Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Neuroscience

Ölçme ve analiz için servikal distoni uygulanan zamansal ayrımcılık eşiği

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

Summary

Ölçüm ve zamansal ayrımcılık eşik analizi için yöntemler sunulur ve servikal distoni patogenezinde çalışma için onun uygulanması ele alınmıştır.

Abstract

Zamansal ayrımcılık eşik (TDT), bir gözlemci olarak iki sıralı çekim gücü zaman uyumsuz (genellikle 30-50 ms) ayırt edebilirsiniz en kısa zaman aralığıdır. Anormal (uzun süreli), nörolojik bozukluklar, servikal distoni, erişkin başlangıçlı idiyopatik izole Fokal distoni fenotip dahil olmak gösterilmiştir. TDT ortamındaki hızlı değişiklikler algıladıkları yeteneği niceliksel ölçüsüdür ve üstün olacaklar, gizli dikkatte yönlendirme içinde bir anahtar düğümü görsel nöronlarda davranışını göstergesi olarak kabul edilir. Bu makale (iki donanım seçenekleri ve uyaranlara sunum iki modu dahil olmak üzere) TDT ölçme yöntemleri ortaya koyuyor. Ayrıca, veri analizi ve TDT hesaplama iki yaklaşımlar keşfetmek. Servikal distoni ve erişkin başlangıçlı idiyopatik izole Fokal distoni patogenezinde zamansal ayrımcılık anlayış değerlendirilmesi uygulanması da ele alınmıştır.

Introduction

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

Zamansal ayrımcılık bir kişinin yeteneği ayırımcılık veya algıladıkları, kendi ortamlarında hızlı değişiklikler açıklanır. Zamansal ayrımcılık eşik (TDT) hangi bireyin iki sıralı duyusal uyaranlara zaman uyumsuz algılayabilen en kısa zaman aralığıdır. Zamansal ayrımcılık distoni1,2,3,4,5,6 dahil olmak üzere Bazal gangliyon etkileyen bozukluklarında anormal derecede uzun süreli için gösterilen , 7.

Distoni olan üçüncü en sık karşılaşılan nörolojik hareket bozukluğu - Parkinson'sonra s hastalığı ve esansiyel Tremor. Bu anormal, sık sık tekrar eden, hareketleri veya duruşlar8neden sürekli ya da aralıklı kas kasılmaları ile karakterizedir. Distoni vücudun herhangi bir bölümünü etkileyebilir. Bir vücut parçası etkiliyorsa Fokal distoni8olarak bilinir. Boyun kasları etkileyen distoni servikal distoni bilinir ve erişkin başlangıçlı idiyopatik izole Fokal distoni en yaygın fenotip olduğunu. 9 , 10 servikal distoni Patogenezi bilinmemektedir; bir genetik bozukluk otozomal dominant kalitim gösteren ve belirgin azalma alellerle olarak kabul edilir. Çevresel faktörler de hastalık alellerle ve ifade ile ilgili olarak önemli kabul edilir.

Üstün olacaklar, dorsal orta içinde yer alan bir sensorimotor yapısı gizli dikkatte hikayedir2,11,12sürecinde çevresel uyaranlara hızlı tespiti için önemlidir. Görsel uyaranlara üstün olacaklar hızla retino tectal magnocellular yoluna erişmek. TDT üstün olacaklar yüzeysel katmanlarda görsel (ve diğer duyusal uyaranlara) işleme temsil inanılan basit, nesnel bir ölçüsüdür. TDT bireylerde servikal distoni, etkilenmemiş yakınları ve sağlıklı kontrol katılımcılar ile çalışılmıştır. Yaş ve cinsiyet uyumlu denetim katılımcılara göre anormal bir TDT yüksek duyarlılığa sahiptir (% 97, 36 37 hasta) ve özgüllük (98-%100) servikal distoni1. Bir anormal TDT etkilenmemiş birinci derece kadın akrabaları olan hastalarda servikal distoni (14 25, 48 yaş ve üstü), % 50 yaş ve cinsiyet ile ilgili alellerle otozomal dominant kalitim gösteren13, ile gösteren bulundu 14. (yakınları ile normal TDTs göre) servikal distoni hastalarının etkilenmemiş akrabaları içinde anormal bir TDT artan putaminal birimi (tarafından Voksel tabanlı morfometri)15 ile ilişkilidir ve putaminal etkinliği (fMRI tarafından) azaltılmış4 . Üstün olacaklar servikal distoni12' işlevsiz nöronal ağdaki önemli bir düğüm olarak kabul edilir. Zamansal ayrımcılık değerlendirilmesi pathomechanisms temel alınan servikal distoni önemli ipuçları sağlamak gibi kabul edilir.

Bu makalenin amacı için ölçme ve zamansal ayrımcılığı çözümlemek, aynı zamanda servikal distoni Patofizyoloji eğitimi için bu yöntem uygulanması gösteren iki yöntem sunmaktır.

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

Tıbbi araştırma Etik Komitesi St. Vincent'ın Üniversitesi Hastanesi, Dublin olan hastalarda servikal distoni, onların kardeşleri (distoni tarafından etkilenmez) ve sağlıklı kontrol, açıklanan protokolünde katılmak için işe alım için onay verdi Aşağıda.

1. donanım ve yazılım çözümleri

Not: İki donanım seçenekleri görsel uyaranlara kesin arası uyarıcı aralıklarla görüntülemek için geliştirilmiştir. Her ikisi de tasarlanmış ve şirket içinde Trinity merkezi Biyomühendislik, Trinity College Dublin, inşa ve yukarıda açıklanan5,16olmuştur. Burada kullanılan kesin donanım çözümleri çoğaltmak isteyenler aynı Trinity merkezi Biyomühendislik için doğrudan başvurarak isteyebilir. Alternatif olarak, kulaklık için 3D yazdırma dosyaları, yönergeler için ekteki Arduino mikroişlemci, vbdahil olmak üzere yönergeleri tam bir set. http://www.dystoniaresearch.ie/temporal-Discrimination-Threshold/--dan-ebilmek var olmak downloaded. Masa üstü yaklaşımda sunulan uyaranlara paralel bağlantı noktasını kullanarak ışık - yayan diyot (LED) kontrol etmek için (örneğin, Neurobehavioural sistemleri), sunudaki bir masaüstü bilgisayarda yüklü ve programlanmış özel programlar kullanarak oluşturulabilir. bilgisayar. Alternatif olarak, aşağıda açıklandığı gibi bir Arduino mikroişlemci ile masa üstü LED kontrol edilebilir. Tanıtım kodu ve Arduino dosyaları da yukarıdaki linkten indirmek mevcuttur.

  1. TDT donanım: Masa üstü yöntemi
    1. Bir 'X', bir fiksasyon noktası olarak bir siyah mat veya katılımcı önünde masada yerleştirilen sayfa üzerinde işareti.
    2. Onlar doğrudan fiksasyon noktası önünde oturuyorlar şekilde kendilerini konumlandırmak için Katılımcı sormak.
    3. Katılımcı önünde masada bir kutu kaplı sarı ışık yayan diyot (LED) çiftleri (5 mm çapında, 90 cd/m2 ışıklılık), koyun.
    4. Öyle ki LED'ler dikey olarak hizalanmış ve sol ve sağ tarafında, ilgilinin Merkezi noktadan 7 ° konumlandırılmış kutusunu gerektiği gibi gelecek şekilde yönlendirin.
    5. Bu deneyde bir karanlık oda kuralları. Küçük bir miktar arka plan parlaklık deneme çalıştıracak kadar görmek işleç etkinleştirmek için gerekli olabilir.
    6. Katılımcı her zaman fiksasyon noktası üzerinde odaklanmaya ve doğrudan yanıp LED, bakmamaya talimat.
    7. Mikrodenetleyici LED kutusuna bağlanın ve takip ekrandaki Mikrodenetleyici kutusunda, örneğin, sıvı kristal ekranda görüntülenen talimatları sunum yöntemini seçin: 'random' veya 'merdiven' ve seçim modu: 'sol üst ilk', vb .
    8. "Aynı" veya "farklı" aşağıdaki sunu olup olmadığı zaman uyumlu veya zaman uyumsuz olarak uyaranlara algıladıkları bağlı olarak her uyarıcı çiftinin yanıt vermek için Katılımcı sormak.
    9. Her deneme, dayan tarafından başlamak üzere ne zaman katılımcı bilgilendirmek ekran geri sayım 5-0 s.

Figure 1
Şekil 1: (a) şematik kulaklýklý mikrofon setini tasarımını. Bir çift sarı LED (5 mm çapı) ve kırmızı fiksasyon LED (3 mm çapında), sol ve sağ tarafında bir başa takılan birim yolu ile katılımcı yerleştirdi ve aynalar önünde kullanıcı yansıma yoluyla görünür hale. (b) kulaklýklý mikrofon setinin şematik 3D modeli. Kulaklık lazer Sinterlenmiş naylon plastikten geliştirilmiştir, 0,70 kg ağırlığında, düşük şeffaflık dizin vardır ve ışık alellerle en aza indirmek için renk siyahtır. (bir ve b) Butler ve arkgelen hafif değişiklik ile çoğaltılabilir. 16 IOP yayımlama izni ile. (c) uyarıcı box LED masa üstü sunumu için.

  1. TDT donanım: Taşınabilir TDT kulaklık
    1. Herhangi bir uygun yerde deneme yapmak.
    2. Mikrodenetleyici bağlamak kulaklık ve takip ekrandaki Mikrodenetleyici kutusunda, örneğin, sıvı kristal ekranda görüntülenen talimatları sunum yöntemini seçin: 'random' veya 'merdiven' ve modu: 'sol üst ilk', vs.
    3. Kendileri ile onların dirsek onları önünde bir tablo üzerinde konumlandırmak için katılımcının doğrudan. Sonra aygıtın kendi elinde tutan, onlara yüzlerine mercek, böylece çevreleyen kauçuk dolgu macunu hafifçe bastırın sızdırmazlık ortam ışığı doğrudan.
    4. Her zaman kırmızı fiksasyon LED odaklanmak için ve doğrudan yanıp LED, bakmamaya katılımcı talimat.
    5. "Aynı" veya "farklı" aşağıdaki sunu olup olmadığı zaman uyumlu veya zaman uyumsuz olarak uyaranlara algıladıkları bağlı olarak her uyarıcı çiftinin yanıt vermek için Katılımcı sormak.
    6. Her deneme, dayan tarafından başlamak üzere ne zaman katılımcı bilgilendirmek ekran geri sayım 5-0 s.

2. uyarıcı sunu

Not: Uyarıcı tanıtımı için iki yaklaşım istihdam edilmiştir.

  1. Merdiven yöntemi
    1. 'Merdiven' sunuyu seçin; bir çekim gücü her 5 sunulmaktadır s 0 olarak başlayan ve giderek daha fazla zaman uyumsuz (artan tarafından 5 ms) olma arası uyarıcı aralığındaki her zaman.
    2. Dört sunum yöntemleri birini seçin: sol (II) ilk (i) sol üst LED LED ilk (III) sağ üst LED önce alt veya (iv) sağ alt LED ilk.
    3. Böylece her yöntemi iki kez, toplam sekiz ishal kaynaklanan çalıştırılır 2.1.2 adımları yineleyin.
    4. Bir katılımcı "farklı" bir çekim gücü üç ardışık çift için yanıt verdiğinde deneme sonlandırın.
  2. Rasgele tanıtım yöntemi
    1. 'Random' sunuyu seçin; uyaranlara çiftleri her 5 sunulmaktadır s. Randomize moda, 0-100 arası uyarıcı aralığını değiştirir ms.
    2. Dört sunum yöntemleri birini seçin: sol (II) ilk (i) sol üst LED LED ilk (III) sağ üst LED önce alt veya (iv) sağ alt LED ilk.
    3. Böylece her yöntemi iki kez, toplam sekiz ishal kaynaklanan çalıştırılır 2.2.2 adımları yineleyin.
      Not: Her çalışma aynı uzunlukta ve otomatik olarak tamamlanır.

3. veri analizi

  1. Tek TDT değer
    1. Merdiven yöntemi verilerini kullanarak, son üç "farklı" yanıt ilk her sekiz ishal için vurgulayın. Bu eşik değerleri her çalıştırmak vardır.
    2. Zamansal ayrımcılık eşik (TDT) her katılımcının her sekiz çalışır onların birinden eşikleri sayılarının alarak hesaplamak; tek bir tek TDT değeri (milisaniye olarak) sonuçlanan.
    3. Zpuanı her katılımcı için hesaplayın. Zskor bir yaş eşlemeli denetim nüfus katılımcının TDT ve ortalama TDT arasındaki farkı olarak tanımlamak (Equaiton 1, bu denetim nüfus için TDT değerlerin standart sapmasını tarafından bölünmüş Equaiton 2 .
      Equaiton 3
    4. Bireysel bir normal veya anormal TDT olup olmadığını belirlemek. Zpuanı ≥ 2.5 anormal bir TDT yansıtmak için kabul edilir.
  2. Dağıtım analizi
    1. Merdiven yöntemi verilerini kullanarak, yanıt verilerini öyle ki '0' "aynı" karşılık gelen ve '1' "farklı", Tablo 1karşılık gelen kodlamak.
    2. Http://www.dystoniaresearch.ie/temporal-discrimination-threshold/ aşağıda açıklanan dağıtım analizi yapmak için ücretsiz bir MATLAB.exe indirin. Butler ve ark. görmek 16 bu yöntem tam bir açıklaması için. Alternatif olarak, aşağıda açıklandığı gibi devam edin.
    3. Tüm metinler en uzun çalışma olarak aynı uzunlukta olduğundan emin olmak için veri dışarı yastık. Bu fesih bir çalışma takip tüm sonraki yanıtları "farklı", kabul ederek tarafından yapılır Tablo 1(b).
    4. Her katılımcı, Tablo 1(c)için denemeler arasında ortalama yanıt-e doğru. Bu uyarıcı eşzamansız bir fonksiyonu olarak çizilebilir.
    5. Bu ortalama veya temsilcisi veri toplu bir Gauss fonksiyonu ile uygun. Bu dağılımın ortalaması katılımcılar "aynı" veya "farklı" yanıt büyük bir olasılıkla eşit olan noktayı temsil eder. Bu noktada 'öznel eşitlik noktası' olarak adlandırılan (PSE). Gauss dağılımın standart sapması da 'sadece göze çarpan fark' anılacaktır (JND), gösterir ne kadar hassas katılımcılar kendi ortalaması etrafındaki zamansal eşzamansız bir değişiklik vardır.
    6. Analiz TDT ve PSE ve psikometrik, toplu Gauss fonksiyonunun JND için % 95 güven aralıkları tahmin amacıyla parametrik olmayan bir önyükleme yordamı veri göndererek genişletir. Bunu yapmak için değişikliği özgün yanıt ile her zaman adımı için Tablo 1(b), ile rastgele örnekleme tarafından yeni temsilcisi veri kümeleri oluşturur. TDT hesaplamak ve yeni bir psikometrik işlev her temsilcisi veri kümesi16için uygun.
    7. Sığdır veya sapma (D), iyilik kullanarak günlük olasılığını oranı,16,17 , her katılımcı için hesaplamak
      Equaiton 4
      K zaman puan sayısını, nben o zaman noktası, genellikle sekiz tekrar (dört ve dört sol), yben , Tekrarlamaların sayısını zaman uyumsuz yanıt gözlenen oranıdır nerede, p zaman uyumsuz yanıt monte eğri tarafından öngörülen oranıdır. Sapma değeri 0 mükemmel bir uyum anlamına gelir.
    8. Sonuçları çizmek.
      Not: Veri rasgele sunu yaklaşım bölümünde 3 merdiven tanıtım yönteminden kaynaklanan veri için açıklandığı gibi tek veya dağıtılmış TDT belirlemek için analiz edilebilir. Ancak, arası uyaranlara aralıkları rasgele sunum sırasını nedeniyle bu verilerin ilk (küçükten büyüğe arası uyarıcı aralığından) sipariş gerekir, analizleri başlatılıyor için önceden açıklanan Tablo 2yukarıda. Ayrıca, varsayılan olarak, tüm metinler eşit uzunluktadır, rasgele tanıtımı aşağıdaki veri tampon gerek yoktur.

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

Örnekleri dolu puanı sayfaları nerede bunlar sırasıyla temsil merdiven ve rasgele uyarıcı sunuş yöntemlerimiz aşağıdaki sonuçları Tablo 1 ve 2, sağlanır. Her çalışma için eşikler (zamanlaması üç uyarıcı çift ilk 'farklı'olarak kabul), vurgulanır. Tablo 1olması durumunda, TDT 25 ms (Yani, 40, 25, 25, 25, 45, 25, 40, 10 ms sayılarının) hesaplanır. Bu veriler bir önceki çalışma18' katılan 35 yaşında bir kadın alınır. Ortalama ve standart sapma için TDT değerleri bu yaş aralığındaki kadınlardan 27.48 ms 10,86 ms, idi. Bu nedenle bu kişi için Z-score olarak hesaplanabilir:
Equaiton 5

Bu Zskor 2.5 olduğu gibi bu bireyin normal TDT vardır.

Aynı bireysel aşağıdaki rasgele uyarıcı sunu gelen yanıtları Tablo 2' de gösterilmiştir. Bu sıralama analizi ile devam etmeden önce önemli bir adımdır.

Dağıtım analizi

Anahtar Dağıtım analiz aşamalarında Tablo 1 (veri doldurma ve ortalama yanıt) ve Şekil 2gösterilmiştir. Bu analizde kullanılan örnek veri aynı konu yukarıda tartışılan ve Tablo 1 ve 2olarak değil. Şekil 2 ' deki araziler indirilebilir MATLAB.exe dosyasından oluşturulur. Sol taraf gözlenen veri, zamanlama verileri (aşağıdaki 2000 yinelemeler) donatılmış toplu Gauss işlevleri ve ortalama toplu Gauss işlev gösterir. İyilik uygun ölçü sağ tarafında gösterilmektedir. Ayrıca gösterilen zamansal ayrımcılık eşikleri, uygun parametreleri, öznel eşitlik (PSE) ve sadece göze çarpan fark (JND) değerleri noktası vardır. Monte-Carlo oluşturulan günlük olasılığını oranı dağıtım ve % 95 güven aralıkları (Kesikli yatay çizgiler) ve sağ tarafta iyilik uygun ölçü gözlenen verilerin (kırmızı yatay çizgi) günlük olasılığını oranını (sapma) gösterir.

Aynı MATLAB yürütülebilir dosya TDT, PSE ve JND değerleri ve zamanlama kesintileri % 2.5, % 25, % 50, % 75 ve % 97.5 güven aralıklarının yanı sıra fit veya sapma ve cutoffs iyilik bir excel dosyasına dışa aktarır. Tablo 3 verileri Tablo 1 ve 2içinde oluşturulan çıkış sağlar. Karşılaştırma yoluyla, TDT için merdiven ve rasgele uyarıcı sunu yöntemlerinden (8 eşikleri medyan), standart yöntemle elde edilen, 25 ms ve 50 ms sırasıyla değerlerdir; Tablo 3 sağlar, ancak elde edilen aşağıdaki verileri önyükleme TDT değerleri. Bu 23,75 ms ve 48.75 ms sırasıyla vardır.

Figure 2
Şekil 2: (a) merdiven yöntemi uyarıcı sunum ve (b) uyarıcı sunu rasgele yöntemi aşağıdaki sonuçları için toplu Gauss dağıtımları sol sütun gösterir. Siyah noktalar özgün veri (algılanan '' farklı yanıt-e doğru oran arası uyarıcı aralığı veya zamansal eşzamansız bir fonksiyonu olarak) gösteriyor. Işık gri Eğriler için zamanlama verileri monte edildi 2000 Gauss işlevleri temsil eder. Koyu gri eğrisi ortalama toplu Gauss işlev temsil eder. Tam dağıtımdan hesaplanan TDT değeri ve nokta, öznel eşitlik (PSE) (ortalama) ve sadece göze çarpan fark (JND) (Standart sapma) değerleri Tablo 3' te ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Table 1
Tablo 1: Tabi 5 ms tarafından her zaman artan arası uyarıcı aralıkları (ısı) ile merdiven sunum yöntem örnek veri. (a) her iki durumlardan (en iyi LED ilk x 2 ve alt LED ilk x 2) sağ ve sol el iki taraf için gösterilen toplam sekiz çalışan verilmesi veriler. ' ın ' yanıt 'aynı', temsil eder ve vardı ', 'farklı'. ISI'ın karşılık gelen ilk TDT hesaplamak için kullanılan zaman aralıkları vardır üç ardışık 'farklı' tepkilerin. Bu nedenle, TDT = 25 ms, 40, 25, 25, 25, 45, 25, 40 ve 10 sayılarının. (b) gösterildiği gibi aynı verileri (a), ama kodlanmış böyle bir '0' yanıt 'aynı' ve '1' 'farklı' temsil eder. Veri (en uzun run) doldurma gösterilmektedir. Bu dağıtım analiz uygulamadan önce ön işleme bir adımdır. (c) dant yanıt her işi için. Not Bu değerler psikometrik dağıtım oluşturmak için kullanılan ve Şekil 2' de çizilir.

Table 1
Tablo 2: Tablo 1, aynı katılımcıdan yanıt arası uyarıcı aralıkları (ısı) bu kez bir çekim gücü ile sunulan randomize. (a) iki veri koşulları sağ tarafında (üst LED ilk x2 ve alt LED ilk x2). Anlatım için sol tarafta verilerden burada gösterilmez. Ancak, tüm sekiz çalışan bütün analizinde kullanılır. (b) ısı değeri artırılarak tarafından sıralanmış aynı verileri. Her biri dört taraftaki ishal için eşik Kesikli kutuları ile belirtilir.

Table 1
Tablo 3: Gauss dağılımı ve iyilik Fit analiz sonuçları Tablo 1' de gösterilen merdiven tanıtım yöntemi ve Tablo 2 (tüm bu toplamlara ilişkin bu Katılımcı, örneğin sekiz gösterilen rasgele tanıtım yöntemi Özeti ishal (4 yaptı ve 4 sağ) içinde analiz kullanılmaktadır). Öznel eşitlik, PSE amacı; sadece göze çarpan fark, JND; Zamansal ayrımcılık, TDT; Uygun, GoF iyilik.

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 ölçüm ve analiz

Uyarıcı sunum cihazları (Masa üstü ve kulaklık), iki yöntem iki türde (merdiven ve rasgele) ve veri analizi için iki yaklaşım (geleneksel ve dağıtım) sunulmuştur ölçmek ve bir kişi ölçmek nasıl göstermek için geçici ayrımcılık yeteneği. Taşınabilir kulaklık aynı zamanda herhangi bir uygun yerde toplanacak veri izin verirken mesafeyi ve açıları katılımcı ve LED ışık kaynakları arasında tutarlılık sağlar bir uygun donanım seçeneği sağlar. Bu nedenle, bazı sınırlamalar masa üstü yaklaşımı ile ilişkili adresleri, yani kontrollü ortam aydınlatma ve genellikle katılımcılar gerektiren sınırlı taşınabilirlik - ihtiyacını katılmak bir klinik ya da araştırma merkezinde. Kulaklýklý mikrofon setini de mesafe ve açı çekim gücü ve katılımcı arasında değişkenlik olasılığını karşı sırasında veya denemeler, konuma göre ayarlamaları katılımcı tarafından potansiyel olarak doğan arasında korur. Molloy vd. masa üstü karşılaştırıldığında ve kulaklýklý mikrofon setini uyarıcı teslimat için yaklaşımlar ve kulaklýklý mikrofon setini güvenilir ve doğru5olmak bulundu. Ancak, kulaklýklý mikrofon setinin iki potansiyel zayıf bir çekim gücü monocularly sunar, Yani, sadece sol gözünü solda ve ahlak bozukluğu çok yönlü sunulan uyaranlara görebilirsiniz vardır; ve şu anki tasarım gözlük takan uymuyor. Görme keskinliği TDT performansını etkileyebilir ve bu nedenle bir her zaman katılımcıların normal görme keskinliği var tespit. Bu tüm daha kulaklık yaklaşım söz konusu olduğunda nerede gözlük ağırladı değil önemlidir.

' Merdiven' yaklaşımdır uyarıcı sunu en yaygın yöntem görsel ve dokunsal zamansal ayrımcılık protokolleri6,7,14,15,19. Bir aşamalı olarak zaman uyumsuz uyaranlara non-randomize sunar, bu teknik muhtemelen etkisi öğrenme potansiyeline katkıda bulunabilir kısıtlamasıdır. Alternatif olarak, randomize bir şekilde sunulmak üzere bir çekim gücü sağlayan bir randomize sunu modality geliştirilmiştir. Merdiven yöntemi öğrenme etkisi tabi olma olasılığı özellikle McGovern ve arkadaşları16tarafından test edildi. '' Merdiven yöntemi tekrarlanan deneyler18arasında tutarlı sonuçlar ile sağlam bir yaklaşım olduğu gösterilmiştir. Bu önceki çalışma sonuçları, yukarıdaki gibi ortaya randomize uyaranlara tanıtım yöntemi varolan bir merdiven yöntemi ile karşılaştırıldığında tutarlı bir şekilde uzun TDT değerleri verir (TDTRANDOM demek 55.08 ms =; TDTmerdiven demek = 30.57 ms 30 sağlıklı kontrol için)18. Her iki sunuyu yöntem geçerli olmakla birlikte, sonuç TDT değerleri arasındaki farkı tekdüzelik içinde ve belirli bir laboratuvar çalışmaları arasında deneysel teknik seçimdeki sürdürmenin önemini vurgular. Çalışmalar (gelen hastalar ve denetimleri) arasında mutlak TDT karşılaştırma değerleri Ayrıca, bakım alınmalıdır ve Zskorlarıhesaplanması.

Veri analizi iki yöntemi de sunulmuştur. Her sekiz bu eşiğin ilk arası uyarıcı aralığını nerede çalışan için bir tek eşik değer sonuçlarında ilk, standart analiz yöntemi, zaman uyumsuz olarak tanımlanan üç uyarıcı çiftleri. Sekiz eşikleri sayılarının bu katılımcıyı için TDT değer alınır. Bu güvenilir kanıtlanmıştır iken, yine de tek bir değerdir. Bir kişinin zamansal ayrımcılık yeteneği tek bir değere göre değerlendirilmesi potansiyel sınırlamayı aşmak için daha karmaşık bir yaklaşım da sunulmuştur. Bu örnekte, bir katılımcı's veri toplu bir Gauss dağılımı ve ortalama ve standart sapma çıkarılan ile ile donatılmış. Buna ek olarak, veri her katılımcının'% 95 güven aralıkları almak için parametrik olmayan bir önyükleme analiz için gönderilmektedir s veri16. Bu yöntem veri analizi potansiyel farklılıklar içinde ve denetim ve hasta grupları arasında incelerken özellikle görsel algılama farklılıkları daha derin bir anlayış kazanmak için sunuyor.

Servikal distoni Patofizyoloji anlamak için TDT uygulanması

O büyük olasılıkla kortikal işlem zamansal ayrımcılık20dakika sonra ilgili olduğunu olmakla birlikte, servikal distoni öncelikle üstün olacaklar içeren ağdaki bir bozukluk anormal zamansal ayrımcılık yansıtır kanıtlar gösteriyor ve Bazal gangliyon4,21. Bir anormal TDT algılamak ya da çevresel değişimin ayırımcılık Engelli bir yetenek yorumlanabilir. Üstün olacaklar, dorsal orta içinde tespit ve belirgin uyaranlara22' ye tepki kritik bir rol oynamaktadır. Karmaşık bir yapı olmasına rağmen iki kat22işlevsel olarak ayrılabilir. Derin katman premotor ve cephalomotor nöronlarda gözler, boyun ve baş kaslarının kontrolü de dahil olmak üzere birden çok projeksiyonlar var ise yüzeysel tabaka visuosensory nöronlarda görsel sistemden doğrudan giriş alırsınız. Üstün boynuz etkinlik gama - aminobütirikasit tarafından (GABA), bir inhibitör nörotransmitter23modülasyonlu. İnhibitör GABAergic aktivite her iki visuosensory nöronlarda yüzeysel tabaka ve üstün olacaklar24derin tabakası premotor nöronlarda geçici veri bloğu yanıt süresini sınırlar. Bir görsel uyarana yanıt olarak yüzeysel tabaka görsel nöronlarda bir geçici '' yanıt sergi. GABAergic inhibisyon sonra tekrar görsel uyarıcı devre dışı bırakılmış gibi ne zaman onlar bir değişim ortamında algılamak yanıt vermeye hazır olmak nöronlar etkinleştirme bu yanıtı susturur. Yetersiz GABA ise, bu nöronların dysfunctionally aktif24hale gelebilir. Yetersiz GABAergic inhibisyon görsel nöronlar ateş, anormal zamansal ayrımcılık ve uzun süreli TDT değerleri sebebiyet veren uzun süre sonuçlanan onaylanmadığına karar. Buna ek olarak, servikal distoni anormal hareketler karakteristik onaylanmadığına karar da sonuca yetersiz GABAergic inhibisyon, bu tarihe kadar üstün olacaklar derin katmanları cephalomotor nöronlarda üzerinden.

Bir endophenotype bize yardımcı olabilir genetik taşıma subklinik bir işaretleyici anlamak hastalık pathomechanisms olduğunu. TDT potansiyel bir endophenotype erişkin başlangıçlı Fokal distoni2,4 için teklif edilen ve hastaların % 97've onların klinik olarak etkilenmemiş yakınları1,3 yaklaşık % 50'si anormal olduğu tespit edilmiştir ,4. Buna ek olarak, anormal TDT servikal distoni14,25için benzer bir yaş ve cinsiyet ile ilgili yol izler olduğu gösterilmiştir. Bu bulgular otozomal dominant kalitim göstermektedir ve bir endophenotype olarak TDT kullanımı için erişkin başlangıçlı Fokal distoni ve özellikle, servikal distoni destekler.

Bu makalede bir rehber nasıl ölçmek ve bir katılımcının görsel zamansal ayrımcılığı çözümlemek için sağlamıştır. Buna ek olarak, video animasyonlu grafikler yardımı ile TDT uygulamaya servikal distoni çalışmanın hem bağlamda güvenilir bir endophenotype olmanın ve bu bozukluk pathomechanisms ışık için potansiyel bir araç olarak açıklanan olmuştur.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Rebecca B Beck, Eavan M Mc hükümeti, John Butler, Dorina Birsanu, Brendan Quinlivan, Ines Beiser, Shruti Narasimham yok finansman kaynakları, mali açıklamalar veya bildirmek için çatışması var. Michael Hutchinson distoni İrlanda, İrlanda Cumhuriyeti Araştırma Kurulu Sağlık (CSA-2012-5), İrlandalı Enstitüsü Klinik Nörobilim ve distoni araştırma (Belçika) araştırma hibe alır. Sean O'Riordan raporları bir hoparlör'alma s huzur Abbvie üzerinden. Richard Reilly alır Bilim Vakfı İrlanda, kurumsal İrlanda üzerinden finansman ve İrlanda Sağlık Araştırma Kurulu.

Acknowledgments

Bu araştırma için klinik Nörobilim hibe Sağlık Araştırma Kurulu, distoni İrlanda, Bilim Vakfı İrlanda ve İrlanda Enstitüsü tarafından desteklenmiştir.

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).
Ölçme ve analiz için servikal distoni uygulanan zamansal ayrımcılık eşiği
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