Hamowanie przedimpulsowe

Hamowanie przedimpulsowe: poprzedzający bodziec osłabia reakcję przestrachu .

Hamowanie przedimpulsowe ( PPI ) to zjawisko neurologiczne, w którym słabszy bodziec przedimpulsowy ( przedimpulsowy ) hamuje reakcję organizmu na kolejny silny bodziec wywołujący odruch ( impuls ), często wykorzystując odruch przestrachu. Bodźce mają zazwyczaj charakter akustyczny, ale wykorzystuje się także bodźce dotykowe (np. poprzez podmuchy powietrza na skórę) i bodźce świetlne. Gdy hamowanie przedimpulsowe jest wysokie, odpowiednia jednorazowa reakcja przestrachu jest zmniejszona.

Zmniejszenie amplitudy zaskoczenia odzwierciedla zdolność układu nerwowego do tymczasowego przystosowania się do silnego bodźca zmysłowego, gdy organizm otrzymuje poprzedzający słabszy sygnał ostrzegawczy. PPI wykrywa się u wielu gatunków, w tym u myszy i ludzi. Chociaż zakres adaptacji wpływa na wiele układów, najwygodniejszym do pomiaru są reakcje mięśniowe, które zwykle są osłabione w wyniku zahamowania nerwowego.

Deficyty hamowania przedimpulsowego objawiają się niemożnością odfiltrowania niepotrzebnych informacji; powiązano je z nieprawidłowościami w bramkowaniu sensomotorycznym. Takie deficyty obserwuje się u pacjentów ze schorzeniami takimi jak schizofrenia i choroba Alzheimera , a także u osób pod wpływem narkotyków, zabiegów chirurgicznych lub mutacji. Badania PPI na ludziach podsumowano w recenzjach Braffa i in. (2001) oraz Swerdlow i in. (2008).

PPI i aparat odruchowy dla myszy

Procedura

Pomiar PPI u człowieka.

Główne trzy części procedury to przedimpuls, bodziec przestrachu i odruch przestrachu. Stosowane są różne odstępy między impulsami lub odstępy między impulsami : 30, 60, 120, 240 i 480 ms. Odstęp między elektrodami liczy się od początku impulsu przed impulsem do początku impulsu. Przy odstępie przekraczającym 500 ms najprawdopodobniej nastąpi ułatwienie przedimpulsowe – zwiększona odpowiedź.

Jako akustyczny bodziec przestrachu zwykle stosuje się wybuch białego szumu . Typowy czas trwania wynosi 20 ms dla impulsu przedwstępnego i 40 ms dla impulsu. W badaniach na ludziach wykorzystuje się hałas tła o natężeniu 65–70 dB, a w doświadczeniach na gryzoniach 30–40 dB. Prepulse jest zazwyczaj ustawiony na 3–12 dB głośniej niż tło. Reakcję na zaskoczenie mierzy się u gryzoni za pomocą tzw. zautomatyzowanych „komór zaskoczenia” lub „komór stabilizatorów”, wyposażonych w detektory rejestrujące reakcję całego ciała.

jako miarę można zastosować ruchy mięśni okoruchowych („ odruch mrugnięcia okiem ” lub „ reakcja mrugnięcia okiem ” oceniany za pomocą zapisu elektromiograficznego mięśnia okrężnego oka i za pomocą okulografii). Wyniki samego impulsu porównuje się z wynikami przedimpulsu plus impulsu, a procent redukcji odruchu przestrachu reprezentuje zahamowanie przedimpulsu. Należy wziąć pod uwagę możliwe uszkodzenie słuchu, ponieważ na przykład u kilku odmian myszy w okresie dojrzewania następuje utrata słuchu w zakresie wysokich częstotliwości.

Zarejestrowany sygnał musi zostać przefiltrowany w paśmie przepustowym w zakresie od 28 Hz do 500 Hz. Na tym etapie usuwane są artefakty wynikające z ruchów gałek ocznych i aktywności mięśni niezależne od reakcji mrugania. Aby uniknąć aliasingu , częstotliwość próbkowania sygnału powinna wynosić co najmniej 1024 Hz, czyli więcej niż dwukrotność górnej granicy filtra środkowoprzepustowego (dwukrotność częstotliwości Nyquista ). Po filtrowaniu uzyskany sygnał jest prostowany i wygładzany.

Opisując odchylenie sygnału wywołanego bodźcem przestrachu, termin średnia amplituda (mA) odnosi się do średniej reakcji przestrachu z wyłączeniem prób braku reakcji. Jednakże, aby obliczyć średnią wielkość (mM), próby bez odpowiedzi są ustawiane na zero przed uśrednieniem. Dzielenie liczby wykrytych odpowiedzi (liczba prób zastosowanych do obliczenia amplitudy) przez całkowitą liczbę wywołujących bodźców daje prawdopodobieństwo odpowiedzi ( P). Zatem rosnące prawdopodobieństwo odpowiedzi przesuwa średnią wielkość odpowiedzi w kierunku średniej amplitudy odpowiedzi.

Zaleca się stosowanie obliczonej średniej wielkości do raportowania średniej reakcji na zaskoczenie. Ponieważ metryka ta obejmuje również miary braku odpowiedzi, wykazuje większą trafność w porównaniu ze średnią amplitudą.

Główne cechy

Wielkość PPI jest często znacząca i sięga aż 65% u zdrowych osób, przy czym maksymalne hamowanie obserwuje się zazwyczaj w odstępie 120 ms. Wyjściowa reakcja przestrachu nie wpływa na ogólny poziom PPI – odkrycie to po raz pierwszy odkryto w badaniach na szczurach, a później powtórzono w badaniach na myszach. Odwrotna reakcja, wspomaganie przedimpulsu (PPF) – tendencja do zwiększonej reakcji zaskoczenia po bodźcu przedimpulsowym o niższej intensywności – jest zwykle obserwowana, gdy przerwa między bodźcami trwa dłużej niż 500 ms. Uważa się, że PPF odzwierciedla, przynajmniej częściowo, ciągłą uwagę: impuls wstępny, jeśli nie nastąpi po nim w ciągu mniej niż pół sekundy, spowoduje, że osoba badana większe prawdopodobieństwo reakcji zaskoczenia niż mniejsze.

Inną zmienną moderującą hamowanie i ułatwianie impulsów przedimpulsowych jest różnica płci, przy czym mężczyźni mają wyższy PPI (tj. gdy po impulsie przedimpulsowym szybko następuje impuls, wszyscy badani mają tendencję do odczuwania zmniejszonej reakcji zaskoczenia, przy czym mężczyźni często doświadczają mniejszych reakcji zaskoczenia w porównaniu do kobiet ) i u kobiet z wyższym PPF (tj. gdy impuls przedpulsowy pojawia się więcej niż pół sekundy przed impulsem, wszyscy badani mają tendencję do doświadczania wzmożonych reakcji zaskoczenia, przy czym kobiety mają tendencję do doświadczania silniejszych reakcji zaskoczenia niż mężczyźni). W przypadku bodźców akustycznych monofoniczny współczynnik PPI jest wyższy niż obuuszny — reakcja zaskoczenia jest zmniejszona, gdy bodziec (hałas) jest odczuwany tylko w jednym uchu, a nie w obu uszach. Nawet pierwszy impuls sesji testowej wywołuje hamowanie, co wskazuje, że warunkowanie i uczenie się nie są konieczne, aby ten efekt wystąpił. Kwestionowano jednak brak warunkowości. Jednakże tysięczny impuls wstępny również indukuje hamowanie; zjawisko to jest bardzo silne

Na reakcję i reakcję wpływa czas trwania przerwy i uwaga. Uważa się, że krótkie interwały stosowane w zadaniu PPI nie dają wystarczającego czasu na aktywację reakcji wolicjonalnej : uważa się, że reakcja na impulsy i impulsy przedruchowe oddzielone krótkimi ramami czasowymi jest mimowolna. Prepulsy można uwzględnić lub zignorować, a uwaga wpływa na wynik. W jednym z badań poinstruowano zwykłych studentów, aby zwracali uwagę na jeden z rodzajów impulsów przedruchowych, o wysokim lub niskim tonie, i ignorowali drugi. Obecny impuls przedruchowy powodował znacznie większe hamowanie w odstępie 120 ms w porównaniu z impulsem ignorowanym i znacznie większe facylitacja w odstępie 2000 ms. Odzwierciedla to tendencję badanych do oczekiwania, że ​​usłyszą pulsujący dźwięk o określonej częstotliwości. Efekt ten jest bardzo wyraźny, gdy impuls przed impulsem pojawia się dwie sekundy przed impulsem i gdy słyszalne są inne impulsy, które są świadomie „ignorowane”. Wydłużony czas trwania impulsu wstępnego prowadzi do wzrostu PPI: im dłuższy impuls wstępny, tym większa redukcja kolejnych reakcji przestrachu. Stały szum tła ułatwia reakcję zaskoczenia, podczas gdy pulsujące tło powoduje hamowanie.

Historia pracy naukowej

Hamowanie przedimpulsowe zostało po raz pierwszy opisane w 1862 r. przez Sechenowa i zostało odkryte co najmniej dwukrotnie, zanim Howard S. Hoffman odkrył je ponownie w 1963 r. Hoffman był pierwszym, który użył terminu przedpuls. Kontynuował pracę nad zaskoczeniem do lat 80-tych. Jego liczne prace na temat odruchu i jego modyfikacji położyły podwaliny pod powszechne obecnie zastosowanie hamowania przedpulsowego w badaniach nad schizofrenią i innymi zaburzeniami.

Jednym z możliwych powodów jego odkrycia i ponownego odkrycia jest to, że pomylono je z warunkowaniem Pawłowowskim. Innym jest to, że nie pasowało to dobrze do teorii tamtych czasów.

Zakłócenie

Zakłócenia PPI są badane u ludzi i wielu innych gatunków. Najbardziej zbadane są deficyty PPI w schizofrenii, choć nie tylko ta choroba wiąże się z takimi deficytami. Odnotowano je w leczeniu paniki (Ludewig i in., 2005), schizotypowym zaburzeniu osobowości , zaburzeniu obsesyjno-kompulsyjnym (Swerdlow i in., 1993), chorobie Huntingtona , moczeniu nocnym i zespole deficytu uwagi (Ornitz i in. 1992). i zespół Tourette’a (Swerdlow i in. 1994; Castellanos i in. 1996). Według jednego z badań u osób chorych na padaczkę skroniową z psychozą również występuje spadek PPI, w przeciwieństwie do osób chorych na TLE bez psychozy. Dlatego deficyty PPI nie są typowe dla konkretnej choroby, ale raczej wskazują na zakłócenia w określonym obwodzie mózgowym.

Niedobór PPI w schizofrenii

Niedobory PPI są dobrze opisanym zjawiskiem w schizofrenii , a pierwsze doniesienia pochodzą z 1978 r. Nieprawidłowości odnotowano także u zdrowych krewnych pacjentów. W jednym badaniu u pacjentów nie zaobserwowano zwiększonego PPI w przypadku przedimpulsów. W modelach gryzoni wykazano, że dopamina , która odgrywa główną rolę w schizofrenii, reguluje bramkowanie sensomotoryczne. Odkrycia te pasują do dopaminowej hipotezy schizofrenii . Teoretycznie zaburzenie PPI w schizofrenii może być związane z procesami zalewu sensorycznego i fragmentacji poznawczej.

Wykazano, że leki przeciwpsychotyczne zwiększają PPI u pacjentów, przy czym większe działanie mają atypowe leki przeciwpsychotyczne. Pacjenci wykazują tę samą różnicę w PPI między płciami jak u osób zdrowych: mężczyźni mają wyższy PPI w porównaniu z kobietami. Godnym uwagi odkryciem jest to, że u pacjentów występuje specyficzny niedobór PPI w przypadku odstępów przed impulsem wynoszących 60 ms w porównaniu z odstępami o innej długości; nie zmienia się to nawet podczas leczenia przeciwpsychotycznego.

Innym faktem jest wpływ palenia papierosów: badania sugerują, że palenie rzeczywiście „uspokaja nerwy”. Pacjenci niepalący mają niższy PPI w porównaniu do palaczy, a najwyższy PPI mają palacze nałogowi. Odkrycie to jest zgodne z wysokim wskaźnikiem palenia wśród pacjentów ze schizofrenią , szacowanym na 70%, przy czym wielu pacjentów pali ponad 30 papierosów dziennie. Niektóre badania wskazują na związek schizofrenii z CHRNA7 i CHRFAM7A , które kodują podjednostkę alfa7 receptorów nikotynowych , ale inne badania są negatywne. Wbrew przewidywaniom myszy z nokautem podjednostki alfa7 receptora nikotyny nie wykazują zakłóceń w PPI.

U gryzoni

mysie są szeroko stosowane do testowania hipotez łączących elementy genetyczne różnych chorób z bramkowaniem sensomotorycznym. Podczas gdy niektóre hipotezy potwierdzają się, inne nie, ponieważ niektóre modele myszy wykazują niezmieniony lub zwiększony PPI wbrew oczekiwaniom, jak w testach myszy z niedoborem COMT .

Niektóre zabiegi chirurgiczne również zakłócają PPI u zwierząt, pomagając rozwikłać podstawowe obwody.

Aby zrozumieć i modelować patologię schizofrenii, przeprowadza się wiele badań PPI na zwierzętach. Techniki zakłócania PPI przypominające schizofrenię u gryzoni zostały sklasyfikowane w jednym przeglądzie na cztery modele:

  • upośledzenie PPI spowodowane przez agonistów receptora dopaminy , najbardziej potwierdzone w badaniach przeciwpsychotycznych ;
  • upośledzenie PPI przez agonistów receptora 5-HT2 ;
  • upośledzenie PPI przez antagonistów NMDAR ;
  • Upośledzenie PPI w wyniku interwencji rozwojowej (wychowanie w izolacji, deprywacja matek).

Na zwierzętach z takimi deficytami testuje się różnorodne związki chemiczne. Związki zdolne do przywracania PPI można dalej badać pod kątem ich potencjalnej roli przeciwpsychotycznej.

Przegląd genetycznych podstaw hamowania przedimpulsowego można znaleźć w metaanalizie przeprowadzonej przez Quednow i in. (2017). Dodatkowo zaktualizowane podsumowanie wyników przedklinicznych i klinicznych dotyczących PPI można znaleźć w niedawnym kompleksowym przeglądzie.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Źródło: „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Prepulse_inhibition&oldid=1110834230 ”