowana proporcja odpowiedzi asynchronicznych, a pi to proporcja odpowiedzi asynchronicznych przewidywana przez dopasowaną krzywą. Wartość dewiancji równa 0 oznacza idealne dopasowanie.</li>
		<li>Przedstaw wyniki na wykresie. 
		Uwaga: Dane z podejścia z randomizowaną prezentacją można analizować w celu wyznaczenia pojedynczego lub rozproszonego TDT w sposób opisany w sekcji 3 powyżej dla danych pochodzących z metody prezentacji schodkowej. Jednakże, ze względu na losową kolejność prezentacji odstępów międzybodźcowych, dane te muszą zostać najpierw uporządkowane (od najmniejszego do największego odstępu międzybodźcowego) przed rozpoczęciem opisanej powyżej analizy, Tabela 2. Dodatkowo, w przypadku randomizowanej prezentacji nie ma potrzeby uzupełniania danych, ponieważ domyślnie wszystkie przejścia mają taką samą długość.</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 nie mają żadnych źródeł finansowania, ujawnień finansowych ani konfliktu interesów, które mogliby zadeklarować. Michael Hutchinson otrzymuje granty badawcze od Dystonia Ireland, Health Research Board of Ireland (CSA-2012-5), Foundation for Dystonia Research (Belgia) oraz Irish Institute of Clinical Neuroscience. Sean O'Riordan relacjonuje, że otrzymał honorarium mówcy od Abbvie. Richard Reilly otrzymuje fundusze od Science Foundation Ireland, Enterprise Ireland i Health Research Board of Ireland.

Pomiary i analizy TDT 
Zaprezentowano dwie formy aparatury (stołową i słuchawkową), dwie metody prezentacji bodźców (schodowa i losowa) oraz dwa podejścia do analizy danych (tradycyjne i dystrybucyjne), aby zilustrować, w jaki sposób mierzyć i kwantyfikować zdolność do dyskryminacji czasowej danej osoby. Przenośny zestaw słuchawkowy zapewnia wygodną opcję sprzętową, która zapewnia stałą odległość i kąty między uczestnikiem a źródłami światła LED, a jednocześnie umożliwia groma...

Dyskryminacja czasowa opisuje zdolność osoby do rozróżniania lub dostrzegania szybkich zmian w swoim otoczeniu. Próg dyskryminacji czasowej (TDT) to najkrótszy przedział czasu, w którym dana osoba może dostrzec, że dwa sekwencyjne bodźce sensoryczne są asynchroniczne. Wykazano, że dyskryminacja czasowa jest nienormalnie przedłużona w zaburzeniach wpływających na zwoje podstawy, w tym dystonii1,2,3,4,5,6,7.
Dystonia jest trzecim najczęstszym zaburzeniem neurologicznym ruchu - po chorobie Parkinsona i drżeniu samoistnym. Charakteryzuje się utrzymującymi się lub przerywanymi skurczami mięśni powodującymi nieprawidłowe, często powtarzające się ruchy lub postawy8. Dystonia może dotyczyć każdej części ciała. Kiedy dotyka jednej części ciała, jest to znane jako dystonia ogniskowa8. Dystonia wpływająca na mięśnie szyi jest znana jako dystonia szyjna i jest najczęstszym fenotypem idiopatycznej izolowanej dystonii ogniskowej u dorosłych. 9,10 Patogeneza dystonii szyjnej pozostaje nieznana; Uważa się, że jest to choroba genetyczna dziedziczona autosomalnie dominująco i znacznie zmniejszona penetracja. Czynniki środowiskowe są również uważane za ważne w odniesieniu do penetracji i ekspresji choroby.
Górny wzgórek, struktura sensomotoryczna znajdująca się w grzbietowej części śródmózgowia, jest ważna dla szybkiego wykrywania bodźców środowiskowych w procesie ukrytego zorientowania uwagi2,11,12. Bodźce wzrokowe szybko uzyskują dostęp do wzgórka górnego przez szlak wielkokomórkowy siatkówkowo-tektalny. TDT jest prostą, obiektywną miarą, która uważa się za reprezentującą przetwarzanie bodźców wzrokowych (i innych bodźców sensorycznych) w powierzchownych warstwach wzgórka górnego. TDT badano u osób z dystonią szyjną, ich zdrowych krewnych i zdrowych uczestników z grupy kontrolnej. W porównaniu z uczestnikami kontrolnymi dopasowanymi pod względem wieku i płci, nieprawidłowy TDT ma wysoką czułość (97%, 36 z 37 pacjentów) i swoistość (98-100%) w dystonii szyjnej1. Nieprawidłowy TDT stwierdzono u 50% zdrowych krewnych płci żeńskiej pierwszego stopnia pacjentów z dystonią szyjną (14 z 25, w wieku 48 lat lub starszych), wykazując penetrację związaną z wiekiem i płcią z dziedziczeniem autosomalnym dominującym13,14. Nieprawidłowy TDT u zdrowych krewnych pacjentów z dystonią szyjną (w porównaniu z krewnymi z prawidłowymi TDT) wiąże się ze zwiększoną objętością putaminalu (na podstawie morfometrii opartej na wokselach)15 i zmniejszoną aktywnością putaminalną (według fMRI)4. Wzgórek górny jest uważany za istotny węzeł w sieci neuronalnej, która jest dysfunkcyjna w dystonii szyjnej12. Uważa się, że ocena dyskryminacji czasowej dostarcza ważnych wskazówek co do patomechanizmów leżących u podstaw dystonii szyjnej.
Celem tego artykułu jest przedstawienie dwóch metod pomiaru i analizy dyskryminacji czasowej, a także pokazanie zastosowania tej metody do badania patofizjologii dystonii szyjnej.

<table><tbody><tr><td>Głowica TDT</td><td>Może być dostarczona przez Trinity Centre for Bioengineering, Trinity College Dublin.&nbsp; Alternatywnie, pełne instrukcje są dostępne do bezpłatnego pobrania ze strony http://www.dystoniaresearch.ie/temporal-discrimination-threshold/</td> <td>1</td><td>Specjalnie zbudowane, przenośne urządzenie do prezentacji bodźców wzrokowych.</td></tr><tr><td>Skrzynka LED TDT</td><td>może być dostarczona przez Trinity Centre for Bioengineering, Trinity College Dublin.&nbsp; Alternatywnie, pełne instrukcje są dostępne do bezpłatnego pobrania ze strony http://www.dystoniaresearch.ie/temporal-discrimination-threshold/</td> <td>2</td><td>Specjalnie zbudowane, stołowe urządzenie do prezentacji bodźców wzrokowych.</td></tr><tr><td>Mikrokontroler</td><td>może być dostarczony przez Trinity Centre for Bioengineering, Trinity College Dublin.&nbsp; Alternatywnie, pełne instrukcje są dostępne do bezpłatnego pobrania ze strony http://www.dystoniaresearch.ie/temporal-discrimination-threshold/</td> <td>3</td><td>Specjalnie zbudowany mikrokontroler do dostarczania bodźców wizualnych w klatce schodowej lub w losowej kolejności, z precyzyjnymi interwałami między bodźcami.</td></tr></tbody></table>

pomiar i analiza progu dyskryminacji czasowej stosowanego w dystonii szyjnej

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

Próg dyskryminacji czasowej (TDT) to najkrótszy przedział czasowy, w którym obserwator może rozróżnić dwa kolejne bodźce jako asynchroniczne (zazwyczaj 30-50 ms). Wykazano, że jest nieprawidłowy (przedłużony) w zaburzeniach neurologicznych, w tym w dystonii szyjnej, fenotypie idiopatycznej izolowanej dystonii ogniskowej o początku w wieku dorosłym. TDT jest ilościową miarą zdolności do postrzegania szybkich zmian w środowisku i jest uważany za wskaźnik zachowania neuronów wzrokowych w wzgórku górnym, kluczowym węźle w ukrytej orientacji uwagi. W artykule przedstawiono metody pomiaru TDT (w tym dwie opcje sprzętowe i dwa tryby prezentacji bodźców). Badamy również dwa podejścia do analizy danych i kalkulacji TDT. Omówiono również zastosowanie oceny dyskryminacji czasowej do zrozumienia patogenezy dystonii szyjnej i idiopatycznej izolowanej dystonii ogniskowej o początku w wieku dorosłym.

Przykłady wypełnionych arkuszy wyników przedstawiono w Tabelach 1 i 2, które odpowiednio reprezentują wyniki uzyskane po zastosowaniu metody schodkowej oraz metody losowego prezentowania bodźców. Wyróżniono progi dla każdego przejścia (czas wystąpienia pierwszej z trzech par bodźców uznanych za 'różne'). W przypadku Tabeli 1, TDT obliczono jako 25 ms (t.j. mediana wartości 40, 25, 25, 25, 45, 25, 40, 10 ms). Dane...

Przedstawiono metody pomiaru i analizy progu dyskryminacji czasowej oraz omówiono jego zastosowanie do badania patogenezy dystonii szyjnej.

Pomiar i analiza progu dyskryminacji czasowej stosowanego w dystonii szyjnej

The temporal discrimination threshold (TDT) is the shortest time interval at which an observer can discriminate two sequential stimuli as being ...

Pomiar i analiza progu dyskryminacji czasowej stosowanego w dystonii szyjnej. Wykrywanie zmian środowiskowych jest kluczem do przetrwania. Nasza zdolność do dostrzegania takich zmian i szybkiego reagowania zależy od sieci w śródmózgowiu.Ta ważna sieć wydaje polecenia motoryczne i reaguje na zmiany otoczenia oraz kieruje naszą uwagę w sposób odruchowy. Termin dyskryminacja czasowa opisuje zdolność osoby do rozróżniania lub dostrzegania szybkich zmian w swoim otoczeniu. Celem artykułu jest przedstawienie dwóch metod pomiaru i analizy dyskryminacji czasowej oraz wykazanie zastosowania tej techniki do badania dystonii szyjnej.Próg dyskryminacji czasowej to najkrótszy przedział czasu, w którym obserwator może rozróżnić dwa bodźce asynchroniczne i postrzega je jako występujące oddzielnie. Wykazano, że dyskryminacja czasowa jest nieprawidłowa lub przedłużona w zaburzeniach wpływających na zwoje podstawy, w tym dystonii. Dystonia jest trzecim najczęstszym zaburzeniem ruchowym po chorobie Parkinsona i drżeniu samoistnym.Charakteryzuje się utrzymującymi się lub przerywanymi skurczami mięśni powodującymi nieprawidłowe, często powtarzające się ruchy lub postawy. Patogeneza dystonii szyjnej pozostaje nieznana. Dystonia może dotyczyć każdej części ciała.Kiedy dotyczy jednej części ciała, jest znana jako dystonia ogniskowa. Dystonia wpływająca na mięśnie szyi jest znana jako dystonia szyjna i jest najczęstszą postacią dystonii ogniskowej w wieku dorosłym. Próg dyskryminacji czasowej jest mierzony u osób z dystonią szyjną, ich zdrowych krewnych i zdrowych osób z grupy kontrolnej.Uważa się, że technika ta może zapewnić wgląd w aktywność wzrokowych neuronów czuciowych w powierzchownych warstwach wzgórka górnego i że ten wgląd może dostarczyć wskazówek co do patomechanizmów leżących u podstaw dystonii szyjnej. Bodźce wizualne, dwie żółte diody LED, są zamknięte w specjalnie zaprojektowanych rozwiązaniach sprzętowych, które umożliwiają prezentację bodźców z pożądanymi milisekundowymi interwałami między bodźcami. Opracowano dwie opcje sprzętowe.Pierwszą z nich jest tradycyjna laboratoryjna metoda stołowa, w której diody LED są umieszczone siedem stopni od punktu środkowego obiektu po lewej i prawej stronie. Eksperyment ten przeprowadzany jest w zaciemnionym pomieszczeniu. Drugim rozwiązaniem sprzętowym jest przenośny zestaw słuchawkowy, który umożliwia testowanie w dowolnym miejscu.To rozwiązanie sprzętowe zapewnia spójność odległości i kątów między bodźcami a uczestnikiem. Po prezentacji każdej pary bodźców uczestnik reaguje tak samo lub inaczej w zależności od tego, czy postrzega bodźce jako synchroniczne czy asynchroniczne. Standardowym podejściem do prezentacji bodźców jest podejście schodowe.Metoda ta polega na prezentowaniu jednostce stopniowo asynchronicznych bodźców. Bodźce są prezentowane co pięć sekund, przy czym interwał między bodźcami zwiększa się za każdym razem o pięć milisekund. Badanie kończy się, gdy uczestnik reaguje inaczej na trzy kolejne pary bodźców.Eksperyment powtarza się cztery razy po lewej i prawej stronie, co daje w sumie osiem przebiegów. Próg dyskryminacji czasowej oblicza się, biorąc pod uwagę medianę progów z każdego z ośmiu przebiegów dla danej osoby. Ze względu na potencjalny efekt uczenia się w metodzie klatki schodowej, opracowaliśmy metodę losowej kolejności prezentacji.Pary bodźców są nadal prezentowane co pięć sekund, ale interwał między bodźcami zmienia się w sposób losowy od zera do 100 milisekund. Standardowa metoda analizy danych dyskryminacji czasowej daje w wyniku pojedynczą wartość wyrażoną w milisekundach. Używamy tej wartości do obliczenia wyniku zed dla każdej osoby.Wynik zed definiuje się jako różnicę między progiem dyskryminacji czasowej uczestnika lub wartością TDT a średnim TDT z populacji kontrolnej w tym samym wieku, podzieloną przez odchylenie standardowe wartości TDT dla tej populacji kontrolnej. Wartości TDT skutkujące wynikami zed powyżej 2,5 są uważane za nieprawidłowe. Chociaż podejście to jest szeroko stosowane i wykazano, że TDT jest silnym i selektywnym endofenotypem, jest to jednak pojedyncza wartość.Aby w pełni scharakteryzować dane uczestnika, rozszerzyliśmy naszą analizę, aby dopasować jego dane do skumulowanego rozkładu Gaussa. Średnia tego rozkładu reprezentuje punkt, w którym uczestnicy są równie skłonni do udzielenia takiej samej lub różnej odpowiedzi. Punkt ten jest określany jako Punkt Subiektywnej Równości.Odchylenie standardowe rozkładu Gaussa, określane również jako Just Noticeable Difference, wskazuje, jak wrażliwi są uczestnicy na zmiany asynchroniczności czasowej wokół ich średniej. Metoda jest wzmacniana poprzez przesłanie danych do nieparametrycznej analizy bootstrap w celu uzyskania 95% przedziałów ufności dla każdego uczestnika. Oba wskaźniki są skorelowane z progiem dyskryminacji czasowej, ale są od siebie niezależne.Ta metoda analizy może ujawnić subtelne różnice między pacjentem a grupą kontrolną, które mogą nie być oczywiste w przypadku metody standardowej. Geny sprawcze zostały zidentyfikowane w mniej niż 1% przypadków dystonii ogniskowej u dorosłych. Endofenotyp jest subklinicznym markerem nosicielstwa genetycznego, który może pomóc nam zrozumieć patomechanizmy choroby.Próg dyskryminacji czasowej, potencjalny endofenotyp dystonii ogniskowej u dorosłych, jest nieprawidłowy nawet u 97% pacjentów i około 50% ich klinicznie zdrowych krewnych. Ponadto nieprawidłowy TDT przebiega zgodnie ze wzorcem związanym z wiekiem i płcią podobnym do dystonii szyjnej. Wyniki te sugerują dziedziczenie autosomalne dominujące i wspierają stosowanie TDT jako endofenotypu dystonii ogniskowej o początku w wieku dorosłym, a w szczególności dystonii szyjnej.Nieprawidłowy TDT może być interpretowany jako upośledzona zdolność do wykrywania lub rozróżniania zmian środowiskowych. Górny wzgórek znajdujący się z tyłu śródmózgowia odgrywa kluczową rolę w wykrywaniu i reagowaniu na istotne bodźce. Przyjrzyjmy się bliżej tej strukturze.Górny wzgórek to sparowana laminowana struktura znajdująca się w grzbietowej części śródmózgowia. Jest to główny ośrodek pnia mózgu do przekształcania informacji przestrzennych o lokalizacji celu oraz do orientowania ruchów głowy i oczu. Wzgórek górny składa się z kilku warstw o wyraźnej organizacji.Można go jednak funkcjonalnie rozdzielić na warstwę powierzchowną i głęboką. Warstwa powierzchowna otrzymuje bezpośrednie dane wejściowe z systemu wzrokowego i zawiera mapę topograficzną otaczającego świata we współrzędnych retinotopowych. Neurony wzrokowo-czuciowe reagują na istotne bodźce środowiskowe, które z kolei kodują lokalizację obiektów na mapie siatkówkowej.Neurony przedruchowe w głębokiej warstwie rzutują na inne obszary mózgu, które po wzbudzeniu strzelają z wysokimi częstotliwościami, generując szybkie ruchy gałek ocznych znane jako sakkady w kierunku celu. Warstwa głęboka zawiera również neurony ruchowe, które wystają do górnego rdzenia szyjnego przez szlak tektordzeniowy. Kiedy te neurony są aktywowane, głowa obraca się w kierunku celu.Doskonała aktywność kolkularna jest modulowana przez kwas gamma-aminomasłowy lub GABA, neuroprzekaźnik hamujący. Hamująca aktywność GABA-ergiczna ogranicza czas trwania przejściowej odpowiedzi zarówno w wzrokowych neuronach czuciowych w warstwie powierzchownej, jak i neuronach przedruchowych w głębokiej warstwie wzgórka górnego. W odpowiedzi na bodziec wzrokowy większość neuronów w warstwie powierzchownej wykazuje przejściową odpowiedź.Hamowanie GABA-ergiczne następnie wycisza tę reakcję, umożliwiając neuronom gotowość do ponownej odpowiedzi, gdy bodziec wzrokowy jest wyłączony. Jeśli nie ma wystarczającej ilości GABA, neurony te mogą stać się dysfunkcyjnie aktywne. Przypuszcza się, że niewystarczające hamowanie GABA-ergiczne powoduje przedłużone uruchamianie neuronów wzrokowo-czuciowych, powodując nieprawidłową dyskryminację czasową.Ponadto przypuszcza się, że nieprawidłowe ruchy charakterystyczne dla dystonii szyjnej również powodują niewystarczające hamowanie GABA-ergiczne, powodując przedłużone uruchamianie neuronów ruchowych w głębokich warstwach wzgórka górnego. Wykazaliśmy, że dyskryminacja czasowa może być mierzona w prosty i skuteczny sposób oraz że to proste narzędzie jest wiarygodnym endofenotypem dystonii szyjnej. Ponadto może potencjalnie dostarczyć wglądu w patomechanizmy tego zaburzenia.

measurement-analysis-temporal-discrimination-threshold-applied-to

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Ten film demonstruje technikę pomiaru okresu ciszy kontralateralnej (cSP) za pomocą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej. Ułóż rękę pacjenta na brzuchu i umieść elektrodę na pierwszym grzędowym mięśniu międzykostnym (FDI). Następnie umieść przyrząd do pomiaru siły między kciukiem a palcem wskazującym. Zidentyfikuj obszar głównej kory ruchowej (M1) mózgu. Utrzymuj znormalizowany nacisk na urządzenie do pomiaru siły i stymuluj obszar M1 do rejestrowania aktywności mięśni, zwanej potencjałem...

Pomiar kontralateralnego okresu ciszy wywołanego przezczaszkową stymulacją magnetyczną

Jednopulsowa przezczaszkowa stymulacja magnetyczna nad główną korą ruchową, neuronawigacja i rejestracja aktywności elektromiograficznej mięśni dłoni zostały wykorzystane w tym badaniu do zbadania pobudliwości korowo-rdzeniowej, podczas gdy uczestnicy obserwowali sekwencje działań.

Modulacja pobudliwości korowo-rdzeniowej podczas obserwacji działania

Obiektywny i łatwy pomiar przetwarzania sensorycznego jest niezwykle trudny u niewerbalnych lub wrażliwych pacjentów pediatrycznych. Opracowaliśmy nową metodologię ilościowej oceny korowego przetwarzania lekkiego dotyku, dźwięków mowy i multisensorycznego przetwarzania 2 bodźców przez niemowlęta i dzieci, bez konieczności aktywnego udziału pacjenta lub powodowania dyskomfortu u wrażliwych pacjentów.

Ilościowa ocena korowego przetwarzania słuchowo-dotykowego u dzieci niepełnosprawnych

Tutaj prezentujemy protokoły do określania progów wykrywania drgań i ostrości dotyku za pomocą metod psychofizycznych u człowieka.

Pomiar progu detekcji drgań i ostrości przestrzennej dotyku u ludzi

Metody psychofizyczne, takie jak procedura szacowania QUEST, mogą skutecznie dostarczyć solidnych szacunków intensywności stymulacji, przy której odczucia niebolesne przechodzą w bolesne. Poprzez wielokrotną stymulację intensywności progowej, zmienność odpowiedzi ratingowych można bezpośrednio przypisać klasyfikacjom percepcyjnym w kolejnych analizach.

Psychofizycznie zakotwiczone, solidne progowanie w badaniu lateralizacji oscylacyjnej aktywności bodźców wstępnych związanej z bólem

Udostępniamy protokół do generowania farmakologicznego modelu myszy dystonii DYT/PARK-ATP1A3 poprzez wszczepienie kaniul do zwojów podstawy i móżdżku podłączonych do pomp osmotycznych. Opisujemy indukcję ruchów podobnych do dystonii poprzez zastosowanie wyzwania motorycznego i charakterystykę fenotypu za pomocą behawioralnych systemów punktacji.

Implantacja pomp osmotycznych i indukcja stresu w celu ustalenia objawowego, farmakologicznego modelu myszy dla dystonii DYT/PARK-ATP1A3

Ten artykuł opisuje metody wywoływania i oceny dyskinez wywołanych lewodopą w szczurzym modelu choroby Parkinsona. Protokół zawiera szczegółowe informacje dotyczące intensywności i częstotliwości szeregu zachowań dyskkinetycznych, zarówno dystonicznych, jak i hiperkinetycznych, zapewniając niezawodne narzędzie do testowania terapii ukierunkowanych na tę niezaspokojoną potrzebę medyczną.

Indukcja i ocena dyskinez wywołanych lewodopą w szczurzym modelu choroby Parkinsona

Ocena okresu milczenia kontralateralnego (cSP) jest obiecującym biomarkerem wskazującym pobudliwość kory mózgowej i odpowiedź na leczenie. Przedstawiamy protokół oceny cSP przeznaczony do badania hamowania korowo-rdzeniowego kończyn górnych i dolnych M1.

Pomiar kontralateralnego okresu ciszy indukowanego przezczaszkową stymulacją magnetyczną jednoimpulsową w celu zbadania hamowania korowo-rdzeniowego M1

APTrack to wtyczka oprogramowania opracowana dla platformy Open Ephys, która umożliwia wizualizację danych w czasie rzeczywistym i śledzenie potencjałów czynnościowych neuronów w pętli elektrycznej. Z powodzeniem zastosowaliśmy to w mikroneurografii dla ludzkich nocyceptorów z włókna C oraz mysich nocyceptorów z włókna C i Aδ.

Śledzenie progów elektrycznych w czasie rzeczywistym do translacyjnych badań nad bólem

Ten protokół zapewnia metodę śledzenia automatycznego mrużenia oczu u gryzoni w czasie w sposób zgodny z blokowaniem czasu na pomiary neurofizjologiczne. Oczekuje się, że protokół ten będzie przydatny dla naukowców badających mechanizmy zaburzeń bólowych, takich jak migrena.

Zautomatyzowana metoda mrużenia oczu dla zachowania synchronizacji czasu i dynamiki mózgu w badaniach bólu myszy

Poznaj metody pomiaru progu dyskryminacji czasowej w dystonii szyjnej. Technika ta pozwala badać mechanizmy patofizjologiczne choroby i może wspierać opracowanie nowych strategii terapeutycznych.

Pomiar i analiza progu dyskryminacji czasowej stosowanego w dystonii szyjnej

Przeglądaj więcej filmów