李濤濤 胡金生 王 琦 李騁詩 李松澤何建青 李辰洋 劉淑清

(1遼寧師范大學(xué)心理學(xué)院, 大連 116029)(2大連醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院, 大連 116044)

1 引言

個體對外界事物的感知依賴于多感覺通道信息的整合。例如, 在言語交流時, 需要整合談話者的表情、手勢和聲音等信息。視聽時間整合(audiovisual temporal integration)是個體對一定時間間隔內(nèi)輸入的視聽刺激進行表征的過程, 即對時間上不同步的刺激進行再加工, 將其整合為一個有意義的獨立事件(Stevenson, Fister, Barnett,Nidiffer, & Wallace, 2012; Stevenson & Wallace, 2013)。整合的時間窗口模型(Time-Window-of-Integration)認為, 視覺、聽覺和觸覺等感覺線索是并行輸入的, 其加工過程及所用加工時間彼此獨立, 一旦某個通道的刺激完成加工, 整合窗口便會開啟,如果其他通道的信息輸入也在該窗口內(nèi)終止, 多感覺整合就會發(fā)生(Colonius & Diederich, 2004)。

孤獨癥譜系障礙(Autism Spectrum Disorders,ASD)是一組廣泛性神經(jīng)發(fā)育障礙, 感知覺異常是其癥狀的主要方面, 并已作為核心診斷標準納入了美國精神障礙診斷統(tǒng)計手冊第五版(DSM-V)(American Psychiatric Association, 2013)。早期對ASD者感知覺缺陷的研究多關(guān)注單通道信息加工的異常。例如, ASD者對音高、音強等低級聲學(xué)線索過度敏感, 會出現(xiàn)聽覺解碼偏差(O’Connor,2012)。近年來, 跨通道感覺的加工模式則倍受關(guān)注, 神經(jīng)生理學(xué)的研究發(fā)現(xiàn), ASD者在進行視聽整合時與正常個體的神經(jīng)激活模式存在差異, 如有關(guān)功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)的研究表明, 視聽情緒信息整合時, 控制組會激活額顳葉相關(guān)皮質(zhì)區(qū),而 ASD者更多激活頂額網(wǎng)絡(luò)(Doyle-Thomas,Goldberg, Szatmari, & Hall, 2013); 關(guān)于視聽語義整合時間進程的研究表明, 在時間窗為 200～300 ms時, 聽覺會促進視覺唇動加工, 而ASD者在該時段內(nèi)兩者間的調(diào)節(jié)作用不明顯(Megnin et al.,2012)。同樣, 行為研究結(jié)果表明, ASD者在整合視聽、視觸和聽觸等信息時均存在缺陷, 主要表現(xiàn)為對復(fù)雜的社會性刺激難以整合(Baum,Stevenson, & Wallace, 2015; Greenfield, Ropar, Smith,Carey, & Newport, 2015; Russo et al., 2010)。根據(jù)弱中央統(tǒng)合(weak central coherence)理論, “統(tǒng)合”需要將信息整合到相關(guān)的情境中來完成更高水平的心理完形, 該過程不僅需要注意資源的投入,也依賴于對信息時空特性的把握, 跨通道刺激間時間線索加工的低敏感性是整合加工缺陷產(chǎn)生的重要原因(Glessner et al., 2009; Stevenson, Zemtsov,& Wallace, 2012)。

ASD者視聽時間整合的研究可以進一步探明其跨通道整合加工缺陷的形成機制, 相關(guān)研究有利于超越其感知覺缺陷表型的多維性, 為揭示其病因的復(fù)雜性和相通性提供理論基礎(chǔ)。例如, 時間窗口作為視聽時間整合的重要衡量指標, 能夠直觀反映 ASD者和正常被試在短時間內(nèi)對視聽刺激的整合加工模式差異。研究表明, ASD者時間整合窗口比正常人寬, 同等條件下, 該群體對跨通道感覺刺激輸入的時間估計存在偏差, 分離異步性刺激的能力較弱(Wallace & Stevenson,2014)。另外, 明確該群體視聽整合的時間關(guān)系,不僅有利于在后續(xù)的行為和知覺訓(xùn)練中對感知刺激的時間知覺進行精準干預(yù), 還有利于說明 ASD者言語障礙、社交缺陷等核心癥狀的形成機制。例如, 唇動和聲音線索之間的時間同步性是視聽言語整合的關(guān)鍵, ASD者對視聽同步性辨別敏感性的降低會導(dǎo)致其言語接受能力減弱(Patten,Watson, & Baranek, 2014)。

2 孤獨癥者視聽時間整合的研究方法

2.1 聲音誘發(fā)閃光錯覺任務(wù)

聲音誘發(fā)閃光錯覺任務(wù)(sound-induced flash illusion task)主要從內(nèi)隱的角度探討 ASD者的視聽時間整合。在該任務(wù)中, 呈現(xiàn)一個閃光和兩個聲音, 其中一個聲音與閃光同時呈現(xiàn), 另一個聲音與閃光不同時呈現(xiàn)。要求被試忽略聽覺刺激,報告看到的閃光數(shù)量(Foss-Feig et al., 2010)。在此過程中, 閃光和聲音之間的時間關(guān)系會對閃光數(shù)量的知覺產(chǎn)生影響, 當時間間隔變小或者對其時間關(guān)系的知覺能力降低時, 閃光數(shù)量知覺的錯誤率會增加(Shams, Kamitani, & Shimojo, 2002)。該任務(wù)主要使用非言語刺激進行研究, 實驗中同時呈現(xiàn)視聽刺激, 這與現(xiàn)實生活很相符, 因此具有較高的生態(tài)效度。

2.2 “pip-pop”任務(wù)

“pip-pop”任務(wù)是通過呈現(xiàn)一系列方向不同、且在兩種顏色間隨機變化的短線條, 其中水平或垂直的線條為靶刺激, 在靶刺激顏色變化的同時呈現(xiàn)一個聲音。要求被試搜索靶刺激, 并記錄其搜索的正確率和反應(yīng)時。該任務(wù)用于探討視聽整合中時間加工機制的原理是：視覺搜索中, 在一定的時間內(nèi)呈現(xiàn)聲音時可以促進搜索效率的提高,即產(chǎn)生“pop-out”效應(yīng)。當視聽刺激間的時間知覺能力減弱時, 該效應(yīng)會隨之減弱(van der Burg,Olivers, Bronkhorst, & Theeuwes, 2008; Collignon et al., 2013)。該任務(wù)從一個新的角度對ASD者的視聽時間整合進行了研究, 但需要被試進行按鍵反應(yīng), 因此只適用于高功能ASD個體。另外, 實驗要求記錄反應(yīng)時, 而ASD者普遍存在注意缺陷,因此其可靠性還需進一步提高。

2.3 同時性判斷任務(wù)

同時性判斷任務(wù)(simultaneity judgment task,SJ)主要用于檢測 ASD者視聽時間同步性辨別能力。在該任務(wù)中, 先呈現(xiàn)視覺或聽覺通道刺激, 一個時間間隔(stimulus onset asynchrony, SOA)后,再呈現(xiàn)另一通道的刺激。要求被試判斷兩者是否同時出現(xiàn)。通過操控SOA來測量同步性知覺敏感性, 研究中根據(jù)需要可設(shè)置不同的 SOA, 一般非言語刺激為 0～300 ms, 言語刺激為 0～400 ms(Stevenson, Siemann, Schneider et al., 2014)。根據(jù)正確率和SOA值擬合函數(shù), 得到時間窗和主觀同時點(Baum et al., 2015)。該任務(wù)設(shè)計巧妙, 易于操作, 但需要被試聽懂指導(dǎo)語并按鍵反應(yīng), 因此只適用于高功能被試。不過, 即使是高功能ASD者也存在言語理解障礙, 在研究中是否聽懂指導(dǎo)語還需謹慎確認。

2.4 時序判斷任務(wù)

時序判斷任務(wù)(temporal order judgment task,TOJ)是用于測量時序辨別敏感性的方法, 依據(jù)反應(yīng)通道的不同, 可分為視覺、聽覺和多感覺 TOJ任務(wù), 視聽時間整合的研究通常使用多感覺 TOJ任務(wù)。該任務(wù)的操作方法和SJ任務(wù)基本相同, 但要求被試判斷的是哪個刺激先出現(xiàn)。實驗中, 一般視覺先于聽覺刺激(visual preceding auditory,VA)和聽覺先于視覺刺激(auditory preceding visual, AV)呈現(xiàn)的概率各占50%。時序知覺的敏感性通常根據(jù)主觀同時點和最小可覺差(just noticeable differences, JND)來衡量(de Boer-Schellekens, Eussen, & Vroomen, 2013; Kwakye,Foss-Feig, Cascio, Stone, & Wallace, 2011)。相比上文提到的同時性判斷任務(wù), 該任務(wù)較少受反應(yīng)偏差的影響, 精準性更好, 但需要投入更多地認知加工, 對被試也更具挑戰(zhàn)性(Binder, 2015; Vroomen& Keetels, 2010)。

2.5 優(yōu)先注視任務(wù)

優(yōu)先注視任務(wù)(preferential-looking task)是基于眼動技術(shù)提出的, 主要用于檢驗ASD者對言語刺激的時間同步性知覺。在該任務(wù)中, 呈現(xiàn)兩個不同步但內(nèi)容相同的視頻, 同時通過耳機播放與視頻相匹配的聲音, 它只與其中一個視頻保持同步。其原理為：當視聽信息之間存在固定的時間關(guān)系時, 聽覺信息會影響視覺的注視模式。當聲音的呈現(xiàn)和兩個視頻的同步性隨機匹配時, 被試對每個視頻的注視時間應(yīng)分別為 50%; 而當聲音呈現(xiàn)與視頻之間的時間關(guān)系固定時, 個體對視聽同步呈現(xiàn)視頻的注視時間會更長(Bebko, Weiss,Demark, & Gomez, 2006; Grossman, Steinhart,Mitchell, & McIlvane, 2015)。該任務(wù)指導(dǎo)語簡單,對被試的言語和認知能力要求較低, 而且不需要被試按鍵反應(yīng), 數(shù)據(jù)搜集方式無干擾, 實驗過程趣味性較強, 適用于幼兒和低功能被試。

從上文的研究方法可以看出, ASD者視聽時間整合的研究任務(wù)多樣, 測量角度頗為豐富。聲音誘發(fā)閃光錯覺和“pip-pop”任務(wù)主要從內(nèi)隱角度探討視聽整合中, 聽覺對視覺加工直接調(diào)節(jié)作用的時間點和時間范圍; 優(yōu)先注視任務(wù)測量ASD和正常被試在視聽同步性知覺中的眼動加工差異;SJ和TOJ任務(wù)從外顯角度測量跨通道時序知覺的敏感性, 任務(wù)中的主要變量為刺激呈現(xiàn)的同步和異步, 前者只需知覺時間順序, 后者還需辨別順序的先后, 因此需要更多的心理加工。研究發(fā)現(xiàn),ASD者對不同刺激屬性的視聽時間知覺受任務(wù)類型的影響, 如對于非言語刺激, 該群體在聲音誘發(fā)閃光錯覺任務(wù)中表現(xiàn)出時間窗寬的特點, 但在優(yōu)先注視任務(wù)、SJ和TOJ任務(wù)中卻與正常被試無顯著差異(Foss-Feig et al., 2010; Bebko et al., 2006;Stevenson, Siemann, Schneider et al., 2014)。這表明 ASD者跨通道時序知覺和內(nèi)隱視聽時間加工可能存在不同的加工機制。

3 孤獨癥者視聽時間整合缺陷表現(xiàn)

3.1 視聽時間整合窗口異常

視聽整合過程中, 個體的知覺能夠忽略視聽刺激之間可能存在的時間差, 把不同步的刺激整合為一個有意義的整體事件, 視聽刺激之間的時間間隔被稱為時間窗(Temporal Binding Window,TBW)。在該窗口內(nèi)輸入的刺激可以被整合為一個整體, 當超出這個時間間隔時, 則會被知覺為兩個不同事件。它反應(yīng)了大腦對視聽刺激時間間隔知覺敏感性的高低, TBW越寬表明對刺激間時間差知覺的敏感性越低。當TBW變寬時, 視聽刺激之間的時間關(guān)系會變得模糊, 該時間范圍內(nèi)輸入的刺激可能被整合, 但往往對不同事件卻不能區(qū)別, 致使多種感覺的知覺表征減弱, 甚至出現(xiàn)錯誤整合(Stevenson et al., 2016)。很多研究表明, 與正常被試相比, ASD者存在TBW寬的特點(Foss-Feig et al., 2010; Kwakye et al., 2011; Stevenson,Siemann, Schneider et al., 2014; Stevenson,Siemann, Woynaroski et al., 2014) (如圖 1)。

圖1 正常人和ASD者的時間窗結(jié)構(gòu)

首先, ASD者基于非言語刺激的TBW約為正常被試的2倍。研究者使用聲音誘發(fā)閃光錯覺任務(wù)對 46名 8～17歲的 ASD和正常被試進行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 當 SOA 在 300 ms (–150 ～ +150 ms)內(nèi)時, 正常組報告兩個閃光的概率會提高; 而ASD 被試大約在 600 ms (–300 ～ +300 ms)內(nèi)都會提高。在基線條件下, 即呈現(xiàn)一個圓點和一個聲音時, 組間差異不顯著, 這表明兩組差異不是由反應(yīng)偏差造成的, ASD者的聽覺會在更長時段內(nèi)干擾其視覺加工(Foss-Feig et al., 2010)。隨后, 研究者直接檢驗了 ASD者聽覺對視覺時序判斷的影響。該研究在視覺 TOJ任務(wù)的基礎(chǔ)上, 分別在兩個視覺刺激之前和之后呈現(xiàn)聲音, 第一個聲音與第一個視覺刺激同時呈現(xiàn), 第二個聲音在第二個視覺刺激出現(xiàn)一個SOA后呈現(xiàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 正常被試在SOA為50～150 ms時聲音會促進視覺時序判斷, 而ASD被試在0～300 ms內(nèi)時序判斷的正確率都提高了(Kwakye et al., 2011)。

其次, 刺激類型會影響TBW的寬度, ASD者基于言語刺激的 TBW 較正常被試更寬, 且與麥格克效應(yīng)的強度有關(guān)。該效應(yīng)主要用于衡量視聽言語整合能力, 其強度越強, 視聽言語整合能力越弱(Stevenson, Siemann, Schneider et al., 2014;Baum et al., 2015)。一方面, 行為研究檢驗了ASD者時間加工與視聽言語整合的關(guān)系, 研究中使用簡單、復(fù)雜非言語和言語三種屬性刺激。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 相比正常被試, ASD者基于言語刺激的TBW更寬, 且該群體麥格克效應(yīng)的強度從簡單非言語刺激、復(fù)雜非言語刺激到復(fù)雜言語刺激逐漸增強,而正常組沒有表現(xiàn)出這種趨勢(Stevenson, Siemann,Schneider et al., 2014; Stevenson, Siemann,Woynaroski et al., 2014b)。另一方面, 神經(jīng)生理學(xué)的研究表明, 后側(cè)顳上溝(Posterior Superior Temporal Sulcus, pSTS)是視聽時間和言語整合的重要神經(jīng)機制, 在麥格克效應(yīng)中有著重要作用,而 ASD者該腦區(qū)的激活模式和正常被試存在差異(Hocking & Price, 2008; Stevenson, VanDerKlok,Pisoni, & James, 2011; Beauchamp, Nath, & Pasalar,2010)。有研究使用fMRI技術(shù)檢驗了ASD和正常被試對不同屬性刺激在視聽同步和異步呈現(xiàn)時的神經(jīng)激活模式, 結(jié)果顯示, 在言語刺激條件下,當視聽同步呈現(xiàn)時, 正常被試 pSTS區(qū)域的激活顯著減少, 而ASD者沒有顯著變化; 在非言語刺激條件下, 視聽同步和異步呈現(xiàn)時被試間差異不顯著。這表明在視聽言語刺激同步呈現(xiàn)時, ASD者的整合效率沒有提高, 其與言語刺激有關(guān)的神經(jīng)加工機制存在異常(Stevenson et al., 2013)。

再次, 言語閱讀障礙者也表現(xiàn)出了 TBW 寬的特點, 但與ASD者有所不同, 言語閱讀障礙者在視覺和聽覺時間加工方面都存在缺陷, 而 ASD者只存在聽覺時間加工缺陷(Laasonen, Service, &Virsu, 2001; Hairston, Burdette, Flowers, Wood, &Wallace, 2005; Kwakye et al., 2011)。研究發(fā)現(xiàn), 兩者的神經(jīng)加工模式不同, ASD者表現(xiàn)為局部超聯(lián)結(jié)和長距聯(lián)結(jié)不足, 而言語閱讀障礙者表現(xiàn)為近距離聯(lián)結(jié)不足和末端聯(lián)結(jié)過度(Rippon, Brock,Brown, & Boucher, 2007; Williams & Casanova,2010)。

最后, ASD者TBW的分布結(jié)構(gòu)更對稱。目前,對于 ASD者 TBW 的研究主要基于實驗室實驗,視聽刺激之間的時間間隔受人為控制, 通常 AV和VA兩種條件隨機呈現(xiàn)。然而, 由于視聽信息的傳播速度不同, 個體接收到聽覺信息的時間應(yīng)晚于視覺信息, 因此 TBW 為左寬右窄的不對稱分布, 而 ASD個體的 TBW 則更對稱, 其分布形態(tài)似正常幼兒期(Hillock-Dunn & Wallace, 2012;Hillock, Powers, & Wallace, 2011)。

3.2 快速視聽時間再校準能力不足

快速視聽時間再校準(rapid audiovisual temporal recalibration)是大腦對視聽刺激的時間關(guān)系再適應(yīng)的結(jié)果, 當視聽不同步時, 可以通過調(diào)節(jié)兩者間時間關(guān)系向延遲的方向偏移, 將其整合為一個整體事件(van der Burg, Alais, & Cass, 2013)。校準能力的強弱通常用主觀同時點(point of subjective simultaneity, PSS)的偏移進行衡量。PSS是指主觀上認為兩個刺激同時出現(xiàn), 但實際卻存在一定的時間間隔(Noel, De Niear, Stevenson, Alais, &Wallace, 2017)。當視聽刺激絕對同時呈現(xiàn)時, PSS應(yīng)是 SOA為 0時的值, 但在進行再校準時, PSS會發(fā)生偏移。其偏移量越大, 表明校準能力越強,即對視聽不同步的適應(yīng)能力越強。相比正常被試,ASD者的快速視聽時間再校準能力不足表現(xiàn)為不能快速適應(yīng)視聽刺激的不同步性, 且對不同刺激類型再校準能力的共性低(Turi, Karaminis, Pellicano,& Burr, 2016; Noel et al., 2017)。

研究者使用簡單非言語刺激對 ASD和正常成人的快速視聽時間再校準進行了研究, 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 當先呈現(xiàn)聽覺先于視覺的試次, 再呈現(xiàn)視覺先于聽覺的試次時, 先前試次會對當前試次產(chǎn)生影響。表現(xiàn)為正常成人的 PSS偏移了 53 ms, 而ASD成人幾乎沒有發(fā)生偏移(Turi et al., 2016)。這表明當視聽刺激不同步呈現(xiàn)時, 正常成人對優(yōu)先呈現(xiàn)通道時序知覺的適應(yīng)閾限發(fā)生了變化, 當視聽刺激之間的時間間隔變大時, 其適應(yīng)效應(yīng)增強,而ASD者不受影響。有研究還考察了ASD青少年的快速視聽時間再校準與刺激屬性的關(guān)系。研究中使用了簡單非言語、復(fù)雜非言語和言語三種刺激。結(jié)果表明, 在言語刺激條件下, ASD被試的再校準能力與正常組無差異, 但在簡單和復(fù)雜非言語刺激條件下, ASD被試PSS的偏移量顯著少于正常組, 簡單非言語條件下兩組被試的偏移量分別為33.15 ms和17.96 ms, 復(fù)雜非言語條件下分別為18.06 ms和9.12 ms (Noel et al., 2017)。

值得注意的是, 有關(guān)正常成人的研究表明,快速視聽時間再校準能力與 TBW 存在正相關(guān),但在Noel等(2017)的研究中卻沒有發(fā)現(xiàn)這種相關(guān)(van der Burg et al., 2013)。這可能與年齡因素有關(guān), 前者以成人為研究對象, 而后者則以青少年為被試。貝葉斯理論認為感覺整合的各個方面都會隨著年齡的變化而變化, 且正常人的 TBW 到成年期才達到成熟(Lewkowicz & Flom, 2014;Hillock-Dunn & Wallace, 2012)。

3.3 聽覺時間線索對視覺搜索促進作用弱

在視聽整合過程中, 當視聽刺激在一定的時間間隔內(nèi)呈現(xiàn)時, 大腦會協(xié)調(diào)視聽通道的信息加工使其相互影響。在此過程中, 聽覺能夠依賴視聽刺激間的時間關(guān)聯(lián)性調(diào)節(jié)視覺通道的加工(Shi,Chen, & Müller, 2010)?！癙op-out”效應(yīng)是視聽通道信息調(diào)節(jié)作用的一種, 該效應(yīng)的發(fā)生需要對視聽信息之間的時間關(guān)系進行加工(van der Burg et al.,2008)。有學(xué)者對 14～31歲的 ASD者和正常被試進行了研究, 研究中通過改變閃光數(shù)量設(shè)置了三種負荷水平, 分別為24、36和48。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 當呈現(xiàn)“pip”聲音時, 正常被試在所有水平上的反應(yīng)時和正確率都顯著提高, 而 ASD者均沒有提高,且在沒有聲音條件下, ASD被試的反應(yīng)時快于正常被試(Collignon et al., 2013)。這表明ASD者的視聽整合缺陷可能是由于其不能精確知覺視聽刺激間的時間關(guān)系造成的。

然而, 有研究卻得出了不同的結(jié)論。de Boer-Schellekens和Keetels等(2013)使用三種任務(wù)進行了研究：伴隨聲音的視覺時序判斷任務(wù)、“pip-pop”任務(wù)、數(shù)字表閱讀任務(wù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn), ASD個體視覺時序辨別敏感性較低, 但當呈現(xiàn)聲音刺激時, ASD和正常被試的JND都顯著降低, 即敏感性提高了, 且ASD被試JND下降的幅度大于正常被試。這表明ASD個體可以利用聲音線索促進視覺時序判斷。同樣, 在“pip-pop”任務(wù)中 當呈現(xiàn)聲音時, 與正常被試一樣, ASD者的視覺搜索效率提高了, 這說明ASD個體能夠知覺視聽刺激的時間同步性。

結(jié)果的爭議可能是由于 ASD者的注意缺陷造成的, 研究發(fā)現(xiàn)分散的視覺注意有利于“pippop”任務(wù)中的視聽同步性知覺(van der Burg et al.,2008)。在 de Boer-Schellekens和 Keetels等(2013)的研究中直接告訴被試聲音和靶刺激顏色的變化同時呈現(xiàn), 這使得ASD被試可以自由使用搜索策略, 利用自上而下的認知加工促進視覺搜索, 彌補了自下而上的視聽整合缺陷。而在Collignon等(2013)的研究中則要求被試注視中心注視點, 由于ASD者弱中央統(tǒng)合的加工特點, 會強化其局部加工缺陷, 不利于促進視聽信息的同步性知覺(Happé & Frith, 2006)。

3.4 言語刺激的視聽時序知覺敏感性低

視聽時序知覺是指對兩個視聽事件是否同時出現(xiàn)以及相繼出現(xiàn)時先后順序的知覺, 其敏感性受刺激屬性的影響, 通常, 對言語刺激時序知覺的敏感性低于非言語刺激(Vatakis & Spence,2006)。多數(shù)研究發(fā)現(xiàn), 與正常被試相比, ASD者的時序辨別敏感性低, 且在刺激屬性和任務(wù)差異方面存在不同(Grossman et al., 2015; de Boer-Schellekens, Eussen, et al., 2013)。

一方面, 在視聽同步性知覺的研究中, ASD者對言語刺激的視聽同步性辨別能力較低。學(xué)者使用優(yōu)先注視任務(wù)檢驗了4～6歲的ASD、正常和其它發(fā)育障礙兒童在非言語、簡單言語和復(fù)雜言語刺激方面的視聽同步性辨別能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn),ASD兒童基于非言語刺激的時間同步性辨別與正常被試差異不顯著, 而在簡單和復(fù)雜言語刺激方面卻顯著低于正常組(Bebko et al., 2006)。隨后,有研究使用該任務(wù)進一步從內(nèi)隱和外顯兩個角度進行了探討, 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 控制組在外顯條件下對視聽同步呈現(xiàn)視頻注視的概率高于內(nèi)隱條件, 而ASD組在兩種條件下差異不顯著, 且注視概率都顯著低于控制組(Grossman et al., 2015)。另一方面,在視聽時序判斷任務(wù)中, ASD者時序辨別敏感性低但不受刺激類型的影響。研究者探討了ASD者和正常青少年對不同刺激屬性的時序知覺, 結(jié)果發(fā)現(xiàn), ASD者的JND (116.6 ms)大于正常被試(88.1 ms), 但基于刺激屬性的組間差異不顯著(de Boer-Schellekens, Eussen, et al., 2013)。

綜上所述, ASD者基于言語刺激的時間同步性辨別存在缺陷。一種可能是由于該群體對言語事件之間的時間同步性尚未建立; 另一種可能是實驗中試次呈現(xiàn)的時間太短, 其辨別能力弱致使沒有覺察到視聽刺激的同步性。此外, ASD者對非言語刺激的時序知覺表現(xiàn)出了任務(wù)差異, 這可能是由于研究中 SOA取值的不同造成的。如Bebko等(2006)的研究中SOA為3 s, 而de Boer-Schellekens和Eussen等(2013)的研究中則為40 ～320 ms。

4 視聽時間整合缺陷的理論解釋

4.1 時間綁定缺陷假說

時間綁定缺陷假說(the temporal binding deficit hypothesis)認為, ASD者的時間加工缺陷是由于其神經(jīng)激活的時間異常造成的, 主要表現(xiàn)為大腦的神經(jīng)放電在時間上缺乏可靠性, 如過度超同步化放電、神經(jīng)元突發(fā)性異常放電等(Brock,Brown, Boucher, & Rippon, 2002)。其假設(shè)的前提是, 大腦是通過特征綁定進行信息加工的。在視聽整合過程中, 分散于不同皮層的信息組合的關(guān)鍵是不同特征神經(jīng)激活之間的時間關(guān)系。當一簇視聽信息流在相近的時間內(nèi)輸入時, 會激活大量神經(jīng)元, 這些神經(jīng)激活之間的時間關(guān)系發(fā)生紊亂會造成知覺綁定缺陷。例如, 有研究發(fā)現(xiàn), ASD者可以整合視聽刺激, 但所需加工時間更長, 表現(xiàn)出TBW寬的特點(Foss-Feig et al., 2010; Kwakye et al., 2011)。這是由于其局部神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之間的時間綁定可以進行但功能較弱, 而局部神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的時間綁定是完好甚至高于正常被試的。該假說是目前解釋 ASD者視聽時間加工缺陷較核心的理論, 但由于其提出時間較早, 在有關(guān)特征捆綁的信息加工模式、時間綁定理論的有效性、對復(fù)雜刺激綁定模式的解釋及 γ波同步性激活等方面還存在不足(Brock et al., 2002)。

4.2 信噪比減少假說

信噪比減少假說(decreased signal-to-noise ratio hypothesis)認為, ASD者神經(jīng)編碼的信噪比較低, 神經(jīng)系統(tǒng)自發(fā)放電干擾和反應(yīng)變異性較大,導(dǎo)致其穩(wěn)定性差而減弱了信息提取能力。視聽信息在一定的時間范圍內(nèi)呈現(xiàn)時會相互影響, 當單通道神經(jīng)激活的時間變異增大時, 會干擾雙通道的整合加工(Rubenstein & Merzenich, 2003; Dinstein et al., 2012)。通常, 當呈現(xiàn)一個單通道刺激時, 刺激出現(xiàn)的瞬間便會激活與之相關(guān)的神經(jīng), 但 ASD者對兩者之間時間精確性的知覺較弱。例如, 有關(guān)研究探討了單通道時間加工異常是否會造成ASD者的視聽時間整合缺陷。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 與正常被試相比, 在視覺時間加工方面沒有顯著差異,但其聽覺時間加工敏感性顯著低于正常組(Kwakye et al., 2011)。有關(guān)事件相關(guān)電位的研究表明, ASD者在無噪音背景下對聽覺刺激的反應(yīng)與控制組在有噪音背景下的反應(yīng)結(jié)果一樣, 這表明其在基線水平下對聽覺刺激的反應(yīng)減弱(Russo, Zecker,Trommer, Chen, & Kraus, 2009)。該假說從神經(jīng)機制角度對ASD者TBW寬的特點進行了解釋, 但與時間綁定缺陷假說有所不同。前者認為ASD者主要是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之間的時間加工存在異常, 而局部網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的加工是完好的; 后者則強調(diào)是單通道的時間加工異常引起了雙通道整合缺陷。

4.3 貝葉斯理論

該理論認為, 知覺是感覺刺激與內(nèi)部表征最優(yōu)匹配的結(jié)果, ASD者在進行信息加工時過度依賴當前感覺信息, 而忽略先前經(jīng)驗(Pellicano &Burr, 2012)。在進行視聽時間再校準時, 個體需要合理優(yōu)化內(nèi)部表征和實際感覺信號之間不同步的時間關(guān)系, 最小化同一事件感覺線索之間的差異,促進視聽整合。對正常人而言, 當兩者之間存在差異時, 個體會靈活調(diào)整這種不符, 但由于 ASD者感覺線索權(quán)重的增加, 其內(nèi)在期望和實際感覺信號之間的不符會減少, 使得再校準能力減弱。內(nèi)在表征和感覺噪音期望分布之間的強度差異是兩者之間不符的主要因素, 這種差異會隨著刺激復(fù)雜性的不同而變化。例如, 研究發(fā)現(xiàn), ASD者對言語刺激的快速視聽時間再校準與正常組無差異,而對非言語刺激的再校準能力顯著減弱(Turi et al., 2016; Noel et al., 2017)。這是由于, 與言語刺激相比, 低水平刺激的感覺噪音更小。當呈現(xiàn)同樣的感覺信號時, ASD者對低水平刺激內(nèi)部表征的噪音減少, 誤差信號減弱, 而不能進行再校準。但言語刺激因其內(nèi)部表征的噪音較大, 使得 ASD組和控制組都可以進行。該理論解釋了先前經(jīng)驗在視聽時間整合中的作用, 但主要針對ASD者的快速視聽時間再校準缺陷, 且目前該方面的實證研究主要集中于即時的快速再校準, 很少涉及建立在長時適應(yīng)基礎(chǔ)上的再校準。

4.4 預(yù)測編碼假說

預(yù)測編碼假說(predictive coding hypothesis)認為, 多感覺整合包括視聽信息同時輸入、與內(nèi)部表征匹配、作出辨別或反應(yīng)三個過程。在此過程中, 視聽刺激會依據(jù)彼此之間的時間關(guān)系相互影響, 若視覺通道先完成加工, 便會為聽覺信息加工提供可靠的線索, 進而提高加工效率。如當發(fā)出聲音“ba”時, 既可以利用聽覺線索知覺, 也可通過視覺線索知覺, 如果先激活聽覺通道, 它就會促進視覺加工(Altieri, 2014)。由于ASD個體對環(huán)境信息的統(tǒng)計理解能力較弱, 不能對視聽刺激之間的時間關(guān)系進行精準把握。因此, 當視聽刺激的閾限都在一定的時間內(nèi)激活時, 其信息加工是彼此獨立的, 聽覺不能對視覺產(chǎn)生影響(Pellicano & Burr, 2012)。例如, 在“pop-out”效應(yīng)中,ASD者不能利用聽覺線索促進視覺加工, 致使視覺搜索效率沒有提高(Collignon et al., 2013)。該理論從神經(jīng)計算角度解釋了 ASD者的內(nèi)隱時間加工缺陷, 但目前的實證研究還很少, 且大都是從間接角度進行驗證, 還需要直接證據(jù)的支撐。

綜上所述, 目前的理論從神經(jīng)機制的異常激活模式和認知加工差異的層面對 ASD者的視聽時間整合缺陷進行了解釋, 得到了一些行為研究的支持, 但相關(guān)的神經(jīng)生理學(xué)研究還很少。此外,視聽時間整合不僅是對刺激間物理時間量的加工,還涉及心理時間量加工, 其整合過程中的神經(jīng)激活存在時間進程, ASD者和正常被試的激活規(guī)律是否相同, 目前的理論還難以解釋。未來需加強相關(guān)的神經(jīng)機制研究, 可以構(gòu)建視聽時間整合加工的理論模型, 并對行為數(shù)據(jù)加以驗證。例如, 在有關(guān)視聽言語整合的研究中, 學(xué)者使用神經(jīng)生理學(xué)技術(shù)構(gòu)建了視聽言語整合的神經(jīng)加工模型, 在正常被試群體中建立常模, 比較其與ASD者的加工差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn), ASD者視聽言語整合缺陷不是由于其突觸連接和可塑性弱, 而是注意和多感覺加工缺陷導(dǎo)致的(Cuppini et al., 2017)。

5 小結(jié)與展望

視聽時間整合探討了視聽整合中的時間加工機制。ASD者的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)了其在視聽整合的時間窗口、跨通道刺激的時序辨別、內(nèi)隱時間線索加工等方面存在缺陷。研究中使用方法多樣,但主要集中于行為層面, 關(guān)注的焦點是其 TBW異常, 并通過使用不同刺激類型研究其與視聽言語加工的關(guān)系。相關(guān)理論從神經(jīng)加工機制、先前經(jīng)驗作用和多感覺加工過程等角度解釋了其缺陷。不過, 該領(lǐng)域仍存在一些問題亟待研究。

5.1 提高研究生態(tài)效度

ASD者視聽時間整合的研究方法目前主要包括用于外顯時序知覺研究的 SJ、TOJ、優(yōu)先注視任務(wù)以及基于內(nèi)隱時間加工研究的聲音誘發(fā)閃光錯覺和“pip-pop”任務(wù), 但這些方法還存在不足。首先, 進一步分離內(nèi)隱研究中的注意因素和時間加工機制。在視聽整合的研究中, 聲音的呈現(xiàn)會影響視覺加工, 當視聽刺激同時呈現(xiàn)時會產(chǎn)生整合效應(yīng), 但當聲音先于視覺刺激如提前200 ms呈現(xiàn)時, 視覺加工效率的提高可能是由于聲音引起的警覺作用而非整合(de Boer-Schellekens, Keetels,Eussen, & Vroomen, 2013)。因此ASD者視聽整合缺陷是由于其不能精確知覺跨通道刺激間的時間線索, 還是注意缺陷造成的, 兩者加工機制的相互作用值得深入探討。其次, 改進研究方法以提高對被試的適用性。ASD是一組譜系障礙, 包括很多亞型, 癥狀差異和個體差異極大。目前的任務(wù)各具針對性, 如 SJ、TOJ、“pip-pop”及聲音誘發(fā)閃光錯覺任務(wù)主要適用于高功能ASD被試, 甚至有些高功能ASD者也無法完成, 而優(yōu)先注視任務(wù)主要用于幼兒的研究。未來需簡化研究任務(wù),進一步開發(fā)適用于低功能及不同亞型被試的任務(wù)。

5.2 整合理論解釋

目前對 ASD者視聽時間整合缺陷的理論解釋還缺乏普適性, 如時間綁定缺陷假說和信噪比減少假說主要用于解釋其 TBW 寬缺陷、貝葉斯理論主要對快速視聽時間再校準不足進行了解釋、預(yù)測編碼理論解釋了其內(nèi)隱時間加工缺陷。但視聽時間整合是一個動態(tài)的整體加工過程, 可能存在多種加工方式。例如, 有研究提出正常人對視聽刺激的同步性知覺存在4種加工模式：大腦可以直接忽略視聽刺激間的時間差; 中樞神經(jīng)可以對時間延遲的刺激進行補償加工; 個體會靈活調(diào)整視聽刺激的不同時性使其差異最小化進而促進整合; 對一個通道刺激的時間知覺會向另一個通道偏移(Vroomen & Keetels, 2010)。因此, 有必要進一步整合相關(guān)研究, 提出較全面、系統(tǒng)的理論解釋。

5.3 精確量化診斷指標

時間窗、主觀同時點和最小可覺差是目前衡量視聽時間整合的重要指標。它們都可以進行精確量化, 但要作為ASD者視聽時間整合缺陷的診斷依據(jù)還需謹慎。首先, 重視TBW寬度的量化。正常人的TBW一般為300 ms, 而研究發(fā)現(xiàn)ASD者為600 ms (Foss-Feig et al., 2010)。但由于研究中使用任務(wù)的差異、被試反應(yīng)偏差的影響、刺激材料選取的不同以及統(tǒng)計標準差異等因素, 不同研究中對TBW的計算還不夠精確統(tǒng)一(Stevenson& Wallace, 2013), 如果未來可以證實其跨任務(wù)、跨年齡等的一致性, 這將會為ASD的診斷提供重要依據(jù); 其次, 綜合使用三者。除了TBW寬度的量化, 正常人適應(yīng)視聽刺激的時間差后 PSS的偏移量表現(xiàn)為先增大后減小的趨勢, 峰值出現(xiàn)在刺激延遲100～200 ms左右, 且不同個體時間知覺的JND也存在差異(Vroomen, Keetels, De Gelder, &Bertelson, 2004; Fujisaki, Shimojo, Kashino, &Nishida, 2004; Stevenson, Zemtsov, et al., 2012)。未來可以結(jié)合這三個指標, 提高診斷依據(jù)的可靠性。

5.4 開發(fā)有效干預(yù)策略

對 ASD者視聽時間整合的干預(yù)不僅可以提高其時間知覺能力, 促進視聽整合, 還可以進一步改善其言語知覺和社交缺陷。目前對ASD者視聽時間整合的干預(yù)研究還比較少, 而正常人已在行為和神經(jīng)機制方面形成了兩類較系統(tǒng)的干預(yù)模式：一種是自下而上再校準(bottom-up recalibration through exposure), 即通過從簡單到復(fù)雜的任務(wù)訓(xùn)練逐步提高視聽時間知覺敏感性; 另一種是自上而下的反饋訓(xùn)練(top-down feedback training), 即通過反饋不斷調(diào)整對視聽刺激的時間知覺(Fujisaki et al., 2004; Powers, Hillock, & Wallace, 2009;Powers, Hevey, & Wallace, 2012)。干預(yù)中主要使用知覺學(xué)習(xí)任務(wù), 這種任務(wù)簡單、易操作, 可以適用于ASD被試。此外, 電子游戲經(jīng)驗可以促進個體的時序知覺, 研究表明, 電子游戲經(jīng)驗豐富的個體在SJ和TOJ任務(wù)中視聽時序辨別的敏感性更高(Donohue, Woldorff, & Mitroff, 2010)。未來可以借助多媒體技術(shù)對知覺學(xué)習(xí)任務(wù)進行改進, 開發(fā)適用于 ASD者的干預(yù)策略, 這種干預(yù)方式不僅有趣、可操作性強, 可以讓被試在娛樂中提升視聽時間知覺能力, 還能夠根據(jù)被試的年齡特征和功能癥狀提出有針對性的干預(yù)方案。

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