眼动技术在自闭症患者心理理论研究中的应用



论文原文

文献:Czajeczny, D., Jaroszkiewicz, A., Daroszewski, P., Kopczyński, P., Warchoł-Biedermann, K., Pigłowska, A., Samborski, W., Wójciak, R. W., & Mojs, E. (2022). Application of Eye-tracking in research on the theory of mind in ASD. European Review for Medical and Pharmacological Sciences, 26(4), 1364-1373. https://doi.org/10.26355/eurrev_202202_28129

1.研究背景

ASD是一种广泛性神经发育障碍,其中最主要的特征之一是无论ASD患者IQ的高低,都表现出社交障碍。与ASD相关的智力障碍和语言障碍不足以解释ASD个体表现出的社交缺陷,这种症状出现的假设之一就是与心理理论(ToM)有关,Baron-Cohen在1985年假设患有自闭症的儿童缺乏心理理论(ToM)。ToM是一项重要的社会认知技能,涉及思考自己和他人心理状态的能力,这种能力帮助一个人解释和预测另一个人的行为,ToM使我们能理解他人的思想和信仰可能与自己的不同,并有能力考虑导致这些心理状态的因素。心理理论的发展对我们的社交功能非常重要,因为它使人们能够理解他人的思维,预测他人的行为,从而参与社会关系和解决人际冲突。Shahaeian 等人认为这种ToM能力的发展主要在学龄前期,也就是3~5岁。ToM能力的发展有很多影响因素,例如Thompson等人提出性别和兄弟姐妹的数量可能会影响心理理论的形成。孩童时期ToM能力的获得主要源于社交互动,假扮游戏、故事以及与父母和同龄人的关系可以让孩子们对他人的想法与自己的想法有何不同有更强的洞察力。眼动追踪技术(Eye-tracking)可以观察早期(没有发展出发达的运动和语言技能之前)ASD患者的ToM的迹象。眼动追踪(Eye-tracking)有可能揭示在神经回路水平上处理信息的差异。因此,它可能有助于理解心理理论(ToM)机制的复杂性以及它们在社会功能中的作用。

2.心理理论(ToM)

人类是唯一具有ToM能力的生物,不具备ToM能力,言语的能力就没有价值。有假设说ASD患者ToM能力的损害解释了ASD语言语用与交流障碍。Baron-Cohen提出,ASD患者可以作为一个不具备ToM能力的人会是怎样的例证,对社交、交流、运用想象力等能力的影响会是毁灭性的。在语言习得过程中,联合注意力有助于正确地映射所指,联合注意力是读心术的一种早期形式。Baron-Cohen描述了构成人类读心术基础的4种机制,它们被视为人类读心术系统的四个独立组成部分。如下图一所示。

图1

①意向探测器(ID)是人类先天设备的一部分,用于读取他人的思想。ID是一种感知工具,它解释原始的、意志的心理状态中刺激的运动,如目标和欲望。即使在明显没有动因的情况下,人类也表现出从动因的角度来识别运动的倾向。 ②眼向检测器(EDD)是人类视觉信息处理系统中仅使用视觉通道的专门部分。检测眼睛或眼睛形状的物体是EDD的主要功能。当眼睛被检测到时,一个人开始监测眼睛在做什么,并将自己的目光集中在眼睛上相对较长的时间。当人类探测到眼睛在凝视一个物体时,他们会根据自己的经验得出结论,即这个人看到了这个物体。眼神接触还会立即引起认知过程的变化,并与神经系统,特别是大脑中的社交网络的激活有关。 以上两种方式都是二元表征机制,它们仅涉及两个人。 ③共享注意机制(SAM)-允许三元表征。它们涉及我、一个主体、一个对象和一个元素,该元素描述我们都在看同一个对象。 ④第四个机制是心理理论机制(ToMM),它位于前三个机制之上。它代表他人的复杂认知状态(假装、思考、知识、想象、欺骗等)。并将它们与之前三种机制的数据结合在一起,形成一个关于认知状态和行为是如何联系在一起的连贯概念。因此,ToMM的效应是利于解释他人行为的理论。 2005年Baron-Cohen对他的理论进行修改,添加了两个读心机制的组件。第一个新机制是情绪检测器(TED)。其次,移情系统(TESS)被放置在ToMM旁边。TED负责创建情感状态的二元表征,TED也是多变的,不仅可以来自面部表情,还可以来自听到另一个声音的声音和触摸(放松与紧张)。

3.心理理论(ToM)作为自闭症患者社交障碍可能解释的缺陷

1985年,Baron-Cohen4发表了一项研究结果,涉及20名6至16岁的ASD儿童(智商正常,x=82)、14名6至17岁的唐氏综合症儿童(平均智商较低,x=64)和27名3至6岁的无临床诊断的学龄前儿童。用Sally-Anne任务(或错误信念任务)对受试者进行测试。Baron-Cohen 认为,通过这项测试需要形成二阶信念的能力,涉及到受试者对一个人对另一个人想法的推理。一个典型发育的孩子在6岁时就能通过这项测试。实验表明,大多数高智商的ASD儿童(20人中有16人)的ToM能力受到了损害。ASD参与者在实验者提问时指出了弹珠真正所在的篮子(ASD儿童表达了他们自己的信念,而不是Sally的信念)。而唐氏综合症儿童和正常学龄前儿童指的是弹珠的原始位置。Baron-Cohen还指出,这项任务评估的技能是概念视角,而不是感性视角,儿童必须指出从另一个角度可以看到什么。

Hobson表明ASD儿童在感知视角任务中取得了成功(Hobson RP,1984)。大量后续研究采用了与Baron-Cohen错误信念任务类似的任务进行ToM评估(例如Baron-Cohen等人,1997)报告了一些高功能ASD个体的完整ToM能力。针对这些发现,Baron-Cohen提出“找到一个能够通过二级心理理论测试的成年人仅意味着,他们具有6岁儿童水平的ToM,而不能从这种测试中得出具有完全发展的ToM的结论”。为了更准确的测量成年人的ToM能力,他设计了另一个“The Eyes Task”的实验,16名智力正常的成年ASD患者,50名健康成人,10名成人抽动秽语综合症(Tourette Syndrome )参与了实验。被试参与实验之前都完成了三个简单版的ToM能力测试,然后,他们被要求观看脸部眼睛区域的照片,并被要求在两个描述照片中的人可能在想什么或什么感觉的词之间做出选择。他们可以选择基本的精神状态(从Ekman的基本情绪的意义上来说,如生气、悲伤、高兴等)或更复杂(如反思、傲慢、心机、计划性等)。这个实验为成人ASD患者ToM能力发展的后期阶段缺陷提供了证据。这个缺陷不能简单地归因于神经发育缺陷,因为Tourette综合症患者在实验中没有显示出缺陷。Baron-Cohen明确指出,即使是心理理论的这种“非常高级的测试”,也仍然比实际社会真正情况的要求简单。并且高功能ASD患者可能使用某种补偿策略完成测试(Klin,2000)。

4.眼动追踪在自闭症谱系障碍研究中的应用

眼动追踪技术是一种观察凝视行为及感知过程的技术。它对探索广泛的科学和行为相关问题很有用,一直被用来研究刺激是如何处理的(Blascheck T,2014等)。这个技术基于当一个人盯着一个物体时,它的图像落在视网膜(中心凹)专门用于详细视觉处理的部分,因此眼睛需要移动,才能从视觉场景中检索细节(Noton & Stark,1971)。该方法只观察自发的凝视行为,而不需要发达的运动和语言技能(Klin等,2003)。鉴于ToM的能力是基于基本的感知过程,眼球追踪提供了一个在自发的视觉行为中发现早期ASD迹象的机会。Merin等人(2007)的一项研究通过观察凝视行为(注视眼睛的时间相对于注视嘴巴的时间)成功发现了一个6个月大的婴儿患自闭症风险亚组。11个被选出的婴儿中有10个被确认,其中一个是被诊断为患有ASD的哥哥。眼动追踪可以观察到自闭症个体在1岁之前ToM的早期迹象。

5.眼动追踪的研究

Simion等人(2007)对43名新生儿(出生后年龄在10至130小时之间)进行了研究,向他们展示了生物运动(点代表运动动物形状的关节)或非生物运动(随机)的点光动画。结果表明,新生儿对生物运动有视觉偏好,即使他们不熟悉它。Klin等人(2009)的研究中发现ASD幼儿无法识别生物运动,而对偶然的物理随机运动高度敏感。这一观察表明,ASD的意向性检测器及其神经基础(ToM 的基本机制)可能被破坏(Pelphrey 等人,2002)。 Pelphrey等人(2002)观察了5名智商在正常范围内的ASD成年人和对照组5名成年男性在观看人脸照片时的凝视行为,照片中的面孔表现出基本的情绪。与对照组相比,ASD患者检查面部核心特征(眼睛、鼻子、嘴巴)的时间更少。他们的面部感知似乎杂乱无章,没有方向性。自闭症患者通常处理一个或两个相对不重要的区域(如耳朵、下巴、发际线)。实验条件(自发感知与指令感知)不会改变扫描路径。Dalton等人(2007)也报道了自闭症个体眼睛注视时间的减少。然而,他们在识别物体方面没有什么不同。因此,他们对面孔表现出特别的不注意。这些研究揭示了EDD机制(探测眼睛和凝视方向)和SAM机制(联合注意力)在ASD个体中是如何失败的,从而导致ASD中ToMM受损。 从他人的面部表情识别其情绪状态的能力是社会认知的一个基本组成部分(Pelphrey等人,2002),并在2005年作为读心术系统的一个附加组成部分引入(Ellis & Bjorklund,2005)。尽管人们普遍认为ASD患者至少表现出一些面部情绪识别障碍,但是现有的数据非常不一致(Enticott 等人,2014)。Pelphrey等人(2002)发现ASD个体在基本情绪识别中表现比控制组差。这是由于ASD患者对恐惧情绪识别能力受损,对于另外五种基本情绪的识别ASD与控制组没有显示出太大的差异。Law Smith等人(2010)报告了在不同表达强度的动态刺激下,厌恶、愤怒和惊讶识别受损,厌恶识别受损表现最严重(在100%和更低水平的表情强度下),惊讶和愤怒在100%时完好无损,但在较低水平时受损。Neumann等人(2006)认为,当要求他们识别面部情绪表达的任务时,ASD患者倾向于更多地依赖嘴部区域而不是眼睛,在他们的研究中,ASD小组比匹配的控制组更关注嘴的位置,即使嘴没有显示出来(从照片中移除),或者脸是倒置的。所有这些数据表明,读心系统的最新组成部分——TED和TESS,也可能在ASD个体中受损。

6.总结

眼动追踪的应用为行为的直接、客观和定量观察提供了可能。当眼球追踪数据与其他方法(如认知测试、社交任务)相结合时,可以推断完成任务的策略。由于是非侵入性的,并且只需要移动眼睛的能力,眼球追踪使得研究出生后10小时的新生儿成为可能。眼球追踪研究揭示了ASD个体使用的不同社会信息处理策略及其在日常社会情境中的局限性。眼球追踪提供了关于构成ToM发展基础的感知过程差异的有价值的信息。更好地理解ASD个体对社会相关信息的完整和受损处理将有助于设计更好的干预措施。ASD个体眼动追踪研究结果的异质性可能是使用不同类型刺激的结果——从示意图到更具生态相关性的图片。当使用代表人类特征的动态刺激时,差异和缺陷似乎最容易被发现(Saitovitch 等人,2013)。这些观察提供了对信息处理障碍的深入了解,并为ASD患者社交功能不良提供了解释。眼动追踪技术结合其他研究方法可能揭示在神经回路水平上信息处理的差异。