患有自閉症譜系障礙的兒童掃描面部的方式不同。 （存在Shutterstock）
想像一下，你的兒子湯米即將兩歲。 他是一個害羞而可愛的小男孩，但他的行為可能無法預測。 他發脾氣最嚴重的發脾氣，有時哭泣和尖叫不安一小時。 例程中最小的變化可能會讓他失望。
這是所謂的“可怕的兩個人”的壞情況嗎？ 你應該給Tommy一些時間來成長嗎？ 或者，是自閉症譜系障礙（ASD）的這些跡象 - 神經發育障礙影響約2％的人口，相當於一輛完整校車上的一兩個孩子？ 你怎麼知道的？
我們在滑鐵盧大學應用數學系的研究小組開發了一個 新的ASD檢測技術，可區分不同的眼睛注視模式 幫助醫生更快，更準確地檢測兒童的ASD。
我們這樣做是因為早期ASD診斷和乾預有很多好處。 研究發現 在四歲之前實施的干預與認知，語言和適應行為的顯著增加相關。 同樣，研究人員將早期干預措施的實施與ASD聯繫起來 改善日常生活技能和社會行為。 相反，晚期診斷是 與父母壓力增加相關並延遲早期干預，這對於長期積極的結果至關重要.
目前的ASD干預措施
ASD的症狀通常出現在出生後的頭兩年，並影響孩子的社交功能。 雖然目前的治療方法不 大多數干預措施側重於管理行為和提高社交和溝通技巧。 因為變化的能力越大，孩子越年輕，就可以 如果在生命早期進行診斷和乾預，則期望獲得最佳結果.
ASD的評估包括a 醫學和神經系統檢查，關於兒童家族史，行為和發展的深入調查問卷或心理學家的評估.
不幸的是，這些診斷方法並非真正適合幼兒，而且價格昂貴。 可以想像，孩子只是看一些東西，比如狗的動畫臉，比回答調查問卷中的問題或者由心理學家進行評估要容易得多。
數學作為新的顯微鏡
您可能想知道：數學家與自閉症檢測有什麼關係？
這確實是我們小組參與的跨學科研究的一個例子。我們使用 數學作為顯微鏡來理解生物學和醫學。 我們建立 計算機模型模擬各種藥物的影響 我們應用數學技術來分析臨床數據。
我們相信數學可以客觀地區分患有ASD的兒童與其神經典型對應物的行為。
我們知道， 患有ASD的個體在視覺上探索和掃描一個人的面部與神經型個體不同。 在開發檢測眼睛注視模式的新技術時，我們評估了40兒童，大多數是四五十歲兒童。 這些孩子中約有一半是神經型的，而其他孩子則是ASD。 每個參與者在屏幕上顯示44面部照片，並集成到眼睛跟踪系統中。
紅外設備通過發射和反射來自虹膜的波來解釋和識別每個孩子正在觀察的刺激上的位置。
|當看著一個人的臉時，一個神經典型的孩子更注重眼睛，而患有ASD的孩子更注重口腔。 （存在Shutterstock）
眼球運動模式
這些圖像被分成七個關鍵區域 - 我們將其命名為特徵 - 參與者聚焦他們的視線：右眼，右眼，左眼，左眼，鼻子，嘴巴和屏幕的其他部分。 我們使用網絡分析中的四個不同概念來評估兒童對這些特徵的不同重要程度。
我們不僅想知道參與者花在多少時間看每個特徵，我們還想知道他們如何移動他們的眼睛並掃描面部。
例如，研究人員已經知道，當看著一個人的臉時，一個人 神經型兒童更注重眼睛 而患有ASD的孩子更注重口腔。 此外，患有ASD的兒童也會以不同方式掃描面部。 將焦點從某人的眼睛移到下巴時，例如，一個神經典型的孩子 可能會更快地移動他們的眼睛，並且通過與患有ASD的孩子不同的路徑.
兒童友好的診斷過程
雖然尚無法進入醫生辦公室並要求進行此項檢測，但我們希望這項研究最終可能會使診斷過程對兒童的壓力減輕。
要使用這種技術，需要一種商用的紅外眼動儀，以及我們的網絡分析技術。 我們已經解釋了算法，因此任何想要理論上都可以實現它們的軟件開發人員。
通過消除早期診斷的一些障礙，我們希望更多患有ASD的兒童能夠接受早期干預，從而提高生活質量並在長期內實現更高的獨立性。
關於作者
Anita Layton，加拿大150數學生物學和醫學研究主席; 應用數學，藥學和生物學教授， 滑鐵盧大學 和Mehrshad Sadria，M。Math Candidate，應用數學系， 滑鐵盧大學
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