儿童孤独症谱系障碍的眼动追踪研究进展

李春阳，徐秀

复旦大学附属儿科医院，上海　２０１１０２　　

摘　要：　孤独症谱系障碍（ＡＳＤ）是一组以社会交往障碍、言语和非言语交流障碍、狭隘兴趣与刻板行为为主要特征的神经发育障碍性疾病。眼神注视的异常是 ＡＳＤ 的临床表现之一，也是 ＡＳＤ 儿童早期出现的行为学标记，随着眼动追踪技术的不断发展，眼动成为 ＡＳＤ 领域的研究热点。现就 ＡＳＤ 儿童的眼动特征以及眼动追踪技术在 ＡＳＤ 早期识别、诊断以及干预中的相关研究进行综述。

关键词：　孤独症谱系障碍；眼神注视；眼动追踪；早期识别；儿童

中图分类号：Ｒ１７９　　

文献标识码：Ｂ

文章编号：１００８－６５７９（２０１６）１２－１２７８－０３　　

ｄｏｉ：１０．１１８５２／ｚｇｅｔｂｊｚｚ２０１６－２４－１２－１３

项目（８１３７１２７０）；卫生行业科研专项项目（２０１３０２００２）

作者简介：李春阳（１９９１－），女，陕西人，在读硕士，主要研究方向为儿童孤独症。

通信作者：徐秀

数 字 出 版 网 址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／６１．１３４６．Ｒ．２０１６１１０２．１３４９．０１８．ｈｔｍｌ

孤 独 症 谱 系 障 碍 （ａｕｔｉｓｍ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｄｉｓｏｒｄｅｒ，ＡＳＤ）是一组以社会交往障碍、言语和非言语交流障碍、狭隘兴趣与刻板行为为主要特征的神经发育障碍性疾病，是目前全球患病人数增长最快的疾病之一。美国疾病控制与预防中心（Ｃｅｎｔｅｒｓ　ｆｏｒ　ＤｉｓｅａｓｅＣｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ，ＣＤＣ）２０１４ 年 发 布 的 最 新数据指出，在美国８ 岁以下的儿童中，ＡＳＤ 的患病率约为１／６８［１］。目前我国缺少 全国性的流行 病学统计，已报道的大陆地区 ＡＳＤ 患病率约为２．８／１０４～３０．４／１０４［２］。ＡＳＤ 已受到 社会各界尤其是 临 床医生及研究人员的广泛关注，有研究表明，在儿童发育的早期，其大脑具有很强的可塑性，早期诊断并规范干预可以明显改善 ＡＳＤ 儿童的预后，能使其更好地融入社会，降低疾病负担［３］。眼神注视的异常是 ＡＳＤ 的临床表现之一，也是ＡＳＤ 儿童早期出现的行为学标记，在 ＡＳＤ 的早期识别领域发挥着重要作用［４］。目前对于 ＡＳＤ 儿童眼神的研究大多通过眼动仪来完成。眼动仪可以利用受试者角膜及瞳孔反射 的红 外线追踪视线 的 变化，使得研究者可以实时、准确地记录受试者目光注视的时间以及分配模式，将主观的行为学表现通过客观的数据描绘出来，广泛应用于注意、知觉、视觉搜索等早期认知过程的研究［５］。随着眼动追踪技术的不断发展，对于 ＡＳＤ 眼 动 研 究 的 方 法 越 来 越 多样，内容 也 越 来 越 丰 富，现 就 近 年 来 研 究 发 现 的ＡＳＤ 儿童眼动特征以及眼动追踪技术在 ＡＳＤ 早期识别及诊断中的应用进行综述。

１　ＡＳＤ儿童的眼动特征

ＡＳＤ 的核心症状为社会交往障碍，而眼神沟通是非言语社会交往中很重要的部分，ＡＳＤ 儿童通常会表现出一系列异常的眼神注视模式，通过眼动追踪技术可以直观地了解 ＡＳＤ 儿童的眼动特征。在面部识别方面，ＡＳＤ 儿童与正常儿童相比关注面部非核心区的时间更长，而在观察不同面部表情的图片时，ＡＳＤ 儿童的首次注视时间较长，眼跳频率较高且总注视时间较短，即觉察所需时间长而加工时间短。但两组儿童识别面部表情的模式一致（识别高兴情 绪 的 正 确 率 最 高，中 立 和 愤 怒 的 正 确 率 最低）［６］。ＡＳＤ 儿童对面部不同区域的注视模式目前仍存在较多争议，大多研究认为 ＡＳＤ 儿童在面部识别中对于眼部的注视时间较短，而对于嘴部的注视时间与正常儿童相比无显著差异，且对于嘴部的注视时间与语言发育程度相关，语言发育程度越差，对嘴部的关注时间越长［５，７］。Ａｎｎａｚ等［８］在其研究中为受试者呈现光点形式的视觉刺激，结果发现与正常儿童相比，ＡＳＤ 儿童对杂乱光点以及陀螺旋转光点的注视时间更长，而正常儿童更加倾向于注视生物运动光点。Ｋｌｉｎ等［９］的研究中同样以光点作为视觉刺激，得出了一致的结论，即 ＡＳＤ 儿童对生物运动的倾向性低，但当研究人员在该视觉刺激中加入同步的声音时，发现 ＡＳＤ 儿童对生物运动的关注度明显提高。但正常儿童对其关注度与加入声音前相比并无明显差异，表明 ＡＳＤ 儿童的视觉关注更易受到视听同步性的影响。而 Ｆｌａｃｋ等［１０］采用同样的方法进行研究，结果却显示 ＡＳＤ 儿童的视觉关注并不易受视听同步性的影响。研究结果的不一致可能是由于 Ｋｌｉｎ等［９］在研究中对 ＡＳＤ 组与正常对照组的语言及非语言功能进行了匹配，而 Ｆｌａｃｋ等［１０］的研究中 ＡＳＤ 儿童的语言及非语言功能均低于对照组，这表明视听同步性对于视觉关注的影响可能与发育水平相关。

２　眼动追踪技术在 ＡＳＤ 早期识别中的应用

ＡＳＤ 儿童的年轻同胞（即 ＡＳＤ 高危儿童）再患ＡＳＤ 的可能性约为２０％［１１］，明显高于 ＡＳＤ 在普通儿童人群中的发生率。所以对于 ＡＳＤ 高危儿童进行前瞻性研究是了解 ＡＳＤ 儿童早期发育以及寻找ＡＳＤ 早期识别指标的有效方法。Ｊｏｎｅｓ等［４］利用眼球追踪技术对 ＡＳＤ 高危儿童进行持续性的跟踪，结果表明与正常儿童相比，最终被诊断为 ＡＳＤ 的儿童在２～６月龄时开始表现出对人尤其是人眼部的关注减少，到２４月龄时其对于人眼部的注视时间仅为正常儿童的１／２。Ｅｌｓａｂｂａｇｈ等［１２］通过间隙－重叠任务（ｇａｐ－ｏｖｅｒｌａｐ　ｔａｓｋ）研究 ＡＳＤ 高危儿童早期的眼动特征，结 果 发 现 与 正 常 儿 童 相 比，在 １４ 月 龄 时ＡＳＤ 高危儿童眼跳的潜伏期延长，即目光注视的灵活性降低，但该差异在 ７ 月龄时 并 无 统 计 学 意 义。在Ｓｈｉｃ等［１３］的研究中，通过给予受试者不同状态的人物视频（静止状态、运动状态、说话状态），利用眼动追踪技术研究 ＡＳＤ 高危儿童的眼动特征，结果发现与正常儿童相比，ＡＳＤ 高危儿童在６月龄时对于人物视频的注视时间较短，但对于视频中人物面部核心区的注视仅在观察说 话状 态的视频时明 显 降

低，在观察静止或运动状态的人物视频时对面部核心区的注视与其他对照组相比无明显差异，这可能是由于 说 话 状 态 的 视 频 中 社 交 信 息 更 为 丰 富，而ＡＳＤ 儿童处理复杂信息的能力受损，影响其对面孔的识别。Ｔｈｏｒｕｐ等［１４］在其研究中给予受试者两种不同的视觉刺激形式，一为实验者眼神注视目标物伴随头部转向，二为仅有眼神注视，通过眼动追踪技术研究受试者的眼动特征，结果发现 ＡＳＤ 低危儿童在两种情况下目光追随的准确率基本一致，而 ＡＳＤ高危儿童在仅有眼神注视目标的情况下，目光追随的准确度明显下降。这可能是因为对于 ＡＳＤ 儿童来说，在非语言性的社交沟通中仅有眼神注视作为趋向性线索是不充分的，需要加入头部转动来增强社交线索来帮助其识别。此外，Ｎｙｓｔｒｍ 等［１５］在对ＡＳＤ 高危儿童进行的眼动追踪研究中还发现，在１０月龄时，ＡＳＤ 高危儿童与正常儿童相比表现出更快以及更强烈的瞳孔对光反射，这可能与 ＡＳＤ 儿童发育早期胆碱能系统受损有关。

３　眼动追踪技术在 ＡＳＤ 诊断中的初步探索

目前对于 ＡＳＤ 的诊断大多是建立在行为评估的基础之上，缺少客观评价指标，随着眼动追踪技术在 ＡＳＤ 研究领域中展现出越来越重要的作用，已有不少将眼动追踪技术应用于 ＡＳＤ 诊断的相关研究。Ｐｉｅｒｃｅ等［１６］通过研究受试者（平均年龄在２岁左右）对社会性图片及几何图片的眼神注视发现，ＡＳＤ 儿童关注几何图片的时间超过总观察时间的６９％，该方法对于 ＡＳＤ 诊断的敏感性为 ２１％，特异性达到了９８％，阳性预测值为８６％。此外，该方法还可以对 ＡＳＤ 的严重程度做出判断，ＡＳＤ 患儿对于几何图片的注视持续时间每增加 １％，其表达性语言能力下降０．２９ 倍，作者还指出与 偏 爱 社 会 性 图 片 的ＡＳＤ 儿童相比，偏爱几何图片的 ＡＳＤ 儿童在认知、语言及社交方面的障碍更为严重。Ｆｒａｚｉｅｒ等［１７］认为单一的视觉刺激并不能达到准确诊断 ＡＳＤ 的目的，所以在其研究中综合使用多种视觉刺激，包括静态的面部表情，生物及非生物运动，联合注意刺激，自然互动等，通过对正常儿童的眼动追踪划定一系列感兴趣区，将该结果应用于３～８岁 ＡＳＤ 儿童的诊断试验，结果发现该方式能有效区分出 ＡＳＤ 组与对照组（ＡＵＣ值０．９０），并且该方式评判的 ＡＳＤ 严重程度与孤独症诊断观察量表（Ａｕｔｉｓｍ　ＤｉａｇｎｏｓｔｉｃＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　Ｓｃｈｅｄｕｌｅ，ＡＤＯＳ）的结果具有较好的一致性。此外，眼神追踪技术在较大年龄的 ＡＳＤ 诊断中也有报道，Ｆｕｊｉｏｋａ等［１８］在一系列视觉刺激中寻找到三类对于 ＡＳＤ组与正常对照组区分度较高的感兴趣区，并将这三类刺激加以综合，建立了一体化的眼动追踪系统（Ｇａｚｅｆｉｎｄｅｒ），在１５～４１岁的 ＡＳＤ男性患者中具有较好的诊断准确度（ＡＵＣ值０．８０）。４　眼动追踪技术在 ＡＳＤ 干预中的指导作用眼动追踪技术为洞悉 ＡＳＤ 儿童的注意力分配模式提供了可能，并且有助于理解其认知过程，如视觉注意、感知能力、加工方式等，对于 ＡＳＤ 儿童认知过程的分析可用于指导对其干预方式的改进。

辅助沟通 系 统 （ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｖｅ　ａｎｄ　ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ　ｃｏｍｍｕｎｉ－ｃａｔｉｏｎ，ＡＡＣ）通过使用 图 片、符号等 扩大输入策略用以支持 ＡＳＤ 儿童的沟通和学习，可促进功能性语言以及认知能力的发展。利用眼动追踪技术可以对ＡＡＣ 系统进行 优 化，利 用 眼动的数 据 更好 的 设 计ＡＡＣ中的 扩 大 输 入 策 略。有 眼 动 研 究 表 明，应 用ＡＡＣ系统进行干预时，延长图片的展示时间有利于ＡＳＤ 儿童对图片信息的充分加工；减少图片的社交复杂性可增加 ＡＳＤ 儿童的关注度，如减少图片中的人数，或每次只展示一张含有社交内容图片；而在图片中加入文字或标识会影响 ＡＳＤ 儿童的注意力分［１９］。此外，有研究者尝试利用虚拟现实（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ，ＶＲ）结合眼动追踪技术对 ＡＳＤ 儿童进行社交沟通能力训练并且取得了一定效果，受试者通过ＶＲ 设备可与一位虚拟的同伴进行互动，虚拟同伴可根据互动过程中受试者的眼动情况给出不同的反馈，实现干预的个体化［２０］。综上所述，通过眼动追踪技术对 ＡＳＤ 儿童眼神注视的研究已取得了一系列进展。在病因方面，通过大量的此类研究有助于分析 ＡＳＤ 儿童的认知过程，理解其认知能力缺陷的原因；在早期识别方面，对于儿童早期的眼动特征进行探索可作为可 靠 的ＡＳＤ 早期识别标记，使得在临床症状完全表现之前识别 ＡＳＤ 成为可能；在诊断方面，综合性的眼动追踪研究在 ＡＳＤ 的诊断中有潜在的应用价值，并且可能作为判断严重程度的客观指标；在治疗方面，眼动追踪的结论可用于指导 ＡＳＤ 儿童的认知及社交能力训练。但是由于 ＡＳＤ 的表型以及病因具有极大的异质性，并且眼动追踪研究中视觉刺激及研究方法类型各异，许多研究的样本量较小，且 ＡＳＤ 儿童表现出异常眼神注视的原因也并未明确。因此，未来仍需要大量关于 ＡＳＤ 儿童眼动追踪的研究结果进行补充及支持，为眼动追踪技术尽早应用于 ＡＳＤ诊断及治疗等各个方面提供基础。

参考文献

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ｔｏｏｌ　ｆｏｒ　ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｎｇ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ａｕ－ｔｉｓｍ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｄｉｓｏｒｄｅｒ　ａｎｄ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｎ　ｍａｌｅ　ａｄｏｌｅｓ－ｃｅｎｔｓ　ａｎｄ　ａｄｕｌｔｓ［Ｊ］．Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ａｕｔｉｓｍ，２０１６，７（１）：１９－３３．

　［１９］　Ｇｉｌｌｅｓｐｉｅ－Ｓｍｉｔｈ　Ｋ，

Ｆｌｅｔｃｈｅｒ－Ｗａｔｓｏｎ　Ｓ．Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ＡＡＣ　ｓｙｓ－ｔｅｍｓ　ｆｏｒ　ｃｈｉｌｄｒｅｎ　ｗｉｔｈ　ａｕｔｉｓｍ：ｅｖｉｄｅｎｃｅ　ｆｒｏｍ　ｅｙｅ　ｔｒａｃｋｉｎｇｒｅｓｅａｒｃｈ［Ｊ］．Ａｕｇｍｅｎｔ　Ａｌｔｅｒｎ　Ｃｏｍｍｕｎ，２０１４，３０（２）：１６０－１７１．

　［２０］　Ｌａｈｉｒｉ　Ｕ，Ｂｅｋｅｌｅ　Ｅ，Ｄｏｈｒｍａｎｎ　Ｅ，ｅｔ　ａｌ．Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａ　ｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙ　ｂａｓｅｄ　ａｄａｐｔｉｖｅ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　ｃｈｉｌｄｒｅｎ　ｗｉｔｈａｕｔｉｓｍ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｎｅｕｒａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　Ｒｅ－ｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，

２０１３，２１（１）：５５－６４．