A Psychophysical Assessment of Multisensory Processing and Multiple Object Tracking in Autism Spectrum Disorders

Abstract

Les troubles du spectre autistique (TSA) sont actuellement caractérisés par une triade d'altérations, incluant un dysfonctionnement social, des déficits de communication et des comportements répétitifs. L'intégration simultanée de multiples sens est cruciale dans la vie quotidienne puisqu'elle permet la création d'un percept unifié. De façon similaire, l'allocation d'attention à de multiples stimuli simultanés est critique pour le traitement de l'information environnementale dynamique. Dans l'interaction quotidienne avec l'environnement, le traitement sensoriel et les fonctions attentionnelles sont des composantes de base dans le développement typique (DT). Bien qu'ils ne fassent pas partie des critères diagnostiques actuels, les difficultés dans les fonctions attentionnelles et le traitement sensoriel sont très courants parmi les personnes autistes. Pour cela, la présente thèse évalue ces fonctions dans deux études séparées. La première étude est fondée sur la prémisse que des altérations dans le traitement sensoriel de base pourraient être à l'origine des comportements sensoriels atypiques chez les TSA, tel que proposé par des théories actuelles des TSA. Nous avons conçu une tâche de discrimination de taille intermodale, afin d'investiguer l'intégrité et la trajectoire développementale de l'information visuo-tactile chez les enfants avec un TSA (N = 21, âgés de 6 à18 ans), en comparaison à des enfants à DT, appariés sur l’âge et le QI de performance. Dans une tâche à choix forcé à deux alternatives simultanées, les participants devaient émettre un jugement sur la taille de deux stimuli, basé sur des inputs unisensoriels (visuels ou tactiles) ou multisensoriels (visuo-tactiles). Des seuils différentiels ont évalué la plus petite différence à laquelle les participants ont été capables de faire la discrimination de taille. Les enfants avec un TSA ont montré une performance diminuée et pas d'effet de maturation aussi bien dans les conditions unisensorielles que multisensorielles, comparativement aux participants à DT. Notre première étude étend donc des résultats précédents d'altérations dans le traitement multisensoriel chez les TSA au domaine visuo-tactile. Dans notre deuxième étude, nous avions évalué les capacités de poursuite multiple d’objets dans l’espace (3D-Multiple Object Tracking (3D-MOT)) chez des adultes autistes (N = 15, âgés de 18 à 33 ans), comparés à des participants contrôles appariés sur l'âge et le QI, qui devaient suivre une ou trois cibles en mouvement parmi des distracteurs dans un environnement de réalité virtuelle. Les performances ont été mesurées par des seuils de vitesse, qui évaluent la plus grande vitesse à laquelle des observateurs sont capables de suivre des objets en mouvement. Les individus autistes ont montré des seuils de vitesse réduits dans l'ensemble, peu importe le nombre d'objets à suivre. Ces résultats étendent des résultats antérieurs d'altérations au niveau des mécanismes d'attention en autisme quant à l'allocation simultanée de l'attention envers des endroits multiples. Pris ensemble, les résultats de nos deux études révèlent donc des altérations chez les TSA quant au traitement simultané d'événements multiples, que ce soit dans une modalité ou à travers des modalités, ce qui peut avoir des implications importantes au niveau de la présentation clinique de cette condition.

Autism spectrum disorders (ASD) are currently characterized by a triad of impairments including social dysfunction, communication deficits and perseverative behaviours. The simultaneous integration of multiple senses is crucial in everyday life as it allows for the creation of a unified percept. Similarly, the allocation of attention to multiple events at the same time is critical in the processing of dynamic environmental information. In daily interactions with the environment, both sensory processing as well as attentional functions are building blocks to typical development (TD). Although not part of the current diagnostic criteria, difficulties with attention functions and sensory processing are very common among autistic persons. The present thesis therefore examined both these functions in two separate studies. The first study is based on the premise that alterations in basic sensory processing might underlie atypical sensory behaviours in ASD, as proposed by current theories of ASD. We conceived a cross-modal size discrimination task to assess the integrity and developmental course of visuo-tactile information in children with ASD (N = 21, aged 6-18 years), compared to age- and performance IQ-matched children with TD. In a simultaneous two-alternative forced-choice task, participants were asked to make a judgement on the size of two stimuli, based on unisensory (visual or tactile) or multisensory (visuo-tactile) inputs. Difference thresholds evaluated the smallest difference at which participants were capable to discriminate size. Children with ASD showed diminished performance and no maturational effects in both unisensory and multisensory conditions, compared to TD participants. Our first study therefore extends previous results of alterations in multisensory processing in ASD to the visuo-tactile domain. In our second study, we evaluated 3D-Multiple Object Tracking (3D-MOT) capacities in autistic adults (N = 15, aged 18-33 years), compared to age- and IQ-matched control participants, who were asked to track one or three moving targets amongst a set of distracters in a virtual reality environment. Performances were measured based on speed thresholds, which evaluates the greatest speed at which observers are capable of successfully tracking moving objects. Autistic individuals displayed overall reduced speed thresholds, whatever the number of spheres to track. These findings extend previous results of altered attention mechanisms in autism with regards to the simultaneous allocation of attention to multiple areas. Together, the findings of our two studies reveal alterations in ASD with regards to the processing of multiple events at the same time, be it within one modality or across modalities, which may have important implications for the clinical presentation of this condition.