Alai

Introdução

Micrografia é comum na doença de Parkinson (DP) e pode ser anterior a outros sintomas (1, 2). Kinnear Wilson (3), tinha proposto uma subdivisão em micrografia consistente, onde o tamanho das letras é reduzido no mesmo grau em múltiplas repetições, e micrografia progressiva (PMG), com diminuição do tamanho das letras. Embora apenas uma minoria das publicações subsequentes tenha enfatizado esta distinção (4), um estudo recente sugeriu que os dois tipos de micrografia parkinsoniana mostram padrões diferentes de ativação do sistema motor em exames funcionais de RM (5).

Elementos de bradicinesia-baixa, redução da amplitude de movimento, perda de ritmicidade e decremento da ação repetida – parecem contribuir para a dificuldade de escrita à mão na DP. No entanto, esta relação não é simples, e a micrografia pode estar presente na ausência de bradicinesia detectável (6). A diminuição motora da bradicinesia típica pode ser análoga à diminuição da PMG. A micrografia consistente, por outro lado, sugere uma hipocinesia mais pura, como às vezes se vê na paralisia supranuclear progressiva (7). Estritamente falando, uma micrografia consistente requer inspeção da caligrafia pré-mórbida para verificar a redução no tamanho do script. Para superar esta limitação, Kim et al. (8) propuseram um método baseado na comparação com o tamanho médio da escrita obtida a partir de sujeitos de controle de idade e sexo. Classificados desta forma, alguns pacientes com DP apresentam déficits de escrita consistentes e progressivos (5).

Pastilhas gráficas computadorizadas permitem a investigação das características dimensionais e cinemáticas da caligrafia, assim como da pressão da caneta. Esta tecnologia pode identificar pacientes com DP em uma fase inicial do curso da doença e pode monitorar a sua progressão (9, 10). Foi demonstrado que o tamanho do AVC, velocidade e pico de aceleração são prejudicados na DP (11, 12), e que as características cinemáticas são mais sensíveis que o tamanho para detectar DP precoce (13).

Foi também demonstrado que a micrografia progressiva varia de acordo com a tarefa de escrita (4, 8, 14). Um estudo de traçados de escrita sucessivos por métodos computadorizados não encontrou nenhuma alteração no tamanho, mas viu um aumento na duração do traçado em PD (15). Usando um comprimido digital mais avançado, Van Gemmert et al. (11) descobriram que o tamanho do traço diminui enquanto a duração do traço permanece inalterada.

A definição de micrografia consistente sendo um pouco problemática, nós escolhemos ao invés disso focar na presença ou ausência de PMG. Em um desvio de estudos anteriores que se baseavam no desvio padrão do tamanho da letra de controle para determinar o PMG, nós optamos por uma definição absoluta. Escolhemos um decremento de 10%, baseado na menor mudança na caligrafia que poderia ser facilmente discernida a olho nu, e respeitando o princípio de Kinnear Wilson de que a micrografia é “uma redução óbvia no tamanho das letras” (3). Estudos anteriores mostraram que existe uma variabilidade significativa no tamanho da caligrafia de fluxo livre de pessoas saudáveis (16). Esta variabilidade depende do número de factores como a idade, o nível de educação e a língua materna. Uma falha inerente no uso do desvio padrão dos participantes de controle para identificar o PMG na DP é a falta de comparabilidade de estudo para estudo. Embora isto seja menos significativo quando as competências linguísticas e demográficas dos participantes são semelhantes, a limitação aumenta com uma coorte multicultural, especialmente quando se fazem comparações entre culturas de escrita. Por meio de um estudo computadorizado dos movimentos das canetas em indivíduos com DP, investigamos as características cinemáticas do PMG, e a medida em que ele reflete a bradicinesia parkinsoniana e seu fenômeno de diminuição motora.

A premissa deste estudo foi que o PMG é um aspecto importante da disgrafia parkinsoniana, e que os achados cinemáticos devem distinguir os pacientes com e sem este déficit de escrita. Além disso, nós colocamos a hipótese de que a PMG e o decremento motor da bradicinesia parkinsoniana são fenômenos motores estreitamente relacionados.

Materiais e Métodos

Participantes

Vinte e quatro pacientes diagnosticados com DP nos últimos 10 anos foram recrutados na Clínica de Distúrbios do Movimento no Centro Médico Monash. Todos cumpriram os critérios do Queen Square Brain Bank para DP idiopática (17). A presença de quaisquer alucinações clínicas milestonárias avançadas, queda frequente, incapacidade cognitiva, necessidade de cuidados institucionais – foi um critério de exclusão (18). A função motora foi pontuada por um neurologista em estado praticamente definido (medicamento antiparasitário retido por pelo menos 12 h) na Escala Unificada de Classificação da Doença de Parkinson Parte III (UPDRS-III) (19). Os subscritores dominantes dos membros superiores para bater os dedos, movimentos da mão e pronação-supinação mediram a quantidade de bradicinesia na mão de escrita. Vinte e quatro controles saudáveis de idade foram recrutados em várias aldeias de aposentados. Os detalhes demográficos de todos os participantes são os indicados no Quadro 1. O estudo foi conduzido de acordo com a Declaração de Helsinque sobre experiências humanas (revista em 2004) e aprovado pelos Comitês de Ética em Pesquisa em Humanos da Monash Health e da Universidade RMIT. Todos os participantes deste estudo deram seu consentimento livre e esclarecido por escrito antes do registro dos dados.

Métodos experimentais

Uma pastilha digital (Wacom Intuos Pro-Large) foi utilizada para os experimentos. A pastilha captou coordenadas x-y e pressão de tinta-pen na sua superfície a uma taxa de amostragem de 133 Hz, que foi carimbada no tempo. Este dispositivo foi selecionado com base no feedback dos participantes de um estudo anterior, que preferiram seu tamanho A3 e a sensação de caneta e papel convencionais. As letras foram escritas em papel, que foi anexado à tábua. A posição do comprimido foi ajustada para cada participante, que estava sentado em frente a uma mesa ajustável. Um software personalizado foi usado para gravar os dados do tablete e realizar análises off-line.

Candwriting Tasks

Os participantes foram instruídos a escrever a letra e repetidamente, com caneta no final de cada letra (ver Figura 1). Uma vez excedidas 20 repetições, um pesquisador deu a instrução para parar de escrever. Protocolos similares foram usados anteriormente para estudar micrografia (8, 15, 20).

Computação de parâmetros

Os dados de escrita consistiram em quatro colunas correspondentes ao carimbo de tempo (t), x, y e à pressão da ponta da caneta (p). Isto foi primeiro segmentado para identificar letras individuais baseadas em pen-up e pen-down obtidas a partir dos dados de pressão da ponta da caneta. Segmentos de comprimento < 5 mm foram encontrados como ruído e foram desconsiderados. Os resultados foram inspecionados para confirmar a segmentação.

Calculamos o tamanho dos caracteres por dois métodos. A área da letra quadrilateral foi empregada em estudos anteriores de caracteres chineses (5, 14). Por causa da diferença nos dois scripts, caracteres chineses com forma quadrada consistindo de traços múltiplos com caneta, enquanto o caractere do alfabeto romano e tem forma arredondada de um único traço, calculamos o comprimento do traço de cada caractere (Si) como nossa medida primária de tamanho de caractere (21). O comprimento do traço foi baseado na distância Euclidiana onde m indica o número de pontos obtidos desde o momento em que a caneta toca a superfície até sair da superfície e i é o número total de caracteres (Figura 1):

Foram comparados o primeiro e o último conjunto de 5 caracteres e escritos por cada participante (ver Figura 1). Os sujeitos de PD que apresentaram uma redução de >10% no comprimento médio das letras do traço foram rotulados como PD_pmg, os outros como PD_o. A medição da mudança relativa no tamanho da caligrafia do indivíduo garantiu que as variações inter-participantes não afetassem os resultados. Micrografia consistente foi definida como tamanho médio da letra abaixo de dois desvios padrão de controles, como proposto por Kim et al. (8).

A seleção das características cinemáticas foi baseada em trabalho publicado anteriormente. Além da velocidade e da pressão da ponta da caneta, a aceleração nas direções x e y foram computadas (22, 23). Um estudo piloto foi realizado e observou-se que a pressão da ponta da caneta se fixou em <3 amostras, ou correspondente a <5%. Como a pressão da ponta da caneta registrada pela pastilha digital Wacom é unitless, calibramos o dispositivo para obter forças equivalentes em Newton (N). A pressão da ponta da caneta normalizada para cada participante foi calculada usando a fórmula (PAvg – Pmin)/(Pmax – Pmin), onde Pmax e Pmin são as pressões de ponta da caneta mais altas e mais baixas registradas em todos os participantes, e PAvg é a pressão média de um indivíduo.

Foi observada uma correlação linear entre o peso e os níveis de pressão da ponta da caneta (24).

A lista completa de características está listada na Tabela 2. Para cada característica, foram obtidos os valores médios dos conjuntos iniciais e finais de 5 caracteres.

Análise Estatística

Teste t de amostra independente, teste Qui-quadrado de 2 caudas e teste Mann Whitney U foram realizados para comparar várias características demográficas. Com base no teste Shapiro-Wilk, foi realizado o teste não paramétrico de Wilcoxon assinado para analisar a diferença entre os valores iniciais e finais de tamanho e outras características cinemáticas para cada grupo separadamente. Os três grupos foram comparados utilizando Kruskal-Wallis livre de distribuição com o teste post-hoc (25). A análise do coeficiente de correlação de classificação de Spearman foi realizada para estudar a relação entre os escores UPDRS-III e as características cinemáticas.

No desenho desta pesquisa, o tamanho da amostra de 24 em cada grupo foi determinado pelo cálculo de potência realizado utilizando a calculadora online de potência e tamanho da amostra (26). Isto foi baseado no poder estatístico de 0,8 com intervalo de confiança de 95%, sendo a hipótese nula a existência de diferença média entre os grupos.

Resultados

Sixteen dos 24 sujeitos da DP foram classificados como PD_pmg por uma redução de 10% do comprimento do AVC entre a primeira e a última letra. Quatro indivíduos controle também se enquadraram na definição de PMG, embora suas medidas cinemáticas tenham mostrado pouca diferença, sem significância estatística, em relação ao restante do grupo controle. A análise estatística das características demográficas não mostrou diferenças significativas entre os grupos PD_pmg e PD_o (Tabela 3).

Por comprimento do traço, 4 dos 24 participantes de PD foram encontrados a ter micrografia consistente, embora 3 destes também mostraram PMG, deixando apenas um caso de micrografia pura consistente. Usando o método de área quadrilátero, nenhum dos participantes mostrou micrografia consistente.

A tabela 4 mostra os valores medianos, tamanho do efeito r, e p-valores do tamanho, área, amplitude horizontal e vertical, pressão da ponta da caneta, e características cinemáticas para repetições iniciais e finais pareadas do caractere e. A tabela 5 mostra um resumo das tendências observadas na tabela 4. A área da letra, bem como o comprimento do traço mostrou decremento da série e inicial para a série e final no grupo PD_pmg com grande tamanho de efeito (r = 0,62) (27, 28). Houve uma redução da amplitude vertical para todos os 3 grupos (p < 0,05) durante a duração da tarefa, este efeito foi mais significativo (p < 0,001) nos sujeitos de DP com PMG. A amplitude horizontal mediana foi preservada na DP e, na verdade, aumentada nos controles. Os grupos PD_o e controle mostram um incremento significativo (p < 0,05) da série inicial à final para velocidade da caneta e aceleração no sentido x com efeito de tamanho moderado a grande. O grupo PD_pmg, no entanto, não mostrou diferenças significativas em toda a tarefa para estas características cinemáticas. Enquanto a pressão da ponta da caneta não mudou significativamente para os grupos PD_o e controle, o grupo PD_pmg foi incapaz de manter a pressão da caneta através do exercício.

Para testar a diferença entre as 3 amostras independentes do grupo, Kruskal-Wallis com o teste post-hoc foi realizado para a série. Enquanto não houve diferença significativa entre PD_pmg e PD_o, PD_pmg e controles mostraram uma diferença significativa (p < 0,05, ajustado usando a correção Bonferroni) para todas as características cinemáticas exceto pressão da ponta da caneta (p > 0,5). PD_o e controles mostraram uma diferença significativa para todas as características, exceto Velocidade s (p = 0,064). Os valores de Spearman rho não revelaram qualquer correlação significativa entre os escores UPDRS-III e as características cinemáticas nos sujeitos de PD.

Discussão

A escrita manual é uma habilidade motora aprendida, que requer movimento coordenado de dedos, punho e braço. Pode ser prejudicada numa fase inicial da DP, e é um bom modelo a partir do qual se pode analisar os efeitos da doença dos gânglios basais no planeamento e execução de acções habituais. Na caligrafia cursiva, o papel principal do polegar, do indicador e dos dedos médios é nas pinceladas verticais, enquanto a flexão e extensão do punho gera pequenos movimentos laterais (2). Conforme a caligrafia progride da esquerda para a direita através de uma superfície de escrita, o envolvimento do pulso e do cotovelo aumenta (22). Estes diferentes padrões de ativação muscular produzem mudanças progressivas na escrita linear normal. Nosso grupo de controle manteve o tamanho geral e a área das letras; a amplitude horizontal aumentou através de uma linha enquanto que a amplitude vertical, possivelmente devido à fadiga dos músculos menores que controlam o movimento dos dedos, diminuiu. A velocidade de escrita aumentou na direção horizontal, mas não na vertical (29). Não vimos nenhuma alteração cinemática significativa da primeira série de letras na direção vertical para nenhum dos grupos. As diferenças estavam no sentido horizontal. Tanto o controle como o PD_o mostraram um aumento na velocidade de escrita e aceleração no eixo x. Isto provavelmente reflete mudanças na ativação muscular à medida que o movimento do pulso e do cotovelo entram cada vez mais em jogo quando se escreve da esquerda para a direita. Estes aumentos não estão presentes nos 67% dos pacientes com DP que exibiram PMG.

A “bradicinesia” da DP é uma abreviatura para distúrbios complexos de iniciação e execução de ações e a capacidade de sustentá-las (30). Akinesia, uma falha em iniciar o movimento, e hipocinesia, descrevendo o movimento subativo, estão ambos relacionados à bradicinesia, assim como os movimentos seqüenciais efeito-repetitivos estão ficando menores ou mais lentos (31, 32). Um exame mais detalhado dos nossos resultados revela mais sobre as relações entre bradicinesia e PMG. No PMG, a diminuição do tamanho da escrita foi acompanhada pela diminuição normal da amplitude vertical. Embora este grupo tivesse perdido o aumento da cinemática horizontal normal da aceleração com escrita da esquerda para a direita, a velocidade não foi diminuída. As medidas de pressão mostram que a força de escrita também é prejudicada perpendicularmente ao plano de escrita em PMG. Ambos os controles e os sujeitos PD_o mantiveram a pressão de escrita durante toda a tarefa de escrita. Os sujeitos PD_pmg mostraram uma diminuição significativa na pressão da caneta entre a série inicial e final de letras (Figura 2C). Juntos, as medidas reduzidas de aceleração e pressão sugerem que PMG reflete uma força líquida mal sustentada.

Embora a diminuição da amplitude e força de escrita em PMG se assemelhe muito ao efeito de sequência da bradicinesia geral, não encontramos nenhuma correlação significativa com a incapacidade motora geral de Parkinson, nem com os escores agregados de bradicinesia UPDRS-III para o braço dominante. Estas pontuações foram semelhantes para os sujeitos parkinsonianos com e sem PMG. Uma razão possível é que, embora micrografia e bradicinesia estejam relacionadas, existem diferenças fundamentais relacionadas com as tarefas. Imagens funcionais de RM descritas por Wu et al. (5) sugeriram que, além dos circuitos motores dos gânglios basais disfuncionais, o PMG foi associado a desconexões entre a área motora suplementar rostral, o cingulado rostral e a área motora, e o cerebelo.

Baseado no comprimento do AVC, 4 dos 24 participantes da DP ficaram abaixo de 2 desvios padrão dos valores de controle e, portanto, preencheram os critérios para uma micrografia consistente propostos por Kim et al. (8). Entretanto, apenas um desses pacientes tinha um padrão puramente consistente, enquanto os outros 3 também tinham micrografia progressiva. Usando o método da área quadrilateral de letras de Ma et al. (14), nenhum dos nossos sujeitos parkinsonianos tinha uma micrografia consistente. Assim, nossos achados lançam dúvidas sobre a utilidade de subdividir a micrografia parkinsoniana em categorias consistentes e progressivas, pelo menos de acordo com a definição de Kim et al. (8). Uma ressalva é que nossa pesquisa investigou a escrita romana, enquanto caracteres coreanos e chineses, que compreendem múltiplos traços distintos, foram usados nos estudos que acabamos de citar. Se uma definição de micrografia consistente baseada em espécimes de caligrafia pré-mórbida funcionaria melhor não é clara. Uma dificuldade seria o estabelecimento de um tamanho “típico” de script pré-mórbido, uma vez que o tamanho da caligrafia em sujeitos normais depende de vários fatores, tais como velocidade e urgência de escrita, implemento de escrita, superfície de escrita e escala de papel de escrita, incluindo linhas ruled (33).

Nossos achados concordam com estudos anteriores que medidas cinemáticas de aceleração e velocidade (Figura 2B) são mais lentas na DP quando comparadas com controles (4, 9). Como foi proposto anteriormente, a análise cinemática computadorizada da caligrafia pode ser sensível o suficiente para detectar as primeiras manifestações motoras da DP em sujeitos em risco (9). Como o PMG está presente apenas em dois terços dos pacientes com Parkinson, a diminuição da amplitude de escrita pode não ser um discriminador precoce confiável (Figura 2A). Nosso trabalho indica que o perfil de aceleração horizontal na escrita da esquerda para a direita e medidas de pressão da caneta são provavelmente importantes na detecção de PMG sutil quando ela está presente.

Um número de limitações do estudo deve ser reconhecido. Nosso tamanho da amostra é menor do que o utilizado em algumas pesquisas anteriores de caligrafia, embora tenha sido baseado em cálculos de potência e provado ser adequado para revelar diferenças significativas no grupo. Consideramos que os estados de OFF provavelmente revelariam mais sobre o fenômeno PMG, e não relatamos o efeito da medicação levodopa. Ling et al. (7) e Wu et al. (5) não encontraram nenhuma melhora significativa na redução da escrita nos estados ON. Utilizamos a mudança de tamanho entre as 5 letras iniciais e finais para identificar o PMG, que foi para reduzir a variabilidade inter-experimental. Uma abordagem alternativa, análise de regressão de toda a tarefa de escrita, tem sido empregada, de diferentes maneiras, por outros pesquisadores. Observamos variações no tamanho dos caracteres durante a caligrafia sustentada. Muitos participantes hesitariam brevemente ao escrever para ajustar o tamanho da letra, resultando em vários ciclos de decréscimo ao invés de um declínio linear e constante. Concluímos que a análise de regressão de decremento era menos adequada para a nossa tarefa de escrita.

As nossas razões para adoptar uma definição absoluta e não probabilística para PMG são apresentadas na Introdução. Quatro participantes de controlo (16,7%) também cumpriram a definição para o PMG. Isto está de acordo com pesquisas recentes sobre temas mais velhos e não deve ser tomado como evidência de que o nosso critério para o PMG era insuficientemente rigoroso. Entre 185 indivíduos com idade média ligeiramente inferior à do nosso grupo controle, 21% apresentavam lentidão na movimentação repetitiva dos dedos e 18% preenchiam a definição de parkinson leve (34). Tarefas de caracter único, cópia de palavras e escrita livre já foram todas utilizadas antes para estudar o PMG. Nós favorecemos uma tarefa de um único personagem porque isso deu a melhor padronização para as comparações cinemáticas e reduziu fatores compostos como a carga cognitiva que se mostrou afetar a cinemática da escrita (35, 36). A letra e é bem adequada para diferenciar os movimentos horizontais e verticais. A velocidade média da caneta foi um pouco mais lenta do que alguns estudos anteriores, embora comparável a outros (37). A maioria dos participantes adotou um estilo de escrita cursiva, mas foram obrigados a separar em vez de unir as letras. Um grau de deliberação pode ter afectado a velocidade de escrita.

Estudos anteriores de PMG concentraram-se largamente em aspectos dimensionais da escrita, e a nossa análise cinemática contribui com novos conhecimentos sobre as suas características dinâmicas. Acrescentamos à compreensão da interação entre “micrografia horizontal” e a mudança progressiva (38). Pesquisa recente de Tinaz et al. (39), usando punho isométrico repetitivo, associou o efeito de sequência em DP com deficiência energética motora. Nossas descobertas sobre as deficiências de força e aceleração em PMG sugerem um problema semelhante com a transferência de energia para o movimento muscular e contração sustentada. Apesar da falta de correlações com os escores da UPDRS-III, a diminuição motora bradicinética e o PMG parecem refletir um defeito comum com a eficiência energética dos programas motores.

Declaração Ethics

O estudo foi conduzido de acordo com a Declaração de Helsinki sobre experimentos humanos (revisada em 2004) e aprovado pelos Comitês de Ética em Pesquisa em Humanos da Universidade de Monash Health e RMIT. Todos os participantes deste estudo deram seu consentimento livre e esclarecido por escrito antes do registro dos dados.

Contribuições do Autor

PZ envolvidos na realização de experimentos, análise de dados, elaboração do artigo, projeto e desenvolvimento do software, seleção de ferramentas analíticas e revisão da literatura. DK envolvido na concepção e desenho do trabalho, seleção das ferramentas analíticas, revisão crítica do artigo, revisão da literatura, participação na preparação do manuscrito e aprovação final da versão a ser publicada. PK envolvido no apoio clínico, revisão crítica do artigo, e participou da preparação do manuscrito. SP envolvido na análise estatística, e revisão do artigo. KW e KN envolvidos no apoio experimental. SR envolvidos no suporte clínico, acesso aos detalhes do paciente, e desenho experimental. Todos os autores estiveram envolvidos na revisão do manuscrito.

Funding

Conhecemos o financiamento apoiado pela bolsa de estudos da Universidade RMIT e apoio clínico do Monash Medical Center, Melbourne, Austrália.

Conflict of Interest Statement

Os autores declaram que a pesquisa foi conduzida na ausência de quaisquer relações comerciais ou financeiras que pudessem ser interpretadas como um potencial conflito de interesses.