اختبار وظيفة الحسية ومتعدد الحواس في الأطفال الذين يعانون من اضطراب طيف التوحد
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
بالإضافة إلى ضعف في التواصل الاجتماعي ووجود المصالح المقيدة والسلوكيات المتكررة، يتم الاعتراف الآن عجز في معالجة الحسي كعرض الأساسية في اضطراب طيف التوحد (ASD). متجذر لدينا القدرة على إدراك والتفاعل مع العالم الخارجي في المعالجة الحسية. على سبيل المثال، والاستماع إلى محادثة يستلزم معالجة الاشارات السمعية القادمة من مكبر الصوت (محتوى الكلام، وعلم العروض، في بناء الجملة)، وكذلك المعلومات المرتبطة البصرية (تعابير الوجه والإيماءات). إجمالا، "التكامل" من هذه المتعددة الحواس (أي السمعية البصرية مجتمعة) قطعة من المعلومات في النتائج أفضل الفهم. وقد تبين هذا التكامل متعدد الحواس أن تعتمد بقوة على العلاقة الزمنية للمحفزات المقترنة. وهكذا، المثيرات التي تحدث في وثيقة القرب الزماني من المرجح جدا أن يؤدي إلى فوائد السلوكية والإدراكية – مكاسب يعتقد أن تكون عاكسة للالحكم جهاز الإدراك الحسي من احتمال أن هذه المحفزات اثنين جاء من نفس المصدر. ويتوقع تغييرات في هذا التكامل الزمني لتغيير بقوة عمليات الإدراك الحسي، ومن المرجح أن يقلل من القدرة على إدراك بدقة والتفاعل مع عالمنا. هنا، يتم وصف بطارية من مهام صممت لوصف مختلف جوانب معالجة الزمني الحسي ومتعدد الحواس في الأطفال الذين يعانون من التوحد. وبالإضافة إلى فائدتها في التوحد، وهذه البطارية لديها امكانات كبيرة لوصف التغييرات في وظيفة حسية في السكان السريرية الأخرى، وكذلك تستخدم لدراسة التغيرات في هذه العمليات عبر عمر.
Introduction
وكثيرا ما اقترب بحوث علم الأعصاب التقليدي فهم الإدراك الحسي من خلال التركيز على طرائق الحسية الفردية. ومع ذلك، تتكون البيئة من مجموعة واسعة من المدخلات الحسية التي يتم دمجها في عرض موحد الإدراك الحسي للعالم بطريقة ما يبدو جهد. حقيقة أننا موجودة في مثل هذه البيئة الغنية المتعددة الحواس يتطلب منا فهم أفضل للطريقة التي الدماغ يجمع المعلومات عبر أنظمة حسية مختلفة. يتم تضخيمه الحاجة إلى هذا الفهم أيضا حقيقة أن وجود أجزاء متعددة من المعلومات الحسية غالبا ما يؤدي إلى تحسينات كبيرة في السلوك والإدراك 1-3. على سبيل المثال، هناك تحسن كبير (تصل إلى 15 ديسيبل في نسبة الإشارة إلى الضوضاء) في القدرة على فهم الكلام في بيئة صاخبة إذا كان يمكن للمراقب انظر أيضا الحركات المتحدث الشفة 4-7.
واحدة من العوامل الرئيسية التييؤثر على كيفية يتم الجمع بين المدخلات الحسية المختلفة ودمجها هو القرب الزمني النسبي. في حالة حدوث اثنين من الاشارات الحسية قريبة من بعضها البعض في الوقت المناسب، هيكل الزمانية التي تشير إلى أصل مشترك، وأنها من المرجح للغاية أن تكون متكاملة كما يتضح من التغيرات في السلوك والإدراك 8-12. واحدة من الأدوات التجريبية أقوى لدراسة تأثير الهيكل الزمني متعدد الحواس على الاستجابات السلوكية والإدراكية هو الحكم التزامن (SJ) المهام 13-16. في مثل هذه المهمة، المقترنة متعدد الحواس (على سبيل المثال، البصرية والسمعية) المحفزات في مختلف asynchronies بداية التحفيز (SOAS) تتراوح ما بين وقت واحد موضوعية (أي.، والزمانية إزاحة 0 مللي ثانية) إلى غير متزامن للغاية (على سبيل المثال، 400 مللي ثانية). وطلب من المشاركين الحكم على المنبهات مثل وقت واحد أم لا عن طريق اضغط على زر بسيطة. في مثل هذه المهمة، حتى عندما يتم عرض المحفزات البصرية والسمعية في البنية الموجهة بالخدمات من 100 ميللي ثانية أو أكثر، تفيد الموضوعات التي الزوجوكان في وقت واحد على نسبة كبيرة من المحاكمات. نافذة الوقت الذي اثنين من المدخلات يمكن أن يحدث ويكون وجود احتمال كبير من أن ينظر إليها بأنها تحدث في وقت واحد يعرف باسم نافذة ملزمة الزمني (TBW) 17-19.
وTBW هو بناء علم السلوك للغاية، لأنه يمثل الانتظام الإحصائية في العالم من حولنا (19). "نافذة" يوفر المرونة للمواصفات أحداث أصل مشترك. واحد الذي يسمح للمنبهات التي تحدث على مسافات مختلفة مع أوقات انتشار مختلفة (سواء الجسدية والعصبية) انه لا يزال "ملزمة" لبعضها البعض. ومع ذلك، على الرغم من أن TBW هي بنية احتمالي، والتغيرات التي توسع (أو العقد) حجم هذه النافذة من المرجح أن يكون المتتالية والآثار الضارة المحتملة على التصور 20،21.
اضطراب طيف التوحد (ASD) هو اضطراب النمو العصبي التي تم تشخيصها كلاسيكي سن أساس العجز في التواصل الاجتماعي ووجود المصالح المقيدة والسلوكيات المتكررة 22. وبالإضافة إلى ذلك، وكما هو مدون في الآونة الأخيرة في DSM-5، والأطفال مع ASD كثيرا ما تظهر تغييرات في ردودها على المحفزات الحسية. بدلا من أن يقتصر على شعور واحد، يشمل هذا العجز في كثير من الأحيان الحواس متعددة بما في ذلك السمع واللمس، التوازن، التذوق والرؤية. جنبا إلى جنب مع مثل هذا العرض "متعدد الحواس"، والأفراد مع ASD غالبا ما تظهر العجز في المجال الزمني. بشكل جماعي، وتشير هذه الملاحظات أن وظيفة الزمنية المتعددة الحواس يجوز تغيير تفضيلي في مرض التوحد 17،23-25. على الرغم من أن يلازم وجهة نظر ظيفة الحسية المتغيرة في ASD، قد تكون التغييرات في وظيفة الزمنية المتعددة الحواس أيضا مساهما هاما في العجز في التواصل الاجتماعي في ASD، نظرا لأهمية سريعة ودقيقة ملزمة من المحفزات المتعددة الحواس لحفلاتها والاتصالات. تأخذ باعتبارهان المثال تبادل الكلام المذكورة أعلاه التي ترد معلومات مهمة في كل من السمعية البصرية والطرائق. في الواقع، وقد استخدمت هذه المهام لإثبات اختلافات كبيرة في عرض TBW المتعددة الحواس لدى الأطفال المصابين بالتوحد أداء عال 26-28.
نظرا لأهميته لوظيفة عادية الإدراك الحسي، والآثار المحتملة لعمليات أعلى النظام مثل التواصل الاجتماعي (والقدرات المعرفية الأخرى)، وأهميتها السريرية، وصفت بطارية من مهام صممت لتقييم وظيفة الزمنية المتعددة الحواس لدى الأطفال مع ASD.
Protocol
Representative Results
Discussion
يصف المخطوطة عناصر مهمة البطارية النفسية التي تستخدم لتقييم المعالجة الزمني وحدة في البحث الحسي والنظم المتعددة الحواس. البطارية وتطبيق واسع لعدد من السكان، وقد تم استخدامها من قبل المختبر لدينا من أجل تميز الأداء الزمني السمعي البصري في نموذجي البالغين 18، 10،39</s…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This research was supported by NIH R21CA183492, the Simons Foundation, the Wallace Research Foundation, and by CTSA award UL1TR000445 from the National Center for Advancing Translational Sciences.
Materials
| Oscilloscope | |||
| Photovoltaic cell | |||
| Microphone | |||
| Noise-cancelling headphones | |||
| Chin rest | |||
| Audiometer |
Referências
- Calvert, G. A., Spence, C., Stein, B. E. . Handbook of Multisensory Processes. , (2004).
- Stein, B. E., Meredith, M. A. . The Merging of the Senses. , 224 (1993).
- King, A. J., Calvert, G. A. Multisensory integration: perceptual grouping by eye and ear. Curr Biol. 11 (8), R322-R325 (2001).
- Stevenson, R. A., James, T. W. Audiovisual integration in human superior temporal sulcus: Inverse effectiveness and the neural processing of speech and object recognition. NeuroImage. 44 (3), 1210-1223 (2009).
- MacLeod, A., Summerfield, A. Q. A procedure for measuring auditory and audio-visual speech-reception thresholds for sentences in noise: rationale, evaluation, and recommendations for use. Br J Audiol. 24 (1), 29-43 (1990).
- Sumby, W. H., Pollack, I. Visual Contribution to Speech Intelligibility in Noise. J. Acoust. Soc. Am. 26, 212-215 (1954).
- Bishop, C. W., Miller, L. M. A multisensory cortical network for understanding speech in noise. J Cogn Neurosci. 21 (9), 1790-1805 (2009).
- Stevenson, R. a., Wallace, M. T. Multisensory temporal integration: task and stimulus dependencies. Exp Brain Res. 227 (2), 249-261 (2013).
- Colonius, H., Diederich, A., Steenken, R. Time-window-of-integration (TWIN) model for saccadic reaction time: effect of auditory masker level on visual-auditory spatial interaction in elevation. Brain Topogr. 21 (3-4), 177-184 (2009).
- Hillock, A. R., Powers, A. R., Wallace, M. T. Binding of sights and sounds: age-related changes in multisensory temporal processing. Neuropsychologia. 49, 461-467 (2011).
- Wallace, M. T. Unifying multisensory signals across time and space. Exp Brain Res. 158 (2), 252-258 (2004).
- Alais, D., Newell, F. N., Mamassian, P. Multisensory processing in review: from physiology to behaviour. Seeing Perceiving. 23 (1), 3-38 (2010).
- Conrey, B., Pisoni, D. B. Auditory-visual speech perception and synchrony detection for speech and nonspeech signals. J Acoust Soc Am. 119 (6), 4065-4073 (2006).
- Stevenson, R. A., Fister, J. K., Barnett, Z. P., Nidiffer, A. R., Wallace, M. T. Interactions between the spatial and temporal stimulus factors that influence multisensory integration in human performance. Exp Brain Res. 219 (1), 121-137 (2012).
- Wassenhove, V., Grant, K. W., Poeppel, D. Temporal window of integration in auditory-visual speech perception. Neuropsychologia. 45 (3), 598-607 (2007).
- Eijk, R. L. J., Kohlrauch, A., Juola, J. F., Van De Par, S. Audiovisual synchrony and temporal order judgments: Effects of exerpimental method and stimulus type. Percept Psychophys. 70 (6), 955-968 (2008).
- Foss-Feig, J. H. An extended multisensory temporal binding window in autism spectrum disorders. Exp Brain Res. 203 (2), 381-389 (2010).
- Stevenson, R. A., Zemtsov, R. K., Wallace, M. T. Individual differences in the multisensory temporal binding window predict susceptibility to audiovisual illusions. J Exp Psychol Hum Percept Perform. 38 (6), 1517-1529 (2012).
- Wallace, M. T., Stevenson, R. A. The construct of the multisensory temporal binding window and its dysregulation in developmental disabilities. Neuropsychologia. 64C, 105-123 (2014).
- Hairston, W. D., Burdette, J. H., Flowers, D. L., Wood, F. B., Wallace, M. T. Altered temporal profile of visual-auditory multisensory interactions in dyslexia. Exp Brain Res. 166 (3-4), 474-480 (2005).
- Carroll, C. A., Boggs, J., O’Donnell, B. F., Shekhar, A., Hetrick, W. P. Temporal processing dysfunction in schizophrenia. Brain Cogn. 67 (2), 150-161 (2008).
- Kanner, L. Autistic Disturbances of Affective Contact. Nervous Child. 2, 217-250 (1943).
- Kwakye, L. D., Foss-Feig, J. H., Cascio, C. J., Stone, W. L., Wallace, M. T. Altered auditory and multisensory temporal processing in autism spectrum disorders. Front Integr Neurosci. 4, 129 (2011).
- Boer-Schellekens, L., Eussen, M., Vroomen, J. Diminished sensitivity of audiovisual temporal order in autism spectrum disorder. Front Integr Neurosci. 7, 8 (2013).
- Bebko, J. M., Weiss, J. A., Demark, J. L., Gomez, P. Discrimination of temporal synchrony in intermodal events by children with autism and children with developmental disabilities without autism. J Child Psychol Psychiatry. 47 (1), 88-98 (2006).
- Stevenson, R. A. Brief Report: Arrested Development of Audiovisual Speech Perception in Autism Spectrum Disorders. J Autism Dev Disord. 44 (6), 1470-1477 (2013).
- Stevenson, R. A. Multisensory temporal integration in autism spectrum disorders. J Neurosci. 34 (3), 691-697 (2014).
- Stevenson, R. A. Evidence for Diminished Multisensory Integration in Autism Spectrum Disorders. J Autism Dev Disord. 44 (12), 3161-3167 (2014).
- Hodgdon, L. Q., Quill, Q. A. . Teaching children with autism: Strategies to enhance communication and socialization. , 265-286 (1995).
- Bryan, L. C., Gast, D. L. Teaching on-task and on-schedule behaviors to high-functioning children with autism via picture activity schedules. J Autism Dev Disord. 30 (6), 553-567 (2000).
- Liu, T., Breslin, C. M. The effect of a picture activity schedule on performance of the MABC-2 for children with autism spectrum disorder. Res Q Exerc Sport. 84 (2), 206-212 (2013).
- McGurk, H., MacDonald, J. Hearing lips and seeing voices. Nature. 264, 746-748 (1976).
- Colin, C., Radeau, M., Deltenre, P. Top-down and bottom-up modulation of audiovisual integration in speech. European Journal of Cognitive Psychology. 17 (4), 541-560 (2005).
- Boer-Schellekens, L., Eussen, M., Vroomen, J. Diminished sensitivity of audiovisual temporal order in autism spectrum disorder. Front Integr Neurosci. 7 (8), (2013).
- Lenroot, R. K., Yeung, P. K. Heterogeneity within Autism Spectrum Disorders: What have We Learned from Neuroimaging Studies. Front Hum Neurosci. 7, 733 (2013).
- Irwin, J. R., Tornatore, L. A., Brancazio, L., Whalen, D. H. Can children with autism spectrum disorders ‘hear’ a speaking face. Child Dev. 82 (5), 1397-1403 (2011).
- Woynaroski, T. G. Multisensory Speech Perception in Children with Autism Spectrum Disorders. J Autism Dev Disord. 43 (12), 2891-2902 (2013).
- Magnotti, J. F., Beauchamp, M. S. The Noisy Encoding of Disparity Model of the McGurk Effect. Psychonomic Bulletin & Review. , (2014).
- Hillock-Dunn, A., Wallace, M. T. Developmental changes in the multisensory temporal binding window persist into adolescence. Dev Sci. 15 (5), 688-696 (2012).
