Тестирование сенсорных и мультисенсорных функции у детей с расстройством аутистического спектра

Резюме

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.

Аннотация

В дополнение к нарушениями социальной коммуникации и наличие ограниченных интересов и повторяющимся поведением, дефицит в сенсорной обработки, теперь признается в качестве основного симптома расстройства аутистического спектра (ASD). Наша способность воспринимать и взаимодействовать с внешним миром уходит корнями в сенсорной обработки. Например, слушая беседы предполагает обработку слуховые сигналы, поступающие из динамика (содержание речи, стихосложения, синтаксис), а также связанные с ними визуальную информацию (мимика, жесты). В совокупности, "интеграция" этих мультисенсорных (т.е., в сочетании аудиовизуальных) штук информации приводит к лучшему пониманию. Такое мультисенсорной интеграции было показано, сильно зависит от временной взаимосвязи парных стимулов. Таким образом, стимулы, которые происходят в непосредственной временной близости, весьма вероятно, приведет к поведенческим и восприятия пособия - прибыль верили, что отражаетРешение системы восприятия в вероятности того, что эти два стимула пришли из того же источника. Изменения в этой временной интеграции, как ожидается, сильно изменяют процессы восприятия, и, скорее всего, уменьшится способность точно воспринимать и взаимодействовать с нашим миром. Здесь батарея задач, направленных на характеристики различных аспектов чувственного и мультисенсорного временной обработки у детей с расстройствами аутистического спектра описывается. В дополнение к его полезности при аутизме, эта батарея имеет большой потенциал для характеристики изменений в сенсорной функции в других клинических групп, а также используется для изучения изменений в этих процессах по всей жизни.

Введение

Традиционное исследование нейронауки часто обращаются понимания чувственного восприятия, сосредоточив внимание на отдельных сенсорных модальностей. Тем не менее, среда состоит из широкого спектра сенсорных входов, которые интегрированы в единую восприятия взгляда на мир в, казалось бы, без усилий образом. Дело в том, что мы существуем в такой богатой мультисенсорной среды требует, чтобы мы лучше понять, каким образом мозг объединяет информацию через различные сенсорные системы. Потребность в таком понимании дополнительно усиливается тем, что наличие нескольких кусков сенсорной информации часто приводит к значительному улучшению в поведении и восприятии ^1-3. Например, есть большой улучшение (до 15 дБ в соотношении сигнал-шум) в способности понимать речь в шумной окружающей среде, если наблюдатель также можно увидеть движения губ говорящего ^4-7.

Одним из основных факторов, которыевлияет на различные сенсорные входы объединены и интегрированы в их относительной временной близости. Если два сенсорных сигналы происходят близко друг к другу во времени, временная структура, что предполагает общее происхождение, они, весьма вероятно, должны быть интегрированы о чем свидетельствуют изменения в поведении и восприятии ^8-12. Один из самых мощных экспериментальных средств для изучения воздействия мультисенсорной временной структуры на поведенческие и восприятия ответов суждение одновременность (SJ) задачи ^13-16. В такой задачей, мультисенсорной (например, зрительные и слуховые) стимулы в паре на различных начала стимула asynchronies (SOA) от объективно одновременно (т.е.., Временной сдвиг 0 мс) в очень асинхронной (например, 400 мс). Участников просят судить стимулы, как одновременное или не через простым нажатием кнопки. В такой задачи, даже когда зрительные и слуховые стимулы, представленной на СОО от 100 мс или более, субъекты сообщают, что парабыл одновременно на большом количестве испытаний. Окно времени, в котором два входа могут возникать и имеют высокую вероятность быть восприняты как происходящие одновременно известен как временной привязки окна (TBW) ^17-19.

TBW является очень этологическая конструкция, тем, что она представляет собой статистические закономерности окружающего нас мира ^19. "Окно" обеспечивает гибкость для спецификации событий общего происхождения; тот, который позволяет раздражителей, возникающих на разных расстояниях с разных времен распространения (как физических, так и нервных), все еще "граница" друг с другом. Однако, несмотря на TBW является вероятностный конструкция, изменения, которые расширяют (или договора) размер этого окна, вероятно, имеют каскадное и потенциально вредное воздействие на восприятие ^20,21.

Расстройство аутистического спектра (ASD) является психомоторного развития беспорядок, который был в классическом диагноз оп основой дефицита в социальной коммуникации и наличие ограниченных интересов и повторяющимся поведением ^22. Кроме того, и в последнее время кодифицированы в DSM-5, дети с расстройствами аутистического спектра, часто демонстрируют изменения в их ответах на сенсорные стимулы. Вместо того, чтобы ограничиваться одной единственной смысле, эти дефициты часто охватывают несколько чувств, включая слух, осязание, равновесие, вкус и зрение. Наряду с таким «мультисенсорной» презентации, люди с расстройствами аутистического спектра часто имеют дефицит в височной области. В совокупности эти наблюдения позволяют предположить, что мультисенсорной временная функция может быть преимущественно изменяется при аутизме ^17,23-25. Хотя созвучна с учетом измененного сенсорного функции в ASD, изменения в мультисенсорной временной функции также могут быть важным фактором дефицита в социальной коммуникации в ASD, учитывая важность быстрого и точного связывания мультисенсорной стимулов для социальных и коммуникационных функций. Возьмем в качествеN Пример обмена речевой описано выше, в котором важная информация содержится в обоих слуховых и зрительных условий. Действительно, эти задачи были использованы для демонстрации существенных различий в ширине мультисенсорной TBW в высоких детей функционирования с аутизмом ^26-28.

Из-за их важности для нормального восприятия функции, его потенциальных последствий для процессы высшего порядка, таких как социальной коммуникации (и других когнитивных способностей), и его клиническое значение, батарея задач, предназначенных для оценки мультисенсорной временной функции у детей с расстройствами аутистического спектра описывается.

протокол

Заявление по этике: Все предметы должны дать информированное согласие до эксперимента. Исследование, описанное здесь был одобрен институциональных наблюдательный совет университета Медицинского центра Вандербильта.

1. Эксперимент Настройка

1. Попросите участников для выполнения задач в тускло освещенном звука контролируется комнате.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Рассмотрите возможность внедрения визуального графика ^29,30 в рамках дизайна исследования. Хотя каждая задача в этой батарее является относительно коротким, выполняя несколько задач подряд может вызвать усталость у некоторых детей, как с типичным развитием (TD) и ASD. Визуальный график должен включать все запланированные мероприятия (обе задачи и слуха / скрининг зрения), а также короткие перерывы между задачами. Эта структура будет способствовать выработке общей положительной опыт исследований для участника и даже было показано, чтобы вызвать более точные ответы в некоторых задачах ^31.
2. Прикрепите подбородка к столу, где участник будет сидеть во время завершения задачи, с компьютерного монитора размещается 60 см от участника. Это делается для того, чтобы стимулы, такие же интенсивность для каждого участника. Используйте шумоподавления наушники или колонки для слухового доставки стимула.
3. Из-за различий в отдельных экспериментальных площадок (звуковой карты, видеокарты, операционная система и т.д.), проверить длительность стимула и начала стимула asynchronies (SOA) с помощью осциллографа, фотоэлемент, и микрофон на каждом компьютере для эксперимента.
   ПРИМЕЧАНИЕ: В зависимости от индивидуальной платформы (например, медленно звуковая карта), внести коррективы в код эксперимента, так что сроки предъявления стимула является точной.

2. Стимулы

1. Создание 2 .wav или .mp4 файлы с длительностью 16 мс (в том числе 2 - 3 мс до рампы и вниз рампы) в 500 Гц и 1000 Гц. Сделайте это,указав синусоиду нужной частоты с постепенным рампы до полной амплитуды, а затем вниз рампы в конце сигнала. Сохранить синусоиду, как слуховой файла. Проверьте уровень громкости каждого тона со звуковым индикатором уровня давления, чтобы убедиться, что он играл в 60 дБ. Если колонки используются, чтобы представить слуховые раздражители, звук должен быть испытан при 60 см от экрана (где участник будет сидеть). Если будет использоваться наушники, измерения объема непосредственно рядом с каждым наушников.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Это легче держать компьютер в стандартный объем и регулировать громкость тона соответственно регулируя код, используемый для создания стимулов или программу редактирования аудио.
2. Создать визуальные стимулы либо определяющие размер и расположение вспышки в коде эксперимента, или путем создания JPEG или растровое изображение с черным фоном и белым кольцом сосредоточена вокруг фиксации перекрестье и отображения в соответствующее время. Установите длительностьвизуального вспышки на 16 мс в коде эксперимента.
3. Запись речи стимулы носителем языка в тихой комнате против простого белого фона с плеч до со спикером в центре кадра. Запишите видео стимулы с самой высокой видеокамеры разрешением. Кроме того, в открытом доступе стимулирования видео могут быть использованы при желании.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Видео и аудио спикера говоря слоги "ба" и "ГА", необходимых для этого эксперимента.
   1. Использование любой программы редактирования видео, экспортировать слуховой компонент каждого трека и сохранить как отдельный файл .wav. Для этого перейдите в окно настройки экспорта и выберите "WAV аудио файлов" от "Формат" в раскрывающемся меню. Проверьте "Экспорт Audio", а затем нажмите кнопку "Экспорт" в нижней части окна Параметры экспорта.
   2. Далее, экспортировать визуальную составляющую (то есть, тихий видео) каждого отслеживатьбы сохранить в отдельный файл .avi. Для этого перейдите в окно настройки экспорта и выберите "несжатого AVI" от "Формат" в раскрывающемся меню. Проверьте "Экспорт видео", а затем нажмите кнопку "Экспорт" в нижней части окна Параметры экспорта.
   3. Наконец, снимите слуховой компонент "ГА" трассе и заменить его слуховой составляющей «ба» пути, чтобы сделать стимул McGurk. Для этого выберите ".avi" файл с рабочего стола в качестве источника видео, выбрав "Источник", в данном случае "ga_VOnly.avi". Точно так же выбрать другой видео "ba_Aonly.avi". В меню последовательности программы, убедитесь, что видео (V1) Источник "Видео 1" является "ga_VOnly.avi" и аудио (A1) Источник "Аудио 1" является "ba_Aonly.avi". Убедитесь, что начало визуального стимула "ГА" временно соответствие с слуховых ИПППmulus "ба".
      ПРИМЕЧАНИЕ: Важно, что слуховые стимулы точно такой же записи в обоих аудиовизуальных и слухового только раздражитель (не только же слоге), так что единственное различие между аудиовизуального «ба» и стимула McGurk является компонентный видеосигнал. Это гарантирует, что можно сделать правильный сравнение, чтобы изучить влияние зрительного стимула на воспринятый звуковой слог.

3. Задача батареи

ПРИМЕЧАНИЕ: Эта задача требует, чтобы все участники могли понимать и выполнять словесные инструкции экспериментатора.

1. Убедитесь, что все участники имеют нормальное зрение, проводя простой скрининг перед тестированием. Используйте глаз графика Snellen на 20 футов и попросить участника читать каждую строку с обоими открытыми глазами (участников будет просмотр стимулы с обоими открытыми глазами). Запишите нижней строке, что частьicipants точно сообщить визуальные стимулы. Участники должны иметь 20/40 видение или лучше.
2. Убедитесь, что все участники имеют нормальный слух на проверки слуха порогов 500, 1000, 2000 и 4000 Гц в каждом ухе. Слуховые испытания должны быть завершены в звуковой комнате с управляемой с аудиометром.
   1. Чтобы найти порог участника, поручить участника поднять руку каждый раз, когда они обнаруживают сигнал. Играть импульсный сигнал 500 Гц, который поступает на правом ухе, начиная с 35 дБ и уменьшение громкости звука в 5 дБ. После того, как участник больше не обнаруживает сигнал, не увеличивать объем в 5 дБ для проверки низкий ощутимый объем. Повторите эту процедуру с каждой частоте, а затем повторите все частоты тона в левом ухе. Участники должны иметь порогов 20 дБ или ниже.
3. Убедитесь, что участники имеют возможность понимать и выполнять словесные инструкции по измерения как IQ и восприимчивым языковые навыки с унифицированныминейропсихологические меры перед тестированием. Участники должны иметь размеренный IQ 70 или больше. Если желательно, дополнительный нейропсихологических тестирование может быть завершена в это время.

4. Одновременность суд (SJ)

ПРИМЕЧАНИЕ: задача SJ является два альтернативных принудительного выбора задачи (2-AFC) и состоит из визуального кольца и 1000 Гц слуховой тон представлены на различных SOA, (отрицательный = слуховых предыдущего визуальный, положительный = визуальный исходящий аудиторию), представленные в случайном порядке ,

1. Не забудьте включить достаточно большое SOA, (по крайней мере -400 до +400 мс), чтобы получить точное измерение полной ширины TBW (типичного набора стимулов: -400, -300, -200, -150, -100, - 50, 0, 50, 100, 150, 200, 300, 400 мс, SOA). Используйте тот же набор SOA, для каждого участника, что облегчает сравнение эффективности задачи на участников. Представьте, как минимум, 20 испытаний в SOA для точной оценки. Задача занимает примерно 15 - 20 мин, чтобы закончить. Обеспечить короткий перерыв каждые 100 испытаний, чтобы уменьшить участника усталость.
2. Попросите участника наблюдать вспышку и звуковой сигнал, и объяснить, что их задача решить, если вспышка и звуковой сигнал произошло в то же время или в разное время. Указание участника нажать "1" на цифровой клавиатуре, если раздражители происходит в то же самое время, или "2", если раздражители происходит в разное время.
   Примечание: Если окно ответа доступен, это также может быть использован для сбора ответов. Включите эти же инструкциям на экране ответа после каждого испытания.
3. В качестве альтернативного заменителя вспышки и звукового сигнала с визуальной и слуховой знак речи (одними губами "ба" и выразил "ба") и присутствует в той же SOA, с той же самой инструкции задач ("одновременно или разное время?"). Таким образом, сравнение TBW для раздражителей различной сложности и социального содержания в отдельных предметов^27.

5. временном порядке суд (TOJ)

ПРИМЕЧАНИЕ: задача слуховой TOJ является задача 2-AFC используется для изучения временной зрения слухового обработки. Визуальная задача TOJ является задача 2-AFC используется для изучения временной зрения визуального обработки. Мультисенсорной задача TOJ является задача 2-AFC используется для изучения временной зрения через прослушивание и видения. Каждая задача занимает приблизительно 10 - 15 минут, чтобы закончить.

1. В задаче слуховой Той, поручить участника слушать двумя сигналами, представленными (500 Гц и 1000 Гц) при различных задержек и попросить участника нажмите "1", если выше тональным или нажмите кнопку "2", если ниже тон сначала воспроизводится. Нынешние 20 испытаний для каждого SOA в случайном порядке.
   Примечание: В сравнении с этой задачей SJ, существует гораздо меньше динамический диапазон СОА в течение которого восприятие unisensory слуховых и зрительных изменений временной порядок, поэтомуе использовать набор стимулов, где меньшие СОА более широко представлены (типичный набор стимулов: -250, -200, -150, -75, -50, -35, -20, -10, 10, 20, 35, 50, 75 , 150, 200, 250 мс SOA, где отрицательное = выше тон, предшествующий нижний тон, положительный = низкий тон, исходя высокий тон) для unisensory задач Той.
2. В визуальном задачи Той, поручить участника соблюдать два круга (выше и ниже центральной фиксации прицела) на различных задержек и попросить участника нажмите "1", если появится верхний ярус, или нажмите кнопку при появлении нижнего яруса "2" в первую очередь. Нынешние 20 испытаний для каждого SOA в случайном порядке.
   ПРИМЕЧАНИЕ: При выполнении этой задачи, отрицательные SOA, показывают, что верхний ярус был представлен первый и положительные SOA, показывают, что нижняя круг был представлен в первую очередь.
3. В задаче аудиовизуальных Той, поручить участника для небольшого центрального вспышку и слушать один тон (1000 Гц) при различных задержек и попросить участника т O Нажмите "1", если сигнал был представлен, или нажмите кнопку "2", если вспышка была представлена ​​в первую очередь. Нынешние 20 испытаний для каждого SOA в случайном порядке.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Точность в аудиовизуальном Той, как правило, гораздо хуже, по сравнению с unisensory слуховой Той и визуальных задач Той. Это требует более широкий спектр SOA, по сравнению с unisensory Той задач (типичный набор стимулов: -300, -250, -200, -150, -100, -80, -50, -20, 0, 20, 50, 80, 100, 150, 200, 250, 300). В этой задаче, отрицательные СОА показывают, что слуховая был представлен первый и положительный SOA, показали, что визуальная был представлен в первую очередь.
   Примечание: Как и в задаче SJ, задача TOJ могут быть адаптированы для изучения временной обработки в нескольких видах раздражителей. Здесь задача TOJ был завершен с простых стимулов (слуховых звуковых сигналов и визуальных вспышек), но это может быть расширен, чтобы смотреть на других пар стимулов, таких как слова и биологической движения ^24.

TLE "> 6. McGurk Задача

ПРИМЕЧАНИЕ: McGurk иллюзия состоит из видео визуального слога "Га" в паре с слуховой записи слога «ба». Многие предметы на самом деле предохранитель зрительные и слуховые слоги и воспринимать эту пару как слог «да» или «Та» ^32.

1. Попросите участника ознакомиться с различными слоги и попросить участника сообщить слог, что они воспринимаются. В одном блоке присутствующих 20 испытаний каждой из unisensory слогов (слуховые только слоги (A- "ба", A- "GA") и только визуальный слогов (V- "ба", V "GA") в случайном порядке. В Второй блок, нынешние 20 испытаний каждой из аудиовизуальных слогов (AV-"ба", AV-"GA", и "ба" A- / V- "GA" McGurk стимул) в случайном порядке. Попросите участника нажмите буква на клавиатуре, соответствующийвоспринимается слог ("Нажмите B для ба, нажмите г для га, нажмите d для DA, нажмите т для Tha"). Эта задача занимает примерно 5 - 10 мин общей для завершения.
2. Более консервативная оценка состоит из открытой формата ответа ^33, в котором участник сообщает вслух воспринимается слог и ответ записывается экспериментатором.

Результаты

Эта батарея задача оказалась очень успешной для измерения индивидуальных различий в временной обработки у лиц с и без ASD ^17,18,23,27. Для задания SJ, участок полученные данные от каждого отдельного субъекта, сначала расчета доли ответов в каждой SOA, что предметом ответили "синхронный&...

Обсуждение

Рукопись описывает элементы психофизического батареи задач, которые используются для оценки временной обработки и остроту в сенсорной и мультисенсорной системы исследований. Аккумулятор имеет широкое применение для ряда популяций и была использована нашей лаборатории для того, что...

Материалы

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