L'Université d'Osaka utilise l'eye tracking pour identifier l'autisme

Dans le cadre d'un projet de recherche visant à développer un indice objectif pour identifier l'autisme chez les patients, des sujets ont été enregistrés avec des Eye Tracker ou Oculomètres Tobii Pro pendant qu'ils visionnaient des clips vidéo. En analysant les modèles de regard, les chercheurs ont mis au point une méthode quantitative pour aider à diagnostiquer l'autisme.

Contexte

La prévalence de l'autisme, un trouble du développement caractérisé par des altérations de l'interaction sociale et de la communication, a été multipliée par dix au cours des 30 dernières années. Le diagnostic dépend de la justesse du jugement quant à la présence ou non de chacun des symptômes énumérés dans les critères de diagnostic. Cela signifie qu'un diagnostic précis de l'autisme nécessite un expert en la matière, mais ces derniers sont trop peu nombreux pour répondre aux besoins croissants de la population. Par conséquent, il existe une demande pour un système qui puisse être utilisé par des non-experts avec une précision comparable à celle d'une personne formée à ce trouble.

L'analyse du regard peut être utilisée comme système de diagnostic de l'autisme. Ces dernières années, les systèmes d'eye tracking discrets, sans mentonnière ni casque, sont devenus de plus en plus précis. Grâce à cette nouvelle technologie, l'eye tracking des nourrissons et des jeunes enfants est devenu aussi facile que celui des adultes.

Objectif

L'objectif des chercheurs de l'université d'Osaka était de mettre au point une échelle quantitative permettant d'identifier les personnes autistes sur la base des données de mesure du regard, qui pourrait être appliquée aux adultes comme aux enfants.

Méthode

Enregistrement et analyse des modèles de regard temporo-spatiaux

L'équipe de la Graduate School of Frontier Biosciences de l'université d'Osaka, au Japon, a examiné 25 jeunes enfants autistes (âgés en moyenne de 3 ans), 25 enfants au développement typique (également connus sous le nom de TD ou d'enfants neurotypiques), 27 adultes autistes et 27 adultes neurotypiques. Ces personnes ont visionné les mêmes brefs clips vidéo tirés de films et de programmes télévisés destinés aux jeunes enfants.

Le stimulus vidéo mettait en scène plusieurs personnages en train de parler, avec des degrés variables de contexte social et de distracteurs dans chaque scène. Les positions des deux yeux ont été mesurées à l'aide d'un Eye Tracker ou Oculomètres sous écran ou Oculomètre sous écran Tobii. Les chercheurs ont ensuite analysé les modèles de regard de tous les participants, en se concentrant sur l'attention portée par les sujets aux yeux et aux bouches pendant les clips vidéo.

Une observation bien connue des recherches passées est que les adultes autistes regardent davantage la bouche d'une personne que ses yeux. Cependant, ces observations n'étaient pas cohérentes lorsqu'on étudiait des enfants autistes. L'équipe de recherche a décidé de commencer par étudier cette hypothèse.

La théorie s'est avérée vraie pour les adultes. Le groupe neurotypique a passé plus de temps à regarder les yeux que les participants autistes. Cependant, les résultats indiquent la conclusion opposée dans le groupe des enfants, les enfants neurotypiques regardant davantage la bouche que les enfants autistes.

En comparant les données des enfants et des adultes, image par image, il est apparu que la différence se manifestait surtout lorsqu'un personnage commençait à parler. Alors que les adultes neurotypiques regardent généralement les yeux du personnage (à gauche), la plupart des enfants TD s'intéressent plutôt à la bouche (au milieu). Au cours du développement verbal, il peut y avoir une certaine période pendant laquelle la voix humaine est associée aux mouvements de la bouche. Au fur et à mesure que l'enfant acquiert de l'expérience, il finit par se concentrer sur les yeux de l'orateur pour une communication complète. En supposant que le changement de focalisation de la bouche vers les yeux s'opère avec le développement, il serait impossible de développer un indice de troubles sociaux applicable à tous les âges sur la base de ce rapport entre le temps d'observation des yeux et celui de la bouche.

L'équipe de recherche a alors décidé de construire un indice en utilisant toutes les données disponibles sur le Eye Trackers ou Oculomètres du Tobii eye tracker.

Résultats

En tenant compte de tous les modèles de regard des sujets, l'équipe a résumé les données en utilisant l'échelle multidimensionnelle (MDS). Si les trajectoires temporo-spatiales du regard sont similaires chez une paire de sujets, elles seront représentées très près l'une de l'autre. Ainsi, un groupe de sujets ayant un comportement similaire au niveau du regard formerait une grappe, et ceux ayant un comportement atypique au niveau du regard seraient représentés à la périphérie, loin des autres.

Lorsque les données sont représentées de cette manière, la plupart des participants neurotypiques du groupe de contrôle sont répartis près du centre, tandis que les participants autistes sont répartis à la périphérie (voir le graphique en haut à droite ; la marque "+" au centre du graphique indique la médiane, qui peut être considérée comme correspondant à la façon la plus neurotypique de regarder le stimulus vidéo). La distance par rapport au "centre" (distance MDS) était donc plus faible dans les groupes neurotypiques que chez les participants autistes. Les résultats montrent que les groupes de contrôle neurotypiques partagent des modèles de regard similaires, tandis que les autistes présentent des comportements de regard atypiques qui diffèrent d'un sujet à l'autre.

La distance par rapport au "centre" du plan MDS, qui reflète le degré de déviation par rapport au modèle de regard temporo-spatial standard, a permis de distinguer efficacement les participants témoins des autistes, tant chez les enfants (87 %) que chez les adultes (75 %).

L'équipe pense que cette distance pourrait être utilisée comme une échelle efficace des déficiences sociales dans l'autisme, qui pourrait être appliquée non seulement aux adultes mais aussi aux enfants.

L'équipe de recherche a également appliqué la même méthode aux participants atteints de troubles spécifiques du langage (TSL), qui présentaient un retard de développement verbal, mais aucune déficience sociale. Sur le plan MDS, il a été possible de distinguer les personnes atteintes de troubles spécifiques du langage du groupe témoin avec une précision de 80 %. En utilisant la distance par rapport à la médiane du MDS, il a également été possible de distinguer le groupe atteint de troubles spécifiques du langage des participants autistes avec le même niveau de précision. Enfin, en comparant les participants atteints de troubles spécifiques du langage au groupe de contrôle neurotypique, il est apparu clairement que les sujets atteints de troubles spécifiques du langage regardaient davantage la bouche que les sujets neurotypiques.

L'analyse du regard des personnes qui regardent le stimulus vidéo mentionné dans cette recherche permet d'obtenir une multitude d'informations. L'extraction de ces informations a permis de créer une méthode de détection simple mais efficace. À l'avenir, la même méthode pourrait être utilisée pour évaluer les résultats de méthodes de traitement telles que l'analyse appliquée du comportement.

Références

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).

Informations connexes

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