Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Neuroscience

قياس وتحليل لعتبة التمييز الزمنية المطبقة على خلل عنق الرحم

doi: 10.3791/56310 Published: January 27, 2018
* These authors contributed equally

Summary

تعرض أساليب لقياس وتحليل لعتبة التمييز الزمني، وتناقش تطبيقه للدراسة الآلية المرضية لخلل عنق الرحم.

Abstract

عتبة التمييز الزمني (TDT) هو أقصر الفترة الزمنية التي يمكن أن تميز مراقب هما المحفزات متسلسلة كما يجري المتزامن (عادة 30-50 مللي ثانية). فقد ثبت أن اضطرابات عصبية (طويلة) غير طبيعية، بما في ذلك عنق الرحم خلل، النمط الظاهري من بداية الكبار مجهول السبب خلل التنسيق معزولة. TDT هو مقياس كمي للقدرة على إدراك التغيرات السريعة في البيئة، ويعتبر مؤشرا لسلوك الخلايا العصبية البصرية في والاكيميه متفوقة، عقده رئيسية في توجيه أتينشونال السرية. ويحدد هذه المقالة أساليب لقياس TDT (بما في ذلك اثنين من خيارات الأجهزة ووسائط اثنين من عرض المحفزات). ونحن أيضا استكشاف نهجين لتحليل البيانات، وحساب TDT. وتناقش أيضا تطبيق تقييم التمييز الزمني للفهم الآلية المرضية لخلل عنق الرحم وظهور الكبار مجهول السبب خلل التنسيق معزولة.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

ويصف التمييز الزمني قدرة الشخص على التمييز، أو تصور، التغيرات السريعة في البيئة الخاصة بهم. عتبة التمييز الزمني (TDT) هو أقصر الفترة الزمنية التي يمكن أن تصور فرد أن اثنين من المنبهات الحسية متسلسلة تكون غير متزامنة. التمييز الزمني قد ثبت أن يطول طبيعي في الاضطرابات التي تصيب العقد القاعدية، بما في ذلك خلل1،2،،من34،،من56 , 7.

خلل التوتر هو اضطراب عصبي الحركة الثالث الأكثر شيوعاً-بعد باركنسون'المرض دا و"الهزة الأساسية". ويتميز بتقلصات عضلة متواصلة أو متقطعة مما تسبب في تحركات غير طبيعية، والمتكررة في كثير من الأحيان، أو المواقف8. خلل يمكن أن تؤثر على أي جزء من الجسم. عندما يؤثر على جزء واحد من الجسم المعروف خلل التنسيق8. خلل يؤثر على عضلات الرقبة المعروف خلل سرطان عنق الرحم، وهو النمط الظاهري الأكثر شيوعاً من بداية الكبار مجهول السبب خلل التنسيق معزولة. 9 , 10 أمراض عنق الرحم خلل لا يزال غير معروف؛ فإنه يعتبر أن اضطراب وراثي مع الوراثة جسمية و penetrance انخفاض ملحوظ. وتعتبر العوامل البيئية الهامة فيما يتعلق بالأمراض بينيترانسي والتعبير.

والاكيميه متفوقة، بنية حسي حركي يقع في midbrain الظهرية، من المهم للكشف السريع عن المحفزات البيئية عملية سرية أتينشونال توجيه2،،من1112. المحفزات البصرية الوصول والاكيميه متفوقة سريعاً من خلال مسار ماجنوسيلولار ريتينو تيكتال. TDT مقياس بسيطة وموضوعية يعتقد أن تمثل تجهيز البصرية (وغيرها من المنبهات الحسية) في الطبقات السطحية والاكيميه متفوقة. ودرست في TDT في الأفراد المصابين بخلل سرطان عنق الرحم، ولم يتأثر أقاربهم والمشاركين مراقبة صحية. بالمقارنة مع المشاركين التحكم مطابقة العمر والجنس، قد TDT الشاذ حساسية عالية (97%، 36 من 37 مريضا) وخصوصية (98-100 في المائة) في عنق الرحم خلل1. تم العثور على TDT غير طبيعية في 50% أقرباء الإناث لا تتأثر من المرضى الذين يعانون من خلل عنق الرحم (14 من 25، عمره 48 عاماً أو أكثر)، مما يدل على بينيترانسي المتعلقة بالعمر والجنس مع الوراثة جسمية13، 14-TDT الشاذ في لا تتأثر أقارب مرضى سرطان عنق الرحم خلل (بالمقارنة مع الأقارب مع تدتس العادية) يرتبط بزيادة حجم بوتامينال (من مورفوميتري على أساس فوكسل)15 وانخفاض النشاط بوتامينال (بواسطة الرنين المغناطيسي الوظيفي)4 . ويعتبر والاكيميه متفوقة عقده هامة في شبكة الخلايا العصبية، واختلال في عنق الرحم خلل12. ويعتبر تقييم التمييز الزمنية تقديم أدلة هامة فيما يتعلق بخلل عنق الرحم الأساسية باثوميتشانيسمس.

والهدف من هذه المادة تقديم طريقتين لقياس وتحليل التمييز الزمني، فضلا عن إثبات تطبيق هذا الأسلوب على دراسة الفسيولوجيا المرضية لخلل عنق الرحم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

لجنة أخلاقيات البحوث الطبية في مستشفى جامعة سانت فنسنت، دبلن أعطت موافقتها لتوظيف المرضى الذين يعانون من خلل في عنق الرحم والأشقاء (لم يتأثر بخلل) وضوابط صحية، للمشاركة في بروتوكول وصف أدناه.

1-الأجهزة وحلول البرمجيات

ملاحظة: تم وضع خيارين الأجهزة لعرض المحفزات البصرية بدقة الحوافز بين فترات. سواء صممت وبنيت داخل المنظمة في "مركز الثالوث" للهندسة البيولوجية، "كلية ترينيتي في دبلن"، وقد تم وصفه مسبقاً5،16. أولئك الذين يرغبون في إجراء نسخ متماثل حلول الأجهزة الدقيقة المستخدمة هنا قد طلب الشيء نفسه عن طريق الاتصال "مركز الثالوث" للهندسة الحيوية مباشرة. وبدلاً من ذلك، مجموعة كاملة من التعليمات بما في ذلك ملفات الطباعة ثلاثية الأبعاد لسماعات الرأس، والإرشادات المصاحبة اردوينو متحكم، إلخ. يمكن تحميلها من http://www.dystoniaresearch.ie/temporal-discrimination-threshold/. المحفزات المعروضة في الجدول أعلى النهج يمكن إنشاؤها باستخدام برامج مخصصة في العرض التقديمي (مثلاً، نظم السلوكية العصبية)، مثبتاً على جهاز كمبيوتر سطح مكتب والمبرمجة للتحكم الضوء – ينبعث الثنائيات (الصمام) عبر المنفذ المتوازي من جهاز الكمبيوتر. وبدلاً من ذلك، كما هو موضح أدناه، يمكن التحكم أعلى الجدول المصابيح عن طريق متحكم اردوينو. عرض التعليمات البرمجية والملفات اردوينو أيضا متاحة للتحميل من الرابط أعلاه.

  1. الأجهزة TDT: أسلوب الجدول--أعلى
    1. علامة 'X'، كنقطة تثبيت، على حصيرة أسود أو ورقة على الطاولة أمام المشاركين.
    2. أطلب من المشاركين لوضع أنفسهم بحيث أنهم يجلسون أمام نقطة التثبيت مباشرة.
    3. ضع الأزواج – رئيس باعث الضوء الأصفر (الصمام) (قطرها 5 مم، والإنارة 90 cd/م2 ) المغطى في مربع، على الطاولة أمام المشاركين.
    4. توجيه المربع عمودياً محاذاة LEDs والمتمركزة ° 7 من نقطة الوسط في هذا الموضوع على يسار ويمين، حسب الحاجة.
    5. إجراء هذه التجربة في غرفة مظلمة. قد تكون كمية صغيرة من الإضاءة الخلفية المطلوبة لتمكين المشغل لمعرفة ما يكفي لتشغيل التجربة.
    6. إرشاد المشاركين إلى التركيز على نقطة التثبيت في جميع الأوقات، وليس إلقاء نظرة مباشرة على وميض المصابيح.
    7. الاتصال متحكم دقيق إلى مربع LED واتبع على الشاشة الإرشادات المعروضة على الشاشة الكريستالية السائلة في مربع متحكم دقيق، مثلاً، حدد طريقة العرض: 'عشوائية' أو 'سلم'، وحدد الوضع: 'أولاً العلوي الأيسر'، إلخ .
    8. أطلب من المشاركين لتلبية العرض التالي "نفس" أو "مختلفة" من كل زوج التحفيز، اعتماداً على ما إذا كان يرون المحفزات يكون متزامن أو غير متزامن.
    9. إعلام المشترك عند كل محاكمة على وشك أن تبدأ، في فوكاليزينج على الشاشة العد التنازلي من s 5-0.

Figure 1
الشكل 1: (أ) تخطيطي للتصميم لسماعات الرأس. على اليسار والجانب الأيمن من المشارك عن طريق وحدة محمولة على الرأس زوج من المصابيح الصفراء (5 مم)، وتثبيت أحمر LED (3 مم)، والتي تظهر عن طريق الانعكاس في المرايا أمام المستخدم. (ب) التخطيطي نموذج ثلاثي الأبعاد لسماعات الرأس. سماعة الرأس وضعت من البلاستيك متكلس الليزر النايلون ويزن الكيلو 0.70، مؤشر شفافية منخفضة وأسود اللون للتقليل من بينيترانسي الخفيفة. (وب) مستنسخة، مع تعديل طفيف، من بتلر وآخرون. 16 بإذن من النشر IOP. (ج) الحوافز الصمام المربع لعرض أعلى الجدول.

  1. TDT الأجهزة: سماعة TDT المحمولة
    1. إجراء التجربة في أي مكان مناسب.
    2. الاتصال متحكم دقيق لسماعه الرأس ومتابعة على الشاشة الإرشادات المعروضة على الشاشة الكريستالية السائلة في مربع متحكم دقيق، مثلاً، حدد طريقة العرض: 'عشوائية' أو 'سلم'، ووضع: 'أولاً العلوي الأيسر'، إلخ.
    3. توجيه المشاركين لوضع نفسها مع مرفقية على طاولة أمامهم. ثم، عقد الجهاز في أيديهم، مباشرة منهم بلطف الضغط وجوههم إلى تسرب المطاطية المحيطة العدسة، وبالتالي ختم من الإضاءة المحيطة.
    4. إرشاد المشاركين إلى التركيز على تثبيت LED الحمراء في جميع الأوقات، وليس إلقاء نظرة مباشرة على وميض المصابيح.
    5. أطلب من المشاركين لتلبية العرض التالي "نفس" أو "مختلفة" من كل زوج التحفيز، اعتماداً على ما إذا كان يرون المحفزات يكون متزامن أو غير متزامن.
    6. إعلام المشترك عند كل محاكمة على وشك أن تبدأ، في فوكاليزينج على الشاشة العد التنازلي من s 5-0.

2-تحفيز العرض التقديمي

ملاحظة: استخدمت نهجين لعرض الحوافز.

  1. طريقة الدرج
    1. حدد العرض التقديمي 'سلم'؛ المحفزات وتعرض كل 5 s مع الفاصل الزمني بين الحافز ابتداء من الساعة 0 وأن تصبح تدريجيا أكثر غير متزامن (زيادة 5 مللي ثانية) في كل مرة.
    2. قم بتحديد أي من طرق العرض الأربع: (ط) الأيسر العلوي الصمام الأول (الثاني) اليسار أسفل الصمام الصمام العلوي (ثالثا) الحق الأول أولاً، أو (رابعا) اليمين أسفل الصمام أولاً.
    3. كرر الخطوة 2.1.2 حيث أن كل طريقة تشغيل مرتين، أسفر عن مجموعة تدير ثماني.
    4. إنهاء المحاكمة عندما يستجيب أحد المشاركين "مختلفة" عن ثلاثة أزواج على التوالي من المحفزات.
  2. أسلوب عرض عشوائي
    1. حدد العرض التقديمي 'عشوائية'؛ تعرض كل 5 أزواج المحفزات s. الفاصل الزمني بين التحفيز ويختلف، بطريقة عشوائية، من 0-100 مللي ثانية.
    2. قم بتحديد أي من طرق العرض الأربع: (ط) الأيسر العلوي الصمام الأول (الثاني) اليسار أسفل الصمام الصمام العلوي (ثالثا) الحق الأول أولاً، أو (رابعا) اليمين أسفل الصمام أولاً.
    3. كرر الخطوة 2.2.2 حيث أن كل طريقة تشغيل مرتين، أسفر عن مجموعة تدير ثماني.
      ملاحظة: تشغيل كل نفس الطول وسيتم إكمال تلقائياً.

3-بيانات التحليل

  1. قيمة مفردة TDT
    1. باستخدام البيانات من طريقة الدرج، تسليط الضوء على أول الردود "مختلفة" الثلاثة الأخيرة لكل من يدير ثمانية. هذه هي القيم الحدية لكل تشغيل.
    2. حساب عتبة التمييز الزمني (TDT) لكل مشارك بأخذ متوسط المستويات الدنيا من كل من يعمل على ثمانية؛ أدى قيمة TDT واحدة (بالمللي ثانية) للفرد.
    3. حساب Zنقاط لكل مشارك. تعريف Zنقاط كالفرق بين TDT المشارك، و TDT يعني من سكان بمراقبة مطابقة العمر (Equaiton 1، مقسمة بالانحراف المعياري للقيم TDT لأن السكان التحكم Equaiton 2 .
      Equaiton 3
    4. تحديد ما إذا كان الفرد TDT طبيعية أو غير طبيعية. Zنقاط ≥ 2.5 يعتبر أن تعكس TDT غير طبيعي.
  2. تحليل التوزيع
    1. باستخدام البيانات من طريقة الدرج، ترميز البيانات استجابة '0' يتوافق مع "نفس" ويناظر '1' "مختلفة"، الجدول 1.
    2. تحميل MATLAB.exe مجاناً القيام بتحليل التوزيع المبين أدناه من http://www.dystoniaresearch.ie/temporal-discrimination-threshold/. انظر بتلر et al. 16 للحصول على وصف كامل لهذا الأسلوب. وبدلاً من ذلك، المضي قدما كما هو موضح أدناه.
    3. لوحة البيانات التأكد من تشغيل كافة نفس طول على المدى الأطول. ويتم هذا بافتراض جميع الردود اللاحقة، بعد إنهاء تشغيل، "مختلفة"، الجدول 1 (ب).
    4. متوسط الاستجابات عبر المحاكمات لكل مشارك، الجدول 1 (ج). وهذا يمكن رسم كدالة للتحفيز أسينتشروني.
    5. تناسب هذه البيانات متوسط أو الممثل مع وظيفة غاوسي تراكمي. يعني هذا التوزيع يمثل النقطة التي المشاركين المرجح أيضا أن تستجيب "نفس" أو "المختلفة". يشار إلى هذه النقطة 'نقطة المساواة ذاتي' (PSE). الانحراف المعياري لتوزيع غاوسي، كما يشار إلى 'الفارق الملحوظ فقط' (JND)، يشير إلى مدى حساسية المشاركين هي التغيرات في أسينتشروني الزمنية حول الوسط الخاص بها.
    6. توسيع نطاق التحليل بتقديم البيانات لإجراء الإطلاق غير حدودي بغية تقدير فواصل الثقة 95% في TDT و PSE JND وظيفة غاوسي السيكولوجي، والتراكمي. للقيام بذلك، إنشاء مجموعات بيانات تمثيلية جديدة بأخذ عينات عشوائية باستبدال من الردود الأصلي، الجدول 1 (ب)، لكل خطوة وقت. حساب في TDT وتناسب وظيفة سيكولوجية جديدة لكل مجموعة بيانات تمثيلية16.
    7. حساب الخير من صالح، أو انحراف (د)، لكل مشارك باستخدام نسبة احتمال سجل،16،17
      Equaiton 4
      حيث K هو العدد النقاط الزمنية، نأنا عدد التكرار في تلك النقطة الزمنية، التكرار عادة ثمانية (أربعة من اليمين واليسار أربع)، yأنا هو نسبة الملاحظ من الردود غير متزامنة، ف الأول هو أن نسبة الردود المتزامنة التي تنبأ بها منحنى المجهزة. انحراف قيمة 0 تعني حلاً مثاليا.
    8. ارسم النتائج.
      ملاحظة: يمكن تحليل البيانات من النهج عرض عشوائي لتحديد TDT واحد أو موزعة كما هو موضح في القسم 3 أعلاه للبيانات الناشئة عن طريقة عرض الدرج. بيد أنه نظراً لترتيب عرض عشوائي الفواصل الزمنية بين المنبهات، يجب أن يكون أمر أولاً هذه البيانات (من الأصغر إلى الأكبر بين التحفيز الفاصل)، قبل الشروع في التحليل الوارد وصفها أعلاه، الجدول 2. وباﻹضافة إلى ذلك، فإنه ليس من الضروري لوحة البيانات بعد عرض عشوائي، افتراضياً، يتم تشغيل كافة متساوية الطول.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

أمثلة لملء أوراق نقاط ترد في الجدولين 1 و 2، على التوالي تمثل فيها هذه النتائج بعد الدرج وأساليب العرض التقديمي التحفيز عشوائي. الحدود القصوى لكل تشغيل (التوقيت يعتبر الأول من ثلاثة أزواج التحفيز المختلفة '')، ويسلط الضوء على. في حالة الجدول 1، يحسب TDT 25 مللي ثانية (أي، متوسط 40، 25، 25، 25، 45، 25، 40، 10 مللي ثانية). هذه البيانات مأخوذة من امرأة 35 عاماً الذين شاركوا في دراسة سابقة18. المتوسط والانحراف المعياري للقيم TDT من النساء في هذه الفئة العمرية كان 27.48 مرض التصلب العصبي المتعدد و ms 10.86، على التوالي. ولذلك يمكن حساب الحرز Z لهذا الفرد ك:
Equaiton 5

كما أدناه 2.5 ض هذهالنتيجة فقد هذا الفرد TDT عادية.

وترد الردود من الفردية التالية حافز عشوائية العرض التقديمي نفسه في الجدول 2. طلب هذه البيانات خطوة هامة قبل الاستمرار بالتحليل.

تحليل التوزيع

المراحل الرئيسية في تحليل التوزيع موضحة في الجدول 1 (البيانات الحشو واستجابة في المتوسط) و الشكل 2. نموذج للبيانات المستخدمة في هذا التحليل من نفس الموضوع الذي نوقش أعلاه والمبينة في الجدولين 1 و 2. المؤامرات في الشكل 2 يتم إنشاؤها من ملف MATLAB.exe للتنزيل. الجانب الأيسر يظهر البيانات المرصودة، ومهام غاوسي التراكمي مزودة بالبيانات bootstrapped (تكرارات 2000 التالية)، ووظيفة غاوسي التراكمي المتوسط. ويتضح الخير تدبير مناسب على الجانب الأيسر. كما هو موضح هي العتبات التمييز الزمني، تناسب المعلمات، نقطة المساواة الذاتية (PSE)، وقيم فرق ملحوظ فقط (JND). الجانب الأيسر يظهر الخير لتناسب قياس نسبة احتمال سجل (انحراف) للبيانات المرصودة (خط أحمر أفقي) وولدت مونتي كارلو سجل احتمال نسبة التوزيع وفواصل الثقة 95% (خطوط أفقية متقطع).

الصادرات القابل للتنفيذ MATLAB نفس القيم TDT و PSE JND وانقطاع bootstrapped فواصل الثقة 2.5%، 25%، 50%، 75% و 97.5 في المائة وكذلك الخير من احتواء أو انحراف وقطع إلى ملف excel. ويقدم الجدول 3 النواتج التي تم إنشاؤها للبيانات الواردة في الجدولين 1 و 2. وعلى سبيل المقارنة، قيم TDT الدرج وأساليب العرض التقديمي التحفيز العشوائية، التي تم الحصول عليها بواسطة الأسلوب القياسي (الوسيط لعتبات 8)، هي 25 مرض التصلب العصبي المتعدد ومرض التصلب العصبي المتعدد 50 على التوالي؛ بينما يورد الجدول 3 القيم TDT ألباس الحذاء التالية التي يتم الحصول عليها من البيانات. هذه هي 23.75 مرض التصلب العصبي المتعدد ومرض التصلب العصبي المتعدد 48.75 على التوالي.

Figure 2
الشكل 2: يظهر العمود الأيسر "توزيعات غاوسي" التراكمي عن (أ) نتائج اتباع الأسلوب الدرج تقديم الحوافز، و (ب) الأسلوب عشوائية تقديم الحوافز. نقاط سوداء تظهر البيانات الأصلية (نسبة الردود المتصورة '' مختلفة كدالة للفاصل الزمني بين الحوافز، أو أسينتشروني الزمنية). منحنيات رمادية خفيفة تمثل مهام غاوسي 2000 التي تم تركيبها للبيانات bootstrapped. ويمثل المنحنى الرمادي الداكن الدالة average غاوسي التراكمي. وترد القيم لنقطة من ذاتية المساواة (السوق) (الوسط) ومجرد ملاحظته الفرق (JND) (الانحراف المعياري) وقيمة TDT، تحسب من التوزيع الكامل في الجدول 3. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Table 1
الجدول 1: نموذج بيانات اتباع أسلوب عرض الدرج، مع الحوافز بين فترات (ISI) زيادة من 5 مللي ثانية في كل مرة. (أ) البيانات المعروضة لكل من الشرطين (الصمام العلوي أولاً x 2، وأسفل الصمام الأول x 2) للجانبين اليمين واليسرى مباشرة، مما مجموعة تدير ثماني. في 'يمثل استجابة من' نفس '، وقد'، 'مختلفة'. هي الفواصل الزمنية المستخدمة لحساب TDT المخابرات الباكستانية المقابلة للأول ثلاثة ردود 'مختلفة' على التوالي. ولذلك، TDT = 25 مللي ثانية، ومتوسط 40، 25، 25، 25، 45، 25 و 40 و 10. (ب) نفس البيانات كما هو موضح في (أ)، لكن مشفرة مثل أن '0' يمثل استجابة من 'نفس'، و '1' يمثل 'مختلفة'. يتم توضيح البيانات الحشو (لتشغيل أطول). هذا خطوة ما قبل معالجة قبل تطبيق تحليل التوزيع. (ج) Averaged الاستجابات لكل دائرة الاستخبارات العسكرية. ملاحظة هذه القيم المستخدمة لإنشاء توزيع السيكولوجي والمرسومة في الشكل 2.

Table 1
الجدول 2: ردود من المشارك نفسه في الجدول 1، وهذه المرة يتم عرض المحفزات مع التجارب المعشاه ذات فترات التحفيز بين الوكالات (ISI). (أ) بيانات للاثنين الشروط على الجانب الأيمن (أعلى قيادة x2 الأول وأسفل وادي x2 الأولى). للإكتناز، لا تظهر البيانات من الجانب الأيسر هنا. ومع ذلك، تستخدم كافة المجريات ثمانية في تحليل جميع. (ب) نفس البيانات مفروزة حسب تزايد المخابرات الباكستانية. يتم الإشارة إلى الحد الأدنى لكل من يدير الجانب الأيمن أربعة مع مربعات متقطع.

Table 1
الجدول 3: موجز لتوزيع غاوسي والخير لصالح تحليل للنتائج من طريقة العرض الدرج في الجدول 1، وطريقة العرض العشوائي هو مبين في الجدول 2 (جميع البيانات لهذا الإجمالي مشارك، مثلاً من ثمانية يدير (4 اليسار و 4 الحق) قد استخدمت في التحليل أعلاه). نقطة المساواة الذاتية، في السوق؛ فرق ملحوظ فقط، JND؛ التمييز الزمني، TDT؛ الخير لصالح صندوق القناص.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

TDT القياس والتحليل

شكلين من الجهاز (أعلى الجدول وسماعات الرأس)، طريقتين لعرض الحوافز (الدرج وعشوائي)، ونهجين لتحليل البيانات (التقليدية والتوزيع) قد عرضت لتوضيح كيفية قياس وتقدير شخص الزماني القدرة على التمييز. سماعة الرأس المحمولة يوفر خيار أجهزة ملائمة تكفل الاتساق في المسافة والزوايا بين المشارك ومصادر الضوء LED بينما يسمح أيضا للبيانات التي يتم جمعها في أي موقع مناسب. هو، لذلك، يتناول بعض القيود المرتبطة بنهج الجدول الأعلى، إلا وهي الحاجة إلى الإضاءة المحيطة التي تسيطر عليها وقابلية محدودة عادة ما تتطلب المشاركين حضور في مركز العيادة أو البحث. سماعة الرأس أيضا حراس ضد إمكانية التغير في نصف القطر والزاوية بين المحفزات ومشارك خلال أو بين المحاكمات، ويحتمل أن تكون ناشئة عن التسويات الموضعية للمشاركين. مولوي et al. مقارنة أعلى الجدول وسماعات الرأس نهج لتقديم الحوافز ووجدت سماعات الرأس لتكون موثوقة ودقيقة5. ومع ذلك، هي نقاط الضعف المحتملة اثنين من سماعات الرأس أن يقدم المحفزات مونوكولارلي، أي العين اليسرى فقط يمكن أن نرى المحفزات المعروضة على اليسار والعكس بالعكس؛ والتصميم الحالي لا يلائم ارتداء النظارات. البصر قد تؤثر على أداء TDT، وعلى هذا النحو واحدة ينبغي دائماً التأكد من أن المشاركين قد البصر العادي. هذا هو أكثر أهمية في حالة النهج سماعات الرأس، حيث لا يمكن استيعابها النظارات.

'نهج الدرج' هو الأسلوب الأكثر شيوعاً لعرض حافز للتمييز الزماني البصري وعن طريق اللمس البروتوكولات6،7،14،،من1519. وجود قيود على هذا الأسلوب، الذي يقدم المحفزات تدريجيا غير متزامن غير معشاة، أنه قد ربما تسهم إمكانية تعلم تأثير. وكبديل لذلك، تم تطوير طريقة عرض تجارب معشاة، والسماح المحفزات لتقديمها بطريقة عشوائية. تم اختبار إمكانية الأسلوب الدرج يخضع لتأثير تعلم على وجه التحديد قبل ماكغفرن والزملاء16. طريقة الدرج' 'تبين أن اتباع نهج قوية مع نتائج متسقة عبر التجارب المتكررة18. النتائج من هذه الدراسة السابقة، كما هو مبين أعلاه، كشفت عن أن طريقة العرض المحفزات العشوائية تعطي قيم TDT استمرار أطول بالمقارنة مع أسلوب الدرج الموجود (يعني TDTعشوائي = 55.08 ms؛ ويعني TDTالدرج = 30.57 مرض التصلب العصبي المتعدد لضوابط صحية 30)18. بينما كلا أساليب العرض التقديمي صالحة، الفرق في القيم الناتجة TDT تؤكد أهمية الحفاظ على الاتساق في اختيار تقنية تجريبية داخل وعبر الدراسات من مختبر معين. وبالإضافة إلى ذلك، ينبغي توخي الحذر عند مقارنة TDT المطلق القيم عبر الدراسات (من المرضى وعناصر التحكم)، وفي حساب Zالعشرات.

وقد عرضت أيضا طريقتين لتحليل البيانات. أسلوب التحليل الأولى، ومعيار، ينتج عنه قيمة عتبة وحيد لتشغيل كل من الثمانية، حيث أن العتبة هي الفاصل الزمني بين الحافز الأول من ثلاثة أزواج حافز التعرف على أنها غير متزامن. الوسيط للعتبات الثماني التي تؤخذ كقيمة TDT لأنه المشارك. بينما هذا أثبتت أنه يمكن التعويل عليها، إلا أنها مع ذلك قيمة مفردة. من أجل التغلب على القصور المحتملة لتقييم قدرة التمييز الزمني الشخص استناداً إلى قيمة واحدة، قدمت أيضا اتباع نهج أكثر تطورا. وفي هذه الحالة، أحد المشاركين'مزودة بتوزيع غاوسي تراكمي والمتوسط والانحراف المعياري استخراج البيانات s. وبالإضافة إلى ذلك، تقدم البيانات لتحليل bootstrapped غير حدودي للحصول على فواصل الثقة 95% لكل مشارك's بيانات16. ويوفر هذا الأسلوب من تحليل البيانات القدرة على كسب أعمق الاختلافات في الإدراك البصري، لا سيما عند النظر في الخلافات داخل وبين الرقابة ومجموعات المرضى.

تطبيق TDT على فهم الفسيولوجيا المرضية "خلل عنق الرحم"

وفي حين أنه من المرجح أن تجهيز القشرية ذات الصلة في التمييز الزمني20، تشير الأدلة إلى أن التمييز الزمني غير طبيعية في عنق الرحم خلل يعكس أساسا من اضطراب في شبكة الاتصال التي تنطوي على والاكيميه متفوقة و 4،ganglia القاعدية21. TDT غير طبيعي يمكن أن يفسر ضعف قدرة على اكتشاف أو تميز التغير البيئي. والاكيميه متفوقة، في midbrain الظهرية، يلعب دوراً حاسما في الكشف والاستجابة للمحفزات البارزة22. على الرغم من أن بنية معقدة، يمكن فصلها وظيفيا إلى طبقتين22. فيسوسينسوري الخلايا العصبية في طبقة سطحية تلقي مدخلات مباشرة من النظام البصري، في حين بريموتور وسيفالوموتور من الخلايا العصبية في طبقة عميقة إسقاطات متعددة، بما في ذلك التحكم في عضلات العينين والرقبة والرأس. هو نشاط كوليكولار متفوقة عن طريق غاما – حمض أمينوبوتيريك (GABA)، ناقل عصبي مثبطة23التضمين. حدود المثبطة جابايرجيك النشاط مدة الاستجابة الاندفاع عابرة في الخلايا العصبية فيسوسينسوري في طبقة سطحية والخلايا العصبية بريموتور في طبقة عميقة من متفوقة والاكيميه24. استجابة لحافز بصرية، يحمل الخلايا العصبية البصرية في طبقة سطحية من عابرة '' الرد. جابايرجيك تثبيط ثم يسكت معارضيه بخصوص هذا الرد، تمكن الخلايا العصبية لتكون جاهزة للرد مرة أخرى عندما كانوا الكشف عن تغيير في البيئة كما تم إيقاف التحفيز البصرية. إذا كان هناك عدم كفاية غابا، قد تصبح هذه الخلايا العصبية نشطة ديسفونكتيونالي24. هو الافتراض بأن عدم كفاية جابايرجيك تثبيط النتائج في مدة طويلة إطلاق الخلايا العصبية البصرية، مما يؤدي إلى التمييز الزمني غير طبيعية، وفترات طويلة TDT القيم. وبالإضافة إلى ذلك، من العينة السمة تحركات غير طبيعية لخلل عنق الرحم إلى نتيجة أيضا من عدم كفاية جابايرجيك تثبيط، هذه المرة بالخلايا العصبية سيفالوموتور في الطبقات العميقة من والاكيميه متفوقة.

اندوفينوتيبي هو علامة تحت اﻻكلينيكي النقل الوراثية التي يمكن أن تساعدنا على فهم باثوميتشانيسمس المرض. TDT يقترح اندوفينوتيبي محتملة لظهور الكبار خلل التنسيق2،4 وقد وجد أن تكون طبيعية تصل إلى 97 في المائة مرضى، وحوالي 50% من بهم الأقارب لم تتأثر سريرياً1،3 ،4. وبالإضافة إلى ذلك، أظهرت TDT الشاذ إلى اتباع نمط تتعلق بالعمر والجنس مماثلة لعنق الرحم خلل14،25. هذه النتائج تشير إلى الوراثة جسمية ودعم استخدام TDT اندوفينوتيبي لخلل التنسيق بداية الكبار، وفي خلل معين، وسرطان عنق الرحم.

وقدمت هذه المقالة دليل على كيفية قياس وتحليل التمييز الزمني البصرية أحد المشاركين. وبالإضافة إلى ذلك، مع معونة الرسومات المتحركة في شريط الفيديو، قد قد أوجزت تطبيق TDT لدراسة خلل عنق الرحم سواء في سياق كونها اندوفينوتيبي موثوقة، كأداة محتملة لإلقاء الضوء على باثوميتشانيسمس من هذا الاضطراب.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

ريبيكا ب بيك، إيفان M Mc الحكم، جون بتلر، بيرسانو نبراس، برندان كوينليفان، إيناس بيسير، ناراسيمهام شروتي لها لا مصادر التمويل، الكشوف المالية أو تضارب المصالح تعلن. مايكل هتشينسون يتلقى المنح البحثية من خلل أيرلندا، "مجلس البحوث الصحية في أيرلندا" (وكالة الفضاء الكندية-2012-5)، مؤسسة البحوث Dystonia (بلجيكا) والمعهد الأيرلندي للعلوم العصبية السريرية. O شون'ريوردان تقارير تلقي أحد المتكلمين's أتعاب من أبفيي. ريتشارد رايلي ويتلقى تمويلاً من "مؤسسة العلوم" أيرلندا، أيرلندا المؤسسة و مجلس البحوث الصحية في "أيرلندا".

Acknowledgments

وأيد هذا البحث منح "مجلس البحوث الصحية"، وخلل أيرلندا وأيرلندا "مؤسسة العلوم" والمعهد الأيرلندي "العلوم العصبية السريرية".

Materials

Name Company Catalog Number Comments
TDT head set Can be supplied by Trinity Centre for Bioengineering, Trinity College Dublin.  Alternatively full instructions are available for free download from http://www.dystoniaresearch.ie/temporal-discrimination-threshold/ 1 A custom-built, portable device for the presentation of visual stimuli.
TDT table top LED box Can be supplied by Trinity Centre for Bioengineering, Trinity College Dublin.  Alternatively full instructions are available for free download from http://www.dystoniaresearch.ie/temporal-discrimination-threshold/ 2 A custom-built, table-top device for the presentation of visual stimuli.
Microcontroller Can be supplied by Trinity Centre for Bioengineering, Trinity College Dublin.  Alternatively full instructions are available for free download from http://www.dystoniaresearch.ie/temporal-discrimination-threshold/ 3 A custom-built microcontroller for the delivery of visual stimuli in staircase or random order, with precise inter-stimulus intervals.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bradley, D., et al. Temporal discrimination thresholds in adult-onset primary torsion dystonia: an analysis by task type and by dystonia phenotype. J Neurol. 259, (1), 77-82 (2012).
  2. Hutchinson, M., et al. The endophenotype and the phenotype: temporal discrimination and adult-onset dystonia. Mov Disord. 28, (13), 1766-1774 (2013).
  3. Kimmich, O., et al. Sporadic adult onset primary torsion dystonia is a genetic disorder by the temporal discrimination test. Brain. 134, (Pt 9), 2656-2663 (2011).
  4. Kimmich, O., et al. Temporal discrimination, a cervical dystonia endophenotype: penetrance and functional correlates. Mov Disord. 29, (6), 804-811 (2014).
  5. Molloy, A., et al. A headset method for measuring the visual temporal discrimination threshold in cervical dystonia. Tremor Other Hyperkinet Mov (N Y). 4, 249 (2014).
  6. Termsarasab, P., et al. Neural correlates of abnormal sensory discrimination in laryngeal dystonia. Neuroimage Clin. 10, 18-26 (2016).
  7. Fiorio, M., et al. Defective temporal processing of sensory stimuli in DYT1 mutation carriers: a new endophenotype of dystonia? Brain. 130, (1), 134-142 (2007).
  8. Albanese, A., et al. Phenomenology and classification of dystonia: a consensus update. Mov Disord. 28, (7), 863-873 (2013).
  9. Nutt, J. G., Muenter, M. D., Aronson, A., Kurland, L. T., Melton, L. J. 3rd Epidemiology of focal and generalized dystonia in Rochester, Minnesota. Mov Disord. 3, (3), 188-194 (1988).
  10. Williams, L., et al. Epidemiological, clinical and genetic aspects of adult onset isolated focal dystonia in Ireland. Eur J Neurol. (2016).
  11. Bell, A. H., Munoz, D. P. Activity in the superior colliculus reflects dynamic interactions between voluntary and involuntary influences on orienting behaviour. Eur J Neurosci. 28, (8), 1654-1660 (2008).
  12. Hutchinson, M., et al. Cervical dystonia: a disorder of the midbrain network for covert attentional orienting. Front Neurol. 5, 54 (2014).
  13. Williams, L. J., et al. Young Women do it Better: Sexual Dimorphism in Temporal Discrimination. Front Neurol. 6, 258 (2015).
  14. Butler, J. S., et al. Age-Related Sexual Dimorphism in Temporal Discrimination and in Adult-Onset Dystonia Suggests GABAergic Mechanisms. Front Neurol. 6, 258 (2015).
  15. Bradley, D., et al. Temporal discrimination threshold: VBM evidence for an endophenotype in adult onset primary torsion dystonia. Brain. 132, (Pt 9), 2327-2335 (2009).
  16. Butler, J. S., et al. Non-parametric bootstrapping method for measuring the temporal discrimination threshold for movement disorders. J Neural Eng. 12, (4), 046026 (2015).
  17. Wichmann, F. A., Hill, N. J. The psychometric function: I. Fitting, sampling, and goodness of fit. Percept Psychophys. 63, (8), 1293-1313 (2001).
  18. McGovern, E. M., et al. A comparison of stimulus presentation methods in temporal discrimination testing. Physiol Meas. 38, (2), N57-N64 (2017).
  19. Scontrini, A., et al. Somatosensory temporal discrimination in patients with primary focal dystonia. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 80, (12), 1315-1319 (2009).
  20. Nardella, A., et al. Inferior parietal lobule encodes visual temporal resolution processes contributing to the critical flicker frequency threshold in humans. PLoS One. 9, (6), e98948 (2014).
  21. Pastor, M. A., Macaluso, E., Day, B. L., Frackowiak, R. S. Putaminal activity is related to perceptual certainty. Neuroimage. 41, (1), 123-129 (2008).
  22. Isa, T., Hall, W. C. Exploring the superior colliculus in vitro. J Neurophysiol. 102, (5), 2581-2593 (2009).
  23. Isa, T., Endo, T., Saito, Y. The visuo-motor pathway in the local circuit of the rat superior colliculus. J Neurosci. 18, (20), 8496-8504 (1998).
  24. Kaneda, K., Isa, T. GABAergic mechanisms for shaping transient visual responses in the mouse superior colliculus. Neuroscience. 235, 129-140 (2013).
  25. Ramos, V. F., Esquenazi, A., Villegas, M. A., Wu, T., Hallett, M. Temporal discrimination threshold with healthy aging. Neurobiol Aging. 43, 174-179 (2016).
قياس وتحليل لعتبة التمييز الزمنية المطبقة على خلل عنق الرحم
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Beck, R. B., McGovern, E. M., Butler, J. S., Birsanu, D., Quinlivan, B., Beiser, I., Narasimham, S., O'Riordan, S., Hutchinson, M., Reilly, R. B. Measurement & Analysis of the Temporal Discrimination Threshold Applied to Cervical Dystonia. J. Vis. Exp. (131), e56310, doi:10.3791/56310 (2018).More

Beck, R. B., McGovern, E. M., Butler, J. S., Birsanu, D., Quinlivan, B., Beiser, I., Narasimham, S., O'Riordan, S., Hutchinson, M., Reilly, R. B. Measurement & Analysis of the Temporal Discrimination Threshold Applied to Cervical Dystonia. J. Vis. Exp. (131), e56310, doi:10.3791/56310 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter