Neue Technik zur Früherkennung von Autismus analysiert, wie Kinder Gesichter scannen

Neue Technik zur Früherkennung von Autismus analysiert, wie Kinder Gesichter scannen
Ein Kind mit Autismus-Spektrum-Störung scannt Gesichter anders. (Shutterstock)

Stellen Sie sich vor, Ihr Sohn Tommy wird gleich zwei. Er ist ein schüchterner und süßer kleiner Junge, aber sein Verhalten kann unvorhersehbar sein. Er löst die schlimmsten Wutanfälle aus, manchmal weint und schreit er untröstlich für eine Stunde. Kleinste Änderungen in der Routine können ihn abschrecken.

Ist dies ein schlimmer Fall der sogenannten "schrecklichen Zweien"? Solltest du Tommy etwas Zeit geben, um aus dieser Phase herauszuwachsen? Oder sind dies Anzeichen einer Autismus - Spektrum - Störung (ASD)? neurodevelopmental Störung, die ungefähr zwei Prozent der Bevölkerung beeinflußtentspricht das ungefähr einem oder zwei Kindern in einem vollen Schulbus? Und wie werden Sie es herausfinden?

Unsere Forschungsgruppe am Institut für Angewandte Mathematik der University of Waterloo hat eine neue ASD-Erkennungstechnik zur Unterscheidung verschiedener Blickmuster um Ärzten zu helfen, ASD bei Kindern schneller und genauer zu erkennen.

Wir haben dies getan, weil die frühe Diagnose und Intervention von ASD so viele Vorteile hat. Studien haben das festgestellt Eingriffe, die vor dem vierten Lebensjahr durchgeführt werden, sind mit erheblichen Verbesserungen bei Kognition, Sprache und Anpassungsverhalten verbunden. In ähnlicher Weise haben Forscher die Umsetzung früher Interventionen bei ASD verknüpft mit Verbesserungen im täglichen Leben Fähigkeiten und soziales Verhalten. Umgekehrt ist die späte Diagnose verbunden mit erhöhtem elterlichen Stress und verzögerten frühen Eingriffen, was für positive Ergebnisse im Laufe der Zeit entscheidend ist.

Aktuelle ASD-Interventionen

Symptome von ASD treten typischerweise in den ersten zwei Lebensjahren auf und beeinträchtigen die Fähigkeit des Kindes, sozial zu funktionieren. Obwohl aktuelle Behandlungen variieren, Die meisten Interventionen konzentrieren sich auf das Verhaltensmanagement und die Verbesserung der sozialen und Kommunikationsfähigkeiten. Da die Fähigkeit zur Veränderung umso größer ist, je jünger das Kind ist, kann man Erwarten Sie die besten Ergebnisse, wenn Diagnose und Intervention früh im Leben erfolgen.

Die Beurteilung von ASD umfasst a ärztliche und neurologische Untersuchung, ein ausführlicher Fragebogen über die Familiengeschichte, das Verhalten und die Entwicklung des Kindes oder eine Beurteilung durch einen Psychologen.

Leider sind diese diagnostischen Ansätze nicht wirklich kleinkinderfreundlich und können teuer sein. Man kann sich vorstellen, dass es für Kinder viel einfacher ist, etwas wie das animierte Gesicht eines Hundes zu betrachten, als Fragen in einem Fragebogen zu beantworten oder von einem Psychologen bewertet zu werden.


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Mathematik als neues Mikroskop

Sie fragen sich vielleicht: Was haben Mathematiker mit der Erkennung von Autismus zu tun?

Dies ist in der Tat ein Beispiel für die interdisziplinäre Forschung, an der unsere Gruppe beteiligt ist Mathematik als Mikroskop zum Verständnis von Biologie und Medizin. Wir bauen Computermodelle zur Simulation der Wirkung verschiedener Medikamente und wir wenden mathematische Techniken an, um klinische Daten zu analysieren.

Wir glauben, dass Mathematik objektiv zwischen Verhaltensweisen von Kindern mit ASS und ihren neurotypischen Gegenstücken unterscheiden kann.

Wir wissen, dass Personen mit ASD untersuchen und scannen das Gesicht einer Person visuell anders als neurotypische Personen. Bei der Entwicklung der neuen Technik zur Erkennung von Blickmustern haben wir 40-Kinder, hauptsächlich Vier- oder Fünfjährige, untersucht. Etwa die Hälfte dieser Kinder ist neurotypisch, während andere an ASD leiden. Jedem Teilnehmer wurden 44-Fotos von Gesichtern auf einem Bildschirm angezeigt, die in ein Eye-Tracking-System integriert waren.

Das Infrarotgerät interpretierte und identifizierte die Orte auf den Reizen, auf die jedes Kind durch Aussendung und Reflexion von Wellen von der Iris schaute.

Neue Technik zur Früherkennung von Autismus analysiert, wie Kinder Gesichter scannen
|Beim Betrachten des Gesichts einer Person konzentriert sich ein neurotypisches Kind mehr auf die Augen, während sich ein Kind mit ASD mehr auf den Mund konzentriert. (Shutterstock)

Muster der Augenbewegung

Die Bilder wurden in sieben von uns benannte Hauptbereiche unterteilt, in denen die Teilnehmer ihren Blick fokussierten: unter dem rechten Auge, dem rechten Auge, unter dem linken Auge, dem linken Auge, der Nase, dem Mund und anderen Teilen des Bildschirms. Wir haben vier verschiedene Konzepte aus der Netzwerkanalyse verwendet, um den unterschiedlichen Grad an Wichtigkeit zu bewerten, den Kinder diesen Funktionen beimessen.

Wir wollten nicht nur wissen, wie viel Zeit die Teilnehmer damit verbracht haben, sich die einzelnen Funktionen anzusehen, sondern auch, wie sie ihre Augen bewegt und die Gesichter gescannt haben.

Zum Beispiel haben Forscher gewusst, dass, wenn man das Gesicht einer Person betrachtet, a Das neurotypische Kind konzentriert sich mehr auf die Augen wohingegen ein Kind mit ASD sich mehr auf den Mund konzentriert. Darüber hinaus scannt ein Kind mit ASD auch Gesichter anders. Wenn der Fokus von den Augen einer Person auf das Kinn verlagert wird, zum Beispiel bei einem neurotypischen Kind Wahrscheinlich bewegt sich der Blick schneller und auf einem anderen Weg als bei einem Kind mit ASS.

Kinderfreundlicher diagnostischer Prozess

Obwohl es noch nicht möglich ist, eine Arztpraxis aufzusuchen und diesen Test anzufordern, hoffen wir, dass diese Forschung den diagnostischen Prozess für Kinder möglicherweise weniger stressig macht.

Um diese Technologie nutzen zu können, benötigen Sie einen handelsüblichen Infrarot-Eye-Tracker sowie unsere Netzwerkanalysetechnik. Wir haben die Algorithmen erklärt, damit alle Softwareentwickler, die dies wollten, sie theoretisch implementieren können.

Durch die Beseitigung einiger Hindernisse für die Früherkennung hoffen wir, dass mehr Kinder mit ASD frühzeitig eingreifen können, was langfristig zu einer besseren Lebensqualität und mehr Unabhängigkeit führt.

Über die Autoren

Anita Layton, Kanada 150-Forschungslehrstuhl für Mathematische Biologie und Medizin; Professor für Angewandte Mathematik, Pharmazie und Biologie, University of Waterloo und Mehrshad Sadria, M. Math Candidate, Abteilung für Angewandte Mathematik, University of Waterloo

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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