נהוג לומר כי העיניים הן החלון לנפש, אבל כיצד בדיוק אנו יכולים לראות זאת? באמצעות טכנולוגיה של מעקב עיניים, חוקרים מפתחים גישות חדשות לאפיון ואבחון של אוטיזם בקרב ילדים.

כאשר אנו חושבים על טכנולוגיית מעקב עיניים (eye tracking), בדרך כלל המחשבה שלנו תתמקד בטכנולוגיות הנפלאות שעוזרות לאנשים עם מוגבלות או מחלה קשה לנהל חיים מלאים יותר. לדוגמה, סטיבן הוקינג, שלקה ב־ALS, נאלץ לתקשר בעזרת תוכנה שעקבה אחר המבט שלו כדי לאיית את המילים שהוא ביקש לבטא.

המחקר הראשון על תנועת עיניים נעשה בשנת 1879, כאשר לואי אמיל-ג'וואל, רופא עיניים צרפתי, הבחין שבזמן קריאה עיני הקוראים עושות תנועות מהירות (Saccade), המשולבות בהפסקות קצרות (Fixation)‏ [2]. מאז, מעקב העיניים עשה צעדי ענק במגוון רחב מאוד של תחומי מחקר: משיווק ועד פסיכולוגיה, טכנולוגיית מעקב עיניים עוזרת למדענים ללקט מידע רב-ערך על הדרך שבה מוחנו פועל.

אבל איך ניתן בכלל לעקוב אחר העיניים?
מעקב אחר תנועת עיניים מתבצע באמצעות מצלמות מתקדמות, שיכולות לזהות נוכחות של אדם ולעקוב אחר המבט שלו בזמן אמת. הטכנולוגיה ממירה את תנועות העיניים לזרם נתונים אשר מכיל מידע רב, כגון מיקום האישון, כיוון (וקטור) המבט של כל עין והנקודה שבה מתמקד המבט. ישנם מדדים ביומטריים נוספים שניתן למדוד, לדוגמה קצב המצמוץ, משך המצמוץ וקוטר האישון [1]. כיום, אלגוריתמים של למידת מכונה וראייה ממוחשבת מפענחים את תנועות העיניים ואת הנתונים שנאספים, ומתרגמים אותן לתובנות שבהן ניתן להשתמש במגוון רחב של יישומים.

ללא ספק, תחומי המחקר האקדמיים והמדעיים מפיקים כיום תועלת רבה מטכנולוגיית מעקב העיניים. על ידי מעקב אחר תנועת גלגל העין והאישון ומדדים נוספים, כגון מספר הפסקות התנועה ומשכיהן, קצב המצמוץ ועוד, ניתן לקבל מידע רב על אודות רמת הקשב והלחץ של הנבדקים [3], וכן לאמוד את רמות העייפות שלהם [4]. גם עולם הרפואה מפיק תועלת מטכנולגיית מעקב העיניים: בזכות שיתופי פעולה בין חוקרים מעולמות הקוגניציה, הרפואה וההנדסה, מעקב עיניים מסייע להגדיר את הקשר בין תנועת עיניים לבין מצבו הנפשי והגופני של מטופל. במחקרים רבים נעשה שימוש בציוד מעקב עיניים כדי לאסוף נתונים בעלי ערך לניטור והערכה בריאותית, וכן לאבחון של תסמונות רבות, וביניהן אוטיזם.

אוטיזם הוא שם כללי לקשת (ספקטרום) של תסמונות, שמאופיינות בשונות התפתחותית–נוירולוגית אשר מקשה על האדם לקיים אינטראקציה חברתית ותקשורתית. לרוב ניתן לאבחן את האוטיזם כבר בשנים הראשונות לחיי הילד, שכן התסמונת משפיעה על מגוון רחב של יכולות רגשיות של הילד, ויכולה להתבטא בהתנהגויות "תבניתיות" במשחק ובשימוש בשפה. התופעה המשותפת לרוב הילדים עם אוטיזם היא הקושי ליצור קשר עין, באופן מלא או חלקי [5].

אבחון אוטיזם נעשה כיום במכונים להתפתחות הילד של קופות החולים. האבחון נערך על פי קריטריונים המופיעים ב-DSM-5 (ספר האבחנות הפסיכיאטריות האמריקאי), ומתייחס לשני תחומים: תקשורת ואינטראקציה חברתית וכן תחומי עניין ודפוסי התנהגות מצומצמים וחזרתיים. את האבחון מבצעים שני אנשי מקצוע – רופא מומחה ופסיכולוג [6]. אפשר להבין כי הקושי באבחון של אוטיזם נובע מכך שאין פה בדיקת מעבדה מדויקת; האבחנה מתבססת על  אוסף רחב מאוד של סימנים והתנהגויות שהם כמו "סימפטומים", כלומר, המדד הקיים כיום הוא סובייקטיבי מאוד.

תופעה מדאיגה נוספת שקיימת כיום היא תת-אבחון בקרב ילדות. על פי כמה מחקרים שפורסמו בשנים האחרונות [7, 8], הקריטריונים שעליהם מתבססת האבחנה מאפיינים בעיקר בנים על הספקטרום האוטיסטי, ואצל בנות באים לידי ביטוי מאפיינים אחרים. לכן תהליך הזיהוי והאבחון אצל בנות מורכב יותר, ולעיתים אף לוקה בחסר. דבר זה מחזק את הטענה שיש צורך אמיתי במדד אמפירי כדי לאפשר אבחון טוב יותר.

במאמר [9] שפרסם המרכז הלאומי הישראלי לחקר אוטיזם [10] מוצג מחקר שבו ביצעו מעקב אחרי תנועות העיניים של ילדים עם אוטיזם בזמן שצפו בסרטים שכללו סיטואציות חברתיות, לדוגמה משחקים של ילדים. במחקר השתתפו 300 ילדים וילדות בני 8-1 שנים, חלקם על הספקטרום האוטיסטי וחלקם לא. הילדים צפו בסרטים על מסך טלוויזיה, שמתחתיו הוצבה מצלמה אשר עקבה אחר תנועות העיניים של הילד הצופה.

ממצאי המחקר הראו כי ילדים שאינם על הספקטרום האוטיסטי הסתכלו בסרטים באופן דומה, כלומר התמקדו באותם גירויים ובאותם רגעים במהלך הסרט. לעומתם, ילדים על הספקטרום האוטיסטי התמקדו פחות בפרצופים של אנשים שהופיעו בסרט, והסתכלו על הסרטים בדרך אקראית. למה הכוונה? החוקרים הבחינו בדפוסי הסתכלות שנראו אקראיים לחלוטין, ושלא ניתן היה לקשר אותם להתרחשות על המסך: דווקא ברגעים שבהם לא הוצגה התרחשות ערה, תועדה הרבה התבוננות במסך, ולחלופין, כשהופיעה דמות או הוצגה סצנה מעניינת, כמעט שלא תועדה התבוננות. יתרה מזאת, לכל אחד מן הילדים שעל הספקטרום האוטיסטי הייתה הסתכלות ייחודית משלו.

הדפוסים שמצאו החוקרים אפשרו לפתח מדד המשקף את אקראיות ההסתכלות, ומודד עד כמה ההסתכלות של כל ילד שונה מההסתכלות האופיינית שתועדה בקבוצת הילדים שאינם על הספקטרום האוטיסטי. התכונות שמהן מורכב המדד מביאות  בחשבון לא רק את כמות תנועת העיניים של הילד, אלא גם את ה"מטרה" שלהן – להיכן על המסך הילד מסתכל, ומה מוצג בפניו.

מדד זה אפשר לחוקרים לזהות בהצלחה רבה, מעל 70% דיוק, מי מבין אותם ילדים, בנים ובנות, נמצא על הספקטרום האוטיסטי, וזאת על סמך תנועות העיניים שלהם במהלך צפייה בסרט באורך כדקה וחצי. אומנם 70% אינם נראים הצלחה מסחררת, ושיעור הדיוק נופל מזה של האבחון האנושי המקובל כיום, אבל זוהי רק ההתחלה.

בנוסף, החוקרים גילו כי אותו מדד משקף את עוצמת הסימפטומים אצל הילדים, כפי שהוגדרה על ידי הקלינאים שבדקו אותם בבדיקות ADOS (מבחן הערכה סטנדרטי של תקשורת, אינטראקציה חברתית, משחק והתנהגויות מוגבלות וחזרתיות).

תוצאות המחקר נותנות מקום לאופטימיות זהירה. מצד אחד, התוצאות מעידות שניתן, בעזרת באמצעים טכנולוגיים, לבצע אבחון של אוטיזם ולהעריך מיקום של ילדים על הספקטרום האוטיסטי על סמך תנועות העיניים. מצד שני, החוקרים קובעים בעצם שהאבחון חייב להביא בחשבון היבטים רבים מאוד, שחלקם סובייקטיביים.

אבחון אוטיזם הוא משימה קשה, רגישה ומורכבת, ולכן נדרשים כיווני התבוננות שונים כדי לראות את התמונה השלמה. לפנינו עוד דרך ארוכה, אבל ייתכן שבעתיד ניתן יהיה לרתום את מעקב העיניים ככלי עזר לאבחון, שיתווסף לאמצעים הסובייקטים שקיימים כיום. אנו מקווים שפיתוח נוסף של טכנולוגיות אלו יתרום לאבחון מוקדם של אוטיזם,  ויאפשר להעניק תמיכה והנגשות מתאימות לכל ילד וילדה.

תודה למבקרות ומבקרים חיצוניים שקראו הפוסט וסייעו לנו בהערותיהם.

עריכה: סמדר רבן

מקורות והרחבות

[1] ספר על אודות תהליך מעקב עיניים והשיטות הקיימות: Holmqvist, Kenneth, et al. Eye tracking: A comprehensive guide to methods and measures. OUP Oxford, 2011.‏

[2] מאמר על אודות ההיסטוריה של חקר מעקב עיניים: Lévêque, H. Bosmans, L. Cockmartin and H. Liu, "State of the Art: Eye-Tracking Studies in Medical Imaging," in IEEE Access, vol. 6, pp. 37023-37034, 2018, doi: 10.1109/ACCESS.2018.2851451.

[3] מאמר על השימוש במעקב עיניים לצורך ניטור המצב הנפשי: Vidal, Mélodie, et al. "Wearable eye tracking for mental health monitoring." Computer Communications 35.11 (2012): 1306-1311.‏

[4] מאמר על השימוש במעקב עיניים לזיהוי תשישות של נהגים: Horng, Wen-Bing, et al. "Driver fatigue detection based on eye tracking and dynamic template matching." IEEE International Conference on Networking, Sensing and Control, 2004. Vol. 1. IEEE, 2004.‏

[5] מאמר של שירותי בריאות כללית על אוטיזם 

[6] השיטה לאבחון אוטיזם לאוטיזם על פי משרד הבריאות הישראלי

[7] מאמר על אודות השוני בין בנים ובנות הנמצאים על הספקטרום האוטיסטי וכיצד הוא מקשה על האבחון 

[8] מאמר על אודות התופעה של תת-אבחון בקרב בנות ונשים הנמצאות על הספקטרום האוטיסטי

[9] מאמר המרכז הלאומי הישראלי לחקר אוטיזם על תנועת עיניים בקרב ילדים עם אוטיזם   פורסם כאן

[10] קישור למחקרים של המרכז הלאומי לחקר אוטיזם על מעקב עיניים

[11] סרטון קצר שמסביר על טכנולוגיית מעקב עיניים לזיהוי אוטיזם