自闭症谱系障碍儿童颜色视觉显现眼动特征

自闭症谱系障碍儿童颜色视觉显现眼动特征

1对于自然情境下的非植入性眼动技术协行性脑瘫（asd）通常被称为复发性脑瘫或抑郁，以社会交流困难、语言延迟和重复障碍行为为主要特征的综合性发展障碍。近年来,随着临床工作的不断深入,越来越多的研究者认为自闭症谱系障碍患者存在较为普遍的感知觉异常,而在即将发行的最新版《美国精神疾病诊断与统计手册》(DSM-V)对此类谱系障碍诊断标准的修订中也明确增加如下项目“对感知觉刺激输入表现出过度反应或反应不足(hyper-orhypo-reactivity),对环境中的刺激来源存在异常的知觉偏向”。但是,基于普通群体的反应时与正确率为主要因变量指标的传统知觉实验范式在自闭症谱系障碍群体的研究应用中受到很大的限制,例如,自闭症谱系障碍被试由于其特有的言语语言障碍导致其对于实验要求及指导语的理解存在困难,加之传统知觉实验对被试的行为反应及肢体姿势保持控制极为严格,容易使自闭症障碍被试产生抵触情绪,严重影响实验的生态效度。因此,通过在自然情境下的非植入性眼动技术来探讨自闭症谱系障碍群体的感知觉特征具有较大的理论意义与实践价值。在关于普通人群研究中,视知觉被认为是两个视觉亚系统连续运作的结果,一个是前注意系统的先期活动,以自动化的平行搜索(paralletsearch)形式,表现出毫不费劲且迅速地探测到对象特征;一个是注意系统的后期活动,它要求集中注意资源的系列搜索(serialsearch)。人们一般将第一个系统的视觉搜索或者知觉加工过程界定为“视觉突显”。研究者认为搜索某个特征明显的目标物非常容易,随着目标物的特征突显性的提高,搜索的有效率将得到巨大提高,而且这种搜索效率与干扰项的数量无关。那究竟目标物的哪些特征会提高视觉搜索的突显性?研究者发现目标物的颜色、方向或运动等特征能显著提高搜索的突显性;而形状却不是视觉搜索高突显的基本外部特征。考虑到“方向”与“运动”的变化很难通过静止的图片刺激材料得以实现,故以“颜色”特征探讨视觉突显成为诸多研究的首选。此外,颜色知觉的意义和价值还体现在以下两个方面:第一,颜色视知觉可以区分背景和目标对象,充当探测(detection)的角色;第二,颜色视知觉可以明确目标对象的区分度,充当分辨(discrimination)的角色。因此,从普通群体被试视觉突显的特征入手,结合自闭症谱系障碍儿童的知觉特殊性,在本实验中我们通过基本红蓝颜色方块的不同组合来对目标物的特征进行控制,并通过矩阵大小的变化来体现干扰项数量的改变,研究自闭症谱系障碍儿童是否与普通群体被试存在类似的知觉突显,尤其是探讨视知觉系统中最为重要的眼动指标(注视时间和注视点数)是否会受目标物特征(目标呈现方式)及干扰项刺激来源(矩阵大小)的影响。2学习方法2.1明确实验对象本研究采取方便取样和公开招募被试的方式进行实验被试的挑选。自闭症谱系障碍儿童的筛选标准应至少满足下列一项:(1)正规医院的专业医生关于儿童自闭症及相关疾病的诊断结论;(2)满足《美国精神疾病诊断与统计手册(第四版修订版)》的诊断标准(DSM-IV-T);(3)满足《儿童自闭症评定量表》(ChildhoodAutismRatingScale,CARS)中的确诊标准;(4)满足《自闭症儿童行为量表》(AutismBehaviorChecklist,ABC)中的确诊标准。此外,实验被试还排除其他可以确认的明显症状,如:脆性X综合征(fragile-Xsyndrome)、结节状硬化症(tuberoussclerosis)等。参加本实验的自闭症谱系障碍儿童共37名(男34名,女3名),年龄范围在7.5岁到15.5岁之间(月龄:M=143.11,SD=25.683),瑞文推理(CRT)测验分数为33.65(SD=12.730),皮博迪图片词汇(PPVT)测验分数为86.59(SD=20.752),被试均就读于上海市各区特殊教育学校(辅读学校或培智学校)。2.2目标不呈现界面的情况本实验以标准的红颜色(RGB:R=255,G=0,B=0)方块和蓝颜色(RGB:R=0,G=0,B=255)方块进行2×2和3×3的不同矩阵大小组合,方块的大小为3CM×3CM,而组合后的图片大小为:1280×768像素,分辨率为45.714像素/CM,颜色模式为RGB:8位,大背景为白色(详见图1。由于此稿为黑白打印,无法突显红色和蓝色,因此在本图1中,用“”图标表示红色方块,其余则为蓝色方块),其中,(A)代表2×2矩阵中的目标呈现界面;(B)代表2×2矩阵中的目标不呈现界面;(C)代表3×3矩阵中的目标呈现界面;(D)代表3×3矩阵中的目标不呈现界面。所以,本实验的刺激界面共有26次:一半为目标呈现的刺激界面(2×2矩阵有4次,3×3矩阵中有9次,共13次);一半为目标不呈现的刺激界面(2×2矩阵有4次,3×3矩阵中有9次,共13次)。本研究采取个别测试的方式的进行,参与研究的儿童先进行基本信息的登记和自闭症谱系障碍儿童的症状确认。被试在一间安静且光线充足的房间中完成实验数据的收集,儿童以最为舒服的姿势坐在离电脑显示屏前约65CM的位置,然后主试用言语和屏幕显示的方式相结合的方式告知其实验的要求及程序。在练习和正式施测前,先在电脑显示屏中呈现单一的红颜色方块或蓝颜色方块,在确保所有被试都能够准确命名红蓝颜色之后,我们才进行后续的系列环节。首先,开始练习环节,要求儿童迅速判断所呈现刺激界面中几张图片的异同,并用鼠标迅速点击不同的位置(若图片完全一致,则点击旁边固定空白区域;若图片不完全一致,则点击不同图片所在位置),要求越快越好。在儿童完全理解实验要求的前提下,进行20次的练习,如果练习准确率超过75%,即可开始正式实验。在正式施测时,每个刺激界面呈现之前,为了提醒儿童时刻注意屏幕,在屏幕正中心呈现注视点“+”(大小设置为:150点、浑厚样式、TimesNewRoman字体),背景为10%灰(RGB:R=235,G=235,B=235),呈现1200毫秒后自动转到刺激界面(详见下图2),在儿童完成反应后,进入下一轮刺激反应,其中所有刺激界面均随机呈现,整个实验所需时长范围为49100毫秒—134900毫秒。2.3被试和研究方法本实验中所有的刺激材料均通过联想ThinkPadE40(0578A59)电脑显示屏呈现(屏幕尺寸为14英寸,16:9宽屏设置,分辨率为1366×768,LED背光)。被试眼动数据采集的主要仪器为TobiiX120眼动仪及其配套的分析软件。Tobii眼动仪具有完全非植入性的特点,并不需要对被试的头部及身体运动进行人为约束(允许头动范围宽高深值为30CM×22CM×30CM),仅需对被试进行简单的引导就能捕捉到其眼动数据。该仪器的精度为0.5°,漂移小于0.3°。在本实验过程当中,眼动系统进行双眼追踪,采样率设置为120赫兹,针对每个被试进行五点定标。2.4数据分析指标TobiiX120眼动仪在120赫兹采样率设置的条件下,是以按每8.3毫秒采集原始数据,根据被试在完成实验过程中的任务反应及对于刺激图片主体区域的注视情况,本研究采用Tobiistudio分析软件中的兴趣区(areaofinterest,AOI)工具分析被试的眼动指标,主要通过Retangle工具截取刺激界面中颜色方块所在区域创建兴趣区,参考已有研究,确定以下两个眼动数据作为分析指标。(1)从注视点持续时间总总教长到目标兴趣区时间总持续时间是指从刺激材料开始呈现时,被试第一次注视到目标兴趣区到离开目标兴趣区期间所有注视点的持续时间总和,也称之为注视长度(fixationlength,FL)。(2)基于动态检出系统的动态分类算法veloct是指从刺激材料开始呈现时,被试在目标兴趣区内所有的注视点的个数总和。本研究注视点的定义均是以分析软件当中默认的TobiiFixationFilter的分类算法为准,其速度基准值(velocitythreshold)为35像素/窗口,距离基准值(distancethreshold)为35像素。2.5数据统计分析实验数据的处理主要通过眼动仪自带的Tobiistudio2.3.2分析软件进行,同时结合SPSS16.0统计软件进行描述性统计和差异性检验。3不同目标效能下的注视时间根据研究目的,本实验选择被试对刺激图片的注视时间(TFD)和注视点数(FC)作为知觉任务的因变量指标,详见表1。基于所收集到的有效眼动数据,我们将被试的总注视时间和注视点数分别进行2(呈现方式:1-目标呈现/2-目标不呈现)×2(矩阵大小:1-2×2矩阵/2-3×3矩阵)的重复测量方差分析。方差分析的结果显示,自闭症谱系障碍儿童在颜色视觉突显任务中所使用时间(TFD)方面,呈现方式主效应极其显著,F(1,36)=21.12,p<0.001,η2p=0.37,在目标呈现的情况下,被试的注视时间显著提高;矩阵大小的主效应显著,F(1,36)=13.92,p<0.05,η2p=0.28;呈现方式和矩阵大小的交互效应显著,F(1,36)=5.59,p<0.05,η2p=0.13。简单效应分析显示(见下图3),在2×2矩阵中,目标呈现条件下被试的注视时间显著得高于目标不呈现条件下的注视时间,F(1,36)=18.57,p<0.001,η2p=0.34;在3×3矩阵中,目标呈现条件下被试的注视时间也显著得高于目标不呈现条件下的注视时间,F(1,36)=17.81,p<0.001,η2p=0.31。同样,在目标呈现的情况下,被试对2×2矩阵的注视时间显著高于3×3矩阵的注视时间,F(1,36)=13.73,p<0.05,η2p=0.28;在目标不呈现的情况下,被试对2×2矩阵的注视时间也显著高于3×3矩阵的注视时间,F(1,36)=5.88,p<0.05,η2p=0.14。自闭症谱系障碍儿童在知觉突显任务中的注视点数(FC)方面,呈现方式的主效应显著,F(1,36)=4.58,p<0.05,η2p=0.11,自闭症谱系障碍儿童在目标呈现的情况下,其注视点数显著地多于目标不呈现的情况下;矩阵大小的主效应不显著,F(1,36)=0.61,p>0.05,η2p=0.02;二者交互效应不显著,F(1,36)=0.39,p>0.05,η2p=0.01。4视觉加工特征—分析与讨论在本实验研究中,无论是以注视时间还是以注视点数作为因变量,都显示目标有无出现的呈现方式对自闭症谱系障碍儿童颜色视觉突显知觉任务具有显著的影响。在目标出现的任务中,自闭症谱系障碍儿童的注视时间与注视点数均显著得高于目标没有出现的任务中,这至少说明两点:第一,自闭症谱系障碍儿童与普通个体一样能够对不同的刺激来源加以区分,而这也是个体进行信息加工及社交知觉的前提;第二,目标呈现方式的改变能够影响自闭症谱系障碍儿童的注意分配,与国外学者已有的研究结果甚为相似。2008年,Vogel在以反应时为因变量的实验研究中,发现被试对于目标呈现实验任务的反应时间显著地高于目标不呈现实验任务的反应时间,F(1,35)=33.886,p<0.05。临床观察发现,自闭症谱系障碍儿童在日常生活中经常会存在一些特定或古怪刻板的兴趣爱好尤其是知觉偏好,如:有的自闭症谱系障碍儿童喜欢旋转的物体、认真注视节奏间隔变化的闪光、过分关注细节及厌恶高频音等不同的临床表现,但这是不是意味着自闭症谱系障碍儿童能够对不同的刺激来源进行选择性注意尚缺乏客观的实验数据支撑。所以,本实验通过自闭症谱系障碍儿童在颜色搜索任务中对目标区域关注的眼动指标差异,探究其知觉加工特点,实验结果解释了视觉突显效应的影响,为其视知觉选择性偏好提供了实验依据,这与Krysko和Rutherford在2009年以面孔图片作为刺激材料的实验研究结果甚为一致,Krysko等人认为与普通被试一样,自闭症谱系障碍被试在对社交面孔的视觉搜索任务中的反应时表现同样良好,说明自闭症谱系障碍儿童存在基本完整的知觉探测机制,但是其实验准确率相对较低可能显现出其在使用的加工方式方面与普通个体存在细微的差异。与此同时,在本实验中,我们还有一个较为意外的发现,即矩阵越小反而捕获被试较多的注意资源,尤其体现在注视时间方面。对此,我们认为可能的原因是在特定的界面中,刺激数目越少越容易存在目标方块与背景方块的干扰作用。在2×2矩阵中,目标方块与背景方块的比例是1:3,而在3×3矩阵中,目标方块与背景方块的比例却是1:8。显然,在搜索不同方块的颜色视觉任务中,后者比前者的突显效应更为明显,被试的点击反应就相应更快,所需注视时间负载自然也就减少。但是,矩阵大小与呈现方式的交互效应显著,又揭示刺激材料或形式在颜色搜索任务中的复杂关系,提醒研究者在后续实验设计过程中,应该考虑目标项与干扰项的设置与转化对自闭症谱系障碍儿童知觉任务的影响。此外,本实验的结果关于注视时间与注视点数的关系也值得关注,尤其是与刺激材料或呈现方式之间的关系影响。我们发现,呈现方式在对自闭症谱系障碍儿童的注视时间(F=21.12,p<0.001)和注视点数(F=4.58,p<0.05)影响的主效应均为显著,而对于注视时间的影响(效应度η2p达0.37)远大于对于注视点数的影响(η2p=0.11)。因此,我们认为相对丰富且有明确目标性的刺激材料可能更容易引发自闭症谱系障碍儿童的视觉注意。刺激材料中矩阵大小变量在注视时间影响当中的主效应显著(F=13.92,p<0.05),而对于注视点数影响主效应并不显著(F=0.61,p>0.05),同样揭示自闭症谱系障碍儿童对于刺激材料加工的深度程度和精细程度可能存在独有的特点。所以,为了更深层次了解这种特殊性,提醒研究者在后续的实验设计中,对于眼动指标的选择方面既要考虑被试的注视时间,也要考虑被试的注视点数,甚至还需引用其他不同的眼动