
February 11, 2022
机器学习研究
揭示了自闭症成人的注视模式
神经科学研究人员经常观察我们的注视模式——我们倾向于花时间看的东西——以深入了解人类的大脑和行为。许多研究表明,患有自闭症谱系障碍 (ASD) 的人和没有 ASD 的人在看社交刺激时往往会有明显不同的注视模式,这可能反映了社交处理中有意义的差异。然而,研究还表明,同一群体中的人甚至个体之间的凝视模式差异很大,这引发了凝视模式是否反映了可靠特征的问题。
美国国家心理健康研究所 (NIMH) 的研究人员最近进行的一项研究表明,尽管人们花在看不同面部特征上的相对时间因人而异,但个体水平的注视模式对于自闭症患者和非自闭症患者都是一致的自闭症谱系障碍。基于眼动追踪数据的机器学习分析的研究结果还表明,准确估计自闭症患者的个体注视模式可能需要比之前认为的更多的数据。
在这项研究中, NIMH 校内研究计划认知神经心理学部分的研究人员检查了 33 名符合“广义自闭症谱系障碍”类别特定标准的成年男性的数据。出于比较目的,每位患有 ASD 的参与者都与另一名年龄和智商相似但未被诊断为 ASD 的男性参与者相匹配。
参与者观看了一个 8 分钟的系列电影片段,其中包含 22 个电影片段,描述了与两个或更多角色进行对话的社交互动。研究人员使用眼球追踪技术记录参与者观看视频时的眼球运动。
为了进行分析,研究人员训练了一种机器学习算法,可以快速对每个影片剪辑的每个帧中的每个像素进行分类,并将这些像素标记为属于特定身体部位(例如,眼睛、鼻子、嘴巴)或背景。研究人员将这些标签与参与者的眼球追踪数据联系起来,以确定每个参与者在每个剪辑的每一帧中都在看什么。
然后,研究人员调查了个体层面和群体层面的注视模式的一致性。
在个人层面上,研究人员发现,与没有患 ASD 的参与者相比,患有 ASD 的参与者在观看电影剪辑时表现出的一致性较低。也就是说,患有 ASD 的参与者花在查看特定面部特征上的时间比例在不同剪辑之间不太一致。这一结果与之前的发现一致,显示自闭症患者的凝视模式存在相当大的差异。
然而,随着研究人员在他们的分析中纳入更多数据,患有 ASD 的参与者和他们没有 ASD 的同龄人出现了稳定的凝视模式——平均而言,每个参与者都表现出特定的凝视模式,比其他人更喜欢特定的面部特征。这表明这些注视模式反映了 ASD 参与者和非 ASD 参与者的可靠个体特征。
虽然每组中个体的凝视模式存在显着差异,但研究人员也观察到各组之间存在一些显着差异。一般来说,与没有 ASD 的参与者相比,患有 ASD 的参与者看脸的时间更少,尤其是面部中心。患有 ASD 的参与者还花了相对更多的时间查看剪辑的背景区域。
重要的是要注意,需要进行更多的研究来确定研究结果是否可以从这一小部分成年男性样本推广到更大、更多样化的参与者群体。特别是,对儿童的研究对于了解凝视模式如何出现和在整个发展过程中发生变化至关重要。
总而言之,该研究为我们对患有和未患有 ASD 的人的个体凝视模式的理解增加了一些细微差别。研究人员指出,数据驱动的机器学习方法为推进该领域的研究提供了相当大的希望,提供了分析大型眼动数据集所需的能力和效率。
Reference
Reimann, G. E., Walsh, C., Csumitta, K. D., McClure, P., Pereira, F., Martin, A., & Ramot, M. (2021). Gauging facial feature viewing as a stable individual trait in autism spectrum disorder. Autism Research, 14, 1670-1683. https://doi.org/10.1002/aur.2540
Clinical Trial
NCT01031407