Percepcja ruchu własnego w chorobie Parkinsona (SMP_PD)

Choroba Parkinsona (PD) klasycznie charakteryzuje się pogorszeniem funkcji motorycznych, charakteryzującym się typowymi objawami akinezy, spowolnienia ruchowego, sztywności i drżenia, a także upośledzoną postawą i równowagą. Jednak objawy niemotoryczne są ostatnio uznawane za główną część choroby. Objawy niemotoryczne mogą obejmować zaburzenia snu, zaburzenia nastroju, halucynacje, upośledzenie funkcji poznawczych oraz różne deficyty czuciowe i percepcyjne. W przeciwieństwie do objawów motorycznych, objawy niemotoryczne są z natury mniej zauważalne i dlatego mogą pozostać niezauważone, jeśli nie są badane bezpośrednio.

Już wczesne badania ujawniły szerokie zaburzenia widzenia w PD. Obejmuje to opóźnienia w wywołanych reakcjach wzrokowych i nieprawidłowości w zakresie kontrastu, czasoprzestrzenności i wrażliwości na kolory. Pacjenci z PD mają również zmienioną percepcję orientacji wzrokowej, a także złożone zaburzenia widzenia. Jednak pomimo deficytów wzrokowych pacjenci z PD wydają się być funkcjonalnie bardziej zależni od wzroku w porównaniu z grupą kontrolną. Wydaje się to być sprzeczne z ustalonymi zasadami optymalnej integracji sensorycznej, zgodnie z którymi należy w mniejszym stopniu polegać na zaburzonych sygnałach. Można to jednak zmierzyć tylko w ramach opartych na zasadach, które mierzą, określają ilościowo i porównują precyzję odpowiednich wskazówek percepcyjnych. Mianowicie, to względna rzetelność wskazówek sensorycznych powinna, zgodnie ze schematami optymalnej (bayesowskiej) integracji, określać stopień, w jakim wskazówki są zależne (zgodnie z dalszymi informacjami).

Badania wykazały upośledzenie układów sensorycznych innych niż wzrok, takich jak funkcje proprioceptywne i przedsionkowe. Co ciekawe, wiele deficytów czuciowych w PD może być ściśle związanych z „klasycznymi” objawami motorycznymi. Na przykład: i) dysfunkcyjne sygnały przedsionkowe mogą prowadzić do upośledzonej kontroli równowagi w PD, (ii) deficyty proprioceptywne upośledzają dobrowolne i odruchowe polecenia motoryczne, (iii) upośledzenie percepcji przestrzennej może przyczynić się do zamrożenia chodu (FOG) oraz (iv) ) Pacjenci z PD przeceniają głośność własnej mowy, prawdopodobnie odzwierciedlając deficyty percepcyjne albo przez upośledzoną integrację czuciowo-ruchową, albo przez upośledzoną samoświadomość deficytów motorycznych. Również wyższe funkcje percepcyjne, takie jak postrzeganie emocji na podstawie wyrazu twarzy, są upośledzone u pacjentów z parkinsonizmem. Postrzeganie ruchu własnego wynika głównie z ruchu bezwładnościowego (przedsionkowego) i przepływu wzrokowego (wzrokowego). W przypadku prezentacji promieniowo rozszerzających się wzorców przepływu wzrokowego pacjenci z PD wykazują zmienione skręcanie nawigacyjne i zmienioną percepcję egocentrycznej linii środkowej, jak również zmniejszoną aktywację w wizualnych obszarach mózgu w porównaniu z grupą kontrolną. Jednak progi percepcji ruchu własnego z przepływu optycznego nie zostały jeszcze zbadane, a zatem zostaną zmierzone w tym badaniu.

Zaburzenia przedsionkowe mogą również wpływać na postrzeganie ruchu własnego w PD. Niedawno Bertolini i in. (2015) stwierdzili upośledzoną percepcję pochylenia w chorobie Parkinsona, ale również w tym przypadku przedsionkowe progi percepcji liniowego ruchu własnego nie były badane bezpośrednio. Dlatego pierwszym celem tego badania jest określenie progów jednozmysłowej (wzrokowej i przedsionkowej) percepcji ruchu własnego w PD, przy użyciu rygorystycznego i dobrze stosowanego paradygmatu dyskryminacji głowy.

Jednak oprócz deficytów wizualnej i przedsionkowej percepcji ruchu własnego, pacjenci z PD mogą cierpieć z powodu nieoptymalnej integracji tych sygnałów. Dlatego drugim głównym celem jest szczegółowe zbadanie integracji bodźców wzrokowych i przedsionkowych dla percepcji własnego ruchu. Odbędzie się to w ramach Bayesowskiej integracji multisensorycznej.

Integracja informacji z różnych modalności („integracja multisensoryczna”) jest niezbędna dla nienaruszonego postrzegania świata. Badania teoretyczne, oparte na statystyce bayesowskiej, dostarczyły ram do badania integracji multisensorycznej z przewidywaniami „optymalnej” strategii. Zakładając rozkład Gaussa i płaski a priori, optymalna integracja wielu wskazówek sprowadza się do prostego równania liniowego, zgodnie z którym percepcja multisensoryczna jest ważoną kombinacją podstawowych wskazówek. Wiele badań na ludziach i zwierzętach rzeczywiście wykazało niemal optymalną integrację cue. Jednak chociaż integracja multisensoryczna jest aktywnym tematem badań nad prawidłowym funkcjonowaniem mózgu, z dobrze ugruntowanymi narzędziami, nie była badana w PD. Badacze stawiają hipotezę, opierając się na widocznej nadmiernej zależności w PD od bodźców wzrokowych. Pacjenci z PD mogą wykazywać nieoptymalną integrację multisensoryczną (mianowicie przeważenie bodźców wzrokowych). Może to mieć głęboki wpływ na podstawowe funkcje.

Dodanie szumu czuciowego do bodźca zmniejsza jego niezawodność. W bodźcach przepływu optycznego związanych z samoczynnym ruchem przez trójwymiarową chmurę kropek niezawodność można kontrolować, manipulując spójnością poruszających się kropek. Aby uzyskać 100% koherencji (bez dodatkowego szumu), wszystkie kropki poruszają się spójnie zgodnie z kierunkiem symulowanego ruchu własnego. Po dodaniu szumu, np. do 75% koherencji, 75% kropek porusza się spójnie zgodnie z kierunkiem własnego ruchu, podczas gdy pozostałe 25% porusza się w kierunku losowym. Wraz ze spadkiem koherencji zmniejsza się wiarygodność bodźca wzrokowego. Ostatnio badacze wykazali, że różne grupy kliniczne (np. autyzm) mogą reagować inaczej na dodanie wizualnego szumu. Dlatego w ramach tych eksperymentów badacze porównają również percepcję wzrokową przy braku i obecności dodanego szumu wizualnego. Patofizjologia PD jest często rozumiana jako odzwierciedlenie zwiększonego szumu neuronalnego (np. oscylacje beta), stąd badacze wysuwają hipotezę, że zewnętrzny hałas czuciowy może mieć silniejszy wpływ na pacjentów z chP niż na grupę kontrolną (być może przez bodziec, który raczej pogarsza niż zmniejsza fluktuacje neuronalne w chP).

Dlatego w tym badaniu badacze mają 3 główne cele: i) obserwacja podstawowej (jednozmysłowej) percepcji wzrokowej i przedsionkowej ruchu własnego w PD, ii) obserwacja multisensorycznej integracji u pacjentów z PD, w ramach wnioskowania bayesowskiego, oraz iii) obserwacja wpływu zmniejszenia wiarygodności wzrokowej (dodanie szumu bodźców wzrokowych) na wyniki w PD. Wszystkie trzy cele zostaną rozwiązane za pomocą tego samego eksperymentu. Wszyscy uczestnicy przyjadą na dwie wizyty. Pacjenci z PD wykonają tę samą procedurę raz „przy” leczeniu i raz „odstawieniu” leku (kolejność będzie zrównoważona między pacjentami; ustalana losowo z góry). W przypadku stanu „bez leków” pacjenci przestają przyjmować leki na PD na 12 godzin przed eksperymentami (aż do zakończenia eksperymentu). Grupa kontrolna również dwukrotnie przeprowadzi eksperyment w celu kontroli ewentualnego artefaktu efektów uczenia się.