自闭症儿童对面部表情图片的注视行为

摘要

自闭症谱系障碍(ASDs)患者对面孔的非典型性凝视行为已被充分证明。ASD儿童与正常发育儿童在说话和动态面孔刺激下的凝视行为不同，而在非说话和静态面孔刺激下则不同。此外，ASD儿童和TD儿童对某些表情的凝视行为也存在差异。然而，很少有研究研究自闭症严重程度与凝视某些面部表情行为之间的关系。本研究通过观察人们对面部表情图片的注视行为，复制并扩展了之前的研究。我们向ASD和TD儿童展示了惊讶、快乐、中性、愤怒和悲伤的面部表情。使用儿童自闭症等级量表(CARS)评估自闭症严重程度。结果表明，在观看面部表情图片时，注视行为没有组间差异。相反，有更严重自闭症症状的ASD儿童凝视愤怒的面部表情的时间比凝视其他面部表情的时间更短。这些发现表明，在检查某些面部表情的非典型反应时，应该考虑自闭症的严重程度。

1.介绍

人脸提供了重要的社交线索，对面部表情的感知是社会交往发展的基础。因此，以社交障碍为特征的自闭症谱系障碍(ASDs)患者的面部感知可能会出现异常。与这一观点一致的是，几项眼球追踪研究表明ASD患者对脸部的凝视行为是非典型的[1- - - - - -3.］.然而，某些其他研究并没有发现这些异常[4，5］.松田和山本[6- - - - - -8表明这些混合的结果是由不同的刺激、年龄和/或参与者的自闭症严重程度造成的。

当我们将脸部作为刺激物时，我们需要认识到有几个变量可能会影响凝视行为[9，10］.注视脸部的行为因各种变量而不同，比如说话(说出来或没说出来)、动作(静态或动态)或面部表情。然而，在大多数先前的ASD个体对面孔凝视行为的调查中，这些变量并没有得到充分的检验。

ASD患者对非峰值静态面部表情的非典型注视行为可能与年龄有关。ASD患者的眼睛注视持续时间较短，而口腔注视持续时间较长[11- - - - - -17］.然而，对自闭症儿童或青少年的研究并没有发现这种差异[18- - - - - -20]研究表明，自闭症儿童的注视行为与典型的面部表情发育儿童相同。

在典型的发展中，有证据表明注视行为随着不同的表情而变化。研究发现，与中性和悲伤的表情相比，婴儿和成年人恐惧和愤怒的面部表情在特定区域停留的时间更短。21].与悲伤、中性和恐惧的面部表情相比，成年人看嘴看快乐表情的时间更长[22与高兴、悲伤和中性表情相比，恐惧和愤怒表情的面部区域更长[23］.

最近对ASD个体的眼球追踪研究表明，在这一群体中，某些表情的凝视行为也存在差异。范德吉斯特等[19的研究表明，与愤怒和中性的表情相比，自闭症谱系障碍儿童在惊讶和高兴的表情时，会更长时间地盯着嘴巴。瓦格纳等[20研究还发现，与中性和恐惧的面部表情相比，自闭症青少年在看到高兴的表情时，会花更长的时间注视嘴巴。在这两项研究中，自闭症患者和非自闭症患者的面部表情没有显著差异。

然而，尽管之前的研究表明自闭症的严重程度与注视眼睛或嘴巴的时间有关[2，18，24，目前还没有研究研究自闭症的严重程度与凝视某些面部表情的行为之间的关系。一些研究报告称，自闭症的严重程度与悲伤面部表情命名的正确反应百分比呈负相关[25或恐惧的面部表情[26，这表明某些面部表情可能引发不同的凝视行为，这取决于自闭症的严重程度。

在目前的研究中，我们向患有ASD的儿童和正常发育的儿童展示了惊讶、快乐、中性、愤怒和悲伤的面部表情的图片。参与者对面部表情的注视行为通过眼球追踪装置进行评估。为了研究自闭症严重程度在注视面部表情行为中的作用，我们检测了儿童自闭症评分量表(CARS)总分之间的关系程度[27]以及观察每个面部表情的总时间比例。

2.方法

2．1．参与者

参与者包括两组儿童:18名ASD儿童和11名正常发育的儿童。根据DSM-IV-TR标准，ASD组的儿童之前曾接受过外部专业人员的正式诊断(一个是阿斯伯格综合症，15个是自闭症，2个是广泛性发育障碍)。28]。TD组儿童的平均年龄与ASD组儿童的发育年龄（DA）相匹配。对15名ASD男孩的最终样本进行了数据分析（CA:，,范围:3.6 - -13.7;大卫·爱登堡:，，范围：2.2-8.7）和11 TD（CA:，,范围:3.2 - -9.9;3女，8男)儿童。三名患有ASD的儿童被排除在分析之外，因为他们不符合CARS的自闭症标准。

发展年龄是根据2001年《京都心理发展量表》(KSPD)得出的[29］.这项评估计算了身体运动、语言社交、认知适应和总发育年龄等子项的平均得分。KSPD是针对典型发育婴儿和患有ASD和其他发育障碍的低功能儿童开发的。在本研究中，儿童发展年龄的测量是KSPD的总发展年龄得分。

黄金标准诊断措施，如《自闭症诊断访谈》修订[30.，31]及自闭症诊断观察时间表[32，并没有被正式翻译成日本文化。因此，为了确认ASD的诊断，我们使用了日文版的儿童自闭症评定量表[27］.在实验开始前，一名有执照的心理学家和四名在行为干预领域至少有五年经验的治疗师负责管理CARS。ASD患儿平均自闭症严重程度为40.9 (范围:30.5 - -52.5)。自闭症严重程度与CA无关(，， n.s.加上Bonferroni校正)或DA (，）.

各组的平均年龄（CA）之间的差异接近显著性；ASD组的参与者比TD组的参与者年龄大(，）.ASD组的DA均值与TD组的CA均值之间无显著差异(，）.

2．2．刺激和装置

刺激物是三名日本女演员和两名男演员的彩色照片，每个人都表现出惊讶、高兴、中性、愤怒或悲伤的表情。总共有25张图片，每张图片显示一个演员有一个表情。所有图像都使用adobephotoshopcs5 (Adobe, San Jose, CA)进行转换，以控制亮度、背景颜色和脸型大小。图片中显示的情绪是从Ekman列出的六种普遍情绪中挑选出来的[33:惊讶、快乐、愤怒、悲伤、恐惧和厌恶。此外，还添加了一个中性表达。恐惧和厌恶的情绪被排除在这项研究之外，因为在之前的研究中，日本参与者[34，35]在这项研究之前，进行了一项试点研究，11名日本成年人对面部表情图片进行了评级。他们被要求对每种给定的情绪和情绪格用7分Likert量表对表情进行评级[36为了愉悦和唤起。这些评级的结果见表1．

在一个测试室里，参与者坐在一张面对显示器的椅子上。在大约75厘米的视距下，图像(px)测量的垂直和水平视角分别约为24.0°和17.3°。眼动仪标定和刺激呈现由Tobii Studio软件(Tobii Technology)控制。

参与者固定使用Tobii X120 (Tobii Technology Japan, Ltd, Minato-ku Takanawa, Japan)记录60hz。Tobii有红外线光源和相机，并使用角膜反射技术。固定由内置的自动固定检测算法定义，该算法使用滑动窗平均方法(Tobii固定过滤器)。速度阈值为35像素/窗，距离阈值为35像素。该眼动仪的精度约为0.5°。眼球追踪器被放置在一个27英寸的显示器前( px），分别测量了约25.3°和43.5°的垂直和水平视角。

2．3.过程

该实验是在庆应大学的一间测试室内进行的。孩子们被要求坐在显示器前的一张椅子上，并指示他们将在显示器上看到一些图片和电影。在测试之前，每个孩子的凝视都经过校准。我们使用了一个5点校准程序，即在屏幕上的5个位置依次播放一个电影片段(例如，一只移动的猫加上吸引人的声音)。如果这五个点都校准成功，实验阶段就开始了。ASD组和TD组的校正精度相似。在这个阶段，所有25张图片每张都显示3秒，每5张图片之前出现一个注意力吸引器。5张图像间无刺激间隔。吸引注意力的是一个3秒的电影片段(例如，一个移动的明星配上吸引人的声音)。图像顺序是伪随机的。

２.４.数据分析

2.4.1。关注范围(AOI)

手动定义三个感兴趣区域（AOI）：面部、眼睛和嘴巴。面部AOI覆盖眼睛和嘴巴的AOI，所有图像的AOI相等。AOI的大小为面部AOI图像的78.1%（垂直和水平视角的24.0°和17.2°），眼睛AOI图像的19.1%（垂直和水平视角的15.5°和6.1°），以及嘴AOI图像的14.1%（垂直和水平视角的10.3°和6.0°）。图中显示了图像和AOI的示例1．

2.4.2。统计分析

所有分析都使用SPSS for windows, version 22进行。第一组分析检查了自闭症谱系障碍儿童与正常发育儿童对面部表情表现出不同凝视行为的程度。因变量以面部表情为被试内因素(惊讶、高兴、中性、愤怒、悲伤)，以诊断为被试间因素(ASD, TD)进行重复测量方差分析。我们还使用post - hoc检测了显著效应和交互作用-测试用Bonferroni修正。因变量以注视时间所占比例为基础。总时间的比例看脸苍老师脸(%)标准化使用刺激显示的总持续时间,和总时间的比例看眼睛AOI(%)眼睛和嘴巴,空姐口(%)标准化使用总时间看苍老师。

第二组分析使用皮尔森相关性研究了CA、DA或自闭症严重程度(CARS总分)与注视每个表情的行为之间的关系程度。对每个儿童的注视行为进行计算，方法是将每个表情(如惊讶)在面部AOI上的注视时间除以所有表情(惊讶、高兴、中性、愤怒和悲伤)在面部AOI上的总注视时间。

3.结果

3．1.花在看脸上的总时间

总AOI占总时间的平均比例为65.1% ()， 77.5% (TDs)。诊断×面部表情在% Face上的方差分析显示诊断没有影响，，，面部表情,，，，或诊断×面部表情互动，，，．

3．2.眼睛和嘴的比例

数字2显示了每个面部表情类别的平均%眼睛和%嘴巴。

在% Eyes上的诊断×面部表情方差分析表明，面部表情、，，，但对诊断没有影响，，，，或诊断×面部表情互动，，，.事后对主要面部表情效果的测试显示，与悲伤表情相比，惊讶表情对眼睛的注视时间明显缩短，，，以及愤怒的表情，，．与悲伤的表情相比，两组人都倾向于用更短的时间注视眼睛，，(注:Bonferroni校正)。

对% Mouth的诊断×面部表情方差分析表明，面部表情、，，，但对诊断没有影响，，，，或诊断×面部表情互动，，，.事后对主要面部表情效果的测试显示，与悲伤表情相比，惊讶表情对嘴巴的注视时间明显更长，，发怒的，，和中立的，，表达式。此外，与悲伤的表情相比，两组人看开心表情的时间更长，，发怒的，中性的,，(注:Bonferroni校正)，表达。

3．3.ASD每一种面部表情的CA, DA和注视时间之间的关联

CA与观察惊讶的人(，）;开心(，）;中性(，）;愤怒的(，); 还是悲伤(，)表达式。DA也与总时间所占的比例无关(，）;开心(，）;中性(，）;愤怒的(，); 还是悲伤(，)表达式。

3.4.自闭症严重程度与ASD患者面部表情注视持续时间之间的关系

最后，我们研究了自闭症严重程度与观察每个面部表情的总时间比例之间的相关性。自闭症的严重程度与总时间的比例无关，)，快乐(，)、中性(，)，或悲伤(，)表达式。另一方面，自闭症的严重程度与花在看愤怒表情上的总时间比例之间存在显著的负相关，，(图3.）.

4.讨论

在目前的研究中，我们检查了ASD和TD儿童对面部表情图片的凝视行为。总的来说，我们没有发现对面部表情图片的注视行为有群体差异。此外，ASD儿童和TD儿童注视面部的总时间以及注视眼睛和嘴巴区域的时间比例没有差异。在两组中，愤怒和悲伤面部表情的眼睛注视的时间比惊讶面部表情的眼睛注视的时间长，惊讶和快乐面部表情的嘴巴注视的时间比愤怒和悲伤面部表情的嘴巴注视的时间长。CA和DA与观察所有面部表情的总时间比例无关。虽然自闭症的严重程度与观察惊讶、快乐、中性或悲伤面部表情的总时间比例没有关系，但它与观察愤怒面部表情的总时间比例较低有关。

我们的研究表明，自闭症儿童和TD儿童对非峰值静态面部表情的注视行为没有差异。这一结果与最近对自闭症儿童和青少年的眼球跟踪研究一致[18- - - - - -20］.尽管其他针对自闭症儿童或青少年的眼球追踪研究也发现了自闭症谱系障碍和TD之间的差异[1，3.]这一发现的一个含义是，言语（口语）和动作（动态）的存在可能是造成这种差异的原因。

经常有报道称，正常发育的儿童在看到特定的面部表情时会表现出特定的注视模式[21- - - - - -23]几项使用视觉搜索任务的研究也表明，嘴巴区域对惊讶和高兴的表情很重要，而眼睛区域对愤怒和悲伤的表情很重要[37，38］.本研究表明自闭症谱系障碍儿童对每种面部表情都有相同的注视行为。这一结果与之前的研究一致，即某些面部表情不会导致ASD儿童的非典型凝视行为[19，20］.

尽管对某些面部表情的凝视行为没有组间差异，但研究发现，注视愤怒面部表情的总时间比例与自闭症的严重程度有关。这一结果表明，与其他面部表情相比，患有更严重自闭症症状的ASD儿童在愤怒面部表情上的持续时间更短。ASD儿童在视觉搜索任务中对愤怒的面孔表现出非典型反应[39]，尽管成年ASD患者与那些发育正常的人表现出相似的反应[40，41］.自闭症的严重程度和参与者的年龄都可能影响对愤怒面部表情的非典型反应。

这项研究有几个局限性。首先，我们需要谨慎解释由于样本量小而导致的组与组之间缺乏显著结果。需要有更多参与者参与的研究。第二，两组CA略有差异。未来的研究应该包括CA匹配的对照组，以确认CA不是两组之间缺乏显著差异的重要因素。第三，我们使用CARS来确定本研究的适格性和严重程度。进一步的研究需要使用其他诊断措施，以分别确定资格和严重程度。此外，ASD组和TD组的参与者性别也不匹配。

尽管有局限性，但据我们所知，这项研究是第一次证明自闭症严重程度与凝视面部表情行为之间的关系。而之前的研究调查了自闭症严重程度与眼睛或嘴巴注视时间之间的关系[2，18，24，我们的研究结果表明，愤怒的表情会引发不同的凝视行为，这取决于自闭症的严重程度。目前的研究提供了越来越多的证据，表明包括自闭症严重程度在内的人口因素会影响眼球追踪研究的结果。

5.结论

目前的数据表明，ASD和TD儿童在看面部表情图片时没有区别。两组人对特定表情的凝视行为都有差异。也就是说，与高兴和惊讶的面部表情相比，两组人在愤怒和悲伤的面部表情时注视眼睛的时间更长。此外，结果表明，对愤怒的面部表情的非典型反应可能是因为自闭症的严重程度。

利益冲突

作者声明本文的发表不存在利益冲突。

致谢

这项研究得到了CREST社会成像研究项目JST的支持。松田一郎得到了日本科学促进会的一项研究金的支持。

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