PRT干预可以改善ASD个体社会动机的神经机制

PRT干预改善社会动机神经机制的证据:两个案例研究

Neural Mechanisms of Improvements in Social Motivation After Pivotal Response Treatment: Two Case Studies 

01摘要

关键反应干预(PRT)是一种循证有效的行为干预方法，对自闭症谱系障碍(ASD)儿童的沟通、行为和社交技能均有积极影响。我们首次使用功能性磁共振成像来确定PRT干预两名ASD幼儿有效的神经机制。在PRT干预前和干预4个月后，分别对ASD幼儿的社会沟通、适应行为、眼动轨迹和对社会刺激的神经反馈进行了测量。

两名儿童在行为结果方面都表现出显著的进步，且加工社会刺激的大脑区域激活增强。这些结果表明，PRT干预能够促进ASD幼儿社会知觉的神经系统的发展。

02引言

关键反应训练(PRT)是针对自闭症谱系障碍(ASD)儿童的一种循证有效的行为干预方法，建立在应用行为分析(ABA)的关键技术基础上。它旨在通过解决社会动机或关键反应的核心缺陷来提高ASD个体的社会沟通技能。针对每个孩子的自然动机，PRT关注的是功能性沟通，而不是机械学习(Koegel and Koegel，2006)。

PRT最初是为发展无语言自闭症儿童的口语而开发的(Koegel et al.1987)，被称为“自然语言教学范式”(Natural Language Teaching Paradigm)。与传统的结构化教学不同(治疗师只提供指导语、提示和强化正确的回答)，PRT使用了功能性和多样化的刺激、自然强化物和强化努力和尝试，所有这些都在自然情境中进行。

自发展以来，PRT便强调家长的加入(Laski et al.1988)，除基础语言之外，PRT的目标已扩展到恰当的社交行为(Koegel and Frea 1993)、象征性游戏(Stahmer 1995)、语言理解(Koegel et al. 1998)和自我发起(Koegel et al. 2003)。越来越多证据支持PRT干预能有效改善无语言和有语言ASD儿童的关键行为。

目前，验证PRT有效的研究多依赖于外在的行为测量数据。行为结果证明了目标技能的提升，但它们无法说明变化发生的潜在机制。近年来，功能磁共振成像(fMRI)已被用于测量干预的效果，实现了研究和临床实践之间强有力的联系转化。它们不仅描述了干预是如何起作用的，而且还描述了对谁最有效，以及为什么最有效。有证据指出，即使ASD个体在外显行为上没有差异，在神经系统水平的活动中差异却很明显(Elsabbagh et al. 2012; Kaiser et al. 2010)，因此，脑功能的测量可以提供更有效的干预反应指标和更敏感的干预结果指标。

03研究方法

被试1

MM在2岁时首次被发育行为儿科医生诊断为自闭症障碍。她在5岁零1个月时在耶鲁儿童研究中心接受了评估。认知功能使用差异能力量表（第二版，DAS-II;Elliott 2006)，她的分数在平均水平以上(GCA =117;口语=111;非语言推理=117;空间=114)。语言功能使用学前临床语言能力评估(Clinical Evaluation of Language Fundamentals, Preschool，CELF-P-2;Wiig et al. 2004)，她的分数在正常范围内(核心语言=102;接受性语言=109;表达语言=102;语言内容=121;语言结构=92)。

适应性功能采用文兰适应行为量表，第二版(Vineland-II;Sparrow et al. 2005)评估，该个案的适应性行为分数低于平均水平，低于她的认知能力(标准得分:沟通=85，日常生活技能=75，社交=83)。ASD的诊断依据为自闭症诊断观察量表(ADOS;Lord et al. 2002)(模块3)，自闭症诊断访谈量表-修正版(ADI-R;Rutter et al. 2003)，最终诊断由临床医师判断确认。在干预计划开始前，为MM确定的干预目标包括:(1)与社交伙伴交谈/互动时适当的身体姿势，(2)恰当的声音调节，以及(3)发起社交互动。

被试2

CC在1岁9个月时被临床心理医生首次诊断为广泛性发育障碍-非特殊型(PDD-NOS)。他在5岁5个月时在耶鲁儿童研究中心接受了评估。使用DAS-II评估患者的认知功能，得分范围从平均到非常高的范围(GCA=132;口头=147;非语言推理=107;空间=123)。用CELF-P-2评估语言功能，得分在平均分以上(核心语言=123;接受型语言=119;表达性语言=123;语言内容=131;语言结构=116)。

根据Vineland-II测试，他的适应能力处于中等水平，但低于他的认知能力(标准分:沟通=106，日常生活技能=111，社交=90)。ASD的诊断采用ADOS(Module 3)的直接临床互动观察和ADI-R的父母报告，最终诊断由临床判断确定。在干预计划开始前，确定了CC的干预目标包括:(1)发展叙述性语言能力，(2)提高观点采择能力，以及(3)改善在游戏和对话环境下的互动性。

04研究过程

基线期数据在开始干预前进行收集（t1），干预后数据在干预后4个月(t2)收集。由3名接受过PRT培训的临床医师实施干预。干预包括与ASD儿童的一对一干预以及父母培训，干预场所包括诊所和家里，干预时长每周8-10小时，共4个月。

测量仪器和工具

差异能力量表-II(DAS-II)，早期成套测验- DAS-II是一种对认知能力的标准化评估，测量语言、非语言和空间推理能力。本研究使用DAS-II进行t1时的受试者特征分析。

孤独症诊断访谈量表修订版(ADI-R)是由父母访谈报告的综合性诊断量表，主要关注语言/沟通、社会互动以及限制性、重复性和刻板的行为和兴趣。在t1时由两名被试的母亲报告确定被试特征。

孤独症诊断观察量表(ADOS)：一种半结构化的诊断评估，允许临床医生观察和评估与ASD相关的社交、沟通和重复行为。由不参与本研究的临床专家在t1和t2两个时间点对两名被试进行诊断评估。ADOS用于确定被试特征以及干预结果的测量。

文兰适应行为量表(II)是对适应功能的评估，测量四个方面技能:沟通、日常生活、社交和运动技能。本研究仅涉及沟通、日常生活和社交3个领域。在t1和t2时，我们使用Vineland-II量表对被试的母亲进行了访谈。

学龄前儿童语言基础临床评估-2 (CELF-P-2)和第四版(CELF-4)是针对3-6岁儿童的标准化语言评估，用于评估接受和表达的句法和语义能力。它有助于提供关于儿童理解和使用语言数量和类型。一位在ASD方面有丰富经验的言语语言病理学家在t1时给两名被试测试CELF-P-2。语用概况分测验CELF-4在t1和t2进行。语用概况分测验用于评估儿童的语言使用。更具体地说，它评估以下领域的实用技能:仪式和对话技能;询问、提供和回应信息;以及非语言沟通技巧。

行为编码：在干预前和干预后，两个孩子与他们的母亲以及一名训练有素的研究人员互动的视频都被录了下来。我们在一个非结构化的环境(自由玩耍)中收集数据，被试的母亲与孩子像平常一样自由玩耍。我们为他们提供了一套标准化的玩具(泡泡、塑料鸭、泡沫形状、糖果乐园、建筑纸、动物书、橡皮泥、气球、士兵模型、塑料昆虫、泡沫枪、闪光笔、两个毛绒动物)。互动持续10分钟。此外，我们将每名被试与一名训练有素的研究人员互动的视频录制下来，研究人员有预先设定的4组对话(例如，“我家里有一只宠物”)。

眼动追踪：使用Tobii T60 XL眼动仪采集眼动数据，采用瞳孔中心角膜反射(PCCR)技术，追踪双眼轨迹，额定精度为0.5°，采样频率为60 Hz。使用Tobii Studio 2.1收集处理数据。应用ClearView注视点过滤器对所有原始数据进行分析。眼动仪采用5点校准。在t1、t2时采集受试者眼动数据。在眼球追踪过程中呈现的刺激材料包括来自NimStim的14张成人面孔(每张面孔呈现3次:开心、恐惧和中性表情)和14张房子图片。该任务呈现两次，每一次4分13秒，面孔和房子随机出现(持续2或3秒)。兴趣区(AOIs)包括眼睛、嘴巴、面部、整个图像。眼动指标包括：总注视时间(TFD)，以及注视时间百分比(POLT)。通过将每个AOI的TFD除以总图像的TFD(即TFD眼/TFD总图像= POLT眼)来计算眼和口AOI的POLT。

fMRI—研究任务是一项被动观察任务，被试看到的是由动作捕捉数据创建的生物运动的连贯或混乱的点光。通过随机选取16个点并重新定位其运动轨迹，构建了生物运动图。MRI扫描时，采用E-Prime 2.0软件(Psychological software Tools)呈现刺激，无音频。实验包括6个生物运动片段和6个打乱的运动片段，采用交替区组设计(每个区组时间为24s)。要求被试观看视频并保持静止。任务共持续328s，分别在t1和t2时间点向两名被试者展示。

05研究结果

社交沟通技能

在t1和t2时，由独立于本项目的临床医师对两名儿童进行ADOS评估。两个孩子在他们社交沟通目标方面都有改善，但只有CC在他的ADOS评分上从t1到t2有改善。CC的ADOS总评分在t1时达到了诊断ASD的临界值，但在t2时未达到诊断ASD的临界值。表1描述了t1和t2时被试的ADOS评分。

在t1和t2时，使用CELF-4的语用量表分测试对两名儿童的语用进行评估。干预后CC和MM均有改善。CC在干预后的语用语言得分在正常范围内。

适应性行为

在t1和t2时，使用Vineland-II对两个孩子的母亲进行了访谈。MM在接受、表达、写作、家庭、社区、游戏和休闲时间以及应对技能方面均有所发展。她的人际关系和个人日常生活评分保持稳定。CC在接受、写作、家庭、游戏和休闲时间以及应对技能方面均较预期增长快。他的表达、个人和人际关系维度得分较干预前降低。他的社区评分保持稳定。

行为编码

行为编码包括(1)与社交伙伴交谈/互动时适当的身体姿势，(2)恰当的声音调节，以及(3)发起社交互动。MM的编码行为是:“适当的声音调节”，“问题”，“评论”和“请求”。CC的编码行为包括“切题的评论”、“问题”、“对话”(例如至少有4个回合的对话)和“包含细节的描述”(例如在叙事描述中包含的细节数量)。除了“请求”之外，MM在每个类别中的发生数均有所增加。在自由游戏过程中，MM增加了“适当的语音调制”和“评论”，但保持“请求”数量没发生变化，“提问题”数量减少。CC增加了“话题评论”和“叙述细节”的次数，但“对话”的次数不变，减少了“提问题”的次数。在自由游戏过程中，CC增加了4种编码行为中的3种(“提问”、“对话”和“叙述细节”)，“关于话题的评论”数量保持稳定。

fMRI

如图1所示，干预后MM在三个区域表现出更大的激活; 涉及State的左侧梭状回(FG)的和涉及Trait的左侧背外侧前额叶皮质(dlPFC)的一部分。CC在干预后表现出四个区域的更大激活; 涉及State的右侧后颞上沟(pSTS)的一部分，左侧腹外侧前额叶皮质(vlPFC)，右侧梭状回FG，左侧梭状回FG。

眼动

表4分别为MM和CC的所有三个AOI的原始TFD数据。与t1相比，MM在t2 (13.52 s)时对整个图像的注视时间更少，对眼睛和嘴巴看得更少。注视眼睛和嘴巴的比例从1.15降到0.87。CC在干预后2个时间点注视整个图像的时间无显著变化，但干预后注视眼睛的比例明显增加 (t1 = 0.68, t2 = 0.99)。表II还分别描绘了MM和CC在t1和t2时的眼睛和嘴巴的POLT数据。虽然MM在t2时间花在两个AOIs上的时间较少，但她的注视模式保持稳定(POLT眼睛:POLT嘴巴在t1 = 1.14, t2 = 0.97)。虽然CC在t1时注视嘴部的时间比大于眼睛部分，但他似乎在t2时趋于正常化(POLT眼睛:POLT嘴部在t1 = 0.68, t2 = 1.00)。

06讨论

本研究利用生物运动知觉范式评估PRT是否会影响ASD儿童处理生物运动信息的方式。结果显示，PRT干预使得ASD儿童参与社会感知加工的脑区激活增强。这些发现表明，针对关键行为，结合自然强化物奖励ASD儿童的干预，能够重塑ASD儿童的社会感知神经系统。

两名儿童在干预后，梭状回（FG）的激活均有所增加，反映出区分生物运动和非生物运动的能力增强。Grossman和Blake(2002)研究结果也显示，外侧梭状回(FG)传递区分两种类型运动的神经信号。此外，社会归因任务(Social Attribution Task, Schultz et al. 2003)中，FG参与非面孔刺激中的社会认知加工。这些研究均表明FG在非面孔社会认知中的作用(Castelli et al. 2000)，提示该区域对生物运动的激活增强可能反映了干预的连锁反应，即MM和CC现在能够将社会性特征推广到更抽象的社会刺激上。

以往多项研究表明，ASD儿童在面孔加工过程中表现出FG活化不足(Pelphrey et al. 2007;Pierce et al.2001;Schultz et al.2000)。本研究发现，ASD儿童的FG并不是完全损坏了，只是没有有效地参与生物运动加工。这与我们之前的研究结果一致，即ASD个体的眼睛注视点落在眼睛区域时，FG的激活增强(Perlman et al. 2011)。

这些研究结果为开发干预方案提供了极大的信息，即要强调社会物或情境突出性的重要性。ASD是一种神经发育障碍，越早为ASD儿童创造这种突出性，他或她的大脑就越早能够区分社会性和非社会性，提高处理这些刺激的熟练程度，也能促进其他领域的发展。

PRT干预后，两名儿童在ASD核心症状、适应能力方面都取得了显著的进步。值得注意的是，这两个孩子在适应性人际关系和个人日常生活技能方面的得分要么保持稳定，要么有所下降。这可能并不是技能的真正退化，而是PRT对父母的培训使父母更清楚地看到了儿童发育的迟滞性。此外，文兰适应量表（II）中的人际交往能力，可能不会在这么短的时间内出现变化。该部分与友谊(如“有一个最好的朋友”)和互惠关系(即“认识到其他人的喜好”)有关，这都需要花时间来发展。

CELF-4的语用分测试以及行为编码得到的结果均显示，两名儿童在社交沟通技能方面有所进步。干预后儿童CC的CELF-4实用语言分测试分数显示达到了正常水平。使用ADOS评估的社交沟通技能方面，儿童CC取得了显著性进步，干预后不再符合ASD的诊断标准；而儿童MM的变化不大。两个儿童的差异可能与干预目标有关，儿童CC在干预前的能力水平较好，干预目标比较高阶，如叙事性语言和观点采择；而儿童MM干预前有更明显的社交缺陷，干预目标更基础，如适当的身体姿势。

由于个案研究存在一定的局限性。我们目前正在对60名儿童进行一项全面的研究，来证明PRT干预引发了行为或神经的改变，而非4个月生理发育的结果。我们正在进行的工作还将事件相关电位(ERPs)作为一种补充的神经影像学方法来提高时间分辨率。通过这种方式，我们将能够监测参与社会感知的大脑区域的强度和效率的变化。

ASD的个体差异性极大，因此相关的干预研究必须考虑到这种异质性。本研究中，两名儿童的基线水平不同，表现出不同的技能特征，干预后都有进步，但他们在干预后的进步程度和达到的技能水平是不同的。值得注意的是，这两名儿童在适应技能和对生物运动的神经反应方面均有改善。将行为和基于脑功能的指标作为干预效果的预测因素，这是制定干预计划的第一步，以便从通用的干预转换为个性化的干预。

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