2012年3月27日
眼动追踪技术长期以来被用于研究正常发育个体的注视模式,但近年来的技术进步使其在临床人群(包括自闭症患者)中的应用变得更加可行。对自闭症儿童进行眼动追踪可有助于了解早期症状的表现,但也涉及方法学上的挑战。本文提供了相关最佳实践建议。
以下方案的目标是提供一系列方法学建议,以优化针对患有自闭症谱系障碍或其他发育障碍的幼儿进行眼动追踪研究的研究设计、数据采集及心理测量分析。首先,应选择合适的眼动追踪设备,并创建一个适宜的测试环境,以减轻对自闭症幼儿进行眼动追踪时常见的各种困难。其次,准确地定位儿童位置,以实现最佳眼动追踪效果,同时维持其兴趣与配合度,这对于获取高质量数据至关重要。
接下来,分析眼动追踪数据,以表征注视模式的指标或检查眼动特性。结果可以揭示患有和不患有自闭症谱系障碍的儿童在视觉注意力模式上是否存在差异。这一判断通常基于对感兴趣区域的注视分析或对扫视动态的检查。
通常,刚接触该方法的研究人员在对自闭症儿童进行眼动追踪时常常会遇到困难,因为这一群体所面临的挑战与对正常发育的较大儿童或成人进行眼动追踪时完全不同。在对患有自闭症谱系障碍的年幼儿童进行测试时,最好选择一种能够补偿头部运动影响、但不限制头部活动或不要求头部保持极小范围运动的眼动追踪系统。采样率至少为 50 赫兹的系统足以用于分析眼动扫描模式。
但建议采用至少250赫兹的较高采样率,以研究细微的眼动行为。建议房间装饰简洁,以尽量减少干扰。同样,较暗的照明环境有助于增强显示内容的显著性,但应避免在完全黑暗的房间中进行测试。
患有发育障碍的年幼儿童可能会出现视觉和/或听觉过敏现象,完全黑暗的环境还可能增加瞳孔扩张,从而加大瞳孔追踪的难度,进一步降低分心的可能性。实验过程中应确保障验者不可见,可通过在眼动追踪设备与实验者计算机之间设置隔板,或简单地将实验者置于被试视线之外。如果条件允许,最好在正式测试前让参与儿童预先熟悉测试环境和实验者,以减少其对新环境的不安情绪。
至少应让一位家长或熟悉的成年人在整个测试过程中陪伴一名紧张的儿童。现在,为儿童调整好采集眼动数据的姿势;尽管有些儿童独自坐在汽车安全座椅上表现良好,但更多儿童需要坐在看护者的腿上才能保持配合,看护者应坐在可轻松调节高度的办公椅上。在显示器上播放视频或动画片,以帮助儿童放松情绪,同时确保其注意力朝向屏幕。
利用儿童注视屏幕的时机,根据儿童的身高调整座椅高度,并调节其与显示屏之间的距离,使其处于最佳眼动追踪范围内。此时,所有受试者的视线和视觉角度应保持标准化。指导照护者在测试期间闭上眼睛,且不要与儿童交流,以避免影响测试结果。
对于可显示受试者眼睛且允许一定头部活动范围的软件,应确保眼睛出现在该窗口中央。这样可提高眼动仪在儿童测试过程中因身体前倾、挺直或晃动而仍能持续捕捉到眼睛图像的几率。正确就位后,开始校准程序。
患有障碍性障碍(SD)的儿童可能不愿或无法遵循口头指令,因此应使用伴随声音的动态刺激,以吸引儿童对每个校准点的注意力。通常,采用五点序列校准既足够简短以维持儿童的注意力,又能提供准确的校准效果。尽管有时对婴儿采用两点校准以在测试期间最大程度地维持其视觉注意力,但仍建议使用具有吸引力的刺激,设计简洁且任务要求最少的任务,例如包含刺激间间隔的被动观看任务。
带有伴随音效的动画可以帮助将注意力已分散的儿童的注意力重新引导至显示区域。此外,将此刺激间动画固定在预定义的位置,可确保所有参与者的视觉扫描模式均从相同位置开始,如此可避免在试验开始前视线偏向某个人或物体。
对于耗时较长的任务,可使用 interra 刺激动画作为参考,以判断是否发生校准漂移。通常情况下,如果漂移超过此处所示的三个视觉角度,则应在包含多个任务时进行重新校准。建议在每个任务之间进行重新校准,以消除测试过程中可能出现的漂移。
大多数眼动追踪系统会生成原始数据文件,其中包含时间戳、注视点的 X 和 Y 坐标、视线与 OR 刺激之间的距离,以及用于标记事件或刺激呈现变化的索引,以便对缺失的注视数据进行控制;分析时应以注视时间占屏幕总时间的比例进行,而非使用绝对数值。要分析此处所示的注视模式,需要包含时间和空间两个维度的信息。通常将一次注视定义为注视点在至少 100 毫秒的时间内保持在不超过 1 度视觉角度直径范围内的位置。
注视分析中常见的因变量包括注视次数、平均注视持续时间、总注视时间,以及单次注视的空间分布或序列。注视分析通常在预定义的兴趣区域(AOIs)内进行。有或无言语障碍(SD)的儿童在注视特定兴趣区域(如面部的眼睛)的时间、首次注视兴趣区域的潜伏期,或在不同兴趣区域之间视线转移的模式上可能存在差异。通过表征眼动速度,可进一步分析其他眼动动力学特征,包括扫视眼动(SEC)速度的分布或模式、SEC幅度的分布或模式、SEC持续时间的分布或模式,以及SEC的潜伏期和SEC终止的准确性。
此处显示的是一张具有代表性的注视图。圆圈表示一名患有 SD 的儿童在观看静态图像时的各个注视点。通过对本任务及类似任务中所有被试的注视点进行分析,可以确定患有 SD 的儿童与未患 SD 的儿童在对不同兴趣区(AOIs)的视觉注意力上是否存在差异。该图表明,在视觉探索范式中,患有 SD 的儿童对社交图像的注视次数少于典型发育(TD)儿童。
当同时呈现高自闭症兴趣(HAI)物体时。然而,当低自闭症兴趣(LAI)物体与社会性刺激共同呈现时,各组对社会性图像的探索行为无显著差异,这表明在社会性注意任务(ST)中,社会性注意受到竞争性刺激相对显著性的影响。观看本视频后,您应能充分理解如何通过选择合适的设备、创建适宜的测试环境、正确摆放儿童体位并维持其注意力,从而更有效地对自闭症谱系障碍的幼儿进行眼动追踪,以获取高质量的眼动数据;同时,通过分析与您的研究问题相关的指标,您将能够顺利开展针对自闭症谱系幼儿的眼动追踪研究。
本文为涉及自闭症谱系障碍幼儿的眼动追踪研究提供了方法学建议。文章阐述了在此类人群中面临的一系列独特挑战,并提出了优化数据采集与分析的最佳实践方案。
眼动追踪技术可提供视觉注意的客观定量指标,有助于神经发育障碍研究中的靶点验证。该技术通过揭示与社会信息加工和注意偏向相关假设的潜在机制,降低研究风险,从而提高早期发现阶段的预测可信度。该方法有助于优先筛选治疗靶点,并优化自闭症谱系障碍及相关发育性疾病的表型筛选范式。
该方法可融入从假设生成到先导化合物鉴定的整个发现流程,提供可量化的行为学数据,以指导靶点筛选和化合物筛选。