雷敏劉漪孟光杜亞松

孤獨(dú)癥的開(kāi)車(chē)行為研究進(jìn)展☆

雷敏*○☆劉漪△孟光*杜亞松△

孤獨(dú)癥孤獨(dú)癥譜系障礙駕駛駕駛模擬器干預(yù)

孤獨(dú)癥（自閉癥）（autism），或孤獨(dú)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(rèn)知處理以及執(zhí)行功能等方面存在障礙[2-3]。自從美國(guó)兒童精神病醫(yī)生LEO KANNE于1943年首次報(bào)道11例ASD患兒以來(lái)，ASD人數(shù)逐年劇增。在中國(guó)，ASD發(fā)病率也呈迅速上升趨勢(shì)[4]。ASD患病現(xiàn)狀已成為政府和全社會(huì)重要關(guān)注的問(wèn)題之一。為了能夠達(dá)到成人的自主獨(dú)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(shí)環(huán)境[5]。據(jù)估計(jì)，在美國(guó)近50%ASD人群具有平均或更高的智力和能力[6-7]，但仍然會(huì)面臨許多日常事務(wù)的挑戰(zhàn)，如開(kāi)車(chē)[8]。隨著社會(huì)發(fā)展，開(kāi)車(chē)是一個(gè)人由青少年過(guò)渡到成人、達(dá)到獨(dú)立、獲得就業(yè)機(jī)會(huì)和維持社會(huì)關(guān)系的關(guān)鍵一步。開(kāi)車(chē)行為是一種高度復(fù)雜的活動(dòng)，需要具有一系列的精神運(yùn)動(dòng)性技能和認(rèn)知能力，如注意力、記憶力和導(dǎo)航技能[9]。開(kāi)車(chē)能力訓(xùn)練將有助于ASD患者的干預(yù)治療和獨(dú)立社交自適應(yīng)能力的培養(yǎng)。目前，人們已開(kāi)始關(guān)注ASD患者的開(kāi)車(chē)行為研究，主要涉及的國(guó)家和地區(qū)有美國(guó)、澳大利亞、英國(guó)、瑞典、比利時(shí)、中國(guó)臺(tái)灣等[10-11]。本文將綜述ASD患者開(kāi)車(chē)行為研究的進(jìn)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(kāi)車(chē)可能性和需求性研究

目前，一些ASD患者已持有駕照，可以獨(dú)立開(kāi)車(chē)。FARLEY等[12]對(duì)41例智商接近或達(dá)到正常平均水平的ASD成年患者進(jìn)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(kāi)車(chē)。2011年美國(guó)先進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)輸中心（Center for advanced infrastructure and transportation）調(diào)查顯示已有24%的孤獨(dú)癥成年患者持有駕照，其中多數(shù)是高功能孤獨(dú)癥患者（high-functioning autism spectrum disorder，HF-ASD）患者[13]。但這些患者通常缺乏開(kāi)車(chē)的自信度，且多數(shù)患者更可能會(huì)使用公共交通出行[11]。對(duì)于ASD患者來(lái)說(shuō)，他們?nèi)狈ψR(shí)別開(kāi)車(chē)危險(xiǎn)情況的能力（如車(chē)道中有行人的情況）[14]，ASD開(kāi)車(chē)新手的開(kāi)車(chē)能力低于對(duì)照組[15]。但有趣的是，在簡(jiǎn)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(chē)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(xué)習(xí)開(kāi)車(chē)提供指導(dǎo)。不過(guò)，持有駕照并常開(kāi)車(chē)的ASD患者存在較多交通事故、罰單、開(kāi)車(chē)?yán)щy和開(kāi)車(chē)行為不當(dāng)情況[18]。相比注意缺陷多動(dòng)障礙（attention deficithyperactivity disorder，ADHD）患者，ASD患者能較快通過(guò)開(kāi)車(chē)學(xué)習(xí)中的交通法規(guī)考核，但卻需要較多的開(kāi)車(chē)訓(xùn)練時(shí)間[19]。這些調(diào)查研究都說(shuō)明有必要對(duì)ASD人群開(kāi)展開(kāi)車(chē)訓(xùn)練或開(kāi)車(chē)干預(yù)措施的深入研究，同時(shí)這也有助于開(kāi)展開(kāi)車(chē)中的ASD腦功能機(jī)制研究。

2 ASD開(kāi)車(chē)行為研究中的駕駛設(shè)備

在ASD的開(kāi)車(chē)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(lèi)，大致可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是實(shí)際道路駕駛環(huán)境，也是最早研究ASD患者開(kāi)車(chē)行為的一種方式，主要是針對(duì)已有駕照或正在學(xué)習(xí)駕駛的ASD患者，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查方式研究其實(shí)際開(kāi)車(chē)情況[17-19]；另一類(lèi)是虛擬駕駛環(huán)境。考慮到ASD患者可能會(huì)出現(xiàn)駕駛安全問(wèn)題，在研究其開(kāi)車(chē)行為時(shí)，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(shí)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(chē)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(biāo)、跟蹤球和游戲鍵盤(pán)等[15]；③實(shí)際車(chē)輛的模擬操作工具，如方向盤(pán)、腳閘（加速和/或剎車(chē)）[4]，甚至直接為實(shí)際車(chē)輛，如佛羅里達(dá)大學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)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(qǐng)學(xué)習(xí)中，實(shí)際開(kāi)車(chē)訓(xùn)練的教練車(chē)，并可在駕駛教練指導(dǎo)下在實(shí)際路況中行駛[19]。由于在實(shí)際開(kāi)車(chē)環(huán)境中存在很多安全隱患，ASD患者的開(kāi)車(chē)實(shí)驗(yàn)研究很難開(kāi)展，幸運(yùn)的是，虛擬開(kāi)車(chē)仿真系統(tǒng)避免了這些安全問(wèn)題，為ASD患者的開(kāi)車(chē)行為研究提供了有力的技術(shù)支持和保障。

3 基于虛擬開(kāi)車(chē)環(huán)境的ASD開(kāi)車(chē)行為研究

針對(duì)實(shí)際開(kāi)車(chē)環(huán)境的安全局限性，一些學(xué)者開(kāi)發(fā)了虛擬開(kāi)車(chē)環(huán)境以研究ASD患者的開(kāi)車(chē)行為[21]。有趣的是，相比與人互動(dòng)，很多ASD患者更喜愛(ài)與機(jī)器合作，如與機(jī)器人互動(dòng)以及視頻游戲[23-24]。在虛擬開(kāi)車(chē)過(guò)程中，相比對(duì)照組，ASD、ADHD以及ASD共病ADHD（ASD-ADHD）患者在控制車(chē)輛直行、調(diào)整速度、識(shí)別道路標(biāo)識(shí)和信號(hào)燈等方面都存在較高的錯(cuò)誤率[21,25]。不過(guò)，也有研究表明ASD患者和對(duì)照組之間開(kāi)車(chē)能力或完成時(shí)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(duì)照組之間存在顯著差異，研究者認(rèn)為這可能是ASD患者在實(shí)際開(kāi)車(chē)中的危險(xiǎn)開(kāi)車(chē)行為特征，為此，基于眼睛跟蹤自適應(yīng)反饋控制的虛擬開(kāi)車(chē)仿真系統(tǒng)或許有利于訓(xùn)練ASD患者開(kāi)車(chē)技能[5]。另外，也有文獻(xiàn)指出ASD患者比對(duì)照組需要較多的時(shí)間才能完成一組開(kāi)車(chē)訓(xùn)練，并可達(dá)到駕駛操作無(wú)誤的要求[22]，這說(shuō)明ASD患者或許可以通過(guò)駕駛仿真訓(xùn)練獲得與對(duì)照組一樣的駕駛技能。

4 基于虛擬開(kāi)車(chē)環(huán)境的孤獨(dú)癥生理信息研究

為了評(píng)估ASD的嚴(yán)重程度、探索干預(yù)措施、增強(qiáng)訓(xùn)練的適應(yīng)性和提高生活質(zhì)量，理解ASD開(kāi)車(chē)行為的內(nèi)在機(jī)制至關(guān)重要。為此，一些學(xué)者開(kāi)展了ASD患者在虛擬開(kāi)車(chē)過(guò)程中的生理信號(hào)測(cè)量分析以及腦功能機(jī)制研究。如研究發(fā)現(xiàn)在開(kāi)車(chē)過(guò)程中，HF-ASD患者的皮膚導(dǎo)電性、心率和眼動(dòng)的特征不同于對(duì)照組，HF-ASD患者的心率在開(kāi)車(chē)之前、開(kāi)車(chē)過(guò)程和開(kāi)車(chē)之后幾乎沒(méi)有變化，而對(duì)照組心率在開(kāi)車(chē)前最低，開(kāi)車(chē)過(guò)程中最高[8]。腦電（EEG）、眼動(dòng)（EM）、心電（ECG）、光電血管容積圖（PPG）、皮膚電活動(dòng)（EDA）、肌電（EMG）、呼吸（RSP）和皮膚溫度（SKT）等生理信號(hào)特征已應(yīng)用于ASD患者開(kāi)車(chē)狀態(tài)中的情感狀態(tài)識(shí)別[26-27]、認(rèn)知負(fù)荷難度程度識(shí)別[28]以及腦活動(dòng)特征分析[4]，情感狀態(tài)的識(shí)別率最高可達(dá)85.96%，最低也有75.74%，認(rèn)知負(fù)荷難度程度識(shí)別率最高也可達(dá)84.66%。在腦活動(dòng)特征分析中發(fā)現(xiàn)ASD患者的腦活動(dòng)復(fù)雜性低于對(duì)照組，尤其在開(kāi)車(chē)狀態(tài)時(shí)大腦的顳葉和左枕葉區(qū)活動(dòng)復(fù)雜性降低，不過(guò)，ASD患者的開(kāi)車(chē)狀態(tài)腦活動(dòng)比較接近于對(duì)照組休息狀態(tài)時(shí)腦活動(dòng)[4]。這些識(shí)別和分析的結(jié)果表明虛擬開(kāi)車(chē)環(huán)境系統(tǒng)有助于深入開(kāi)展ASD疾病的干預(yù)治療、評(píng)估、診斷以及病理機(jī)制研究。

總的來(lái)說(shuō)，關(guān)于ASD患者開(kāi)車(chē)狀態(tài)的生理信號(hào)研究還不多見(jiàn)，尤其是腦活動(dòng)電信號(hào)（如腦電、腦磁等信號(hào)）的研究。但是，目前關(guān)于ASD的腦活動(dòng)研究已經(jīng)很多[29-30]，其結(jié)果為開(kāi)展ASD患者開(kāi)車(chē)駕駛狀態(tài)的腦活動(dòng)研究提供了就良好基礎(chǔ)。

5 存在的問(wèn)題和今后可能開(kāi)展的研究

目前越來(lái)越多關(guān)于開(kāi)車(chē)狀態(tài)的ASD研究以及ASD開(kāi)車(chē)能力研究，主要探索基于生理信號(hào)的ASD診斷和障礙程度評(píng)估方法、揭示相應(yīng)的生理電活動(dòng)機(jī)制、提出有針對(duì)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(wèn)題亟待解決，其中核心問(wèn)題之一就是出現(xiàn)開(kāi)車(chē)能力障礙的潛在機(jī)制是什么，如相應(yīng)的腦活動(dòng)機(jī)制研究，弄清楚這一點(diǎn)不僅有助于研究設(shè)計(jì)基于虛擬開(kāi)車(chē)環(huán)境的ASD干預(yù)治療方案和開(kāi)車(chē)訓(xùn)練系統(tǒng)，還有助于設(shè)計(jì)適合于ASD人群的公共交通環(huán)境以及智能安全車(chē)輛。其次，針對(duì)ASD患者的虛擬開(kāi)車(chē)環(huán)境及實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)也應(yīng)進(jìn)一步開(kāi)展深入研究。此外，今后基于虛擬開(kāi)車(chē)環(huán)境的ASD研究應(yīng)該包括具有分析ASD人群開(kāi)車(chē)行為障礙能力的職業(yè)治療師參與。總之，基于生理信號(hào)的虛擬開(kāi)車(chē)環(huán)境系統(tǒng)和孤獨(dú)癥病理研究相互結(jié)合，將有利于人們對(duì)孤獨(dú)癥及其腦功能機(jī)制的深刻理解，同時(shí)也將有利于孤獨(dú)癥的癥狀評(píng)估及患者社會(huì)獨(dú)立性適應(yīng)技能的提升。

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R749.94(

2016-12-11)

A(責(zé)任編輯：肖雅妮)

10.3969/j.issn.1002-0152.2017.05.014

☆國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金（編號(hào)：51421092）；上海市衛(wèi)計(jì)生委科研課題（編號(hào)：201540283）；校醫(yī)工交叉基金項(xiàng)目（編號(hào)：YG2013MS74,YG2015QN28）

*上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，機(jī)械系統(tǒng)與振動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，振動(dòng)、沖擊與噪聲研究所（上海200240）

△上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)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）