Summary
Se trata de un análisis de estudio de caso comparativo cualitativo de los datos de seguimiento de ojo en los primeros momentos de escenas de vídeo sociales visto por tres participantes: uno con trastorno del espectro autista, uno con comorbid desorden hiperactivo de déficit de atención y una control de neurotípicos.
Abstract
Los niños con trastornos del espectro autista (TEA) son conocidos por tener déficits de procesamiento sensorial perceptivo que debilitan su capacidad para atender y percibir los estímulos sociales en contextos de vida cotidiana. Puesto que los episodios sociales diarios consisten de sutiles cambios dinámicos en información social, el hecho de atender o procesar sutiles señales no verbales humanas, tales como expresión facial, posturas y gestos, podría dar lugar a interacción social inadecuado. Escalas de calificación conductual tradicional o herramientas de evaluación basadas en escenas sociales estáticos tienen limitaciones en la captación de los cambios momento a momento en escenarios sociales. Una evaluación de eye-tracking, que puede administrarse en un modo de vídeo, es preferida por lo tanto, para aumentar la observación clínica. En este estudio, mediante el diseño de caso único de comparación, los datos de seguimiento de ojo de tres participantes, un niño con trastorno del espectro autista (TEA), otro con comórbidos trastorno hiperactivo de déficit de atención (TDAH) y un control de neurotípicos, son capturados mientras que ven un video de escenarios sociales. El experimento de eye-tracking ha ayudado a responder a la pregunta de investigación: ¿Cómo difiere la atención social entre los tres participantes? Predefinir las áreas de interés (AOIs), su atención visual en estímulos sociales relevantes o irrelevantes, a qué velocidad cada participante asiste a los primeros estímulos sociales que aparecen en los videos, por cuánto tiempo cada participante continúa atender a los estímulos dentro las AOIs y la mirada cambios entre múltiples estímulos sociales que aparecen simultáneamente en la misma escena social son capturados, en comparación y analizados en un experimento de eye-tracking basado en video.
Introduction
Las personas con TEA se saben que se caracteriza por déficits conductuales en comunicación social, basada en la evidencia conductual convencional de evaluación observación estructurada y entrevistas de los padres. Además, anormalidades del procesamiento sensorial se han incorporado recientemente en los criterios diagnósticos del DSM-5 de ASD1. Procesamiento de la información social consiste en el procesamiento sensorial perceptivo nivel inferior y mayor procesamiento cognitivo social nivel de información social. Procesamiento sensorial-perceptual se refiere a la capacidad de atender a los estímulos sociales y codificarlos en un banco de memoria a corto plazo para la recuperación instantánea y planificación de la respuesta, mientras que el procesamiento cognitivo social se refiere a la interpretación de la información social por razonamiento social y resolución de problemas2,3. Como tal, déficits sociales del procesamiento de la información conducen a menudo a otras características psychobehavioral, tales como ansiedad social y falta de atención. Esto puede ilustrarse el comorbid alta tasa de prevalencia de Tea con trastorno hiperactivo de déficit de atención (TDAH). La gama de comorbilidad para el TDAH en el DSM se ha estimado en 30% a 80%, mientras que la presencia de comorbid ASD en el TDAH se ha estimado en 20% a 50%4.
Se han propuesto dos hipótesis principales para explicar los déficits en el procesamiento de información social, a saber, mejor funcionamiento perceptivo (EPF) y débil coherencia central (CMC). EPF se refiere al overattentiveness a o preocupación con partes específicas de individuos con ASD, mientras que el CMI se refiere a su debilidad para derivar la esencia de todo tirando las interelement relaciones de las partes5. Ambos marcos teóricos dan testimonio de su fracaso a nivel mundial configurar o procesar los múltiples estímulos simultáneamente presentados en un contexto social limitado6,7. En una cara anterior estudio de reconocimiento de emociones mediante la expresión estática de la cara fotos de8, se encontró que el grupo ASD tendió a mostrar localizada procesamiento de rasgos faciales (como la forma de la boca) usando EPF, pero parecen ser más débiles en configural proceso, que exige reunir más abstracta de conceptos perceptuales como postulado por el CMI, como las relaciones espaciales entre múltiples componentes faciales (e.g., la distancia entre las cejas y la intensidad de la mirada) 9,10.
Puesto que los episodios sociales diarios consisten de dinámicos cambios sutiles de momento a momento en información social, el hecho de asistir o participar en el procesamiento sensorial percepción de sutiles señales no verbales humanas, tales como gestos, posturas y expresión facial y a sentido de las relaciones de los distintos estímulos sociales podrían conducir a inadecuado procesamiento cognitivo social. Experimentos de eye-tracking han utilizado cada vez más para complementar la observación clínica en estudios de procesamiento de información social. Los datos de seguimiento de ojos, en forma de patrones de scanpath, fijación visual cuentas y duración visual, han sido importantes biomarcadores para investigar información social en ASD11,12,13,14 ,15.
En este estudio, ilustramos el uso de la técnica de eye-tracking para investigar si los dos participantes con TEA y con TDAH Tea procesan diferentemente que los niños neurotípicos los primeros momentos de escenas de vídeo sociales. El equipo de eye tracker captura cuatro índices principales durante la visión: el número de fijaciones visuales, la primera duración de la fijación, la duración total de la fijación y el scanpath patrones en forma de arreglo espacial o secuencia de puntos de fijación. De esta manera, a qué velocidad cada participante atiende a los estímulos audiovisuales predefinida por AOIs como aparecen por primera vez en las escenas sociales, para cuánto tiempo siguen a mirar las AOIs, y su mirada cambia entre múltiples AOIs que aparecen simultáneamente en el mismo escena social puede ser capturado. Cualquier retraso para fijar AOIs durante los primeros momentos (es decir, 500 ms) y la trayectoria de los scanpaths proporcionan evidencia importante para análisis de datos. Resultados representativos del análisis cualitativo de este estudio comparativo de caso único con este paradigma se divulgan.
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Protocol
Se obtuvo consentimiento de los padres y participante durante el proceso de reclutamiento en una escuela primaria y un centro de servicio de los niños para ASD en Hong Kong y el estudio fue aprobado por el Comité de revisión ética de la Universidad de la Universidad de Educación de Hong Kong.
1. el uso de la evaluación de un Video
- Producir varios videos sociales, alrededor de un minuto largo, que consisten en situaciones de la vida diaria con varias personas en un contexto social (figura 1).
- Producir varios videos sociales, alrededor de un minuto largo, que consisten en situaciones de la vida diaria con varias personas en un contexto social. Para los tres niños en nuestro estudio de caso, cada niño había observado los mismos tres vídeos. El primer video se muestra el siguiente escenario social. En una cafetería llena de gente, un estudiante puntos un asiento desocupado que simultáneamente está ocupado por una señora que está hablando por teléfono y pone su bolso en el asiento con no conciencia de su petición (figura 1). El segundo video se muestra el siguiente escenario social. Los estudiantes están jugando una partida de ajedrez mientras que un estudiante desconocido viene demasiado cercano para verlos jugar el juego. El tercer video se muestra el siguiente escenario social. Pintura de un niño es arruinado cuando su amigo accidentalmente derrama agua de un vaso sobre la mesa.
- Llevar a cabo revisiones experto de todos los videos. Seleccionar los escenarios sociales que están de acuerdo en la mayoría de los expertos como con intención, emociones y pensamientos a través de sus expresiones y gestos de los actores.
2. reclutamiento de los participantes
- De la piscina de los participantes que cumplen la inclusión de la investigación criterios, seleccionar y combinar los participantes con TEA, con ASD-TDAH, y neurotípicos controles usando sus informes médicos de diagnóstico y las puntuaciones del percentil de progresiva estándar de Raven Matrices de16.
- Convertir sus puntuaciones del percentil de Raven en cinco rangos de percentil. Seleccionar participantes que realizan en los niveles II o III (promedio) y excluyen a quienes anotó por encima de rango (encima de la media) o en el rango IV (por debajo de la media).
3. experimento de eye-tracking de
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Montaje experimental
- Por un lado de la habitación de eye-tracking, mostrar los videos en un monitor de LCD de 23 pulgadas a color con una resolución de pantalla de 1920 x 1080 píxeles, utilizando un rastreador de ojos a una distancia de aproximadamente 60 cm del participante. Tienen un investigador utilice el rastreador de ojos desde el otro lado de la habitación de eye-tracking (figura 2).
- Tienen otro investigador sentarse junto al participante e instruir a los participantes a mirar la pantalla del monitor. Coloque al monitor frente al niño en el otro lado de la partición y conectar con el tracker de ojo. La elección de los equipos de eye-tracking, pruebas de medio ambiente y la configuración de los procedimientos son previamente discutieron17.
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Proceso de calibración
- Instruir a los participantes para ver los puntos de calibración que establece los límites de la visión a través de la pantalla mediante la captura de los movimientos del ojo córnea reflectancia en el infrarrojo la tecnología. La calibración se realiza correctamente si todos los puntos verdes o líneas caen dentro de los puntos del círculo gris.
- Repita la calibración si algunos de los puntos verdes o líneas no entran dentro de la gris del círculo puntos.
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Visualización de los videos
- Instruir a los participantes para ver los videos sociales uno tras otro y capturar sus datos de movimiento del ojo durante la visión utilizando el rastreador de ojos.
4. Análisis de datos
- Definir y establecer la fijación del primer momento de AOIs.
- Elegir objetivos relevantes para el contexto (cara, manos, objetos específicos, etc.) en sus iniciales 500 ms de aparición en cada escena del video como AOIs (figura 3) y las AOIs en el cuadro de información en el panel izquierdo de la etiqueta.
- Sobre la terminación de la incorporación y selección de AOIs en el marco actual, mueva los cursores en la barra de línea de tiempo en el panel inferior al siguiente fotograma.
- Ajuste manual de la ubicación y límite de AOIs en cada fotograma del vídeo en el software de vídeo de presentación del rastreador de ojos como el cambio de áreas de destino en cada marco de tiempo del vídeo debido al movimiento de las personas u objetos como la historia de la dev video social Elops.
- Haga clic en el botón seleccionar en el panel superior y añadir AOIs nuevos a la nueva escena si es necesario. Si algunos AOIs existentes están presentes para 500 ms en la escena actual (la marca de tiempo del vídeo se puede comprobar en el panel izquierdo de la parte inferior) o si no son relevantes en el nuevo marco en el video, haga clic derecho sobre estos AOIs para desactivar en el nuevo marco.
- Ejecute un análisis estadístico de los índices de seguimiento de ojo. Siga los pasos de procesamiento de datos estadístico en el perseguidor del ojo como se describe a continuación.
- Elegir las grabaciones de los niños.
- Seleccione el archivo de los medios de comunicación para el análisis.
- Seleccione los videos disponibles.
- Haga clic en analizar medios seleccionado.
- Seleccione la estadística descriptiva (e.g., suma).
- Elegir las medidas dependientes en los parámetros (ej., primera fijación duración, visita la cuenta).
- Elegir registros en filas.
- Seleccione Resumen de los medios de comunicación AOI en columnas.
- Haga clic en actualización para analizar los patrones de eye-tracking. Los resultados de las métricas de seguimiento de ojo patrón se muestran en la pantalla.
- Crear el scanpath de una escena de los datos de seguimiento ocular.
- Seleccione visualización y GazePlot en el software.
- Seleccionar los medios de comunicación y las grabaciones en el panel izquierdo para visualización.
- En la línea de tiempo de fondo, mueva el cursor inferior al principio de la escena de destino y mover el cursor superior hasta el final de la escena de destino.
- Asegúrese de que acumular es elegido para que el campo de datos mostrar el scanpath acumulativo.
- Haga clic en exportación y visualización de imagen para guardar el scanpath como un archivo de imagen separado.
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Representative Results
Los datos de seguimiento de ojo de los tres niños hablando en Cantonés (con ASD, ASD-ADHD y un control) de edades comprendidos entre las edades de 7 y 9 ver tres videos sociales utilizando el paradigma mencionado se presentan aquí (tabla 1).
La primera duración de fijación (por el destino de 500 ms AOI) fue mayor para los niños neurotípicos (150 ms) que para los niños Tea y TDAH Tea (ambos 110 ms). La duración de la fijación total (por cada Diana AOI de 500 ms) fue menor para el niño con TDAH de ASD (120 ms) que para los niños neurotípicos (170 ms) y el niño ASD (180 ms). El número total de cuentas de fijación (por el destino de 500 ms AOI) era el más grande para el niño ASD (4.62), en segundo lugar para los niños neurotípicos (4.09) y el más corto para el niño con TDAH Tea (3.19).
Una parcela de scanpath captura la exploración visual de AOIs múltiples en una escena social. Un ejemplo de los scanpaths de los tres niños para episodio una 10 s en el primer video se muestra en la figura 4 y Videos 1 - 3.
Video 1: Scanpaths del control. Por favor haga clic aquí para ver este video. (Clic derecho para descargar)
Video 2: Scanpath del niño con TEA. Por favor haga clic aquí para ver este video. (Clic derecho para descargar)
Video 3: Scanpath del niño con TDAH Tea. Por favor haga clic aquí para ver este video. (Clic derecho para descargar)
Figura 1: ejemplo de escenas sociales esenciales en Video 1. En la primera escena, el niño está esperando para obtener su comida del personal de la cafetería. En la segunda escena, está buscando un asiento cerca de la señora que está hablando por teléfono. En la tercera escena, le pide a la señora si puede sentar en la silla vacía a su lado. En la última escena, la señora no se da cuenta de su petición y pone una bolsa en la silla desocupada. El muchacho está decepcionado porque él no podría encontrar un lugar para sentarse. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: Montaje experimental de Eye-tracking. Un investigador dio instrucciones al niño acerca de visualizar los videos delante del monitor de un lado de la sala de experimento de eye-tracking. La visualización de los videos fue controlada por otro investigador utilizando otro ordenador en el otro lado de la habitación separado por un tabique. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: ejemplo de objetivo AOIs en Video 1. Los óvalos de color son las AOIs (es decir, cara, ojos, boca, manos, teléfono móvil y el bolso de la señora) que muestra los primeros momentos en una de las escenas en el Video 1. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: Scanpaths del control (parte superior), el niño con Tea (medio) y el niño con ASD-TDAH (parte inferior). Tomando una escena social en la 1 Video por ejemplo, los puntos azules trazan los scanpaths para el niño control de neurotípicos, puntos verdes para el niño ASD y los puntos rojos para el niño con TDAH de ASD. Los puntos de la figura indican las ubicaciones de las fijaciones visuales. Mayor son los puntos, cuanto más el niño asistir a ese lugar en particular en el estímulo visual. Los números en los puntos representan la secuencia de fijaciones visuales en 500 ms de la escena de vídeo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Grupos participantes | Raven cuenta | Grado | Primera fijación duración (ms) | Duración de la fijación total (ms) | Cuentas de fijación |
| Control | 120 | 3 | 150 | 170 | 4.09 |
| ASD | 129 | 1 | 110 | 180 | 4.62 |
| ASD-TDAH | 115 | 3 | 110 | 120 | 3.19 |
Tabla 1: Estadística descriptiva de las mediciones de eye-tracker de los tres niños.
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Discussion
La duración de la fijación del primer momento fue menor para los niños ASD-ADHD y ASD que para los niños neurotípicos. La duración de la fijación total fue menor para el niño con TDAH Tea que los niños neurotípicos, demostrando una reducción general de la atención visual a los estímulos sociales. Esto demostró que el niño con ASD-TDAH mostraron un retraso en la atención a la entrada de los estímulos sociales en una escena social. Este retraso puede hacer el niño omitir registrar importante información social momentáneo, que puede conducir a la interpretación de la información social y posterior procesamiento cognitivo social.
El número total de cuentas de fijación fue menor para el niño con TDAH Tea que los niños neurotípicos, mientras que el número total de cuentas de la fijación dentro de AOIs localizados era el más alto para el niño ASD. Esto parece apoyar más allá de los resultados de ASD en el marco del mayor percepción funcionamiento (EPF), que sugiere que los niños con TEA dan empleo procesamiento de rasgos; por lo tanto, visualmente atienden a más detalles de las AOIs entonces hacen controles neurotípicos.
Cuando se comparan los resultados de los tres niños, demuestra que el niño ASD realiza las exploraciones de menores a través de múltiples AOIs de estímulos sociales. Esto podría explicarse por la dificultad experimentada por el niño ASD en reunir la relación entre los estímulos sociales pertinentes. Esto puede explicarse por la teoría de la coherencia central débil (CWW), que establece que ASD muestra déficits en el procesamiento perceptivo sensorial que exige atender simultánea y exploración entre múltiples AOIs.
Para el análisis de scanpath, se observan varias limitaciones. Aunque se utiliza el mismo cuadro de scanpath, realmente contiene diferentes escenas dentro de un período temporal (en este estudio, fue predefinido como un largo video de 10 segundos). Por lo tanto, pueden haber errores espaciales de mirada puntos en la trama de scanpath que no necesariamente representan las ubicaciones reales de lo que el participante se centra en la trama. Los investigadores deben ser cautelosa de los posibles errores de calcular visualmente durante la interpretación y análisis de datos.
Como las AOIs deben indicarse manualmente en el rastreador de ojos, puede ser un estado latente de fijación visual de los marcadores ellos mismos. Como las AOIs se trazaron manualmente contra los estímulos sociales móviles, puede ser leves errores en la duración de cuánto dura cada AOI en todos AOIs. Por ejemplo, para un predefinido 500 ms, un AOI puede se han marcado para ms 498 o Sra. 510 esto puede hacer que la comparación de actuaciones a través de diferentes vídeos, en contraste con eso en el video mismo, difícil como las líneas de base de rendimiento difieren de un vídeo a otro. No obstante, este artefacto tendrá el mismo impacto en todos los tres participantes, y por lo tanto, esto no puede crear un sesgo para un determinado tipo de participante.
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Disclosures
Los autores no tienen nada que revelar.
Acknowledgments
Los autores reconocen que el estudio más amplio de la cual se genera este papel es apoyado financieramente por el Fondo General de investigación en la Universidad becas Consejo de especial administración región de Hong Kong, China (número de autorización: GRF 844813); y la investigación de apoyo plan 2017/18 del Departamento de educación especial y el asesoramiento en la educación de la Universidad de 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 |
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