孤獨癥兒童社交溝通障礙的神經(jīng)生理機(jī)制：基于親子同步性的視角

1問題提出

孤獨癥譜系障礙（Autism Spectrum Disorder，ASD，以下簡稱孤獨癥）是一組以社交溝通障礙、重復(fù)刻板行為和狹隘的興趣為核心癥狀的神經(jīng)發(fā)育障礙，是兒童常見的發(fā)展性疾病之一（AmericanPsychiatricAssociation，APA，2013）。據(jù)世界衛(wèi)生組織（WorldHealth Organization，WHO，2024）報道，全球兒童孤獨癥的患病率約為 1% 。美國疾病預(yù)防與控制中心（Centers for Disease ControlandPrevention，CDC，2024）的最新調(diào)查顯示，美國兒童孤獨癥的患病率高達(dá)1/36。2020年《NeuroscienceBulletin》期刊首次揭示了我國6～12歲學(xué)齡兒童孤獨癥患病率為 0.7% ，在我國每142名兒童中就約有1名孤獨癥患兒（Zhouetal.，2020）。孤獨癥癥狀常起病于嬰幼兒期且伴隨終身，病因尚不明確，也無有效的治療藥物。孤獨癥嚴(yán)重威脅著兒童的獨立生活、受教育程度和良好社會關(guān)系的建立（VanHeijstamp;Geurts，2015），而作為其核心癥狀的社交溝通障礙是孤獨癥兒童回歸社會、過上高質(zhì)量生活的最大障礙。因此，探究這一核心癥狀的發(fā)生機(jī)制，并開發(fā)有效的早期篩查和干預(yù)策略，已成為當(dāng)前孤獨癥研究的核心議題之一。

以往研究主要從個體層面來理解孤獨癥兒童的社交溝通障礙，認(rèn)為其核心缺陷在于社會性注意減少（DelBianco etal.，202l；Haskins et al.，2022）、心理理論或共情能力缺損（Griffinetal.，2021；Jaisleetal.，2023），以及動作能力不足（Monieramp;Droit-Volet，2019）。這些研究揭示了孤獨癥兒童在信息加工和社會認(rèn)知方面的特殊性，為理解社交溝通障礙提供了重要線索。然而，最近的研究發(fā)現(xiàn)，孤獨癥兒童在這些方面的缺陷并不完全決定他們的社會互動質(zhì)量，社交溝通障礙更可能是復(fù)雜的人際互動問題，而不僅僅是孤獨癥兒童的個人問題（Bowsher-Murrayetal.，2022;Murat Baldwin et al.， 2022）。

在人際互動的視角下，人際同步性（interpersonalsynchrony）理論認(rèn)為，成功的社會互動不僅依賴個體的社會性能力，還取決于互動雙方在表情、動作、言語，甚至是生理反應(yīng)和大腦激活水平上的協(xié)調(diào)與同步（Feldman，2007，2012）。人際同步性被認(rèn)為是社會交流的基礎(chǔ)，不僅有助于維持和促進(jìn)互動對象間的聯(lián)系和情感共鳴，也影響個體的社會認(rèn)知和社會情感能力。已有研究發(fā)現(xiàn)，人際同步性在正常發(fā)展兒童的親子互動中起著至關(guān)重要的作用（Davisetal.，2018;DePasquale，2020），而孤獨癥兒童在這一方面可能存在顯著缺陷。例如，孤獨癥兒童在親子互動中的動作同步性、表情同步性，以及生理和神經(jīng)同步性均低于正常發(fā)展兒童（Kruppaetal.，2021；Valentovichetal.，2018；Wangetal.，2021）。這表明，孤獨癥兒童的社交溝通障礙可能不僅源于自身的社會認(rèn)知和情緒調(diào)節(jié)缺陷，更可能與其在互動過程中難以與他人建立同步性有關(guān)。

在孤獨癥兒童的早期發(fā)展過程中，家庭是其最重要的成長環(huán)境，父母是其主要的互動對象（Paciaetal.，2022）。研究表明，親子互動質(zhì)量對孤獨癥兒童社交能力的發(fā)展具有重要影響，親子間的情感聯(lián)結(jié)、互動模式和生理同步性均會影響兒童的社交能力（DePasquale，2020）。父母往往需要投入更多精力去調(diào)整互動方式，以適應(yīng)孤獨癥兒童的特殊需求，而親子同步性缺乏可能進(jìn)一步加劇兒童的社交困難。因此，研究孤獨癥兒童在親子互動中的行為、生理和神經(jīng)同步性，可以為揭示社交溝通障礙這一核心癥狀的病理機(jī)制提供新視角。

在基礎(chǔ)理論研究的基礎(chǔ)上，如何將研究成果應(yīng)用于臨床實踐也是孤獨癥研究者們面臨的重要挑戰(zhàn)。目前，孤獨癥的早期篩查主要依賴量表評估，重點關(guān)注兒童個體的行為特征。常用的篩查工具包括幼兒孤獨癥篩查量表（CHAT，M-CHAT，CHAT-23;Baron-Cohenetal.，1992;Robinsetal.，2001;Wongetal.，2004）等一級篩查工具，以及兒童孤獨癥行為評定量表（ABC;Krugetal.，1980）和克氏孤獨癥篩查量表（CABS；Clancy etal.，1969）等二級篩查工具。診斷性評估則依賴孤獨癥診斷訪談問卷修訂版（ADI-R;Lordetal.，1994）和孤獨癥診斷觀察量表第二版（ADOS-2;Lordetal.，2012等。然而，這些篩查工具存在評估耗時、主觀性強(qiáng)、對臨床醫(yī)生專業(yè)要求高等問題，影響了篩查的效率和準(zhǔn)確性（蔡鄭婷等，2022；趙亞楠等，

2023）。

近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，研究者嘗試結(jié)合眼動、腦電（electroencephalogram，EEG）、磁共振成像（magneticresonanceimaging，MRI）等技術(shù)開發(fā)更為客觀的篩查工具。例如，眼動研究發(fā)現(xiàn)，孤獨癥兒童在面部注視模式、社會場景關(guān)注度等方面存在顯著異常（Liuetal.，2016；Wen et al.，2022）。腦電研究表明，孤獨癥兒童在靜息態(tài)和任務(wù)狀態(tài)下的腦電功率譜存在差異（Kangetal.，2020）。磁共振成像研究則發(fā)現(xiàn)，孤獨癥兒童的腦容量、軸外腦脊液體積，以及靜息態(tài)功能連接模式存在異常（Reiteretal.，2021；Shenetal.，2018;Sunetal.，2021）。然而，現(xiàn)有研究大多依賴實驗室環(huán)境下的基礎(chǔ)任務(wù)，如觀看情緒圖片或簡單的社交場景，缺乏對真實社交情境中兒童行為表現(xiàn)的捕捉和分析，限制了其臨床應(yīng)用價值。

因此，本研究擬從人際同步性理論出發(fā)，探討孤獨癥兒童在親子互動過程中的行為同步性（動作和表情同步）及其神經(jīng)生理機(jī)制，揭示孤獨癥兒童社交溝通障礙的發(fā)生機(jī)制。在此基礎(chǔ)上，本研究還將探索以親子同步性為客觀指標(biāo)進(jìn)行孤獨癥早期篩查的可行性，為開發(fā)更具臨床應(yīng)用價值的客觀篩查工具提供理論和技術(shù)支持。這一研究不僅有助于深化對孤獨癥社交溝通障礙的理解也為臨床實踐提供了新的篩查思路和方法。

2國內(nèi)外研究進(jìn)展與述評

2.1孤獨癥兒童社交溝通障礙與親子行為同步性

以往研究識別出許多可能導(dǎo)致孤獨癥兒童社交溝通障礙的個體因素。其中，孤獨癥兒童的社會性注意模式、情緒或共情能力，以及動作能力得到廣泛關(guān)注（DelBianco etal.，2021;Griffin et al..2021；Monieramp;Droit-Volet，2019），并得到了一些實證研究結(jié)果的支持。但也有一些研究表明這些個體因素均不是孤獨癥兒童社交溝通障礙的決定因素（Bowsher-Murray et al.， 2022;Murat Baldwinetal.，2022）。以社會性注意模式為例，社會動機(jī)理論認(rèn)為，由于孤獨癥患者獎賞相關(guān)的神經(jīng)機(jī)制發(fā)展異常，導(dǎo)致他們對于社會獎賞的敏感性降低，同時對某些非社會獎賞表現(xiàn)出異常偏好（Chevallieretal.，2012;Yietal.，2022）。具體表現(xiàn)為更少關(guān)注人臉，尤其是眼晴區(qū)域，而更多關(guān)注非社會性刺激（如幾何圖形、機(jī)械物體等）（Kwonetal.，2019；王磊等，2021）。這種雙重異常使得他們在社會互動中面臨顯著挑戰(zhàn)：一方面，他們難以從社交互動中獲得預(yù)期的獎賞體驗；另一方面，對非社交刺激的異常偏好可能進(jìn)一步削弱其參與社交活動的動機(jī)（McNaughtonamp;Redcay，2020）。這種對社會性刺激不敏感而對非社會性刺激過度關(guān)注被認(rèn)為是孤獨癥個體社交困難的核心機(jī)制之一（Chevallieretal.，2012）。然而，針對正常親子的研究發(fā)現(xiàn)，在積極的親子互動過程中，兒童所表現(xiàn)出的注意模式應(yīng)該是將更多的注意放在親子互動所使用的玩具上，而不是更多地注意父母的面部區(qū)域（Deak etal.，2018）。例如，Yu和Smith（2017）使用眼動儀記錄了51名11～24月齡幼兒與父母在共同玩玩具時的注視行為。研究發(fā)現(xiàn)，幼兒與父母的共同注意（jointattention）并非是通過追隨對方的視線實現(xiàn)，而是通過雙方在操作物體時注意對方的手部動作來實現(xiàn)的。此外，研究發(fā)現(xiàn)，親子在手眼協(xié)調(diào)能力上的差異與他們在共同注意上的表現(xiàn)密切相關(guān)，手部動作協(xié)調(diào)性較高的親子能夠更頻繁地實現(xiàn)共同注意。這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了單純從兒童個體的社會性注意模式的角度去理解孤獨癥社交溝通障礙的觀點，表明社會互動中的注意分配可能受到情境和互動對象的影響，而不僅僅是兒童個體的注意偏好。因此，孤獨癥兒童的社交溝通障礙可能需要從更廣泛的社會互動中加以理解，而非僅僅歸因于其社會性注意模式的異常。

社會互動的意義是由互動過程和參與其中的個體相互作用而產(chǎn)生的，即“參與式意義建構(gòu)”（participatory sense-making;Fuchsamp;De Jaegher，2009）。所以，除了孤獨癥兒童自身的因素外，孤獨癥兒童與互動對象在知覺、思維、意圖、信念等基本心理狀態(tài)上的差異也可能使得他們在互動中難以找到共同點。雙重共情問題（Double-empathyProblem）的觀點認(rèn)為，由于孤獨癥患者與正常個體有不同處理和體驗世界的方式，他們也會有不同的規(guī)范和期望，因此在互動中彼此難以共情，進(jìn)而導(dǎo)致社交失?。˙olisetal.，2018；Milton，2012）。對兒童個體因素挑戰(zhàn)性的研究結(jié)果以及雙重共情問題的理論觀點均提示，應(yīng)該從個體視角轉(zhuǎn)向人際互動視角來重新審視孤獨癥社交溝通障礙的機(jī)制。

人際同步性（interpersonalsynchrony）是人際互動質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。它指的是在互動過程中，雙方的眼神、面部表情、肢體動作，甚至是生理反應(yīng)和大腦活動水平等方面相互協(xié)調(diào)一致的過程（Feldman，2007;Harristamp;Waugh，2002）。互動對象的基本心理狀態(tài)實時發(fā)生變化，為了準(zhǔn)確理解對方的意圖以實現(xiàn)有效的社會互動，個體需要及時調(diào)整自己的動作和情緒表達(dá)來與互動對象同步。如在親子共同拼積木的過程中，母親先拼了部分，隨后用言語和手勢線索指示兒童去完成接下來的部分，同時注意視線在兒童的動作和積木間不斷切換。這時如果兒童只注意積木而忽視母親的言語、動作和注意線索，他們的互動質(zhì)量肯定會大打折扣。類似地，當(dāng)兒童在玩積木的過程中體驗到較強(qiáng)的積極情緒并用言語或者微笑表現(xiàn)出來時，如果母親沒有對兒童的情緒和言語信息做出及時的反饋，也會破壞親子互動質(zhì)量。實證研究發(fā)現(xiàn)，兒童社會情緒能力以及社會交流技能的早期發(fā)展極大程度地受到人際互動過程中的情緒同步性（Davisetal.，2018；Feldman，2015;Scholtesetal.，2021）和動作同步性（Bowsher-Murrayetal.，2022；Hoehletal.，2021）的影響。

事實上，人際同步性是孤獨癥早期篩查的重要方面。我國《孤獨癥譜系障礙兒童早期識別篩查和早期干預(yù)專家共識》（李廷玉，2017）指出，不（少）看、不（少）應(yīng)、不（少）指、不（少）語、不當(dāng)?shù)摹拔宀籠"行為是孤獨癥社交溝通障礙的早期行為標(biāo)志，尤其強(qiáng)調(diào)要在人際互動中識別兒童的這些孤獨癥預(yù)警征。此外，人際同步性的重要性也在孤獨癥的診斷和評估工具中得到證實，如標(biāo)準(zhǔn)化的診斷工具孤獨癥診斷觀察表第二版（ADOS-2；Lordetal.，2012）和孤獨癥診斷訪談問卷修訂版（ADI-R;Lordetal.，1994）都特別關(guān)注人際互動情景中的行為同步性。

2.2孤獨癥親子同步性的神經(jīng)生理機(jī)制

自主神經(jīng)系統(tǒng)（autonomic nervoussystem，ANS）為持續(xù)進(jìn)行的社會互動以及個體的情緒反應(yīng)提供生理支持（Porgesamp;Furman，2011）。在多種反映自主神經(jīng)系統(tǒng)功能的指標(biāo)中，呼吸性竇性心律不齊（respiratorysinusarrhythmia，RSA）是親子同步性研究中最受關(guān)注的生理指標(biāo)（DePasquale2020；Milleretal.，2023）。RSA指在呼吸過程中！由于迷走神經(jīng)張力發(fā)生變化使竇房結(jié)的自律性也發(fā)生周期性和規(guī)律性改變的程度，體現(xiàn)了自主神經(jīng)系統(tǒng)對社會和情緒信息的調(diào)節(jié)作用（Porges，

2007。研究表明，孤獨癥兒童在自主神經(jīng)系統(tǒng)功能上可能存在異常（Bakeretal.，2020；Corbettetal.，2019）。具體而言，相比于正常發(fā)展兒童，孤獨癥兒童在靜息狀態(tài)下的RSA水平較低（Condyetal.，2017；Neuhausetal.，2014），并且在社會互動中的RSA反應(yīng)性也常有異常表現(xiàn)（Corbettetal.，2019；Fenningetal.，2018）。例如，Neuhaus等人（2016通過對比8～11歲孤獨癥兒童與正常發(fā)展兒童在積極的親子互動（共同玩玩具）過程中的RSA水平發(fā)現(xiàn)，正常發(fā)展兒童在互動中不僅整體的RSA水平較高，而且其RSA水平會隨著積極互動的進(jìn)行而逐步升高；相比之下，孤獨癥兒童的RSA水平則始終處于較低水平，并且缺乏動態(tài)變化。這種異常的ANS功能可能影響孤獨癥兒童的社交能力，使其在親子互動中難以適應(yīng)社交情境的動態(tài)變化，進(jìn)而破壞親子互動質(zhì)量，并削弱親子間的生理同步性。

然而，目前僅有一項研究探討孤獨癥兒童在社會互動中與互動對象的RSA同步性（Wangetal.2021）。結(jié)果表明，孤獨癥兒童在與父母完成合作繪畫任務(wù)時的RSA同步性顯著低于正常親子。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，兒童的孤獨癥癥狀越嚴(yán)重，內(nèi)化心理病理問題（如焦慮和抑郁）越多；親子互動質(zhì)量越差，親子間的RSA同步性越低。這一研究為理解孤獨癥兒童在社交互動中的生理同步性提供了初步證據(jù)，并提示孤獨癥兒童的社交困難可能與其難以與互動對象建立和維持生理同步性有關(guān)。

除自主神經(jīng)系統(tǒng)外，中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的大腦也在社會信息加工、理解他人的意圖、情緒狀態(tài)和動作行為的過程中發(fā)揮重要作用（季先春等，2018；Ratliffetal.，2022）。在人際互動過程中，互動雙方在不同的生理系統(tǒng)中的同步性可能具有不同的意義，例如，自主神經(jīng)系統(tǒng)的同步性可能更多反映雙方的同步喚醒程度，而兩個相互作用的大腦間的同步性可能更多反映認(rèn)知同步性的過程（Quinones-Camachoetal.，2020）。腦間同步性的研究可以幫助我們更全面、深入地理解孤獨癥親子行為同步性背后的神經(jīng)機(jī)制。

腦間同步性（brain-to-brainsynchrony）或神經(jīng)同步（neural synchrony）是人際同步性研究的新方向，是隨著“超掃描”技術(shù)（hyper-scanning;Montagueetal.，2002）的進(jìn)步而逐漸發(fā)展起來的，該技術(shù)可以同時監(jiān)測兩個或兩個以上的個體在社會互動中的大腦活動情況。在人際互動，如合作按鍵任務(wù)（Kruppaetal.，2021;Milleretal.，2019），或者更為自然的相互注視（Hirschetal.，2017）、牽手（Goldstein et al.，2018）、自由對話（Nguyen et al.，2021）、合作繪畫（Nguyenetal.，2020）等過程中，互動雙方的大腦活動都會表現(xiàn)同步變化的模式。

在人際互動過程中，與注意加工和心智化緊密相關(guān)的前額葉皮層（prefrontalcortex，PFC）和與感知社交刺激和形成社會聯(lián)結(jié)有關(guān)的顳頂聯(lián)合區(qū)（temporo-parietaljunction，TPJ）兩個腦區(qū)發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用（Hoehletal.，2021;Lougheedamp;Keskin2021；Nguyenetal.，2021）。Gvirts和Perlmutter（2020）提出的共同社會注意系統(tǒng)理論認(rèn)為，這兩個腦區(qū)構(gòu)成了社會互動的神經(jīng)機(jī)制基礎(chǔ)：它們不僅參與個體對外界刺激的共同注意加工，還支持互動雙方對彼此行為與情緒狀態(tài)的實時互解，從而對社會互動的維持和促進(jìn)起關(guān)鍵作用。

目前，僅有兩項研究考察了孤獨癥兒童的腦間同步性。在一項研究中，研究者采用近紅外光譜腦功能成像（functional near-infrared spectroscopyfNIRS）的超掃描技術(shù)考察了16對5～11歲孤獨癥兒童與父母在合作按鍵任務(wù)和獨立按鍵任務(wù)中的腦間同步性（Wangetal.，2020）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，孤獨癥親子在合作任務(wù)中前額葉皮層的腦間同步性顯著高于獨立任務(wù)。同時發(fā)現(xiàn)，腦間同步性越弱，兒童的孤獨癥癥狀越嚴(yán)重。這一研究是孤獨癥領(lǐng)域腦間同步性的第一項研究，開創(chuàng)了從人際互動中腦間同步性的視角去闡明孤獨癥核心癥狀的新方向。隨后，Kruppa等人（2021）采用同樣的技術(shù)也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果，即孤獨癥親子在合作任務(wù)和競爭任務(wù)中均表現(xiàn)出了高于隨機(jī)水平的前額葉皮層的同步性。

雖然這些結(jié)果初步證實孤獨癥兒童較低的腦間同步性可能是其社交溝通障礙的神經(jīng)機(jī)制，但是這兩項研究仍存在一些局限性，比如樣本量不足、缺少與正常親子的比較等。其中最為嚴(yán)重的問題是實驗任務(wù)的選?。簝蓚€研究均采用電腦程序的按鍵任務(wù)，這與真實的社會互動間有著較大的差異（Chen etal.，2023;Zampella et al.，2020）。這一研究結(jié)果能否推廣至孤獨癥兒童自然人際互動中的神經(jīng)同步性模式尚未明確。最新的一項研究考察了孤獨癥成人在自然互動中的腦間同步性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，孤獨癥成人與互動對象在談話過程中顳頂聯(lián)合區(qū)的同步性越弱，他們的社交溝通障礙越嚴(yán)重（Quinones-Camachoetal.，2021）。這一發(fā)現(xiàn)為自然互動中的腦間同步性與孤獨癥社交溝通障礙的關(guān)系提供了初步證據(jù)。但是，目前尚無研究考察孤獨癥兒童在自然情境中的神經(jīng)同步性。因而，研究真實社會互動中的腦間同步性對于理解孤獨癥兒童人際互動和社會交流的神經(jīng)機(jī)制具有重要意義。

2.3孤獨癥社交溝通障礙的早期篩查

孤獨癥的社交溝通缺陷在幼兒階段就會出現(xiàn)早期篩查可以及時發(fā)現(xiàn)兒童的異常行為，為早期診斷和干預(yù)提供支持，從而幫助兒童從早期干預(yù)中獲得最大收益。美國兒科學(xué)會（AmericanAcademyofPediatrics，AAP建議，除了常規(guī)的發(fā)育檢測和篩查外，在18～24個月的健康體檢中，對所有幼兒進(jìn)行孤獨癥篩查。雖然可以在2歲的兒童中診斷出孤獨癥，但在美國，大部分兒童都是在4歲以后才被診斷為孤獨癥的（CDC，2024）。在我國，情況更為不理想，能有效識別孤獨癥的兒科醫(yī)生、兒童保健醫(yī)生及精神科醫(yī)生屈指可數(shù)。

阻礙孤獨癥早期篩查和早期診斷的主要原因是嬰幼兒可以被觀測的、客觀的指標(biāo)較少。目前孤獨癥的早期篩查主要依賴臨床醫(yī)生詢問病史和對兒童行為進(jìn)行臨床觀察，篩查工具主要為問卷量表（蔡鄭婷等，2022；趙亞楠等，2023）。具體而言，孤獨癥的早期篩查通常分為兩個階段。一級篩查旨在從普通兒童群體中識別疑似ASD患兒，常用的篩查工具包括：幼兒孤獨癥篩查量表（CHAT；Baron-Cohenetal.，1992）及其修訂版（M-CHAT；Robinsetal.，2001），以及幼兒孤獨癥篩查量表-23（CHAT-23；龔郁杏等，2015；Wongetal.，2004）等。對于一級篩查陽性的兒童，需進(jìn)入二級篩查階段，采用更專業(yè)化的評估工具進(jìn)行進(jìn)一步鑒別。此階段常用的評估工具包括：兒童孤獨癥行為評定量表（ABC;Krug，1980）、克氏孤獨癥篩查量表（CABS;Clancyetal.，1969）、兩歲兒童孤獨癥篩選測驗（STAT；Stoneetal.，200O），以及兒童用孤獨癥譜系商數(shù)量表（AQ-Child;Auyeungetal.，2008）等。如果二級篩查仍為陽性，則需借助診斷性評估工具進(jìn)行確診，常用的診斷量表包括：孤獨癥診斷訪談問卷修訂版（ADI-R；Lordetal.，1994）、孤獨癥診斷觀察量表第二版（ADOS-2;Lordetal.，2012），以及兒童孤獨癥評定量表（CARS；盧建平等，2004）等。然而，這些篩查工具在臨床應(yīng)用中面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，篩查過程包含量表填寫、病史采集、臨床觀察和綜合評分等多個環(huán)節(jié)，整體評估耗時較長，影響篩查效率。其次，準(zhǔn)確實施早期篩查要求臨床醫(yī)生具備扎實的孤獨癥兒童發(fā)育特征和臨床表現(xiàn)的專業(yè)知識儲備，這需要通過系統(tǒng)化的專業(yè)培訓(xùn)來確保醫(yī)生能夠熟練掌握篩查工具的使用方法，并對觀察到的兒童行為作出準(zhǔn)確判斷。但受限于臨床工作負(fù)荷和培訓(xùn)資源，開展系統(tǒng)性的篩查培訓(xùn)存在現(xiàn)實困難。因此，開發(fā)客觀、精準(zhǔn)的孤獨癥早期篩查輔助工具，構(gòu)建多維度的風(fēng)險評估體系，已成為當(dāng)前臨床實踐的迫切需求。

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，研究者們結(jié)合眼動、腦電以及磁共振成像等技術(shù)，開發(fā)出一些客觀的孤獨癥篩查工具（見綜述：常天怡等，2024；李西等，2022；朱宏銳等，2024）。在眼動篩查指標(biāo)方面，大量研究表明，兒童異常的視覺偏好和注視特征，如對面孔及其核心區(qū)域（尤其是眼睛區(qū)域）的注視減少、對社交場景注視降低、對非社交場景注視增加等，均可以作為孤獨癥早期篩查的重要指標(biāo)。例如，Liu等人（2016）發(fā)現(xiàn)，在靜態(tài)面孔識別任務(wù)中，通過分析兒童對面孔尤其是核心區(qū)域的掃描模式，能夠有效區(qū)分4～11歲的孤獨癥兒童與正常發(fā)展兒童。類似地，在動態(tài)面孔識別任務(wù)中，孤獨癥兒童在觀看動態(tài)視頻時，對人物眼睛、鼻子、嘴巴、臉頰等區(qū)域的注視時間顯著減少，尤其是對嘴巴和身體的注視時間，能夠有效將其與健康對照組兒童區(qū)分開（Wanetal.，2019）。此外，研究者通過對比孤獨癥兒童對幾何圖形和社交場景的注視偏好，一致發(fā)現(xiàn)孤獨癥兒童更傾向注視重復(fù)的幾何圖形，而對各類社交場景關(guān)注顯著較少（Mooreetal.，2018;Pierceetal.，2016;Wen et al.，2022）。

在腦電篩查指標(biāo)方面，研究者們結(jié)合EEG數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，開發(fā)出多種早期篩查指標(biāo)。例如，Kang等人（2020）采集了3～6歲兒童在靜息狀態(tài)和觀看面孔圖片過程中的EEG數(shù)據(jù)，并計算在 δ，Θ，a，β 和 γ 頻段的相對功率。結(jié)果顯示，孤獨癥兒童在0頻段的腦電功率顯著高于健康對照組，而在 β 和 γ 頻段的腦電功率則顯著低于健康對照組。此外，利用這5個頻段的相對功率結(jié)合支持向量機(jī)（Support Vector Machine，SVM）算法，能夠有效區(qū)分健康兒童和孤獨癥兒童。

在磁共振成像篩查方面，孤獨癥被認(rèn)為與發(fā)育早期腦容量的異常增長密切相關(guān)，因此腦容量差異可以作為輔助早期篩查的指標(biāo)（Hazlettetal.，2017）。例如，Shen等人（2018）采用結(jié)構(gòu)磁共振成像（sMRI）技術(shù)，對159名2～4歲孤獨癥兒童和77名正常發(fā)育兒童的軸外腦脊液體積和腦體積進(jìn)行了測量。研究發(fā)現(xiàn)，在控制腦體積、體重、性別和年齡等變量后，孤獨癥兒童的軸外腦脊液體積較正常發(fā)育組兒童顯著增加 15.1% 。同時，以軸外腦脊液體積、腦體積及頭圍等指標(biāo)為特征向量，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法，能夠有效預(yù)測兒童是否診斷為孤獨癥。此外，靜息態(tài)功能磁共振成像（rsfMRI）研究表明，靜息態(tài)功能連接模式也可以作為孤獨癥潛在的生物標(biāo)記物（Reiteretal.，2021;Sunetal.，2021）。

盡管目前基于眼動、腦電和磁共振成像技術(shù)的孤獨癥篩查工具已取得一定進(jìn)展，但這些工具的實驗任務(wù)設(shè)計仍存在局限性?，F(xiàn)有研究多集中于基礎(chǔ)的情緒識別和視覺偏好任務(wù)（如幾何圖形與社交場景的對比），且多以靜態(tài)圖片作為刺激材料。雖然近年來部分研究開始嘗試引入真實的社交場景，但其任務(wù)設(shè)計仍局限于兒童被動觀察他人在社交情境中的情緒和行為表現(xiàn)，未能充分反映兒童在真實互動中的動態(tài)特征。因此，目前尚缺乏基于兒童在真實社交情境中的情緒和行為表現(xiàn)，自動提取客觀指標(biāo)以進(jìn)行孤獨癥篩查的有效工具。這一局限嚴(yán)重制約了篩查工具的生態(tài)效度及其在臨床實踐中的推廣價值。

值得注意的是，兒童的社交技能主要是在真實的人際互動中，尤其是親子互動的過程中逐步形成和發(fā)展的。因此，開發(fā)以親子同步性為客觀指標(biāo)的孤獨癥早期篩查工具，可以為臨床實踐提供新的思路和技術(shù)支持。然而，作為篩查工具，其核心在于具備客觀、可量化的指標(biāo)。因此，如何對實時進(jìn)行的親子互動中的行為和神經(jīng)生理同步性進(jìn)行量化評估，尤其是提取自動化、標(biāo)準(zhǔn)化的評估指標(biāo)，成為當(dāng)前研究面臨的重要技術(shù)挑戰(zhàn)。

在動作同步性指標(biāo)的研究中，以往研究主要是采用結(jié)構(gòu)化的行為任務(wù)（如，合作按鍵），然后通過計算互動雙方共同按鍵反應(yīng)的時間差作為行為同步性的量化指標(biāo)，即，時間差越短，動作同步性程度越高（Kruppaetal.，2021；Wanget al.，

2020）。然而，這類結(jié)構(gòu)化的行為任務(wù)存在生態(tài)效度不足的問題，難以真實反映自然情境中的人際互動特征。為克服這一局限，近年來一些研究開始關(guān)注真實人際互動中的同步性，例如自由互動（freeplay）和自由談話中的動作同步性（Chenetal.，2023；Zampellaetal.，2020）。但隨之而來的問題是無法客觀地量化動作同步性的程度，由于自然場景中發(fā)生的人際互動是無規(guī)律、復(fù)雜和充滿不確定性的，因而只能通過研究者對人際互動錄像進(jìn)行行為編碼的方式來進(jìn)行估計，這種方法主觀性強(qiáng)且效率低下。盡管許多研究表明，孤獨癥兒童在人際互動中動作同步性較差可能是其社交溝通障礙的病理機(jī)制（Fitzpatricketal.，2017；Kauretal.，2018），但現(xiàn)有評估方法的主觀性嚴(yán)重限制了這一研究結(jié)論在孤獨癥早期篩查實踐中的應(yīng)用。

為解決上述問題，近年來計算機(jī)科學(xué)和人工智能技術(shù)的進(jìn)步為人際同步性的客觀量化提供了新的可能性?；贏lphaPose的多人姿態(tài)估計模型（regional multi-person pose estimation，RMPE）為客觀計算真實互動情境中互動雙方的動作同步性提供了技術(shù)支持（Fangetal.，2017，2022;Li et al.，2019）。AlphaPose是一種分階段的檢測模型，采用自上向下的方法，首先檢測出圖片或視頻信息中的人體區(qū)域并用矩形框的方式進(jìn)行標(biāo)記，再通過人體姿態(tài)估計算法對檢測到的人體區(qū)域進(jìn)行關(guān)鍵節(jié)點檢測，進(jìn)而進(jìn)行姿態(tài)估計。最近的一項研究應(yīng)用這一技術(shù)客觀量化了孤獨癥幼兒與教師在自由玩耍過程中的動作同步性（Chenetal.，2023）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比于正常發(fā)展兒童，孤獨癥幼兒與教師在上肢和軀干上的動作同步性較低，趨近于隨機(jī)水平，且動作同步性水平與幼兒的孤獨癥癥狀顯著負(fù)相關(guān)。這一研究提示，可以運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)的技術(shù)，分析親子在真實互動中的動作同步性程度。

此外，目前尚無研究探討表情同步性的量化計算。雖然一些研究發(fā)現(xiàn)，相比正常親子，孤獨癥兒童在人際互動中的表情同步性程度較低，并且表情同步性水平與孤獨癥癥狀顯著負(fù)相關(guān)（Tingamp;Weiss，2017;Valentovich etal.，2018）。然而，在這些研究中，表情同步性也都是通過行為編碼的方式來進(jìn)行評估的。如何對互動對象的面部表情進(jìn)行客觀地量化分析也是一個重要的技術(shù)挑戰(zhàn)。

新近的面部動作編碼系統(tǒng)——FaceReader，可以自動識別和分析高興、悲傷、憤怒、驚奇、害怕、厭惡6種基本情緒和中性情緒狀態(tài)，對不同類型的面部表情的平均識別準(zhǔn)確率高達(dá) 99% （Stocklietal.，2018）。研究表明，該系統(tǒng)可以較為有效地識別中國人的面孔情緒（施聰鶯，李晶，2018。然而，目前尚無研究應(yīng)用該系統(tǒng)來對孤獨癥親子進(jìn)行研究。在生理和神經(jīng)同步性指標(biāo)方面，目前也尚無研究將其應(yīng)用于孤獨癥的篩查實踐中。

3研究構(gòu)想

在人際同步性理論的指導(dǎo)下，本研究將結(jié)合多人姿態(tài)評估、面部表情自動識別、生理測量、行為編碼以及fNIRS超掃描技術(shù)，探索孤獨癥兒童與父母在自然互動過程中的行為同步性及其神經(jīng)生理機(jī)制，并探索以親子同步性為客觀指標(biāo)進(jìn)行孤獨癥社交溝通障礙早期篩查的可能性。研究1通過行為實驗對孤獨癥親子在自由互動中面部表情和肢體動作的同步性進(jìn)行全面評估，考察孤獨癥親子行為同步性的特征，并檢驗其與兒童社交溝通障礙的關(guān)系。研究2通過運(yùn)用生理多導(dǎo)儀和fNIRS超掃描技術(shù)，考察孤獨癥親子在互動中的RSA同步性和腦間同步性，明確親子行為同步性的神經(jīng)生理機(jī)制及其對孤獨癥兒童社交溝通障礙的影響。研究3通過追蹤研究設(shè)計和機(jī)器學(xué)習(xí)的方法，探索高危孤獨癥幼兒早期與父母的行為和神經(jīng)生理同步性對其1年后的孤獨癥診斷的預(yù)測作用，以驗證運(yùn)用親子同步性作為客觀指標(biāo)進(jìn)行孤獨癥早期篩查的可能性。整體研究框架見圖1。

3.1研究1：親子行為同步性與社交溝通障礙的關(guān)系

研究1將探究孤獨癥兒童與父母在自由互動過程中的行為同步性（包括動作和情緒同步性），并檢驗其與兒童社交溝通障礙的關(guān)系。目前，研究者們青睞使用結(jié)構(gòu)性（structured）和節(jié)奏性（rhythmic）強(qiáng)的行為任務(wù)，如合作按鍵、拍手和共同敲鼓等來創(chuàng)建人際同步性的場景（Fitzpatricketal.，2017;Fulcerietal.，2018）。因為運(yùn)用這些結(jié)構(gòu)性強(qiáng)的任務(wù)可以較為容易地評估人際互動中的行為同步性。但是，在這些任務(wù)中表現(xiàn)出的行為同步性是有目的、有意識的同步（intentional synchrony），與自然場景中自發(fā)產(chǎn)生的行為同步（spontaneoussynchrony）具有較大的差異，真實的人際互動是更為復(fù)雜的、非結(jié)構(gòu)化的，以及充滿不確定性的，因而很難將相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)有效地推論到真實的人際互動中（Georgescuetal.，2020;Zampellaet al.，2020）。為了真實地了解孤獨癥兒童與父母在互動中的同步性特征，研究1采用親子自由互動（freeplay）任務(wù)。

3.1.1 被試

本研究擬招募100對親子，包括50名3～6歲孤獨癥兒童以及50名正常發(fā)展兒童。孤獨癥兒童的入組標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）由臨床醫(yī)生根據(jù)《精神障礙診斷與統(tǒng)計手冊（第五版）》（DSM-5;APA，2013）中關(guān)于孤獨癥譜系障礙的診斷標(biāo)準(zhǔn)確診；（2）通過孤

獨癥診斷觀察表第二版（ADOS-2）和兒童孤獨癥評定量表（CARS）進(jìn)行診斷確認(rèn)；（3）排除其他神經(jīng)發(fā)育障礙或嚴(yán)重軀體疾病。正常發(fā)展兒童的入組標(biāo)準(zhǔn)為：（1）年齡、性別及智商與孤獨癥兒童相匹配；（2）無任何神經(jīng)發(fā)育障礙、精神疾病或軀體疾病。

3.1.2 研究方法

孤獨癥親子到達(dá)實驗室后，父母填寫基本人口學(xué)信息的問卷調(diào)查（如，兒童的性別、出生日期、孤獨癥診斷的時間等），并填寫社交反應(yīng)量表-第二版（Social Responsiveness Scale， 2^nd Edition，SRS-2;Constantinoamp;Gruber，2012）來報告兒童的社交溝通能力。隨后，親子完成15分鐘的自由互動任務(wù)，通過錄像的方式記錄親子互動過程中的面部表情和肢體動作的信息。

3.1.3 數(shù)據(jù)分析和研究假設(shè)

情緒同步性分析：運(yùn)用面部表情分析系統(tǒng)對親子互動過程中面部表情進(jìn)行自動識別與分析。首先，進(jìn)行人臉查找（facefinding），使用基于深度學(xué)習(xí)的人臉查找算法查找人臉；隨后，進(jìn)行人臉建模（facemodeling），使用近50o個關(guān)鍵點制作準(zhǔn)確的人工人臉模型；最后，進(jìn)行人臉分類（faceclassification），用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對表情進(jìn)行分類。運(yùn)用該面部表情分析系統(tǒng)，可以識別視頻數(shù)據(jù)中人臉在每0.3秒內(nèi)的高興、悲傷、憤怒、驚奇、害怕、厭惡6種基本情緒和中性情緒的百分比，以及情緒消效價和喚醒度、視線方向等信息。

基于面部表情自動識別和分析的數(shù)據(jù)，進(jìn)行親子表情同步性的計算。通過層次線性模型（HierarchicalLinearModeling，HLM）對親子雙方自動提取的面部表情數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，分析親子表情同步性程度，具體的公式如下：

第一層：

兒童的表情成分 Π_t=b₀+b_I 時間 父母的表情成分 Ψ_t+Ψε_t

第二層：

如上述公式所示，兒童在當(dāng)下時間點 t 的表情成分?jǐn)?shù)據(jù)為因變量。在第一層中，加人時間變量以控制兒童的面部表情成分隨時間的變化；加入父母在當(dāng)下時間的面部表情成分?jǐn)?shù)據(jù)，因而， b₂ 代表親子面部表情同步性系數(shù)。在第二層中，未加入其它親子間變量。隨后，從第二層的殘差數(shù)據(jù)中提取代表親子表情同步性水平 （γ₂₀） 的經(jīng)驗貝葉斯系數(shù)（Empirical Bayes coefficient，EB 系數(shù)），該系數(shù)用于量化每對親子的表情同步性。最后，通過回歸分析檢驗親子表情同步性對孤獨癥兒童社交溝通障礙的預(yù)測作用。我們假設(shè)，在自由互動過程中，親子間情緒同步性程度越低，孤獨癥兒童的社交溝通障礙越嚴(yán)重。

動作同步性分析：采用AlphaPose多人姿態(tài)估計模型（Fangetal.，2017，2022）計算親子互動過程中動作同步性的程度。具體流程如下：首先，通過快速基于區(qū)域的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（FasterRegion-based ConvolutionalNeuralNetwork，F(xiàn)asterR-CNN2）對輸人的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行人體區(qū)域檢測；其次，運(yùn)用區(qū)域多人姿態(tài)估計算法（Regional Multi-person Pose Estimation，RMPE）對檢測到的人體區(qū)域進(jìn)行姿態(tài)估計；最后，基于先前研究（Chen etal.，2023;Georgescu etal.，2020），使用窗口互相關(guān)（WindowedCross-CorrelationWCC算法來量化親子實時互動過程中的動作同步性程度。同樣采用回歸分析來檢驗動作同步性對孤獨癥兒童社交溝通障礙的預(yù)測作用。我們假設(shè)，在自由互動過程中，親子間動作同步性程度越低，孤獨癥兒童的社交溝通障礙越嚴(yán)重。

3.2研究2：親子神經(jīng)生理同步性與社交溝通障礙的關(guān)系

研究2擬采用多個自然互動情境來驗證研究1的結(jié)果，并進(jìn)一步探究孤獨癥親子的動作和表情同步性是否能夠反映在生理和神經(jīng)同步性上，用以揭示親子行為同步性背后的神經(jīng)生理機(jī)制，及其與孤獨癥兒童社交溝通障礙的關(guān)系。由于自主神經(jīng)系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)（大腦）均為持續(xù)進(jìn)行的社會互動提供生理方面的支持，因而互動對象在自主神經(jīng)系統(tǒng)的喚醒水平和大腦激活水平上的同步性，可能反映了互動雙方對外界刺激的共同注意和對彼此行為和情緒狀態(tài)的相互理解（Gvirtsamp;Perlmutter，2020;Nguyen etal.，2020）。兒童的社交溝通障礙會嚴(yán)重破壞親子互動，使親子在互動中表現(xiàn)出情緒狀態(tài)不同步（Tingamp;Weiss，2017），互動行為缺乏靈活性等特點（Valentovichetal.，2018）。根據(jù)生理-行為同步性理論（Bio-behavioralsynchronytheory;Feldman，2007，2012），親子生理和行為同步性是緊密相連的，因此，兒童的社交溝通障礙也可能使得親子雙方的生理或神經(jīng)活動不匹配。

3.2.1 研究方法

本研究的被試同研究1。實驗過程中，孤獨癥兒童與父母完成三個互動任務(wù)（自由互動、合作繪畫、沖突話題討論），用以模擬真實互動中最常見的場景。在親子互動的過程中使用BioPacMP160生理多導(dǎo)儀實時采集親子雙方的心率和呼吸數(shù)據(jù)并用fNRIS超掃描技術(shù)同時記錄親子雙方的大腦活動水平。主要關(guān)注的腦區(qū)為前額葉（PFC），因為它與人際互動過程中對外界刺激的共同注意及互動對象間行為和情緒的相互理解緊密相關(guān)（Nguyenetal.，2021;Quinones-Camacho etal.，2020）。

3.2.2 數(shù)據(jù)分析和研究假設(shè)

對親子的心率數(shù)據(jù)進(jìn)行離線分析，計算親子RSA同步性程度。首先，通過MindWareHRV軟件對親子原始的心電和呼吸數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到原始的RSA數(shù)值。根據(jù)心率變異性的頻域計算指南（TaskforceoftheEuropeansocietyofcardiologytheNorth American society of pacing electrophysiology1996，提取在呼吸頻率范圍內(nèi)心電信號的R波時間序列，在這一過程中，將兒童的帶通濾波設(shè)定為 0.24～1.04Hz ，父母的帶通濾波設(shè)定為0.12～0.40Hz ，以此作為親子在互動任務(wù)中的RSA原始數(shù)值。將提取后的RSA數(shù)據(jù)以30秒的間隔進(jìn)行分割用于隨后的同步性分析。運(yùn)用HLM模型計算親子RSA同步性，具體計算方法同研究1中的表情同步性計算方式。

計算親子腦間同步性水平。首先，使用Matlab軟件中的Homer2工具箱對近紅外光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。隨后，通過調(diào)用“MotionArtifacts_By_Channel\"功能來檢測每個通道的動作偽跡。使用基于樣條插值（spline interpolation）的運(yùn)動校正算法對偽影進(jìn)行校正（Scholkmannetal.，2010）。再根據(jù)修正的比爾-朗伯定律將預(yù)處理后的光密度信號轉(zhuǎn)化為氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白濃度。最后，通過調(diào)用Matlab微波工具箱（WaveletToolbox）中的微波函數(shù)（wcoherencefunction）中的微波轉(zhuǎn)換一致性（WTC；Grinstedetal.，2004）指標(biāo)來計算親子腦間同步性。

通過相關(guān)分析和回歸分析的方法，探究親子表情和動作同步性與RSA同步性和腦間同步性的關(guān)聯(lián)。同時，檢驗親子行為和神經(jīng)生理同步性對孤獨癥兒童社交溝通障礙的解釋和預(yù)測作用。研究2假設(shè)：（1）在三個互動任務(wù)中，親子情緒和動作同步性水平與RSA同步性和腦間同步性水平均顯著正相關(guān);（2）親子的RSA同步性和腦間同步性水平越低，孤獨癥兒童的社交溝通障礙越嚴(yán)重。

3.3研究3：親子同步性應(yīng)用于高危孤獨癥幼兒的早期篩查

研究3將通過機(jī)器學(xué)習(xí)的方式，以高危孤獨癥幼兒與父母的動作、表情、生理和神經(jīng)同步性為指標(biāo)，來預(yù)測幼兒1年后的孤獨癥診斷結(jié)果，以考察運(yùn)用親子同步性的客觀指標(biāo)進(jìn)行孤獨癥早期篩查的可能性。由于社會交流是互動對象間實時動態(tài)交互的過程，因而人際同步性可能是孤獨癥社交溝通障礙潛在的發(fā)生機(jī)制（Georgescuetal.，2020；McNaughtonamp;Redcay，2020）?；谘芯?和研究2的理論研究結(jié)果和技術(shù)手段（包括基于AlphaPose模型的多人姿態(tài)估計、面部表情自動識別、fNRIS超掃描技術(shù)），研究3將測量18～24個月高危孤獨癥幼兒在與父母自由互動過程中的動作、表情，以及生理和腦間同步性水平。同時，采用機(jī)器學(xué)習(xí)的技術(shù)來對1年后幼兒的孤獨癥診斷結(jié)果進(jìn)行預(yù)測。

3.3.1 被試

計劃招募100對親子，其中50名為經(jīng)臨床醫(yī)生評估為高危孤獨癥的18～24個月幼兒，50名為與高危孤獨癥幼兒年齡和性別匹配的正常發(fā)展幼兒。根據(jù)美國兒科學(xué)會（AAP）有關(guān)在兒童健康體檢中應(yīng)對所有18～24個月的幼兒進(jìn)行孤獨癥篩查的建議，并且一些孤獨癥臨床篩查工具的適用對象也大致在這一范圍（如，M-CHAT量表的適用對象是16～30個月的幼兒），因此本研究選取18～24個月的高危孤獨癥幼兒為研究對象。

高危孤獨癥幼兒有以下幾種情況：（1）有一個或多個被確診為孤獨癥的兄弟姐妹；（2）早產(chǎn)兒（lt;32周）、低體重 （lt;1500g） 、小于胎齡兒、大于胎齡兒 （gt;95^th 出生體重百分?jǐn)?shù)），且經(jīng)過臨床醫(yī)生評估具有孤獨癥風(fēng)險； （3）根據(jù)《孤獨癥譜系障礙兒童早期識別篩查和早期干預(yù)專家共識》，幼兒在2歲前表現(xiàn)出不（少）看、不（少）應(yīng)、不（少）指、不（少）語、不當(dāng)?shù)腬"五不\"行為，且經(jīng)過臨床醫(yī)生評估具有孤獨癥風(fēng)險；（4）臨床醫(yī)生根據(jù)M-CHAT量表篩查后有孤獨癥風(fēng)險。

3.3.2 研究方法

研究3分為兩個階段：階段一為幼兒親子互動實驗。本研究招募18～24個月的高危孤獨癥幼兒和正常發(fā)展幼兒及其父母，在實驗室環(huán)境下完成15分鐘親子自由互動任務(wù)，并采集親子互動的錄像、心電和呼吸、大腦活動數(shù)據(jù)。具體任務(wù)流程、數(shù)據(jù)采集及親子同步性數(shù)據(jù)分析的方式同研究1和研究2。階段二為孤獨癥診斷情況的追蹤。1年后，追蹤高危孤獨癥幼兒和正常發(fā)展幼兒是否被臨床診斷為孤獨癥。

3.3.3 數(shù)據(jù)分析和研究假設(shè)

為了檢驗以親子同步性作為客觀指標(biāo)來進(jìn)行孤獨癥早期篩查的可行行，研究3采用機(jī)器學(xué)習(xí)的經(jīng)典算法——支持向量機(jī)（SVM）對1年后幼兒是否會被診斷為孤獨癥進(jìn)行預(yù)測。SVM因其能夠有效處理高維數(shù)據(jù)（即使在數(shù)據(jù)維度高于樣本量的情況下仍然表現(xiàn)良好）以及較強(qiáng)的泛化能力而被選用。具體計算流程如下：首先，將高危孤獨癥幼兒和正常發(fā)展幼兒在18～24個月時與父母互動中的情緒和動作同步性、RSA同步性以及腦間同步性數(shù)據(jù)作為核心特征，通過主成分分析等方法對訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，通過將高維數(shù)據(jù)投影到低維度數(shù)據(jù)空間來篩選出最顯著的特征。隨后，基于提取的特征，使用訓(xùn)練集標(biāo)簽優(yōu)化模型，構(gòu)建能夠區(qū)分高危孤獨癥幼兒與正常幼兒的決策函數(shù)。針對樣本量較小問題，本研究使用留一交叉驗證（leave-one-outcross-validation，LOOCV的方法，通過循環(huán)留出的被試進(jìn)行預(yù)測，以提升模型的穩(wěn)健性。最后，通過準(zhǔn)確性（accuracy）、敏感性（sensitivity）、特異性（specificity）以及接受者操作特征曲線（receiveroperatingcharacteristic curve，ROC曲線）等指標(biāo)對訓(xùn)練好的模型進(jìn)行算法評估。本研究假設(shè)，基于親子情緒、行為、生理和神經(jīng)同步性數(shù)據(jù)構(gòu)建的SVM模型可以較為準(zhǔn)確地對高危孤獨癥幼兒和正常幼兒進(jìn)行分類，并能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測高危孤獨癥幼兒是否會在1年后被診斷為孤獨癥。

4理論建構(gòu)

社交溝通障礙是孤獨癥兒童的核心癥狀之一，其機(jī)制一直是學(xué)界關(guān)注的重要問題。然而，傳統(tǒng)研究多從個體層面探討孤獨癥兒童的社交缺陷，例如社會性注意減少、共情能力缺陷、情緒調(diào)節(jié)障礙等（Del Bianco et al.，2021；Griffin et al.，2021）。盡管這些研究在一定程度上揭示了孤獨癥兒童在社會信息加工和互動中的困難，但它們未能充分解釋其在現(xiàn)實社交情境中的系統(tǒng)性互動失敗機(jī)制。社交溝通的本質(zhì)是人與人之間的互動過程，因此，孤獨癥兒童的社交溝通障礙不應(yīng)僅被視為其個體能力的缺陷，而應(yīng)被理解為一種動態(tài)的、關(guān)系性的現(xiàn)象。

人際同步性理論提供了一種全新的視角來理解社會互動，它強(qiáng)調(diào)個體與互動對象在情緒、動作、言語和神經(jīng)生理水平上的協(xié)調(diào)一致性（Feldman，2007，2012）。社會互動的成功不僅取決于個體的社會認(rèn)知能力，更依賴于互動雙方在實時交流中形成的動態(tài)雙向協(xié)調(diào)。已有研究表明，人際同步性在正常兒童的親子互動和社會情感發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用（Davisetal.，2018;DePasquale，2020）。相比之下，孤獨癥兒童往往在情緒、動作、生理和神經(jīng)活動等多個層面上表現(xiàn)出同步性困難，這可能是其社交溝通障礙的關(guān)鍵機(jī)制（Kruppa et al.，2021;Valentovich et al.，2018;Wang et al.， 2021）。

基于此，本研究提出孤獨癥兒童的社交溝通障礙本質(zhì)上是一種“同步性障礙”，即同步性缺陷可能導(dǎo)致社交情境中的交互失效，進(jìn)而影響社交關(guān)系的建立和社會適應(yīng)能力的發(fā)展。因此，從人際同步性的視角重新審視孤獨癥的社交溝通障礙，將有助于揭示其發(fā)生機(jī)制，并為早期篩查及干預(yù)提供新的理論框架。

在多種社交情境中，本研究重點關(guān)注親子互動情境。親子互動是兒童早期最主要的社會交往形式，而親子同步性在兒童社會情感發(fā)展中具有核心作用（Paciaetal.，2022）。同時，本研究提出以生理和行為同步性的多個指標(biāo)來深入理解孤獨癥兒童的社交溝通障礙。根據(jù)生理-行為同步性理論（Feldman，2007，2012），成功的親子互動需要三個層面的同步協(xié)調(diào)：行為層面（如面部表情、肢體動作）、生理層面（如RSA）以及神經(jīng)層面（如前額葉皮層激活模式）。這三個層次的動態(tài)同步共同構(gòu)成了親子互動的協(xié)調(diào)基礎(chǔ)。

然而，孤獨癥兒童在親子互動中往往表現(xiàn)出同步性缺陷。例如，其行為同步性較低，面部表情與父母的不同步，導(dǎo)致社交互動中的情感共鳴減少（Valentovichetal.，2018）；自主神經(jīng)系統(tǒng)同步性降低，孤獨癥兒童在社交情境下的RSA水平較低，并且在親子互動中的RSA同步性顯著低于正常兒童（Wangetal.，2021）；此外，神經(jīng)同步性異常，孤獨癥兒童在前額葉皮層與父母的神經(jīng)同步性較低，這可能影響其社會互動中的共同注意和情緒調(diào)節(jié)（Kruppaetal.，2021）。這些研究結(jié)果提示，孤獨癥兒童的社交溝通障礙可能源于其在多個維度（表情、動作、生理和神經(jīng)活動）上的動態(tài)匹配能力受損，是多層次同步性缺陷的結(jié)果。

本研究構(gòu)建的理論框架以生理-行為同步性理論（Feldman，2007，2012）為基礎(chǔ)，提出孤獨癥兒童的社交溝通障礙可以通過分析其親子同步性（行為、生理、神經(jīng)同步）來理解。這一理論不僅有助于解釋孤獨癥兒童的社交困境，還能為早期篩查提供新的測量指標(biāo)。

在孤獨癥的早期篩查領(lǐng)域，長期以來面臨的挑戰(zhàn)是，傳統(tǒng)篩查工具（如M-CHAT、ADOS-2）主要依賴主觀評估，存在耗時長、對評估者的專業(yè)能力要求高等問題（蔡鄭婷等，2022；趙亞楠等，2023）。而人際同步性，尤其是親子同步性，可以作為一種更客觀、更自動化的輔助篩查指標(biāo)。近年來，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，研究者開始探索基于多維度同步性的客觀評估方法。例如，動作同步性的測量可通過基于AlphaPose的多人姿態(tài)估計模型實現(xiàn)，以自動量化親子在自由互動中的肢體動作同步程度（Fangetal.，2017；Lietal.，2019）。面部表情同步性分析可借助面部動作編碼系統(tǒng)（FaceReader）客觀評估親子間的情緒同步性，從而避免傳統(tǒng)行為編碼的主觀偏差（Stocklietal.，2018）。生理和神經(jīng)同步測量則可結(jié)合fNIRS超掃描技術(shù)，實時監(jiān)測親子間的神經(jīng)同步性，為孤獨癥早期篩查提供神經(jīng)生物學(xué)證據(jù)（Nguyenetal.，2021;Wang et al.，2020）。

本研究創(chuàng)新性地提出以親子同步性為客觀指標(biāo)，結(jié)合人工智能技術(shù)，構(gòu)建孤獨癥的早期篩查模型。通過綜合分析親子在行為（動作、表情）、自主神經(jīng)系統(tǒng)（RSA）、神經(jīng)活動（腦間同步）上的同步性特征，開發(fā)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的預(yù)測模型，以實現(xiàn)孤獨癥的自動化、客觀化、精準(zhǔn)化篩查。

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The neurophysiological mechanism of social communication impairments in children with autism： A perspective from parent-child synchrony

WANG Hui1'2， HAN Zhuo2

（DepartmentofhologyacultytsdienceingalUvesityatii9na （2FacultyofPsychology，BeijingNormal UniversityBeijingoo875，Cina）

Abstract： Social communication impairment is a core symptom of autism spectrum disorder. Previous research has predominantly interpreted this core symptom through individual factors，such as deficits in social attention or empathy，overlooking the inherently interpersonal nature of social communication.The theory of interpersonal synchrony posits that behavioral and physiological synchrony between interacting parties is essential for maintaining and enhancing interpersonal communication. Therefore，this study aims to integrate artificial intelligence with functional near-infrared spectroscopy hyperscanning technology to investigate the characteristicsand neurophysiological mechanisms of parent-child synchrony in children with autism and to analyze its relationship with their social communication impairments.This study could providea theoretical framework for elucidating the pathological mechanisms of social communication impairments from the novel perspective of parent-child synchrony and ofer technical support for the early screening of autism.

Keywords： autism spectrum disorder，social communication impairment， parent-child synchrony，early screening