​自闭症最新研究!2月龄可预测症状,还能检验干预效果

​自闭症最新研究!2月龄可预测症状,还能检验干预效果近日,罗学荣教授在一次会议上分享了关于自闭症眼动追踪的研究成果。罗学荣是中南大学湘雅二医院精神卫生研究所主任医师,精神病学科副主任,博士生导师。

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VOL 2924

“婴幼儿对几何图形的注视偏好可作为预警和诊断的重要参考!”

“太复杂的社交场景,反而不利于自闭症孩子学社交。”

近日,罗学荣教授在一次会议上分享了关于自闭症眼动追踪的研究成果。

罗学荣是中南大学湘雅二医院精神卫生研究所主任医师,精神病学科副主任,博士生导师。自1985年开始,对儿童自闭症的病因、临床评估、诊断与干预有深入的研究。

在他看来,自闭症的眼动追踪研究对于早期预警、干预有很大的指引价值。

本文根据罗学荣讲座及采访整理。

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ASD眼追踪研究怎么做?

自闭症谱系障碍(Autism spectrum disorders, ASD)是一种起病于婴幼儿时期的神经发育障碍,其特征是在社交交流和社交互动方面出现不同程度的障碍,并伴有兴趣狭窄、动作和行为重复刻板。

近年来,ASD有患病率逐年上升的趋势,美国CDC最新发布数据为2.3%,我国一项多中心研究报告的患病率为0.70%。

目前,ASD的诊断多基于临床医生对症状的评估,缺乏客观的生物学指标。因此ASD的诊断相对发病年龄有所延迟,美国CDC报告的ASD诊断中位数年龄为3-6岁。

ASD公认的治疗方式为早期干预和教育训练,且干预越早,预后将越好。

因此,有必要寻找有助于早期预测、诊断ASD的生物标记物,从而实现早诊断,早治疗,帮助患者获得更好的预后

眼追踪技术可以无创地定量测量眼动(如眼睛的注视位置、注视时长、扫描路径等),近几十年来,越来越多的研究将眼追踪技术运用于ASD诊断。

ASD眼动追踪运用比较多的场景是,在社交场景(动态)中,观察参与者感兴趣的区域。在社交刺激和非社交刺激同时呈现(静态或动态)时,观察参与者的注视偏好。

我们的研究团队常用有5个眼动范式。

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第一个是人物模拟电风扇的旋转动作,观察参与者对局部兴趣的偏好。

第二个是人物模拟卡通动作,观察参与者对人造面孔的偏好。

第三个是看参与者能否跟随视频里人物的注视方向,观察患者的相互协调注意力。

第四个是在社交互动场景中,人物讲话时背后有很多物品,观察参与者的注意力分配情况。

我们还设计了复杂的社交场景,比如在幼儿园的环境中,几个小朋友在做游戏,观察参与者的注意力模式有无异常。

2017年的一项研究发现,将眼动刺激材料分为社交刺激和非社交刺激时,ASD患者注视非社交刺激时,和正常对照的注视差异最大。

在各类眼动范式中,注视人物互动时,ASD患者和正常对照组差异最大;对眼动刺激材料按照兴趣区划分,在眼睛和全脸兴趣区,ASD患者和正常对照的注视差异最大。

因此,我们团队的ASD眼动研究主要统计的眼动指标有:参与者对感兴趣区域的注视时间、注视次数;刺激开始后,参与者的注视首次进入感兴趣区域所需的时间等。

2岁前或可预测自闭症

利用眼动追踪标记物诊断ASD方面,国外已经有很多研究。

比如,利用几何偏好眼动范式诊断ASD。

2011年的一篇文献显示,研究者选取了37个ASD患儿,22个发育迟缓婴幼儿,51个正常发育的婴幼儿,每人观看一分钟视频,视频内容是并列呈现的单个人物做瑜伽和几何图形,用眼动追踪仪记录他们的注视行为数据。

研究发现,正常发育儿童更多注视人物的眼睛部位,功能很差的ASD孩子,更多注视几何图形。

这和我们临床上看到的ASD患者类似,他们大多喜欢旋转的灯箱和电风扇等

2016年,一项发布在美国国立卫生研究院的文献显示,研究人员研究了六个不同组别的334名幼儿样本,其中115名患有ASD的幼儿,20名具有ASD特征的幼儿,57名患有发育迟缓的幼儿,53名患有其他疾病,64名具有典型发育的幼儿和25名ASD患儿的兄弟姐妹(未确诊)。

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结果与以前的研究相似,一部分患有ASD的幼儿69%时间以上都在注视几何图形。而相比喜欢注视社交视频的ASD幼儿,喜欢注视几何图形的ASD婴幼儿,在认知、语言和社交技能方面较差。

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这些结果表明,对几何图形的异常注视偏好,可能是一种症状较为严重的ASD亚型的早期生物学标记

同样有研究利用动态几何和社交互动眼动范式,研究了1863名ASD、发育迟缓和正常发育12-48月龄儿童,发现以注视几何图形的时间大于 61.3% 为阈值诊断ASD,特异度是95%。

所以我们讲,几何偏好这一特征可以作为两岁前识别ASD特征

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最早2月龄就能发现迹象

2013年,Nature发布的一项研究显示。后来被诊断为ASD的婴儿,早在2月龄时,就已经表现出ASD迹象,这是最早能探测出ASD症状的阶段。

研究表明,2月龄到6月龄阶段,ASD患者存在较短的发育期,利用眼动注视特点能及早发现眼神异常。

并且,在2月龄到24月龄期间,ASD幼儿注视人物眼睛的时间随着年龄增长而降低。

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虽然,这项发现仍停留在研究层面,但可以作为ASD儿童的早期预警。

这对一些高风险的ASD幼儿也有警示意义,所谓高风险ASD幼儿,指的是有确诊ASD的兄弟姐妹,低风险则代表没有。

还有研究发现,后来被诊断为ASD的婴幼儿和后期发展异常的幼儿,分别在10-18月龄时,很少能顺着别人的视线方向观察事物。

这也说明了社交障碍的婴幼儿,两岁前就表现出了相互协调注意异常

希望这些研究,能对早期发现和早期干预,起到积极的作用。

不同范式区分效果如何?

以上这些研究都是国外的,国内也有ASD患者注视异常的相关研究。

我们知道ASD儿童害怕恐惧的表情,有一项研究选取了平均年龄为7岁的孩子,一组为22名高功能ASD患者,一组是22名普通男孩。

研究者们截取恐惧表情的眼睛区域,并给与12种不同汽车的高兴趣刺激和12种不同蔬菜的低兴趣刺激。

在高兴趣的刺激下,正常孩子和高功能ASD孩子对眼睛的注视和首次注视频率同时减少。

但只在ASD孩子组发现,当他们首次看向眼睛后,对眼睛的持续观看时间减少,首次注视看向物体后对眼睛的注视时间减少。

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用人物动态眼动范式识别ASD方面。

播放一段人物在说英语字母的无声视频,观察发现ASD患者对眼睛、嘴、鼻子、身体、人、脸部注视时间显著减少。

几种常见眼动范式区分ASD的效果如何呢?有研究通过对比动态人物和动态几何,动态的生物运动和非生物运动,小孩玩玩具和玩具的静态图片。

结果发现,动态人物和动态几何范式区分ASD的效果最好

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建立机器模型用于诊断


找到了适合的眼动范式,下一步就是建立机器模型。

多种研究表明,ASD患者的注视行为会避开人物面部的中央区域。

还有研究说明,4岁以上的ASD儿童和正常儿童观看简单的社交刺激(1个小朋友)时,对社交刺激的注视没有差异,当社交刺激增加到2个或3个小朋友做游戏时,ASD儿童对社交刺激的注视减少。

可能是由于随着年龄增长,ASD儿童的社交和认知能力有所提高,能够处理简单的社交刺激时。

但这也提示我们,过于简单的社交刺激不足以引发ASD儿童和正常儿童的注视差异,无法将此用于诊断

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在这些研究的基础上,我们的研究团队对眼动范式进行了扩充,建立了ASD儿童眼动预测模型。

分别是,局限兴趣偏好、人造面孔偏好、场景复杂性偏好、社会互动范式、多种眼动范式模型。

综合多种眼动范式,我们选取了3个最重要的特征:人造面孔偏好范式中进入人物头部的潜伏期、对身体的关注时长、和2个小朋友互动时对人物头部的关注时长。

实验结果说明,多种眼动范式结合能够有效区分出ASD儿童,进入感兴趣区的潜伏期这项指标在甄别ASD疑似儿童方面能力更强,拟成为ASD疑似儿童的眼动预警标记物

对干预的启发?

临床上,自闭症孩子一般2到3岁左右才能诊断。自闭症的眼动追踪研究还有意义吗?对干预有啥指引和借鉴呢?

当然有!以上研究成果提示我们:

ASD儿童对于社交线索丰富的区域(比如人物面部)不感兴趣,关注到这些区域所花的时间更长。

也就是说,在实际干预中,我们可以想办法缩短ASD儿童注视到社交线索的时间。比如调整社交场景,更换熟悉的场景、调整活动的难易、改变活动形式等。

其次,较为复杂的社交场景容易加大ASD儿童的认知负荷,可能会导致他们更加回避社交线索多的部位,反而不利于社交培养。

所以,社交干预时,我们应了解孩子的能力情况,并选择合宜的材料或场景。

另外,有研究发现,ASD患者对嘴巴/眼睛注视比例的降低意味着语言能力的提高;对非社交刺激的关注增加预示了干预效果不佳,相反,对社交刺激的关注增加预示着ASD患者可随着干预进行,发育水平提高更多。

也就是说,干预效果好不好,可以通过眼追踪标记物来检验

最后,既往对ASD高危儿的眼动追踪表明,在9月龄时,他们就已经表现出较强的视觉搜索能力,这提示家长,增强的视觉搜索能力可能作为ASD预警的指标之一。

但需要注意的是,视觉搜索能力增强,是部分ASD儿童感知觉发展异常的表现,并不是所有ASD孩子都有这个表现。

从另一方面来看,如果家长发现孩子具备这方面特质,若加以合适的引导,也可作为兴趣或将来的职业方向培养。(大米和小米:英国有一位被称为“人肉照相机”的自闭症画家斯蒂芬·威尔夏,他有很强的视觉搜索能力,在陌生城市转一圈,就可以把街景建筑还原出来。)

*本文经罗学荣教授审校发布、罗学荣教授硕士研究生吴舒娴对本文亦有贡献。

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采写 | 眉沙
编辑 | 皮皮爸
内文图 | 罗学荣讲座PPT
封面图 | Pixabay

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