检测自闭症谱系障碍儿童的感觉与多感觉功能

摘要

我们描述了如何实施一系列行为任务，以检测自闭症谱系障碍（ASD）儿童对感觉刺激的加工与整合能力。该方法的目标是表征个体对简单听觉和视觉刺激在时间加工上的差异，并将这些差异与言语知觉等更高级的知觉技能相关联。

摘要

除了社交沟通障碍以及存在局限性兴趣和重复性行为外，感觉处理缺陷现在已被认为是自闭症谱系障碍（ASD）的核心症状之一。我们感知和与外部世界互动的能力植根于感觉处理。例如，聆听对话需要处理来自说话者的听觉线索（言语内容、语调、句法）以及相关的视觉信息（面部表情、手势）。总体而言，这些多感觉（即，视听结合）信息的“整合”有助于更佳的理解。研究表明，这种多感觉整合在很大程度上依赖于成对刺激之间的时间关系。因此，在时间上接近发生的刺激极有可能带来行为和感知上的益处——这种增益被认为反映了感知系统对这两个刺激是否来自同一来源的可能性所做出的判断。这种时间整合的改变预期会显著影响感知过程，并可能削弱我们准确感知和与外界互动的能力。本文介绍了一套旨在表征自闭症儿童感觉及多感觉时间处理各方面特征的任务组合。除了在自闭症研究中的应用价值外，该任务组合还具有巨大潜力，可用于表征其他临床人群中的感觉功能变化，也可用于考察这些处理过程在整个生命周期中的发展变化。

引言

传统的神经科学研究通常通过关注个体感觉模式来理解感觉知觉。然而，我们所处的环境包含多种多样的感觉输入，这些输入以看似毫不费力的方式被整合为对世界的统一感知。我们存在于如此丰富的多感官环境之中，这就要求我们更深入地理解大脑如何在不同感觉系统之间整合信息。这一理解的必要性还因以下事实而进一步增强：多个感觉信息的同时存在通常会显著改善行为和感知能力^1-3。例如，当观察者能够看到说话者嘴唇的运动时，在噪声环境中理解言语的能力将得到显著提升（信噪比最高可改善达15 dB）^4-7。

影响不同感觉输入如何被整合与结合的主要因素之一是它们之间的时间接近性。如果两个感觉线索在时间上接近，呈现出暗示共同来源的时间结构，则它们极有可能被整合，这一点已通过行为和感知的变化得到证实^8-12。研究多感觉时间结构对行为和感知反应影响的最有力实验工具之一是同时性判断（simultaneity judgment, SJ）任务^13-16。在此类任务中，将多感觉刺激（例如，视觉和听觉）以不同的刺激起始异步性（stimulus onset asynchronies, SOAs）成对呈现，SOA范围从客观同时（即，时间偏移为0毫秒）到高度异步（例如，400毫秒）。参与者通过简单的按键操作判断刺激是否同时发生。即使视觉和听觉刺激以100毫秒或更长的SOA呈现，受试者在大量试验中仍....

方案

伦理声明：所有受试者必须在实验前签署知情同意书。本研究所述研究已获得范德比尔特大学医学中心机构审查委员会的批准。

1. 实验设置

1. 要求参与者在光线较暗、声音受控的房间内完成任务。
   注意： 建议实施视觉时间表^29,30 作为研究设计的一部分。尽管该测试组合中的每一项任务相对简短，但连续进行多项任务可能会导致部分儿童出现疲劳，包括典型发育（TD）儿童和自闭症谱系障碍（ASD）儿童。视觉日程表应包含所有计划中的活动（包括各项任务以及听力/视力筛查），并在任务之间安排短暂休息。这种结构有助于提升参与者整体的研究体验，并且已被证明在某些任务中能够引出更准确的反应。³¹.
2. 在参与者完成任务时所坐的桌面上安装一个下巴托，电脑显示器放置在距离参与者60 cm的位置。这是为了确保每位参与者接收到的刺激强度相同。使用降噪耳机或扬声器传递听觉刺激。
3. 由于个体实验平台（声卡、显卡、操作系统）的差异 等。），使用示波器、光伏电池和麦克风在每台计算机上验证实验的刺激持续时间及刺激起始异步时间（SOAs）。
   注意： 根据具体平台（例如，声卡速度较慢），调整实验代码，以确保刺激呈现的时间精确。

2. 刺激材料

结果

该任务组合在测量自闭症谱系障碍（ASD）个体与非ASD个体在时间加工方面的个体差异方面已被证明非常成功^17,18,23,27。对于同步判断（SJ）任务，首先计算每位被试在每个刺激间隔时间（SOA）下判断为“同步”的反应比例，然后将得到的反应曲线拟合为高斯曲线，从而绘制出每位被试的实验数据。如图1A所示，存在一个时间窗口，在此窗口内，视听刺激对即使存在一定延迟，仍会在较多数试验中被感知为同步。时间整合窗（TBW）的“左侧”（涵盖听觉优先的异步情况）和“右侧”（涵盖视觉优先的异步情况）的宽度，通过计算从0 ms到每侧对应50%同步反应比例的SOA所对应的时间宽度来确定（虚线，图1A）。在典型发育（TD）被试和临床人群中的一个稳健发现是，右侧TBW（视觉优先）通常比左侧（听觉优先）TBW更宽。与典型发育个体相比，ASD被试也表现出更宽的时间整合窗（图1B）。

对于时间顺序判断（TOJ）任务，首先通过计算每位受试者在每个刺激间隔时间（SOA）下将“正性”刺激感知为先呈.......

讨论

该论文描述了一套心理物理学任务组合的关键要素，用于评估感觉和多感觉系统研究中的时间信息处理能力与感知敏锐度。该任务组合适用于多种人群，本实验室已将其用于表征典型成人的视听时间加工能力¹⁸、儿童的相应能力^10,39，以及自闭症儿童和成人的视听时间表现^17,23。此外，该任务组合还被用于相关性分析中，考察各子任务之间的相互关系²⁷，目前正被用于探索感觉与多感觉表现指标与语言与交流、注意力及执行功能等认知领域之间的关联。需要特别指出的是，该任务组合在用于自闭症谱系障碍（ASD）个体测试时的主要局限在于，任务形式要求被试具备足够的语言理解能力，以理解口头指令并表达其理解。因此，目前该任务组合仅适用于高功能型ASD个体的测试。

该测试电池对时间因素的重视，源于这些因素在构建真实感觉与知觉表征中的重要性。在多感官领域中，这一概念最集中体现在多感官“时间绑定窗口（TBW）”这一构念上，即听觉与视觉线索能够强烈相互影响的时间区间。如先前研究所指出，该窗口具有高度生态学意义，因为感觉事件及其相关能量通常发生在不同.......

材料

本文使用的材料清单

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示波器
光伏电池
麦克风
主动降噪耳机
下颌托
听力计