Summary
Dit is een analyse van de kwalitatieve vergelijkende casestudy van eye-tracking gegevens op de eerste momenten van sociale videoscènes zoals weergegeven door drie deelnemers: één met autisme spectrum disorder, één met comorbide aandacht tekort hyperactieve stoornis, en één neurotypical controle.
Abstract
Kinderen met autisme spectrum stoornissen (ASD) is bekend dat er zintuiglijke-perceptuele verwerking tekorten die hun capaciteiten te wonen en waarnemen van sociale prikkels in het dagelijkse leven contexten verzwakken. Aangezien dagelijkse sociale afleveringen bestaan uit subtiele dynamische veranderingen in de sociale gegevens, kan niet deelnemen aan of verwerken van subtiele menselijke non-verbale signalen, zoals gebaren, gezichtsuitdrukkingen en houdingen leiden tot ongepaste sociale interactie. Traditionele gedrags rating scales of evaluatie-instrumenten op basis van statische sociale scènes hebben beperkingen in het vastleggen van het moment-te-moment wijzigingen in sociale situaties. Een eye-tracking-beoordeling, die kan worden toegediend in een video-modus, heeft daarom de voorkeur, om uit te breiden van klinische observatie. In deze studie, met behulp van het ontwerp van één geval vergelijking, de eye-tracking-gegevens van drie deelnemers, een kind met autisme spectrum disorder (ASD), een ander met comorbide aandacht tekort hyperactieve stoornis (ADHD), en een neurotypical controle, worden vastgelegd terwijl ze een video van sociale scenario's bekijken. De eye-tracking experiment heeft geholpen met het beantwoorden van de onderzoeksvraag: hoe sociale aandacht verschillen tussen de drie deelnemers? Door gebieden van belang (áes) vooraf te definiëren, hun visuele aandacht op relevante of irrelevant sociale prikkels, hoe snel elke deelnemer woont op de eerste sociale prikkels verschijnen in de video's, hoe lang blijft elke deelnemer bij te wonen op deze stimuli binnen de áes en de blik zijn verschuivingen tussen meerdere sociale prikkels die gelijktijdig voorkomen in dezelfde sociale scène gevangen, vergeleken en geanalyseerd in een eye-tracking videogebaseerd experiment.
Introduction
Personen met ASD zijn bekend om te worden gekenmerkt door gedrags tekorten in de sociale communicatie, gebaseerd op conventionele gedrags bewijs van gestructureerde observationele evaluaties en bovenliggende interviews. Zintuiglijke verwerking afwijkingen zijn bovendien onlangs opgenomen in de diagnostische criteria van de DSM-5 voor ASD1. Sociale informatieverwerking betekent dat lagere niveau sensorische-perceptuele verwerking en hoger niveau sociale cognitieve verwerking van sociale informatie. Sensorische-perceptuele verwerking verwijst naar de mogelijkheid om te wonen op sociale prikkels en coderen ze in een korte termijn geheugenbank voor onmiddellijke ophalen en reactie-planning, terwijl sociale cognitieve verwerking verwijst naar de interpretatie van sociale informatie door sociale redeneren en probleemoplossende2,3. Als zodanig, leiden sociale informatieverwerking tekorten vaak tot andere psychobehavioral-kenmerken, zoals sociale angst en onoplettendheid. Dit kan geïllustreerd worden door de hoge comorbide prevalentie van ASD met aandacht tekort hyperactieve stoornis (ADHD). Het bereik van comorbiditeit voor ADHD in ASD wordt geschat op 30% tot 80%, terwijl de aanwezigheid van comorbide ASD in ADHD is geraamd op 20% tot 50%4.
Twee belangrijke hypothesen voor de tekorten in de sociale informatieverwerking ter verantwoording naar voren gebracht — namelijk, verbeterde perceptuele functionerende (EPF) en zwakke centrale coherentie (WCC). EPF verwijst naar de overattentiveness aan of preoccupatie met specifieke delen door personen met ASD, terwijl WCC naar hun zwakte verwijst voor het afleiden van de essentie van gehelen door te trekken samen de interelement relaties tussen de onderdelen5. Zowel theoretische kaders getuigen van hun niet-globaal configureren of verwerken van de meerdere stimuli gelijktijdig gepresenteerd in een beperkte sociale context6,7. In een eerdere gezicht emotie erkenning studie met behulp van statische gezicht expressie foto's8, bleek dat de groep ASD neiging om Toon gelokaliseerde verwerking van gelaatstrekken (zoals de vorm van de mond) met behulp van EPF, maar lijken te zijn zwakker in configural verwerking, die trekken samen de meer abstract perceptuele concepten eist zoals gepostuleerd door WCC, zoals de ruimtelijke relaties tussen meerdere gezicht onderdelen (bv. de afstand tussen de wenkbrauwen en de intensiteit van de ogen-blik) 9,10.
Aangezien de dagelijkse sociale afleveringen bestaan uit dynamische moment-te-moment subtiele veranderingen in sociale informatie, niet bijwonen of deelnemen aan de sensorische-perceptuele verwerking van subtiele menselijke non-verbale signalen, zoals gebaren, gezichtsuitdrukkingen en houdingen, en zin van de relaties van de verschillende sociale prikkels kunnen leiden tot ongepaste sociale cognitieve verwerking. Eye-tracking experimenten zijn steeds vaker gebruikt ter aanvulling van klinische observatie in de sociale informatieverwerking studies. Eye-tracking gegevens, in de vorm van scanpath patronen, visuele fixatie graven en visuele duur, zijn grote biomarkers te onderzoeken sociale informatieverwerking in ASD11,12,13,,14 ,15.
In deze studie illustreren we het gebruik van de techniek van de eye-tracking om te onderzoeken of de twee deelnemers met ASD en ASD-ADHD de eerste momenten van sociale Videoscènes worden anders dan het kind neurotypical verwerkt. De apparatuur van de tracker oog vangt vier belangrijkste indices tijdens bekijken: het aantal visuele vastleggingen, de eerste fixatie duur, de duur van de totale fixatie en de patronen van de scanpath in de vorm van ruimtelijke rangschikking en volgorde van fixatie punten. Op deze manier, hoe snel elke deelnemer woont op de audio-visuele stimuli vooraf door áes als ze voor het eerst in de sociale scènes verschijnen, voor hoe lang ze blijven kijken die áes, en hun blik verschuivingen tussen meerdere áes verschijnen gelijktijdig in hetzelfde sociale scène kan worden vastgelegd. Elke vertraging te fixeren áes tijdens de eerste momenten (d.w.z., 500 ms) en het traject van de scanpaths aantonen zijn belangrijk voor data-analyse. Representatieve bevindingen uit de kwalitatieve analyse van deze single-vergelijkende casestudy met behulp van dit paradigma zijn gemeld.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Ouderschaps- en deelnemer toestemming was verkregen tijdens het recruitment proces in een basisschool en een kinderen Servicecenter voor ASD in Hong Kong en de studie werd goedgekeurd door de Commissie ethische beoordeling Universiteit van de universiteit onderwijs van Hongkong.
1. gebruik van een Video gebaseerde beoordeling
- Het produceren van verschillende sociale video's, ongeveer één minuut lang, die bestaan uit dagelijkse leven-scenario's waarbij meerdere mensen in een sociale context (Figuur 1).
- Het produceren van verschillende sociale video's, ongeveer één minuut lang, die bestaan uit dagelijkse leven-scenario's waarbij meerdere mensen in een sociale context. Voor de drie kinderen in onze casestudy, elk kind keek de dezelfde drie video's. De eerste video toont het volgende sociale scenario. Een student spots in een overvolle kantine, een onbezet stoel die gelijktijdig wordt bezet door een dame die is praten over de telefoon en plaatsen van haar tas op de stoel met geen besef van zijn verzoek (Figuur 1). De tweede video toont het volgende sociale scenario. Studenten zijn een schaakspel spelen, terwijl een onbekende student komt te dichtbij om te kijken ze spelen van het spel. De derde video toont het volgende sociale scenario. Schilderij van een jongen is geruïneerd toen zijn vriend per ongeluk morsen van water uit een kopje op de tafel.
- Deskundige revisies van alle video's uitvoeren. Selecteer de sociale scenario's die zijn overeengekomen op de meeste door de deskundigen als met de actors voornemen, emoties en gedachten door hun uitdrukkingen en gebaren.
2. aanwerving van de deelnemers
- Uit de pool van de deelnemers tevreden die onderzoek opgenomen criteria, selecteer en overeenkomen met de deelnemers met ASD, met ASD-ADHD, en neurotypical controles met behulp van hun medische diagnostische rapporten en de percentielscores van Raven's standaard vooruitstrevende Matrices16.
- Hun Raven percentielscores omzetten in vijf percentiel rangen. Deelnemers die presteren op rangen II of III (gemiddeld) en uitsluiten die scoorde boven rang ik (bovengemiddeld) selecteren of op de rangschikking IV (onder gemiddelde).
3. eye-tracking Experiment
-
Experimentele opstelling
- Weergegeven aan één kant van de kamer eye-tracking, de video's op een 23-inch kleuren LCD-monitor met een schermresolutie van 1920 x 1080 pixels, met behulp van een tracker eye op een afstand van ongeveer 60 cm van de deelnemer. Hebben een onderzoek-Detective opereren de eye tracker van de andere kant van de kamer van de eye-tracking (Figuur 2).
- Hebben een ander onderzoek onderzoeker zitten naast de deelnemer en instrueren van de deelnemer om te kijken naar het scherm van de monitor. Plaats de monitor voor het kind aan de andere kant van de partitie en sluit aan de oog-tracker. De keuze van eye-tracking apparatuur, milieu, en de procedures zijn eerder set-up testen17besproken.
-
Kalibratieproces
- Instrueer de deelnemers om naar te kijken de kalibratie-stippen die de grenzen bekijken over het scherm door het vastleggen van de oogbewegingen met behulp van infrarood hoornvlies reflectiecoëfficiënt technologie. De kalibratie is goed gedaan als alle groene stippen of lijnen binnen de grijze cirkel puntjes vallen.
- Herhaal de kalibratie als deel van de groene stippen of lijnen doen vallen niet binnen de grijze cirkel stippen.
-
Bekijken van de video 's
- Instrueren van de deelnemer om de sociale video's achter elkaar, en vangen hun oog verkeer gegevens tijdens weergeven met de oog-tracker.
4. de gegevensanalyse
- Definiëren en instellen van de eerste-moment fixatie binnen áes.
- Context-relevante doelstellingen (gezicht, handen, gerichte objecten, etc.) kiezen in hun eerste 500 ms van verschijning in elke scène van de video als áes (Figuur 3) en label de áes in het informatievak op het linker paneel.
- Na de voltooiing van de toevoeging en selectie van de áes in het huidige frame, door de cursors in de bar van de tijdlijn op het onderste paneel naar het volgende frame te verplaatsen.
- De locatie en de grens van de áes in elk frame van de video in de video presentatie-software voor de eye tracker handmatig aanpassen als de target gebieden wijziging in elk frame van de tijd van de video als gevolg van de beweging van de personen of objecten als het verhaal van de sociale video-dev Elops.
- Klik op de knop Selecteer in het bovenste deelvenster en nieuwe áes aan de nieuwe scène toevoegen indien nodig. Als sommige bestaande áes voor 500 ms in de huidige scène (de tijdstempel van de video kan worden gecontroleerd in de onderste linker paneel) aanwezig zijn of als ze niet relevant in het nieuwe frame in de video zijn, klik met de rechtermuisknop op deze áes deactiveren ze in het nieuwe frame.
- Een statistische analyse van de eye-tracking-indices uitvoeren Volg de stappen van de statistische verwerking van de gegevens op de Drijver van het oog zoals hieronder beschreven.
- Kies de opnames van de kinderen.
- Selecteer het mediabestand voor analyse.
- Selecteer uit de beschikbare video's.
- Klik op analyseren geselecteerde media.
- Kiest u de beschrijvende statistiek (bv., som).
- Kies de afhankelijke maatregelen in Statistieken (bv., eerste fixatie duur, bezoek telling).
- Kies opnames in rijen.
- Selecteer AOI Media overzicht in kolommen.
- Klik op de Update voor het analyseren van de eye-tracking-patronen. De resultaten van de eye-tracking patroon statistieken worden weergegeven op het scherm.
- De scanpath van een scène uit de eye-tracking-gegevens maken
- Kies visualisatie en GazePlot in de software.
- Selecteer de Media en de opnames in het linker paneel voor visualisatie.
- In de tijdlijn onder lagere cursor naar het begin van de scène van de doelgroep en de bovenste cursor verplaatsen naar het einde van de scène van de doelgroep.
- Zorg ervoor dat accumuleren is gekozen voor het veld van de gegevens te tonen van de cumulatieve scanpath.
- Klik op exporteren en visualisatie beeld voor de scanpath opslaan als een afzonderlijk afbeeldingsbestand.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De eye-tracking-gegevens van de drie Kantonees-sprekende kinderen (met ASD, met ASD-ADHD, en een besturingselement) tussen de leeftijd van 7 en 9 bekijken van drie sociale video's met behulp van de bovengenoemde paradigma wordt hier gepresenteerd (tabel 1).
De eerste fixatie duur (per 500 ms doel AOI) was langer voor de neurotypical kind (150 ms) dan voor de ASD en ASD-ADHD-kinderen (beide 110 ms). De duur van de totale fixatie (per 500 ms doel AOI) was korter voor de ASD-ADHD-kind (120 ms) dan voor zowel de neurotypical kind (170 ms) en het kind ASD (180 ms). Het totale aantal van de graven van de fixatie (per 500 ms doel AOI) was de grootste voor het kind ASD (4.62), ten tweede voor het neurotypical kind (4.09), en de kortste voor de ASD-ADHD-kind (3.19).
Een scanpath perceel vangt het visuele scannen van meerdere áes in een sociale scène. Een voorbeeld van de scanpaths van de drie kinderen voor een 10 s aflevering in de eerste video wordt weergegeven in Figuur 4 en video's 1 - 3.
Video 1: Scanpaths van het besturingselement. Gelieve Klik hier om deze video te bekijken. (Klik met de rechtermuisknop om te downloaden.)
Video 2: Scanpath van het kind met ASD. Gelieve Klik hier om deze video te bekijken. (Klik met de rechtermuisknop om te downloaden.)
3 van de video: Scanpath van het kind met ASD-ADHD. Gelieve Klik hier om deze video te bekijken. (Klik met de rechtermuisknop om te downloaden.)
Figuur 1: een voorbeeld van essentiële sociale scènes in Video 1. In de eerste scène, is de jongen klaar om zijn maaltijd van de cafetaria personeel. In de tweede scène, is hij op zoek naar een stoel in de buurt van de dame die is praten over de telefoon. In de derde scène vraagt hij de dame of hij op de lege stoel naast haar kan zitten. In de laatste scène, de dame doet niet merk op diens verzoek en zet een tas op de stoel van de leegstand. De jongen is teleurgesteld omdat hij niet kon vinden een plek om te zitten. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 2: Eye-tracking experimentele opstelling. Een detective onderzoek gaf instructies aan het kind over het bekijken van de video's vooraan op de monitor aan de ene kant van de kamer van eye-tracking experiment. De weergave van de video's werd gecontroleerd door een andere onderzoeker met behulp van een andere computer aan de andere kant van de kamer gescheiden door een partitie. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 3: een voorbeeld van het doel áes in Video 1. De gekleurde ovalen zijn de áes (d.w.z., gezicht, ogen, mond, handen, mobiele telefoon en de zak van de dame), die de eerste momenten in één van de scènes in de Video 1weergeven. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 4: Scanpaths van het besturingselement (boven), het kind met ASD (midden), en het kind met ASD-ADHD (onderkant). Het nemen van een sociale scène in de Video 1 als voorbeeld, sporen de blauwe stippen de scanpaths voor het kind neurotypical controle, de groene stippen voor het kind ASD en de rode stippen voor de ASD-ADHD-kind. De stippen in de afbeelding geeft u de locatie van de visuele vastleggingen. Hoe groter de puntjes zijn, hoe langer het kind wonen naar die bepaalde plek op de visuele stimuli. De getallen in de puntjes geven de volgorde van visuele vastleggingen binnen 500 ms van de video scène. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
| Deelnemende groepen | Raven Score | Rang | Eerste fixatie duur (ms) | Totale fixatie duur (ms) | Fixatie graven |
| Controle | 120 | 3 | 150 | 170 | 4.09 |
| ASD | 129 | 1 | 110 | 180 | 4,62 |
| ASD-ADHD | 115 | 3 | 110 | 120 | 3.19 |
Tabel 1: Beschrijvende statistieken van de metingen van de drie kinderen, oog-tracker.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
De eerste-moment fixatie duur was korter voor de ASD-ADHD en ASD kinderen dan voor het neurotypical kind. De totale fixatie duur was korter voor het ASD-ADHD-kind dan voor het neurotypical kind, aan te tonen een algemene afname van de visuele aandacht voor sociale stimuli. Hieruit bleek dat het ASD-ADHD-kind bleek een vertraging in het bijwonen van de vermelding van sociale stimuli in een sociale scène. Deze vertraging kan het kind overslaan registratie van kortstondige sociale Belangrijkeinformatie, hetgeen tot de verkeerde interpretatie van sociale informatie en verdere sociale cognitieve verwerking leiden kan.
Het totale aantal fixatie graven was lager voor de ASD-ADHD-kind dan voor het neurotypical kind, terwijl het totale aantal fixatie graven binnen gelokaliseerde áes de hoogste voor het kind ASD was. Dit lijkt te steunen verleden ASD bevindingen in het kader van verbeterde perceptuele functionerende (EPF), die suggereert dat kinderen met ASD featural verwerking dienst; Vandaar, zij het visueel houden met meer details van de áes dan neurotypical controles doen.
Wanneer de resultaten van de drie kinderen worden vergeleken, blijkt dat het kind ASD de minste scans uitgevoerd over meerdere áes van sociale stimuli. Dit kan worden verklaard door de moeilijkheid ervaren door het kind ASD in trekken samen de relatie tussen relevante sociale prikkels. Dit kan worden verklaard door de theorie van zwakke centrale coherentie (CWW), waarin staat dat de ASD tekorten in sensorische perceptuele verwerking die vraagt om gelijktijdige aanwezig zijn bij en scannen tussen meerdere áes toont.
P.a. van scanpath, worden verschillende beperkingen vermeld. Hoewel de dezelfde afbeelding van de scanpath wordt gebruikt, het eigenlijk bevat verschillende scènes binnen een tijdelijke periode (in deze studie, het was vooraf gedefinieerd als een video lengte van 10 seconden). Daarom kunnen er ruimtelijke fouten van blik plekken op het perceel van scanpath die niet noodzakelijkerwijs de werkelijke locaties van wat de deelnemer zich te op het perceel concentreren is. Onderzoekers moeten voorzichtig te zijn van deze potentiële eyeballing fouten bij data-analyse en interpretatie.
Aangezien de áes handmatig worden gemarkeerd op de Drijver van het oog moeten, kan er een vertraging van visuele fixatie van de markers zelf. Aangezien de áes handmatig tegen de bewegende sociale stimuli uitgezet werden, kunnen er lichte fouten in de duur van hoe lang elke AOI over alle áes duurt. Bijvoorbeeld, voor een vooraf gedefinieerde 500 ms, kan een AOI zijn gemarkeerd voor 498 ms of 510 ms. Dit kan bemoeilijken de vergelijking van de prestaties over verschillende video's, in tegenstelling tot die in dezelfde video, zoals de basislijnen van de prestaties van één video tot land verschillen. Echter dit artefact hetzelfde effect zal hebben op alle drie deelnemers, en dit kan daarom niet leiden tot een vertekening voor een bepaald type van deelnemer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
De auteurs erkennen dat de ruimere studie waaruit dit papier wordt gegenereerd wordt financieel gesteund door het algemeen onderzoek Fonds ingevolge de University Grants Raad van speciale administratie regio Hongkong, China (verlenen van nummer: GRF 844813); en door het onderzoek steunen regeling 2017/18/EG van de afdeling voor speciaal onderwijs en begeleiding aan de onderwijs-universiteit van Hong Kong.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Tobii Pro TX300 | Tobii | N/A | Screen based eye-tracker (300Hz refreshing rate) |
| Tobii Pro Studio | Tobii | N/A | Software for analyzing eyetracking data |
References
- American Psychiatric Association. Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders - 5th Edition (DSM-V). , American Psychiatric Association. Washington, DC. (2013).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Behrmann, M., Thomas, C., Humphreys, K. Seeing it differently: Visual processing in autism. Trends in Cognitive Sciences. 10 (6), 258-264 (2006).
- 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).
- Tsang, V. Eye-tracking study on facial emotion recognition tasks in individuals with high-functioning autism spectrum disorders. Autism. 22 (2), 161-170 (2018).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Sasson, N. J., Elison, J. T. Eye tracking young children with autism. Journal of Visualized Experiments. (61), e3675 (2012).
