De mesure et d’analyse de la Discrimination temporelle du seuil appliqué à la dystonie cervicale
Summary
Méthodes de mesure et d’analyse du seuil de discrimination temporelle sont présentées, et son application à l’étude de la pathogenèse de la dystonie cervicale sont discutées.
Abstract
Le seuil de discrimination temporelle (TDT) est le plus court intervalle de temps au cours de laquelle un observateur peut distinguer deux séquentielle des stimuli comme étant asynchrones (en général 30 à 50 ms). Il s’est avéré être anormales (prolongées) dans troubles neurologiques, y compris la dystonie cervicale, un phénotype de la dystonie focale isolée idiopathique d’adulte. La TDT est une mesure quantitative de la capacité à percevoir des changements rapides dans l’environnement et est considérée comme indicative du comportement des neurones visuels dans le colliculus supérieur, un nœud de clé en orientant attentionnel secrètes. Cet article définit des méthodes pour mesurer la TDT (y compris les deux options matérielles et deux modes de présentation des stimuli). Nous explorons également deux approches d’analyse de données et calcul de TDT. L’application de l’évaluation de la discrimination temporelle à la compréhension de la pathogenèse de la dystonie cervicale et adulte idiopathique isolée de la dystonie focale est aussi discutée.
Introduction
La discrimination temporelle décrit la capacité d’une personne à une discrimination, ou percevoir, des changements rapides dans leur environnement. Le seuil de discrimination temporelle (TDT) est le plus court intervalle de temps au cours de laquelle un individu peut percevoir que deux stimuli sensoriels séquentielles sont asynchrones. La discrimination temporelle s’est avérée être anormalement prolongée dans les troubles qui affectent les noyaux gris centraux, y compris la dystonie1,2,3,4,5,6 , 7.
La dystonie est le troisième rang des trouble du mouvement neurologiques – après Parkinson‘la maladie et le tremblement essentiel. Elle est caractérisée par des contractions musculaire soutenue ou par intermittence entraînant des mouvements anormaux, souvent répétitifs, ou postures8. La dystonie peut affecter n’importe quelle partie du corps. Quand elle affecte une partie du corps, elle est appelée dystonie focale8. Dystonie affectant les muscles du cou est appelée dystonie cervicale et est le phénotype plus courant de la dystonie focale isolée idiopathique d’adulte. 9 , 10 la pathogenèse de la dystonie cervicale reste inconnue ; elle est réputée être une maladie génétique à transmission autosomique dominante et une pénétrance nettement réduite. Les facteurs environnementaux sont également importantes en ce qui concerne l’expression et la pénétrance de la maladie.
Le colliculus supérieur, une structure sensori-motrice, situé dans le mésencéphale dorsal, est important pour la détection rapide des stimuli environnementaux dans le processus de secrètes attentionnel orientation2,11,12. Stimuli visuels accéder rapidement le colliculus supérieur par la voie magnocellulaire rétino-tectal. La TDT est une mesure simple, objective, censée représenter le traitement des visuels (et autres stimuli sensoriels) dans les couches superficielles du colliculus supérieur. La TDT a été étudié chez les individus atteints de dystonie cervicale, leurs parents affectés et les participants de contrôle sain. Par rapport aux participants de contrôle appariés selon l’âge et le sexe, un TDT anormale a une sensibilité élevée (97 %, 36 des 37 patients) et la spécificité (98-100 %) dans la dystonie cervicale1. Un TDT anormal a été trouvé dans 50 % des pas affectées parentes au premier degré de patients atteints de dystonie cervicale (14 25, 48 ans ou plus), ce qui démontre la pénétrance âge – et liées au sexe avec une hérédité dominante autosomique13, 14. un TDT anormale chez les parents pas affectés des patients dystonie cervicale (comparées aux parents avec TDTs normales) est associé avec augmentation du volume putaminal (par voxel-basé morphométrie)15 et réduit l’activité putaminal (IRMf)4 . Le colliculus supérieur est considéré comme un nœud important dans le réseau neuronal qui est dysfonctionnel dans la dystonie cervicale12. L’évaluation de la discrimination temporelle est considérée comme fournissant des indices importants quant à la dystonie cervicale sous-jacente pathomécanismes.
L’objectif de cet article est de présenter deux méthodes pour mesurer et analyser la discrimination temporelle, ainsi que démontrer l’application de cette méthode à l’étude de la physiopathologie de la dystonie cervicale.
Protocol
Representative Results
Discussion
Analyse et mesure de TDT
Deux types d’appareils (table-top et casque), deux méthodes de présentation de stimulation (escalier et aléatoire) et deux approches d’analyse de données (traditionnelles et distribution) ont été présentés pour illustrer la façon de mesurer et de quantifier une personne de temporel capacité de discrimination. Le casque portable fournit une option commode matériel qui assure la cohérence dans la distance et les angles entre le participan…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette recherche a été financée par des subventions de la Health Research Board et dystonie Irlande, Science Foundation Ireland, l’Irish Institute for Clinical Neuroscience.
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. Neuroscience. 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).
