Summary
Questa è un'analisi qualitativa comparata caso studio di eye tracking dati sui primi momenti di sociale scene video come visualizzato da tre partecipanti: uno con disturbo dello spettro autistico, uno con disturbo da deficit-iperattività di attenzione del comorbid e uno controllo neurotipici.
Abstract
I bambini con disturbi dello spettro autistico (ASD) sono noti per avere deficit di elaborazione sensoriale-percettivo che indebolire la loro capacità di partecipare e percepire stimoli sociali in contesti di vita quotidiana. Dato che episodi quotidiani sociali comprendono sottili cambiamenti dinamici nella informazione sociale, qualsiasi guasto per sbrigare o elaborare sottile umani segnali non verbali, come espressione del viso, posture e gesti, potrebbe portare a interazione sociale inappropriato. Scale di valutazione comportamentale tradizionale o strumenti di valutazione basati su scene statiche sociale hanno limitazioni nel catturare le modifiche ad ogni istante in scenari sociali. Una valutazione di eye tracking, che può essere somministrata in una modalità basate su video, quindi è preferita, per aumentare l'osservazione clinica. In questo studio, utilizzando il disegno del singolo-contenitore confronto, i dati di eye tracking dei tre partecipanti, un bambino con disturbo dello spettro autistico (ASD), un altro con comorbid disordine iperattivo di deficit di attenzione (ADHD) e un controllo neurotipico, sono catturati mentre si visualizza un video degli scenari sociali. L'esperimento di eye tracking ha aiutato a rispondere alla domanda di ricerca: come funziona l'attenzione sociale differiscono tra i tre partecipanti? Da predefinire i settori di interesse (AOI), loro attenzione visiva su stimoli sociali rilevanti o irrilevanti, quanto velocemente ogni partecipante partecipa agli stimoli sociali primi che compaiono nei video, per quanto tempo ogni partecipante continua a partecipare a tali stimoli all'interno l'AOIs e lo sguardo turni tra molteplici stimoli sociali che appaiono contemporaneamente nella stessa scena sociale sono catturati, rispetto e analizzati in un esperimento di eye tracking basato su video.
Introduction
Persone con ASD sono noti per essere caratterizzato dai deficit comportamentali in comunicazione sociale, sulla base di prove convenzionali del comportamento da valutazioni d'osservazione strutturate e interviste di padre. Inoltre, le anomalie di elaborazione sensoriale sono state recentemente integrate i criteri diagnostici del DSM-5 di ASD1. Elaborazione delle informazioni sociali comporta l'elaborazione sensoriale-percettivo di livello più basso e più alto livello sociale elaborazione cognitiva delle informazioni sociali. Trattamento sensoriale-percettivo si riferisce alla capacità di assistere agli stimoli sociali e codificarli in una banca di memoria a breve termine per il recupero istantaneo e pianificazione della risposta, mentre l'elaborazione conoscitiva sociale si riferisce all'interpretazione dell'informazione sociale di ragionamento sociale e problem solving2,3. Come tale, deficit di elaborazione delle informazioni sociali conducono spesso ad altre caratteristiche psicocomportamentale, quali l'ansia sociale e disattenzione. Questo può essere illustrato il tasso di prevalenza del comorbid alta di ASD con disordine di deficit-iperattività di attenzione (ADHD). La gamma di comorbidità per ADHD in ASD è stata stimata al 30% al 80%, considerando che la presenza di comorbidità ASD in ADHD è stata stimata in 20-50%4.
Due ipotesi principali sono state proposte per spiegare i deficit nell'elaborazione delle informazioni sociali — vale a dire, maggiore funzionamento percettivo (EPF) e debole coerenza centrale (WCC). EPF si riferisce alla overattentiveness a o preoccupazione con parti specifiche da parte di persone con ASD, considerando che il Consiglio Ecumenico delle chiese si riferisce alla loro debolezza per derivare l'essenza del wholes tirando insieme le relazioni interelement delle parti5. Entrambe strutture teoriche attestano alla loro incapacità di configurare a livello globale o di elaborare gli stimoli multipli contemporaneamente presentati in un contesto sociale ristretti6,7. In un viso precedente studio di riconoscimento di emozione usando l'espressione del viso statico foto8, è stato trovato che il gruppo ASD tendeva a mostrare localizzata l'elaborazione delle caratteristiche facciali (come la forma della bocca) utilizzando EPF, ma sembrano essere più debole in configural elaborazione, che esige tirando insieme più percettivi concetti astratti come postulato da WCC, quali le relazioni spaziali tra più componenti del viso (ad es., la distanza tra le sopracciglia e l'intensità dello sguardo dell'occhio) 9,10.
Poiché gli episodi quotidiani sociali consistono del dinamici ad ogni istante sottili cambiamenti nel sociale informazioni, qualsiasi errore di assistere o impegnarsi nell'elaborazione sensoriale-percettivo di sottile umani segnali non verbali, quali gesti, posture ed espressione facciale e per senso delle relazioni dei diversi stimoli sociali potrebbero portare a elaborazione conoscitiva sociale inappropriato. Eye tracking esperimenti sono stati sempre più utilizzati per integrare l'osservazione clinica in studi di elaborazione sociale dell'informazione. Eye tracking dati, sotto forma di modelli di digitazioni, conteggi di fissazione visiva e visual durata, sono stati i principali biomarcatori per indagare l'informatica sociale ASD11,12,13,,14 ,15.
In questo studio, illustriamo l'uso della tecnica di indagare se i due partecipanti con ASD e ASD-ADHD elaborano i primi momenti di sociale scene video diversamente che il bambino neurotipico eye tracking. L'apparecchiatura di tracking occhio cattura quattro principali indici durante la visione: il numero di fissazioni visual, la prima durata di fissazione, la durata totale di fissazione e i modelli di digitazioni in forma di disposizione spaziale e sequenza di punti di fissaggio. In questo modo, quanto velocemente ogni partecipante assiste a stimoli audio-visivi predefiniti da AOIs come appaiono in primo luogo nelle scene sociale, per quanto tempo continuano a guardare quei AOIs, e lo sguardo si sposta tra AOIs multiple che compaiono simultaneamente nello stesso scena sociale può essere catturato. Qualsiasi ritardo di fissarsi AOIs durante i primi momenti (cioè, 500 ms) e la traiettoria della scanpaths fornire prove importanti per l'analisi dei dati. Risultati rappresentativi dall'analisi qualitativa di questo studio comparativo di casi singoli utilizzando questo paradigma sono segnalati.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Consenso dei genitori e partecipante è stato ottenuto durante il processo di reclutamento in una scuola primaria e un centro di assistenza bambini per ASD a Hong Kong e lo studio è stato approvato dal comitato di revisione etica Università di Università di formazione di Hong Kong.
1. uso di un Assessment basato su Video
- Produrre diversi video sociale, circa un minuto di tempo, che consistono di scenari di vita quotidiana che coinvolge diverse persone in un contesto sociale (Figura 1).
- Produrre diversi video sociale, circa un minuto di tempo, che consistono di scenari di vita quotidiana che coinvolge diverse persone in un contesto sociale. Per i tre bambini nel nostro caso di studio, ogni bambino visto i tre video stessi. Il primo video viene illustrato il seguente scenario sociale. In una tavola calda affollata, uno studente macchie un posto non occupato che contemporaneamente è occupato da una signora che sta parlando al telefono e pone la sua borsa sul sedile senza la consapevolezza della sua richiesta (Figura 1). Il secondo video viene illustrato il seguente scenario sociale. Gli studenti stanno giocando una partita a scacchi, mentre uno studente sconosciuto si avvicina troppo a guardarli giocare il gioco. Il terzo video viene illustrato il seguente scenario sociale. Pittura di un ragazzo è rovinato quando suo amico accidentalmente fuoriuscite di acqua da una tazza sul tavolo.
- Condurre le recensioni degli esperti di tutti i video. Selezionare quegli scenari sociali che sono d'accordo sulla maggior parte degli esperti come contenente intenzione degli attori, delle emozioni e pensieri attraverso le loro espressioni e gesti.
2. reclutamento dei partecipanti
- Dalla piscina di partecipanti che soddisfatto l'inclusione di ricerca criteri, selezionare e abbinare i partecipanti con ASD, con ASD-ADHD, e neurotipici controlla tramite la loro referti diagnostici e i punteggi di percentile di Standard progressiva Raven Matrici16.
- Convertire i loro punteggi di percentile di Raven in cinque gradi di percentile. Selezionare i partecipanti che si esibiscono a ranghi II o III (media) ed escludono chi ha fatto gol sopra rank ho (sopra la media) o al rango IV (sotto la media).
3. eye-tracking esperimento
-
Set-up sperimentale
- Su un lato della camera eye tracking, visualizzare i video su un monitor LCD a 23 pollici colori con una risoluzione di 1920 x 1080 pixel, utilizzando eye tracker ad una distanza di circa 60 cm dal partecipante. Sono un investigatore di ricerca operano l'inseguitore dell'occhio dal lato opposto della camera eye tracking (Figura 2).
- Hanno un altro investigatore ricerca sedersi accanto al partecipante e istruire il partecipante a guardare lo schermo del monitor. Posizionare il monitor di fronte al bambino sul lato opposto della partizione e collegare all'inseguitore dell'occhio. La scelta delle attrezzature di eye tracking, test ambiente e messa a punto procedure sono precedentemente discusso17.
-
Processo di calibrazione
- Istruire i partecipanti a guardare i punti di calibrazione che catturando i movimenti dell'occhio usando la tecnologia a infrarossi riflettanza corneale di impostare i limiti di visualizzazione sullo schermo. La calibrazione viene eseguita correttamente se tutti i puntini verdi o linee rientrano i puntini cerchio grigio.
- Se alcuni dei punti verdi o linee non rientrano il grigio cerchio puntini, ripetere la calibrazione.
-
Visualizzazione dei video
- Istruire il partecipante per visualizzare i video sociali uno dopo l'altro e acquisire i dati di movimento dell'occhio durante la visualizzazione con il tracker di occhio.
4. analisi dei dati
- Definire e impostare la fissazione di primo momento all'interno di Aoi.
- Scegliere destinazioni contestuali (viso, mani, oggetti di destinazione, ecc.) nel loro iniziale 500 ms di aspetto in ogni scena del video come AOIs (Figura 3) e un'etichetta AOIs nella casella informazioni sul pannello di sinistra.
- Sul completamento dell'aggiunta e selezione di AOIs nel fotogramma corrente, spostare i cursori sulla barra di linea temporale nella pannello inferiore al fotogramma successivo.
- Regolare la posizione e il limite di AOIs in ogni fotogramma del video nel software di video di presentazione dell'inseguitore dell'occhio manualmente come il cambiamento di aree di destinazione in ciascun frame di tempo del video a causa del movimento delle persone o oggetti come la storia del dev video sociale Elops.
- Fare clic sul pulsante selezionare sul pannello superiore e aggiungere nuove AOIs nuova scena se necessario. Se alcuni AOIs esistenti sono presenti per 500 ms nella scena corrente (il timestamp del video può essere controllato nel pannello di sinistra inferiore) o se non sono rilevanti nel nuovo fotogramma nel video, fare clic destro su questi AOIs per disattivarle nel nuovo fotogramma.
- Eseguire un'analisi statistica degli indici eye tracking. La procedura di elaborazione dei dati statistici sul tracker occhio come descritto di seguito.
- Scegliere le registrazioni dei bambini.
- Selezionare il file multimediale per l'analisi.
- Selezionare i video disponibili.
- Fare clic su Analizza file multimediale selezionato.
- Scegliere le statistiche descrittive (ad es., somma).
- Scegliere le misure dipendenti nelle metriche (ad es., la prima fissazione durata, conteggio di visita).
- Scegli le registrazioni a righe.
- Selezionare AOI Media Riassunto nelle colonne.
- Fare clic su aggiornamento per analizzare i modelli di eye tracking. I risultati delle metriche modello eye tracking sono mostrati sullo schermo.
- Creare le digitazioni di una scena dai dati di eye tracking.
- Scegliere visualizzazione e GazePlot nel software.
- Selezionare i Media e le registrazioni nel pannello a sinistra per la visualizzazione.
- Nella linea temporale inferiore, spostare il cursore inferiore all'inizio della scena target e spostare il cursore superiore alla fine della scena target.
- Assicurarsi che Accumulate viene scelto per il campo dati mostrare le digitazioni accumulativo.
- Fare clic su Esporta e visualizzazione immagine per salvare le digitazioni come un file di immagine separata.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
I dati di eye tracking dei tre bambini lingua Cantonese (con ASD, con ASD-ADHD e un controllo) di età compresa tra i 7 e 9 visualizzazione tre video sociali utilizzando il paradigma di cui sopra sono presentati qui (tabella 1).
La prima durata di fissazione (per 500 ms destinazione AOI) era più per il bambino neurotipico (150 ms) che per i bambini ASD e ASD-ADHD (entrambi 110 ms). La durata totale di fissazione (per 500 ms destinazione AOI) era più breve per il bambino di ASD-ADHD (120 ms) che per il bambino ASD (180 ms) e il bambino neurotipico (170 ms). Il numero totale di conteggi di fissazione (per 500 ms destinazione AOI) era il più grande per il bambino ASD (4,62), in secondo luogo per il bambino neurotipico (4,09) e la più breve per il bambino di ASD-ADHD (3,19).
Un complotto di digitazioni acquisisce la scansione visiva di AOIs multiple in una scena sociale. Un esempio di scanpaths dei tre bambini per 10 s episodio nel primo video è mostrato in Figura 4 e video 1 - 3.
Video 1: Scanpaths del controllo. Per favore clicca qui per vedere questo video. (Tasto destro per scaricare.)
Video 2: digitazioni del bambino con ASD. Per favore clicca qui per vedere questo video. (Tasto destro per scaricare.)
Video 3: digitazioni del bambino con ASD-ADHD. Per favore clicca qui per vedere questo video. (Tasto destro per scaricare.)
Figura 1: un esempio di scenari sociali essenziali nel Video 1. Nella prima scena, il ragazzo è in attesa di ottenere il suo pasto dal personale della caffetteria. Nella seconda scena, sta cercando un posto vicino la signora che sta parlando al telefono. Nella terza scena, egli chiede la signora se egli può sedersi sulla sedia vuota accanto a lei. Nell'ultima scena, la signora non notare la sua richiesta e mette una borsa sulla sedia non occupata. Il ragazzo è deluso perché non riusciva a trovare un posto a sedere. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: set-up sperimentale di Eye-tracking. Un investigatore di ricerca ha dato istruzioni al bambino sulla visualizzazione i video davanti al monitor su un lato della camera di esperimento di eye tracking. La visualizzazione dei video era controllata da un altro ricercatore, utilizzando un altro computer sul lato opposto della stessa stanza separata da un tramezzo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: esempio di destinazione AOIs nel Video 1. Gli ovali colorati sono l'AOIs (cioè, viso, occhi, bocca, mani, telefono cellulare e la borsa della signora) che mostrano i primi momenti in una delle scene nel Video 1. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4: Scanpaths di controllo (in alto), il bambino con ASD (al centro) e il bambino con ASD-ADHD (in basso). Prendendo una scena sociale nel Video 1 ad esempio, i punti blu traccia il scanpaths per il bambino di controllo neurotipico, i punti verdi per il bambino ASD e i puntini rossi per il bambino di ASD-ADHD. I punti nella figura indicano le posizioni delle fissazioni visual. I puntini sono il più grande, più a lungo il bambino partecipare a quel particolare punto sullo stimolo visivo. I numeri in punti rappresentano la sequenza delle fissazioni visual entro 500 ms della scena dei video. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
| Gruppi partecipanti | Punteggio di Raven | Grado | Prima fissazione durata (ms) | Durata totale fissazione (ms) | Conteggi di fissazione |
| Controllo | 120 | 3 | 150 | 170 | 4,09 |
| ASD | 129 | 1 | 110 | 180 | 4,62 |
| ASD-ADHD | 115 | 3 | 110 | 120 | 3.19 |
Tabella 1: Statistiche descrittive delle misurazioni dei tre bambini eye-tracking.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
La durata del primo momento fissazione era più breve per i bambini ASD e ASD-ADHD rispetto per il bambino neurotipico. La durata della fissazione totale era più breve per il bambino di ASD-ADHD rispetto per il bambino neurotipico, dimostrando una riduzione generale di attenzione visiva per stimoli sociali. Ciò ha mostrato che il bambino di ASD-ADHD ha mostrato un ritardo nell'assistere all'ingresso di stimoli sociali in una scena sociale. Questo ritardo potrebbe causare il bambino saltare la registrazione momentanee informazioni sociali importanti, che possono condurre all'interpretazione errata delle informazioni sociali e la successiva elaborazione conoscitiva sociale.
Il numero totale di conteggi di fissazione era più basso per il bambino di ASD-ADHD rispetto per il bambino neurotipico, mentre il numero totale di conteggi di fissazione entro AOIs localizzata era il più alto per il bambino ASD. Questo sembra supportare passato ASD risultati nel quadro del funzionamento percettivo avanzata (EPF), che suggerisce che i bambini con ASD impiegano distintivo elaborazione; quindi, frequentano visivamente per maggiori dettagli sull'AOIs poi neurotipici controlli fanno.
Quando vengono confrontati i risultati dei tre figli, si vede che il bambino ASD eseguito il minor numero di scansioni tra AOIs multiple di stimoli sociali. Questo potrebbe essere spiegato con la difficoltà sperimentata dal bambino ASD a tirare insieme il rapporto tra stimoli sociali rilevanti. Questo può spiegarsi con la teoria della debole coerenza centrale (Underpass), che sostiene che ASD dimostra i deficit nell'elaborazione percettiva sensoriale che esige la simultanea curando e scansione tra AOIs più.
Per l'analisi di digitazioni, sono notati diverse limitazioni. Anche se viene utilizzata la stessa immagine di digitazioni, in realtà contiene diverse scene all'interno di un periodo temporale (in questo studio, esso è stato predefinito come una lunghezza dei video di 10 secondi). Di conseguenza, ci potrebbero essere errori spaziali dello sguardo macchie sulla trama digitazioni che non rappresentano necessariamente le posizioni effettive di ciò che il partecipante si concentra sulla trama. Gli investigatori devono essere prudenti di questi potenziali errori eyeballing durante l'interpretazione e l'analisi dei dati.
Poiché l'AOIs devono essere contrassegnati manualmente sul tracker occhio, ci potrebbe essere una latenza di fissazione visiva da marcatori stessi. Poiché l'AOIs sono state tracciate manualmente contro i movimento stimoli sociali, ci potrebbero essere errori lievi della durata di quanto dura ogni AOI attraverso AOIs tutti. Ad esempio, per un predefinito 500 ms, un AOI potrebbe sono stati contrassegnati per 498 ms o MS. 510, questo potrebbe rendere il confronto delle performance attraverso video diversi, contrariamente a quello nel video stesso, difficile come le linee di base di prestazioni differiscono da un video a altro. Tuttavia, questo manufatto avrà lo stesso impatto su tutti e tre i partecipanti, e di conseguenza, questo non può creare un pregiudizio per un particolare tipo di partecipante.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Acknowledgments
Gli autori riconoscono che lo studio più ampio da cui viene generato questo paper è sostenuto finanziariamente dal fondo di ricerca generale sotto Università sovvenzioni Consiglio di speciale amministrazione regione di Hong Kong, Cina (concessione numero: GRF 844813); e dalla ricerca di supporto schema 2017/18 di consulenza presso l'Università di formazione di Hong Kong e il dipartimento di educazione speciale.
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).
