自閉癥譜系障礙兒童顏色視覺顯現(xiàn)眼動特征

自閉癥譜系障礙兒童顏色視覺顯現(xiàn)眼動特征

1對于自然情境下的非植入性眼動技術(shù)協(xié)行性腦癱（asd）通常被稱為復(fù)發(fā)性腦癱或抑郁，以社會交流困難、語言延遲和重復(fù)障礙行為為主要特征的綜合性發(fā)展障礙。近年來,隨著臨床工作的不斷深入,越來越多的研究者認為自閉癥譜系障礙患者存在較為普遍的感知覺異常,而在即將發(fā)行的最新版《美國精神疾病診斷與統(tǒng)計手冊》(DSM-V)對此類譜系障礙診斷標準的修訂中也明確增加如下項目“對感知覺刺激輸入表現(xiàn)出過度反應(yīng)或反應(yīng)不足(hyper-orhypo-reactivity),對環(huán)境中的刺激來源存在異常的知覺偏向”。但是,基于普通群體的反應(yīng)時與正確率為主要因變量指標的傳統(tǒng)知覺實驗范式在自閉癥譜系障礙群體的研究應(yīng)用中受到很大的限制,例如,自閉癥譜系障礙被試由于其特有的言語語言障礙導(dǎo)致其對于實驗要求及指導(dǎo)語的理解存在困難,加之傳統(tǒng)知覺實驗對被試的行為反應(yīng)及肢體姿勢保持控制極為嚴格,容易使自閉癥障礙被試產(chǎn)生抵觸情緒,嚴重影響實驗的生態(tài)效度。因此,通過在自然情境下的非植入性眼動技術(shù)來探討自閉癥譜系障礙群體的感知覺特征具有較大的理論意義與實踐價值。在關(guān)于普通人群研究中,視知覺被認為是兩個視覺亞系統(tǒng)連續(xù)運作的結(jié)果,一個是前注意系統(tǒng)的先期活動,以自動化的平行搜索(paralletsearch)形式,表現(xiàn)出毫不費勁且迅速地探測到對象特征;一個是注意系統(tǒng)的后期活動,它要求集中注意資源的系列搜索(serialsearch)。人們一般將第一個系統(tǒng)的視覺搜索或者知覺加工過程界定為“視覺突顯”。研究者認為搜索某個特征明顯的目標物非常容易,隨著目標物的特征突顯性的提高,搜索的有效率將得到巨大提高,而且這種搜索效率與干擾項的數(shù)量無關(guān)。那究竟目標物的哪些特征會提高視覺搜索的突顯性?研究者發(fā)現(xiàn)目標物的顏色、方向或運動等特征能顯著提高搜索的突顯性;而形狀卻不是視覺搜索高突顯的基本外部特征?？紤]到“方向”與“運動”的變化很難通過靜止的圖片刺激材料得以實現(xiàn),故以“顏色”特征探討視覺突顯成為諸多研究的首選。此外,顏色知覺的意義和價值還體現(xiàn)在以下兩個方面:第一,顏色視知覺可以區(qū)分背景和目標對象,充當探測(detection)的角色;第二,顏色視知覺可以明確目標對象的區(qū)分度,充當分辨(discrimination)的角色。因此,從普通群體被試視覺突顯的特征入手,結(jié)合自閉癥譜系障礙兒童的知覺特殊性,在本實驗中我們通過基本紅藍顏色方塊的不同組合來對目標物的特征進行控制,并通過矩陣大小的變化來體現(xiàn)干擾項數(shù)量的改變,研究自閉癥譜系障礙兒童是否與普通群體被試存在類似的知覺突顯,尤其是探討視知覺系統(tǒng)中最為重要的眼動指標(注視時間和注視點數(shù))是否會受目標物特征(目標呈現(xiàn)方式)及干擾項刺激來源(矩陣大小)的影響。2學(xué)習方法2.1明確實驗對象本研究采取方便取樣和公開招募被試的方式進行實驗被試的挑選。自閉癥譜系障礙兒童的篩選標準應(yīng)至少滿足下列一項:(1)正規(guī)醫(yī)院的專業(yè)醫(yī)生關(guān)于兒童自閉癥及相關(guān)疾病的診斷結(jié)論;(2)滿足《美國精神疾病診斷與統(tǒng)計手冊(第四版修訂版)》的診斷標準(DSM-IV-T);(3)滿足《兒童自閉癥評定量表》(ChildhoodAutismRatingScale,CARS)中的確診標準;(4)滿足《自閉癥兒童行為量表》(AutismBehaviorChecklist,ABC)中的確診標準。此外,實驗被試還排除其他可以確認的明顯癥狀,如:脆性X綜合征(fragile-Xsyndrome)、結(jié)節(jié)狀硬化癥(tuberoussclerosis)等。參加本實驗的自閉癥譜系障礙兒童共37名(男34名,女3名),年齡范圍在7.5歲到15.5歲之間(月齡:M=143.11,SD=25.683),瑞文推理(CRT)測驗分數(shù)為33.65(SD=12.730),皮博迪圖片詞匯(PPVT)測驗分數(shù)為86.59(SD=20.752),被試均就讀于上海市各區(qū)特殊教育學(xué)校(輔讀學(xué)?；蚺嘀菍W(xué)校)。2.2目標不呈現(xiàn)界面的情況本實驗以標準的紅顏色(RGB:R=255,G=0,B=0)方塊和藍顏色(RGB:R=0,G=0,B=255)方塊進行2×2和3×3的不同矩陣大小組合,方塊的大小為3CM×3CM,而組合后的圖片大小為:1280×768像素,分辨率為45.714像素/CM,顏色模式為RGB:8位,大背景為白色(詳見圖1。由于此稿為黑白打印,無法突顯紅色和藍色,因此在本圖1中,用“”圖標表示紅色方塊,其余則為藍色方塊),其中,(A)代表2×2矩陣中的目標呈現(xiàn)界面;(B)代表2×2矩陣中的目標不呈現(xiàn)界面;(C)代表3×3矩陣中的目標呈現(xiàn)界面;(D)代表3×3矩陣中的目標不呈現(xiàn)界面。所以,本實驗的刺激界面共有26次:一半為目標呈現(xiàn)的刺激界面(2×2矩陣有4次,3×3矩陣中有9次,共13次);一半為目標不呈現(xiàn)的刺激界面(2×2矩陣有4次,3×3矩陣中有9次,共13次)。本研究采取個別測試的方式的進行,參與研究的兒童先進行基本信息的登記和自閉癥譜系障礙兒童的癥狀確認。被試在一間安靜且光線充足的房間中完成實驗數(shù)據(jù)的收集,兒童以最為舒服的姿勢坐在離電腦顯示屏前約65CM的位置,然后主試用言語和屏幕顯示的方式相結(jié)合的方式告知其實驗的要求及程序。在練習和正式施測前,先在電腦顯示屏中呈現(xiàn)單一的紅顏色方塊或藍顏色方塊,在確保所有被試都能夠準確命名紅藍顏色之后,我們才進行后續(xù)的系列環(huán)節(jié)。首先,開始練習環(huán)節(jié),要求兒童迅速判斷所呈現(xiàn)刺激界面中幾張圖片的異同,并用鼠標迅速點擊不同的位置(若圖片完全一致,則點擊旁邊固定空白區(qū)域;若圖片不完全一致,則點擊不同圖片所在位置),要求越快越好。在兒童完全理解實驗要求的前提下,進行20次的練習,如果練習準確率超過75%,即可開始正式實驗。在正式施測時,每個刺激界面呈現(xiàn)之前,為了提醒兒童時刻注意屏幕,在屏幕正中心呈現(xiàn)注視點“+”(大小設(shè)置為:150點、渾厚樣式、TimesNewRoman字體),背景為10%灰(RGB:R=235,G=235,B=235),呈現(xiàn)1200毫秒后自動轉(zhuǎn)到刺激界面(詳見下圖2),在兒童完成反應(yīng)后,進入下一輪刺激反應(yīng),其中所有刺激界面均隨機呈現(xiàn),整個實驗所需時長范圍為49100毫秒—134900毫秒。2.3被試和研究方法本實驗中所有的刺激材料均通過聯(lián)想ThinkPadE40(0578A59)電腦顯示屏呈現(xiàn)(屏幕尺寸為14英寸,16:9寬屏設(shè)置,分辨率為1366×768,LED背光)。被試眼動數(shù)據(jù)采集的主要儀器為TobiiX120眼動儀及其配套的分析軟件。Tobii眼動儀具有完全非植入性的特點,并不需要對被試的頭部及身體運動進行人為約束(允許頭動范圍寬高深值為30CM×22CM×30CM),僅需對被試進行簡單的引導(dǎo)就能捕捉到其眼動數(shù)據(jù)。該儀器的精度為0.5°,漂移小于0.3°。在本實驗過程當中,眼動系統(tǒng)進行雙眼追蹤,采樣率設(shè)置為120赫茲,針對每個被試進行五點定標。2.4數(shù)據(jù)分析指標TobiiX120眼動儀在120赫茲采樣率設(shè)置的條件下,是以按每8.3毫秒采集原始數(shù)據(jù),根據(jù)被試在完成實驗過程中的任務(wù)反應(yīng)及對于刺激圖片主體區(qū)域的注視情況,本研究采用Tobiistudio分析軟件中的興趣區(qū)(areaofinterest,AOI)工具分析被試的眼動指標,主要通過Retangle工具截取刺激界面中顏色方塊所在區(qū)域創(chuàng)建興趣區(qū),參考已有研究,確定以下兩個眼動數(shù)據(jù)作為分析指標。(1)從注視點持續(xù)時間總總教長到目標興趣區(qū)時間總持續(xù)時間是指從刺激材料開始呈現(xiàn)時,被試第一次注視到目標興趣區(qū)到離開目標興趣區(qū)期間所有注視點的持續(xù)時間總和,也稱之為注視長度(fixationlength,FL)。(2)基于動態(tài)檢出系統(tǒng)的動態(tài)分類算法veloct是指從刺激材料開始呈現(xiàn)時,被試在目標興趣區(qū)內(nèi)所有的注視點的個數(shù)總和。本研究注視點的定義均是以分析軟件當中默認的TobiiFixationFilter的分類算法為準,其速度基準值(velocitythreshold)為35像素/窗口,距離基準值(distancethreshold)為35像素。2.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析實驗數(shù)據(jù)的處理主要通過眼動儀自帶的Tobiistudio2.3.2分析軟件進行,同時結(jié)合SPSS16.0統(tǒng)計軟件進行描述性統(tǒng)計和差異性檢驗。3不同目標效能下的注視時間根據(jù)研究目的,本實驗選擇被試對刺激圖片的注視時間(TFD)和注視點數(shù)(FC)作為知覺任務(wù)的因變量指標,詳見表1?；谒占降挠行а蹌訑?shù)據(jù),我們將被試的總注視時間和注視點數(shù)分別進行2(呈現(xiàn)方式:1-目標呈現(xiàn)/2-目標不呈現(xiàn))×2(矩陣大小:1-2×2矩陣/2-3×3矩陣)的重復(fù)測量方差分析。方差分析的結(jié)果顯示,自閉癥譜系障礙兒童在顏色視覺突顯任務(wù)中所使用時間(TFD)方面,呈現(xiàn)方式主效應(yīng)極其顯著,F(1,36)=21.12,p<0.001,η2p=0.37,在目標呈現(xiàn)的情況下,被試的注視時間顯著提高;矩陣大小的主效應(yīng)顯著,F(1,36)=13.92,p<0.05,η2p=0.28;呈現(xiàn)方式和矩陣大小的交互效應(yīng)顯著,F(1,36)=5.59,p<0.05,η2p=0.13。簡單效應(yīng)分析顯示(見下圖3),在2×2矩陣中,目標呈現(xiàn)條件下被試的注視時間顯著得高于目標不呈現(xiàn)條件下的注視時間,F(1,36)=18.57,p<0.001,η2p=0.34;在3×3矩陣中,目標呈現(xiàn)條件下被試的注視時間也顯著得高于目標不呈現(xiàn)條件下的注視時間,F(1,36)=17.81,p<0.001,η2p=0.31。同樣,在目標呈現(xiàn)的情況下,被試對2×2矩陣的注視時間顯著高于3×3矩陣的注視時間,F(1,36)=13.73,p<0.05,η2p=0.28;在目標不呈現(xiàn)的情況下,被試對2×2矩陣的注視時間也顯著高于3×3矩陣的注視時間,F(1,36)=5.88,p<0.05,η2p=0.14。自閉癥譜系障礙兒童在知覺突顯任務(wù)中的注視點數(shù)(FC)方面,呈現(xiàn)方式的主效應(yīng)顯著,F(1,36)=4.58,p<0.05,η2p=0.11,自閉癥譜系障礙兒童在目標呈現(xiàn)的情況下,其注視點數(shù)顯著地多于目標不呈現(xiàn)的情況下;矩陣大小的主效應(yīng)不顯著,F(1,36)=0.61,p>0.05,η2p=0.02;二者交互效應(yīng)不顯著,F(1,36)=0.39,p>0.05,η2p=0.01。4視覺加工特征—分析與討論在本實驗研究中,無論是以注視時間還是以注視點數(shù)作為因變量,都顯示目標有無出現(xiàn)的呈現(xiàn)方式對自閉癥譜系障礙兒童顏色視覺突顯知覺任務(wù)具有顯著的影響。在目標出現(xiàn)的任務(wù)中,自閉癥譜系障礙兒童的注視時間與注視點數(shù)均顯著得高于目標沒有出現(xiàn)的任務(wù)中,這至少說明兩點:第一,自閉癥譜系障礙兒童與普通個體一樣能夠?qū)Σ煌拇碳碓醇右詤^(qū)分,而這也是個體進行信息加工及社交知覺的前提;第二,目標呈現(xiàn)方式的改變能夠影響自閉癥譜系障礙兒童的注意分配,與國外學(xué)者已有的研究結(jié)果甚為相似。2008年,Vogel在以反應(yīng)時為因變量的實驗研究中,發(fā)現(xiàn)被試對于目標呈現(xiàn)實驗任務(wù)的反應(yīng)時間顯著地高于目標不呈現(xiàn)實驗任務(wù)的反應(yīng)時間,F(1,35)=33.886,p<0.05。臨床觀察發(fā)現(xiàn),自閉癥譜系障礙兒童在日常生活中經(jīng)常會存在一些特定或古怪刻板的興趣愛好尤其是知覺偏好,如:有的自閉癥譜系障礙兒童喜歡旋轉(zhuǎn)的物體、認真注視節(jié)奏間隔變化的閃光、過分關(guān)注細節(jié)及厭惡高頻音等不同的臨床表現(xiàn),但這是不是意味著自閉癥譜系障礙兒童能夠?qū)Σ煌拇碳碓催M行選擇性注意尚缺乏客觀的實驗數(shù)據(jù)支撐。所以,本實驗通過自閉癥譜系障礙兒童在顏色搜索任務(wù)中對目標區(qū)域關(guān)注的眼動指標差異,探究其知覺加工特點,實驗結(jié)果解釋了視覺突顯效應(yīng)的影響,為其視知覺選擇性偏好提供了實驗依據(jù),這與Krysko和Rutherford在2009年以面孔圖片作為刺激材料的實驗研究結(jié)果甚為一致,Krysko等人認為與普通被試一樣,自閉癥譜系障礙被試在對社交面孔的視覺搜索任務(wù)中的反應(yīng)時表現(xiàn)同樣良好,說明自閉癥譜系障礙兒童存在基本完整的知覺探測機制,但是其實驗準確率相對較低可能顯現(xiàn)出其在使用的加工方式方面與普通個體存在細微的差異。與此同時,在本實驗中,我們還有一個較為意外的發(fā)現(xiàn),即矩陣越小反而捕獲被試較多的注意資源,尤其體現(xiàn)在注視時間方面。對此,我們認為可能的原因是在特定的界面中,刺激數(shù)目越少越容易存在目標方塊與背景方塊的干擾作用。在2×2矩陣中,目標方塊與背景方塊的比例是1:3,而在3×3矩陣中,目標方塊與背景方塊的比例卻是1:8。顯然,在搜索不同方塊的顏色視覺任務(wù)中,后者比前者的突顯效應(yīng)更為明顯,被試的點擊反應(yīng)就相應(yīng)更快,所需注視時間負載自然也就減少。但是,矩陣大小與呈現(xiàn)方式的交互效應(yīng)顯著,又揭示刺激材料或形式在顏色搜索任務(wù)中的復(fù)雜關(guān)系,提醒研究者在后續(xù)實驗設(shè)計過程中,應(yīng)該考慮目標項與干擾項的設(shè)置與轉(zhuǎn)化對自閉癥譜系障礙兒童知覺任務(wù)的影響。此外,本實驗的結(jié)果關(guān)于注視時間與注視點數(shù)的關(guān)系也值得關(guān)注,尤其是與刺激材料或呈現(xiàn)方式之間的關(guān)系影響。我們發(fā)現(xiàn),呈現(xiàn)方式在對自閉癥譜系障礙兒童的注視時間(F=21.12,p<0.001)和注視點數(shù)(F=4.58,p<0.05)影響的主效應(yīng)均為顯著,而對于注視時間的影響(效應(yīng)度η2p達0.37)遠大于對于注視點數(shù)的影響(η2p=0.11)。因此,我們認為相對豐富且有明確目標性的刺激材料可能更容易引發(fā)自閉癥譜系障礙兒童的視覺注意。刺激材料中矩陣大小變量在注視時間影響當中的主效應(yīng)顯著(F=13.92,p<0.05),而對于注視點數(shù)影響主效應(yīng)并不顯著(F=0.61,p>0.05),同樣揭示自閉癥譜系障礙兒童對于刺激材料加工的深度程度和精細程度可能存在獨有的特點。所以,為了更深層次了解這種特殊性,提醒研究者在后續(xù)的實驗設(shè)計中,對于眼動指標的選擇方面既要考慮被試的注視時間,也要考慮被試的注視點數(shù),甚至還需引用其他不同的眼動