توانمندسازی کودکان استثنایی

توانمندسازی کودکان استثنایی

سنتزپژوهی کیفی کاربرد یادگیری عمیق در تحلیل ویدئویی تعاملات اجتماعی برای تشخیص زودهنگام اختلال طیف خودمانده در کودکان پیش‌دبستانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشیار گروه علوم تربیتی، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه اراک، اراک، ایران.
2 کارشناس ارشد تکنولوژی آموزشی، دانشکده روان شناسی و علوم تربیتی، دانشگاه علامه طباطبائی، تهران، ایران
10.22034/ceciranj.2026.566116.2013
چکیده
تشخیص زودهنگام اختلال طیف خودمانده (ASD) در کودکان پیش‌دبستانی مستلزم تحلیل دقیق تعاملات اجتماعی است که با روش‌های سنتی همراه با ذهنیت و خطای انسانی است. یادگیری عمیق با قابلیت استخراج خودکار الگوهای پیچیده از داده‌های ویدئویی، فرصتی نوین برای ارتقای دقت و عینیت تشخیص فراهم می‌کند. این سنتزپژوهی با هدف تحلیل نظام‌مند کاربردهای یادگیری عمیق در تحلیل ویدئویی تعاملات اجتماعی برای شناسایی زودهنگام علائم اختلال طیف خودمانده در کودکان 4 تا ۶ سال انجام شد. این مطالعه با روش سنتزپژوهی کیفی و با پیروی از دستورالعمل PRISMA انجام گرفت. جست‌وجوی سیستماتیک در پایگاه‌های اسکوپوس، وب آو ساینس، پابمد، اریک و مجله‌های تخصصی فارسی در بازه زمانی ۲۰۱۳ تا ۲۰۲5 انجام شد. پس از اعمال معیارهای ورود (مطالعات تجربی با استفاده از مدل‌های یادگیری عمیق برای تحلیل ویدئوی تعاملات اجتماعی کودکان پیش‌دبستانی با/بدون اختلال طیف خودمانده) و معیارهای خروج (مطالعات غیرمستقیم، مروری بدون داده اولیه)، ۲۷ مطالعه واجد شرایط انتخاب شدند. تحلیل داده‌ها با روش کدبندی دو مرحله‌ای (کدهای باز مفاهیم مؤلفه‌های اصلی) و با استفاده از نرم‌افزار MAXQDA 2022 انجام پذیرفت. کیفیت مطالعات با چک‌لیست CASP ارزیابی شد. از تحلیل ۱۱۲ کد اولیه، ۱۴ مفهوم و در نهایت ۶ مؤلفه کلیدی استخراج گردید که سه ویژگی تمایزدهنده دارند: (۱) تمرکز بر شاخص‌های رفتاری عینی مانند تحلیل حرکات چشم، هماهنگی حرکتی و میکروحرکات چهره با مدل‌های CNN و LSTM؛ (۲) تلفیق چندوجهی داده‌ها از طریق ترکیب ویدئو با سیگنال‌های عصبی (EEG) و فیزیولوژیک (GSR) در معماری‌های چندمدلی ؛ (۳) طراحی محیط‌های تعاملی هوشمند مبتنی بر ربات‌ها و بازی‌های جدی که همزمان هم داده جمع‌آوری و هم مداخله آموزشی انجام می‌دهند. مهم‌تر از همه، این سنتزپژوهی نشان داد که مطالعات پیشین عمدتاً بر دقت تشخیصی (تا ۹۴٪) تمرکز کرده‌اند، در حالی که ابعاد اخلاقی (حریم خصوصی داده‌های ویدئویی کودکان)، قابلیت تعمیم مدل‌ها به جمعیت‌های فرهنگی متنوع (شامل کودکان ایرانی) و شفافیت الگوریتمی به‌طور جدی نادیده گرفته شده‌اند. در نتیجه می‌توان گفت که یادگیری عمیق پتانسیل تحول‌آفرینی در تشخیص زودهنگام اختلال طیف خودمانده را دارد، اما گذار از آزمایشگاه به کاربست بالینی مستلزم توسعه چارچوبی اخلاقی-تربیتی است که عینیت الگوریتمی را با حساسیت‌های فرهنگی و حقوق کودک تلفیق کند. پیشنهاد می‌شود پژوهش‌های آینده: (۱) مدل‌های یادگیری انتقالی را برای تطبیق معماری‌های غربی با ویژگی‌های رفتاری کودکان ایرانی توسعه دهند؛ (۲) با مشارکت متخصصان روان‌شناسی کودک، معیارهای «تعامل سالم» را برای جمعیت ایرانی تدوین کنند تا از سوگیری فرهنگی در برچسب‌گذاری داده‌ها جلوگیری شود؛ و (۳) پلتفرم‌های بومی برای جمع‌آوری و اشتراک‌گذاری داده‌های ویدئویی آنونیم‌شده کودکان ایرانی با رعایت قانون حمایت از داده‌های شخصی طراحی شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Qualitative Research Synthesis of the Application of Deep Learning in Video Analysis of Social Interactions for Early Diagnosis of Autism Spectrum Disorder in Preschool Children

نویسندگان English

Rahim Moradi 1
Mozhgan Ghanat 2
1 Associate Professor, Department of Educational Sciences, Faculty of Humanities, University of Arak, Arak, Iran
2 M.A. in Educational Technology, Faculty of Psychology and Educational Sciences, Allameh Tabataba’i University, Tehran, Iran
چکیده English

Early diagnosis of autism spectrum disorder (ASD) in preschool children requires a precise analysis of social interactions, which is often prone to subjectivity and human error when using traditional methods. Deep learning, with its ability to automatically extract complex patterns from video data, offers a novel opportunity to enhance diagnostic accuracy and objectivity. This research synthesis aimed to systematically analyze the applications of deep learning in the video analysis of social interactions for the early identification of ASD symptoms in children aged 4 to 6 years. The study was conducted using a qualitative research synthesis method following the PRISMA guidelines. A systematic search was performed across Scopus, Web of Science, PubMed, ERIC, and specialized Persian journals for the period between 2013 and 2025. Following the application of inclusion criteria (empirical studies utilizing deep learning models to analyze social interaction videos of preschool children with or without ASD) and exclusion criteria (indirect studies, reviews without primary data), 27 eligible studies were selected. Data analysis was carried out using a two-stage coding method (open codes →\rightarrow→ concepts →\rightarrow→ core components) assisted by MAXQDA 2022 software. The quality of the included studies was appraised using the CASP checklist. From the analysis of 112 initial codes, 14 concepts and ultimately 6 key components were extracted, which are characterized by three distinguishing features: (1) focusing on objective behavioral indicators such as gaze tracking, motor coordination, and facial micro-expressions using CNN and LSTM models; (2) multimodal data fusion by combining video with neural (EEG) and physiological (GSR) signals within multi-model architectures; and (3) designing smart interactive environments based on robotics and serious games that simultaneously collect data and deliver educational interventions. Most importantly, this synthesis revealed that previous studies have predominantly focused on diagnostic accuracy (up to 94%), while seriously neglecting ethical dimensions (privacy of children’s video data), the generalizability of models to culturally diverse populations (including Iranian children), and algorithmic transparency. In conclusion, although deep learning holds transformative potential for the early diagnosis of ASD, transitioning from the laboratory to clinical practice requires the development of an ethical-pedagogical framework that integrates algorithmic objectivity with cultural sensitivities and children’s rights. Future research is recommended to: (1) develop transfer learning models to adapt Western architectures to the behavioral characteristics of Iranian children; (2) collaborate with child psychology experts to define criteria for “healthy interaction” within the Iranian population to prevent cultural bias in data labeling; and (3) design localized platforms for collecting and sharing anonymized video data of Iranian children in compliance with personal data protection regulations.

کلیدواژه‌ها English

Autism Spectrum Disorder
Deep Learning
Early Diagnosis
Preschool Children
Social Interactions
Video Analysis
حسن زاده، س.، شاویسی، س و ارجمند نیا، ع. ا. (1404). مقایسه‌ اثربخشی سیستم ارتباط مبادله‌ تصویر و آموزش گفتار بر رشد مهارت‌های ارتباطی و اجتماعی کودکان طیف خودمانده بدون کلام. توانمندسازی کودکان استثنایی، 16(4)، 13-1. [link]       
زارعی مردخه، ف.، حسین‌خانزاده، ع و خسروجاوید، م. (1405). اثربخشی داستان‌های اجتماعی مبتنی بر نظریه‌‌گری با شیوه‌ ویدئویی بر مهارت اجتماعی و پرخاشگری کودکان با اختلال طیف خودمانده. توانمندسازی کودکان استثنایی، 17(1)، 13-1. [link]
مرادی ر و زارعی زوارکی ا. (1393). کاربرد آموزش فن آوری چندرسانه ای در حیطه مهارت های اجتماعی دانش آموزان اتیسم. تعلیم  و تربیت استثنایی. ۱ (۱۲۳) ،۵۷-۶۵. [link]
مرادی، ر و کاشی، ک. (1403). واکاوی و شناسایی قابلیتهای حمایتی هوش مصنوعی برای افراد دارای اختلال طیف اوتیسم: یک مطالعه نظام مند، اولین کنفرانس ملی هوش مصنوعی در آموزش و یادگیری، دانشگاه خوارزمی تهران. [link]
Abbas, H., Garberson, F., Glover, E., & Wall, D. P. (2017). Machine learning for early detection of autism (and other conditions) using a parental questionnaire and home video screening. In 2017 IEEE International Conference on Big Data (Big Data) (pp. 3558-3561). IEEE. [link]
Abbas, H., Garberson, F., Glover, E., & Wall, D. P. (2018). Machine learning approach for early detection of autism by combining questionnaire and home video screening. Journal of the American Medical Informatics Association, 25(8), 1000-1007. [link]
Ahuja, D., Sarkar, A., Chandra, S., & Kumar, P. (2022). Wearable technology for monitoring behavioral and physiological responses in children with autism spectrum disorder: A literature review. Technology and Disability, 34(2), 69-84. [link]
Alkahtani, H., Aldhyani, T. H., & Alzahrani, M. Y. (2023). Early screening of autism spectrum disorder diagnoses of children using artificial intelligence. Journal of Disability Research, 2(1), 14-25. [link]
Atlam, E. S., Aljuhani, K. O., Gad, I., Abdelrahim, E. M., Atwa, A. E. M., & Ahmed, A. (2025). Automated identification of autism spectrum disorder from facial images using explainable deep learning models. Scientific Reports, 15(1), 26682. [link]
Beary, M., Hadsell, A., Messersmith, R., & Hosseini, M. P. (2020). Diagnosis of autism in children using facial analysis and deep learning. arXiv preprint arXiv:2008.02890. [link]
Cai, M., Li, M., Xiong, Z., Zhao, P., Li, E., & Tang, J. (2022, September). An advanced deep learning framework for video-based diagnosis of asd. In International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention (pp. 434-444). Cham: Springer Nature Switzerland. [link]
Chen, S., Jiang, M., & Zhao, Q. (2024). Deep learning to interpret autism spectrum disorder behind the camera. IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems, 16(5), 1803-1813. [link]
Cilia, F., Carette, R., Elbattah, M., Dequen, G., Guérin, J. L., Bosche, J., ... & Le Driant, B. (2021). Computer-aided screening of autism spectrum disorder: eye-tracking study using data visualization and deep learning. JMIR human factors, 8(4), e27706. [link]
Derbali, M., Jarrah, M., & Randhawa, P. (2023). Autism spectrum disorder detection: Video games based facial expression diagnosis using deep learning. International Journal of Advanced Computer Science and Applications, 14(1). [link]
Ghosn, F., Navalón, P., Pina-Camacho, L., Almansa, B., Sahuquillo-Leal, R., Moreno-Giménez, A., ... & García-Blanco, A. (2022). Early signs of autism in infants whose mothers suffered from a threatened preterm labour: a 30-month prospective follow-up study. European Child & Adolescent Psychiatry, 1-13. [link]
Goodfellow, I., Bengio, Y., Courville, A., & Bengio, Y. (2016). Deep learning (Vol. 1, No. 2). Cambridge: MIT press. [link]
Ghovati, F., Ashtari, A., Soleimani, F., Zarifian, T., Vahedi, M., & Goshtai, S. M. (2025). An investigation and comparison of early communication skills in Persian-speaking children with autism spectrum disorder using communication skills checklist (CSC). Journal of Rehabilitation, 26(3), 422-445. [link]
Hato, S. (2024). Deep learning approaches to predicting autism spectrum disorder diagnosis from video data (Master's thesis). [link]
Jin, L., Cui, H., Zhang, P., & Cai, C. (2024). Early diagnostic value of home video–based machine learning in autism spectrum disorder: a meta-analysis. European Journal of Pediatrics, 184(1), 37. [link]
Kim, D. Y., Do, R., Shin, Y., Sim, H., Kim, H., Cho, S., ... & Kim, B. N. (2025). Automated AI based identification of autism spectrum disorder from home videos. npj Digital Medicine, 8(1), 607. [link]
Kojovic, N., Natraj, S., Mohanty, S. P., Maillart, T., & Schaer, M. (2021). Using 2D video-based pose estimation for automated prediction of autism spectrum disorders in young children. Scientific Reports, 11(1), 15069. [link]
Lakkapragada, A., Kline, A., Mutlu, O. C., Paskov, K., Chrisman, B., Stockham, N., ... & Wall, D. P. (2022). The classification of abnormal hand movement to aid in autism detection: Machine learning study. JMIR Biomedical Engineering, 7(1), e33771. [link]
Landis, J. R., & Koch, G. G. (1977). The measurement of observer agreement for categorical data. biometrics, 159-174. [link]
Leblanc, E., Washington, P., Varma, M., Dunlap, K., Penev, Y., Kline, A., & Wall, D. P. (2020). Feature replacement methods enable reliable home video analysis for machine learning detection of autism. Scientific reports, 10(1), 21245. [link]
Leo, M., Bernava, G. M., Carcagnì, P., & Distante, C. (2022). Video-based automatic baby motion analysis for early neurological disorder diagnosis: State of the art and future directions. Sensors, 22(3), 866. [link]
Lu, A., & Perkowski, M. (2021). Deep learning approach for screening autism spectrum disorder in children with facial images and analysis of ethnoracial factors in model development and application. Brain Sciences, 11(11), 1446. [link]
Meng, F., Li, F., Wu, S., Yang, T., Xiao, Z., Zhang, Y., ... & Luo, X. (2023). Machine learning-based early diagnosis of autism according to eye movements of real and artificial faces scanning. Frontiers in Neuroscience, 17, 1170951. [link]
Moradi, R., Sharifidaramadi, P., & Rezaei, Z. (2025). Analyze the lived experience of teachers with students on the autism spectrum in virtual education: a phenomenological study. Journal of Exceptional Education, 24(184), 67-78. [link]
Park, S., Chang, S., & Oh, J. (2024). Utilizing deep learning for early diagnosis of autism: Detecting self-stimulatory behavior. International Journal of Advanced Culture Technology, 148-158. [link]
Pereira, D. J., Morais, S., Sayal, A., Pereira, J., Meneses, S., Areias, G., ... & Castelo-Branco, M. (2024). Neurofeedback training of executive function in autism spectrum disorder: distinct effects on brain activity levels and compensatory connectivity changes. Journal of Neurodevelopmental Disorders, 16(1), 14. [link]
Perochon, S., Di Martino, J. M., Carpenter, K. L., Compton, S., Davis, N., Eichner, B., ... & Dawson, G. (2023). Early detection of autism using digital behavioral phenotyping. Nature Medicine, 29(10), 2489-2497. [link]
Prakash, V. G., Kohli, M., Prathosh, A. P., Juneja, M., Gupta, M., Sairam, S., ... & Goyal, N. (2025). Video‐based real‐time assessment and diagnosis of autism spectrum disorder using deep neural networks. Expert Systems, 42(1), e13253. [link]
Sadiq, S., Castellanos, M., Moffitt, J., Shyu, M. L., Perry, L., & Messinger, D. (2019, November). Deep learning-based multimedia data mining for autism spectrum disorder (ASD) diagnosis. In 2019 international conference on data mining workshops (ICDMW) (pp. 847-854). IEEE. [link]
Shafiee, E., Arjmandnia, A. A., Ghasemzadeh, S., Hasanzadeh, S., & Gholamali Lavasani, M. (2023). The applicability of assistive technology in the education and treatment of children with autism: A systematic review. Pajouhan Scientific Journal, 21(4), 295-304. [link]
Sleiman, E., Mutlu, O. C., Surabhi, S., Husic, A., & Kline, A. (2022). Deep learning-based autism spectrum disorder detection using emotion features from video recordings: model development and validation. JMIR, 7(2), e39982. [link]
Tariq, Q., Fleming, S. L., Schwartz, J. N., Dunlap, K., Corbin, C., Washington, P., ... & Wall, D. P. (2019). Detecting developmental delay and autism through machine learning models using home videos of Bangladeshi children: development and validation study. Journal of medical Internet research, 21(4), e13822. [link]
Uddin, M. Z., Shahriar, M. A., Mahamood, M. N., Alnajjar, F., Pramanik, M. I., & Ahad, M. A. R. (2024). Deep learning with image-based autism spectrum disorder analysis: A systematic review. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 127, 107185. [link]
Wang, L., Meng, H., Meng, Z., Wang, Y., & Wong, P. C. (2025). A systematic review and meta-analysis of autism screening and diagnosis in children using video-assisted telehealth technology. Digital Health, 11, 20552076251386705. [link]
Washington, P., Leblanc, E., Dunlap, K., Penev, Y., Kline, A., Paskov, K., ... & Wall, D. P. (2020). Precision telemedicine through crowdsourced machine learning: testing variability of crowd workers for video-based autism feature recognition. Journal of personalized medicine, 10(3), 86. [link]
Washington, P., Tariq, Q., Leblanc, E., Chrisman, B., Dunlap, K., Kline, A., ... & Wall, D. P. (2021). Crowdsourced privacy-preserved feature tagging of short home videos for machine learning ASD detection. Scientific reports, 11(1), 7620. [link]
Wu, C., Liaqat, S., Helvaci, H., Chcung, S. C. S., Chuah, C. N., Ozonoff, S., & Young, G. (2021, March). Machine learning based autism spectrum disorder detection from videos. In 2020 IEEE International Conference on E-health Networking, Application & Services (HEALTHCOM) (pp. 1-6). IEEE. [link]
Yang, Z., Zhang, Y., Ning, J., Wang, X., & Wu, Z. (2025). Early Diagnosis of Autism: A Review of Video-Based Motion Analysis and Deep Learning Techniques. IEEE Access. [link]
Zunino, A., Morerio, P., Cavallo, A., Ansuini, C., Podda, J., Battaglia, F., ... & Murino, V. (2018, August). Video gesture analysis for autism spectrum disorder detection. In 2018 24th international conference on pattern recognition (ICPR) (pp. 3421-3426). IEEE. [link]

  • تاریخ دریافت 23 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری 09 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 10 خرداد 1405