Summary
Dette er en kvalitativ komparativ studie analyse av øye-sporing data på det første øyeblikk av sosiale video scener som sett av tre deltakere: ett med autism spectrum uorden, med komorbide oppmerksomhet underskudd-hyperaktiv lidelse, og en neurotypical kontroll.
Abstract
Barn med autism spectrum disorders (ASD) er kjent for å ha sensorisk-perseptuell behandling underskudd som svekker deres evner til å møte og oppfatte sosial stimuli i daglige levende sammenhenger. Siden daglige sosiale episoder består av subtile dynamiske endringer i sosial informasjon, kan manglende ivareta eller behandle subtile menneskelige nonverbale stikkord, for eksempel ansiktsuttrykk, positurer og gester, føre til upassende sosial interaksjon. Tradisjonelle atferdsmessige Vurderingsskalaer eller vurdering verktøy basert på statisk sosiale scener har begrensninger fange øyeblikk til øyeblikk endringer i sosiale situasjoner. En øye-sporing vurdering, som kan administreres i en video-basert modus, er derfor foretrakk å øke klinisk observasjon. I denne studien, med enkelt-saken sammenligning design, øye-sporing dataene tre deltakere, et barn med autism spectrum disorder (ASD), er en annen med komorbide oppmerksomhet underskudd-hyperaktiv disorder (ADHD), og en neurotypical kontroll, fanget mens de ser en video av sosiale scenarier. Øye-sporing eksperimentet har bidratt til å svare på forskning spørsmålet: Hvordan skiller sosial oppmerksomhet mellom de tre deltakerne? Predefining interesseområder (AOIs), sin visuelle oppmerksomhet på relevante eller irrelevante sosial stimuli, hvor fort hver deltaker går til første sosial stimuli vises i videoene, hvor lenge hver deltaker fortsetter å ivareta de stimuli AOIs, og blikk er Skift mellom flere sosial stimuli vises samtidig i samme sosiale scene fanget, forhold og analysert i en video-basert øye-sporing eksperiment.
Introduction
Personer med ASD er kjent for å være preget av atferdsmessige underskudd i sosiale kommunikasjon, basert på konvensjonelle atferdsmessige bevis fra strukturert observasjonsstudier vurderinger og overordnede intervjuer. I tillegg innlemmet sensorisk prosessering unormalt nylig i DSM-5 diagnostiske kriteriene for ASD1. Sosial informasjonsbehandling innebærer lavere nivå sensorisk-perseptuell behandling og høyere nivå sosiale kognitive behandling av sosial informasjon. Sensorisk-perseptuell behandling refererer til evnen til å møte til sosial stimuli og kode dem i kortsiktige minnet banken for umiddelbar henting og svar-planlegging, mens sosiale kognitive behandling refererer til tolkningen av sosial informasjon av sosiale resonnement og problemløsning2,3. Som sådan, føre sosiale informasjonsbehandling underskudd ofte til andre psychobehavioral egenskaper, som sosial angst og uoppmerksomhet. Dette kan illustreres ved høy komorbide utbredelsen rate ASD med oppmerksomhet underskudd-hyperaktiv disorder (ADHD). Utvalget av komorbiditet for ADHD i ASD er blitt beregnet på 30% til 80%, mens tilstedeværelsen av komorbide ASD i ADHD er blitt beregnet på 20 til 50%4.
To store hypoteser har blitt lagt frem til konto for underskudd i sosiale informasjonsbehandling, nemlig forbedret perseptuell fungerende (EPF) og svak sentral sammenheng (WCC). EPF refererer til overattentiveness til eller opptatthet med bestemte deler av personer med ASD, mens WCC refererer til deres svakhet å utlede essensen av helheter ved å samle interelement forholdet mellom deler5. Begge teoretisk rammer bevitne deres manglende globalt konfigurere eller behandle flere stimuli samtidig presenteres i en begrenset sosial kontekst6,7. I et tidligere ansikt følelser anerkjennelse studie med statisk ansikt uttrykk bilder8, ble det funnet at gruppen ASD tendens til å vise lokaliserte behandling av ansiktstrekk (som figuren av munnen) bruke EPF, men synes å være svakere i configural behandling, som krever trekke sammen mer abstrakte perseptuell begreper som satt opp av WCC, som de romlige forholdene mellom flere ansikts komponenter (f.eks., avstanden mellom øyenbrynene og intensiteten av øye-blikk) 9,10.
Siden daglige sosiale episoder består av dynamisk øyeblikk til øyeblikk subtile endringer i sosial informasjon, manglende delta eller delta i Sensorisk-perseptuell behandlingen subtile menneskelige ikke-verbale signaler, som ansiktsuttrykk, positurer og bevegelser, og å forstå relasjonene for de forskjellige sosial stimuli kan føre til upassende sosiale kognitive behandling. Øye-sporing eksperimenter har blitt stadig mer brukt å supplere klinisk observasjon i sosiale informasjonsbehandling studier. Øye-sporing data i form av scanpath mønstre, visuell fiksering teller og visuelle varighet, har vært store biomarkers undersøke sosiale informasjonsbehandling i ASD11,12,13,14 ,15.
I denne studien illustrere vi bruken av øye-sporing teknikken å undersøke om de to deltakerne med ASD og ASD-ADHD behandle det første øyeblikk av sosiale video scener annerledes enn neurotypical barn. Øye sporing utstyret fanger fire store indeksene under visning: antall visuelle fixations, første fiksering varigheten, totalt fiksering varigheten og scanpath mønstre i form av romlige arrangement og sekvens av festepunkter. På denne måten hvor fort hver deltaker går til audio-visuelle stimuli forhåndsdefinert AOIs som de første vises i sosiale scener, for hvor lenge de fortsetter å se på de AOIs, og blikket Skift mellom flere AOIs vises samtidig i samme sosiale scene kan hentes. Forsinkelser til fixate AOIs under første øyeblikk (dvs., 500 ms) og banen til scanpaths gir viktig bevis for dataanalyse. Representant funn fra kvalitativ analyse av denne single-saken komparativ studie med dette paradigmet er rapportert.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Foreldrekontroll og deltaker samtykke ble innhentet for rekrutteringsprosessen i en barneskole og et barn servicesenter for ASD i Hong Kong og studien ble godkjent av universitetet etisk sikkerhet komiteen av utdanning University of Hong Kong.
1. Bruk av en Video-basert vurdering
- Gi flere sosiale videoer, ett minutt lange, som består av daglige scenarier som involverer flere personer i en sosial kontekst (figur 1).
- Gi flere sosiale videoer, ett minutt lange, som består av daglige scenarier som involverer flere personer i en sosial kontekst. For tre barn i vår studie, hvert barn så de samme tre videoene. Den første videoen viser følgende sosiale situasjon. I en overfylt kafeteria flekker en student en ledig stol som er samtidig opptatt av en dame som snakker i telefonen og vesken på setet med ingen bevissthet om sin forespørsel (figur 1). Den andre videoen viser følgende sosiale situasjon. Elevene spiller et sjakkspill mens en ukjent student kommer for nær å se dem spille spillet. Den tredje videoen viser følgende sosiale situasjon. En gutt maleri er ødelagt når hans venn tilfeldigvis søl vann fra en kopp på bordet.
- Gjennomføre ekspert anmeldelser av alle videoene. Velg de sosiale scenarioene som er enige om mest av eksperter som inneholder actors' intensjon, følelser og tanker gjennom deres uttrykk og fakter.
2. rekruttering av deltakere
- Fra pool av deltakerne som fornøyd Forskning inkludering kriterier, velge og matche deltakerne med ASD, med ASD-ADHD, og neurotypical kontroller ved hjelp av deres medisinske diagnoserapporter og persentil score av Raven's Standard Progressive Matriser16.
- Konvertere deres Raven persentil score til fem persentil rekker. Velg deltakere som utfører på rekkene II eller III (gjennomsnitt) og utelate de som scoret over rank jeg (over middel) eller på rang IV (under gjennomsnitt).
3. eye-tracking eksperiment
-
Eksperimentelle set-up
- På den ene siden av rommet øye-sporing, kan du vise videoer på en 23 tommers LCD fargeskjerm med en oppløsning på 1920 x 1080 piksler, ved hjelp av en øye-sporing i en avstand på ca 60 cm fra deltakeren. Har en forskning etterforsker operere øye sporing fra den andre siden av øye-sporing rommet (figur 2).
- Har en annen forskning etterforsker ved siden av deltakeren og instruere deltakeren å se på skjermen på skjermen. Plasser skjermen foran barnet på den andre siden av partisjonen og koble til øye sporing. Valget av øye-sporing utstyr, miljø og satt opp prosedyrer er tidligere diskutert17.
-
Kalibreringsprosessen
- Instruere deltakerne å se kalibrering prikkene som sertifikatets visning over skjermen ved å fange øyebevegelser ved hjelp av infrarød hornhinnen refleksjon teknologi. Kalibreringen gjøres riktig hvis alle grønne prikker eller linjer innenfor grå sirkel prikker.
- Gjenta kalibrering hvis noen grønne prikker eller linjer ikke faller innenfor grå sirkel prikker.
-
Visning av videoer
- Instruere deltakerne vise sosiale videoer etter hverandre, og fange deres øye bevegelse data under visning ved hjelp av øye sporing.
4. dataanalyse
- Definere og angi første øyeblikk fiksering innen AOIs.
- Velg kontekst-relevante mål (ansiktet, hendene, målrettet objekter, etc.) i deres første 500 ms utseende i hver scene av videoen som AOIs (Figur 3) og merke AOIs i informasjonsboksen på venstre side.
- Ved ferdigstillelse av tillegg og utvalg av AOIs i gjeldende delbilde, flytter du pekere i tidslinjen baren på det nedre panelet til neste delbilde.
- Justere plasseringen og grensen til AOIs i hvert videoen i presentasjon video programvare øye sporing manuelt som målet områder endring i hver gang videobildet på grunn av bevegelse av personer eller gjenstander som historien om sosiale video dev elops.
- Klikk Velg på topp panel og legge nye AOIs til den nye scenen hvis nødvendig. Hvis noen eksisterende AOIs finnes i 500 ms i gjeldende scene (tidsstempelet for videoen kan kontrolleres i nedre venstre panel), eller hvis de ikke er relevante i den nye rammen i videoen, høyreklikk på disse AOIs å deaktivere dem i det nye delbildet.
- Kjøre en statistisk analyse av øye-sporing indekser. Følg trinnene i statistiske databehandling på øye sporing som beskrevet nedenfor.
- Velg opptak av barna.
- Velge mediefilen for analyse.
- Velg fra de tilgjengelige videoene.
- Klikk analyser valgte mediet.
- Velg Deskriptiv statistikk (f.eks., Sum).
- Velg avhengige tiltak i beregninger (f.eks., første fiksering varigheten, teller).
- Velg opptak i rader.
- Velg AOI Media Sammendrag i kolonner.
- Klikk Oppdater å analysere øye-sporing mønstre. Resultatene av øye-sporing mønster beregningene vises på skjermen.
- Opprette scanpath av en scene fra øye-sporing dataene.
- Velg visualisering og GazePlot i programvaren.
- Velg Media og opptak i informasjonsvinduet for visualisering.
- I bunnen tidslinjen, lavere markøren til begynnelsen av målet scenen og øvre markøren til slutten av målet scenen.
- Kontroller at Accumulate er valgt for datafeltet du vil vise den akkumulative scanpath .
- Klikk Eksporter og visualisering bilde for å lagre scanpath som en separat bildefil.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Øye-sporing data tre kantonesisk-talende barn (med ASD, med ASD-ADHD, og en kontroll) i alderen mellom 7 og 9 vise tre sosiale videoer bruker nevnte paradigmet presenteres her (tabell 1).
Første fiksering varigheten (per 500 ms mål AOI) var lengre for neurotypical barn (150 ms) enn for ASD og ASD-ADHD barn (begge 110 ms). Totalt fiksering varigheten (per 500 ms mål AOI) var kortere for ASD-ADHD barnet (120 ms) enn for både neurotypical barn (170 ms) og ASD barnet (180 ms). Totalt antall fiksering teller (per 500 ms mål AOI) var den største for ASD barnet (: 4,62), andre neurotypical barn (4.09) og den korteste for ASD-ADHD barnet (3.19).
En scanpath-handlingen registrerer visuell skanning av flere AOIs i en sosiale scene. Et eksempel på scanpaths av de tre barna en 10 s episode i den første videoen er vist i Figur 4 og videoer 1 - 3.
Video 1: Scanpaths for kontrollen. Vennligst klikk her å se denne videoen. (Høyreklikk for å laste ned.)
Video 2: Scanpath av barn med ASD. Vennligst klikk her å se denne videoen. (Høyreklikk for å laste ned.)
Video 3: Scanpath av barn med ASD-ADHD. Vennligst klikk her å se denne videoen. (Høyreklikk for å laste ned.)
Figur 1: eksempel viktige sosiale scener i Video 1. I den første scenen venter gutten å få sin måltid fra kafeen personalet. Den andre scenen ser han for en plass i nærheten damen som snakker i telefonen. I tredje scene spør han damen om han kan sitte på tomme stolen ved siden av henne. Den siste scenen, damen merke ikke forespørsel hans og setter en pose på den ledige stolen. Gutten er skuffet fordi han ikke kunne finne et sted å sitte. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2: Eye-tracking eksperimentelle set-up. En forskning etterforsker ga instruksjoner til barnet vise videoene foran skjermen på den ene siden av øye-sporing eksperiment rommet. Visning av videoer ble kontrollert av en etterforsker med en annen datamaskin på den andre siden av samme rom atskilt med en partisjon. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3: eksempel på målet AOIs i videoen 1. De fargede ovaler er AOIs (dvs., ansikt, øyne, munn, hender, mobiltelefon og posen av damen) som viser første øyeblikk i en av scenene i Video 1. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4: Scanpaths kontrollen (øverst), barn med ASD (midten) og barn med ASD-ADHD (nederst). Tar en sosiale scene i Video 1 som et eksempel, spor blå prikker på scanpaths for neurotypical kontroll barnet, den grønne prikker for ASD barnet og de røde prikkene for ASD-ADHD barnet. Prikkene i figuren angi plasseringene til de visuelle fixations. Jo større prikkene er, jo lengre barnet delta til at bestemt sted på visuelle stimulans. Tallene i prikker representere sekvensen av visuelle fixations innenfor 500 ms av video scenen. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| Deltaker grupper | Ravn Score | Klasse | Første fiksering varigheten (ms) | Totalt fiksering varigheten (ms) | Fiksering teller |
| Kontroll | 120 | 3 | 150 | 170 | 4.09 |
| ASD | 129 | 1 | 110 | 180 | : 4,62 |
| ASD-ADHD | 115 | 3 | 110 | 120 | 3.19 |
Tabell 1: Deskriptiv statistikk av øye-sporing målinger av de tre barna.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Første øyeblikk fiksering varigheten var kortere for ASD-ADHD og ASD barn enn for neurotypical barn. Totalt fiksering varigheten var kortere for ASD-ADHD barnet enn for neurotypical barn, viser en generell reduksjon i visuell oppmerksomhet til sosial stimuli. Dette viste at ASD-ADHD barnet viste en forsinkelse i å delta til oppføring av sosial stimuli i en sosiale scene. Denne forsinkelsen kan forårsake barnet å hoppe registrere viktig kortvarig sosiale informasjon, som kan føre til feiltolkning av sosial informasjon og påfølgende sosiale kognitive behandling.
Totalt antall fiksering teller var lavere for ASD-ADHD barnet enn for neurotypical barn, mens antall fiksering teller i lokaliserte AOIs var høyest for ASD barnet. Dette synes å støtte forbi ASD funn under rammen av forbedret perseptuell fungerende (EPF), noe som tyder på at barn med ASD ansette featural behandling. Derfor ivareta de visuelt flere detaljer om AOIs så neurotypical kontroller.
Når resultatene av de tre barna sammenlignes, viser det at ASD barnet utført færrest skanner over flere AOIs av sosial stimuli. Dette kan forklares med problemer oppleves av ASD barnet trekke sammen forholdet mellom relevante sosial stimuli. Dette kan regnskapsføres etter svak sentral sammenheng teorien (HMORK), som sier at ASD viser underskudd i Sensorisk perseptuell behandling som krever samtidig delta på og skanning mellom flere AOIs.
For scanpath analyse, er flere begrensninger kjent. Selv om det samme scanpath bildet brukes, den faktisk inneholder ulike scener i en midlertidig periode (i denne studien var det forhåndsdefinerte som en video lengde på 10 sekunder). Derfor kan det være romlige feil av blikk flekker på scanpath tomten som ikke representerer nødvendigvis det faktiske steder av hva deltakeren fokuserer på tomten. Etterforskere må du være forsiktig med disse potensielle eyeballing feil under dataanalyse og tolkning.
Siden AOIs må merkes manuelt på øye sporing, kan det være en ventetid av visuelle fiksering fra markørene seg. Siden AOIs ble manuelt plottet mot de bevegelige sosial stimuli, kan det være liten feil i varighet hvor lenge hver AOI varer over alle AOIs. For eksempel i en forhåndsdefinert 500 ms, kan en AOI er merket for 498 ms eller 510 ms. dette kan gjøre sammenligningen av forestillinger på tvers av ulike videoer, i motsetning til i samme videoen, vanskelig som ytelse grunnlinjene variere fra en video til et annet. Likevel, denne gjenstand vil ha samme effekt på alle tre deltakere, og derfor dette kan ikke opprette en skjevhet for en bestemt deltaker.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne ikke avsløre.
Acknowledgments
Forfatterne bekrefter at større studier som notatet er generert støttes økonomisk av den generelle Research Fund under University Grants rådet av Hong Kong spesielle administrasjon regionen, Kina (gi nummer: GRF 844813); og av forskning støtter fargevalg 2017/18 Institutt for spesialpedagogikk og rådgivning på utdanning Universitetet i Hongkong.
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).
