Explorer des Approches Multisensorielles en Réalité Etendue pour des Enfants Autistes : Améliorer le Bien-Etre et Évaluer la Perception Sonore

Exploring Multisensory Extended Reality Approaches for Autistic Children : Improve Well-Being and Assess Auditory Perception

• Auteur / Autrice : Valentin Bauer
• Direction : Patrick Bourdot, Tifanie Bouchara
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 25/01/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Informatique et sciences du numérique (2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire interdisciplinaire des sciences du numérique (Orsay, Essonne ; 2021-....)
• Jury : Président / Présidente : Ouriel Grynszpan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sarah Parsons, Giuseppe Riva, Daniel Mestre, Stefania Serafin, Isabelle Viaud-Delmon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sarah Parsons, Giuseppe Riva

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conception centrée sur l'utilisateur

Réalité augmentée

Autisme

Mots clés libres

Autisme

Réalité Etendue

Multisensoriel

Audio

Conception centrée utilisateur

Visiocasque

Autism

Extended Reality

Multisensory

Audio

User-Centered design

Head-Mounted display

Résumé

Cette thèse se concentre sur la conception et l'utilisation d'environnements de Réalité Etendue (RE) comme soutien à la perception sensorielle d'enfants autistes.Alors que la recherche sur l'autisme en RE, allant de la Réalité Augmentée (RA) à la Réalité Virtuelle (RV), est prometteuse pour étendre les interventions des praticiens, elle se concentre sur les compétences socio-émotionnelles d'enfants autistes légers. Pourtant, les interventions courantes ciblent le spectre entier au travers de nombreux aspects, dont la perception sensorielle. Partant de ce constat, j'ai mené 34 entretiens avec des personnes de la communauté de l'autisme pour comparer leurs besoins éventuels avec les études existantes en RE. Les résultats ont confirmé que certaines approches demeurent sous-explorées, permis de dresser un ensemble de recommandations de conception d'environnements de RE, et encouragé à plus explorer les approches sensorielles et de médiation. Pour considérer l'autisme modéré à sévère, la RA semble également plus adaptée que la RV, car permet de garder un contact avec l'environnement réel. A partir de ces résultats, deux initiatives de recherche ont été lancées au sein d'environnements cliniques en collaboration avec des praticiens.Dans la première partie de cette thèse, j'ai étudié la possibilité d'utiliser des approches sensorielles en RE pour sécuriser des enfants autistes et renforcer leur lien avec le praticien. L'application de RA Magic Bubbles a ainsi été créée pour compléter les interventions sensorielles courantes, telles que Snoezelen et la thérapie par l'intégration sensorielle, qui sont parfois limitées en termes de flexibilité ou d'accès. Un processus de conception centrée utilisateur a été mené pour un hôpital de jour avec deux psychologues et une médecin psychiatre, puis validé avec onze praticiens. Après des tests d'acceptabilité et d'usabilité avec dix enfants avec des troubles neurodéveloppementaux, une étude de terrain de plusieurs mois avec sept enfants autistes a confirmé son potentiel de réassurance et d'interaction sociale. De plus, en utilisant la théorie ancrée, j'ai construit une catégorisation de leurs expériences qui pourrait renseigner de futures recherches en RE sur l'autisme. Pour compléter ces résultats, deux applications de RV ont été créées, basées sur une autre intervention sensorielle, la musicothérapie. Elles explorent respectivement la performance musicale, en collaboration avec une musicothérapeute dans un conservatoire de musique, et le dialogue musical, avec les psychologues de l'hôpital de jour. Des pré-tests avec trois enfants autistes ont été positifs quant à leur acceptabilité et engagement. Afin de rendre les environnements présentés ci-dessus encore plus sécurisants, ils doivent maintenant être individualisés selon une meilleure évaluation des stimuli perçus comme négatifs ou positifs par les individus.Dans la seconde partie de cette thèse, je me suis donc concentré sur l'utilisation de la RA pour évaluer le Fonctionnement Auditif Atypique (FAA) d'enfants autistes, en collaboration avec un psychomotricien. En effet, bien que le FAA impacte fortement leur vie quotidienne, les profils sensoriels et tests auditifs actuels ne permettent pas de tester des stimuli variés dans des contextes écologiques. Ceci empêche de différencier les réactions émotionnelles et physiques par rapport aux sons et donc de développer des stratégies sensorielles appropriées. J'ai commencé par développer une taxonomie sonore représentative du FAA autistique au travers d'une revue systématique de la littérature. Je l'ai ensuite validée, hiérarchisée, et améliorée avec un questionnaire en ligne répondu par 68 personnes de la communauté de l'autisme. Une application en RA a enfin été conçue pour réaliser de telles évaluations. Des tests futurs sont prévus avec des personnes autistes dans un cabinet de psychomotricité.Cette thèse conclut en dressant des perspectives de recherches issues des résultats principaux.

This thesis focuses on the design and use of Extended Reality (XR) environments for supporting autistic children regarding sensory perception.While autism XR research, ranging from Augmented Reality (AR) to Virtual Reality (VR), is promising to extend practitioners' interventions, it mainly addresses the socio-emotional abilities of children with mild autism. Yet, common interventions address the entire spectrum by targeting a range of abilities, including sensory perception. Based on these observations, I conducted 34 interviews with autism stakeholders to compare their practical needs with the literature XR uses and designs. Findings confirmed the presence of a research gap, provided a set of XR guidelines, and called for further exploration of XR sensory and mediation approaches. Furthermore, to better consider moderate to severe autism, AR seemed more suited than VR, as allowing children to keep contact with the real environment and their usual practitioner. To examine this objective, two research endeavors were conducted within clinical settings in collaboration with practitioners.In the first part of this thesis, I investigated the possibility of using sensory and mediation XR approaches to support reassurance and to reinforce the child-practitioner relationship. To that end, an AR application called Magic Bubbles was created to complement usual sensory interventions, such as Snoezelen and Sensory Integration Therapy, which are sometimes limited in terms of flexibility or access. A user-centered design process was conducted for a day hospital setting with two psychologists and one psychiatrist, and validated by a clinical team of eleven practitioners. After acceptability and usability testing with ten children with neurodevelopmental disorders, a long-term field study with seven autistic children confirmed its potential for reassurance and social interaction. Moreover, using a grounded theory approach, I built a categorization of children's experiences, which could inform future autism XR research. To complement these findings, VR was explored to extend another type of sensory intervention called music therapy. Two applications were created which respectively focus on the music performance in collaboration with a music therapist at a music conservatoire, and the music dialogue in collaboration with two psychologists at the day hospital. Preliminary tests with three autistic children were positive in terms of their acceptability and engagement. In order to make the multisensory XR spaces previously presented even more reassuring, they must be adapted based on a better assessment of the stimuli inducing negative or positive experiences among autistic individuals.In the second part of this thesis, I thus focused on using AR to assess the Atypical Auditory Functioning (AAF) of autistic children, in collaboration with a psychomotor therapist. Indeed, although AAF largely impacts the everyday life of autistic people, current sensory profiles and auditory exams prevent practitioners from testing various auditory stimuli in ecological settings. This makes it hard to differentiate between emotional and physical reactions towards sounds, and thus to develop appropriate sensory strategies. To address this issue, I started by developing a sound taxonomy being representative of autistic AAF through a systematic literature review. The items of the taxonomy were then validated, ranked, and enhanced, through an online questionnaire answered by 68 stakeholders. At last, an AR application was designed to perform such assessments. Future field tests are planned with autistic individuals at the therapist's office.The thesis concludes by drawing research perspectives based on the main research findings.