案例研究:自闭症谱系障碍的眼动追踪生物标志物

自闭症谱系障碍(ASD)的特点是个体之间存在显著的异质性,这是开发和评估新干预措施的主要障碍。ASD临床试验的进展受到严重限制,因为缺乏客观可靠的指标,即生物标志物,可以量化疾病的内在特征或可靠地跟踪对治疗的反应。
Frederick Shic及其同事进行的自闭症生物标志物临床试验联合会 (ABC-CT)研究是对ASD候选眼动追踪生物标志物最严格的评估之一。主要研究问题是,是否使用高精度EyeLink眼动追踪技术可以为自闭症产生可行、可靠和具有临床意义的生物标志物,适用于临床试验。该研究调查了记录眼球运动的可行性,以及ET测量是否证明了结构有效性、短期稳定性、ASD和典型发育(TD)儿童之间的群体区分,以及与行为特征的临床相关关联。
高精度眼动追踪的研究问题与方法
这项多地点研究包括280名ASD儿童和119名6-11岁的TD儿童。所有眼动追踪数据均由SR Research收集EyeLink 1000 Plus远程系统以500 Hz的频率运行,确保高时间分辨率和空间精度。刺激在标准化显示器上显示,数据收集遵循严格的协议手动化和集中质量控制。
ET电池由五个查看任务组成:
- 活动监控:两个参与者在共享活动中互动的视频
- 社交互动:两个孩子互动或平行玩耍的视频
- 生物动作偏好:描绘人类动作与非人类动作配对的点光源视频
- 生物动作偏好:描绘人类动作与非人类动作配对的点光源视频
- 瞳孔光反射(PLR):暗屏幕上的小中央动画,随后是白色闪光
前三项任务侧重于社会注意力,并被纳入该研究的主要生物标志物结果——凝视人脸的眼动指数(OMI),该指数测量了动态和静态社交场景中凝视人脸的比例。
关键发现和生物标志物的可行性
- 卓越的数据采集可行性:数据采集可行性是指研究如何成功和一致地从参与者那里收集高质量的数据。在所有任务中,ASD和TD组的数据采集和有效性均超过95%,这是临床试验中潜在生物标志物使用的基本要求。这一表现突出了该研究的严格协议和EyeLink系统在捕获高质量ET数据方面的可靠性,即使在异质临床人群中也是如此。
- 强结构效度:在所有社会注意力任务中,TD儿童始终以远高于偶然的速度观察人脸,证实这些范式引发了预期的视觉行为。PLR任务也可靠地产生了预期的瞳孔收缩反应。尽管结构效度主要在TD组进行评估,但ASD组显示出类似的模式,表明这些措施也适用于ASD。
- 六周稳定性高:六周稳定性高是指当六周后再次对同一个人进行测试时,假设他们的潜在能力或症状没有发生有意义的变化,生物标志物或测量结果如何始终如一地产生类似的结果。更正式地说,一项指标显示,相隔六周进行的时间1和时间2评估之间存在较高的组内相关系数(ICC≥0.75)。OMI和相关的凝视面部测量在六周内显示出高度的稳定性(ICC≈.83),支持它们作为适合短期临床试验的稳定性状水平标志物的潜力。PLR指标也表现出很强的稳定性。
- 具有临床意义的关联:较低的OMI评分与较高的自闭症症状严重程度、较低的言语智商、较差的沟通技巧和较差的面部记忆有关,这表明该生物标志物有意义地反映了社会交际功能中的个体差异。
- 具有临床意义的关联:较低的OMI评分与较高的自闭症症状严重程度、较低的言语智商、较差的沟通技巧和较差的面部记忆有关,这表明该生物标志物有意义地反映了社会交际功能中的个体差异。
EyeLink眼动追踪技术在自闭症研究中的作用
ABCT-CT包括五个使用EyeLink 1000 Plus眼动追踪系统的测试点,因为其高采样率(双眼高达2000 Hz)、空间精度和远程模式功能使参与者能够在测试时自由移动头部。结果是从学龄儿童那里可靠地收集了数据,包括那些有注意力或监管挑战的儿童。这些优势使EyeLink系统成为全球自闭症和发育研究人员的首选。
这项研究表明,眼动追踪——特别是用EyeLink系统捕获的凝视面部测量——符合ASD临床试验中潜在生物标志物部署的关键心理测量要求。OMI的强劲表现已经使其被美国食品药品监督管理局生物标志物资格认证计划接受,这标志着眼动追踪科学转化为临床应用的一个重要里程碑。
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