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背景
安格曼综合症(AS)是一种罕见的神经遗传性疾病,其特征是严重的智力障碍、很少或没有表达性言语以及运动困难。患有 AS 的儿童经常患有癫痫、睡眠问题以及多动、注意力问题和焦虑等行为问题[ 1 ]。AS 的症状是由母体染色体 15q11-q13 上的 UBE3A 基因功能丧失引起的。这种功能丧失是由于染色体微缺失 (60–70%)、UBE3A 基因的致病性变异 (15%)、单亲父本二体性 (UPD; 5–10%) 或印记中心缺陷造成的(ICD;5–10%)[ 2 ]。
AS 的一些特征使得很难测量这些儿童的功能。针对 AS 儿童的常用测试通常依赖于一定水平的认知、注意力、沟通和运动技能。患有 AS 的孩子并不总是能理解测试说明。如果患有 AS 的孩子知道某个答案,则由于表达性语言或运动功能的问题,他们可能无法传达这一答案。多动、注意力问题、焦虑和对感官刺激敏感等行为问题可能会干扰测量或影响结果的有效性。由于上述原因,对于 AS 儿童来说,合适的结果测量很少。由于适当的结果测量使我们能够测量患有 AS 的儿童当前的功能以及随着时间的推移可能发生的变化,它们是必要的并且非常重要。在临床实践中,这将有助于更好地识别孩子的优势和困难,并更早地发现健康问题。它还将允许评估干预措施的效果。最终,这将改善对儿童的指导和治疗。在科学研究中,合适的结果测量的可用性将有助于深入的表型分析。此外,结果测量对于临床试验衡量新疗法的潜在效果和副作用非常重要。目前正在进行 1/2 期临床试验,以衡量反义寡核苷酸治疗对 AS 患者的安全性(例如,[ 这将有助于更好地识别孩子的优势和困难,并更早地发现健康问题。它还将允许评估干预措施的效果。最终,这将改善对儿童的指导和治疗。在科学研究中,合适的结果测量的可用性将有助于深入的表型分析。此外,结果测量对于临床试验衡量新疗法的潜在效果和副作用非常重要。目前正在进行 1/2 期临床试验,以衡量反义寡核苷酸治疗对 AS 患者的安全性(例如,[ 这将有助于更好地识别孩子的优势和困难,并更早地发现健康问题。它还将允许评估干预措施的效果。最终,这将改善对儿童的指导和治疗。在科学研究中,合适的结果测量的可用性将有助于深入的表型分析。此外,结果测量对于临床试验衡量新疗法的潜在效果和副作用非常重要。目前正在进行 1/2 期临床试验,以衡量反义寡核苷酸治疗对 AS 患者的安全性(例如,[ 适当的结果测量的可用性将有助于深入的表型分析。此外,结果测量对于临床试验衡量新疗法的潜在效果和副作用非常重要。目前正在进行 1/2 期临床试验,以衡量反义寡核苷酸治疗对 AS 患者的安全性(例如,[ 适当的结果测量的可用性将有助于深入的表型分析。此外,结果测量对于临床试验衡量新疗法的潜在效果和副作用非常重要。目前正在进行 1/2 期临床试验,以衡量反义寡核苷酸治疗对 AS 患者的安全性(例如,[3 ])。这是第一个针对 AS 病因的治疗方法,临床前研究已在小鼠模型中显示出有希望的结果 [ 4 ]。未来的临床试验预计将调查这些和其他治疗方法的有效性。因此,正如其他研究所支持的那样,迫切需要针对 AS 采取合适的结果测量方法 [ 5 , 6 ]。先前寻找合适结果测量的举措主要集中在步态[ 7,8 ] 、睡眠/脑电图[ 6,8,9,10 ]和沟通[ 6,11,12 ]等结果领域。
目前的研究检查了 AS 儿童的神经认知功能和身体发育的五种新颖测量方法,这些测量方法可能会带来创造性和开箱即用的解决方案,即:
眼球追踪
功能近红外光谱 (fNIRS)
间接量热法
生物阻抗分析(BIA)
全身排气体积描记法 (BOD POD)
眼球追踪
眼球追踪是一种无创仪器,用于测量屏幕上的注视位置。对于患有 AS 的儿童来说,它是一种很有前途的测量工具,因为它不依赖于理解测试说明或答案的口头交流,也不要求孩子按下按钮或做出运动反应(眼球运动除外)。该技术可用于根据所提供的任务范例来衡量各种结果。最近对 AS 患者进行了三项眼球追踪研究,测量社会注意力 [ 13 , 14 ] 和语言理解能力 [ 15]]。成功率差异很大,从 47% 到 83% 不等,并且没有报告数据质量。在当前的研究中,眼球追踪用于测量(1)视觉定向功能和(2)社会偏好。测量对基本视觉刺激(1)的定向反应,例如对比度、形状和运动,以量化视觉处理的第一步[ 16 ]。充分的定向反应是引导视觉注意力注意环境中新特征的先决条件。先前的研究表明,AS儿童存在基本视觉功能障碍[ 17 ]。当集成到更大的功能性大脑网络中时,例如“什么”和“何处”路径[ 18],视觉处理成为感知、视觉增强交流(例如象形图)和社交互动的起点。其次,我们测试了社会偏好(2),即与非社会刺激相比对面孔的偏好。研究表明,面部表情比非社交刺激更能吸引和维持儿童注意力,这一效果早在普通人群中 6 个月大时就已存在[ 19 ]。
功能近红外光谱 (fNIRS)
fNIRS 是一种安全且非侵入性的神经成像方法,仅使用无线头帽即可测量皮质活动。对于患有 AS 的儿童来说,安静地躺在嘈杂且封闭的 MRI 扫描仪中几乎是不可能的,进行 MRI 扫描的唯一方法是在全身麻醉下(例如,[ 20])。fNIRS 提供了 fMRI 的非侵入性替代方案,因此对于 AS 儿童来说是一种很有前途的测量方法。与 fMRI 不同,fNIRS 测量是无声的(不会发出噪音),并且几乎可以在每个位置进行。无需头部固定或静静地躺在床上。fNIRS 范式可以是“被动的”,因为它们不依赖于语言和运动功能,也不需要特定水平的智力功能。fNIRS 已成功应用于患有注意力缺陷/多动障碍 (ADHD) [ 21 ]、自闭症谱系障碍 (ASD) [ 22 ]、产前酗酒 [ 23 ] 和唐氏综合症 [ 24]的儿童],但尚未在 AS 中进行评估。fNIRS 测量的结果是皮质激活对社会范式的反应。这种范式之前被证明可以在典型发育儿童的颞上沟中引起强烈的皮质反应,并且能够区分有 ASD 风险的婴儿和低风险对照[ 25、26、27、28 ] 。
间接量热法、生物阻抗分析 (BIA) 和 BOD POD
在这项研究中,间接热量法用于测量静息代谢率(RMR;用于维持静息时生命功能的能量),而BIA和BOD POD用于测量身体成分(脂肪和去脂质量)。大约 40% 的 AS 儿童出现超重和肥胖 [ 29 ]。需要对 AS 儿童的身体成分和 RMR 进行结果测量,以识别体脂较高的儿童(有继发性健康问题的风险),并根据测量的 RMR 提供个性化的营养建议。此外,代谢和脂肪百分比的结果测量对于研究 AS 超重和肥胖的发病机制也很重要。最后,它们可以作为治疗研究的结果指标,因为恢复 UBE3A 功能可以挽救 AS 小鼠模型中出现的超重[ 30,31 ]。
目的
本研究的首要目的是测试眼动追踪、fNIRS、间接量热法、BIA 和 BOD POD 在 AS 儿童中的可行性。每项措施均根据成功率(成功完成是/否)和数据质量进行评估。此外,我们还描述了提前终止的原因、测量程序的调整、家长给出的建议以及家长评价的可接受性。本研究的第二个目的是探讨上述措施的结果,以便更好地了解 AS 表型。
方法
参加者
伊拉斯姆斯医学中心索菲亚儿童医院强直性脊柱炎专业中心护理的所有患者均被邀请参加这项研究。儿童的纳入标准是年龄在 2 岁至 18 岁之间,并经基因确诊诊断为 AS(分子诊断过程的详细信息可参见参考文献 [ 29]])。父母/照顾者的纳入标准是对荷兰语或英语有足够的了解。儿童的排除标准是当前患有非惊厥性癫痫持续状态或影响日常功能的并发躯体疾病、存在马赛克形式的 AS 或当前正在参加疾病缓解治疗研究。总共有 81 名 AS 儿童被邀请参加这项研究。其中三分之一参加了。图 1显示了(潜在)参与者的流程图以及不参与的原因。当前的研究样本由 28 名参与者组成。人口统计特征如表1所示 。参与者与非参与者在年龄上没有显着差异(T(79) = 0.33,p = 0.741)、性别 ( Χ 2 (1) = 0.16,p = 0.686) 或基因型 ( Χ 2 (3) = 2.89,p = 0.410)。
程序
鹿特丹天使综合征 (ROSA) 儿童结局研究是荷兰鹿特丹 Erasmus MC Sophia 儿童医院 AS 专业中心(ENCORE 神经发育障碍专业中心的一部分)进行的一项实验性横断面研究。这项研究得到了伊拉斯谟医学中心医学伦理委员会的批准 (MEC-2020-0489)。所有参与者(其法定代表人)均签署了知情同意书。数据收集于 2021 年 5 月至 2022 年 8 月期间。
考察访问的准备
在研究访问之前,家长会收到一份带有象形图的传单,以告知孩子并为研究访问做好准备。此外,还送了一顶“fNIRS 练习帽”(游泳帽)回家。在电话中,我们解释了学习程序,给出了如何让孩子做好准备的建议,并回答了任何问题。
研究访问 1:眼球追踪和 fNIRS
第一次考察访问在索菲亚研究巴士上进行 [ 32],专门为科学研究配备的露营车。索菲亚研究巴士包含一张配有 fNIRS 和眼动追踪装置的桌子,坐轮椅的儿童可以通过电梯进入。研究人员驾驶索菲亚研究巴士前往家长选择的地点,使我们能够拜访所有靠近他们家或学校的参与者,最大限度地减少参与负担,同时仍然享有在标准化环境中进行评估的好处。此外,不需要旅行,可以最大限度地减少参与者在测试时潜在的疲劳和感官超负荷,从而促进他们尽最大努力进行测试。一名研究人员在父母/看护者在场的情况下进行了所有测量。
研究访问 2:间接量热法、BIA 和 BOD POD
间接量热法、BOD POD 和 BIA 测量是在对 Erasmus MC Sophia 儿童医院进行第二次研究访问时进行的。参与者在测量前至少 2 小时内没有进食或喝水。他们还被指示在此期间不要进行体力活动。营养师进行了测量,同时研究人员和家长/护理人员在场提供额外支持。第二次研究访问的总持续时间为 2 至 3 小时,但这也包括休息和不属于当前研究一部分的多项测量。
措施
眼球追踪
使用具有 23 英寸屏幕的 Tobii TX300 眼动仪(Tobii Corporation,Danderyd,瑞典)和五点校准程序来测量注视位置。该眼球追踪器使用视频传感器来评估瞳孔中心的位置以及一个或多个近红外照明器的反射中心。参与者被要求坐在面向屏幕的椅子上,注意屏幕并保持相对静止。视觉定向功能 (VOF) 任务由 Kooiker 等人开发。[ 16](完整描述请参阅原始文章)并持续了大约 7 分钟。Tobii Studio 用于显示一组图像和电影,以测量基本的视觉处理功能:形式一致性处理、局部运动处理、全局运动处理、对比度检测和颜色检测。此外,高度显着的卡通刺激同时呈现所有不同类型的视觉信息,以衡量同时视觉信息处理的效率。社会注意力任务是由 Gliga 等人开发的。[ 19](完整描述请参阅原始文章),持续时间为 2 分钟。E-prime 2 和 E-prime Extensions for Tobii 2 用于评估与非社交刺激相比的注意力捕获和对面部的持续注意力。有关眼球追踪措施的更多信息请参见附录1。
功能近红外光谱 (fNIRS)
使用 Brite 23 和 Oxysoft 软件(Artinis Medical Systems,2017)测量颞上沟区域血流动力学响应信号的变化。fNIRS 背后的工作机制是通过头皮上的光极使用近红外光,氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白对近红外光的吸收有差异。光极连接到一个紧密的头盖上。参与者戴着帽子 10 到 15 分钟,在此期间他们坐在面向屏幕的椅子上。通过使用尖梳去除光极下方的毛发来优化光计数。基于视频的方法用于估计 fNIRS 光极在头皮上的位置 [ 33 ]。Lloyd-Fox 等人设计的被动社交块设计任务。[ 27] 由 E-prime 2 显示。该任务显示动态视觉和听觉社交刺激,与非社交刺激的基线(持续时间约 6 分钟)形成鲜明对比。该任务的完整描述可以在原始论文中找到。附录1提供了有关当前研究的 fNIRS 测量的更多信息。
间接量热法
使用间接热量计(Q-NRG+,Cosmed,意大利)评估 RMR。该设备分析参与者吸入和呼出的空气成分,即消耗了多少氧气和产生了多少二氧化碳。参与者躺在长凳上,头上套上塑料头罩,这样他们就可以正常呼吸。测量大约需要 30 分钟。如果参与者完全休息(即静止不动),结果是最可靠的。该措施适用于体重超过 15 公斤的受试者。
生物阻抗分析(BIA)
使用 InBodyS10 测量脂肪和无脂肪百分比。使用贴纸或夹子将两个电极固定在每只手和脚上。阻抗是通过无法感觉到的微弱电流来测量的。参与者必须坐着或躺着,手臂和腿张开,不要接触躯干或导电材料。贴上贴纸和夹子后,测量持续时间约为 1 分钟。
BOD POD(空气置换体积描记法)
BOD POD®(COSMED USA, Inc. Concord, CA)设备通过排气体积描记法测量身体成分。参与者穿着紧身内衣和泳帽。测量之前,参与者必须站在 BOD POD 附带的秤上 10 秒(没有轮椅或平衡支撑选项)。接下来,参与者在封闭的 BOD POD 中坐 2 或 3 分钟。当参与者静止不动时,测量结果最可靠。
测量前先测量体重和身高。使用校准秤测量重量,精确到 0.01 kg。对于能够站立的儿童,通过测距仪测量站立高度;对于无法站立的儿童,使用卷尺测量卧位高度。
数据分析
当 (1) 开始特定测量的所有参与者中至少 70% 成功完成测量,以及 (2) 完成测量的参与者中至少 60% 提供质量可接受的数据时,我们将测量定义为可行。由于对于智力障碍儿童的可行性定义没有黄金标准,这些数字是在专家共识会议(作者为 KBdH、LtH、MCdW、GD、SM 和 DH)中根据之前的文献预先定义的。 AS中的眼动追踪和脑电图[ 13,34,35 ]。对于其他结果指标,之前没有关于 AS 的研究。此外,该标准已提交给医学伦理委员会(包括方法学家/统计学家)并得到其批准。
每个测量仪器的数据质量评估的详细描述可以在附录2中找到。其他可行性要点如下:
事先拒绝参加本次具体测量的参与者(其法定代表人)的百分比以及拒绝的原因
提前终止测量的原因
对测量进行的调整
参与者的法律代表通过三个问题对措施/范式的可接受性和重要性进行评分(按 10 分制评分):
◦ “您认为您的孩子有多喜欢这次测量?”(其中 0 表示完全不喜欢,10 表示非常喜欢)
◦ “您认为测量对您的孩子来说有多大压力?” (其中 0 表示完全没有压力,10 表示压力很大)
◦ “您认为这项任务在多大程度上衡量了您孩子功能的重要/相关方面?” (其中 0 表示根本不重要/相关,10 表示非常重要/相关)
家长的建议,让孩子更容易完成这项任务
对于目标 2,我们对结果进行了探索,以便更好地了解 AS 表型。眼球追踪 VOF 任务的结果是检测到的刺激的百分比、最快反应时间和平均反应时间。Z分数是使用典型发展同行的参考数据计算的 [ 36]。眼球追踪社会注意力任务是使用首次注视面部(注意力捕获)和总注视面部(持续注意力)的百分比来评估的。对于 fNIRS,分析了社交与非社交条件下的氧合和脱氧血红蛋白浓度变化。间接量热法的结果是预测的 RMR 与测量的 RMR 之间的百分比差异,而 BIA 和 BOD POD 的结果是体脂百分比。此外,还计算了体重指数标准差分数(BMI SDS)。附录3对每种测量仪器使用的结果变量和分析进行了更详细的描述。
结果
可行性:成功率和数据质量(目标 1)
所有结果测量的可行性如表 2和图 2所示。研究发现,眼动追踪 VOF 任务和 BOD POD 对于 AS 儿童来说是可行的结果测量。两项可行性标准均得到满足:超过 70% 开始测量的参与者也完成了测量(分别为 89% 和 91%),超过 60% 的完成测量参与者也贡献了可接受质量的数据(68% 和 67%,分别)。相比之下,眼球追踪社会偏好任务和间接热量测定是不可行的,因为没有足够的参与者完成测量(分别为 46% 和 58%)。然而,大多数完成测量的参与者确实具有可接受的数据质量(分别为 82% 和 64%)。BIA 和 fNIRS 对于 AS 儿童不可行:没有足够的参与者完成测量(48% 和 55%),没有足够的参与者提供可接受质量的数据(45% 和 13% - 平均信号质量指数 = 2.42)。附录图 4描述了每个参与者与基因型、年龄、性别、共病精神诊断、药物使用、视力、清醒/站立能力和多种功能测量相关的可行性。除了大多数具有 UBE3A 突变的参与者以可接受的数据质量成功完成测量之外,没有检测到明确的关联。有关数据质量的更多信息请参见附录5。
提前终止测量的原因见表 3。值得注意的是,对于眼球追踪社会偏好任务,校准失败是参与者无法完成任务的唯一原因。所有通过校准的参与者都能够完成任务。校准失败,因为孩子没有看屏幕或眼动仪无法测量他们的注视(例如,由于姿势异常)。此外,间接量热法提前结束,因为参与者脱下了头罩,或者无法静止不动 20-30 分钟。在 BIA 测量过程中,参与者甩掉电线和夹子。由于参与者摘下头盖并表现出痛苦的迹象,fNIRS 测量提前终止。另外四名参与者能够完成 fNIRS 测量,但确实表现出明显的痛苦迹象,这使得他们无法集中注意力到屏幕上。对于所有这些参与者来说,压力是一个混杂因素,阻碍我们测量大脑对社会刺激的反应。因此,根据未成年人和智障人士表达反对的行为准则,fNIRS测量在20日后停止。未分析参与者和结果 。
可行性:家长的调整和评级(目标 1)
表4描述了对测量结果所做的调整。最重要的适应是在眼动追踪 VOF 任务中使用预设和后校准方法。28 名参与者中有 20 名在第一次尝试时校准失败(71%),之后使用预设校准开始任务,并在测量后使用后校准方法对数据进行校准。该方法需要将注视位置的中心缩放到相应的目标位置(即呈现刺激的象限的中心)[ 17]。对于眼球追踪社会偏好任务,由于软件限制和任务的性质,无法进行后校准。进一步的调整是让参与者坐在自己的(轮椅)椅子上,并以平板电脑上的视频形式分散注意力。一些参与者在没有戴泳帽的情况下进行 BOD POD 测量。fNIRS 测量是在没有完全优化光计数(去除光极下方的毛发)的情况下开始的。
家长按十分制对测量/范式的可接受性和重要性进行评分(见表 5)。最可接受的衡量标准是 BOD POD。家长认为他们的孩子体验到的这项措施是最愉快的(平均值 = 7.05,SD = 2.31)和压力最小(平均值 = 4.18,SD = 3.32)。fNIRS 被评为最不愉快,平均分为 3.33 (SD = 2.68),最有压力,平均分为 7.28 (SD = 2.20)。家长认为所有结果都很重要(平均成绩 7.8 至 8.2)。表6列出了家长为使测量更可行而提出的建议 。最常提到的建议是让刺激更有趣,并在眼动追踪测量期间跳过校准。这可以通过使用更引人注目的视频和声音、对参与者进行个性化刺激以及使用触摸屏使任务交互来实现。
结果测量的探索性结果(目标 2)
眼动追踪视觉定向功能(VOF)任务
表7显示,与典型发育中的同龄人相比,患有 AS 的参与者对高显着刺激(卡通和对比)的反应时间异常缓慢,平均Z分数范围为 7.45 至 10.21。值得注意的是,参与者对低显着刺激(颜色和整体运动)的反应时间与同龄人相比对高显着刺激的反应时间差异较小,Z分数范围为 0.26 至 2.48。此外,表7中值得注意的 是,高显着性卡通的检测频率 (57%) 低于中等显着性形式 (60%) 和局部运动模式 (71%)。
眼球追踪社会偏好任务
只有三名参与者拥有可接受的数据来评估面部注意力捕获(第一眼)。平均而言,参与者将第一次注视的概率为 41.67% (SD = 38.19),但这并没有显着高于 20% 的机会水平(t (2) = 0.98 和p = 0.215),这可能是由于较小的概率样本量大且标准差大。在更大的样本(N = 8)中重复进行了分析,仅使用第二个质量标准(“在试验开始的前三秒内将目光移至五种刺激之一”;附录2)。与较小的小组类似,参与者在 41.46% 的时间里首先关注的是面孔(SD = 16.94)。这次,与 20% 机会水平的差异显着(t (7) = 3.58 且p = 0.004)。使用相同范式的早期研究表明,正常发育的婴儿平均有 50.5% 的首次注视是针对面部的 [ 37 ]。
九名参与者在分析对面部的持续关注(总注视持续时间)方面具有可接受的数据质量。对面孔的注视持续时间占总注视持续时间(包括非社交刺激)的百分比为 22.88% (SD = 12.66),与 20% 机会水平没有显着差异 ( t ( 8) = 0.68,p = 0.257)。相比之下,一般发育中的婴儿将大约 41.5% 的注意力集中在面部上 [ 37 ]。
体重指数 (BMI)、间接量热法、生物阻抗分析 (BIA) 和 BOD POD
表8显示了 19 名参与者成功完成间接量热法、BIA 或 BOD POD 测量的结果,数据质量可接受。他们的平均 BMI SDS 为 0.70(SD = 1.62,范围 -1.52 至 3.36)。11 名参与者的 BMI 正常(58%),5 名参与者的 BMI 超重(26%),3 名参与者的 BMI 肥胖(16%)。
九名参与者具有准确的间接量热法数据质量。预测和测量的静息代谢率 (RMR) 之间的平均差异 (%) 为 -1.32 (SD = 13.94),表明参与者的 RMR 比根据身高和体重得出的预期值低 1.32%。然而,差异范围为-23% 至+13%。两名参与者被归类为代谢低下,五名参与者代谢正常,两名参与者代谢亢进。
对于 BIA,五名参与者的数据质量可接受。BIA 测量的平均体脂百分比 (PBF) 为 33.08 (SD = 12.46)。十四名参与者的 BOD POD 数据质量可接受。根据 BOD POD 测量,平均 PBF 为 31.49(SD = 12.71,范围 18-63)。对于 BOD POD 和 BIA,与典型发育中的同龄人相比,BPF 分别有 57% 至 80% 的参与者被归类为“过胖/肥胖”[ 38 ]。此外,大约 40% 的参与者的体脂含量高于根据 BMI SDS 的预期。
讨论
目前的研究调查了AS儿童神经认知功能和身体发育的五种创新候选结果测量的可行性并探讨了其结果,即眼动追踪(VOF任务和社会偏好任务)、功能性近红外光谱(fNIRS)、间接测量量热法、生物阻抗分析 (BIA) 和 BOD POD。结果表明,眼动追踪 VOF 任务和 BOD POD 对于 AS 儿童是可行的,大约 90% 的人完成了测量,其中大约 65% 的人贡献了质量可接受的数据。相比之下,没有足够的参与者能够完成眼球追踪社会偏好任务(46%)和间接热量测量(58%),但完成的参与者通常确实拥有可接受质量的数据(82%和64%)。fNIRS 和 BIA 对于 AS 儿童不可行,因为没有足够的参与者完成测量(55% 和 48%),并且数据质量不可接受(13% 和 45%)。提前终止测量的最常见原因是眼动追踪期间校准失败以及参与者在 fNIRS、BIA 和间接量热测定期间表现出抗议迹象。对我们的测量所做的最重要的调整是使用预设和后校准方法进行眼动追踪。家长将 BOD POD 视为孩子最可接受的衡量标准,而 fNIRS 则被认为是最不可接受的衡量标准。所有结果均被家长评为重要。眼球追踪 VOF 任务的探索性结果表明,患有 AS 的儿童在检测高度显着的视觉刺激时比一般发育中的同龄人有更长的反应时间。眼球追踪进一步表明,社交刺激(面孔)比非社交刺激更容易吸引参与者的注意力,但社交刺激与非社交刺激的持续注意力并没有什么不同。就身体成分而言,57-80% 的参与者体内脂肪比例较高。大约 40% 的参与者的体脂含量高于根据 BMI SDS 得出的预期值。
我们发现,眼动追踪 VOF 任务对于 AS 儿童是可行的,但眼动追踪社会偏好任务则不然,这凸显了良好校准程序的重要性。眼球追踪 VOF 任务可以进行后校准,而社会偏好任务则不能。先前关于 AS 眼动追踪的研究也报告称,校准困难是测量提前终止的主要原因 [ 13 , 14 ]。校准程序的差异可以解释早期研究中报道的 47% 到 83% 的不同成功率 [ 13 , 14 , 15 ]]。我们建议,在我们的例子中通过后校准方法调整校准程序以适应 AS 组,这对于测量的成功至关重要。家长们建议,可以通过结合更多吸引注意力的视频和声音、为参与者提供个性化刺激以及使用触摸屏使任务互动来进一步改善 AS 儿童的眼动追踪任务。
重要的是,我们发现 BOD POD 是 AS 儿童的一种可行的结局指标,这强调了可行性不能总是提前预测的事实。尽管在肥胖和非肥胖儿童中,BOD POD 被证明是比 BIA 更精确和可靠的技术 [ 39 ],但 BOD POD 要求参与者穿着内衣、戴上泳帽,在一个封闭的小舱中静坐 3 分钟,使其容易引起参与者的焦虑和不适。我们预计 BOD POD 的可行性不如 BIA,但对 BOD POD 的成功率和可接受性感到惊讶。
最后,对于我们样本中的大多数儿童来说,fNIRS、BIA 和间接量热法目前的形式并不可行。这些测量之间的一个相似之处在于,它们都涉及将测量仪器(头帽、夹子或面罩)连接到参与者的身体上。早期研究表明,AS 患者对触觉刺激表现出过度反应的特殊迹象,其中 64% 在接受护理时表现出痛苦[ 40]。这些发现表明,对身体产生任何压力的器械可能不太适合患有强直性脊柱炎的儿童。然而,我们意识到,更广泛地使用 fNIRS 上限或测试具有其他患者特征的群体(例如,行为问题较少的老年人)可能会在可行性方面产生更好的结果。此外,对于那些接受间接量热测量的参与者来说,数据质量足够,结果可用。
在探索眼球追踪 VOF 任务的结果时,我们发现患有 AS 的儿童在检测高度显着的视觉刺激时有更长的反应时间。与这一发现相一致的是,智力障碍儿童的信息处理速度较慢[ 41 ]。它还证实了另一项 AS 眼球追踪研究的最新发现,该研究发现在视觉上检测指定物体时反应时间延迟,他们将其归因于延迟的语言处理和注意力问题[ 15]。当前研究的一个令人惊讶的发现是,参与者对低显着刺激的反应时间与同龄人的差异小于他们对高显着刺激的反应时间的差异。这可能是因为高显着刺激引起尽可能快的反应时间,而对低显着刺激的反应时间比对高显着刺激的反应时间显示出更多变化并稳定在更高的年龄[ 36 ]。
眼球追踪社交偏好任务表明,面部特征比非社交物体更能吸引 AS 儿童的注意力,这与正常发育中的同龄人类似。先前的研究报道了 AS 中自闭症症状的高患病率 [ 42 ],而其他研究则报道了高社交性 [ 43 , 44 ]。目前的发现可能被解释为高度社交性的证据。另一方面,在使用相同范式的一些研究中发现,自闭症儿童的面部注意力捕捉较低[ 45 ],但并非所有[ 37]],表明这可能不是自闭症的强有力的早期标志。与我们对 AS 中社交刺激的正常注意力捕获的第一个发现相反,我们的第二个发现表明,社交刺激的持续注意力(总注视持续时间)并不高于非社交刺激。这可能表明 AS 患者对社交刺激的偏好较低,这与其他专注于对社交刺激持续关注的研究一致 [ 13 , 14 ]。最后,具有高度自闭症特征的儿童可能比具有低度自闭症特征的儿童参与当前研究的可能性更小。需要在更大的样本中进行复制。
对于通过 BOD POD 测量的身体成分,我们发现 57% 的参与者与正常发育中的同龄人相比,体脂百分比较高,而 43% 的参与者的体脂百分比高于根据 BMI SDS 计算的预期。参与者。从早期的研究中,我们知道与神经正常同龄人相比,超重和肥胖在 AS 儿童中更为普遍 [ 29 , 46 ],并且恢复 UBE3A 可逆转 AS 小鼠模型中的超重情况 [ 30 , 31 ]。脂肪百分比高于基于 BMI 的预期的一个解释可能是一些患有 AS 的儿童肌肉质量较低 [ 47]。值得注意的是,我们研究样本中的 28 名儿童中有 7 名因 UPD 基因型而患有 AS(25%)。这高于一般 AS 人群,其中 5% 至 10% 存在 UPD 基因型 [ 2 ]。一些研究表明,由于其他基因型,UPD 基因型儿童的 BMI 高于 AS 儿童 [ 48 ],尽管其他研究并未证实这种差异 [ 49 ]。我们建议未来研究更大样本中的身体成分。
当前研究的优点是使用了创新的结果测量方法,这些测量方法在 AS 研究中基本上是新的。此外,通过使用我们在露营车中的移动研究实验室,可以拜访离家很近的参与者。不需要出行的参与者最大限度地减少了参与负担以及测试时的疲劳和感官超负荷,同时仍然受益于标准化和安静的测试环境。进一步的优点是家长的参与,提出建议并评估可接受性,用象形图和练习帽为参与者做好准备,以及允许沿途调整测量而产生的灵活性。这项研究的一个主要限制是我们的研究样本中的潜在偏差。11名家长表示,他们不想参加,因为他们认为成功的机会很小,或者这些措施可能会给孩子带来压力。这可能会导致结果出现过于积极的可行性发现的偏差。然而,参与者与非参与者在年龄、性别或基因型上没有差异。此外,在我们的移动装置中,不可能在手臂上安装可在三个维度上旋转的眼动仪,这使得无法解释 AS 儿童的所有姿势变化。此外,在 ASD 文献中,与使用具有有趣的非社交背景的复杂社交视频相比,使用静态社会偏好范式进行眼球追踪不太一致地引起 ASD 群体和对照组之间社会偏好的差异。50 ]。尽管当前简单而简短的范式对于 AS 眼动追踪的可行性来说是一个很好的“原理证明”,但未来的研究应该考虑使用动态范式。最后,本研究的目的并不是衡量结构有效性,因为在 AS 人群中没有相同结构的黄金标准或现有测量方法,并且考虑到我们的样本量较小。我们建议未来的研究广泛调查本研究中可行的措施与相关结构的措施之间可能的相关性。
本研究的结果具有重要的实际意义,如表 9所示。此外,我们认为,当使用替代或适应性校准方法时,眼动追踪对于患有 AS 的儿童来说是一种有前途的测量工具。任务刺激应包括引人注目的电影和声音,并且最好能够适应参与者的年龄和个人喜好。眼动仪臂应可在三个维度上旋转,以考虑 AS 中的所有姿势变化。眼球追踪可用于测量各种结果,例如基本视觉功能、社会偏好或语言理解。探索性结果显示对视觉刺激的反应时间更长。这表明,当向患有 AS 的孩子提供视觉信息时,研究人员、家长或老师应该给他们更多的时间来处理信息并做出反应。此外,BOD POD是一种测量AS儿童身体成分的可行方法,适合临床实践和研究。我们测量了患有强直性脊柱炎的儿童的体脂水平较高,即使在体重指数正常的情况下也是如此。这些发现值得对该人群的生长和代谢进行进一步(更大规模)的研究,并表明临床营养评估应在临床实践中受到关注。身体成分和新陈代谢可以作为未来治疗试验的额外结果指标,因为恢复 UBE3A 功能可以逆转 AS 小鼠体重增加的情况。这些发现值得对该人群的生长和代谢进行进一步(更大规模)的研究,并表明临床营养评估应在临床实践中受到关注。身体成分和新陈代谢可以作为未来治疗试验的额外结果指标,因为恢复 UBE3A 功能可以逆转 AS 小鼠体重增加的情况。这些发现值得对该人群的生长和代谢进行进一步(更大规模)的研究,并表明临床营养评估应在临床实践中受到关注。身体成分和新陈代谢可以作为未来治疗试验的额外结果指标,因为恢复 UBE3A 功能可以逆转 AS 小鼠体重增加的情况。30、31 ] 。
结论
这项研究表明,眼动追踪和 BOD POD 是 AS 儿童可行的结果测量方法。这些措施为临床实践、研究和药物试验提供了潜力。fNIRS、生物阻抗分析和间接量热法对于 AS 儿童不可行。探索眼球追踪测量的结果表明,对显着视觉刺激的反应时间更长。关于身体成分,探索性结果表明大多数参与者的体脂比例较高,这表明体重和身体成分的评估应受到重视。