«Я видел их тоненькие шеи» здесь — часть сложного предложения, пояснительная конструкция, которая является логическим продолжением, дополнением той части, которая стоит перед тире. С ее помощью автор объясняет, почему он решил, что мальчики сидели к нему спиной.
Согласно правилам, если перед пояснительной конструкцией нет слов а именно, то есть и т. п., то ее открывает тире: «Хозяев не было дома — дверь была закрыта». Подробнее: http://www.yaklass.ru/p/russky-yazik/11-klass/prostoe-oslozhnennoe-predlozhenie-10915/obosoblennye-i-neobosoblennye-chleny-predlozheniia-10940/re-0f51a482-f8f9-4d28-93a5-d006a75852b9.
Вставные конструкции, как правило, вносят какие-то уточнения, пояснения, поправки и выделяются из текста, словно инородные элементы: «Я пошел спать (было 22:00)». Основная мысль здесь в том, что человек пошел спать, дополнение о времени — второстепенно. В вашем же предложении автор обращает внимание на то, что он видел лишь шеи сидящих спиной мальчиков, тогда как девочка сидела к нему лицом. Такое противопоставление делает невозможной интерпретацию обсуждаемой части как вставной конструкции.
Таким образом, предложение действительно сложное с бессоюзной (часть после тире) и сочинительной связью (после союза а).