需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用

方法文章

比较高功能型自闭症谱系障碍儿童、共病注意力缺陷多动障碍儿童及对照组儿童观看社交视频时的眼动追踪数据

8.7K 次观看

⸱

DOI：

10.3791/58694

⸱

2018年12月7日

 , 
1Department of Special Education and Counselling, Education University of Hong Kong

本文内容

摘要

这是一项定性比较案例研究，分析了三名参与者观看社交视频场景最初时刻的眼动追踪数据：一名自闭症谱系障碍患者、一名共患注意力缺陷多动障碍患者，以及一名神经发育典型对照个体。

摘要

已知自闭症谱系障碍（ASD）儿童存在感觉-知觉处理缺陷，这会削弱他们在日常生活情境中注意和感知社会性刺激的能力。由于日常社会情境包含社会信息的细微动态变化，任何对细微的人类非语言线索（如面部表情、姿势和手势）注意不足或处理困难，都可能导致不恰当的社会互动。传统的基于静态社会场景的行为评定量表或评估工具在捕捉社会情境中即时变化方面存在局限性。因此，采用基于视频模式的眼动追踪评估可作为临床观察的补充，更为可取。本研究采用单个案例比较设计，在儿童观看社会情境视频时，采集三名被试的眼动数据，分别为一名自闭症谱系障碍（ASD）儿童、一名共患注意力缺陷多动障碍（ADHD）的儿童，以及一名神经发育典型对照儿童。通过预先定义兴趣区（AOIs），在基于视频的眼动追踪实验中，记录、比较并分析三名被试对相关或无关社会性刺激的视觉注意力、每名被试首次注意到视频中出现的社会性刺激的速度、在兴趣区内持续关注这些刺激的时间长度，以及在同一社会场景中多个社会性刺激同时出现时视线在它们之间的转移情况，从而帮助回答研究问题：三名被试的社会性注意力有何差异？

引言

自闭症谱系障碍（ASD）患者以社会交流方面的行为缺陷为特征，这一结论基于来自结构化观察评估和家长访谈的传统行为学证据。此外，感觉处理异常 recently 被纳入 DSM-5 中 ASD 的诊断标准1。社会信息加工涉及社会信息的低层次感觉-知觉加工和高层次社会认知加工。感觉-知觉加工指个体注意社会刺激并将其编码至短期记忆库中以供即时提取和反应规划的能力，而社会认知加工则指通过社会推理和问题解决来解释社会信息的过程2,3。因此，社会信息加工缺陷常导致其他心理行为特征，如社交焦虑和注意力不集中。这一点可通过 ASD 与注意缺陷多动障碍（ADHD）之间较高的共病率得以说明。ASD 患者中共患 ADHD 的比例估计为 30% 至 80%，而在 ADHD 患者中合并 ASD 的比例估计为 20% 至 50%4。

关于自闭症谱系障碍（ASD）个体在社会信息加工方面的缺陷，学界提出了两种主要假说：增强的知觉功能（EPF）和弱中央统合能力（WCC）。EPF 指的是 ASD 个体对特定局部细节的过度关注或执着，而 WCC 则指他们难以通过整合各组成部分之间的相互关系来把握整体的核心意义5。这两种理论框架均表明，ASD 个体在有限的社会情境中，难以对同时呈现的多种刺激进行全局性的整合或加工6,7。在早期一项使用静态面部表情照片进行面部情绪识别的研究中8，发现 ASD 组倾向于采用 EPF 模式对面部特征进行局部加工（例如嘴型），但在构型加工方面表现较弱；后者要求整合更为抽象的知觉概念，如 WCC 所假设的多个面部成分之间的空间关系（e.g., 眉毛间距以及眼神强度）9,10。

由于日常社交场景包含社会信息动态且细微的瞬时变化，若无法注意或参与对细微的人类非语言线索（如面部表情、姿势和手势）进行感觉-知觉加工，以及无法理解不同社会刺激之间的关系，则可能导致异常的社会认知加工。眼动追踪实验 increasingly 被用于补充临床观察，以研究社会信息加工过程。眼动数据，包括注视路径模式、视觉注视次数和视觉注视时长，已成为研究孤独症谱系障碍（ASD）中社会信息加工的主要生物标志物11,12,13,14,15。

本研究通过眼动追踪技术，探讨孤独症谱系障碍（ASD）个体以及共患注意力缺陷多动障碍（ASD-ADHD）个体在观看社交视频场景的最初时刻，其视觉加工模式是否与神经发育典型儿童存在差异。眼动仪设备在观看过程中记录四项主要指标：视觉注视次数、首次注视持续时间、总注视时间，以及以注视点空间分布和序列形式呈现的扫描路径模式。通过这些指标，可以捕捉到每位参与者在社交场景中首次出现预定义兴趣区（AOI）时，其对视听刺激的注意速度、对这些AOI的持续注视时间，以及在同时出现的多个AOI之间的眼动转移情况。在最初时刻（即，500 ms内）对AOI的注视延迟以及扫描路径的轨迹，为数据分析提供了重要依据。本文报告了采用该范式进行的单案例比较研究中，通过定性分析得出的代表性结果。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

方案

在招募过程中，已从香港的一所小学和一个自闭症儿童服务中心获得家长及参与者的同意，该研究已获香港教育大学大学伦理审查委员会批准。

1. 视频评估方法的应用

  1. 制作多个约一分钟长的社交视频，内容包含多人在社交情境下的日常生活场景（图1）。
    1. 制作多个约一分钟长的社交视频，内容包含多人在社交情境下的日常生活场景。在本案例研究的三名儿童中，每名儿童均观看相同的三个视频。第一个视频展示以下社交情境：在拥挤的食堂中，一名学生发现一个空座位，但一位正在打电话的女士已将她的包放在该座位上，且未注意到该学生的入座请求（图1）。第二个视频展示以下社交情境：几名学生正在下国际象棋，此时一名陌生学生靠得太近，观看他们下棋。第三个视频展示以下社交情境：一名男孩的画作因他的朋友不小心将桌上的水杯打翻而被弄毁。 
  2. 由专家对所有视频进行评审，筛选出那些专家共识度最高的社交情境，即通过人物的表情和手势能够体现其意图、情绪和思维的情境。

2. 受试者的招募

  1. 从满足研究纳入标准的参与者群体中，根据其医学诊断报告和瑞文标准推理测验16的百分位得分，选择并匹配自闭症谱系障碍（ASD）参与者、ASD-注意缺陷多动障碍（ASD-ADHD）参与者以及神经典型对照组参与者。
  2. 将其瑞文百分位得分转换为五个百分位等级。选择表现处于等级II或III（平均水平）的参与者，排除得分高于等级I（高于平均水平）或处于等级IV（低于平均水平）的参与者。

3. 眼动追踪实验

  1. 实验设置
    1. 在眼动追踪室的一侧，使用眼动仪将视频显示在23英寸彩色LCD显示器上，屏幕分辨率为1920 x 1080像素，参与者与显示器的距离约为60 cm。由一名研究人员在眼动追踪室的另一侧操作眼动仪（图2）。
    2. 另安排一名研究人员坐在参与者旁边，指导参与者注视显示器屏幕。将显示器放置在隔板另一侧的儿童前方，并连接至眼动仪。眼动追踪设备的选择、测试环境及设置流程此前已有讨论17。
  2. 校准过程
    1. 指导参与者注视校准点，通过红外角膜反射技术捕捉眼动，以确定屏幕上的视野边界。若所有绿色点或线均落在灰色圆点内，则表示校准正确完成。
    2. 若部分绿色点或线未落在灰色圆点内，则需重复校准过程。
  3. 观看视频
    1. 指导参与者依次观看社交类视频，并通过眼动仪在观看过程中采集其眼动数据。

4. 数据分析

  1. 在感兴趣区域（AOIs）内定义并设置一阶矩固定。
    1. 选择与情境相关的目标（面部、手部、特定物体） 等等。) 在视频每个场景中首次出现的前 500 毫秒内作为感兴趣区域（AOIs）图3）并在左侧面板的信息框中标注感兴趣区域（AOI）。
    2. 完成当前帧中感兴趣区域（AOIs）的添加和选择后，将底部面板时间轴上的游标移动到下一帧。
    3. 根据社交视频情节的发展，由于人物或物体的移动导致视频每一时间帧中的目标区域发生变化，需在眼动仪的呈现视频软件中，手动调整视频每一帧内感兴趣区域（AOIs）的位置和边界。
    4. 点击 选择 点击顶部面板上的按钮，并根据需要为新场景添加新的兴趣区域（AOI）。如果当前场景中某些已有的兴趣区域持续存在500毫秒（可通过左下方面板中的视频时间戳进行确认），或在视频的新帧中不再相关，则右键点击这些兴趣区域，以在新帧中将其停用。
  2. 对眼动追踪指标进行统计分析。按照以下所述步骤对眼动追踪数据进行统计处理。
    1. 选择儿童的录音文件。
    2. 选择用于分析的媒体文件。
    3. 从可用视频中进行选择。
    4. 点击 分析选定的培养基.
    5. 选择 描述性统计学 (例如，总和）。
    6. 选择因变量指标 指标 (例如首次注视持续时间，访问次数
    7. 选择 记录 在 行.
    8. 选择 AOI 媒体摘要 在 柱.
    9. 点击 更新 用于分析眼动追踪模式。眼动追踪模式指标的结果显示在屏幕上。
  3. 根据眼动追踪数据生成场景的扫描路径。
    1. 选择 可视化 和 GazePlot 在软件中。
    2. 选择 培养基 和 记录 在左侧面板中用于可视化。
    3. 在下方的时间轴中，将下部游标移至目标场景的起始位置，将上部游标移至目标场景的结束位置。
    4. 确保 累积 被选为 数据 用于显示累积扫描路径的区域。
    5. 点击 导出 和 可视化 图像 将扫描路径保存为单独的图像文件。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

结果

本研究展示了三名年龄在7至9岁之间的粤语儿童（分别为孤独症谱系障碍儿童、孤独症谱系障碍共患注意缺陷多动障碍儿童及对照组儿童）在观看三个社交视频时的眼动追踪数据，实验采用上述范式进行（表1）。

在每500 ms的目标兴趣区（AOI）中，神经发育典型儿童的首次注视持续时间（150 ms）长于孤独症谱系障碍（ASD）儿童和共患注意力缺陷多动障碍的孤独症谱系障碍（ASD-ADHD）儿童（均为110 ms）。在每500 ms的目标兴趣区（AOI）中，ASD-ADHD儿童的总注视持续时间（120 ms）短于神经发育典型儿童（170 ms）和ASD儿童（180 ms）。在每500 ms的目标兴趣区（AOI）中，ASD儿童的总注视次数最多（4.62），其次为神经发育典型儿童（4.09），ASD-ADHD儿童最少（3.19）。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

讨论

ASD-ADHD 儿童和 ASD 儿童的首次注视持续时间比神经典型儿童更短。ASD-ADHD 儿童的总注视持续时间也比神经典型儿童更短，表明其对社交刺激的视觉注意力普遍存在下降。这说明 ASD-ADHD 儿童在社交场景中对社交刺激出现的反应存在延迟。这种延迟可能导致儿童忽略重要的一过性社交信息，从而引发对社交信息的误读以及后续社交认知加工的偏差。

与神经发育典型儿童相比，ASD-ADHD儿童的总注视次数较少，而在局部化感兴趣区域（AOI）内的总注视次数则以ASD儿童为最高。这一结果似乎支持既往在增强感知功能（EPF）框架下关于ASD的研究发现，即ASD儿童倾向于采用特征性加工方式，因此与神经发育典型对照儿童相比，他们会更多地关注AOI中的细节信息。

比较三名儿童的结果可以发现，自闭症谱系障碍（ASD）儿童在多个社会性刺激兴趣区（AOI）上的注视次数最少。这可能归因于ASD儿童在整合相关社会性刺激之间关联时所遇到的困难。弱中央统合理论（CWW）对此可以作出解释，该理论认为，ASD个体在需要同时注意并扫描多个兴趣区的感觉知觉加工方...

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

披露

作者无任何利益冲突需要披露。

致谢

作者承认，本论文所基于的更广泛研究项目获得了中国香港特别行政区大学教育资助委员会一般研究基金（资助编号：GRF 844813）以及香港教育大学特殊教育与辅导学系2017/18年度研究资助计划的经费支持。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
Tobii Pro TX300TobiiN/A基于屏幕的眼动仪（刷新率为 300 Hz）
Tobii Pro StudioTobiiN/A用于分析眼动追踪数据的软件

参考文献

  1. American Psychiatric Association. Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders - 5th Edition (DSM-V). , American Psychiatric Association. Washington, DC. (2013).
  2. Williams, D. L., Goldstein, G., Minshew, N. J. Neuropsychologic functioning in children with autism: further evidence of disordered complex information processing. Child Neuropsychology. 12, 279-298 (2006).
  3. Bons, D., et al. emotional, and cognitive empathy in children and adolescents with autism spectrum disorder and conduct disorder. Journal of Abnormal Child Psychology. 41, 425-443 (2013).
  4. Van der Meer, J. M., et al. Are autism spectrum disorder and attention-deficit/hyperactivity disorder different manifestations of one overarching disorder? Cognitive and symptom evidence from a clinical and population-based sample. Journal of the American Academy of Child and Adolescent Psychiatry. 51 (11), 1160-1172 (2012).
  5. Brosnan, M. J., Scott, F. J., Fox, S., Pye, J. Gestalt processing in autism: Failure to process perceptual relationships and the implications for contextual understanding. Journal of Child Psychology and Psychiatry. 45 (3), 459-469 (2004).
  6. Behrmann, M., Thomas, C., Humphreys, K. Seeing it differently: Visual processing in autism. Trends in Cognitive Sciences. 10 (6), 258-264 (2006).
  7. Happé, F. G. E., Frith, U. The weak coherence account: Detail-focused cognitive style in autism spectrum disorders. Journal of Autism and Developmental Disorders. 36, 5-25 (2006).
  8. Tsang, V. Eye-tracking study on facial emotion recognition tasks in individuals with high-functioning autism spectrum disorders. Autism. 22 (2), 161-170 (2018).
  9. Renzi, C., et al. Featural and Configural processing of faces are dissociated in the dorsolateral prefrontal cortex: A TMS study. NeuroImage. 74, 45-51 (2013).
  10. Samson, F., Mottron, L., Soulieres, I., Zeffiro, T. A. Enhanced visual functioning in autism: An ALE meta-analysis. Human Brain Mapping. 33 (7), 1553-1581 (2012).
  11. Sasson, N. J., Turner-Brown, L. M., Holtzclaw, T. N., Lam, K. S. L., Bodfish, J. W. Children with autism demonstrate circumscribed attention during passive viewing of complex social and nonsocial picture arrays. Autism Research. 1, 31-42 (2008).
  12. Klin, A., Jones, W., Schultz, R., Volkmar, F., Cohen, D. Visual fixation patterns during viewing of naturalistic social situations as predictors of social competence in individuals with autism. Archives of General Psychiatry. 59, 809-816 (2002).
  13. Rutherford, M. D., Towns, A. M. Scan path differences and similarities during emotion perception in those with and without autism spectrum disorders. Journal of Autism and Developmental Disorders. 38 (7), 1371-1381 (2008).
  14. Wallace, S., Coleman, M., Bailey, A. An investigation of basic facial expression recognition in autism spectrum disorders. Cognition and Emotion. 22 (7), 1353-1380 (2008).
  15. Byrge, L., Dubois, J., Tyszka, J. M., Adolphs, R., Kennedy, D. P. Idiosyncratic Brain Activation Patterns Are Associated with Poor Social Comprehension in Autism. The Journal of Neuroscience. 35, 5837-5850 (2015).
  16. Raven, J. Manual for Raven's Progressive Matrices and Vocabulary Scales. Research Supplement No.1: The 1979 British Standardisation of the Standard Progressive Matrices and Mill Hill Vocabulary Scales. , Harcourt Assessment. San Antonio, Texas. (1981).
  17. Sasson, N. J., Elison, J. T. Eye tracking young children with autism. Journal of Visualized Experiments. (61), e3675(2012).

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

重印与许可

标签

比较高功能型自闭症谱系障碍儿童、共病注意力缺陷多动障碍儿童及对照组儿童观看社交视频时的眼动追踪数据
联系我们
向图书馆推荐

隐私政策

使用条款

政策

版权所有 © 2026 MyJoVE Corporation。保留所有权利。