בדיקת תפקוד חושי ורב-חושי בילדים עם הפרעת ספקטרום האוטיזם

Summary

We describe how to implement a battery of behavioral tasks to examine the processing and integration of sensory stimuli in children with ASD. The goal is to characterize individual differences in temporal processing of simple auditory and visual stimuli and relate these to higher order perceptual skills like speech perception.

Abstract

בנוסף לליקויים בתקשורת חברתית ואת הנוכחות של תחומי עניין מוגבלים והתנהגויות חוזרות, גירעונות בעיבוד חושי כעת הוכרו כסימפטום ליבה בספקטרום האוטיסטי (ASD). היכולת שלנו לתפוס ואינטראקציה עם העולם החיצוני מושרשת בעיבוד חושי. לדוגמא, האזנה לשיחה כרוכה בעיבוד האותות השמיעתיים המגיעים מהרמקול (תוכן נאום, הפרוזודיה, תחביר), כמו גם המידע הקשור חזותי (הבעות פנים, מחוות). באופן קולקטיבי, "האינטגרציה" של יצירות אלה רבים-חושיים (כלומר, אור-קולי בשילוב) של תוצאות מידע בהבנה טובה יותר. שילוב רב-חושי כגון הוכח להיות מאוד תלוי ביחסים זמניים של הגירויים לזווג. לפיכך, גירויים המתרחשים בסמיכות זמניות קרובות הם סביר מאוד לגרום ליתרונות התנהגות ותפיסתי - הרווחים האמינו להיות רעיוני שלשיקול הדעת של המערכת התפיסתית של הסבירות ששני הגירויים האלה באו מאותו המקור. שינויים בשילוב זמני זה צפויים מאוד לשנות תהליכים תפיסתיים, והם עשויים להפחית את היכולת לתפוס בצורה מדויקת ואינטראקציה עם העולם שלנו. כאן, סוללה של משימות שנועדו לאפיין היבטים שונים של עיבוד זמני חושי ורב-חושי בילדים עם ASD מתוארת. בנוסף לשירות שלה באוטיזם, יש סוללה זו פוטנציאל גדול לאפיון שינויים בתפקוד חושי באוכלוסיות קליניות אחרות, כמו גם בשימוש כדי לבחון את השינויים בתהליכים אלה על פני אורך החיים.

Introduction

מחקר מדעי מוח מסורתי לעתים קרובות פנה הבנת תפיסה חושית על ידי התמקדות במערכות חוש האדם. עם זאת, בסביבה מורכבת ממגוון רחב של תשומות חושיות שמשולבים בנוף תפיסתי אחיד של העולם באופן לכאורה ללא מאמץ. העובדה שאנחנו קיימים בסביבה רבה-חושית עשירה כגון מחייבת אותנו להבין טוב יותר את הדרך שבה המוח משלב מידע במערכות חישה השונות. הצורך בהבנה זו מוגבר יותר על ידי העובדה שהנוכחות של מספר חתיכות של מידע חושי לעתים קרובות תוצאות שיפורים משמעותיים בהתנהגות ותפיסה ^1-3. לדוגמא, יש שיפור גדול (עד 15 dB ביחס אות לרעש) ביכולת להבין דיבור בסביבה רועשת אם הצופה יכול גם לראות תנועות השפתיים של הדובר ^4-7.

אחד הגורמים העיקריים שמשפיע על אופן התשומות חושיות השונות משולבות ומשולבות היא הקרבה הזמנית היחסית שלהם. אם שני רמזים חושיים מתרחשים קרוב זה לזה בזמן, מבנה זמני שמציע מוצא משותף, הם עשויים מאוד להיות משולבים כפי שמעידים שינויים בהתנהגות ותפיסה ^8-12. אחד הכלים החזקים ביותר לניסוי שבחן את ההשפעה של מבנה זמני רב-חושי בתגובות התנהגותיות ותפיסתי הוא פסק דין בו-זמני (SJ) משימות ^13-16. במשימה כזו, גירויים רבים חושי (למשל, חזותי ושמיעתי) הם לזווג בasynchronies השונים הופעת גירוי (SOA) הנע בין אובייקטיבי בו זמנית (כלומר., זמני קיזוז של 0 אלפיות שני) ל( למשל, msec 400) אסינכרוני מאוד. משתתפים מתבקשים לשפוט את הגירויים בו זמנית כאו לא דרך לחץ על לחצן פשוט. במשימה כזו, גם כאשר הגירויים החזותיים ושמיעתיים מוצגים בSOAS של 100 אלפיות שני או יותר, נושאים מדווחים כי הזוגהיה בו-זמנית על חלק גדול מניסויים. חלון זמן שבו שתי כניסות יכולות להתרחש ויש סבירות גבוהה שנתפס כמתרחשת בו-זמנית ידוע כחלון הזמן המחייב (TBW) ^17-19.

TBW הוא מבנה האתולוגיה מאוד, בכך שהוא מייצג את הסדירויות הסטטיסטיות של העולם הסובב אותנו ^19. "החלון" מספק גמישות למפרט של אירועים ממוצא משותף; אחד המאפשר לגירויים המתרחשים במרחקים שונים בזמנים שונים התפשטות (פיסיים ועצביים) עדיין להיות "כבול" לזה. עם זאת, למרות שTBW הוא מבנה הסתברותי, שינויים שלהרחיב (או חוזה) בגודל של חלון זה עשוי להיות להם מדורג ולוואי מזיק על התפיסה ^20,21.

הפרעה בספקטרום האוטיסטי (ASD) היא הפרעת נוירו-התפתחותי שאובחנה באופן קלאסי on בסיס הגירעונות בתקשורת חברתית ואת הנוכחות של תחומי עניין מוגבלים והתנהגויות חוזרות ^22. בנוסף, וכפי שעוגן לאחרונה ב- DSM-5, ילדים עם ASD לעתים קרובות להציג שינויים בתגובותיהם לגירויים חושיים. במקום להיות מוגבל לתחושה אחת, גירעונות אלה לעתים קרובות להקיף את החושים רבים, כולל שמיעה, מגע, שיווי משקל, טעם וחזון. יחד עם הצגה "רבה-חושית" כזה, אנשים עם ASD לעתים קרובות להציג גירעונות בתחום הזמני. באופן קולקטיבי, תצפיות אלה מראים כי פונקציה של זמן רב חושית עשויה להשתנות באופן מועדף באוטיזם ^17,23-25. למרות שתואמת את ההשקפה של תפקוד חושי שינה בASD, שינויים בתפקוד זמני רב-חושי יכולים להיות גם תורם חשוב לגירעונות בתקשורת החברתית בASD, מתוך הבנה לחשיבות מהירה ומדויק מחייב של גירויים רבים חושיים לפונקציות חברתיות והתקשורתית. קח כn דוגמא חילופי הנאום שתוארו לעיל שבו מידע חשוב כלול בשני השמיעתי וחזותיים אופנים. ואכן, משימות אלה היו בשימוש כדי להדגים הבדלים משמעותיים ברוחב של TBW הרב החושי בילדים תפקוד גבוהים עם אוטיזם ^26-28.

בשל חשיבותה לתפקוד נורמלי תפיסתי, ההשלכות האפשריות שלה לתהליכים מסדר גבוהים יותר כגון תקשורת חברתית (ויכולות קוגניטיביות אחרות), והרלוונטיות הקלינית שלה, סוללה של משימות שנועדו להעריך את התפקוד זמני רב חושי בילדים עם ASD מתוארת.

Protocol

הצהרת אתיקה: כל הנושאים חייבים לתת הסכמה מדעת לפני הניסוי. המחקר המתואר כאן אושר על ידי דירקטוריון הסקירה המוסדי של המרכז הרפואי של האוניברסיטה ונדרבילט.

ניסוי 1. הגדרה

1. שאל את המשתתפים כדי להשלים את המשימות בחדר אפלולי, קול מבוקר.
   הערה: שקול יישום לוח זמנים חזותי ^29,30 כחלק ממערך המחקר. למרות כל משימה בסוללה זו היא קצרה יחסית, ביצוע כמה משימות ברציפות יכולה לגרום לעייפות אצל חלק מילדים, שניהם עם ההתפתחות טיפוסית (TD) ועם ASD. לוח זמנים חזותיים צריכים לכלול את כל הפעילויות המתוכננות (שני המשימות ושמיעה / בדיקת ראיה), כמו גם הפסקות קצרות בין משימות. מבנה זה יעזור לתרום לחוויה חיובית מחקר כוללת למשתתף, ואפילו הוכח לעורר תגובה מדויקת יותר בחלק מהמשימות ^31.
2. להדביק שאר סנטר לשולחן שבו משתתף תשב בעת השלמת המשימה, עם צג המחשב ממוקם 60 סנטימטרים מהמשתתף. זו היא להבטיח כי הגירויים הם באותה עוצמה לכל משתתף. השתמש באוזניות מבטלות רעשים או רמקולים למסירת גירוי שמיעתי.
3. בשל הבדלים בפלטפורמות ניסוי בודדים (כרטיס קול, כרטיס מסך, מערכת הפעלה, וכו '), לוודא את משך הגירוי וגירוי asynchronies תחילת (SOA) עם אוסצילוסקופ, תא פוטו, ומיקרופון בכל מחשב לצורך הניסוי.
   הערה: בהתאם לפלטפורמה בודדת (לדוגמא, כרטיס קול איטי), לבצע התאמות בקוד הניסוי, כך שהעיתוי של הצגת גירוי מדויק.

2. גירויים

1. צור 2 wav או .mp4 קבצים עם משך של 16 אלפיות שניים (כולל 2 - רמפת 3 msec למעלה ולמטה רמפה) ב -500 הרץ ו1,000 הרץ. לעשות זאת על ידימפרט גל סינוס של התדר הרצוי עם רמפה הדרגתית עד משרעת מלא, ואחריו במורד רמפה בסוף את הטון. שמור את גל סינוס כקובץ שמיעתי. בדוק את עוצמת הקול של כל צליל עם צליל מד רמת לחץ כדי לוודא שהוא שיחק ב 60 dB. אם רמקולים משמשים להצגת גירויים שמיעתיים, הצליל צריך להיבדק על 60 סנטימטרים מהמסך (שבו משתתף תשב). אם אוזניות תשמש, למדוד את עוצמת הקול ישירות ליד כל אוזניות.
   הערה: זה קל יותר לשמור על המחשב בנפח סטנדרטי ולהתאים את עוצמת הקול של הצליל בהתאם על ידי התאמת הקוד השתמש כדי ליצור את הגירוי או תכנית לעריכת אודיו.
2. צור גירויים חזותיים על ידי אחד המפרטים את הגודל ומיקום של הבזק בקוד הניסוי, או על ידי יצירת JPEG או תמונת מפת סיביות עם רקע שחור וטבעת לבנה סביב כוונת קיבעון, ובו מוצגות בזמן המתאים. הגדר את משך הזמןשל הבזק החזותי עד 16 מילי-שניות בקוד הניסוי.
3. גירויי שיא נאומו של דובר ילידים בחדר שקט על רקע לבן רגיל מכתפיו של דבר עם הרמקול במרכז הפריים. רשום את וידאו הגירויים עם מצלמת הווידאו ברזולוציה הגבוהה ביותר זמינה. לחלופין, קטעי וידאו גירוי זמינים לציבור עשוי להיות מנוצלים אם תרצה בכך.
   הערה: וידאו ואודיו של הדובר אומר הברות "ba" ו- "ga" נדרשות לצורך הניסוי הזה.
   1. באמצעות כל תוכנה לעריכת וידאו, לייצא את המרכיב השמיעתי של כל מסלול ולשמור כקובץ WAV נפרד. לעשות זאת על ידי הולך לחלון הגדרות יצוא ובחר באפשרות "קובץ שמע WAV" מהתפריט "העיצוב" הנפתח. בדוק "יצוא אודיו" ולאחר מכן לחץ על "יצוא" לחלק התחתון של חלון הגדרות יצוא.
   2. בשלב הבא, לייצא את המרכיב החזותי (כלומר, וידאו שקט) של כל מסלולd לשמור כקובץ .avi נפרד. לעשות זאת על ידי הולך לחלון הגדרות יצוא ובחר באפשרות "לא דחוס AVI" מהתפריט "העיצוב" הנפתח. בדוק "יצוא וידאו" ולאחר מכן לחץ על "יצוא" לחלק התחתון של חלון הגדרות יצוא.
   3. לבסוף, להסיר את הרכיב הקולי של "ga" ולהחליף אותו עם המרכיב השמיעתי של המסלול "ba" כדי להפוך את גירוי McGurk. לשם כך בחר את הקובץ ".אבי" משולחן העבודה כלמקור וידאו על ידי בחירה באפשרות "מקור", במקרה זה "ga_VOnly.avi". בדומה לכך לבחור את הווידאו "ba_Aonly.avi" האחר. בתפריט רצף התכנית, להבטיח שמקור הווידאו (V1) "וידאו 1" הוא "ga_VOnly.avi" ואודיו (A1) המקור "אודיו 1" הוא "ba_Aonly.avi". ודא שתחילת "ga" החזותי הגירוי מיושר באופן זמני עם Sti השמיעה"Ba" mulus.
      הערה: חשוב שהגירויים השמיעתיים הם בדיוק את אותו ההקלטה בשני האור-קולי והגירוי שמיעתי בלבד (לא בדיוק אותו דבר הברה), כך שההבדל היחיד בין "ba" אור-קולי וגירוי McGurk הוא רכיב וידאו. הפעולה זו תבטיח כי אחד יכול לעשות השוואה נכונה לבחון את ההשפעה של הגירוי החזותי על ההברה השמיעתית נתפסה.

3. משימה סוללה

הערה: לפעולה זו דורשת כי כל המשתתפים יכולים להבין ולציית להוראות מילוליות מהניסוי.

1. ודא שיש לי כל המשתתפים ראייה נורמלית על ידי ביצוע בדיקות סקר פשוט לפני הבדיקה. השתמש בתרשים עין Snellen ב 20 מטר ושואל את המשתתף לקרוא כל שורה בשני העיניים הפקוחות (משתתפים יהיה צפייה גירויים עם שני העיניים פקוחות). רשום את הקו הנמוך ביותר שחלקicipants במדויק לדווח גירויים החזותיים. משתתפים צריכים 20/40 חזון או טוב יותר.
2. ודא שיש לי כל משתתפי דיון רגיל על ידי בדיקת סף שמיעה ב500, 1,000, 2,000, 4,000 ורץ בכל אוזן. בדיקות שמיעה אמורות להסתיים במבוקר חדר קול עם audiometer.
   1. למצוא סף של משתתף, להורות למשתתף להרים את ידם בכל פעם שהם מזהים טון. להשמיע צליל 500 הרץ פעם המנותבים לאוזן ימין החל מהשעה 35 dB ולהחליש את עוצמת הקול ב 5 שלבי dB. ברגע שמשתתף כבר לא מזהה צליל, להגביר את עוצמת הקול ב 5 שלבי dB כדי לאמת את הנפח מורגש הנמוך ביותר. חזור על תהליך זה עם כל תדר, ולאחר מכן לחזור על כל תדרי הצליל באוזן השמאל. משתתפים צריכים להיות סף של 20 dB או נמוך יותר.
3. ודא שהמשתתפים יכולים להבין ולציית להוראות מילוליות על ידי מדידת שני כישורי שפה פתוחים עם תקני IQ וצעדי נוירו-פסיכולוגיים לפני הבדיקה. משתתפים צריכים להיות מדוד IQ של 70 או יותר. אם תרצה, בדיקת נוירו-פסיכולוגית נוספת ניתן להשלים בשלב זה.

4. דין סימולטניות (SJ)

הערה: המשימה ש"י היא כפיית בחירת משימה (2-AFC) שתי חלופית ומורכבת של טבעת חזותית ושמיעתי 1,000 טון הרץ שהוצגה בSOAS שונים (שלילי = שמיעתי שקדמה שמיעתי חזותי, חיובי = חזותי הליך) הוצגה בסדר אקראיים .

1. הקפד לכלול SOAS הגדול למדי (לפחות ל-400 400 אלפיות שני) כדי לקבל מדידה מדויקת של הרוחב המלא של TBW (קבוצה טיפוסית גירוי: -400, -300, -200, -150, -100, - 50, 0, 50, 100, 150, 200, 300, 400 SOA אלפיות השני). השתמש באותה הקבוצה של SOAS לכל משתתף, המאפשר השוואה קלה של ביצועי משימה על פני משתתפים. להציג מינימום של 20 ניסויים לSOA להערכה מדויקת. המשימה לוקחת כ 15-20 דקות כדי להשלים. לספק הפסקה קצרה כל 100 ניסויים להפחית עייפות משתתף.
2. להורות למשתתף להתבונן הבזק וצפצוף ולהסביר שמשימתם היא להחליט אם הבזק והצפצוף התרחשו באותו הזמן או בזמנים שונים. להורות למשתתף ללחוץ על "1" בלוח מקשי המספרים, אם הגירויים התרחשו באותו הזמן, או "2", אם הגירויים התרחשו בזמן אחר.
   הערה: אם תיבת תגובה נגיש, זה עשוי לשמש גם לאיסוף תגובות. כולל אלה אותן הוראות על מסך התגובה אחרי כל משפט.
3. כתחליף אלטרנטיבי הבזק וצפצוף עם אסימון נאום חזותי ושמיעתי (בלי קול "ba" והבעתי "ba") ובהווה באותו SOAS עם אותו הוראת המשימה ("באותו זמן או זמן שונה?"). באופן זה, להשוות את TBW לגירויים השונים במורכבות ותוכן חברתי בתוך נושאים בודדים^27.

שיפוט זמן להזמין 5. (TOJ)

הערה: משימת TOJ השמיעתית היא משימה 2-AFC משמשת כדי לבחון את חדות הזמניות של עיבוד שמיעתי. משימת TOJ החזותית היא משימה 2-AFC משמשת כדי לבחון את חדות הזמניות של עיבוד חזותי. משימת TOJ הרבה-החושית היא משימה 2-AFC להשתמש כדי לבחון את חדות זמניות על פני אודישן וחזון. כל משימה לוקחת כ 10 - 15 דקות כדי להשלים.

1. במשימת TOJ השמיעתית, להורות למשתתף להקשיב לשני צפצופים הוצגו (500 הרץ ו1,000 הרץ) בשעה עיכובים שונים ולשאול את המשתתף ללחוץ על "1" אם את הטון גבוה יותר הוא שיחק ראשון או לחץ על "2" אם את הטון נמוך יותר הוא שיחק ראשון. 20 ניסויים הנוכחיים עבור כל SOA בסדר אקראי.
   הערה: בהשוואה למשימת SJ, יש טווח דינמי הרבה יותר קטן של SOAS על שתפיסה של שמיעה unisensory ושינויי סדר זמניים חזותיים, לכךדואר להשתמש במערך תמריצים שבי SOAS הקטן מיוצגים יותר בכבדות (קבוצה טיפוסית גירוי: -250, -200, -150, -75, -50, -35, -20, -10, 10, 20, 35, 50, 75 , 150, 200, 250 SOA msec, שבו שלילי = טון גבוה שקדמו טון נמוך, נימה חיובית = נמוכה שתמשיך טון גבוה יותר) למשימות TOJ unisensory.
2. במשימת TOJ החזותית, להורות למשתתף להתבונן שני מעגלים (לעיל ולהלן כוונת קיבעון מרכזית) בשעה עיכובים שונים ולשאול את המשתתף ללחוץ על "1" אם המעגל העליון מופיע ראשון או לחץ על "2" אם המעגל התחתון מופיע ראשון. 20 ניסויים הנוכחיים עבור כל SOA בסדר אקראי.
   שימו לב: במשימה זו, SOAS השלילי מצביע על כך שהמעגל העליון הוצג SOAS הראשון והחיובי מצביע על כך שהמעגל התחתון הוצג לראשונה.
3. במשימת TOJ האור-קולי, להורות למשתתף להתבונן הבזק מרכזי קטן ולהאזין לצליל בודד (1,000 הרץ) בשעה עיכובים שונים ולשאול t המשתתף לחץ על o "1", אם הצפצוף הוצג לראשונה או לחץ על "2" אם הבזק הוצג לראשונה. 20 ניסויים הנוכחיים עבור כל SOA בסדר אקראי.
   הערה: הדיוק בTOJ האור-קולי הוא בדרך כלל הרבה יותר גרוע בהשוואה לTOJ השמיעתית unisensory ומשימות TOJ חזותיות. זה דורש מגוון רחב יותר של SOAS בהשוואה למשימות TOJ unisensory (קבוצה טיפוסית גירוי: -300, -250, -200, -150, -100, -80, -50, -20, 0, 20, 50, 80, 100, 150, 200, 250, 300). במשימה זו, SOAS השלילי מצביע על כך שהשמיעה הוצגה לראשונה וSOAS החיובי הצביע על כך שהראייה הוצגה לראשונה.
   הערה: כמו במשימה SJ, משימת TOJ יכולה להיות מותאמת לבחון עיבוד זמני על פני סוגים שונים של גירויים. הנה משימת TOJ הושלמה עם גירויים פשוטים (צפצופים שמיעתיים וחזותיים הבזקים), אבל זה יכול להיות מורחב להסתכל על זוגות גירוי אחרים כמו דיבור ותנועה ביולוגית ^24.

tle "> 6. McGurk משימה

הערה: האשליה McGurk מורכבת מוידאו של "ga" החזותי ההברה יחד עם הקלטה קולית של "ba" ההברה. נושאים רבים יהיו ממש למזג את ההברות חזותיות ושמיעתיות ותופסים את הזוג בשם "דה" ההברה או "tha" ³² זה.

1. להורות למשתתף להתבונן הברות שונות ולשאול את המשתתף לדווח הברה שהם נתפסו. ב -20 ניסויים הנוכחיים בלוק אחד כל אחת מהברות unisensory (הברות רק שמיעתיות (A- "ba", A- "ga") והברות רק חזותיות ("ba" V-, V- "ga") בסדר אקראי. ב בלוק שני, 20 ניסויים הנוכחיים כל אחד מהברות האור-קוליות ("ba" ממוצעים, ממוצעים "ga", ואת "ba" A- / V- "ga" גירוי McGurk) בסדר אקראי. שאל את המשתתף ללחוץ המכתב על המקלדת המתאימה להברה נתפסת ("b העיתונות לתואר ראשון, לחץ על g לga, ד העיתונות לדה, t העיתונות לtha"). משימה זו לוקחת כ 5 - 10 דקות סך הכל כדי להשלים.
2. הערכה שמרנית יותר מורכבת מתבנית תגובה פתוחה ³³ שבו משתתף מדווחת בקול רם ההברה נתפסה והתגובה נרשמת על ידי הנסיין.

תוצאות

הסוללה משימה זו הוכיחה את יעילותו במדידת הבדלים אישיים בעיבוד זמני באנשים עם וללא ASD ^17,18,23,27. למשימת SJ, העלילה נתונים כתוצאה מכל נושא אישי על ידי החישוב ראשון השיעור של תגובות בכל SOA שהנושא הגיב "סינכרוני" ולאחר מכן מתאים את עקומת תגובה וכתוצאה מכך עם עקומת ג?...

Discussion

כתב היד מתארת ​​אלמנטים של סוללה משימת הפסיכו-פיזית המשמשות להערכת עיבוד וחדות זמניים במחקר חושי ומערכות רבות-חושיות. יש הסוללה תחולה רחבה למספר האוכלוסיות וכבר בשימוש על ידי המעבדה שלנו כדי לאפיין את הביצועים זמניים אורקולי במבוגרים טיפוסיים ^18, ילדים ^10,39,...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Oscilloscope
Photovoltaic cell
Microphone
Noise-cancelling headphones
Chin rest
Audiometer