Un robot haptique pour la régulation émotionnelle des personnes avec un trouble du spectre de l'autisme

A haptic robot for emotional regulation in individuals with autism spectrum disorder

• Auteur / Autrice : Clément Blanc
• Direction : Viviane Kostrubiec, Jean-Christophe Buisson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 11/07/2023
• Etablissement(s) : Toulouse 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Comportement, Langage, Éducation, Socialisation, Cognition (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'études et de recherches en psychopathologie et psychologie de la santé (Toulouse ; 2016-....)
• Jury : Président / Présidente : Magali Batty
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Denis Mottet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Julien Lagarde, Claire Wardak

Mots clés

Mots clés contrôlés

Emploi en thérapeutique

Robotique

Interaction homme-robot

Activité motrice

Émotions

Psychologie

Autistes

Mots clés libres

Trouble du spectre de l’autisme (TSA)

Coordination haptique

Robotique

Perception-action

Activité électrodermale

Anxiété

Autism Spectrum Disorder (ASD)

Haptic coordination

Robot

Perception-action

Electrodermal activity

Anxiety

Résumé

Les stéréotypies motrices, longtemps ignorées par les thérapeutes, pourraient être des stratégies de défense dans lesquelles s’absorbent les personnes avec un trouble du spectre de l’autisme (TSA) afin de réguler leur éveil émotionnel. Se pose alors la question : comment aider une personne avec TSA à expérimenter un monde plus ordonné, moins angoissant, propice à l’action planifiée et à la création de liens sociaux ? La possibilité suggérée dans cette thèse consiste à aider les personnes avec TSA à exploiter l’effet apaisant du mouvement coordonné. Nous proposons que les effets socio-émotionnels positifs de la coordination inter-personnelle puissent être reproduits chez des personnes au développement typique (TD) et avec TSA interagissant avec un robot haptique adaptatif : un automate qui détecterait et maintiendrait automatiquement la fréquence préférentielle de l’individu avec lequel il interagit. Comme ces stéréotypies peuvent stigmatiser les personnes avec TSA dans des situations sociales, les cliniciens cherchent à leur donner une forme socialement acceptable. Ainsi, au lieu d’un robot humanoïde, nous avons opté pour la construction d’une balle anti-stress robotisée, un objet portable, que l’on pourrait à court-terme proposer aux acteurs de terrain.La première étude a pour objectif d’évaluer comment l’interaction avec une balle anti-stress vibrante impacte l'anxiété et l'arousal chez des participants TD. Nos résultats indiquent que la balle a joué un rôle dans le soulagement du stress : l'activité électrodermale (EDA) et l'anxiété ont diminué après cette interaction haptique. Nous avons également observé que la stabilité de la coordination haptique a eu un effet sur l'arousal : lorsque la coordination était la plus stable, l'EDA était la plus élevée. Dans l'ensemble, les participants ont apprécié l'interaction avec une balle aux vibrations d’intensité rythmique, avec une préférence pour des vibrations plus lentes que leur fréquence de pression préférée.La deuxième étude porte sur l'impact de la balle vibrante robotisée sur l'anxiété et l'arousal chez des participants avec TSA en comparaison à des participants TD. L'interaction avec la balle a réduit l'EDA uniquement dans le groupe TD et a diminué l'anxiété dans les deux groupes. L'effet de la coordination haptique sur l'arousal était déterminé par la stabilité. En général, les participants ont apprécié l'interaction avec la balle vibrante et ont préféré des fréquences lentes.La troisième étude vise à étudier les effets d'une balle vibrante adaptative sur les préférences et l’arousal. Les résultats ont mis en évidence une relation entre la stabilité de la coordination haptique et l'arousal. Il est à noter que les participants ont montré une préférence pour la version adaptative de la balle plutôt que celles qui vibraient à une fréquence plus lente ou plus rapide que la fréquence préférée du participant.Enfin, la quatrième étude se consacre à évaluer l’acceptabilité et les effets de différents types de balle anti-stress (adaptative et non adaptative) sur les comportements pro-sociaux chez des enfants avec TSA participant à un groupe d’entraînement aux habiletés sociales. Nos données préliminaires ont indiqué que les enfants avec TSA ont porté un intérêt pour une balle produisant des vibrations. Plus précisément, ils ont préféré interagir avec une balle anti-stress robotisée adaptative. De surcroît, cette préférence s’accompagne d’une augmentation de comportements socialement adaptés.Pour conclure, en tenant compte des préférences et des besoins individuels, ce robot haptique pourrait aider les personnes avec TSA à mieux gérer leur anxiété, et à favoriser l'établissement de relations sociales.

Motor stereotypies, long ignored by therapists, could be defense strategies in which individuals with Autism Spectrum Disorder (ASD) immerse themselves to regulate their emotional arousal. This raises the question: how can we help individuals with ASD experience a more orderly and less distressing world, conducive to planned action and social connections? The possibility suggested in this thesis is to assist individuals with ASD in harnessing the soothing effect of coordinated movement. We propose that the positive socio-emotional effects of interpersonal coordination can be replicated in both typically developing (TD) individuals and individuals with ASD interacting with an adaptive haptic robot: an automated system that would automatically detect and maintain the preferred frequency of the individual it interacts with. As these stereotypies can stigmatize individuals with ASD in social situations, clinicians aim to provide them with socially acceptable forms. Therefore, instead of a humanoid robot, we have chosen to construct a robotic stress ball, a portable object that could be offered to field practitioners in the short term.The first study aims to evaluate how interaction with a vibrating stress ball impacts anxiety and arousal in TD participants. Our results indicate that the ball played a role in stress relief: electrodermal activity (EDA) and anxiety decreased after haptic interaction. We also observed that the stability of haptic coordination had an effect on arousal: when coordination was most stable, EDA was highest. Overall, participants enjoyed the interaction with a ball generating rhythmic intensity vibrations, with a preference for slower vibrations than their preferred pressure frequency.The second study focuses on the impact of the vibrating robotic ball on anxiety and arousal in participants with ASD compared to TD participants. Interaction with the ball reduced EDA only in the TD group and decreased anxiety in both groups. The effect of haptic coordination on arousal was determined by stability. In general, participants enjoyed the interaction with the vibrating ball and preferred slower frequencies.The third study aims to examine the effects of an adaptive vibrating ball on preferences and arousal. The results highlighted a relationship between the stability of haptic coordination and arousal. It is worth noting that participants showed a preference for the adaptive version of the ball rather than those vibrating at a slower or faster frequency than their preferred frequency.Finally, the fourth study focuses on evaluating the acceptability and effects of different types of stress balls (adaptive and non-adaptive) on prosocial behaviors in children with ASD participating in a social skills training group. Our preliminary data indicated that children with ASD showed an interest in a ball producing vibrations. Specifically, they preferred interacting with an adaptive robotic stress ball. Moreover, this preference was accompanied by an increase in socially adaptive behaviors.In conclusion, taking into account individual preferences and needs, this haptic robot could help individuals with ASD better manage their anxiety and foster the establishment of social relationships.