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- 21 ago 2021
- 49 Min. de lectura

Salida de acción inicial y conductas motoras guiadas por la retroalimentación en el TEA

POR KATHRYN E. UNRUH, WALKER S. MCKINNEY, ERIN K. BOJANEK, KANDACE K. FLEMING, JOHN A. SWEENEY Y MATTHEW W. MOSCONI

Fuente: Molecular Autism | 10/07/2021

Fotografía: Pixabay

Molecular Autism volumen 12, número de artículo: 52 (2021)

Resumen

Antecedentes

Los problemas sensoriomotores son comunes en el trastorno del espectro autista (TEA), están relacionados con los síntomas principales y predicen peores resultados funcionales. Se han reportado déficits en conductas rápidas apoyadas principalmente por mecanismos de alimentación, y conductas motoras contínuas guiadas por retroalimentación, pero no se conoce bien el grado en que son distintas o co-segregadas dentro de los individuos y a través del desarrollo.

Métodos

Se caracterizaron los comportamientos que variaban en su participación del control de avance en relación con el control de retroalimentación a través de los sistemas de control esqueletomotor (fuerza de agarre de precisión) y oculomotor (sacadas) en 109 individuos con TEA y 101 controles de desarrollo típico emparejados por edad (rango: 5-29 años), incluyendo 58 individuos con TEA y 57 controles que completaron las pruebas de agarre y sacadas. Se examinó la fuerza de agarre en múltiples niveles de fuerza (15, 45 y 85% MVC) y de ganancia visual (baja, media y alta). También se examinó la fuerza de agarre máxima. Durante las pruebas de fuerza de agarre, se examinó el tiempo de reacción, la precisión de la salida de fuerza inicial, la variabilidad y la entropía. Para la prueba de sacada, se examinó la latencia, la precisión y la variabilidad de la latencia y la precisión en función del ensayo.

Resultados

En relación con los controles, los individuos con TEA mostraron una precisión similar de la fuerza inicial de agarre, pero una precisión reducida de los movimientos oculares sacádicos específicos de las edades más avanzadas de nuestra muestra. La variabilidad de la fuerza fue mayor en el TEA en relación con los controles, pero la variabilidad de la ganancia sacádica (a través de los ensayos) no fue diferente entre los grupos. La entropía de la fuerza se redujo en el TEA, especialmente a edades avanzadas. También encontramos una fuerza de agarre reducida en el TEA que fue más severa en las manos dominantes en comparación con las no dominantes.

Limitaciones

Nuestros hallazgos relacionados con la edad se basan en datos transversales. Se necesitan estudios longitudinales de los comportamientos sensoriomotores y sus asociaciones con los síntomas del TEA.

Conclusiones

Identificamos una reducción en la precisión de la salida motora inicial en el TEA que fue específica del sistema oculomotor implicando un control feedforward deficiente que puede ser mitigado durante las conductas de ocurrencia más lenta ejecutadas en la periferia. Los individuos con TEA mostraron una mayor variabilidad de la fuerza continua, pero niveles similares de variabilidad en la precisión de la sacada de un ensayo a otro, lo que sugiere que el refinamiento guiado por la retroalimentación de los comandos motores es deficiente, específicamente cuando los ajustes ocurren rápidamente durante el comportamiento continuo. También documentamos una lateralización reducida de la fuerza de agarre en el TEA, lo que implica una especialización hemisférica atípica.

Introducción

Los déficits sensoriomotores son comunes en el trastorno del espectro autista (TEA), surgen en los primeros años de vida, a menudo antes que los problemas socio-comunicativos [3, 10] y son predictivos de peores resultados funcionales [9, 68]. Aunque los problemas sensoriomotores se han demostrado repetidamente en el TEA, la mayoría de los estudios existentes han abordado las conductas sensoriomotoras como un constructo unitario o han interrogado los procesos motores componentes de forma aislada. Además, a pesar de la evidencia de que la gravedad de los problemas sensoriomotores puede variar a lo largo del desarrollo [14, 39], pocos estudios han caracterizado las diferencias dependientes de la edad en determinados comportamientos sensoriomotores. Como resultado, el conocimiento de los procesos específicos de control motor que se ven afectados en el TEA y la comprensión de sus sustratos del neurodesarrollo siguen siendo limitados. Es necesario definir la naturaleza de los problemas sensoriomotores en el TEA, comprobar su variación a lo largo del desarrollo y determinar las relaciones entre los diferentes comportamientos sensoriomotores para aclarar mejor los mecanismos del neurodesarrollo asociados al TEA.

Se ha documentado una amplia gama de problemas sensoriomotores en el TEA. Además de mostrar una coordinación reducida de los movimientos complejos de la parte inferior (por ejemplo, la marcha; [41]) y de la parte superior del cuerpo (por ejemplo, alcanzar; [16, 17]), y tasas más altas de dispraxia [8, 9, 48], los individuos con TEA muestran déficits en el comportamiento sensoriomotor que implican una disfunción tanto de los mecanismos de control motor de avance como de los procesos de retroalimentación sensorial. Se ha documentado una sincronización atípica y una precisión reducida de la salida de fuerza inicial (específica para los niveles de fuerza más bajos) durante el agarre de precisión en el TEA, lo que implica anormalidades en las dimensiones temporal y espacial (salida de fuerza) [6, 7, 74].

También se ha documentado una menor precisión y velocidad de los movimientos oculares sacádicos [38, 61, 65]; sin embargo, es posible que los déficits no se extiendan a todos los aspectos de la conducta oculomotora (por ejemplo, la iniciación de la sacada; véase [28]) y parecen variar en función de la dificultad de la tarea (por ejemplo, [45]). La reducción de la precisión de la salida de fuerza inicial y de las sacadas guiadas visualmente en el TEA implica déficits en los procesos feedforward guiados por modelos internos que apoyan la precisión de la salida antes de que esté disponible la retroalimentación sensorial basada en los retrasos aferentes. Los individuos con TEA también muestran una mayor variabilidad durante la salida de fuerza sostenida, lo que implica déficits en la integración de la retroalimentación multisensorial y la capacidad de traducir rápidamente la información de error de entrada en un ajuste motor preciso y reactivo [47, 74]. La reducción de la entropía de las series temporales de fuerza de los individuos durante el agarre de precisión sostenido también se ha documentado repetidamente en el TEA, lo que sugiere que la capacidad de integrar los múltiples procesos de retroalimentación y feedforward involucrados en el ajuste dinámico del comportamiento en curso está comprometida. Por último, se ha informado de un aumento de las tasas de mixtura de manos [11] y de una menor diferenciación de los movimientos dominantes y no dominantes de las extremidades superiores en el TEA, lo que sugiere una lateralización atípica de la función sensoriomotora [53, 54].

La precisión de la conducta sensoriomotora se apoya en la interacción de procesos de control rápidos y de avance, y de procesos de control más lentos y de retroalimentación que intervienen en el procesamiento de la información sensorial. El grado en que estos procesos interactúan para apoyar la salida sensoriomotora opera a lo largo de un continuo que puede variar según las diferentes demandas de la tarea, incluyendo la velocidad a la que debe ejecutarse un comportamiento, la dificultad de la tarea (por ejemplo, la carga de fuerza) y la calidad de la retroalimentación sensorial [63]. Por ejemplo, las sacadas guiadas visualmente y la salida inicial de la fuerza de agarre pueden depender de modelos de acción internos consolidados que se ejecutan a través de procesos de control rápidos y directos. Sin embargo, la velocidad de ejecución varía entre estos dos procesos en relación con sus sistemas efectores: los procesos oculomotores balísticos se llevan a cabo con demasiada rapidez para integrar la retroalimentación en los planes motores en curso, mientras que la fuerza de agarre inicial se lleva a cabo en una escala de tiempo relativamente prolongada porque se ejecuta dentro de la periferia y los procesos de retroalimentación visual, háptica y propioceptiva pueden contribuir a las modificaciones de la trayectoria de salida antes de los puntos finales del comportamiento. Por lo tanto, el examen de las conductas sensoriomotoras a través de los efectores, las escalas de tiempo y las diferentes condiciones de retroalimentación sensorial es fundamental para caracterizar los fenotipos sensoriomotores en el TEA y la medida en que los distintos procesos de control se ven afectados.

Los estudios propuestos tenían como objetivo caracterizar la salida de la acción inicial y la precisión del comportamiento motor guiado por la retroalimentación en el TEA a través de los sistemas esquelotomotor (mano) y oculomotor. Predecimos que los individuos con TEA mostrarían una mayor variabilidad de la fuerza de agarre continua y de la precisión de la sacada de un ensayo a otro en relación con los controles, en consonancia con estudios anteriores de nuestro grupo y de otros que apoyan una hipótesis general de que el control de retroalimentación multisensorial de la salida motora está comprometido en el TEA [35, 47, 74].

También hipotetizamos que la precisión de la salida de la fuerza de agarre inicial (pulso primario) y de las sacadas se reduciría en comparación con los controles, en consonancia con estudios anteriores que demuestran el deterioro del control de retroalimentación de la salida motora rápida en el TEA [6, 7, 74]. También se examinó la complejidad de la serie temporal de la fuerza de agarre sostenida para probar la hipótesis de que la integración de múltiples procesos de control motor que operan en diferentes escalas de tiempo es deficiente en el TEA. Se midió la fuerza máxima de agarre en las manos dominantes y no dominantes para probar la hipótesis de que la lateralización de la fuerza motora gruesa está reducida en el TEA en relación con los controles. Basándonos en hallazgos anteriores de nuestro grupo y de otros [8, 47, 61, 69, 74], predijimos que los déficits en la función sensoriomotora estarían asociados con los síntomas centrales de comunicación social y RRB del TEA.

Métodos

Participantes

109 individuos con TEA (20 mujeres) y 101 controles con desarrollo típico (28 mujeres) completaron pruebas clínicas y tres pruebas sensoriomotoras, incluyendo dos pruebas de agarre de precisión en las que se variaba la fuerza (prueba de fuerza) o los niveles de ganancia visual (prueba de ganancia), y una prueba de sacadas guiadas visualmente (prueba VGS). Algunos individuos no completaron cada una de las pruebas por cuestiones de programación (Tabla 1). Los individuos fueron estudiados en la Universidad de Illinois en Chicago (UIC) o en el Centro Médico del Suroeste de la Universidad de Texas (UTSW). Los grupos de participantes eran similares en cuanto a la proporción de sexos y la lateralidad. Los participantes con TEA fueron reclutados a través de clínicas ambulatorias y anuncios de la comunidad. Los participantes completaron una de las tres pruebas de capacidad cognitiva general seleccionadas en función de su edad. En la UIC, los participantes menores de 12 años completaron la Escala de Habilidad Diferencial, Segunda Edición (DAS), mientras que los participantes ≥ 12 años completaron la Escala Abreviada de Inteligencia de Wechsler (WASI). En la UTSW, los participantes menores de 6 años completaron la Escala de Inteligencia Preescolar y Primaria de Wechsler, Cuarta Edición (WPPSI), mientras que los participantes ≥ 6 años completaron la WASI.

Tabla 1. Datos demográficos de los participantes

(Véase, en inglés, en el siguiente enlace)

https://molecularautism.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13229-021-00452-8/tables/1

Los diagnósticos de TEA se confirmaron utilizando el Inventario de Diagnóstico del Autismo-Revisado (ADI-R; [37]) y el Programa de Observación del Diagnóstico del Autismo-Segunda Edición (ADOS, [36]), que se utilizaron para evaluar a los participantes basándose en los criterios del Manual Diagnóstico y Estadístico de los Trastornos Mentales (DSM). Estos procedimientos fueron realizados por los miembros del equipo de estudio que habían alcanzado la fiabilidad de la investigación y dentro del sitio en estas medidas. Los participantes evaluados antes de 2013 fueron diagnosticados según el DSM-IV TR, y todos los participantes estudiados después de la publicación del DSM-5 fueron diagnosticados según los criterios actualizados. Los participantes con TEA fueron excluidos por trastornos genéticos o metabólicos conocidos asociados con el TEA (por ejemplo, síndrome X frágil, esclerosis tuberosa). La destreza manual se determinó mediante autoinforme.

Los criterios generales de exclusión incluían el informe del propio paciente o del cuidador de cualquier historia de dependencia o abuso de sustancias en los seis meses anteriores, historia de convulsiones no febriles o traumatismo craneoencefálico con pérdida de conciencia, complicaciones durante el embarazo, el parto o el período perinatal, o el uso actual de medicamentos que se sabe que interfieren con el comportamiento sensoriomotor, incluyendo estimulantes, antipsicóticos, anticonvulsivos o benzodiazepinas [59]. Los controles de DT fueron excluidos si tenían una historia conocida de trastorno psiquiátrico o médico significativo a lo largo de su vida, si tenían una historia familiar de un trastorno psiquiátrico importante en sus familiares de primer grado o una historia de TEA en familiares de primer o segundo grado. Los participantes se abstuvieron de consumir cafeína, nicotina y alcohol el día de la prueba y de tomar medicamentos de venta libre con propiedades sedantes (por ejemplo, medicamentos para el resfriado) en las 12 horas previas a la prueba. Se obtuvo el consentimiento informado por escrito de todos los participantes, con el asentimiento y el consentimiento de los padres en el caso de los menores. Los procedimientos del estudio fueron aprobados por las Juntas de Revisión Institucional locales.

Pruebas de agarre de precisión

Los estímulos se presentaron en un monitor de 102 cm con una resolución de 1366 × 768 y una frecuencia de actualización de 120 Hz. Los participantes estaban sentados en una sala oscura a 53 cm de la pantalla, con el codo a 90° y el brazo en una posición relajada dentro de un aparato ortopédico personalizado diseñado para mantener el brazo del individuo estable durante toda la prueba. Los participantes utilizaron el pulgar y el dedo índice para presionar contra dos células de carga de precisión opuestas (ELFF-B4-100N; Entran) de 1,27 cm de diámetro fijadas a un dispositivo de agarre personalizado unido a la abrazadera (Fig. 1A). Un amplificador de tensión de puente resistivo Coulbourn (V72-25) recibió la señal analógica de las células de carga. Los datos se muestrearon a 120 Hz con un convertidor analógico-digital de 16 bits (DI-720; DATAQ Instruments) y se convirtieron a newtons utilizando un factor de calibración derivado de pesos conocidos antes del estudio [47].

Figura 1

A Aparato de célula de carga de agarre de precisión. B Estímulos de agarre de precisión. Los participantes veían una barra roja de TARGET y una barra blanca de FORCE. Una vez que la barra TARGET se volvía verde, los participantes presionaban las células de carga para llevar la barra de FUERZA blanca hasta el nivel de la barra TARGET verde. C Manipulación de la ganancia visual del agarre de precisión. La cantidad de retroalimentación visual fue degradada (izquierda: 0,06°) o amplificada (derecha: 21,13°). D Estímulos sacádicos guiados visualmente. Los participantes vieron las cruces y realizaron una sacada a la izquierda (- 12°; representado) o a la derecha (+ 12°)

Antes de la prueba, se calculó la contracción voluntaria máxima (MVC) de cada participante por separado para cada mano utilizando la media de la fuerza máxima producida durante tres ensayos de tres segundos cada uno. Los ensayos se alternaron entre las manos izquierda y derecha con al menos 15 s de descanso entre cada mano. Se indicaba al participante que "presionara [sobre el transductor] tan fuerte como pudiera cuando el ordenador leyera GO utilizando sólo el pulgar y el dedo índice". El administrador de la investigación supervisó continuamente a los participantes para asegurarse de que sólo el pulgar y el índice estaban en contacto con el transductor de fuerza. Si se utilizaban otros dedos durante una prueba, se marcaba para excluirlos y se administraba una prueba adicional.

Durante la prueba, los participantes vieron una barra blanca horizontal (FORCE) en una pantalla negra que se movía hacia arriba cuando se aplicaba la fuerza a las células de carga (Fig. 1B). Una barra estática TARGET pasaba de rojo a verde para indicar el comienzo de cada ensayo y los participantes debían (1) presionar las células de carga lo más rápido posible cuando la barra TARGET se volvía verde y (2) mantener la barra FORCE fija al nivel de la barra TARGET. En la UIC, los ensayos eran de 15 s y se alternaban con 15 s de descanso. En la UTSW, los ensayos eran de 8 s y se alternaban con 8 s de descanso.

A los participantes se les administraron dos pruebas de agarre de precisión (Fig. 1). En primer lugar, para determinar hasta qué punto la carga de fuerza afectaba al control de la fuerza de precisión, se administró a los participantes una prueba de fuerza en la que completaron tres ensayos con cada mano al 15, 45 y 85% de su MVC. El ángulo visual se mantuvo constante en 0,62°. Para determinar el impacto de cambiar la calidad de la retroalimentación visual en el control de la fuerza de precisión, se administró a los participantes una Prueba de Ganancia en la que se varió la distancia vertical que la barra de FORCE se movía en respuesta a los cambios en la salida de fuerza (Fig. 1C). Por ejemplo, en la condición de menor ganancia visual, la barra de fuerza se movía 0,06 mm por cada incremento de fuerza de 1 N. Los participantes completaron tres ensayos con cada mano a 0,06, 0,62 y 21,13° de ángulo visual, en consonancia con nuestros estudios anteriores [47, 74]. La salida de fuerza se mantuvo constante al 15% del MVC. El orden de los experimentos de agarre de precisión fue contrabalanceado entre los participantes.

Como se ha descrito anteriormente, se utilizaron múltiples procedimientos de entrenamiento para asegurar que los participantes entendían las demandas de la tarea para las pruebas de agarre de precisión [47, 61, 74]. En primer lugar, el examinador presentó diapositivas visuales que mostraban a los participantes cómo sería la tarea y qué deberían hacer durante la prueba. Las siguientes instrucciones se dieron tanto visualmente como oralmente al participante: "En primer lugar, verá una barra roja y otra blanca en la pantalla. Siempre que la barra superior esté en rojo, asegúrese de no pulsar los botones [transductores de fuerza]. A continuación, la barra roja se volverá verde. Pulsa los botones para que la barra blanca alcance la barra verde lo más rápido posible. Mantenlo ahí hasta que la barra verde se vuelva roja. Recuerde que cuanto más fuerte pulse, más alta será la barra blanca, así que intente mantener la barra blanca lo más cerca posible de la barra verde y pulse lo más rápido posible". En segundo lugar, el participante realizó al menos dos ensayos de práctica antes de comenzar la tarea. Durante estos ensayos de práctica, el administrador comprobó el cumplimiento de la tarea, incluyendo: (1) el uso de sólo el pulgar y el índice para presionar el transductor, (2) el ejercicio de la fuerza adecuada para que la barra blanca alcanzara y se mantuviera cerca del nivel de la barra verde objetivo, y (3) la presión durante toda la prueba. Si el participante no mostraba evidencia de su capacidad para cumplir con cada uno de estos objetivos, se volvían a introducir las instrucciones y se administraban ensayos de práctica adicionales.

Pruebas oculomotoras

Los participantes se sometieron a las pruebas en una sala oscura, sentados a 60 cm de un monitor LCD antirreflectante de 102 cm (resolución: 1920 × 1060) con la cabeza estabilizada mediante una mentonera para minimizar el movimiento (frecuencia de actualización de la UIC = 120 Hz; frecuencia de actualización de la UTSW = 60 Hz). En la UIC, los movimientos oculares se registraron mediante sensores infrarrojos (IR) de reflexión de esclerótica montados en monturas de gafas (Modelo 310, Applied Science Laboratories, Bedford, MA) utilizando un convertidor A/D de 12 bits (500 Hz; DI-720 de Dataq Instruments, Akron, OH). Los parpadeos se monitorizaron mediante electrooculografía de corriente continua (EOG; Grass Neurodata 12 Acquisition System; Astro-Med, Inc., West Warwick, RI). Los electrodos EOG se colocaron por encima y por debajo del ojo izquierdo y se conectaron a un bioamplificador acoplado a la corriente alterna. En la UTSW, los movimientos oculares se registraron mediante un sistema de seguimiento ocular basado en una cámara binocular de infrarrojos (500 Hz; EyeLink II, SR Research Ltd., Canadá). En ambos sitios, los participantes realizaron una calibración de nueve puntos antes de cada bloque de ensayos.

Durante la prueba de sacada guiada visualmente (Fig. 1D), se presentaron estímulos visuales que subtendían 0,5° de ángulo visual en el plano horizontal a nivel de los ojos. Tras la presentación de una fijación central que aparecía durante 1,5-2,5 s (variada aleatoriamente), se presentaba un objetivo periférico durante 1,5 s a ± 12°. Se administraron 15 ensayos para cada localización (30 ensayos en total); el orden de localización varió de forma pseudoaleatoria. Se indicó a los participantes que miraran al objetivo lo más rápido posible.

Procesamiento de datos

Datos de agarre de precisión

Los datos de fuerza se analizaron con un algoritmo personalizado y un programa de puntuación desarrollado previamente por nuestro grupo utilizando MATLAB (MathWorks; [74]). Para los datos de la UIC (ensayos de 15 s), los dos primeros segundos y el último segundo de cada trazo de fuerza se excluyeron de los análisis debido a la variabilidad en la velocidad a la que los individuos alcanzaron la fuerza objetivo y terminaron el ensayo [60] y los ensayos para los que los participantes produjeron menos de 6 s de datos de fuerza continua se excluyeron de los análisis. Para los datos de la UTSW (ensayos de 8 s), el primer segundo y el último segundo de cada trazo de fuerza se excluyeron de los análisis y los ensayos para los que los participantes produjeron menos de 5 s de datos de fuerza continua se excluyeron de los análisis. En ambos sitios, también se excluyeron los ensayos si la fuerza media superaba el doble de la fuerza objetivo o era inferior a la mitad de la fuerza objetivo. Los datos de la fuerza fueron linealmente desviados para tener en cuenta los cambios sistemáticos en la fuerza media a lo largo de la duración del ensayo. Los datos de cada ensayo se inspeccionaron visualmente fuera de línea para garantizar la calibración adecuada de las células de carga y el cumplimiento de la tarea (por ejemplo, presionar durante los períodos de descanso o no presionar durante la duración del ensayo) y se calificaron sin que el examinador conociera las características de los participantes (por ejemplo, la edad o el estado de diagnóstico).

Para evaluar el control rápido de la fuerza, se examinó el pulso inicial (es decir, el primario) del trazado de la fuerza durante el 15% de los ensayos de MVC, tal y como se informó anteriormente [47, 74]. No se examinaron los ensayos que utilizaban niveles de fuerza más elevados debido a que los procesos de fuerza rápida se producen en una duración muy breve. El pulso primario al 15% MVC es más pequeño en amplitud en relación con los niveles de fuerza más altos y, por lo tanto, minimiza la cantidad de tiempo durante el cual el pulso primario puede ocurrir. Se probó el tiempo de reacción y la precisión del pulso primario. El tiempo de reacción reflejó la diferencia entre el inicio del ensayo y el inicio del pulso primario. El inicio del pulso primario se definió como el punto en el que la tasa de aumento de la fuerza superaba el 5% de la tasa máxima de inicio y se mantenía en este nivel durante al menos 100 ms. La precisión se calculó como la fuerza en el desplazamiento del pulso primario dividida por la fuerza objetivo utilizando los métodos descritos anteriormente [74, 75]. El desplazamiento del pulso primario se definió en el primer cruce de cero del trazado de la velocidad, del trazado de la aceleración o del trazado de la sacudida (tercera derivada) después de la velocidad máxima, lo que ocurriera primero [74]. También se examinó la variabilidad y la entropía de la fase sostenida del trazo de fuerza durante todas las condiciones de las pruebas de fuerza (15, 45, 85% MVC) y ganancia (0,06, 0,62, 21,13 grados). La variabilidad de la fuerza se definió como la desviación estándar (SD) de la serie temporal de fuerza sostenida con detrimento lineal. Para tener en cuenta las diferencias de variabilidad debidas a las diferencias individuales en la producción de fuerza, se calculó el coeficiente de variación (CoV) dividiendo la desviación estándar de la fuerza por el nivel medio de fuerza de cada ensayo. Se calculó la entropía aproximada (ApEn) para examinar la estructura dependiente del tiempo de las series de fuerza [56, 64, 71]. Los valores de ApEn van de 0 a 2 e indican la predictibilidad de los valores futuros en una serie temporal dada una serie de valores anteriores, correspondiendo los números más bajos a datos más predecibles y los números más altos a datos más irregulares o complejos.

Datos oculomotores

Se aplicaron filtros digitales de respuesta al impulso finito con bandas de transición no lineales con una banda de transición gradual (de paso a no paso) entre 20 y 65 Hz para los datos de velocidad y posición, y entre 30 y 65 Hz para los datos de aceleración. Los datos de cada ensayo se inspeccionaron visualmente fuera de línea y se puntuaron sin que el examinador conociera las características del participante (por ejemplo, la edad o el estado de diagnóstico). Los ensayos se calibraron de forma independiente utilizando los datos de fijación de las ubicaciones de los objetivos centrales y periféricos. Cada ensayo se calibró manualmente marcando la fijación central estable antes del inicio del ensayo y en la ubicación del objetivo después de que el participante adquiriera el objetivo periférico. Los ensayos se evaluaron para detectar la deriva de la señal y el movimiento de la cabeza y se volvieron a calibrar utilizando los datos dentro del ensayo de la fijación de los objetivos de interés como hemos hecho anteriormente [61]. El inicio y el desplazamiento de la sacada se marcaron cuando la velocidad superaba o descendía por debajo de los 30 grados por segundo, respectivamente. Los ensayos con latencias < 70 ms se consideraron anticipatorios y no se incluyeron en los análisis. Se excluyeron los ensayos si se producía un parpadeo 100 ms antes de la presentación del estímulo o antes del final de la sacada primaria.

Se examinaron la latencia y la ganancia de las sacadas y su variabilidad entre ensayos. La latencia sacádica se definió como la diferencia entre el inicio del objetivo periférico y el inicio de la sacada. La ganancia de la sacada se definió como la relación entre la amplitud de la sacada y la amplitud del objetivo [44, 46, 61], con valores inferiores a 1 que indican hipometría de la sacada (la amplitud de la sacada no alcanza la ubicación del objetivo) y valores superiores a 1 que indican hipermetría de la sacada (la amplitud de la sacada supera la ubicación del objetivo). La variabilidad de la latencia de la sacada y la variable de la ganancia de la sacada se definieron como su SD a través de los ensayos.

Medidas clínicas

Para evaluar la gravedad de los síntomas del TEA de los individuos, examinamos la puntuación de gravedad calibrada (CSS) de la ADOS. La ADOS es una evaluación semiestructurada de las anomalías socio-comunicativas y de los comportamientos restringidos y repetitivos característicos del TEA. El CSS se calcula sobre la base de los percentiles totales brutos que permiten comparar la gravedad de los síntomas entre los módulos de la ADOS seleccionados según la edad y el nivel de lenguaje [18]. Las puntuaciones del algoritmo de diagnóstico del ADI-R también se utilizaron para evaluar la gravedad de las anomalías en la interacción social y la comunicación y los patrones de comportamiento repetitivos o estereotipados. Para examinar los subtipos de comportamiento repetitivo, incluyendo los comportamientos sensoriomotores repetitivos, la insistencia en la uniformidad, los rituales, las compulsiones y los intereses restringidos, también se utilizó la Escala de Comportamiento Repetitivo-Revisada (RBS-R; [31]). En todas las medidas clínicas, las puntuaciones más altas reflejan una mayor gravedad de los síntomas.

Análisis estadísticos

Para determinar si el comportamiento sensoriomotor difería según el grupo de diagnóstico, la edad o la lateralidad (mano dominante frente a no dominante para el agarre de precisión; hacia la derecha frente a la izquierda para las sacadas), se realizaron análisis lineales de efectos mixtos por separado para cada variable dependiente de interés [2, 29]. Los predictores de nivel uno (dentro de los sujetos) para la prueba de agarre de precisión incluyeron la condición (prueba de fuerza: 15, 45, o 85% MVC; Prueba de ganancia: 0,06, 0,62, 21,13 grados de ángulo visual) y la mano probada (dominante vs. no dominante). Los predictores de nivel uno para la prueba de movimiento ocular incluyeron la ubicación del objetivo (+ vs. - 12 grados). Los predictores de nivel dos (entre sujetos) fueron los mismos para las pruebas de agarre y de movimiento ocular e incluyeron la edad y el grupo de diagnóstico. La ubicación de la recogida de datos (UIC o UTSW) se incluyó como una covariable de nivel dos sin interés. Para los análisis primarios, el sexo también se incluyó como una covariable de nivel dos sin interés, dado que nuestra muestra de mujeres no era suficiente para estimar los efectos del sexo o del sexo × grupo. Los resultados de los modelos exploratorios que incluyen el sexo como predictor de nivel dos (entre sujetos) se presentan en el archivo adicional 2.

Para limitar el número de análisis estadísticos realizados y mantener modelos parsimoniosos, de acuerdo con las recomendaciones de las mejores prácticas [42], los modelos iniciales incluían sólo interacciones de tres vías que probaban las hipótesis a priori y sus interacciones anidadas de dos vías. Para identificar los modelos de mejor ajuste, se eliminaron iterativamente los predictores y se comparó el ajuste del modelo entre los modelos anteriores y posteriores utilizando pruebas de relación de verosimilitud logarítmica [22]. Los predictores que mejoraron significativamente el ajuste del modelo (p < 0,05) se mantuvieron en el modelo final. La edad se centró en la media general y los predictores categóricos se codificaron por referencia. Sobre la base de este esquema, los interceptos del modelo pueden interpretarse como sigue. Prueba de fuerza: Rendimiento del 15% de MVC para un varón de edad media (13,1), control sano, utilizando su mano dominante; Prueba de ganancia: Rendimiento del ángulo visual de 0,06° para un varón de edad media (13,1), control sano, utilizando su mano dominante; VGS: rendimiento del objetivo derecho (+ 12°) para un varón de edad media (13,7), control sano. Los efectos principales y los resultados de las interacciones se presentan en relación con estos valores de referencia. Las interacciones significativas de tres vías que incluían la edad fueron seguidas por análisis de regresión que probaban las interacciones relevantes de dos vías y los efectos simples. En ausencia de una interacción significativa de dos vías, se interpretaron e informaron los efectos simples.

La modelización de efectos mixtos se llevó a cabo utilizando el paquete lme4 [2], los estadísticos del modelo se calcularon utilizando el paquete lmerTest [30], y los modelos de regresión lineal se llevaron a cabo utilizando el paquete básico R stats dentro de la versión 3.6.3 de R. Las simulaciones han demostrado que los estimadores de máxima verosimilitud utilizados para evaluar los efectos fijos en los modelos lineales son generalmente robustos a las violaciones de los supuestos, incluyendo las distribuciones de error no gaussianas [27, 76], en particular cuando el tamaño de la muestra es superior a 50 [40]. Sobre la base de estas simulaciones y la estructura de nuestros datos, nuestras estadísticas del modelo reportado uso tradicional log-verosimilitud estimaciones de los errores estándar que permiten el cálculo de las estadísticas de ANOVA fácilmente interpretables. Todos los modelos se presentan en el archivo adicional 2.

Se calcularon las correlaciones de Pearson para examinar las relaciones entre las variables dependientes dentro de las tareas y entre ellas, y se utilizaron las transformaciones de r a z de Fisher [4] para comparar la fuerza de estas relaciones entre los grupos. Se calcularon las correlaciones de Spearman (SPSS versión 27) para examinar las relaciones entre las variables sensoriomotoras que eran diferentes entre los grupos y las puntuaciones de gravedad calibradas de la ADOS, las puntuaciones del algoritmo de diagnóstico de la ADI y la subescala de comportamiento repetitivo de la RBS-R (movimientos motores estereotipados, comportamiento autolesivo, rituales, compulsiones, insistencia en la uniformidad e intereses restringidos) y las puntuaciones totales. Los análisis de correlación clínica incluyeron sólo a los individuos con TEA. Para todos los análisis de correlación, se utilizó el método Benjamini-Hochberg para controlar el error de tipo I.

Resultados

Contracción voluntaria máxima

Los individuos con TEA mostraron una contracción voluntaria máxima reducida en comparación con los controles de TD, y la gravedad de estas diferencias varió en función de la mano probada (Fig. 2; grupo x mano probada: F1,2103 = 54,00, p < 0,001). El CVM se redujo en el TEA en relación con los controles en mayor medida en la mano dominante (TEA frente a control: t(1089) = 5,33, p < .001, d = .32) que en la mano no dominante (TEA frente a control: t(1082) = 3,99, p < .001; d = .24). Los CVM fueron mayores para las manos dominantes en comparación con las no dominantes, aunque las diferencias en el CVM entre las manos dominantes y no dominantes fueron menores para los individuos con TEA (dominante frente a no dominante: t(1147) = -2,09, p = .03; d = .13) en relación con los controles (dominante frente a no dominante: t(1098) = -2,90, p = .003; d = .18). El CVM aumentó en función de la edad de los participantes (edad: F1,144 = 175,74, p < .001; = 38,12, t = 34,56, p < .003, R2 = .35). Véase la Fig. 2.

Figura 2

El CVM se redujo en los participantes con TEA en relación con los controles con DT, tanto en las manos dominantes como en las no dominantes. Las diferencias de MVC entre las manos dominantes y no dominantes se redujeron en los individuos con TEA en relación con los controles. Las barras de error reflejan el error estándar de la media. *p < .05

Tiempo de reacción de la salida de acción inicial

Tiempo de reacción del pulso primario (15% MVC)

El tiempo de reacción del pulso primario no varió en función del grupo (F1,114 = 1,07, p = 0,30), de la edad (F1,111 = 1,85, p = 0,18) o de la mano (F1,468 = 1,12, p = 0,29).

Latencia de las sacadas

La latencia no varió en función del grupo o la dirección, pero se asoció inversamente con la edad (edad: F1,169 = 20,77, p < 0,001; β = - 2,02, t = - 6,23, p < 0,001, R2 = 0,09). Estos resultados indican que el aumento de la edad se asoció con la disminución de la latencia en todos los participantes.

Variabilidad de ensayo a ensayo de la latencia sacádica

Una interacción significativa de 3 vías indicó que la asociación entre la edad y la variabilidad ensayo a ensayo de la latencia sacádica variaba en función del grupo y la dirección (archivo adicional 4: Fig. S1; edad × grupo × dirección: F1,168 = 4,58, p = 0,03). La variabilidad de la latencia disminuyó con la edad en ambos grupos para las sacadas hacia la izquierda (ensayos de - 12 grados, grupo × edad: β = - 0,32, t = - 0,80, p = 0,42). Para las sacadas hacia la derecha, los participantes de control volvieron a mostrar reducciones relacionadas con la edad en la variabilidad de la latencia (β = - 0,72, t = - 3,16, p = 0,002), mientras que los individuos con TEA no lo hicieron (β = - 0,03, t = - 0,09, p = 0,93).

Precisión de la salida de la acción inicial

Precisión del pulso primario (15% MVC)

La precisión del pulso primario no varió en función del grupo (F1,100 = 1,84, p = 0,18), de la edad (F1,97 = 3,52, p = 0,06) o de la prueba de mano (F1,428 = 0,10, p = 0,75).

Ganancia de sacadas

Los individuos con TEA mostraron una menor ganancia sacádica en relación con los controles, aunque esta diferencia varió en función de la edad (Fig. 3; grupo × edad: F1,164 = 6,69, p = 0,01). Los controles mostraron una mayor precisión de la sacada (valores de ganancia más cercanos a 1) con el aumento de la edad (β = 0,001, t = 3,69, p < 0,001, R2 = 0,01), mientras que los individuos con TEA mostraron reducciones relativas en la precisión de la sacada con el aumento de la edad (β = - 0,002, t = - 3,55, p < 0,001, R2 = 0,01).

Figura 3

El aumento de la edad se asoció con un aumento de la precisión de las sacadas en los controles y una reducción de la precisión de las sacadas en los individuos con TEA. Las barras de error reflejan el error estándar de la media. *Las pendientes difieren entre los grupos

Variabilidad de los ajustes del motor guiados por la retroalimentación

Prueba de fuerza: coeficiente de variación de la fuerza de agarre (CoV)

Los individuos con TEA mostraron un mayor CoV de fuerza en comparación con los controles, aunque las diferencias de grupo variaron en función de la edad y el nivel de fuerza objetivo (Fig. 4; edad × grupo × MVC: F2,1966 = 12,39, p < 0,001). Esta interacción de tres vías reflejó los hallazgos de que la CoV disminuyó en función de la edad más fuertemente en el TEA en relación con los controles en el 15% MVC (edad × grupo: β = - 0,005, t = - 4,91, p < 0,001, R2 = 0,22) pero no en el 45% (edad × grupo: β = - 0,001, t = - 0,66, p = 0,50) o el 85% MVC (edad × grupo: β = - 0,001, t = - 0,13, p = 0,89). La CoV fue elevada en el TEA en relación con los controles al 45% (grupo: β = 0,07, t = 2,96, p = 0,003, R2 = 0,13) y al 85% de MVC (grupo: β = 0,09, t = 2,82, p = 0,005, R2 = 0,16).

Figura 4

Las disminuciones asociadas a la edad en la variabilidad de la fuerza fueron más fuertes en el TEA en relación con los controles en la fuerza baja. Con una fuerza media y alta, la variabilidad de la fuerza aumentó en el TEA en relación con los controles, pero las mejoras asociadas a la edad en la variabilidad fueron similares en todos los grupos. Las barras de error reflejan el error estándar de la media. *Las pendientes difieren entre los grupos

Prueba de ganancia: coeficiente de variación de la fuerza de agarre (CoV)

Los individuos con TEA mostraron un mayor CoV de la fuerza en comparación con los controles, aunque la gravedad de esta diferencia varió en función de la edad y el nivel de ganancia (Fig. 5; edad × grupo × ganancia: F2,1450 = 5,62, p = 0,004). Las reducciones asociadas a la edad en el CoV fueron más fuertes en el TEA en relación con los controles en la ganancia baja (edad × grupo: β = - 0,01, t = - 6,07, p < 0,001, R2 = 0,29) y media (edad × grupo: β = - 0,005, t = - 3,41, p < 0,001, R2 = 0,23), pero no en la ganancia alta (edad × grupo: β = - 0,002, t = - 0,97, p = 0,33). El CoV de la fuerza fue elevado en el TEA en relación con los controles en la ganancia alta (grupo: β = 0,13, t = 3,54, p < 0,001, R2 = 0,17).

Figura 5

Las reducciones asociadas a la edad en la variabilidad de la fuerza fueron más fuertes en el TEA en relación con los controles en la ganancia baja y media. En la ganancia alta, la variabilidad de la fuerza aumentó en el TEA en relación con los controles, pero las reducciones de la variabilidad asociadas a la edad fueron similares en todos los grupos. Las barras de error reflejan el error estándar de la media. *Las pendientes difieren entre los grupos

Variabilidad de la ganancia sacádica

La variabilidad de la ganancia entre ensayos no varió en función del grupo (F1,163 = 1,14, p = 0,28) o de la dirección (F1,163 = 0,94, p = 0,33), pero disminuyó en función de la edad (edad: F1,166 = 14,78, p < 0,001; β = - 0,002, t = - 3,33, p < 0,001, R2 = 0,03).

Estructura dependiente del tiempo de la producción de fuerza

Prueba de fuerza: entropía aproximada de la fuerza de agarre (ApEn)

Los individuos con TEA mostraron una ApEn de fuerza reducida en comparación con los controles, aunque la gravedad de esta diferencia varió en función de la edad y el nivel de fuerza objetivo (Fig. 6; edad × grupo × MVC: F2,1994 = 6,45, p = 0,002). El aumento de la edad se asoció más fuertemente con el aumento de la ApEn en los controles en relación con los individuos con TEA al 45% (edad × grupo: β = - 0,005, t = - 3,10, p = 0,002, R2 = 0,25) y al 85% MVC (edad × grupo: β = - 0,004, t = - 2,35, p = 0,02, R2 = 0,18), pero no al 15% MVC (edad × grupo: β = - 0,001, t = - 0,72, p = 0,47).

Figura 6

Prueba de ganancia: entropía aproximada de la fuerza de agarre (ApEn)

Los individuos con TEA mostraron una fuerza ApEn reducida en comparación con los controles, aunque la gravedad de esta diferencia varió en función de la edad y el nivel de ganancia (Fig. 7; edad × grupo × ganancia: F2,1401 = 3,49, p = 0,03). Los análisis de regresión post-hoc sugirieron que las ganancias de ApEn asociadas a la edad mostraron reducciones a nivel de tendencia en la ganancia alta para el TEA en comparación con los controles (edad × grupo: β = - 0,003, t = - 1,90, p = 0,06), pero fueron similares entre los grupos en la ganancia baja (edad × grupo: β = - 0,001, t = - 0,40, p = 0,68) y media (edad × grupo: β = - 0,001, t = 0,97, p = 0,33). Las diferencias de grupo en el ApEn también variaron según la edad y la mano probada (edad × grupo × mano probada: F1,1404 = 6,06, p = 0,01; archivo adicional 4: Fig. S2). Esta interacción de tres vías indicó que los aumentos de ApEn asociados a la edad fueron más fuertes en los controles en relación con el TEA para la mano no dominante (edad × grupo: β = - 0,001, t = - 2,01, p = 0,04, R2 = 0,14) pero no para la mano dominante (edad × grupo: β = 0,000, t = 0,97, p = 0,33).

Figura 7

Las mejoras asociadas a la edad en el ApEn fueron similares en todos los grupos con una ganancia baja y media. Con una ganancia alta, los individuos con TEA no demostraron mejoras asociadas a la edad en el ApEn. Las barras de error reflejan el error estándar de la media