Influence de modulations sensorielles sur la navigation et la mémoire spatiale en réalité virtuelle : Processus cognitifs impliqués

Influence of sensory modulations on virtual spatial navigation and memory : Cognitive Processes involved

• Auteur / Autrice : Mélanie Cogné
• Direction : Pierre-Alain Joseph, Évelyne Klinger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences cognitives et ergonomie. Option Sciences Cognitives
• Date : Soutenance le 18/10/2017
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sociétés, politique, santé publique (Talence, Gironde ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Handicap, Activité, Cognition, Santé (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Stephanie Clarke
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sophie Jacquin-Courtois, Pascale Pradat-Diehl, Patrick Dehail
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Azouvi, Sophie Jacquin-Courtois

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mémoire spatiale

Réalité virtuelle en médecine

Mots clés libres

Navigation spatiale

Mémoire spatiale

Réalité virtuelle

Stimuli sensoriels

Indices

Perception

Spatial navigation

Spatial memory

Sensorial stimuli

Auditory stimuli

Cues

Perception

Résumé

Se déplacer selon un but déterminé est une activité courante de la vie quotidienne. Des capacités cognitives variées sont associées aux déplacements, comme la navigation, la mémoire ou encore l’orientation spatiale. De nombreux patients cérébro-lésés ou atteints par une maladie neuro-dégénérative présentent des difficultés topographiques qui retentissent sur leur autonomie en vie quotidienne. Les outils de réalité virtuelle permettent d’évaluer la navigation et la mémoire spatiale à grande échelle, avec une bonne corrélation entre cette évaluation et celle qui serait réalisée dans un environnement réel. La réalité virtuelle permet également d’ajouter des stimuli à la tâche proposée. Ces stimuli additionnels peuvent être contextuels, c’est à dire reliés à la tâche à réaliser dans l’environnement virtuel, ou noncontextuels, soit sans lien avec la tâche à accomplir. Ce travail de thèse s’est attaché à évaluer l’impact de stimuli auditifs et visuels sur la navigation et la mémoire spatiale de patients cérébro-lésés ou présentant une maladie neuro-dégénérative, dans des expériences de réalité virtuelle. Les deux premiers volets de cette thèse ont étudié l’effet de stimuli auditifs contextuels ou non-contextuels lors d’une tâche de courses au sein du supermarché virtuel VAP-S. Le premier volet a montré que des stimuli auditifs contextuels de type effet sonar et énoncé du nom du produit facilitaient la navigation spatiale de patients cérébro-lésés impliqués dans cette tâche de courses. Le second volet a mis en évidence que des sons non-contextuels avec une importante saillance cognitive ou perceptuelle péjoraient la performance de navigation de patients ayant présenté un accident vasculaire cérébral. Les deux volets suivants de cette thèse ont étudié l’effet d’indiçages visuels ou auditifs dans une tâche de navigation spatialedans un quartier virtuel. Ainsi, le troisième volet de la thèse a démontré que des indices visuels comme des flèches directionnelles ou des points de repère sursignifiés facilitaient la navigation spatiale et certains aspects de mémoire spatiale de patients avec des troubles cognitifs légers (MCI) ou présentant une Maladie d’Alzheimer. Enfin, le quatrième volet a mis en évidence qu’un indiçage auditif par des bips indiquant la direction à chaque intersection améliorait la navigation spatiale de patients cérébro-lésés droits présentant une héminégligence visuelle et auditive controlatérale. Ces résultats suggèrent que des stimuli auditifs et visuels pourraient être utilisés lors de prises en charge rééducatives et réadaptatives de patients présentant des difficultés topographiques, ainsi qu’en vie quotidienne par le biais de la réalité augmentée afin de faciliter leurs déplacements. L’impact des stimuli chez les sujets sains et chez les cérébrolésés est différent et justifie une analyse spécifique de processus probablement distincts impliqués lors des déficits cognitifs.

Navigating in a familiar or unfamiliar environment is a frequent challenge for human beings. Many patients with brain injury suffer from topographical difficulties, which influences their autonomy in daily life. Virtual Reality Tools enable the evaluation of largescale spatial navigation and spatial memory, resembling a real environment. Virtual reality also permits to add stimuli to the software. These stimuli can be contextual, that is to say linked to the task that participants have to accomplish in the Virtual Environment, or non-contextual, i.e. with no link with the require task. This thesis investigates whether visual or auditory stimuli influence spatial navigation and memory in Virtual Environments of patients with brain injury or with a neurodegenerative disease. The first part of the thesis showed contextual auditory stimuli type a sonar effect and the names of products of the shopping list improved spatial navigation of brain-injured patients during a shopping task in the virtual supermarket VAP-S. The second part of this thesis highlighted that non-contextual auditory stimuli with a high perceptual or cognitive salience decreased spatial navigation performance of brain-injured patients during a shopping task in the VAP-S. The third part of this thesis showed that visual cues like directional arrows and salient landmarks improved spatial navigation and some aspects of spatial memory of patients with Alzheimer’s disease or Mild Cognitive Impairments during a navigation task in a virtual district. The last part of this thesis demonstrated that auditory cues, i.e. beeping sounds indicating the directions, increased spatial navigation in a virtual district of patients who have had a stroke with contra-lesional visual and auditory neglect. These results suggest that some visual and auditory stimuli could be helpful for spatial navigation and memory tasks in patients with brain injury of neuro-degenerative disease. It further offers new research avenues for neuro-rehabilitation, such as the use of augmented reality in real-life settings to support the navigational capabilities of these patients.