Medição e análise do limiar discriminação Temporal aplicado a distonia Cervical

Mensuração e análise do limiar de discriminação temporal aplicado à distonia cervical. A detecção de mudanças ambientais é a chave para a sobrevivência. Nossa capacidade de perceber essa mudança e reagir rapidamente depende de uma rede dentro do mesencéfalo.

Essa importante rede emite comandos motores e responde às mudanças ambientais e direciona nossa atenção de maneira reflexiva. O termo discriminação temporal descreve a capacidade de uma pessoa de discriminar ou perceber mudanças rápidas em seu ambiente. O objetivo deste artigo é apresentar dois métodos para a mensuração e análise da discriminação temporal e demonstrar a aplicação dessa técnica ao estudo da distonia cervical.

O limiar de discriminação temporal é o intervalo de tempo mais curto no qual um observador pode discriminar entre dois estímulos assíncronos e percebê-los como ocorrendo separadamente. A discriminação temporal demonstrou ser anormal ou prolongada em distúrbios que afetam os gânglios da base, incluindo distonia. A distonia é o terceiro distúrbio do movimento mais comum depois da doença de Parkinson e do tremor essencial.

É caracterizada por contrações musculares sustentadas ou intermitentes que causam movimentos ou posturas anormais, muitas vezes repetitivos. A patogênese da distonia cervical permanece desconhecida. A distonia pode afetar qualquer parte do corpo.

Quando afeta uma parte do corpo, é conhecida como distonia focal. A distonia que afeta os músculos do pescoço é conhecida como distonia cervical e é a forma mais comum de distonia focal de início na idade adulta. O limiar de discriminação temporal está sendo medido em indivíduos com distonia cervical, seus parentes não afetados e controles saudáveis.

Acredita-se que essa técnica possa fornecer informações sobre a atividade dos neurônios sensoriais visuais nas camadas superficiais do colículo superior e que essa percepção talvez possa fornecer pistas sobre os mecanismos patológicos subjacentes da distonia cervical. Os estímulos visuais, dois LEDs amarelos, são envoltos em soluções de hardware personalizadas que permitem que os estímulos sejam apresentados com os intervalos de interestímulo de milissegundos desejados. Duas opções de hardware foram desenvolvidas.

O primeiro é o método tradicional de mesa baseado em laboratório, no qual os LEDs são posicionados a sete graus do ponto central do sujeito nos lados esquerdo e direito. Este experimento é conduzido em uma sala escura. A segunda solução de hardware é um fone de ouvido portátil que permite testes em qualquer local.

Esta solução de hardware fornece consistência na distância e nos ângulos entre os estímulos e o participante. Após a apresentação de cada par de estímulos, o participante responde igual ou diferente, dependendo se percebe que os estímulos são síncronos ou assíncronos. A abordagem padrão para a apresentação de estímulos é uma abordagem de escada.

Este método envolve apresentar ao indivíduo estímulos progressivamente assíncronos. Os estímulos são apresentados a cada cinco segundos, com o intervalo entre estímulos aumentando em cinco milissegundos a cada vez. O teste termina quando um participante responde diferente por três pares consecutivos de estímulos.

O experimento é repetido quatro vezes à esquerda e à direita, resultando em um total de oito execuções. O limiar de discriminação temporal é calculado tomando a mediana dos limiares de cada uma das oito execuções para esse indivíduo. Devido a um potencial efeito de aprendizagem no método da escada, desenvolvemos um método de ordem de apresentação aleatória.

Os pares de estímulos ainda são apresentados a cada cinco segundos, mas o intervalo entre estímulos varia de forma aleatória de zero a 100 milissegundos. O método padrão de análise de dados de discriminação temporal resulta em um único valor expresso em milissegundos. Usamos esse valor para calcular a pontuação zed para cada indivíduo.

A pontuação zed é definida como a diferença entre o valor do Limiar de Discriminação Temporal ou TDT do participante e o TDT médio de uma população de controle pareada por idade dividido pelo desvio padrão dos valores de TDT para essa população de controle. Os valores de TDT que resultam em pontuações zed acima de 2,5 são considerados anormais. Embora essa abordagem tenha sido amplamente utilizada e o TDT tenha se mostrado um endofenótipo forte e seletivo, não deixa de ser um valor único.

Para caracterizar completamente os dados de um participante, expandimos nossa análise para ajustar seus dados a uma distribuição gaussiana cumulativa. A média dessa distribuição representa o ponto em que os participantes têm a mesma probabilidade de responder da mesma forma ou de forma diferente. Este ponto é referido como o Ponto de Igualdade Subjetiva.

O desvio padrão da distribuição gaussiana, também conhecido como Diferença Apenas Perceptível, indica como os participantes são sensíveis a mudanças na assincronia temporal em torno de sua média. O método é fortalecido enviando os dados para uma análise de bootstrap não paramétrica para obter intervalos de confiança de 95% para cada participante. Ambas as métricas se correlacionam com o limite de discriminação temporal, mas são independentes uma da outra.

Este método de análise tem o potencial de revelar diferenças sutis entre o grupo de pacientes e controle que podem não ser aparentes no método padrão. Os genes causadores foram identificados em menos de 1% dos casos de distonia focal de início na idade adulta. Um endofenótipo é um marcador subclínico de transporte genético que pode nos ajudar a entender os mecanismos patológicos da doença.

O limiar de discriminação temporal, um potencial endofenótipo para distonia focal de início na idade adulta, é anormal em até 97% dos pacientes e aproximadamente 50% de seus parentes clinicamente não afetados. Além disso, um TDT anormal segue um padrão relacionado à idade e ao sexo semelhante ao da distonia cervical. Esses achados sugerem herança autossômica dominante e apóiam o uso do TDT como um endofenótipo para distonia focal de início na idade adulta e, em particular, distonia cervical.

Um TDT anormal pode ser interpretado como uma capacidade prejudicada de detectar ou discriminar mudanças ambientais. O colículo superior localizado na parte de trás do mesencéfalo desempenha um papel crítico na detecção e reação a estímulos salientes. Vamos dar uma olhada mais de perto nessa estrutura.

O colículo superior é uma estrutura laminada emparelhada situada no mesencéfalo dorsal. É o principal centro do tronco cerebral para transformar as informações espaciais da localização do alvo e orientar o movimento da cabeça e dos olhos. O colículo superior consiste em várias camadas com organização distinta.

No entanto, pode ser funcionalmente separado em uma camada superficial e profunda. A camada superficial recebe informações diretas do sistema visual e contém um mapa topográfico do mundo circundante em coordenadas retinotópicas. Os neurônios visio-sensoriais respondem a estímulos ambientais salientes que, por sua vez, codificam a localização dos objetos em um mapa retinotópico.

Os neurônios pré-motores na camada profunda se projetam para outras regiões do cérebro que, quando se tornam excitadas, disparam em altas frequências, gerando movimentos oculares rápidos, conhecidos como sacades, na direção do alvo. A camada profunda também contém neurônios motores que se projetam para a medula cervical superior através da via tectoespinhal. Quando esses neurônios são ativados, a cabeça se volta para o alvo.

A atividade colicular superior é modulada pelo ácido gama-aminobutírico ou GABA, um neurotransmissor inibitório. A atividade GABAérgica inibitória limita a duração da resposta transitória nos neurônios sensoriais visuais na camada superficial e nos neurônios pré-motores na camada profunda do colículo superior. Em resposta a um estímulo visual, a maioria dos neurônios na camada superficial exibe uma resposta transitória.

A inibição GABAérgica silencia essa resposta, permitindo que os neurônios estejam prontos para responder novamente quando o estímulo visual é desligado. Se não houver GABA suficiente, esses neurônios podem se tornar disfuncionalmente ativos. Supõe-se que a inibição GABAérgica insuficiente resulta em disparo de duração prolongada de neurônios visio-sensoriais, dando origem a discriminação temporal anormal.

Além disso, os movimentos anormais característicos da distonia cervical também resultam em inibição GABAérgica insuficiente, causando disparo prolongado dos neurônios motores nas camadas profundas do colículo superior. Demonstramos que a discriminação temporal pode ser medida de maneira direta e eficiente e que essa ferramenta simples é um endofenótipo confiável para a distonia cervical. Além disso, pode potencialmente fornecer informações sobre os mecanismos patológicos desse distúrbio.