Selvbevægelsesopfattelse ved Parkinsons sygdom (SMP_PD)

Parkinsons sygdom (PD) er klassisk karakteriseret ved et fald i motorisk funktion, præget af de kendetegnende symptomer på akinesi, bradykinesi, stivhed og tremor samt nedsat kropsholdning og balance. Imidlertid er ikke-motoriske symptomer også for nylig blevet anerkendt som en væsentlig del af sygdommen. Ikke-motoriske symptomer kan omfatte søvnforstyrrelser, humørforstyrrelser, hallucinationer, kognitiv svækkelse og forskellige sensoriske og perceptuelle mangler. I modsætning til de motoriske symptomer er ikke-motoriske symptomer mindre observerbare af natur, og kan derfor gå ubemærket hen, hvis de ikke testes direkte.

Allerede tidlige undersøgelser afslørede bred visuel dysfunktion i PD. Dette inkluderer forsinkelser i visuelle fremkaldte reaktioner og abnormiteter i kontrast, spatiotemporal og farvefølsomhed. PD-patienter har også ændret opfattelse af visuel orientering såvel som komplekse synsnedsættelser. Alligevel synes PD-patienter på trods af deres synsforstyrrelser at være funktionelt mere afhængige af syn i forhold til kontroller. Dette synes at være i modstrid med etablerede principper for optimal sanseintegration, ifølge hvilke man i mindre grad skal stole på svækkede signaler. Dette kan dog kun måles inden for en principiel ramme, der måler, kvantificerer og sammenligner præcisionen af ​​relevante perceptuelle signaler. Det er nemlig den relative pålidelighed af sensoriske signaler, der ifølge skemaer for optimal (bayesiansk) integration skal bestemme, i hvilket omfang signalerne er afhængige af (relateret til yderligere nedenfor).

Forskning har påvist svækkelser i sensoriske systemer, bortset fra synet, såsom proprioceptiv og vestibulær funktion. Interessant nok kan mange sensoriske underskud i PD være tæt forbundet med "klassiske" motoriske symptomer. For eksempel: i) dysfunktionelle vestibulære signaler kan føre til svækket balancekontrol ved PD, (ii) proprioceptive deficits svækker frivillige og refleksive motoriske kommandoer, (iii) svækkelser i rumlig perception kan bidrage til frysning af gang (FOG) og (iv) ) PD-patienter overvurderer lydstyrken af ​​deres egen tale, hvilket sandsynligvis afspejler perceptuelle mangler enten ved svækket sansemotorisk integration eller af svækket selvbevidsthed om motoriske defekter. Også højere perceptuelle funktioner, såsom opfattelse af følelser fra ansigtsudtryk, er svækket hos parkinsonpatienter. Opfattelse af selvbevægelse opstår primært fra inertibevægelse (vestibulær) og optisk flow (visuel) signaler. Når de præsenteres for radialt ekspanderende optiske strømningsmønstre, viser PD-patienter ændret navigationssvingning og ændret opfattelse af den egocentriske midterlinje samt reduceret aktivering i visuelle hjerneområder versus kontroller. Tærskler for selvbevægelsesopfattelse fra optisk flow er dog endnu ikke undersøgt, og vil derfor blive målt i denne undersøgelse.

Vestibulære abnormiteter kan også påvirke opfattelsen af ​​selvbevægelse ved PD. For nylig har Bertolini et al. (2015) fandt nedsat tilt-perception ved PD, men heller ikke her er vestibulære tærskler for lineær selvbevægelsesopfattelse blevet undersøgt direkte. Derfor er det første mål med denne undersøgelse at bestemme tærsklerne for unisensorisk (visuel og vestibulær) opfattelse af selvbevægelse i PD ved at bruge et stringent og velanvendt paradigme for overskriftsdiskrimination.

Ud over mangler i visuel og vestibulær opfattelse af selvbevægelse kan PD-patienter dog lide af suboptimal integration af disse signaler. Derfor er det andet hovedformål specifikt at undersøge integrationen af ​​visuelle og vestibulære signaler til selvbevægelsesopfattelse. Dette vil blive gjort i den Bayesianske ramme for multisensorisk integration.

Integrationen af ​​information fra forskellige modaliteter ("multisensorisk integration") er afgørende for intakt opfattelse af verden. Teoretiske undersøgelser, baseret på Bayesiansk statistik, har givet en ramme til at studere multisensorisk integration med forudsigelser for en 'optimal' strategi. Hvis man antager Gauss-fordeling og en flad forudgående, reduceres optimal integration af flere stikord til ligefrem lineær ligning, ifølge hvilken den multisensoriske percept er en vægtet kombination af de underliggende stikord. Mange undersøgelser af mennesker og dyr har faktisk demonstreret næsten optimal cue-integration. Alligevel, mens multisensorisk integration er et aktivt emne for forskning i normal hjernefunktion, med veletablerede værktøjer, er det ikke blevet undersøgt i PD. Forskerne antager, baseret på den tilsyneladende overafhængighed i PD af visuelle signaler. PD-patienter kan udvise ikke-optimal multisensorisk integration (nemlig overvægt af visuelle signaler). Dette kan have dybtgående indvirkning på grundlæggende funktion.

Tilføjelse af sensorisk støj til en stimulus reducerer dens pålidelighed. I de optiske flow-stimuli af selvbevægelse gennem en 3D-sky af prikker, kan pålidelighed kontrolleres ved at manipulere sammenhængen mellem de bevægelige prikker. For 100 % sammenhæng (ingen tilføjet støj) bevæger alle prikker sig kohærent i overensstemmelse med retningen af ​​den simulerede selvbevægelse. Når der tilføres støj, f.eks. til 75 % kohærens, bevæger 75 % af prikkerne sig kohærent i overensstemmelse med selvbevægelsesretningen, hvorimod de resterende 25 % bevæger sig i en tilfældig retning. For nylig viste efterforskerne, at forskellige kliniske grupper (f. autisme) kan reagere forskelligt på tilføjelse af visuel støj. Derfor vil efterforskerne som en del af disse eksperimenter også sammenligne visuel perception i fravær og tilstedeværelse af ekstra visuel støj. Patofysiologien af ​​PD forstås ofte at afspejle øget neuronal støj (f. beta-oscillationer) og derfor antager efterforskerne, at ekstern sensorisk støj kan have en stærkere effekt på PD-patienter i forhold til kontroller (måske ved at stimulus forværrer, snarere end reducerer, neuronale fluktuationer i PD).

Derfor har efterforskerne i denne undersøgelse 3 hovedformål: i) at observere den grundlæggende (unisensoriske) visuelle og vestibulære opfattelse af selvbevægelse i PD, ii) at observere den multisensoriske integration hos PD-patienter inden for rammerne af Bayesiansk inferens, og iii) at observere virkningerne af at reducere visuel pålidelighed (tilsætning af visuel stimulusstøj) på ydeevne i PD. Alle tre mål vil blive behandlet med det samme eksperiment. Alle deltagere kommer på to besøg. PD-patienter vil udføre den samme procedure én gang "på" medicin og én gang "off" medicin (hvis rækkefølgen vil blive udlignet mellem patienter; bestemt tilfældigt på forhånd). For "off" medicin tilstand, vil patienter stoppe med at tage deres PD medicin 12 timer før forsøgene (indtil efter forsøget). Kontrolgruppen vil også udføre eksperimentet to gange for at kontrollere den mulige artefakt af læringseffekter.