Ölçme ve analiz için servikal distoni uygulanan zamansal ayrımcılık eşiği

Servikal distoniye uygulanan zamansal ayrım eşiğinin ölçümü ve analizi. Çevresel değişimin tespiti, hayatta kalmanın anahtarıdır. Bu değişimi algılama ve hızlı tepki verme yeteneğimiz, orta beyindeki bir ağa bağlıdır.

Bu önemli ağ, motor komutlar verir ve çevresel değişime yanıt verir ve dikkatimizi refleksif bir şekilde yönlendirir. Zamansal ayrımcılık terimi, bir kişinin çevrelerindeki hızlı değişiklikleri ayırt etme veya algılama yeteneğini tanımlar. Bu makalenin amacı, zamansal ayrımcılığın ölçümü ve analizi için iki yöntem sunmak ve bu tekniğin servikal distoni çalışmasına uygulanmasını göstermektir.

Zamansal ayrım eşiği, bir gözlemcinin iki asenkron uyaran arasında ayrım yapabileceği ve bunları ayrı ayrı meydana gelmiş gibi algılayabileceği en kısa zaman aralığıdır. Distoni de dahil olmak üzere bazal gangliyonları etkileyen bozukluklarda zamansal ayrımcılığın anormal veya uzun süreli olduğu gösterilmiştir. Distoni, Parkinson hastalığı ve esansiyel tremordan sonra en sık görülen üçüncü hareket bozukluğudur.

Anormal, sıklıkla tekrarlayan hareketlere veya duruşlara neden olan sürekli veya aralıklı kas kasılmaları ile karakterizedir. Servikal distoninin patogenezi bilinmemektedir. Distoni vücudun herhangi bir bölümünü etkileyebilir.

Vücudun bir bölümünü etkilediğinde, fokal distoni olarak bilinir. Boyun kaslarını etkileyen distoni, servikal distoni olarak bilinir ve erişkin başlangıçlı fokal distoninin en yaygın şeklidir. Zamansal ayrım eşiği, servikal distonisi olan bireylerde, etkilenmemiş akrabalarında ve sağlıklı kontrollerde ölçülmektedir.

Bu tekniğin, superior colliculus'un yüzeysel katmanlarındaki görsel duyusal nöronların aktivitesi hakkında fikir verebileceğine ve bu içgörünün belki de servikal distoninin altında yatan patomekanizmalara dair ipuçları sağlayabileceğine inanılmaktadır. Görsel uyaranlar, iki sarı LED, uyaranların istenen milisaniye uyaran aralıklarıyla sunulmasını sağlayan özel yapım donanım çözümleriyle kaplanmıştır. İki donanım seçeneği geliştirilmiştir.

Birincisi, LED'lerin sol ve sağ taraflarda konunun merkez noktasından yedi derece uzağa yerleştirildiği geleneksel laboratuvar tabanlı masa üstü yöntemidir. Bu deney karanlık bir odada yapılır. İkinci donanım çözümü, herhangi bir yerde test yapılmasını sağlayan taşınabilir bir kulaklıktır.

Bu donanım çözümü, uyaranlar ve katılımcı arasındaki mesafe ve açılarda tutarlılık sağlar. Her bir uyaran çiftinin sunumunu takiben, katılımcı, uyaranları senkron veya asenkron olarak algılamalarına bağlı olarak aynı veya farklı yanıt verir. Uyaran sunumuna standart yaklaşım bir merdiven yaklaşımıdır.

Bu yöntem, bireye aşamalı olarak asenkron uyaranlar sunmayı içerir. Uyaranlar her beş saniyede bir sunulur ve uyaranlar arası aralık her seferinde beş milisaniye artar. Deneme, bir katılımcı art arda üç uyaran çifti için farklı yanıt verdiğinde sona erer.

Deney solda ve sağda dört kez tekrarlanır ve toplam sekiz çalıştırmayla sonuçlanır. Zamansal ayrımcılık eşiği, o birey için sekiz çalıştırmanın her birinden eşiklerin medyanı alınarak hesaplanır. Merdiven yöntemindeki potansiyel bir öğrenme etkisi nedeniyle, rastgele bir sunum sırası yöntemi geliştirdik.

Uyaran çiftleri hala her beş saniyede bir sunulur, ancak uyaranlar arası aralık rastgele bir şekilde sıfırdan 100 milisaniyeye kadar değişir. Zamansal ayrım verilerini analiz etmenin standart yöntemi, milisaniye cinsinden ifade edilen tek bir değerle sonuçlanır. Bu değeri, her birey için zed puanını hesaplamak için kullanırız.

Zed skoru, katılımcının Zamansal Ayrımcılık Eşiği veya TDT değeri ile yaşa uygun bir kontrol popülasyonundan elde edilen ortalama TDT arasındaki farkın, o kontrol popülasyonu için TDT değerlerinin standart sapmasına bölünmesiyle tanımlanır. 2.5'in üzerinde zed skorları ile sonuçlanan TDT değerleri anormal olarak kabul edilir. Bu yaklaşım yaygın olarak kullanılmasına ve TDT'nin güçlü ve seçici bir endofenotip olduğu gösterilmiş olmasına rağmen, yine de tek bir değerdir.

Bir katılımcının verilerini tam olarak karakterize etmek için, analizimizi verilerini kümülatif bir Gauss dağılımına uyacak şekilde genişlettik. Bu dağılımın ortalaması, katılımcıların aynı veya farklı yanıt verme olasılığının eşit olduğu noktayı temsil eder. Bu nokta Öznel Eşitlik Noktası olarak adlandırılır.

Gauss dağılımının standart sapması, aynı zamanda Adil Fark Edilebilir Fark olarak da adlandırılır, katılımcıların ortalamaları etrafındaki zamansal eşzamansızlıktaki değişikliklere ne kadar duyarlı olduklarını gösterir. Yöntem, her katılımcı için %95 güven aralığı elde etmek için verilerin parametrik olmayan bir önyükleme analizine sunulmasıyla güçlendirilir. Her iki ölçüm de zamansal ayrım eşiği ile ilişkilidir, ancak birbirinden bağımsızdır.

Bu analiz yöntemi, hasta ve kontrol grubu arasında standart yöntemden belirgin olmayabilecek ince farklılıkları ortaya çıkarma potansiyeline sahiptir. Erişkin başlangıçlı fokal distoni vakalarının %1'inden daha azında etken genler tanımlanmıştır. Endofenotip, hastalık patomekanizmalarını anlamamıza yardımcı olabilecek genetik taşıyıcılığın subklinik bir belirtecidir.

Erişkin başlangıçlı fokal distoni için potansiyel bir endofenotip olan temporal ayrım eşiği, hastaların %97'sinde ve klinik olarak etkilenmemiş akrabalarının yaklaşık %50'sinde anormaldir. Ek olarak, anormal bir TDT, servikal distonininkine benzer bir yaş ve cinsiyetle ilgili bir paterni takip eder. Bu bulgular otozomal dominant kalıtımı önermekte ve TDT'nin erişkin başlangıçlı fokal distoni ve özellikle servikal distoni için bir endofenotip olarak kullanımını desteklemektedir.

Anormal bir TDT, çevresel değişimi tespit etme veya ayırt etme yeteneğinin bozulması olarak yorumlanabilir. Orta beynin arkasında yer alan superior colliculus, göze çarpan uyaranları tespit etmede ve bunlara tepki vermede kritik bir rol oynar. Gelin bu yapıya daha yakından bakalım.

Superior colliculus, dorsal orta beyinde yer alan eşleştirilmiş lamine bir yapıdır. Hedef konumun mekansal bilgisini dönüştürmek ve baş ve göz hareketini yönlendirmek için birincil beyin sapı merkezidir. Superior colliculus, farklı organizasyona sahip birkaç katmandan oluşur.

Bununla birlikte, işlevsel olarak yüzeysel ve derin bir tabakaya ayrılabilir. Yüzeysel katman, görsel sistemden doğrudan girdi alır ve retinotopik koordinatlarda çevredeki dünyanın topografik bir haritasını içerir. Görsel-duyusal nöronlar, göze çarpan çevresel uyaranlara yanıt verir ve bu da retinotopik bir haritadaki nesnelerin konumunu kodlar.

Derin tabakadaki premotor nöronlar, diğer beyin bölgelerine projeksiyon yapar ve bu bölgeler uyarıldıklarında yüksek frekanslarda ateşlenir ve hedef yönünde sakkad olarak bilinen hızlı göz hareketleri üretir. Derin tabaka ayrıca, tektospinal yol yoluyla üst servikal kordorduna çıkıntı yapan motor nöronları da içerir. Bu nöronlar aktive edildiğinde baş hedefe doğru döner.

Üstün kolliküler aktivite, inhibitör bir nörotransmitter olan gama-aminobütirik asit veya GABA tarafından modüle edilir. İnhibitör GABAerjik aktivite, hem yüzeysel tabakadaki görsel duyu nöronlarında hem de superior colliculus'un derin tabakasındaki premotor nöronlarda geçici yanıtın süresini sınırlar. Görsel bir uyarana yanıt olarak, yüzeysel katmandaki nöronların çoğu geçici bir yanıt sergiler.

GABAerjik inhibisyon daha sonra bu yanıtı susturur ve görsel uyaran kapatıldığında nöronların tekrar yanıt vermeye hazır olmasını sağlar. Yetersiz GABA varsa, bu nöronlar işlevsiz olarak aktif hale gelebilir. Yetersiz GABAerjik inhibisyonun, anormal zamansal ayrımcılığa yol açan görsel-duyusal nöronların uzun süreli ateşlenmesine neden olduğu varsayılmaktadır.

Ek olarak, servikal distoninin karakteristik anormal hareketlerinin, superior colliculus'un derin katmanlarında motor nöronların uzun süreli ateşlenmesine neden olan yetersiz GABAerjik inhibisyona neden olduğu varsayılmaktadır. Zamansal ayrımcılığın basit ve etkili bir şekilde ölçülebileceğini ve bu basit aracın servikal distoni için güvenilir bir endofenotip olduğunu gösterdik. Ek olarak, potansiyel olarak bu bozukluğun patomekanizmaları hakkında fikir verebilir.