Везде
Айтрекинг исследование дефицита совместного внимания в дошкольном возрасте
Оглавление
Аннотация Оценить Содержание публикации
Библиография Комментарии
Поделиться
QR
Метрика
Айтрекинг исследование дефицита совместного внимания в дошкольном возрасте
Аннотация
Код статьи
S020595920017070-3-1
DOI
10.31857/S020595920017070-3
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Смирнова Я. К. Константиновна 
ORCID: 0000-0001-5453-0144
Должность: доцент кафедры общей и прикладной психологии
Аффилиация: ФГБОУ ВО Алтайский государственный университет
Адрес: Российская Федерация, Барнаул
Выпуск
Том 42 № 6
Страницы
46-59
Аннотация

Статья посвящена исследованию дефицита совместного внимания при разных формах атипичного развития методом регистрации движений глаз. Для исследования участвовали дошкольники в возрасте 5−7 лет из разных клинических групп: типично развивающиеся (n = 20), с задержкой психического развития (по МКБ-10 класс F83) (n = 20), дошкольники с задержкой речевого развития (по МКБ-10 класс R47) (n = 20), с нарушением слуха (сенсоневральной тугоухостью, по МКБ-10 класс H90) (n = 10) и с нарушением зрения (амблиопия и косоглазие, по МБК-10 класс H53) (n = 20). Анализ контрастных групп позволил выделить как специфичные, так и универсальные проявления симптомов дефицита совместного внимания при разных формах атипичного развития. С помощью метода слежения за направлением взора проанализированы длительность и частота фиксаций, распределение фиксаций, зоны интереса, и выделены маркеры дефицита совместного внимания, препятствующие продуктивному взаимодействию ребёнка со взрослым. Описаны потенциальные механизмы атипичного совместного внимания: атипичная направленность взора; изменения в динамике оперативного поля зрения, длительности зрительного сосредоточения и точности фиксации элементов объекта. Показано, что время фиксаций в эпизодах совместного внимания может быть рассмотрено как прогностический маркер нарушения совместного внимания: совместное внимание связано не только с пространственными характеристиками зон интереса, но и с длительностью фиксаций на объекте (уменьшение/увеличении длительности фиксации).

Ключевые слова
совместное внимание, разделённое внимание, движения глаз, дошкольный возраст, атипичное развитие, айтрекер
Источник финансирования
Результаты исследований получены при финансовой поддержке гранта президента МК-307.2020.6 “Айтрекинг исследование нарушений координации социального внимания в дошкольном возрасте”.
Классификатор
Дата публикации
16.12.2021
Всего подписок
6
Всего просмотров
267
Оценка читателей
0.0 (0 голосов)
Цитировать Скачать pdf
1 В современной науке к отклонениям социально-когнитивного развития относят дефицит совместного внимания. Совместное внимание (shared attention, joint attention) – это навык координации визуального внимания с другим человеком в сторону общего объекта или события [19], который часто рассматривается как процесс отслеживания направления взгляда (gaze following) коммуникативного партнёра, аналог процессора отбора релевантной информации, необходимой для выдвижения и проверки человеком своих гипотез относительно поведения и состояния других людей [2].
2 Совместное внимание задействует распределенную и параллельную системы обработки социальной информации: (1) обработку информации о собственном фокусе визуального внимания, (2) обработку информации о фокусе зрительного внимания других людей (3) параллельную обработку информации о собственном фокусе внимания и фокусе зрительного внимания других людей [12, 14, 19, 24, 35]. Мониторинг такого динамического мультимодального потока событий для человека сложен. Этот набор навыков необходим для того, чтобы сделать выводы о психических состояниях и целях других людей [33].
3 В предыдущих исследованиях показана связь развития совместного внимания с последующим овладением речью [1, 4, 19, 31, 33], когнитивным развитием и уровнем IQ, способностью к символическому мышлению [5], эффективностью процесса обучения [7], способностью к имитации, социальной компетентностью, саморегуляцией, развитием исполнительных функций, состоянием функции программирования и контроля [18, 21, 28, 30]. В свою очередь дефицит совместного внимания может спровоцировать каскад нарушений данных функций и процессов.
4 Отдельной областью изучения онтогенеза является дефицит совместного внимания [1, 2, 9, 23, 27, 31]. Как проявления дефицита совместного внимания отмечают трудности следящего взгляда, нетипичность фокусировки внимания и реакции на сигналы привлечения совместного внимания [10, 11], снижение чувствительности и точности (reduced responsiveness) ответной реакции на привлечение совместного внимания [20].
5 Основные исследования дефицита совместного внимания проведены на детях с расстройством аутистического спектра. Неоднократно показано, что прогностическим маркером аутизма (в том числе у их братьев и сестёр) является нарушение реакции на привлечение совместного внимания [3, 23, 36]. Некоторые исследования показали, что, по сравнению с обычно развивающимися людьми, люди с РАС более склонны смотреть на объекты, отличные от социально значимых стимулов [10, 13, 34], детям с аутизмом не удаётся предсказывать социальные события на основании оценки направления взгляда людей [25, 27, 34]. Недостатки в распознавании были связаны с несбалансированным вниманием в восприятии ключевых черт лица другого человека: люди с аутизмом чаще смотрю на губы, чем область глаз [6, 17], отмечено нетипичное визуальное сканирование по принципу “смотреть, но не видеть” [6]. Дефицит совместного внимания может приводить к вторичному дефициту, отражающему ограниченные знания о социальных партнерах.
6 Однако, данные об особенностях совместного внимания в других клинических группах практически отсутствуют или мало систематизированы [2], что является значительным барьером в понимании специфики симптомов дефицита и уточнения нормативного функционирования совместного внимания.
7 Ранее для изучения совместного внимания методом регистрации движения глаз в исследованиях использовались различные элементы биологического движения [19]; социальные сцены [6, 17, 22]. В экспериментах, нацеленных на изучение элементарных навыков обработки лица, обычно используется парадигма свободного просмотра, где ребенку представляются видеозаписи различных социальных сцен обычно в быстрой последовательности, и внимание к ним искусственно поддерживается посторонними сигналами, такими как их внезапное появление на экране.
8 Однако в реальной жизни социальные поведенческие сигналы (в том числе направление взгляда) проявляются в виде динамических стимулов, встроенных в семантически сложные контексты. В связи с этим необходимо задействовать естественные условия взаимодействия взрослого с ребёнком, в которых можно проследить ответ на натуралистичный поток событий и охарактеризовать естественную изменчивость моделей изменения направления взгляда.
9 В предыдущих исследованиях совместного внимания часто оценивали пространственную координацию направления взглядов двух субъектов в конкретных областях зон интереса [24]. В этом подходе анализируемые области определяются априори на основе базовых предположений о структуре рассматриваемого поля зрения или области с высокой перцептивной значимостью [6, 29].
10 Однако то, что ребёнок не смотрит на лицо взрослого, не означает, что ребенок не знает о направлении внимания взрослого. Для изучения совместного внимания ребёнка и взрослого важно анализировать не только зоны интереса (пространственные характеристики), но и характеристики времени фиксации [37] — периоды времени, в которые взрослый и ребенок направляли взгляд на один и тот же объект, и то, насколько долго проходила эта фиксация. Длительность фиксации наиболее релевантна для анализа совместного внимания в естественных условий взаимодействия [37].
11 Мобильная версия айтрекера позволяет в максимально приближенных к естественным условиях взаимодействия взрослого и ребёнка объективно выявить маркеры нарушения совместного внимания на основе детального анализа маршрутов и времени фиксации взгляда на коммуникативной цели, необходимой для совместного внимания, изменчивости определенных областей интереса [15], а также показателей перекрестного [24] или синхронного взгляда [27] в эпизодах совместного внимания у дошкольников с разными формами атипичного развития.
12 Данный анализ позволит выделить нарушения процессов, участвующих в совместном внимании, препятствующие эффективному установлению контакта взрослого и ребёнка, необходимого для всестороннего обучения и развития; систематизировать нормативные и патологические социальные симптомы совместного внимания.
13 Мы исходили из предположения, что детекция взгляда в эпизодах совместного внимания будет специфична у детей с атипичными формами развития, и метод слежения за направлением взгляда позволит выделить специфику функциональной организации окуломоторной активности как индикатора участия ребёнка в совместном внимании.
14 Таким образом основная цель исследования состоит в выявлении особенностей динамики направления взгляда детей с разной формой атипичного развития при взаимодействии со взрослым.
15

МЕТОДИКА
16 Участники исследования. Выборку исследования составили дети дошкольного возраста 5-7 лет (M = 6 лет, Sd = 2 месяца): типично развивающиеся дошкольники (n = 20), дошкольники с задержкой психического развития (класс F83 по МКБ-10; уровень интеллекта по Векслеру < 100) (n = 20), задержкой речевого развития (класс R47 по МКБ-10) (n = 20), с нарушением слуха (сенсоневральной тугоухостью, класс H90 по МКБ-10) (n = 10), с нарушением зрения (с амблиопией и косоглазием, класс H53 по МБК-10) (n = 20). Дошкольники с атипичным развитием имеют официальный диагноз в результате прохождения территориальной медико-психолого-педагогической комиссии.
17 Процедура исследования. В ходе исследования дошкольникам предлагалась игра. На столе перед дошкольниками располагались 2 игрушки. Ребёнку предлагалась наблюдать за направлением взгляда взрослого-экспериментатора и отгадать и указать на игрушку, которую взрослый выберет. Взгляд взрослого для дошкольника должен был выступать подсказкой. Игрушки как целевой объект взрослым-экспериментатором выбирались в рандомизированном порядке. Всего ребенку предлагали 5 попыток угадывания. Количество правильных ответов фиксировалось от 0 до 5.
18 В ходе каждой попытки были 3 фазы: 1. “взгляд вниз” (около 500 мс); 2. “интерактивная” фаза, чтобы вызвать совместный фокус внимания: взрослый смотрит ребёнку в глаза (около 2000 мс); 3. фаза “совместного внимания”, когда взрослый-экспериментатор направляет голову и взгляд к одной из игрушек (около 2500 мс) (см. рис. 1).
19

Рис. 1. Три разные фазы: взгляд вниз, интерактивность, совместное внимание
20 Производилась транскрипция видео от момента начала подачи инструкции. Видеоряд позволял отслеживать в режиме реального времени продолжительность каждой фазы исследования. Эпизодом “совместного внимания” считался период времени, когда на игрушку смотрит как ребенок, так и взрослый.
21 Для анализа были использованы две основные категории длительности фиксации взглядов: краткие просмотры длительностью менее 3 секунд (показатель неустойчивого внимания [37]), и взгляды, продолжительностью времени 3 секунды и более, указывающие на возникновение устойчивого внимания. Кроме того, исследовались взгляды продолжительностью 10 секунд и более, связанные с совместным вниманием или моментами, когда взрослый также смотрел на ребенка.
22 Определялось направление взора взрослого. Данные по продолжительности эпизода совместного внимания приведены с точностью до 10 мc. Точность обеспечена при покадровом просмотре видеозаписи.
23 Контролировалось, чтобы экспериментатор и ребенок сидели за столом друг напротив друга. Взрослые сидели на полу так, чтобы их глаза находились примерно на той же высоте от столешницы, что и глаза ребёнка.
24 Расстояние между экспериментатором и ребёнком составляло 1 м 21 см.
25 Игрушки располагались на расстояние 30 см друг от друга.
26 Расстояние от экспериментатора до игрушек составляло 60.5 см, расстояние от экспериментатора до ребёнка также было 60.5 см.
27 Параметры игрушки: высота 16 см, ширина 11.4 см, толщина 2.4 см.
28

Длина крышки стола составляла 60 см, ширина — 45 см, высота рабочей плоскости стола была 58 см. Размеры стола рассчитаны на средний рост дошкольников 135 см (ГОСТ 19301.1-2016 Мебель детская дошкольная).
29 В ходе исследования на дошкольников был одет айтрекер для регистрации движений глаз ребёнка, анализу подвергались данные о направлении взора дошкольников.
30 Методики и аппаратура. Регистрация движения глаз осуществлялась с использованием портативного трекера в формфакторе очков Pupil Headset – Pupil Labs. Портативный трекер детектирует зрачок, определяет направление взора, производит калибровку и находит маркеры, которые выделяют зоны интереса. Технология слежения за зрачками – “Темный зрачок с 3D моделью”. Параметры зрачка — 3D-модели глаз. Частота дискретизации 200 Гц, 192×192 px. Высокоростная сценовая камера 480 p / 120hz, vga.
31 Регистрация движений глаз происходила в бинокулярном режимах с частотой 200 Гц. Съемка реального мира осуществлялась в разрешении 480 р.
32 Для определения фиксаций использовался алгоритм, основанный на определении угловой скорости с дополнительным критерием скорости фиксаций. Точность определения координат 0.60 градуса; точность определения взора 0.08 градуса. Задержка камеры 4.5 мс. Задержка обработки в зависимости от центрального процессора > 3 мс.
33 Данные, полученные с помощью трехмерного обнаружения зрачка, обрабатывались и визуализировались в программе Pupil Player.
34 Технология трехмерного обнаружения зрачка предполагает покадровые измерения направления взгляда и размера зрачка, основанного на оценках положения глазного яблока в трехмерной системе координат, определенной записывающей камерой глаза “камерой для отслеживания взора” [8, 32].
35 В процессе калибровки ребенка просили посмотреть на ряд целевых (эталонных) точек в поле зрения сценовой камеры. Данные были первоначально откалиброваны до экспериментальной игровой сессии в системе оценки детектора зрачка (данные имеют достоверность более ~ 0.6). Калибровка была 5-точечная и осуществлялась на мониторе. Чтобы обеспечить постоянное качество отслеживания, данные были вручную откалибровали, чтобы выявить ситуации, когда дети коснулись очков или быстро двигали головой.
36 Использовался софт Pupil Capture, который позволяет обрабатывать аудио и видео потоки, детектировать зрачок, определять направление взора, производить калибровку и находить маркеры, передавать данные по сети и сохранять результаты.
37 Программное обеспечение Pupil Core собирает эти контрольные точки и данные о положении зрачка во время калибровки. После этого он коррелирует их во времени и вычисляет функцию отображения, которая используется для оценки взгляда для будущих данных движения зрачка. Точность калибровки можно визуализировать с помощью Accuracy Visualizer. Плагин будет отображать разность между контрольными точками и соответствующими положениями взгляда, которые были записаны во время калибровки.
38 Объектив сценовой камеры был чётко зафиксирован, чтобы не происходило изменения угловых размеров записываемого изображения. Искажение объектива компенсировалось в процессе преобразования данных из пространства изображения сцены в систему координат поверхности. Для этого интересующая поверхность размечалась специальными маркерами. Для построения тепловых карт и анализа фиксаций маркерами были выделены целевые объекты: лицо взрослого экспериментатора, игрушки.
39

На систему координат поверхности, отмеченную специальными маркерами, не влияет искажение объектива камеры сцены. Поверхности, отмеченные маркерами, рассматривались как области интереса, имели свою собственную локальную систему координат. Для каждого изображения сцены, которое включает в себя достаточное количество маркеров поверхности, программа вычисляла соответствующую функцию преобразования между камерой сцены и системой координат поверхности.
40 Детекторы фиксации Pupil Core реализуют метод, основанный на дисперсии. Это модифицированный вариант алгоритма “Disppersion Threshold Identification”, описанного в [26].
41 Pupil Core определяет фиксации как группы последовательных точек в пределах определенной дисперсии или максимального разделения. Поскольку фиксации обычно имеют продолжительность не менее 100 мс, методы идентификации, основанные на дисперсии, часто включают минимальный порог продолжительности 100−200 мс [26].
42 В Pupil Capture фиксации обнаруживаются на основе порогового значения дисперсии в градусах угла обзора с минимальной продолжительностью. Фиксации обнаруживаются, как только они соответствуют ограничениям (дисперсия и продолжительность). Длина классифицированных фиксаций максимальна в пределах окна продолжительности, например, вместо создания двух последовательных фиксаций длительностью 300 мсек, создается одна фиксация длиной 600 мсек. Фиксации не перекрываются. Регистрировалось:
43
  • Максимальное рассеивание (пространственное, градус): максимальное расстояние между всеми точками взгляда во время фиксации.
44 Использованы параметры PupilPlayer максимальной и минимальной продолжительности фиксации по умолчанию от 290 до 1000 мс.
45 Для построения тепловых карт визуализировалост распределение точек взгляда на каждой поверхности. Цветовая кодировка поверхностей для визуализации количества времени, которое ребенок рассматривал каждую поверхность по сравнению с другими поверхностями. Тепловые карты помогали графически изобразить и выявить зоны интереса, в которые ребенок чаще и реже всего смотрел, где был фокус его внимания и какие элементы были им проигнорированы и замечены. Для анализа данных на график движения глаз накладывались цветовые пятна, указывающие на продолжительность времени рассматривания разных точек пространства. Чем теплее цвет, тем больше внимания было уделено этому элементу. Цвет соответствует длительности просмотра различных зон: синий цвет указывает на отсутствие фиксации взгляда, красный – на преимущественные фиксации. Также произведена визуализация пространственного перемещения направления взгляда (графики движения взгляда), при этом точки фиксации взгляда отображены в виде кругов.
46 Статистическая обработка данных производилась в статистической программе SPSS 23.0
47

РЕЗУЛЬТАТЫ
48 Была сопоставлена продолжительность попыток угадывания у детей с типичным и атипичным развитием (см. табл. 1).
49 Таблица 1. Продолжительность попытки угадывания
Продолжительность попытки угадывания (в минутах) Среднее Стандартная ошибка Минимум Максимум
Типично развивающиеся дошкольники 5.21 1.74 3.71 7.40
Дошкольники с задержкой психического развития 7.95 4.17 4.80 11.80
Дошкольники с нарушением слуха 7.70 4.10 4.30 10.40
Дошкольники с нарушением речи 6.33 5.24 4.30 11.80
Дошкольники с нарушением зрения 6.51 2.36 4.90 8.90
50 Данные о продолжительности испытания в 5 группах подверглись сравнению при помощи дисперсионного анализа. Во всех 5 группах подтверждены значимые различия продолжительности испытания (F = 13.649, p = 0.0001, критерий однородности дисперсий Левена, p = 0.06).
51 Предварительно данные исследования были проверены на нормальность распределения с помощью критерия Колмогорова-Смирнова (см. табл. 2). Переменные не имели значимых различий от параметров нормального распределения (p > 0.05), что позволило применять параметрические методы статистического анализа данных. Все перечисленные в таблице 2 показатели агрегировались до уровня отдельного участника исследования.
52 Таблица 2. Оценка нормальности распределения показателей на основе одновыборочного критерия Колмогорова-Смирнова.
Переменные Статистика критерия p (2-сторонняя)
Продолжительность первой фиксации на нецелевые объекты 0.162 0.276c
Продолжительность первой фиксации на целевые объекты 0.155 0.165c
Продолжительность фиксаций на целевые объекты 0.089 0.219c
Продолжительность фиксаций на нецелевые 0.084 0.088c
Общая продолжительность фиксаций 0.091 0.115c
Общее кол-во фиксаций 0.097 0.097c
Кол-во фиксаций на лице 0.091 0.216c
Продолжительность фиксации на лице 0.107 0.102c
Кол-во фиксаций на игрушках 0.229 0.080c
Продолжительность фиксаций на игрушках 0.255 0.106c
Время до первой фиксации 0.281 0.245c
Продолжительность фиксаций < 300 мс 0.247 0.100c
Продолжительность фиксаций длительностью 300-500 мс 0.123 0.620c
Продолжительность фиксаций > 500 мс 0.083 0.238c
Ошибки 0.091 0.071
53 Для анализа контрастных групп был применён однофакторный дисперсионный анализ. В качестве независимой переменной использована группирующая переменная, разделяющая детей на 5 контрастных групп, в качестве независимой переменной использованы зафиксированные переменные их окуломоторной активности.
54 Таблица 3. Характеристики фиксаций, вычисленные в ходе дисперсионного анализа.
Переменные Сумма квадратов Ст. св. Средний квадрат
Продолжительность первой фиксации на нецелевые объекты Между группами 0.69 4.00 0.17
Внутри групп 6.07 85.00 0.07
Всего 6.76 89.00
Продолжительность фиксаций на целевые объекты Между группами 1031.36 4.00 257.84
Внутри групп 10146.30 85.00 119.37
Всего 11177.66 89.00
Продолжительность фиксаций на нецелевые объекты Между группами 3399.87 4.00 849.97
Внутри групп 12689.34 85.00 149.29
Всего 16089.20 89.00
Общая продолжительность фиксаций Между группами 2107.80 4.00 526.95
Внутри групп 17587.12 85.00 206.91
Всего 19694.92 89.00
Общее кол-во фиксаций Между группами 6190.13 4.00 1547.53
Внутри групп 23493.03 85.00 276.39
Всего 29683.16 89.00
Кол-во фиксаций на лице Между группами 1580.07 4.00 395.02
Внутри групп 12603.75 85.00 148.28
Всего 14183.82 89.00
Продолжительность фиксации на лице Между группами 952.89 4.00 238.22
Внутри групп 8842.69 85.00 104.03
Всего 9795.58 89.00
Продолжительность фиксаций длительностью 300-500 мс Между группами 1571.81 4.00 392.95
Внутри групп 8666.01 85.00 101.95
Всего 10237.82 89.00
55 Был произведен анализ различий контрастных групп по количеству фиксаций в выделенных зонах и числу ошибок при угадывании.
56 У дошкольников с задержкой психического развития, дошкольников с нарушением слуха и нарушением речи увеличивается общее количество фиксаций в эпизодах совместного внимания. Однако у группы детей с нарушением зрения общее количество фиксаций ниже, чем у типично развивающихся детей (см. табл. 4).
57 Были выявлены значимые различия в точности выбора дошкольниками контрастных групп целевого объекта (одной из игрушек). Как показатель точности использовалось количество правильных ответов ребёнка при указании игрушки, которую выбрал взрослый. Дошкольники с атипичным развитием статистически достоверно реже правильно определяют целевую игрушку. У дошкольников с задержкой психического развития выявлены самые низкие показатели правильных попыток (см. табл. 4).
58 Таблица 4. Различия контрастных групп по количеству фиксаций в выделенных зонах и среднему числу ошибок.
Типично развивающиеся дошкольники Дошкольники с задержкой психического развития Дошкольники с нарушением слуха Дошкольники с нарушением речи Дошкольники с нарушением зрения
Общее количество фиксаций (ст. откл.) (F = 6.081, p =0.0001) 51.1±1.8 75.52±4.1 71.1±3.97 59.2±4.4 54.4±3.2
Количество фиксаций на лице (ст. откл.) (F = 2.767, p =0.032) 16.7±2.3 14.43±2.4 19.2±2.2 11.1±2.7 23.0±3.3
Количество фиксаций продолжительностью 300-500 мс (ст. откл.) (F = 3.884, p =0.006) 15.2±1.2 28.8 ± 2.4 25.6±2.6 21.5±2.8 19.6±1.6
Среднее число правильных попыток определения направления взгляда взрослого (ст. откл.) в 5 попытках (F = 11.808, p = 0.0001). 4.8±0.08 2 ±0.4 4.2±0.2 4.2±0.3 4.1±0.3
59 Сравнивалась суммарная продолжительность фиксации для конкретных зон интереса. Общая продолжительность фиксации была рассчитана в процентах от общего времени эпизода совместного внимания. Общая продолжительность фиксации проанализирована как продолжительность фиксации для этой зоны интереса по отношению к совокупной продолжительности фиксаций и произведено сравнение продолжительности фиксаций в каждой зоне у 5 контрастных групп (см. табл. 5).
60 Таблица 5. Относительное время рассматривания в процентах для конкретных зон интереса.
Типично развивающиеся дошкольники Дошкольники с задержкой психического развития Дошкольники с нарушением слуха Дошкольники с нарушением речи Дошкольники с нарушением зрения
Относительное количество фиксаций на лице (F = 4.422, p = 0.003) 30.08 20.2 29.2 17.3 40.2
Относительное время продолжительности фиксаций на целевых объектах (F = 3.937, p = 0.005) 38.1 29.9 40.5 23.98 47.9
Относительное время продолжительности фиксаций на нецелевые объекты (F = 3.966, p = 0.005) 61.8 70.0 59.4 76.0 51.9
61 Данные, представленные в таблице 5, указывают на то, что у дошкольников с атипичными формами развития отличается предпочтение зон интереса в эпизодах совместного внимания. В отличие от типично развивающихся детей дошкольники с нарушением психического развития и речи реже фиксируют взгляд на лице взрослого.
62 Также обнаружены различия в продолжительности времени фиксаций (в мс).
63 Во всех группах детей дошкольного возраста с атипичным развитием увеличивается продолжительность времени первой фиксации на нецелевые объекты (см. табл. 6).
64 Таблица 6. Продолжительность фиксаций в различных зонах интереса (в мс).
Типично развивающиеся дошкольники Дошкольники с задержкой психического развития Дошкольники с нарушением слуха Дошкольники с нарушением речи Дошкольники с нарушением зрения
Продолжительность фиксаций на целевые объекты (F = 7.424, p = 0.0001) 5777.69±1376.91 601.57±52.42 740.62±32.60 601.04±62.99 666.35±42.84
Продолжительность фиксаций на нецелевые объекты (F = 13.2, p = 0.0001) 10497.02±1992.07 616.48±18.15 619.94±27.87 644.09±32.60 625.12±30.88
Общая продолжительность фиксаций (F = 18.4, p = 0.0001) 15929.21±2610.43 635.93±17.41 668.89±28.38 654.52±30.37 644.55±30.90
Продолжительность фиксации на лице (F = 6.7, p = 0.0001) 5065.88±1254.10 632.63±56.13 769.87±35.99 330.52±98.22 681.61±43.36
Продолжительность первой фиксации на нецелевых объектах (F = 2.390, p = 0.05) 587.35±42.38 693.53±62.66 561.53±56.51 660.40±72.07 616.58±59.08
65 Данные, представленные в таблице 6, указывают на то, что у типично развивающихся детей наблюдалась максимальная продолжительность поддержания визуального внимания при взаимодействии со взрослым.
66 Специфику продолжительности фиксаций в эпизодах совместного внимания при атипичном развитии можно охарактеризовать следующим образом:
67 В группах детей с задержкой психического и речевого развития уменьшается время фиксаций на социальные сигналы (в первую очередь на лице взрослого) и увеличивается время фиксаций на нецелевых объектах.
68 У групп детей с нарушением отдельных сенсорных систем (слуха и зрения) более продолжительная фиксация на целевых объектах и на социальных сигналах (на лице взрослого).
69 Отдельно была поставлена задача визуализировать микропроцессы глазодвигательной активности механизма совместного внимания. Были построены тепловые карты для типично развивающихся дошкольников и дошкольников из разных клинических групп. Были зафиксированы стратегии визуального поиска (окуломоторной активности) у типично развивающихся детей (см. рис. 2).
70

Рис. 2. Тепловые карты и графики движения глаз типично развивающихся дошкольников.
71 По тепловым картам окуломоторной активности и зон интереса типично развивающихся дошкольников можно видеть, что дошкольники распознают и используют направления взгляда взрослого для определения целевой игрушки, то есть направление взгляда для них выступает информативно значимым стимулом коммуникативного обмена. Тепловые карты типично развивающихся дошкольников демонстрируют точность фиксаций, сосредоточенность на зонах интереса. Типично развивающиеся дошкольники используют указательный жест для обозначения выбора целевой игрушки.
72 Были проанализированы типичные тепловые карты дошкольников с атипичным развитием (см. рис. 3).
73

Рис. 3. Тепловые карты и графики движения глаз дошкольников с атипичными формами развития: а) нарушение слуха, б) нарушение зрения, в) задержка психического развития, г) задержка речевого развития.
74 У дошкольников с атипичными формами развития в окуломоторной активности наблюдается снижение 1) точности детекции направления движения глаз взрослого, 2) рассредоточенность зон интереса и фиксаций, 3) увеличение числа фиксаций.
75 На тепловых картах дошкольников из клинических групп как характерная особенность выделяется неверная корректировка маршрута движения глаз при первоначально точном слежении за траекторией движения глаз взрослого. То есть после смены направления взгляда взрослого дошкольникам с атипичными формами развития трудно вновь отследить изменившийся фокус внимания по взгляду взрослого. Зафиксированы трудности перекрёстного, синхронного взгляда со взрослым. Дошкольники с атипичными формами развития используют стратегию угадывания методом “проб и ошибок” в определении целевой игрушки.
76 По позиционным данным выделенных областей интереса и по последовательности точек фиксации взора можно отметить, что у таких детей наблюдается преобладание холистической (фиксация на 1 элементе, например на носе) либо аналитической (фиксации распределённые: глаза, рот, лицо) стратегии.
77 У детей с атипичным развитием увеличивается количество скачков при перемещении взора, что указывает на более частую смену рецептивного поля и более частую необходимость возобновления произвольного контроля в целях поддержания фокуса совместного внимания, что скорее всего связано с несовпадением скорости движения глаза/положения глаза ребёнка и смены направления взора партнёра для определения целевого объекта.
78 У детей с атипичным развитием можно выделить маркеры нарушения реакции на зрительный контакт и деструкции процессов, участвующих в совместном внимании:
79
  • Атипичная направленность взора: трудности установления взаимного зрительного контакта, трудности следования за взором, фиксации на целевом объекте.
80
  • Специфика динамики оперативного поля: изменение зон интереса и зон поиска при дефиците совместного внимания; предпочтение нейтральных стимулов социальным стимулам,
81
  • Изменение длительности пути сканирования, пространственной плотности фиксаций (сужение/увеличение), регулярности сканирования (повторяемость), направления сканирования (стратегии поиска).
82
  • Специфические стратегия и маршрут сканирования информации о социальных сигналах.
83

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
84 Исследование подтвердило возможность через анализ окуломоторной активности обнаружить специфические проявления дефицита совместного внимания при разных формах атипичного развития. Для анализа были выделены маркеры длительности и частоты фиксаций на целевых и нецелевых сигналах.
85 Новым с точки зрения методической процедуры в изучении совместного внимания стал категориальный анализ продолжительности времени фиксаций. Показано, что длительность времени фиксаций является решающим фактором для установления перекрёстного, синхронного взгляда, объединения фокуса внимания и его мониторинга при взаимодействии ребёнка со взрослым.
86 Определена специфика дефицита совместного внимания при атипичных формах развития детей:
87
  • Увеличение времени фиксаций. Большую продолжительность фиксаций можно рассматривать как нетипичное сопротивление ребёнка отвлечению от собственного фокуса внимания, вызванное необходимостью следить за взглядом взрослого.
88
  • “Поглощённость” фокуса внимания дошкольников отдельными объектами. Увеличение числа фиксаций на нецелевых объектах как некоторая семантическая пристрастность фокуса внимания. Снижение количества фиксаций, когда глаза сосредоточены на целевом объекте.
89
  • Ментальная нагрузка. Ментальную нагрузку можно оценить по продолжительности фиксации. Характерно медленное обнаружение информационных признаков при выборе целевого объекта. Ментальная нагрузка проявляется и в количестве фиксаций: изначально дошкольники клинических групп осматривают обширную зрительную область прежде чем выделить информационные признаки, необходимые для обнаружения целевого объекта.
90
  • Можно выделить преобладание холистической (фиксация на 1 элементе, например на носе) либо аналитической стратегии (распределённые фиксации: глаза, рот, лицо). У детей с атипичными формами развития преобладает рассредоточенность фиксаций, что скорее всего связано с трудностями целостного восприятия социальных сигналов и использования их как прогностических информационных признаков в коммуникации.
91
  • Снижение точности выбора целевого объекта у дошкольников с разными формами атипичного развития. Число ошибок и низкая продуктивность отражает трудность определения социальной значимости сигналов (направления взгляда партнёра). Дошкольники с атипичным развитием не игнорируют социальные сигналы, но они не используют их как информационную подсказку для поиска целевого объекта.
92
  • У дошкольников с атипичными формами развития снижаются заметность (“узнаваемость”, распознавание) социальных сигналов (доля детей, заметивших социальный сигнал) и интерес к социальным сигналам (количество фиксаций, общая длительность фиксаций).
93
  • Время фиксаций является мерой снижения зрительного внимания. У детей с атипичными формами развития меняются длительность сосредоточения взгляда на объекте‚ длительность рассматривания участков пространства, количество фиксаций. Также о специфике визуального внимания говорят различия в продолжительности фиксаций длительностью 300−500 мс, необходимых для подержания постоянного внимания во взаимодействии со взрослым.
94
  • Время первой фиксации указывает на время, затрачиваемое дошкольниками‚ чтобы рассмотреть конкретную зону интереса и может дать информацию о том, какие аспекты рассматриваемого объекта являются приоритетными. Время первой фиксации указывает на использование в обработке информации поиска, основанного на принципе снизу вверх, или поиска, ориентированного сверху вниз. У дошкольников клинических групп в обработке информации доминирует восходящее совместное внимание (bottom-up joint attention) — непроизвольное внимание, основанное на информации о перцептивных характеристиках стимулов, определяющих их заметность или необычность. При этом зафиксированы трудности нисходящего совместного внимания (top-down joint attention), основанного на выделении признаков контекста общения.
95
  • Обнаружено снижение времени‚ которое дошкольники с атипичным развитием потратили на целевые зоны интереса, что можно рассматривать как снижение приоритета в обработке социальных сигналов и проявление трудности обработки социальной информации сверху вниз.
96
  • Наблюдалась стратегия “пересмотра”. Число повторных посещений взглядом одних и тех же точек пространства дает информацию о том, какие области неоднократно привлекали ребёнка, а какие были видны, но затем были “удалены” из визуального поля внимания. Дошкольники с атипичным развитием вторично осматривают менее важные элементы вместо более важных элементов (социальных сигналов).
97 Все эти изменения могут приводить к трудностям в обработке социальной информации и автоматической социальной реакции.
98 Универсальным в проявлении дефицита совместного внимания является атипичное следование за взглядом партнёра, трудности распознавания и использования ориентирующего значения взгляда, изменение времени эпизодов совместного внимания.
99 Полученные результаты позволяют предположить, что у дошкольников с атипичными формами развития могут возникать трудности на нескольких уровнях: (а) на уровне настройки на наиболее заметную / релевантную область сенсорного поля (например, взрослого), (б) на уровне выбора для обработки социальных сигналов от взрослого и подавлении внимания к нерелевантным объектам в поле зрения; и (c) на уровне распределения внимания (например между глазами и ртом взрослого) таким образом, чтобы максимизировать извлечение информации.
100 В качестве возможного объяснения специфики совместного внимания у детей с атипичным развитием может выступить предположение об имеющихся у таких детей сложностях интеграции социальных сигналов, выделения релевантных признаков для формирования целевой репрезентации социальных сигналов, понимания не только общего направления взора взрослого, но и его локализации на конкретном объекте.
101 Специфика дефицита совместного внимания у дошкольников с задержкой психического и речевого развития состоит в следующем: такие дети воспринимают информацию о поведении людей (взгляд, движение, мимика), но у них не сформирован механизм, который в дальнейшем позволяет интерпретировать смысл этой информации, интегрировать эти сигналы. Как следствие, наблюдаются трудности “мониторинга намерений” на основе направления взгляда. Наши выводы согласуются с идеей о том, что нарушение совместного внимания отражает сложность в оценке значения отдельных признаков взгляда (то есть того, что они говорят нам о намерениях других) [2, 27, 36].
102 При сенсорных нарушениях (слуха и зрения) характерным проявлением дефицита совместного внимания является снижение скорости и объема восприятия при детекции социальных сигналов. У детей с сенсорными нарушениями можно предположить менее выраженный дефицит совместного внимания, который проявляется в трудности отслеживания направления взгляда взрослого. У детей с когнитивными и речевыми нарушениями скорее возникают затруднения в интеграции взгляда или снижение понимания указательного значения и поведенческой релевантности взгляда взрослого. Детям с сенсорными нарушениями сложнее выделить, а детям с задержкой речевого и психического развития сложнее интерпретировать целевые социальные сигналы.
103 Даже если у детей с атипичными формами развития возникает рефлекторное следование за направлением взгляда взрослого, снижение спонтанного следования может возникнуть из-за трудности интерпретации указательного значения взгляда. Как следствие, дошкольникам с атипичными формами развития либо трудно учитывать, где нужно получить информацию для достижения целей социального взаимодействия (собственно нарушение детекции взгляда), либо, при верной детекции, снижается способность понимания указательного значения социальных сигналов (детекция намерений). Скорее всего, ребёнку с атипичным развитием трудно прогнозировать, где окажется взгляд взрослого в следующий момент, чтобы успеть с ним синхронизироваться, ребёнку чаще необходимо следить за действиями взрослого, поэтому ему нужно больше фиксаций.
104 При этом дети с сенсорными нарушениями (нарушением слуха или зрения), несмотря на то, что у них снижается точность фиксации объекта социального взаимодействия, чаще воспринимают и фиксируют социальные сигналы как целевой информативный признак. Можно предположить, что в ходе коррекционной работы с ними применяют дополнительные способы установления и поддержания контакта, используют специальные средства привлечения внимания детей к речи, к лицу говорящих взрослых и детей. У дошкольников с нарушением слуха или зрения в процессе обучения и воспитания совершенствуется дифференцированность зрительного восприятия лица, мимики, жестов, движений губ, артикулирования, что позволяет ребенку более успешно накапливать социальный опыт и компенсировать отставание в развитии восприятия.
105 Результаты исследования позволяют предположить, что дефицит совместного внимания может возникать как вторичное нарушение, обусловленное бедностью чувственного опыта вследствие зрительной и слуховой депривации, снижением скорости и объема восприятия, недостаточного запаса сенсорных эталонов, затруднением формирования полного, точного, детализированного образа восприятия.
106 Выявленные различия контрастных групп позволяют предположить, что дефицит совместного внимания будет более выражен при интеллектуальной недостаточности, при отставании в развитии отдельных компонентов психической деятельности, недоразвитии познавательной деятельности, осложненной недоразвитием речевой функции и при задержках развития речи. Можно предположить, что для становления совместного внимания необходима пороговая величина уровня интеллекта, то есть дефицитарность совместного внимания коррелирует с когнитивным нарушением.
107

ВЫВОДЫ
108 В нашем исследование проанализирована окуломоторная активность в эпизодах совместного внимания. Показано, что в режиме реального времени через анализ движения глаз можно выявить потенциальный предиктор нарушения развития.
109
  1. На основе анализа динамики движений глаз выделены маркеры нарушения реакции на зрительный контакт и деструкции процессов, участвующих в совместном внимании:
110
  • количество переключений и фиксаций,
111
  • время фиксации на релевантном и не релевантном объектах,
112
  • длительность пути сканирования,
113
  • пространственная плотность фиксаций в зоне (сужение/увеличение).
114 2. Проанализированы особенности времени поиска в различных областях зрительного поля, зонах интереса, время начала фиксаций и продолжительность фиксаций на целевых объектах взаимодействия, что позволило выявить ключевые характеристики эпизодов совместного внимания:
115
  • время, необходимое для достижения конкретного региона в зрительном поле и его осмотра,
116
  • отношение длительности взгляда, направленного в ту или иную область зрительного поля, к общей продолжительности взгляда.
117
  • предпочтение нейтральных стимулов социальным (по продолжительности фиксаций на них).
118 3. В качестве потенциальных механизмов атипичного совместного внимания можно выделить:
119 • атипичную направленность взора;
120 • изменения в динамике оперативного поля зрения: выделение зон интереса и зон поиска;
121 • длительность зрительного внимания к определенной зоне;
122 • точность фиксации элементов объекта.
123 Наши данные согласуются с потенциальными механизмами дефицита совместного внимания, ранее выделенными на выборке детей с аутизмом: (а) атипичное следование рефлексивного взгляда [16]; (б) сложность интеграции взгляда и аффекта [11]; и (в) снижение понимания информационной значимости направления взгляда как указание на направление фокуса внимания взрослого [2, 29].
124 Результаты исследования могут способствовать пониманию психофизиологических механизмов и маркеров дефицита совместного внимания, и могут быть использованы при разработке методов коррекции нарушений совместного внимания.

Библиография

1. Adams R.B., Kleck R.E. Effects of direct and averted gaze on the perception of facially communicated emotion // Emotion. 2005. № 5. P. 3–11.

2. Baron-Cohen S. The extreme male brain theory of autism // Trends in Cognitive Sciences. 2002. № 6. P. 248–254.

3. Bruinsma Y., Koegel R.L., Koegel L.K. Joint attention and children with autism: a review of the literature // Ment Retard Dev Disabil Res Rev. 2004. № 10. P. 169–175.

4. Carpenter M., Nagell K., Tomasello M. Social cognition, joint attention, and communicative competence from 9- to 15-months of age // Monographs of the Society for Research in Child Development. 1998. P. 1–63.

5. Charman T., Swettenham J., Baron-Cohen S., Baird G., Cox A., Drew A. Testing joint attention, imitation, and play as infancy precursors to language and theory of mind // Cognitive Development. 2001. № 15. P. 481–498.

6. Charwarska K., Klin A., Volkmar F. Automatic attention cuing through eye movement in 2-year-old-children with autism // Child Development. 2003. № 74. P. 1108–1122.

7. Dawson G., Jones E.J., Merkle K. Early behavioral intervention is associated with normalized brain activity in young children with autism // Am Acad Child Adolesc Psychiatry. 2012. № 51(11). P. 1150–1159.

8. Dierkes K., Kassner M., Bulling A. A novel approach to single camera, glint-free 3D eye model tting including corneal refraction. Proceedings of the 2018 // ETRA '18: Proceedings of the 2018 ACM Symposium on Eye Tracking Research & Applications. 2018. № 9. P. 1–9.

9. Elsabbagha M., Johnsonb M.H. Autism and the social Brain: the first-year puzzle // Biol Psychiatry. 2016. № 80(2). P. 94–99.

10. Falck-Ytter T., von Hofsten C. How special is social looking in ASD: a review // Prog Brain Res. 2011. № 189. P. 209–222.

11. Gillespie-Lynch K., Elias R., Escudero P., Hutman T., Johnson S.P. Atypical gaze following in autism: a comparison of three potential mechanisms // Autism Dev Disord. 2013. № 43. P. 2779–2792.

12. Grossmann T., Johnson M. The development of the social brain in human infancy // The European journal of neuroscience. 2007. № 25. P. 909–919.

13. Guillon Q., Hadjikhani N., Baduel S., Rogé B. Visual social attention in autism spectrum disorder: Insights from eye tracking studies // Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 2014. № 42. P. 279–297.

14. Henderson J.M., Williams C.C., Falk R.J. Eye movements are functional during face learning // Mem. Cognit. 2005. № 33. P. 98–106.

15. Jermann P., Nüssli M.-A., Li W. Using dual eye-tracking to unveil coordination and expertise in collaborative Tetris // In T. McEwan, L.M. McKinnon, Proceedings of the 24th BCS Interaction Specialist Group Conference. 2010. Р. 36–44.

16. Johnson L., Sullivan B., Hayhoe M., Ballard D. Predicting human visuomotor behaviour in a driving task. Philosophical Transactions of the Royal Society // Biological Sciences. 2014. № 369(1636). P. 20130044.

17. Klin A., Jones W., Schultz R., Volkmar F., Cohen D. Visual fixation patterns during viewing of naturalistic social situations as predictors of social competence in individuals with autism // Arch Gen Psychiatry. 2002. № 59(9). P. 809–816.

18. Morales M., Mundy P., Crowson M., Neal R., Delgado C. Individual differences in infant attention skills, joint attention, and emotion regulation behavior // International Journal of Behavioral Development. 2005. № 29. P. 259–263.

19. Mundy P. A Review of joint attention and social — cognitive brain systems in typical development and autism spectrum disorder // European Journal of Neuroscience. 2018. № 47(6). P. 497–514.

20. Navab A., Gillespie-Lynch K., Johnson S.P., Sigman M., Hutman T. Eye-tracking as a measure of responsiveness to joint attention in infants at risk for autism // Infancy. 2012. № 17 (4). P. 416–431.

21. Ozonoff S. Components of executive function in autism and other disorders / Autism as an executive disorder (ed.) J. Russell // Oxford: Oxford University Press. 1997. P. 179–211.

22. Pierce K., Conant D., Hazin R., Stoner R., Desmond J. Preference for geometric patterns early in life as a risk factor for autism // Arch Gen Psychiatry. 2011. № 68(1). P. 101–109.

23. Presmanes A.G., Walden T.A., Stone W.L., Yoder P.J. Effects of different attentional cues on responding to joint attention in younger siblings of children with autism spectrum disorders // Autism Dev Disord. 2007. № 37. P. 133–144.

24. Richardson D.C., Dale R., Kirkham N.Z. The art of conversation is coordination // Psychological Science. 2007. № 18(5). P. 407–413.

25. Ruffman T., Garnham W., Rideout P. Social understanding in autism: eye gaze as a measure of core insights // Child Psychol Psychiatry. 2001. № 42(8). P. 1083–1094.

26. Salvucci D.D., Goldberg J.H. Identifying fixations and saccades in eye-tracking protocols // Proceedings of the 2000 symposium on Eye tracking research & applications (ETRA '00). Association for Computing Machinery, New York, NY, USA. 2000. P. 71–78.

27. Senju A., Csibra G. Gaze following in human infants depends on communicative signals // Curr Biol. 2008. № 18(9). P. 668–671.

28. Sheinkopf S., Mundy P., Claussen A., Willoughby J. Infant joint attention skill and preschool behavioral outcomes in at-risk children // Development and Psychopathology. 2004. № 16. P. 273–293.

29. Shic F., Bradshaw J, Klin A, Scassellati B, Chawarska K. Limited activity monitoring in toddlers with autism spectrum disorder // Brain Res. 2011. № 1380. P. 246–254.

30. Sigman M., Ruskin E. Continuity and change in the social competence of children with autism, Down syndrome, and developmental delays // Monogr Soc Res Child Dev. 1999. № 64(1). P.100–114.

31. Smith L., Ulvund L. The role of joint attention in later development among preterm children: Linkages between early and middle childhood // Social Development. 2003. № 1. P. 222–234.

32. Swirski L., Dodgson N.A. A fully-automatic, temporal approach to single camera, Glint-Free 3D Eye Model Fitting // Proceedings of ECEM 2013. 2013. P. 1–10.

33. Tomasello M. A Natural History of Human Morality. Cambridge, MA: Harvard University Press. 2016.

34. von Hofsten C. Action, the Foundation for Cognitive Development // Scandinavian Journal of Psychology. 2009. № 51. P.1–7.

35. Weigelt S., Koldewyn K., Kanwisher N. Face identity recognition in autism spectrum disorders: a review of behavioral studies // Neurosci Biobehav Rev. 2012. № 36(3). P. 1060–1084.

36. Yoder P., Symons F.J. Observational Measurement of Behavior. New York: Springer. 2010.

37. Yu C., Smith L.B. Hand–eye coordination predicts joint attention // Child Development. 2017. № 88(6). P. 2060–2078.

Комментарии

Сообщения не найдены

Написать отзыв
Перевести