孤独症孩子的“找不同”游戏

　　孤独症谱系障碍（ASD）孩子通常表现出独特的注意力特点：比如有的ASD孩子对旋转、发光的物体着迷[1]，有的对社交互动"视而不见"[2]。研究学者发现，这些孩子的注意力机制可能与普通孩子大不相同。最近，一项研究通过"找不同"游戏，揭开了ASD孩子的一个秘密--他们更难察觉物体的"拓扑变化"。

什么是拓扑变化？

　　想象你手里有一块橡皮泥。

　　拓扑不变：我们把橡皮泥捏成方形、三角形，甚至拉长成面条--只要不撕开或黏合，无论怎么揉捏，都会认为它还是原来那个橡皮泥。因为它的"本质"不变。

　　拓扑变化：如果把橡皮泥剪开，或是在橡皮泥上剪个洞，我们会认为它变成了"两个"或"新的"橡皮泥。因为这改变了它的"本质"属性，这些"本质"的变化，就是拓扑变化。

　　根据陈霖院士等的理论，拓扑注意功能是视觉系统中最基本、最一般的功能[3]，在人类视知觉过程中，物体的拓扑性质会优先被视觉系统感知，其次才会感知到亮度、运动等其他性质。拓扑性质涉及空间连通性、洞的数量和内外关系等[4]。对物体的拓扑变化检测是视觉系统的基本功能，发生在视觉处理的最早阶段[3]，拓扑性质的知觉优先性在大量实验中被证实[5]（包括蜜蜂、小鼠和新生儿的研究）。

　　当物体的"本质"属性，即拓扑属性，发生变化时，正常人会迅速注意到。然而在ASD孩子的研究中发现，普通孩子能快速注意到这类"本质变化"，但ASD孩子却容易"视而不见"。

如何找不同？

　　基于拓扑知觉理论，安徽医科大学的朱春燕团队进行了ASD孩子的拓扑注意功能研究，发现ASD孩子与普通孩子相比，存在一定的拓扑注意功能障碍。（详情请点击阅读原文）

　　研究中设计了一项巧妙的"注意捕获游戏"：

　　孩子们坐在显示器前，首先观察屏幕上的四个圆点，然后把注意固定在中心十字上。2秒后，其中随机一个圆点会发生改变，可能是拓扑变化（如出现一个洞），也可能是非拓扑变化（如形状改变）。孩子们需要在最短时间内，迅速注意到发生变化的图形。在这过程中，通过眼动仪测量孩子们的注意反应速度。

　　理论上，拓扑变化属于物体变化的"本质"变化，所以相比于非拓扑变化，孩子们对发生拓扑变化的物体应该会有更快的注意反应速度，然而研究结果发现：

　　◆ 普通孩子的确能够更快的注意到拓扑变化。

　　◆ ASD孩子与普通孩子相比，对两种变化的注意反应速度都比较慢，而且对拓扑变化和非拓扑变化的注意反应速度没什么差别。

　　◆ 当ASD孩子的症状越明显时，对拓扑变化的注意反应速度越慢。

　　所以研究结果表明，在"注意捕获游戏"中ASD孩子难以将注意迅速转移到发生拓扑变化的物体上，这可能代表了ASD孩子的拓扑注意功能损伤。这种注意损伤会影响孩子的认知和行为发展，从而影响其社会沟通和互动。

注意的加工机制

　　为什么在"注意捕获游戏"中普通孩子与ASD孩子存在区别，我们可以通过注意的加工机制进行分析。在注意的加工过程中存在两种驱动模式，一种是"自下而上"的刺激驱动模式，另一种是"自上而下"的目标驱动模式[6]，这两种注意模式决定了我们体验和感知世界的方式。本研究中，以拓扑变化为导向的刺激驱动注意模式占据主导地位，主要检测孩子的基础注意功能。

　　注意对"变化"的识别需要三个过程：检测（是否有变化）、定位（变化发生的地方）和辨别（变化是什么）[7]。在本研究中表现为，当变化目标出现时，注意力首先要从"中心十字"上脱离，随即定位到变化目标的位置，然后进行加工识别。结果发现，ASD孩子将注意力从"中心十字"的脱离时间较长，存在一定的注意脱离障碍。以往一些研究也证实了ASD在注意脱离[8]和转移[9]方面存在困难。

　　拓扑变化的物体难以吸引ASD孩子的知觉注意，导致ASD孩子在感知环境信息时对物体变化和新物体的出现不够敏感，这严重影响了ASD孩子的视觉感知能力以及社会互动能力。

未来的研究方向

　　过往研究主要针对ASD孩子基础性和社会性两个方面的注意功能损伤，拓扑注意功能损伤为ASD孩子的注意机制研究提供了一个新的视角。这种损伤可能是特质性的，神经影像学证据表明注意定向与额叶和顶叶[10]相关，视觉搜索与额叶、顶叶和颞叶[11-12]相关。未来研究需要进一步精确定位拓扑注意功能脑区，为实现经颅磁靶点治疗提供基础。此外，也可以根据孩子的情况进行科学的视觉注意训练，锻炼ASD孩子的注意脱离和注意追踪能力，配合认知功能训练，刺激ASD孩子注意功能网络的有效激活。

结语

　　注意力是社交的基石，如果ASD孩子无法快速注意到环境变化，可能会错过重要的社交信号（比如他人表情变化）。而拓扑属性作为物体变化的本质属性，是ASD孩子注意缺陷的一个关键特征。未来或可通过训练ASD孩子的拓扑注意功能，帮助他们提高社交注意能力，使ASD孩子可以更好的融入社会生活。

　　参考文献

　　[1] Kirby A V, Little L M, Schultz B, et al. Observational characterization of sensory interests, repetitions, and seeking behaviors. Am J Occup Ther, 2015, 69(3): 6903220010p1-6903220010p9

　　[2] Chita-Tegmark M. Social attention in ASD: a review and meta-analysis of eye-tracking studies. Res Dev Disabil, 2016, 48: 79-93

　　[3] Chen L. Topological structure in visual perception. Science, 1982, 218(4573): 699-700

　　[4] 朱滢. 陈霖的拓扑性质知觉理论. 心理科学, 2005, 28(5): 1031-1034, 1030

　　[5] Zhou K, Luo H, Zhou T, et al. Topological change disturbs object continuity in attentive tracking. Proc Natl Acad Sci USA, 2010, 107(50): 21920-21924

　　[6] Keehn B, Shih P, Brenner L A, et al. Functional connectivity for an "island of sparing" in autism spectrum disorder: an fMRI study of visual search. Hum Brain Mapp, 2013, 34(10): 2524-2537

　　[7] Breitmeyer B G, Ganz L. Implications of sustained and transient channels for theories of visual pattern masking, saccadic suppression, and information processing. Psychol Rev, 1976, 83(1): 1-36

　　[8] Goldberg M C, Lasker A G, Zee D S, et al. Deficits in the initiation of eye movements in the absence of a visual target in adolescents with high functioning autism. Neuropsychologia, 2002, 40(12): 2039-2049

　　[9] Bryson S, Garon N, McMullen T, et al. Impaired disengagement of attention and its relationship to emotional distress in infants at high-risk for autism spectrum disorder. J Clin Exp Neuropsychol, 2018, 40(5): 487-501

　　[10] Posner M I, Rothbart M K, Voelker P. Developing brain networks of attention. Curr Opin Pediatr, 2016, 28(6): 720-724

　　[11] Coull J T, Walsh V, Frith C D, et al. Distinct neural substrates for visual search amongst spatial versus temporal distractors. Brain Res Cogn Brain Res, 2003, 17(2): 368-379

　　[12] Donner T, Kettermann A, Diesch E, et al. Involvement of the human frontal eye field and multiple parietal areas in covert visual selection during conjunction search. Eur J Neurosci, 2000, 12(9): 3407-3414

　　作者简介

　　徐惠琳：安徽医科大学应用心理学硕士研究生，研究方向为孤独症谱系障碍注意功能与拓扑知觉。

（作者：徐惠琳）

（本文来源于公众号：生物化学与生物物理进展）