Autismus (ASD) ist eine neurologische Entwicklungsstörung, von der etwa 1 % der Bevölkerung betroffen ist [1] und die durch Beeinträchtigungen der sozialen Kommunikation sowie durch repetitive bzw. stereotype Verhaltensweisen gekennzeichnet ist [2].

Obwohl es sich bei dieser Störung um ein Kontinuum handelt (was bedeutet, dass der Schweregrad der Symptome stark variieren kann), sehen sich viele Menschen mit Autismus im Alltag mit verschiedenen Herausforderungen konfrontiert [3].

Versuche, die negativen Auswirkungen der Störung abzumildern, waren nur dann erfolgreich (wenn auch in begrenztem Umfang), wenn sie in einem frühen Entwicklungsstadium eingeleitet wurden [4], was Anreize geschaffen hat, Wege zu finden, um ASD in einem ähnlich frühen Alter zu diagnostizieren.

Das Spektrum der Fähigkeiten, über die Kleinkinder verfügen, ist natürlich begrenzt – sowohl bei autistischen als auch bei typisch entwickelten Kindern. Daher stützen sich Versuche, ASD auf nicht-invasive Weise zu diagnostizieren, auf die vorhandenen Fähigkeiten. Hier kommt das Eye-Tracking ins Spiel.

Der Einsatz von Eye-Tracking

Forscher haben untersucht, wie sich Aufmerksamkeitsverzerrungen in sozialen Situationen – gemessen anhand von Augenbewegungen – bei Kindern mit ASD und bei typisch entwickelten Kindern unterscheiden können. Da Menschen mit ASD in der Regel gewisse Schwierigkeiten in der sozialen Kommunikation haben, geht man davon aus, dass sich dies auch darin widerspiegelt, wohin sie ihren Blick richten.

Das oberste Ziel dieser Forschung besteht darin, ein Verhaltensmuster zu identifizieren, das mithilfe von Eye-Tracking-Geräten erfasst werden kann und die Entwicklung einer Autismus-Spektrum-Störung im späteren Leben zuverlässig vorhersagt.

Auch wenn ein solcher Prädiktor noch gefunden werden muss, wurden bereits große Fortschritte erzielt. Im folgenden Text werden einige der wegweisenden Forschungsarbeiten zu ASD und Eye-Tracking sowie die Richtung beschrieben, in die diese Forschung geht.

Soziale Kontexte

Eine der typischen Versuchsanordnungen zur Untersuchung der Aufmerksamkeit bei ASD ist die Nutzung einer sozialen Situation (die entweder auf einem Bildschirm oder in einer realen Umgebung nachgestellt werden kann). Dabei werden in der Regel die Augenbewegungen mithilfe eines Eye-Trackers aufgezeichnet, während die Teilnehmer verschiedene Videoaufnahmen betrachten.

Es wurden verschiedene Reize verwendet. Einige nutzten Elemente biologischer Bewegung (beispielsweise Formen, die eine gehende Person darstellen, im Vergleich zu denselben Formen in zufälligen Positionen [5]), andere setzten auf Paradigmen zur visuellen Präferenz (soziale Szenen auf der einen Seite des Bildschirms und Formen oder Muster auf der anderen [6]), und wieder andere untersuchten lediglich detailliert die Reaktionen auf soziale Szenen.

Ein typisches Beispiel stammt von Klin et al. aus dem Jahr 2002 [7], die zeigten, dass Jugendliche und Erwachsene mit ASD weniger dazu neigten, ihren Blick auf die Augenpartie von Figuren in einem Film zu richten. Dies deutete darauf hin, dass zentrale Merkmale von ASD in kleinere, besser quantifizierbare Komponenten unterteilt und zur weiteren Erforschung von ASD herangezogen werden könnten.

Ähnliche Untersuchungen mit ähnlichen Ergebnissen wurden bereits mehrfach wiederholt [8, 9, 10, 11], was die Konsistenz und Zuverlässigkeit der Erkenntnis untermauert, dass sich die Blickmuster bei Personen, bei denen bereits eine ASD diagnostiziert wurde, unterscheiden.

Klins bahnbrechende Forschungsarbeit gab den Anstoß zu weiteren Untersuchungen des Blickverhaltens von Säuglingen, in der Hoffnung, möglichst früh solche zuverlässigen und messbaren Indikatoren für ASD zu identifizieren.

Früherkennung

Jones et al.

Jones et al. [12] untersuchten mithilfe von Eye-Tracking, wohin sowohl normal entwickelte als auch autistische Kinder (im Alter von 2 Jahren) ihren Blick richteten, während sie Videos von Erwachsenen betrachteten, die spielerische Handlungen ausführten. Sie stellten fest, dass die autistischen Kinder deutlich seltener in die Augen schauten (ähnlich wie in der Studie von Klin), dafür aber häufiger den Mund der Darsteller betrachteten.

Hosozawa et al.

Im Gegensatz dazu stellten Hosozawa et al. [13] in einer ähnlichen Studie weder eine Verringerung der Blickkontakte auf die Augen noch eine Zunahme der Blickkontakte auf den Mund fest, sondern beobachteten stattdessen ein heterogeneres Blickmuster bei der ASD-Probandengruppe. Dies deutete darauf hin, dass das Blickverhalten nicht spezialisiert war, sondern sich gleichmäßig über die gesamte Szene verteilte.

Young et al.

In einer der ersten Studien, die versuchte, diese Erkenntnisse zur Vorhersage einer möglichen späteren ASD-Entwicklung zu nutzen, untersuchten Young et al. (2009) [14] mithilfe von Eye-Tracking die Betrachtungsmuster sozialer Szenen bei 6 Monate alten Kindern (die entweder ein geringes oder ein hohes Risiko für ASD aufwiesen).

Entgegen den Erwartungen standen verminderte Blickkontakte nicht im Zusammenhang mit der späteren Entwicklung einer ASD (obwohl der Anteil der Stichprobe, bei dem sich später eine ASD entwickelte, zu gering war, um dies endgültig festzustellen [15]).

Elsabbagh et al.

Elsabbagh et al. [16] führten eine ähnliche Studie zur Gesichtsorientierung durch, was das Verständnis der frühen Aufmerksamkeitsentwicklung bei ASD noch komplexer macht. Indem sie verschiedene visuelle Reize präsentierten (teilweise Bilder von Gesichtern, teilweise andere Objekte) und erfassten, welche davon die größte Aufmerksamkeit auf sich zogen, stellten sie fest, dass alle Kinder – unabhängig von einer späteren ASD-Diagnose – den Gesichtern bevorzugt Aufmerksamkeit schenkten.

Shic et al.

Im Jahr 2014 verfolgten Shic et al. [8] einen ähnlichen Ansatz wie Young et al., jedoch mit einer größeren Stichprobe, und stellten fest, dass sich bei 6 Monate alten Säuglingen, die eine insgesamt geringere Betrachtungsdauer der gezeigten sozialen Szenen aufwiesen, mit höherer Wahrscheinlichkeit eine ASD entwickelte. Darüber hinaus stellten sie fest, dass diese Kinder beim Betrachten von Gesichtern dazu neigten, sich auf die Gesichtszüge zu konzentrieren.

Dies hat den Wettlauf um die Suche nach einem zuverlässigen Biomarker für ASD intensiviert, da sich gezeigt hat, dass identifizierbare Komponenten dazu beitragen können, die Entstehung von ASD besser zu verstehen. Während Forscher zu diesem Zweck verschiedene Methoden untersuchen, zeigen Studien wie die „Janssen’s Autism Research Study“, wie Biosensoren neue Einblicke in ASD liefern.

Zukunftsaussichten

Zwar hat die Augenbewegungsanalyse bei Kleinkindern vielversprechende Ergebnisse geliefert, doch ist auch klar, dass noch weitere Forschungsarbeit erforderlich ist, um genauere Prädiktoren für die spätere Entwicklung einer Autismus-Spektrum-Störung zu ermitteln. Dies könnte durch die Einbeziehung weiterer Messmethoden unterstützt werden, da sich verschiedene Datenquellen gegenseitig validieren könnten [17].

Dies lässt sich am besten anhand der JAKE-Studie [18] veranschaulichen, bei der Eye-Tracking und eine Vielzahl anderer biometrischer Methoden eingesetzt werden, um frühe Biomarker für ASD zu identifizieren. Eine von der EU geleitete Studie [19] nutzt ebenfalls ähnliche Methoden und befindet sich derzeit in der Anfangsphase (konzentriert sich jedoch eher auf die Entwicklung personalisierter Behandlungsmethoden für ASD als auf die Frühdiagnose).

Da diese multimodalen Forschungsstudien noch laufen, können wir auf ein klareres und umfassenderes Verständnis von ASD hoffen und darauf, wie Therapien dazu beitragen können, die Lebensqualität der Betroffenen zu verbessern.

Ich hoffe, es hat Ihnen gefallen, zu lesen, wie die Eye-Tracking-Technologie eingesetzt wird, um das Verständnis von ASD zu verbessern. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Eye-Tracking in der Forschung genutzt werden kann, laden Sie sich unten unseren kostenlosen Leitfaden herunter.

Literaturverzeichnis

[1] NHS Digital, (22. September 2009). Autismus-Spektrum-Störungen bei Erwachsenen in Haushalten in ganz England – 2007, Bericht aus der Erhebung zur psychiatrischen Morbidität bei Erwachsenen. Abgerufen unter: https://digital.nhs.uk/catalogue/PUB01131

[2] Bölte, S., und Hallmayer, J. (2011). Störungen des Autismus-Spektrums: Häufig gestellte Fragen zu Autismus, Asperger-Syndrom und atypischem Autismus, beantwortet von internationalen Experten. Boston, MA, Hogrefe Publishing.

[3] Cage, E., Di Monaco, J. und Newell, V. (2018). Erfahrungen mit der Akzeptanz von Autismus und psychischer Gesundheit bei autistischen Erwachsenen. J Autism Dev Disord, 48(2): 473–484.

[4] Dawson G. (2008). Frühzeitige Verhaltensintervention, Plastizität des Gehirns und die Prävention von Autismus-Spektrum-Störungen. Dev Psychopathol, 20(3):775-803.

[5] Klin, A., Lin, D. J., Gorrindo, P., Ramsay, G. und Jones, W. (2009). Zweijährige Kinder mit Autismus orientieren sich eher an nichtsozialen Reizen als an biologischen Bewegungen. Nature, 14. Mai; 459(7244): 257–261.

[6] Pierce, K., Conant, D., Hazin, R., Stoner, R. und Desmond, J. (2011). Die Vorliebe für geometrische Muster in der frühen Kindheit als Risikofaktor für Autismus. Arch Gen Psychiatry, Jan;68(1):101-9.

[7] Klin, A., Jones, W., Schultz, R., Volkmar, F. und Cohen, D. (2002). Blickfixationsmuster beim Betrachten realistischer sozialer Situationen als Prädiktoren für soziale Kompetenz bei Menschen mit Autismus. Arch Gen Psychiatry, Sep;59(9):809-16.

[8] Shic, F., Macari, S. und Chawarska, K. (2014). Sprache stört die Gesichtswahrnehmung bei 6 Monate alten Säuglingen, die eine Autismus-Spektrum-Störung entwickeln. Biol Psychiatry, 1. Februar; 75(3): 10.1016.

[9] Chawarska, K., Macari, S. und Shic, F. (2013). Verminderte spontane Aufmerksamkeit für soziale Situationen bei 6 Monate alten Säuglingen, bei denen später eine ASD diagnostiziert wurde. Biol Psychiatry, 1. August; 74(3): 195–203.

[10] Shic, F., Bradshaw, J., Klin, A., Scassellati, B. und Chawarska, K. (2011). Eingeschränkte Aktivitätsüberwachung bei Kleinkindern mit Autismus-Spektrum-Störung. Brain Res, 22. März; 1380: 246–254.

[11] Chawarska, K., Macari, S. und Shic, F. (2012). Der Kontext beeinflusst die Aufmerksamkeit für soziale Situationen bei Kleinkindern mit Autismus. J Child Psychol Psychiatry. Aug.; 53(8).

[12] Jones, W., Carr, K. und Klin, A. (2008). Das Fehlen eines bevorzugten Blickkontakts zu den Augen sich nähernder Erwachsener sagt den Grad der sozialen Beeinträchtigung bei 2-jährigen Kleinkindern mit Autismus-Spektrum-Störung voraus. Arch Gen Psychiatry. 65:946.

[13] Hosozawa, M., Tanaka, K., Shimizu, T., Nakano, T. und Kitazawa, S. (2012). Wie Kinder mit spezifischer Sprachentwicklungsstörung soziale Situationen wahrnehmen: eine Eye-Tracking-Studie. Pediatrics. 129:E1453–E1460.

[14] Young, G. S., Merin, N., Rogers, S. J. und Ozonoff, S. (2009). Blickverhalten und Affekt im Alter von 6 Monaten: Vorhersage klinischer Ergebnisse und der Sprachentwicklung bei normal entwickelten Säuglingen und Säuglingen mit Autismusrisiko. Dev Sci. 12:798–814.

[15] Falck-Ytter, T., Bölte, S. und Gredebäck, G. (2013). Eye-Tracking in der Frühforschung zu Autismus. Journal of Neurodevelopmental Disorders. 5:28

[16] Elsabbagh, M., Gliga, T., Pickels, A., Hudry, K., Charman, T., Johnson, M. und Team, T. B. (2013). Die Entwicklung der Gesichtsorientierung bei Säuglingen mit Autismusrisiko. Behav Brain Res. 251:147–154.

[17] Billeci, L., Narzisi, A., Tonacci, A., Sbriscia-Fioretti, B., Serasini, L., Fulceri, F., Apicella, F., Sicca, F., Calderoni, S., & Muratori, F. (2017). Ein integrierter EEG- und Eye-Tracking-Ansatz zur Untersuchung der Reaktion auf und der Initiierung von gemeinsamer Aufmerksamkeit bei Autismus-Spektrum-Störungen. Scientific Reports. Band 7, Artikelnummer: 13560.

[18] Ness, S. L., Manyakov, N. V., Bangerter, A., Lewin, D., Jagannatha, S., Boice, M., Skalkin, A., Dawson, G., Janvier, Y. M., Goodwin, M. S., Hendren, R., Leventhal, B., Shic, F., Cioccia, W. und Pandina, G. (2017). JAKE® Multimodal Data Capture System: Erkenntnisse aus einer Beobachtungsstudie zu Autismus-Spektrum-Störungen. Front Neurosci. 26. Sep.; 11:517.

[19] Loth E, Charman T, Mason L, Tillmann J, Jones EJH, Wooldridge C, Ahmad J, Auyeung B, Brogna C, Ambrosino S, et al. (2017). Das EU-AIMS Longitudinal European Autism Project (LEAP): Design und Methoden zur Identifizierung und Validierung von Biomarkern zur Stratifizierung von Autismus-Spektrum-Störungen. Mol Autism. 8:24.

[/fusion_builder_column][/fusion_builder_row][/fusion_builder_container]