Meting en analyse van de drempel van de temporele discriminatie toegepast op cervicale dystonie
Summary
Methoden voor de meting en analyse van de temporele discriminatie drempel worden gepresenteerd, en de toepassing ervan op de studie van de pathogenese van cervicale dystonie worden besproken.
Abstract
De temporele discriminatie drempel (TDT) is de kortste tijdsinterval waartegen een waarnemer onderscheid twee opeenvolgende prikkels als asynchrone (doorgaans 30-50 ms maken kan). Het is aangetoond dat abnormale (langdurige) in neurologische stoornissen, met inbegrip van cervicale dystonie, een fenotype van volwassen begin idiopathische geïsoleerde focale dystonie. De TDT is een kwantitatieve maat voor de mogelijkheid om het waarnemen van snelle veranderingen in de omgeving en wordt beschouwd als indicatie van het gedrag van de visuele neuronen in de superieure colliculus, een belangrijk knooppunt in het heimelijke attentional oriënteren. Dit artikel bevat methoden voor het meten van de MVision (inclusief twee hardwareopties en twee modi van stimuli presentatie). We verkennen ook twee benaderingen van data-analyse en TDT berekening. De toepassing van de beoordeling van de temporele discriminatie aan het begrijpen van de pathogenese van cervicale dystonie en volwassen begin idiopathische geïsoleerde focale dystonie wordt ook besproken.
Introduction
Temporele discriminatie beschrijving van iemands vermogen om te discrimineren, of waarnemen, snelle veranderingen in hun omgeving. De temporele discriminatie drempel (TDT) is de kortste tijdsinterval waarop een individu waarnemen kan dat twee opeenvolgende zintuiglijke prikkels asynchroon zijn. Temporele discriminatie is aangetoond dat abnormaal worden verlengd in aandoeningen op het gebied van de basale ganglia, met inbegrip van dystonie1,2,3,4,5,6 , 7.
Dystonie is de derde meest voorkomende neurologische bewegingsstoornis – na Parkinson‘s ziekte en essentiële Tremor. Het wordt gekenmerkt door duurzame of intermitterende spiercontracties veroorzaakt door abnormale, vaak herhaalde bewegingen of houdingen8. Dystonie kan beïnvloeden elk deel van het lichaam. Wanneer het van invloed is op een lichaamsdeel is het bekend als focale dystonie8. Dystonie beïnvloeden de nekspieren cervicale dystonie wordt genoemd, en is de meest voorkomende fenotype van volwassen begin idiopathische geïsoleerde focale dystonie. 9 , 10 de pathogenese van cervicale dystonie blijft onbekend; het wordt beschouwd als een genetische stoornis met autosomaal dominante overerving en sterk verminderde doordringendheid. Omgevingsfactoren zijn eveneens belangrijk in verband met ziekte doordringendheid en expressie.
De superieure colliculus, een sensomotorische structuur, gelegen in de dorsale veroorzaakt, is belangrijk voor de snelle detectie van milieu stimuli in het proces van heimelijke attentional oriënterende2,11,12. Visuele stimuli toegang krijgen tot de superieure colliculus snel via de blastoma-tectal magnocellular-pathway. De TDT is een maatregel van het eenvoudige, objectieve verondersteld te vertegenwoordigen van de verwerking van visuele (en andere zintuiglijke stimuli) in de oppervlakkige lagen van de superieure colliculus. De TDT is onderzocht bij personen met cervicale dystonie, hun onaangetast familieleden en gezonde controle deelnemers. Vergeleken met de leeftijd en geslacht-zoekwoorden controle deelnemers, een abnormale TDT heeft hoge gevoeligheid (97%, 36 van 37 patiënten) en specificiteit (98-100%) in de cervicale dystonie1. Een abnormale TDT is gebleken dat bij 50% van onaangetast eerstegraads vrouwelijke familieleden van patiënten met cervicale dystonie (14 25, van 48 jaar of ouder), demonstreren en seks-leeftijdsgebonden doordringendheid met autosomaal dominante overerving13, 14. een abnormale TDT in onaangetast familieleden van patiënten van de cervicale dystonie (vergeleken met familieleden met normale TDTs) wordt geassocieerd met verhoogde putaminal volume (door voxel gebaseerde morphometry)15 en putaminal activiteit (met fMRI) verminderd4 . De superieure colliculus wordt beschouwd als een belangrijk knooppunt in de neuronale netwerk, dat disfunctioneel in cervicale dystonie12 is. De beoordeling van de temporele discriminatie wordt beschouwd als het verstrekken van belangrijke aanwijzingen over de pathomechanisms onderliggende cervicale dystonie.
Het doel van dit artikel is te presenteren van twee methoden voor het meten en analyseren van temporele discriminatie, alsmede het demonstreren van de toepassing van deze methode op het bestuderen van de pathofysiologie van cervicale dystonie.
Protocol
Representative Results
Discussion
TDT Measurement and Analysis
Twee vormen van apparatuur (tafelblad en headset), twee methoden van stimulans presentatie (trap en willekeurig), en twee benaderingen van data-analyse (traditionele en distributie) zijn aangebracht om te illustreren hoe te meten en kwantificeren van een persoon’s temporele discriminatie vermogen. De Draagbare hoofdtelefoon biedt een handige hardwareoptie die zorgt voor consistentie in de afstand en de hoeken tussen de deelnemer en de LED-lichtbron…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit onderzoek werd gesteund door subsidies uit het onderzoek van de Gezondheidsraad, dystonie Ierland, Science Foundation Ierland en de Ierse-Instituut voor klinische neurowetenschappen.
Materials
| 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. |
References
- 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).
- Hutchinson, M., et al. The endophenotype and the phenotype: temporal discrimination and adult-onset dystonia. Mov Disord. 28 (13), 1766-1774 (2013).
- 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).
- Kimmich, O., et al. Temporal discrimination, a cervical dystonia endophenotype: penetrance and functional correlates. Mov Disord. 29 (6), 804-811 (2014).
- 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).
- Termsarasab, P., et al. Neural correlates of abnormal sensory discrimination in laryngeal dystonia. Neuroimage Clin. 10, 18-26 (2016).
- 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).
- Albanese, A., et al. Phenomenology and classification of dystonia: a consensus update. Mov Disord. 28 (7), 863-873 (2013).
- Nutt, J. G., Muenter, M. D., Aronson, A., Kurland, L. T., Melton, L. J. Epidemiology of focal and generalized dystonia in Rochester, Minnesota. Mov Disord. 3 (3), 188-194 (1988).
- Williams, L., et al. Epidemiological, clinical and genetic aspects of adult onset isolated focal dystonia in Ireland. Eur J Neurol. , (2016).
- 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).
- Hutchinson, M., et al. Cervical dystonia: a disorder of the midbrain network for covert attentional orienting. Front Neurol. 5, 54 (2014).
- Williams, L. J., et al. Young Women do it Better: Sexual Dimorphism in Temporal Discrimination. Front Neurol. 6, 258 (2015).
- 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).
- 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).
- 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).
- Wichmann, F. A., Hill, N. J. The psychometric function: I. Fitting, sampling, and goodness of fit. Percept Psychophys. 63 (8), 1293-1313 (2001).
- McGovern, E. M., et al. A comparison of stimulus presentation methods in temporal discrimination testing. Physiol Meas. 38 (2), N57-N64 (2017).
- Scontrini, A., et al. Somatosensory temporal discrimination in patients with primary focal dystonia. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 80 (12), 1315-1319 (2009).
- 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).
- Pastor, M. A., Macaluso, E., Day, B. L., Frackowiak, R. S. Putaminal activity is related to perceptual certainty. Neuroimage. 41 (1), 123-129 (2008).
- Isa, T., Hall, W. C. Exploring the superior colliculus in vitro. J Neurophysiol. 102 (5), 2581-2593 (2009).
- 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).
- Kaneda, K., Isa, T. GABAergic mechanisms for shaping transient visual responses in the mouse superior colliculus. Neurosciences. 235, 129-140 (2013).
- Ramos, V. F., Esquenazi, A., Villegas, M. A., Wu, T., Hallett, M. Temporal discrimination threshold with healthy aging. Neurobiol Aging. 43, 174-179 (2016).
