Измерение и анализ порога временной дискриминации применяется к цервикальной дистонии

Измерение и анализ порога временной дискриминации, применяемого при цервикальной дистонии. Обнаружение изменений окружающей среды является ключом к выживанию. Наша способность воспринимать такие изменения и быстро реагировать на них зависит от сети в среднем мозге.

Эта важная сеть выдает моторные команды и реагирует на изменения окружающей среды, а также рефлекторно направляет наше внимание. Термин «временная дискриминация» описывает способность человека различать или воспринимать быстрые изменения в окружающей среде. Цель данной статьи – представить два метода измерения и анализа временной дискриминации и продемонстрировать применение этой методики в изучении цервикальной дистонии.

Порог временной дискриминации — это кратчайший интервал времени, в течение которого наблюдатель может различать два асинхронных стимула и воспринимать их как происходящие по отдельности. Было показано, что временная дискриминация является ненормальной или длительной при расстройствах, поражающих базальные ганглии, включая дистонию. Дистония является третьим по распространенности двигательным расстройством после болезни Паркинсона и эссенциального тремора.

Он характеризуется устойчивыми или прерывистыми мышечными сокращениями, вызывающими ненормальные, часто повторяющиеся движения или позы. Патогенез цервикальной дистонии остается неизвестным. Дистония может поражать любую часть тела.

Когда она поражает одну часть тела, это известно как фокальная дистония. Дистония, поражающая мышцы шеи, известна как цервикальная дистония и является наиболее распространенной формой фокальной дистонии, возникающей у взрослых. Порог временной дискриминации измеряется у лиц с цервикальной дистонией, их здоровых родственников и здоровых контрольных групп.

Считается, что этот метод может дать представление об активности зрительных сенсорных нейронов в поверхностных слоях верхнего холмика, и что это понимание, возможно, может дать ключ к разгадке основных патомеханизмов цервикальной дистонии. Визуальные стимулы, два желтых светодиода, заключены в специально разработанные аппаратные решения, которые позволяют представлять стимулы с желаемыми миллисекундными интервалами между стимулами. Было разработано два варианта аппаратного обеспечения.

Первый — это традиционный лабораторный настольный метод, в котором светодиоды расположены в семи градусах от центральной точки объекта с левой и правой стороны. Этот эксперимент проводится в затемненном помещении. Второе аппаратное решение – портативная гарнитура, которая позволяет проводить испытания в любом месте.

Это аппаратное решение обеспечивает постоянство расстояния и углов между стимулом и участником. После предъявления каждой пары стимулов участник реагирует одинаково или по-разному в зависимости от того, воспринимает ли он стимулы как синхронные или асинхронные. Стандартным подходом к презентации стимула является лестничный подход.

Этот метод включает в себя предъявление индивидууму постепенно асинхронных стимулов. Стимулы предъявляются каждые пять секунд, при этом интервал между стимулами каждый раз увеличивается на пять миллисекунд. Испытание заканчивается, когда участник реагирует по-разному на три последовательные пары стимулов.

Эксперимент повторяется четыре раза слева и справа, в результате чего в общей сложности получается восемь запусков. Порог временной дискриминации рассчитывается путем взятия медианы пороговых значений каждого из восьми прогонов для этого человека. В связи с потенциальным эффектом обучения в лестничном методе, мы разработали метод рандомизированного порядка представления.

Пары стимулов по-прежнему представляются каждые пять секунд, но интервал между стимулами изменяется случайным образом от нуля до 100 миллисекунд. Стандартный метод анализа данных временной дискриминации приводит к одному значению, выраженному в миллисекундах. Мы используем это значение для расчета zed score для каждого человека.

Оценка по шкале zed определяется как разница между порогом временной дискриминации участника или значением TDT и средним TDT из контрольной популяции соответствующего возраста, деленная на стандартное отклонение значений TDT для этой контрольной популяции. Значения TDT, приводящие к баллам по шкале zed выше 2,5, считаются ненормальными. Несмотря на то, что этот подход широко используется и было показано, что ТДТ является сильным и селективным эндофенотипом, тем не менее, это единая величина.

Чтобы полностью охарактеризовать данные участника, мы расширили наш анализ, чтобы подогнать его данные под кумулятивное распределение Гаусса. Среднее значение этого распределения представляет собой точку, в которой участники с одинаковой вероятностью ответят одинаково или по-разному. Эта точка называется точкой субъективного равенства.

Стандартное отклонение гауссова распределения, также называемое заметной разницей, показывает, насколько чувствительны участники к изменениям во временной асинхронности вокруг их среднего значения. Метод усиливается путем представления данных в непараметрический бутстреп-анализ, чтобы получить 95% доверительные интервалы для каждого участника. Обе метрики коррелируют с порогом временной дискриминации, но не зависят друг от друга.

Этот метод анализа может выявить тонкие различия между пациентом и контрольной группой, которые могут быть незаметны при использовании стандартного метода. Причинные гены были идентифицированы менее чем в 1% случаев фокальной дистонии у взрослых. Эндофенотип — это субклинический маркер генетического носительства, который может помочь нам понять патомеханизмы заболевания.

Порог временной дискриминации, потенциальный эндофенотип для фокальной дистонии, начинающейся у взрослых, является аномальным у 97% пациентов и примерно у 50% их клинически незатронутых родственников. Кроме того, аномальная ТДТ следует возрастной и половой схеме, аналогичной цервикальной дистонии. Эти данные свидетельствуют об аутосомно-доминантном наследовании и поддерживают использование ТДТ в качестве эндофенотипа при фокальной дистонии у взрослых и, в частности, при цервикальной дистонии.

Аномальный TDT можно интерпретировать как нарушение способности обнаруживать или различать изменения окружающей среды. Верхний холмик, расположенный в задней части среднего мозга, играет решающую роль в обнаружении заметных раздражителей и реагировании на них. Давайте подробнее рассмотрим эту структуру.

Верхний холмик представляет собой парную слоистую структуру, расположенную в дорсальном среднем мозге. Это основной центр ствола мозга для преобразования пространственной информации о местоположении цели и для ориентации движений головы и глаз. Верхний холмик состоит из нескольких слоев с ярко выраженной организацией.

Тем не менее, его можно функционально разделить на поверхностный и глубокий слой. Поверхностный слой получает непосредственные входные данные от зрительной системы и содержит топографическую карту окружающего мира в ретинотопических координатах. Зрительно-сенсорные нейроны реагируют на заметные стимулы окружающей среды, которые, в свою очередь, кодируют местоположение объектов на ретинотопической карте.

Премоторные нейроны в глубоком слое проецируются в другие области мозга, которые, когда они возбуждаются, активируются на высоких частотах, генерируя быстрые движения глаз, известные как саккады, в направлении цели. Глубокий слой также содержит моторные нейроны, которые проецируются в верхний шейный мозг через тектоспинальный путь. Когда эти нейроны активируются, голова поворачивается в сторону цели.

Повышенная колликулярная активность модулируется гамма-аминомасляной кислотой или ГАМК, тормозящим нейромедиатором. Тормозная ГАМКергическая активность ограничивает продолжительность переходного ответа как в зрительных сенсорных нейронах в поверхностном слое, так и в премоторных нейронах в глубоком слое верхнего холмика. В ответ на визуальный стимул большинство нейронов в поверхностном слое проявляют переходный ответ.

Затем ГАМКергическое торможение подавляет эту реакцию, позволяя нейронам быть готовыми к ответу, когда визуальный стимул выключен. При недостаточной ГАМК эти нейроны могут стать дисфункционально активными. Предполагается, что недостаточное ингибирование ГАМК приводит к длительному возбуждению визиосенсорных нейронов, что приводит к аномальной временной дискриминации.

Кроме того, предполагается, что аномальные движения, характерные для цервикальной дистонии, также приводят к недостаточному ГАМКергическому торможению, вызывающему длительное возбуждение двигательных нейронов в глубоких слоях верхнего холмика. Мы продемонстрировали, что временная дискриминация может быть измерена простым и эффективным способом, и что этот простой инструмент является надежным эндофенотипом для цервикальной дистонии. Кроме того, он потенциально может дать представление о патомеханизмах этого расстройства.