短期记忆训练可提升自闭症谱系障碍儿童的抑制功能：基于眼动追踪技术的初步证据

《Research in Autism》：Short memory-training can improve inhibition functions in children with autism spectrum disorder: Preliminary evidences using an eye-tracker

　　西蒙娜·卡尔达尼|埃莉丝·于莫|理查德·德洛姆|玛丽亚·皮亚·布奇•自闭症谱系障碍患儿存在与执行功能缺陷相关的异常眼动行为。•基于短期记忆的认知训练可能改善自闭症患儿的执行功能相关眼动指标。•简短的干预措施可快速带来可测量的认知改善效果。

引言
自闭症谱系障碍是一种神经发育性疾病，其特征为社交沟通与互动方面的持续缺陷，以及行为、兴趣或活动模式的受限与重复性（美国精神病学协会，2022年）。根据《美国儿童与环境》报告的数据，5至17岁的儿童中约有3%患有自闭症，这一比例凸显了该疾病给公共卫生带来的沉重负担。越来越多的研究探讨了自闭症患者异常的注意力与眼动特征。一些研究指出，这些患者存在注意力投入、转移及脱离方面的问题，同时还伴有多动与冲动倾向，这些都会影响其对社交信息与非社交信息的处理能力。这类注意力缺陷在自闭症的认知特征中起着关键作用，也可能导致其在应对不断变化的环境需求时表现出差异。自闭症儿童在处理社交刺激，如面部表情或情绪表达时，往往表现出不同的视觉探索策略（帕帕吉安诺普洛等人，2014年）。与此同时，针对基本眼动功能的研究——例如涉及扫视动作的研究——为揭示自闭症中可能受损的皮质机制提供了线索（利与齐，2015年）。通过不同范式来诱发自主或反射性的扫视动作，可以评估视觉注意力、工作记忆以及抑制控制在对刺激的注视方向中所起的作用（萨克里等人，2014年）。尽管自闭症儿童与正常发育儿童在自主扫视和反射扫视的潜伏时间上相似（卡尔达尼等人，2020年；约翰逊等人，2016年），但自闭症儿童表现出更多快速扫视（潜伏时间在80–120毫秒之间）和预期扫视（潜伏时间小于80毫秒）的行为，这表明他们的反应抑制与注意力控制能力存在缺陷。这些眼动研究发现与神经影像学研究结果一致，后者显示自闭症患者的额叶和颞叶区域，尤其是背外侧前额叶皮层的发育存在异常（尤等人，2024年）。

为进一步探究执行功能障碍，我们团队此前研究了记忆引导型扫视任务，该任务能激活自闭症患者的额叶及背外侧前额叶回路（麦克道威尔等人，2008年）。我们发现自闭症参与者在完成该任务时潜伏时间更长，预期性扫视行为也更频繁，这一结果与之前关于其执行抑制能力及工作记忆受损的发现相吻合（戈德堡等人，2002年；卢纳等人，2007年；汤斯等人，2023年）。这些缺陷与早期将执行功能障碍视为自闭症核心症状的理论框架相一致（霍森布库斯与查哈尔，2012年；拉塞尔，1997年）。

针对这一问题，人们开发出了多种干预策略，旨在提升自闭症儿童的执行功能。帕斯夸洛托等人（2021年）总结了针对4至20岁自闭症儿童的计算机化与非计算机化认知训练项目。基于认知矫正疗法的非计算机化训练方式，包括示范、强化、认知刺激干预以及正念训练，能够显著提升认知灵活性、问题解决能力和情绪调节等执行功能领域的能力。值得注意的是，结合认知与运动元素的计算机化训练——比如使用Wii或Kinect进行的体感游戏训练——也被认为能够帮助自闭症儿童提升言语与视觉工作记忆、分心注意力和持续性注意力以及抑制控制能力。 Ji等人（2022年）比较了虚拟足球训练与实体足球训练在自闭症儿童与正常发育儿童中的效果。他们发现两种训练方式在提升抑制能力（改编后的任务干扰测试）、认知灵活性（斯特鲁普测试）以及工作记忆（反向数字记忆任务）方面效果相当。不过他们也注意到，干预结束后这些能力会出现下降，这凸显出保持持续参与的必要性。同样，法哈等人（2022年）报告称，对35名7至11岁的自闭症儿童进行为期10周的计算机化训练，重点训练抑制能力和空间工作记忆，结果这些儿童的社交行为有所改善，重复性行为也有所减少。有趣的是，陈等人（2024年）利用功能性近红外光谱技术进行的神经影像学研究显示，仅经过8周的结构化体育训练后，这些儿童的背外侧前额叶皮层激活程度就有所上升，这表明其执行功能网络存在快速的神经可塑性变化。实际上，体育训练能够同时激活运动系统与认知系统，尤其是在那些需要协调、计时或适应能力的任务中。这种相互作用被认为能够强化皮层-纹状体回路，而这类回路对于运动控制以及计划和灵活性等高级认知过程都至关重要。长期来看，这或许能够提升神经处理的效率，减少对补偿性认知策略的依赖。

基于现有研究，本研究旨在探讨基于短期记忆的训练程序是否能够提升自闭症儿童的视觉注意力与抑制控制能力。这类训练具有前瞻性，因为它直接针对工作记忆维持和抑制控制等核心过程，而这些过程对目标导向行为而言至关重要。

需要指出的是，尽管反扫视范式已被广泛用于评估自闭症患者的抑制控制能力（参见约翰逊等人，2016年），但记忆引导型扫视范式还要求在延迟时间内保持空间信息，这就需要同时调动工作记忆与抑制控制能力。这使得注意力、记忆与运动规划能够在同一任务中相互配合。

通过记录干预前后儿童的反射性扫视动作与自主扫视动作，我们旨在评估执行功能改善的眼动相关指标。我们假设，此类记忆训练能够提升自闭症儿童的注意力投入与抑制调控能力，这一结论可通过其扫视表现的改善来体现。

研究对象
共有54名自闭症儿童参与了这项研究。他们被分为两组实验组：G1组（27人）和G2组（27人）。两组在年龄、性别以及全量表智商方面均保持匹配（见表1）。所有参与者均来自法国巴黎的罗贝尔·德布雷儿科大学医院，他们在那里接受了全面的神经学与精神病学评估。自闭症诊断是依据DSM?5标准确定的。诊断过程中还包含了自闭症相关的眼动任务。

眼动记录采用了Mobil EBT眼动追踪系统（e(ye)BRAIN，位于法国塞纳河畔伊夫里），该系统通过红外摄像头以300赫兹的采样率独立追踪每只眼睛的动作。该系统具备较高的空间精度（±0.25°），能够精确分析扫视动作的各项参数。记录工作在光线较暗的房间内进行。每位儿童坐在距离平面电脑屏幕60厘米的位置，头部通过下巴与额头托架固定，以尽量减少头部移动。

记忆训练流程
在首次眼动记录之后（T1阶段），G1组的儿童接受了短暂的记忆训练，而G2组的儿童则保持休息状态，不接受任何认知刺激，作为对照组。训练的目的是在第二次眼动追踪之前（T2阶段），在短时间内（约10分钟）激活并刺激G1组儿童的视觉工作记忆与注意力过程。记忆训练包含一系列互动式的练习。

数据分析
对于每种眼动范式，我们都分析了扫视潜伏时间，即从外部目标出现到眼球开始移动之间的时间间隔（以毫秒计）。扫视潜伏时间是衡量视觉处理速度与感觉运动协调能力的重要指标。我们还计算了预期扫视的比例，即那些在目标出现后80毫秒以内就发生扫视的动作。这类短潜伏时间的反应通常被视为...

统计分析
所有变量均符合正态性假设（夏皮罗-威尔克检验，p值大于0.05），方差同质性假设也得到满足（莱文检验，p值大于0.05）。我们采用了2×2×2混合设计方差分析方法，以时间为因素（T1、T2），扫视类型为因素（反射性扫视、记忆引导型扫视），将潜伏时间与预期扫视比例作为组内因素，而组别则为组间因素，以此来分析这些变量之间的主效应及交互作用。2×2混合设计分析的结果如下。

结果
表2分别列出了反射性扫视与记忆引导型扫视的潜伏时间均值及标准误差、预期扫视与错误扫视的发生比例，以及置信区间（采用库辛诺-莫雷方法对组内设计进行了校正，置信区间为95%）。方差分析的结果则呈现在表3中。下一节将介绍与本研究目标相关的主要发现。

讨论
为评估短期记忆训练是否能够影响自闭症儿童的执行功能，尤其是视觉注意力与抑制控制能力，我们分析了两种不同范式中反射性扫视与自主扫视的时间参数。我们发现，只有记忆引导型扫视的时间表现得到了改善。具体而言，在接受训练的儿童群体中，我们观察到了显著的改善...

短期记忆训练的效果
众所周知，正确完成记忆引导型扫视需要经历三个独立的过程：（1）刺激感知，（2）对应于视觉空间整合的记忆形成阶段，以及（3）执行记忆引导型扫视的动作阶段（皮耶罗-德塞利尼等人，2003年）。在记忆形成阶段，受试者必须同时抑制在注视点消失之前就启动扫视的倾向，并规划后续动作。

局限性
尽管有这些令人鼓舞的结果，但仍需承认若干局限性。首先，本研究仅评估了短期记忆训练的即时效果，因此目前尚不清楚所观察到的改善效果能否持续下去。未来需要开展随访研究，以评估这些训练效果的持久性。其次，关于休息组的情况，虽然实验人员会向儿童提出简单的事实性问题，以避免让他们动用工作记忆或视觉空间能力...

结论
总结我们的研究发现，短期记忆训练对自闭症儿童具有积极效果。这种改善可能是由于负责注意力投入和工作记忆机制的皮质网络得到了增强。

机构审查委员会声明
本研究是按照《赫尔辛基宣言》的原则开展的，并已获得CPP Nord Ouest III机构审查委员会的批准（方案编号：2021-A00489–32）。

作者贡献
MPB负责该研究的构思与设计。SC与MPB负责实验实施与数据分析。EH与RD负责参与者的招募与临床特征评估。SC与MPB共同撰写了论文初稿，EH与RD则对论文进行了重要修改。

CRediT作者贡献说明
西蒙娜·卡尔达尼：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，方法学，数据整理。理查德·德洛姆：方法学，研究实施。埃莉丝·于莫：方法学，研究实施。玛丽亚·皮亚·布奇：方法学，研究实施，概念构建。

知情同意
在向所有参与研究的儿童及其法定监护人详细解释研究流程后，我们获得了他们的书面知情同意。

资金支持
S卡尔达尼得到了ENS、里昂2024新兴项目（MP布奇）的支持。RD与EH则通过“法国2030”计划获得了国家资助（资助编号：ANR?23-IAHU?0010）。

利益冲突声明
作者们声明没有利益冲突。

致谢
作者们感谢A. Ou在她在巴黎东克雷泰尔大学实习期间在数据分析方面给予的帮助。