高功能孤独症幼儿是否存在粘滞性注意？——基于空白重叠范式的证据*

周丽1,2姜红3许岳宁2戴世玮2王影超2闫国利2贺荟中**4
（1华东师范大学教育学部，上海，200062）（2天津师范大学心理学部，天津，300387）
（3天津市宜童自闭症研究服务中心，天津，300384）（4北京师范大学教育学部，北京，100875）

摘要粘滞性注意指在注意定向过程中，个体对正在关注的事物表现出注意解离困难的现象。在当前的研究中，ASD幼儿是否存在粘滞性注意尚存争议。本研究采用空白重叠范式，通过眼动追踪技术探究了15名高功能ASD幼儿和18名生理年龄、智力匹配的正常幼儿的注意解离特征。结果发现高功能ASD幼儿的注意解离和注意转移能力完好。在实验中，ASD幼儿的眼跳反应较快，可能是由于注意参与水平较低或眼跳发起异常所致。粘滞性注意可能并非ASD幼儿的普遍缺陷。

关键词孤独症谱系障碍粘滞性注意注意解离空白重叠范式眼动研究

1问题提出

孤独症谱系障碍（autismspectrumdisorder，ASD）是一种神经发育障碍，主要表现为社交沟通障碍、局限的兴趣和重复刻板的行为（APA，2013）。美国疾病预防控制中心（Centersfor Disease Controland Prevention）在2021年公布了ASD最新患病率为1/44（2.27%），且不断呈增长趋势。目前，我国的ASD患病率不断升高，约为1%（Sunetal.,2019）。面对居高不下的患病率，对ASD婴幼儿的早期预测至关重要，可有助于早期诊断和干预，进而达到良好的预后效果。
早在ASD患儿确诊前，他们就已表现出不同程度的注意缺陷（Brysonetal.,2018）。粘滞性注意（stickyattention）作为ASD个体早期的注意缺陷之一，可对未来ASD的诊断进行有效预测（Brysonetal.,2018；Elisonetal.,2013；Sacreyetal.,2014）。对于正常发育（typically developing，TD）的婴儿，在其1个月大时，同样表现出难以对当前注意的事物进行注意解离（attentionaldisengagement），即存在粘滞性注意的特征（Sacreyetal.,2014）。在这些婴儿1个月后，其注意解离能力不断发展，到2~6个月大时，他们的注意解离反应愈加迅速（Johnsonetal.,1991；McConnell&Bryson,2005）。但对于高危ASD婴儿，在其12个月左右时，仍表现出难以有效地对当前关注的事物进行注意解离，一直将注意粘滞于当前事物，这种缺陷同随后的ASD诊断存在密切关系（Brysonetal.,2018；Elisonetal.,2013）。ASD个体早期的粘滞性注意可能会影响他们感知觉加工、共同注意的发展以及社交技能的获得，可能是ASD发生的一种重要机制，对其今后的发展存在深远影响（蔡厚德，齐星亮，2018；Sacreyetal.,2014）。
虽然在诊断前，高危ASD婴儿表现出粘滞性注意，并且这种缺陷可以对ASD进行有效预测。但随着年龄的发展，ASD幼儿是否存在同样的注意缺陷，还是该能力通过后天的发展“赶上”了同伴，当前的研究结果尚存分歧（Fischeretal.,2016；Keehnetal.,2019；Sacreyetal.,2014）。注意解离缺陷假说认为ASD个体普遍存在粘滞性注意，他们对已关注的事物难以有效地进行注意解离，这种缺陷同ASD症状存在密切关系（Keehnetal.,2013）。ASD个体存在粘滞性注意，主要表现在注意解离过程中需要较长的眼跳反应时（saccadereactiontime，SRT）、较大的注意解离代价（disengagementcost）或存在较高的注意解离失败率（Fischeretal.,2014,2016；Keehnetal.,2019）。Landry和Bryson（2004）的研究支持了该假说，发现ASD幼儿存在粘滞性注意，这些幼儿对已经关注的物体存在注意的“固着”，未能有效地将注意转移到目标区域。在注意定向过程中，相比于TD个体，ASD幼儿需要更长的时间进行注意解离，或表现出将注意一直粘滞于当前物体（注意解离失败）。然而，有些研究对注意解离缺陷假说提出了质疑：ASD个体可能不存在粘滞性注意，他们可以和TD个体一样较快地进行视觉定向（Caldanietal.,2020； Fischeretal.,2016；Wilson&Saldaña,2019）。在最初的研究中，vanderGeest等人（2001）探究了10岁左右的高功能ASD儿童和TD儿童的注意解离特征，结果发现虽然ASD儿童的注意参与（attentionalengagement）水平较低于TD儿童，但其并不存在粘滞性注意。后期的研究得到了相似的发现，Fischer等人（2014,2016）的研究发现不仅年龄稍大的ASD儿童未表现出粘滞性注意，对于刚刚确诊为ASD的幼儿，同样不存在注意解离的缺陷。
由于ASD幼儿正处于康复训练的黄金时期，探究并揭示这些患儿的注意解离特征有助于ASD个体视觉注意的干预和康复。在ASD注意解离的研究中，探究大龄ASD儿童的研究居多（Caldanietal.,2020； Klebergetal.,2017；Wilson&Saldaña,2019），且有关这类被试的注意解离研究较为深入。对于年龄较小的ASD幼儿，前人的探究十分有限（Fischeretal.,2016；Landry&Bryson,2004），且尚存争议。因此，对ASD幼儿注意解离特征的探究亟待需要系统的研究和考查。本研究旨在使用简单刺激，对高功能ASD幼儿注意解离的特征进行初步探究，以期揭示这些ASD幼儿的注意解离是否存在缺陷。
鉴于当前的研究结论存在争议，可能的原因有：（1）实验材料的差异。前人研究中刺激材料的选用存在较大差异（如动态、静态刺激；社会、非社会刺激等），且刺激材料的物理特性差异较大。如Landry和Bryson（2004）选用了动态彩色的几何图形，Fischer等人（2016）选用了静态的社会和非社会刺激，两个研究得到了截然不同的结论。对于ASD个体而言，刺激类型的较大差异可能影响了他们视觉注意解离的特征，这在很大程度上影响了研究结果的一致性（Sacreyetal.,2014）。（2）被试匹配不严格，存在取样偏误（Caldanietal.,2020）。如Landry和Bryson（2004）的研究中ASD和TD幼儿年龄差异较大（未匹配生理年龄）、Fischer等人（2016）的研究中幼儿的智力未得到匹配等。由于被试匹配不严格，两组幼儿的个体差异较大，可能造成了研究结果的混淆。（3）实验程序带来的潜在误差。有些研究在中央刺激与目标刺激之间添加了短暂的空屏（即空白重叠范式中的空白任务，gaptask），由于空屏的呈现使得被试没有固定的注视位置。当目标出现时，被试发起眼跳的位置可能存在较大差异，导致所记录的眼跳数据存在较大误差（Fischeretal.,2016）。由于以上方法学的差异，导致了研究结果存在较大争议（Sacreyetal.,2014；Zallaetal.,2018）。
空白重叠范式（gap-overlapparadigm）是用于探究个体注意解离特征的经典范式，可广泛用于对TD和ASD婴幼儿注意解离能力的探究（Brysonetal.,2018；Cousijnetal.,2017；Toddetal.,2009）。该范式通过操纵中央刺激的存在与消失，以探究个体对呈现在外周视野（peripheralarea）中目标物的眼跳反应。个体在对目标物进行注意定向的过程中，眼动追踪技术可实时有效地反映个体在线（online）的注意状态，结合该范式，可通过SRT、注意解离代价、注意解离失败率揭示个体的注意定向过程。本研究使用了空白重叠范式中的基线任务（baselinetask）和重叠任务（overlaptask），避免了空白任务中被试注视初始位置可能带来的误差，通过Photoshop严格控制了实验中视觉刺激的物理特性（颜色，大小，形状等），且对幼儿的生理年龄、IQ进行了严格匹配，旨在探究高功能ASD幼儿是否存在粘滞性注意。

2研究方法

2.1被试

从天津某孤独症研究服务中心选取高功能ASD幼儿15人（IQ>70），这些幼儿经过了医院的诊断，符合DSM-5诊断标准。从天津某幼儿园选取生理年龄、智力匹配的TD幼儿18人作为对照组（无ASD家族史）。所有幼儿的视力或矫正视力正常，均不存在色盲、色弱、视弱等问题。使用《韦氏幼儿智力量表—第四版》（WechslerPreschoolandPrimaryScaleofIntelligence——FourthEdition,WPPSI-IV；Wechsler,2014）对幼儿的智商进行测量。正式实验前，所有幼儿的家长填写了《孤独症光谱量表儿童版》（AutismSpectrumQuotient:Children'sversion,AQ-Child;Auyeungetal.,2008），为ASD诊断做出进一步确认。本研究前，所有幼儿家长签署了知情同意书。两组幼儿的基本信息见表1。

2.2实验仪器

本研究使用了加拿大SRresearch公司生产的EyeLinkPortableDuo眼动仪，采样率为500Hz。被试机屏幕分辨率为1920×1080像素，刷新率为60Hz。幼儿眼睛到屏幕的距离为50cm。实验前采用三点校准，平均误差控制在0.5°之下。实验中记录幼儿右眼的眼动数据。

2.3实验材料

参考前人的研究（Brysonetal.,2018；Caldanietal.,2020），本研究将“●”作为中央刺激，将“■”作为目标刺激。由于幼儿对以上形状较为熟悉，这两种刺激图形视觉复杂性较低且便于操纵，同时可避免刺激的无关特征对幼儿注意解离的影响，可以较好地反映两组幼儿注意解离的特征。
本研究所使用的刺激图形均是通过AdobePhotoshopCC2018进行制作和处理。实验中所使用的背景色为白色，大小为1920×1080像素。中央刺激和目标刺激的颜色均为黑色，大小约为1°视角。目标物与中央刺激之间的距离为10°视角。

2.4实验设计和程序

采用2（组别：ASD幼儿、TD幼儿）×2（任务类型：重叠任务、基线任务）的混合设计，组别为组间变量，任务类型为组内变量。
本研究包括基线任务和重叠任务，共80个trial。其中基线任务40个trial，重叠任务40个trial。每种任务条件各为一个block，在每个block前均有5个练习trial，以保证幼儿理解实验任务要求。实验中所有trial的顺序进行了伪随机，以避免幼儿对目标位置的期望。
研究程序如下：（1）基线任务（图1-a）：首先呈现中央注视点1000ms，第二屏呈现中央刺激“●”1000-2000ms，最后呈现3000ms的目标刺激“■”。（2）重叠任务（图1-b）：前两屏同上，最后同时呈现中央刺激和目标刺激3000ms。所有幼儿被告知将进行一场找正方形的游戏，当“■”出现时需看向正方形。

3研究结果

3.1眼跳反应时

SRT指从目标出现到个体首次发起眼跳看向目标之间的时间（Zallaetal.,2018）。首先对以下眼跳数据进行剔除：（1）非第一次眼跳；（2）眼跳幅度低于2度；（3）眨眼；（4）起跳位置不在中央；（5）眼跳方向与目标方向不一致；（6）SRT低于80ms（期望眼跳）或高于1000ms（Caldanietal.,2020）；（7）SRT在三个标准差之外。经筛选后，最终对2190个trial进行分析，其中ASD为946个有效trial，TD为1244个有效trial。在平均有效trial上，ASD幼儿的有效trial数显著少于TD幼儿（MASD=63，MTD=69，t(31)=-2.32，p<.05，Cohen'sd=-.81）。
本研究采用基于R语言环境下的线性混合模型（linearmixedmodels,LMM）和lme4包（Batesetal.,2015）对数据进行分析。指定被试和项目作为交叉随机效应，使用Markov-ChainMonteCarlo算法得出事后分布的模型参数作为显著性估计值，以反映被试和项目的变异。本实验中的LMM是将组别、任务类型以及两因素的交互作为固定因素进行分析。
在SRT上，组别主效应边缘显著，b=30.81,SE=15.27,t=2.02,p=.052，ASD幼儿整体的眼跳反应较快于TD幼儿。任务类型主效应显著，b=47.94,SE=3.13,t=15.34,p<.001，与基线任务相比，重叠任务所需的SRT更长。组别和任务类型的交互作用显著，b=24.69,SE=6.25,t=3.95,p<.001。进一步分析发现：在基线任务上，两组幼儿的SRT不存在显著差异，b=18.49,SE=12.55,t=1.47,p>.05，说明两组幼儿在注意转移过程中的眼跳反应相似，高功能ASD幼儿不存在注意转移的困难；在重叠任务上，两组幼儿的SRT差异显著，b=42.81,SE=20.69,t=2.07,p<.05，主要表现为ASD幼儿的SRT显著快于TD幼儿的SRT，说明ASD幼儿可以较快地对中央刺激进行注意解离，完成注意定向。两组幼儿在基线任务和重叠任务的SRT结果详见图2。

3.2注意解离代价

注意解离代价指当中央刺激一直在屏幕上呈现，被试对中央刺激进行注意解离所需要的额外时间，通过重叠任务与基线任务的SRT之差计算可得（Fischeretal.,2016）。研究结果发现，ASD幼儿与TD幼儿的解离代价并不存在显著差异，t(31)=-1.35，p>.05，表明高功能ASD幼儿对中央刺激进行注意分离的过程中并未花费更多的时间，其注意解离代价同TD幼儿相似，ASD：36±36ms，TD：53±36ms。
通过进一步探究注意解离代价是否与幼儿的生理年龄有关，将本研究中幼儿的生理年龄和注意解离代价进行了Pearson相关分析。结果发现，两组幼儿的生理年龄与注意解离代价间并无显著的相关关系（p>.05）。

3.3注意解离失败率

注意解离的失败率可以通过解离失败的试次与重叠任务有效试次之比进行计算（闫国利等，2019）。注意解离失败率越高，则意味着被试粘滞性注意的现象可能越严重。通过计算发现两组被试的注意解离失败试次较少，两组幼儿的注意解离失败率均低于1%。
在此基础上，进一步探究注意解离失败率的组间差异是否显著。由于解离失败率的数据不符合正态分布，Shapiro-WilkTest中WASD=.28，p<.001，WTD=.48，p<.001，本研究使用Mann-WhitneyU检验比较幼儿之间的差异。结果显示，高功能ASD幼儿和TD幼儿在解离失败率上不存在显著差异，U=120.00，p>.05。

4讨论

高危ASD婴儿早在一岁左右表现出粘滞性注意，并且这种注意缺陷同未来的ASD诊断存在密切关系（Braithwaiteetal.,2020；Sacreyetal.,2014）。但对于年龄稍大的ASD幼儿，他们是否存在粘滞性注意，当前的研究尚存争议（Keehnetal.,2019；Klebergetal.,2017；Sacreyetal.,2014）。本研究的目的在于通过眼动追踪技术，使用空白重叠范式揭示高功能ASD幼儿的注意解离特征，探究高功能ASD幼儿是否存在粘滞性注意。本研究对先前的研究做出了进一步的改进，严格控制了视觉刺激的物理特性，严格地匹配了幼儿的生理年龄和WPPSI-IV的智商以及在实验任务上考虑到空白任务可能存在注视初始位置的误差，选用了基线任务和重叠任务。通过对研究结果的分析，并未发现高功能ASD幼儿存在粘滞性注意的迹象，进一步揭示了注意解离缺陷假说可能并不适用于所有ASD幼儿。
首先，本研究成功地操控了任务条件，发现了空白重叠范式中实验任务间的差异。本研究选用了基线任务和重叠任务，发现了两组幼儿在实验任务中SRT的主效应，得到了同前人研究一致的结果，即相比于基线任务，重叠任务所需要的SRT更长（Caldanietal.,2020；Zallaetal.,2018）。在基线任务中，目标出现时中央刺激已经消失，个体已经“被动地”完成了对中央刺激的注意解离，当目标出现时可以较快地进行注意转移，SRT用时较短（Marinoetal.,2015）。相比之下，在重叠任务中，目标出现时中央刺激仍然存在，且被试仍处于对中央刺激的视觉注意状态下，抑制了当前眼跳系统的发生（Keehnetal.,2019）。个体只有通过自上而下地对中央刺激注意解离之后，才能发起眼跳将注意转移到目标区域。因此，相比于重叠任务，基线任务的SRT较短（Wilson&Saldaña,2019；Zallaetal.,2018）。
其次，本研究并未发现高功能ASD幼儿存在粘滞性注意的缺陷。倘若ASD个体存在粘滞性注意，可能表现为重叠任务的SRT较长、注意解离代价较大或注意解离的失败率较高的特征（Fischeretal.,2016； Keehnetal.,2019； vanderGeestetal.,2001；Wilson&Saldaña,2019）。本研究中，高功能ASD幼儿在以上三种指标的表现为：（1）SRT：在重叠任务上，高功能ASD幼儿不仅不存在注意解离的延迟，反而在SRT上较快于TD幼儿。说明ASD幼儿可以较快地完成对中央物体的注意解离，不存在粘滞性注意的迹象，支持了前人的研究（Fischeretal.,2016）。此外，在基线任务上，两组幼儿的SRT相似，表明ASD幼儿的注意转移能力同TD幼儿表现一致，其注意转移能力同样不存在缺陷（Fischeretal.,2016； vanderGeestetal.,2001）。（2）注意解离代价：两组幼儿表现相似，高功能ASD幼儿并未花费较多的代价对中央刺激进行注意解离。（3）注意解离失败率：虽然重叠任务中有中央刺激的“抑制”和“干扰”，但当目标出现时，ASD幼儿未表现出对中央物体的注意粘滞，并且可以成功地将注意定向于目标刺激，进一步支持了ASD个体注意解离完好的结论（vanderGeestetal.,2001； Wilson&Saldaña,2019； Zallaetal.,2018）。
基于本研究结果，进一步分析了同前人研究结果存在差异的原因。在前人的研究中，发现ASD幼儿存在粘滞性注意的代表性研究为Landry和Bryson（2004）的研究。该研究选用了具有规律性的动态图形序列作为视觉刺激。对于TD幼儿，他们可以快速地掌握这些刺激的规律。但对于ASD幼儿，这些刺激可能是新颖且难以预测的，他们难以掌握刺激呈现的规律，导致ASD幼儿的注意解离明显慢于TD幼儿（Fischeretal., 2016）；其次，该研究在实验过程中给予了幼儿语言上的强化（如“你做得真棒”等）。对于TD幼儿，他们可以快速地获得这种语言鼓励，从而有更强的动机快速看向目标物，表现越来越好。但对于ASD幼儿，在言语理解和动机上可能不具优势（周念丽，2011）。因此在实验过程中，由于缺乏有效的语言强化或动机，ASD幼儿对目标注意定向的反应可能较慢。最后，该研究选用的是摄像机记录被试的眼动行为（30帧/秒），相比于本研究中的眼动仪（采样率500Hz），以较低采样率的摄像机获取的眼动数据可能难以全面地捕获被试的眼动行为，可能存在较大的误差，难以精确地、敏感地反映被试眼跳的时间进程。该研究最终发现ASD幼儿注意解离任务的平均SRT为2164ms，而多数研究中报告的注意解离所需要的SRT为200~500ms左右。可能由于刺激材料特征、幼儿的动机以及研究设备等因素的差异，导致该研究中ASD幼儿的注意解离SRT远远超过了多数研究中的数值范围。
此外，本研究还发现高功能ASD幼儿在整体SRT上表现较快，这种特征在重叠任务上表现最为明显。针对这一结果，前人的研究中也得到了相似的发现（Caldanietal.,2020；Fischeretal.,2016）。高功能ASD幼儿的SRT较快，可能的原因有以下两点：其一，ASD幼儿对中央刺激的注意参与水平较低所致。本研究结果同vanderGeest等人（2001）的研究结果相似：与TD幼儿相比，高功能ASD幼儿可能由于对中央刺激注意的“投入度”和“参与度”不足，表现为对中央刺激的注意参与水平较低于TD幼儿，当目标出现时更为迅速地看向目标物，表现出较快的眼跳反应。其二，与TD个体相比，ASD个体存在眼动的缺陷，包括眼跳的发起（saccadeinitiation）和抑制控制（inhibitorycontrol）（Caldanietal.,2020）。ASD个体在眼跳相关的脑区存在异常的激活，主要涉及小脑（cerebellum）和脑干（brainstem）区域（Schmittetal.,2014）。在新近研究中，Caldani等人（2020）发现相比于TD儿童，ASD儿童在眼跳过程中存在更多的快速眼跳（SRT介于80~120ms的眼跳），并提及ASD儿童眼跳发起的异常和注意加工的缺陷可能是源于皮层网络（corticalnetwork）的异常激活（Leigh&Zee,2015）。本研究中空白重叠范式的任务需要幼儿发起眼跳看向目标物，由于脑部活动的异常可能导致ASD个体在眼跳发起上存在异常，因而在本研究中表现出SRT较短。
基于当前的研究，未来的研究中可考虑对以下两个问题进一步探究：其一，深入探究中央刺激的特征对ASD个体注意解离的影响。ASD幼儿的注意解离结果存在分歧和争议，对这些幼儿注意解离特征的揭示需要系统的探究。中央刺激的特征和属性可能对研究结果存在重要影响（Sacreyetal.,2014； Wilson&Saldaña,2019）。未来的研究可在本研究的基础上，进一步操控中央刺激材料的物理特征，深入探究刺激的运动形态（动态、静态）等属性对ASD个体注意解离的影响。其二，选用不同能力水平的ASD幼儿，进一步探究这些幼儿的注意解离特征。本研究选用的是高功能的ASD幼儿，WPPSI-IV的总智商均在70以上。结果未发现高功能ASD幼儿存在粘滞性注意，可能是由于这些幼儿并非重度ASD，且在康复训练中预后良好，通过后天的“弥补”，他们的注意解离能力“赶上”了TD幼儿。但是，由于ASD个体之间存在较大的差异性，这并不意味着所有的ASD幼儿都不存在注意解离的缺陷（Fischeretal.,2016）。值得注意的是在ASD群体中，40%的患儿存在语言问题，31%的患儿存在智力缺陷（IQ<70）。未来的研究应考虑探究不同能力水平的ASD幼儿是否存在粘滞性注意以及这些幼儿的注意解离特征同ASD病因之间是否存在密切关系。

5结论

本研究可得出如下结论：（1）在简单的刺激条件下，高功能ASD幼儿不存在粘滞性注意。（2）高功能ASD幼儿的注意转移能力完好，同TD幼儿表现相似。（3）高功能ASD幼儿的眼跳反应较快于TD儿童，可能是由于注意参与水平较低或眼跳发起异常所致。

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