Eye tracking en la Universidad de Osaka para detectar el autismo

En un proyecto de investigación destinado a desarrollar un índice objetivo para identificar el autismo en pacientes, se grabó a los sujetos con Eye trackers Tobii Pro mientras veían videoclips. Analizando los patrones de la mirada, los investigadores desarrollaron un método cuantitativo para ayudar a diagnosticar el autismo.

Fondo

La prevalencia del autismo, un trastorno del desarrollo caracterizado por deficiencias en la interacción social y la comunicación, se ha multiplicado por diez en los últimos 30 años. El diagnóstico depende de juicios correctos sobre si se cumple o no cada uno de los síntomas enumerados en los criterios diagnósticos. Esto significa que un diagnóstico preciso del autismo requiere un experto en la materia, pero hay muy pocos para satisfacer las crecientes necesidades de la población. En consecuencia, existe una demanda de un sistema que pueda ser utilizado por personas no expertas con una precisión comparable a la de alguien formado en este trastorno.

El análisis de la mirada puede utilizarse como sistema de diagnóstico del autismo. En los últimos años, los sistemas discretos de eye tracking sin mentonera ni arnés son cada vez más precisos. Esta nueva tecnología ha hecho que el eye tracking de bebés y niños pequeños sea tan fácil como el de adultos.

Objetivo

El objetivo de los investigadores de la Universidad de Osaka era desarrollar una escala cuantitativa para identificar a los individuos con autismo basada en datos de medición de la mirada que pudiera aplicarse tanto a adultos como a niños.

Método

Registro y análisis de los patrones temporo-espaciales de la mirada

El equipo de la Escuela Superior de Biociencias Fronterizas de la Universidad de Osaka (Japón) examinó a 25 niños pequeños (de 3 años de media) con autismo, 25 niños de la misma edad con desarrollo típico (también conocidos como niños TD o neurotípicos), 27 adultos con autismo y 27 adultos neurotípicos. Los individuos vieron los mismos videoclips breves extraídos de películas y programas de televisión para niños pequeños.

El estímulo de vídeo mostraba a varios personajes hablando, con distintos grados de contexto social y distractores en cada escena. Las posiciones de la mirada de ambos ojos se midieron con un Eye Tracker basado en pantalla de Tobii. A continuación, los investigadores analizaron los patrones de mirada de todos los participantes, centrándose en la atención de los sujetos a los ojos y la boca durante los videoclips.

Una observación bien conocida en investigaciones anteriores es que los adultos con autismo miran más a la boca de una persona que a los ojos. Sin embargo, al estudiar a niños con autismo, estas observaciones no eran consistentes. El equipo de investigación decidió empezar por investigar esta hipótesis.

La teoría parecía ser cierta para los adultos. El grupo de neurotípicos pasaba más tiempo mirando a los ojos que los participantes con autismo. Sin embargo, los resultados apuntaban a la conclusión contraria en el grupo infantil, en el que los niños neurotípicos miraban más a la boca que los niños con autismo.

Al comparar los datos de niños y adultos, fotograma a fotograma, se hizo evidente que la diferencia se hacía más patente cuando un personaje empezaba a hablar. Mientras que los adultos neurotípicos solían mirar a los ojos del personaje (izquierda), la mayoría de los niños con TD prestaban atención a la boca (centro). Durante el desarrollo verbal, puede haber un cierto periodo en el que la voz humana se asocia con los movimientos de la boca. A medida que el niño acumula cierta experiencia, acaba concentrándose en los ojos del interlocutor para comunicarse por completo. Suponiendo que el cambio de enfoque de la boca a los ojos se produzca con el desarrollo, sería imposible elaborar un índice de trastornos sociales aplicable a todas las edades basado en esta proporción de tiempo de observación de ojos/boca.

El equipo de investigación decidió entonces construir un índice utilizando todos los datos de mirada disponibles del Eye tracker de Tobii.

Resultados

Teniendo en cuenta todos los patrones de mirada de los sujetos, el equipo resumió los datos utilizando el escalado multidimensional (MDS). Si las trayectorias temporoespaciales de la mirada son similares en un par de sujetos, se trazarían muy cerca unas de otras. Así, un grupo de sujetos con un comportamiento similar de la mirada formaría un grupo, y aquellos con comportamientos atípicos de la mirada se situarían en la periferia, lejos de los demás.

Cuando se representaron los datos de esta forma, la mayoría de los participantes neurotípicos del grupo de control se distribuyeron cerca del centro, mientras que los participantes con autismo se distribuyeron a lo largo de la periferia (véase el gráfico en la figura superior derecha; la marca "+" en el centro del gráfico indica la mediana, que puede considerarse como correspondiente a la forma más neurotípica de ver el estímulo de vídeo). La distancia desde el "centro" (distancia MDS) era, por tanto, menor en los grupos neurotípicos que en los participantes con autismo. Los resultados muestran que los grupos de control neurotípicos comparten patrones de mirada similares, mientras que los autistas muestran comportamientos de mirada atípicos que difieren de un sujeto a otro.

La distancia desde el "centro" del plano MDS, que reflejaba el grado de desviación del patrón de mirada temporo-espacial estándar, distinguía eficazmente a los participantes control de los autistas tanto en niños (87%) como en adultos (75%).

El equipo espera que esta distancia pueda utilizarse como una escala eficaz de las deficiencias sociales en el autismo que pueda aplicarse no sólo a adultos, sino también a niños.

El equipo de investigación también aplicó el mismo método a los participantes con trastorno específico del lenguaje (TEL) que presentaban un retraso en el desarrollo verbal, pero ninguna deficiencia social. En el plano MDS, fue posible distinguir a los individuos con SLI del grupo de control con un 80% de precisión. Utilizando la distancia desde la mediana del MDS, también fue posible distinguir al grupo con SLI de los participantes autistas con el mismo nivel de precisión. Por último, al comparar a los participantes con SLI con el grupo de control neurotípico, quedó claro que los sujetos con SLI miraban más a la boca que los sujetos neurotípicos.

El análisis de los patrones de mirada de los individuos que observan el estímulo de vídeo mencionado en esta investigación puede aportar una gran cantidad de información. Extrayendo esta información, podría crearse un método de detección sencillo pero eficaz. En el futuro, el mismo método podría utilizarse para evaluar los resultados de métodos de tratamiento como el análisis conductual aplicado.

Referencias

1. Nakano, T. et al. Atypical gaze patterns in children and adults with autism spectrum disorders dissociated from developmental changes in gaze behaviour. Proc R Soc B277, 2935-43 (2010).
2. Hosozawa, M., Tanaka, K., Shimizu, T., Nakano, T. & Kitazawa, S. How children with specific language impairment view social situations: An eye tracking study.pediatrics129, e1453-e1460 (2012).

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