Måling og analyse av timelige diskriminering terskelen på livmorhalsen Dystoni
Summary
Metoder for måling og analyse av timelige diskriminering terskelen presenteres, og sin søknad til studiet av patogenesen av cervical Dystoni diskuteres.
Abstract
Timelige diskriminering terskelen (TDT) er det korteste tidsintervallet som observatør kan diskriminere to sekvensiell stimuli som asynkrone (vanligvis 30-50 ms). Det har vist seg å være unormalt (lengre) i nevrologiske lidelser, inkludert cervical Dystoni, en fenotypen av voksen utbruddet idiopatisk isolert fokal Dystoni. I TDT er er kvantitativt mål på evnen til å oppfatte raske endringer i miljøet og indikativ av virkemåten til de visuelle nervecellene i overlegen colliculus, en nøkkel node i hemmelig attentional orientere. Denne artikkelen beskriver metoder for måling i TDT (inkludert to maskinvarealternativer og to moduser av stimuli presentasjonen). Vi har også utforske to tilnærmingene av dataanalyse og TDT beregning. Anvendelsen av vurdering av timelige diskriminering til forståelsen av patogenesen av cervical Dystoni og voksen utbruddet idiopatisk isolert fokal Dystoni er også diskutert.
Introduction
Timelige diskriminering beskriver en persons evne til å diskriminere eller oppfatte, raske endringer i miljøet. Timelige diskriminering terskelen (TDT) er det korteste tidsintervallet der en person kan oppfatte at to sekvensiell sensoriske stimuli er asynkron. Timelige diskriminering har vist seg å være unormalt langvarig i lidelser påvirker det basal Ganglion, inkludert Dystoni1,2,3,4,5,6 , 7.
Dystoni er den tredje vanligste nevrologiske bevegelighet lidelsen – etter Parkinson‘s sykdom og viktig Tremor. Det er preget av vedvarende eller uregelmessig muskelsammentrekninger forårsaker unormale, ofte repetitiv, bevegelser eller postures8. Dystoni kan påvirke alle deler av kroppen. Når den påvirker en kroppsdel kalles fokal Dystoni8. Dystoni påvirker nakkemusklene som kalles livmorhalsen Dystoni, og er den vanligste fenotypen av voksen utbruddet idiopatisk isolert fokal Dystoni. 9 , 10 patogenesen av cervical Dystoni er ukjent; anses å være en genetisk lidelse med autosomal dominant arv og markert redusert penetrance. Miljøfaktorer også anses viktig i forhold til sykdom penetrance og uttrykk.
Overlegen colliculus, en sensorimotor struktur i dorsal mellomhjernen, er viktig for rask påvisning av miljømessige stimuli under skjult attentional orientere2,11,12. Visuelle stimuli tilgang overlegen colliculus raskt gjennom retino-tectal magnocellular veien. I TDT er et enkelt, objektive mål antatt å representere behandling av visuelle (og andre sensoriske stimuli) i overfladisk lagene på overlegen colliculus. I TDT har blitt studert hos personer med cervical Dystoni, upåvirket slektninger og sunn kontroll deltakere. I forhold til alder og kjønn-matchet kontroll deltakere, en unormal TDT har høy følsomhet (97%, 36 av 37 pasienter) og spesifisitet (98-100%) i cervical Dystoni1. En unormal TDT har blitt funnet i 50% av upåvirket første-graders slektninger av pasienter med cervical Dystoni (14 av 25, i alderen 48 år eller eldre), demonstrere alder – og sex-relaterte penetrance med autosomal dominant arv13, 14. en unormal TDT i upåvirket slektninger av cervical Dystoni pasienter (i forhold til slektninger med normal TDTs) er assosiert med økt putaminal volum (ved voxel-baserte morphometry)15 og redusert putaminal aktivitet (med fMRI)4 . Overlegen colliculus regnes som en betydelig node i nevrale nettverk, som er dysfunksjonelle i cervical Dystoni12. Vurdering av timelige diskriminering regnes som gir viktige ledetråder til pathomechanisms underliggende cervical Dystoni.
Målet med denne artikkelen er å presentere to metoder for å måle og analysere timelige diskriminering, samt demonstrere bruk av denne metoden for å studere i Patofysiologien ved cervical Dystoni.
Protocol
Representative Results
Discussion
TDT måling og analyse
To former for apparatet (bord og hodetelefonen), to metoder for stimulans presentasjon (trapp og tilfeldig), og to tilnærminger til dataanalyse (tradisjonell og distribusjon) har blitt presentert illustrere hvordan måle og kvantifisere en person’s timelige diskriminering evne. Bærbar headsettet gir et behagelig alternativ som sikrer konsekvens i avstand og vinkler mellom deltakeren og LED-lyskilder samtidig dataene som samles i ethvert praktisk sted. …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne forskningen ble støttet av tilskudd fra helse forskning styret, Dystoni Irland, Science Foundation Irland og det irske Institutt for klinisk nevrovitenskap.
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).
