Constance spatiale haptique et attribution distale

Haptic spatial constancy and distal attribution

• Auteur / Autrice : Lucile Dupin
• Direction : John Kevin O'Regan, Mark Wexler
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences cognitives
• Date : Soutenance le 30/11/2015
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cognition, comportements, conduites humaines (Boulogne-Billancourt, Hauts-de-Seine ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Descartes (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Arlette Streri
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : John Kevin O'Regan, Mark Wexler, Arlette Streri, Gabriel Baud-Bovy, Dirk Kerzel, Vincent Hayward, Anatole Lécuyer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gabriel Baud-Bovy, Dirk Kerzel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Kinesthésie

Stimulation sensorielle

Mots clés libres

Haptique

Toucher

Mouvement

Kinesthésie

Perception spatiale

Substitution sensorielle

Haptic

Touch

Movement

Kinesthesis

Spatial perception

Sensory substitution

Résumé

L'environnement dans lequel nous évoluons nous apparaît comme stable. Il nous semble exister indépendamment de notre mouvement et du sens à partir duquel nous le percevons. Or, chacun de nos déplacements peut modifier l'information sensorielle : l'image rétinienne est constamment modifiée lorsque nous sommes en mouvement ou l'information tactile lorsque nous déplaçons la main pour identifier un objet. Par ailleurs, les éléments extérieurs peuvent se déplacer produisant également une modification de la stimulation de nos capteurs. La connaissance de notre propre mouvement dans cet environnement est un élément essentiel permettant de distinguer les modifications sensorielles liées à notre propre action de celles qui nous sont extérieure. Le mouvement est généralement réalisé par le capteur sensoriel: celui-ci subit la modification de stimulation liée à son propre déplacement. Le toucher est fondamentalement une modalité active car, l'objet exploré tactilement est généralement plus grand que la surface de peau utilisée pour ce faire. Le mouvement permet donc de reconstituer spatialement les caractéristiques de l'objet, en associant les informations locales successives. Mais, le nombre de degrés de liberté du mouvement en haptique complexifie cette opération, et l'on peut s'interroger sur la représentation de ce mouvement. Il a été observé que l'association sensorimotrice haptique apparaît pouvoir dépasser le cadre de son usage quotidien. Dans le cas de certains dispositifs de substitution sensorielle visuo-tactile, le participant, non-voyant ou bien les yeux bandés, déplace une caméra dont l'image est retransmise tactilement dans le dos grâce à une matrice de vibreurs tactiles. Après un entraînement, les participants rapportent percevoir l'élément filmé, et localisé dans l'espace. Or, il existe deux grandes différences par rapport à une perception tactile usuelle. Tout d'abord, la modification de la stimulation liée au mouvement correspond à une modalité distale, comme la vision, et non proximale comme l'est le toucher. Ensuite, le mouvement est réalisé par une partie du corps, le bras, et la conséquence sensorielle tactile est située sur une autre partie, le dos. Afin d'étudier l'association sensorimotrice dans la perception spatiale haptique, nous avons dû établir une méthodologie permettant de séparer le mouvement réalisé de la stimulation tactile résultante afin qu'ils soient situés à deux endroits distincts sur le corps. Nous avons tout d'abord choisi le cas où la conséquence tactile du mouvement d'une main est stimulée sur l'index de l'autre main. Cette expérience a montré qu'il existait une représentation du mouvement, abstraite de son origine, pouvant être associée avec la stimulation tactile situé sur l'autre main, sans entraînement. L'association sensorimotrice entre les deux bras peut être considérée comme un cas spécifique en raison de la coordination bimanuelle. Nous avons donc étudié cette association lorsque le mouvement est réalisé par le pied ou les yeux ou lorsqu'un point se déplace visuellement sans aucun mouvement du participant. Les résultats ont montré qu'il existe deux représentations complémentaires du mouvement. Une première, plus abstraite, correspondant au codage d'une direction dans l'espace. Elle est utilisée même lorsqu'il n'y a pas d'action mais simplement la visualisation d'un mouvement. L'autre représentation correspond aux caractéristiques du mouvement (amplitude/vitesse) et n'a pu être observé que lorsqu'il y avait une action. L'étude suivante s'est concentrée sur le référentiel de représentation de la direction du mouvement. Les résultats ont montré qu'il s'agissait en partie d'un référentiel centré sur le participant. Dans le cas où les bras étaient positionnés devant et à proximité du participant, présentaient une tendance plus instable voire allocentrique pour certains participants.

The world appears stable to us. It seems to exist independently from our own movements and the sense we use to perceive it. Our movements can however modify the sensory information we receive: the retinal image is constantly modified when we walk as is the tactile stimulation when we move the hand to identify an object. External objects can also move in the meantime, further modifying the stimulation. The knowledge of our own movement in the environment is necessary to distinguish sensory modifications linked to our own action and the ones linked to external movement. In most of the cases, the sensory receptor itself is moved in order to perceive and it generates the sensory modification linked to its movement. Touch is fundamentally an active modality. Explored objects are generally larger than the skin surface used to perceive them. Spatial characteristics of the objects are perceived thanks to the movement, by combining the successive local tactile information, which is made even more complicated by the degrees of freedom inherent to the movement in haptic perception. This leads to the question on how the movement is represented. It has been observed that sensory-motor combination in haptic goes beyond the way it is normally used on a daily basis. Participants -blind or blindfolded- uses visuo-tactile sensory substitution displays by moving a camera. The resulting image is "displayed" tactilely on the back of the participant using a matrix of vibrators. After a period of training, participants report that they perceive the filmed object, located in space. There are two main differences between this experiment and the usual haptic perception. First, the modification of the stimulation linked to the movement corresponds to a distal modality, like vision, and not a proximal modality, like haptic. Then, the movement is made with one part of the body, the arm, and the sensory consequence is perceived on another part of the body, the back. In order to study the sensory-motor association in spatial haptic perception, we have set up a method to divide location of the movement on the body from the location where the resulting tactile consequence is perceived. Our first study was the case of moving one hand and feeling the tactile consequence on the other hand's index finger. This experiment has shown that a representation of the movement, abstract from its location on the body, could be associated to the tactile simulation, without training. Moreover, we have studied this association in the situations where feet or eyes move, or for a seen motion (without any movement of the participant). Results have shown that there are two distinct and complementary representations of the movement. The first one, more abstract, corresponds to the spatial direction. It is used even when there is no action -visual movement-. The other representation corresponds to the movement's characteristics (amplitude/velocity) and hasn't been observed when participants are not moving. In another experiment, we have studied the reference frame of the movement's direction. Results have shown that the main part of the reference frame was egocentric but in the cases where the arms were positioned in front of and near from the participant, the reference frame was instable and even allocentric for some participants.