Summary

자폐증 스펙트럼 장애와 아동의 감각과 감각적 기능 테스트

Published: April 22, 2015
doi:

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

사회 통신 및 제한 관심과 반복적 인 행동의 존재에 손상뿐만 아니라, 감각 처리 적자 이제 자폐 스펙트럼 장애의 핵심 증상 (ASD)으로 인식하고 있습니다. 외부 세계와 인식과 상호 작용하는 우리의 능력은 감각 처리에 뿌리를두고있다. 예를 들어, 대화을 듣고 스피커 (음성 콘텐츠 서디 구문)에서 나오는 청각 큐들뿐만 아니라 연관된 시각 정보 (얼굴 표정, 제스처)를 처리하는 것을 수반한다. 종합적으로, 더 나은 이해에 정보 결과 이러한 감각적 (즉, 결합 시청각) 조각의 "통합". 이러한 통합은 감각적 페어링 자극의 시간적 관계에 크게 의존하는 것으로 나타났다. 따라서, 가까운 시간 근접에서 발생하는 자극은 행동과 지각 혜택을 초래할 가능성이 높다 – 생각 이익의 반사로이 두 자극이 동일한 소스에서 온 가능성의 지각 시스템의 판단. 이러한 시간 적분의 변화는 강하게 지각 처리를 변경하는 것으로, 정확하게 인식하고 세계와 상호 작용하는 능력을 감소시킬 가능성이있다. 여기서, ASD 환아 및 감각적 지각 시간 처리의 다양한 측면을 특성화하기위한 작업의 전지를 설명한다. 자폐증 유용성 이외에, 상기 전지는 다른 임상 개체군 감각 기능의 변화를 특성화뿐만 아니라 수명에 걸쳐 이러한 프로세스의 변화를 검사하는 데 사용되기에 큰 잠재력을 가지고있다.

Introduction

기존의 신경 과학 연구는 종종 개인의 감각 양상에 초점을 맞춤으로써 감각 지각을 이해하는 접근했다. 그러나 환경은 겉으로는 노력으로 세계의 통일 된 지각보기에 통합되어 감각 입력의 다양한 구성되어 있습니다. 우리는 풍부한 감각적 환경에 존재한다는 사실은 우리가 더 나은 뇌는 다른 감각 시스템에서 정보를 결합하는 방식을 이해하는 것이 필요합니다. 이러한 이해에 대한 필요성은 상기 감각 정보의 다수의 조각의 존재는 종종 동작과 지각 1-3 상당한 향상을 초래한다는 사실에 의해 증폭된다. 예를 들어, 관찰자는 또한 화자의 입술 움직임 4-7 보이면 시끄러운 환경에서 음성을 이해하는 능력에 (신호 – 대 – 잡음 비에서 15dB까지) 큰 개선이있다.

주요 요인 중 하나가다른 감각 입력을 결합과 통합의 상대적인 시간적 근접입니다 방법에 영향을줍니다. 두 감각 단서 시간에 가깝게 발생하는 경우, 그 근원을 제안 시간적 구조, 그들은 행동과 인식 8-12의 변화에 의해 입증으로 통합 될 가능성이 높다. 행동 적,인지 적 반응에 감각적 시간 구조의 영향을 조사하기위한 가장 강력한 실험 도구 중 하나는 동시성 판단 (SJ) 작업 13 ~ 16입니다. 이러한 작업에서는 감각적 (예를 들어, 시각 및 청각) 자극은 객관적으로 동시에 이르기까지 다양한 자극 발병 asynchronies (의 SOA)에서 쌍 (즉., 0 밀리 초 오프셋 시간) 매우 비동기 (예를 들어, 400 밀리 초)에 있습니다. 참가자는 간단한 버튼 누름을 통해 동시 여부와 자극을 판단하라는 메시지가 표시됩니다. 시각적 및 청각 적 자극이 100 밀리 초 이상으로 SOA가 제시 되더라도 그러한 태스크에서, 피험자는 쌍보고시험의 큰 비율에 동시이었다. 두 개의 입력이 동시에 시간적 결합 창 (TBW) 17-19으로 알려진 발생하는 것으로 인식 될 확률이 높은 발생할 수있는 시간 윈도우.

TBW는 우리 (19) 주변 세계의 통계적 규칙 성을 나타내는에서 것을, 매우 ethological 구조입니다. "창"은 공통의 기원 이벤트의 사양에 대한 유연성을 제공한다; 여전히 서로 "결합"으로 (물리적, 신경 모두) 다른 전파 시간과 다른 거리에서 발생하는 자극을 허용 한. TBW가 확률 적 구조가 있지만 그러나,이 윈도우의 크기를 확장 (또는 계약) 변경 사항은 계단식과 인식 (20, 21)에 잠재적으로 해로운 영향을 미칠 가능성이있다.

자폐증 스펙트럼 장애 (ASD)는 고전적인 O를 진단 된 신경 발달 장애입니다n은 사회적 의사 소통의 적자를 기준으로 제한된 관심과 반복적 인 행동 (22)의 존재. 또한, 등 최근 DSM-5의 성문화, ASD를 가진 아이들은 자주 감각 자극에 대한 응답이 변화를 나타낸다. 오히려 하나의 의미로 제한되는 것보다, 이러한 적자는 종종 청각, 터치, 균형, 맛과 비전 등 다양한 감각을 포함한다. 이러한 "감각적 인"발표와 함께, ASD를 가진 개인은 종종 시간 영역에서 적자를 나​​타낸다. 종합적으로, 이러한 관찰은 감각적 시간 기능이 우선적으로 자폐증 17,23-25에서 변경 될 수 있음을 시사한다. ASD에서 변경된 감각 기능의보기와 조화 된 있지만, 감각적 시간적 기능의 변화도의 중요성 주어진, ASD의 사회적 의사 소통의 적자에 중요한 기여를 할 수있다 신속하고 사회 및 통신 기능을위한 감각적 자극의 결합 정확한. 로 가라N 예 스피치 교환 상술되는 중요한 정보는 청각 및 시각 양상 모두에 포함된다. 사실, 이러한 작업은 자폐증 26-28 높은 기능 어린이의 감각적 TBW의 폭에 유의 한 차이를 보여주기 위해 사용되어왔다.

정상적인 지각 기능, 사회적 통신 (및 기타인지 능력)와 같은 더 높은 차수의 프로세스에 대한 잠재 의미하고, 그의 임상 적 관련성을 위해 그 중요성으로 ASD 환아 감각적 시간적 기능을 평가하기위한 작업의 전지를 설명한다.

Protocol

윤리 문 : 모든 과목은 실험 전에 동의를 제공해야합니다. 여기에 설명 된 연구는 밴더빌트 대학 의료 센터의 임상 시험 심사위원회의 승인을하고있다. 1. 실험 설정 어두운 조명, 음향 제어 방에서 작업을 완료하는 참가자에게 물어보십시오. 참고 : 연구 설계의 일부로서 시각적 일정 (29, 30)를 생각 해보자. 이 배터리의 각 작업은 일반적인 ?…

Representative Results

이 작업은 배터리와 ASD 17,18,23,27없이 개인의 시간 처리 개인차를 측정하는 매우 성공적으로 입증되었습니다. SJ 작업의 경우, 먼저 피사체가 "동기"응답하는 각 SOA에서 반응의 비율을 산출 한 후 가우스 곡선 얻어진 반응 곡선 피팅에 의해 각 피사체로부터 결과 데이터를 플롯. 도 1a에 도시 된 바와 같이, 시각적 청각 자극 쌍이 지연되게 될 수 있으며, 시험 동기에서 높…

Discussion

원고는 감각과 감각적 시스템 연구에 시간 처리 및 시력을 평가하는 데 사용되는 정신 물리학 작업 배터리의 요소에 대해 설명합니다. 배터리는 인구의 숫자에 대한 폭 넓은 적용 성을 가지고 있으며, 일반적으로 성인 (18), 어린이 10,39에서 시청각 시간 성능을 특성화하기 위해 우리의 실험실에서 사용하고 있으며, 자폐증 17, 23과 어린이와 성인에서. 또한,이 전지의 다양?…

Disclosures

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

References

  1. Calvert, G. A., Spence, C., Stein, B. E. . Handbook of Multisensory Processes. , (2004).
  2. Stein, B. E., Meredith, M. A. . The Merging of the Senses. , 224 (1993).
  3. King, A. J., Calvert, G. A. Multisensory integration: perceptual grouping by eye and ear. Curr Biol. 11 (8), R322-R325 (2001).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Sumby, W. H., Pollack, I. Visual Contribution to Speech Intelligibility in Noise. J. Acoust. Soc. Am. 26, 212-215 (1954).
  7. Bishop, C. W., Miller, L. M. A multisensory cortical network for understanding speech in noise. J Cogn Neurosci. 21 (9), 1790-1805 (2009).
  8. Stevenson, R. a., Wallace, M. T. Multisensory temporal integration: task and stimulus dependencies. Exp Brain Res. 227 (2), 249-261 (2013).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Wallace, M. T. Unifying multisensory signals across time and space. Exp Brain Res. 158 (2), 252-258 (2004).
  12. Alais, D., Newell, F. N., Mamassian, P. Multisensory processing in review: from physiology to behaviour. Seeing Perceiving. 23 (1), 3-38 (2010).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Wassenhove, V., Grant, K. W., Poeppel, D. Temporal window of integration in auditory-visual speech perception. Neuropsychologia. 45 (3), 598-607 (2007).
  16. 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).
  17. Foss-Feig, J. H. An extended multisensory temporal binding window in autism spectrum disorders. Exp Brain Res. 203 (2), 381-389 (2010).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. Kanner, L. Autistic Disturbances of Affective Contact. Nervous Child. 2, 217-250 (1943).
  23. 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).
  24. Boer-Schellekens, L., Eussen, M., Vroomen, J. Diminished sensitivity of audiovisual temporal order in autism spectrum disorder. Front Integr Neurosci. 7, 8 (2013).
  25. 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).
  26. Stevenson, R. A. Brief Report: Arrested Development of Audiovisual Speech Perception in Autism Spectrum Disorders. J Autism Dev Disord. 44 (6), 1470-1477 (2013).
  27. Stevenson, R. A. Multisensory temporal integration in autism spectrum disorders. J Neurosci. 34 (3), 691-697 (2014).
  28. Stevenson, R. A. Evidence for Diminished Multisensory Integration in Autism Spectrum Disorders. J Autism Dev Disord. 44 (12), 3161-3167 (2014).
  29. Hodgdon, L. Q., Quill, Q. A. . Teaching children with autism: Strategies to enhance communication and socialization. , 265-286 (1995).
  30. 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).
  31. 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).
  32. McGurk, H., MacDonald, J. Hearing lips and seeing voices. Nature. 264, 746-748 (1976).
  33. 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).
  34. Boer-Schellekens, L., Eussen, M., Vroomen, J. Diminished sensitivity of audiovisual temporal order in autism spectrum disorder. Front Integr Neurosci. 7 (8), (2013).
  35. Lenroot, R. K., Yeung, P. K. Heterogeneity within Autism Spectrum Disorders: What have We Learned from Neuroimaging Studies. Front Hum Neurosci. 7, 733 (2013).
  36. 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).
  37. Woynaroski, T. G. Multisensory Speech Perception in Children with Autism Spectrum Disorders. J Autism Dev Disord. 43 (12), 2891-2902 (2013).
  38. Magnotti, J. F., Beauchamp, M. S. The Noisy Encoding of Disparity Model of the McGurk Effect. Psychonomic Bulletin & Review. , (2014).
  39. Hillock-Dunn, A., Wallace, M. T. Developmental changes in the multisensory temporal binding window persist into adolescence. Dev Sci. 15 (5), 688-696 (2012).

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Cite This Article
Baum, S. H., Stevenson, R. A., Wallace, M. T. Testing Sensory and Multisensory Function in Children with Autism Spectrum Disorder. J. Vis. Exp. (98), e52677, doi:10.3791/52677 (2015).

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