孤獨癥的開車行為研究進展☆

雷敏劉漪孟光杜亞松

孤獨癥的開車行為研究進展☆

雷敏*○☆劉漪△孟光*杜亞松△

孤獨癥孤獨癥譜系障礙駕駛駕駛模擬器干預(yù)

孤獨癥（自閉癥）（autism），或孤獨癥（自閉癥）譜系障礙（autism spectrum disorder，ASD）[1]，是一種廣泛性神經(jīng)精神發(fā)育障礙疾病，體現(xiàn)在社交溝通、環(huán)境適應(yīng)、多任務(wù)認知處理以及執(zhí)行功能等方面存在障礙[2-3]。自從美國兒童精神病醫(yī)生LEO KANNE于1943年首次報道11例ASD患兒以來，ASD人數(shù)逐年劇增。在中國，ASD發(fā)病率也呈迅速上升趨勢[4]。ASD患病現(xiàn)狀已成為政府和全社會重要關(guān)注的問題之一。為了能夠達到成人的自主獨立性，ASD患者通常努力發(fā)展必要的適應(yīng)技能，以適應(yīng)現(xiàn)實環(huán)境[5]。據(jù)估計，在美國近50%ASD人群具有平均或更高的智力和能力[6-7]，但仍然會面臨許多日常事務(wù)的挑戰(zhàn)，如開車[8]。隨著社會發(fā)展，開車是一個人由青少年過渡到成人、達到獨立、獲得就業(yè)機會和維持社會關(guān)系的關(guān)鍵一步。開車行為是一種高度復(fù)雜的活動，需要具有一系列的精神運動性技能和認知能力，如注意力、記憶力和導(dǎo)航技能[9]。開車能力訓練將有助于ASD患者的干預(yù)治療和獨立社交自適應(yīng)能力的培養(yǎng)。目前，人們已開始關(guān)注ASD患者的開車行為研究，主要涉及的國家和地區(qū)有美國、澳大利亞、英國、瑞典、比利時、中國臺灣等[10-11]。本文將綜述ASD患者開車行為研究的進展現(xiàn)狀，為今后探索新的可行研究方向提供思路。

1 ASD患者的開車可能性和需求性研究

目前，一些ASD患者已持有駕照，可以獨立開車。FARLEY等[12]對41例智商接近或達到正常平均水平的ASD成年患者進行20年跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有27%的參與調(diào)查患者持有駕照并正常開車。2011年美國先進基礎(chǔ)設(shè)施和運輸中心（Center for advanced infrastructure and transportation）調(diào)查顯示已有24%的孤獨癥成年患者持有駕照，其中多數(shù)是高功能孤獨癥患者（high-functioning autism spectrum disorder，HF-ASD）患者[13]。但這些患者通常缺乏開車的自信度，且多數(shù)患者更可能會使用公共交通出行[11]。對于ASD患者來說，他們?nèi)狈ψR別開車危險情況的能力（如車道中有行人的情況）[14]，ASD開車新手的開車能力低于對照組[15]。但有趣的是，在簡單的情況（如速度控制和保持行駛）中，ASD青少年（15~25歲，平均19歲）做得更好[16]，收到交通違章罰單或發(fā)生車輛碰撞情況的比例低于普通青少年（15~18歲，平均16.38歲）[17]，這些調(diào)查或許可以為ASD患者學習開車提供指導(dǎo)。不過，持有駕照并常開車的ASD患者存在較多交通事故、罰單、開車困難和開車行為不當情況[18]。相比注意缺陷多動障礙（attention deficithyperactivity disorder，ADHD）患者，ASD患者能較快通過開車學習中的交通法規(guī)考核，但卻需要較多的開車訓練時間[19]。這些調(diào)查研究都說明有必要對ASD人群開展開車訓練或開車干預(yù)措施的深入研究，同時這也有助于開展開車中的ASD腦功能機制研究。

2 ASD開車行為研究中的駕駛設(shè)備

在ASD的開車行為研究中，目前所涉及的駕駛設(shè)備有很多種，按駕駛環(huán)境分類，大致可以分為兩類：一類是實際道路駕駛環(huán)境，也是最早研究ASD患者開車行為的一種方式，主要是針對已有駕照或正在學習駕駛的ASD患者，通過問卷調(diào)查方式研究其實際開車情況[17-19]；另一類是虛擬駕駛環(huán)境。考慮到ASD患者可能會出現(xiàn)駕駛安全問題，在研究其開車行為時，主要是采用這種虛擬環(huán)境。該環(huán)境由虛擬的道路環(huán)境和實際駕駛操作環(huán)境兩部分構(gòu)成，其中駕駛操作部分又具體可分為：①觀看道路錄像視頻情節(jié)[20]；②車輛操縱替代工具，以便根據(jù)視頻做出相應(yīng)的操作，如操縱桿、按鍵、鼠標、跟蹤球和游戲鍵盤等[15]；③實際車輛的模擬操作工具，如方向盤、腳閘（加速和/或剎車）[4]，甚至直接為實際車輛，如佛羅里達大學仿真實驗室（Gator Tech Smart House Simulator Laboratory）的Dodge Neon car cab[21]和駕駛安全仿真器（Drive Safety CDS-250 driving simulator）中的Ford Focus[22]；④在駕駛證申請學習中，實際開車訓練的教練車，并可在駕駛教練指導(dǎo)下在實際路況中行駛[19]。由于在實際開車環(huán)境中存在很多安全隱患，ASD患者的開車實驗研究很難開展，幸運的是，虛擬開車仿真系統(tǒng)避免了這些安全問題，為ASD患者的開車行為研究提供了有力的技術(shù)支持和保障。

3 基于虛擬開車環(huán)境的ASD開車行為研究

針對實際開車環(huán)境的安全局限性，一些學者開發(fā)了虛擬開車環(huán)境以研究ASD患者的開車行為[21]。有趣的是，相比與人互動，很多ASD患者更喜愛與機器合作，如與機器人互動以及視頻游戲[23-24]。在虛擬開車過程中，相比對照組，ASD、ADHD以及ASD共病ADHD（ASD-ADHD）患者在控制車輛直行、調(diào)整速度、識別道路標識和信號燈等方面都存在較高的錯誤率[21,25]。不過，也有研究表明ASD患者和對照組之間開車能力或完成時間不存在明顯差異，只是ASD患者的眨眼模式[5]或目光位置（如目光垂向偏高、水平偏右）[8]與對照組之間存在顯著差異，研究者認為這可能是ASD患者在實際開車中的危險開車行為特征，為此，基于眼睛跟蹤自適應(yīng)反饋控制的虛擬開車仿真系統(tǒng)或許有利于訓練ASD患者開車技能[5]。另外，也有文獻指出ASD患者比對照組需要較多的時間才能完成一組開車訓練，并可達到駕駛操作無誤的要求[22]，這說明ASD患者或許可以通過駕駛仿真訓練獲得與對照組一樣的駕駛技能。

4 基于虛擬開車環(huán)境的孤獨癥生理信息研究

為了評估ASD的嚴重程度、探索干預(yù)措施、增強訓練的適應(yīng)性和提高生活質(zhì)量，理解ASD開車行為的內(nèi)在機制至關(guān)重要。為此，一些學者開展了ASD患者在虛擬開車過程中的生理信號測量分析以及腦功能機制研究。如研究發(fā)現(xiàn)在開車過程中，HF-ASD患者的皮膚導(dǎo)電性、心率和眼動的特征不同于對照組，HF-ASD患者的心率在開車之前、開車過程和開車之后幾乎沒有變化，而對照組心率在開車前最低，開車過程中最高[8]。腦電（EEG）、眼動（EM）、心電（ECG）、光電血管容積圖（PPG）、皮膚電活動（EDA）、肌電（EMG）、呼吸（RSP）和皮膚溫度（SKT）等生理信號特征已應(yīng)用于ASD患者開車狀態(tài)中的情感狀態(tài)識別[26-27]、認知負荷難度程度識別[28]以及腦活動特征分析[4]，情感狀態(tài)的識別率最高可達85.96%，最低也有75.74%，認知負荷難度程度識別率最高也可達84.66%。在腦活動特征分析中發(fā)現(xiàn)ASD患者的腦活動復(fù)雜性低于對照組，尤其在開車狀態(tài)時大腦的顳葉和左枕葉區(qū)活動復(fù)雜性降低，不過，ASD患者的開車狀態(tài)腦活動比較接近于對照組休息狀態(tài)時腦活動[4]。這些識別和分析的結(jié)果表明虛擬開車環(huán)境系統(tǒng)有助于深入開展ASD疾病的干預(yù)治療、評估、診斷以及病理機制研究。

總的來說，關(guān)于ASD患者開車狀態(tài)的生理信號研究還不多見，尤其是腦活動電信號（如腦電、腦磁等信號）的研究。但是，目前關(guān)于ASD的腦活動研究已經(jīng)很多[29-30]，其結(jié)果為開展ASD患者開車駕駛狀態(tài)的腦活動研究提供了就良好基礎(chǔ)。

5 存在的問題和今后可能開展的研究

目前越來越多關(guān)于開車狀態(tài)的ASD研究以及ASD開車能力研究，主要探索基于生理信號的ASD診斷和障礙程度評估方法、揭示相應(yīng)的生理電活動機制、提出有針對性的干預(yù)措施。這方面的研究目前才剛剛起步，尚存在許多問題亟待解決，其中核心問題之一就是出現(xiàn)開車能力障礙的潛在機制是什么，如相應(yīng)的腦活動機制研究，弄清楚這一點不僅有助于研究設(shè)計基于虛擬開車環(huán)境的ASD干預(yù)治療方案和開車訓練系統(tǒng)，還有助于設(shè)計適合于ASD人群的公共交通環(huán)境以及智能安全車輛。其次，針對ASD患者的虛擬開車環(huán)境及實驗方案的設(shè)計也應(yīng)進一步開展深入研究。此外，今后基于虛擬開車環(huán)境的ASD研究應(yīng)該包括具有分析ASD人群開車行為障礙能力的職業(yè)治療師參與?？傊?，基于生理信號的虛擬開車環(huán)境系統(tǒng)和孤獨癥病理研究相互結(jié)合，將有利于人們對孤獨癥及其腦功能機制的深刻理解，同時也將有利于孤獨癥的癥狀評估及患者社會獨立性適應(yīng)技能的提升。

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R749.94(

2016-12-11)

A(責任編輯：肖雅妮)

10.3969/j.issn.1002-0152.2017.05.014

☆國家自然科學基金創(chuàng)新研究群體科學基金（編號：51421092）；上海市衛(wèi)計生委科研課題（編號：201540283）；校醫(yī)工交叉基金項目（編號：YG2013MS74,YG2015QN28）

*上海交通大學機械與動力工程學院，機械系統(tǒng)與振動國家重點實驗室，振動、沖擊與噪聲研究所（上海200240）

△上海交通大學醫(yī)學院附屬精神衛(wèi)生中心兒童青少年精神科

○☆通信作者（E-mail：leimin@sjtu.edu.cn）