Echange d’information et émergence des rôles lors d’interactions haptiques interpersonnelles

Information exchange and role emergence during interpersonal haptic interactions

• Auteur / Autrice : Clémentine Colomer
• Direction : Julien Lagarde, Ganesh Gowrishankar
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences du Mouvement Humain - MPL
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 12/12/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-….)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du Mouvement Humain (Marseille ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : EuroMov Digital Health in Motion
• Jury : Président / Présidente : Christine Azevedo-coste
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julien Lagarde, Raoul Huys, Isabelle Siegler, Ganesh Gowrishankar, Brice Isableu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Raoul Huys, Isabelle Siegler

Mots clés

Mots clés libres

Interaction haptique

Causalité de Granger-Geweke

Division de la tâche

Émergence de rôles

Sous-mouvements

Dyades

Haptic interaction

Granger-Geweke causality

Task division

Emergence of roles

Submovements

Dyads

Résumé

Les interactions interpersonnelles font partie de notre vie quotidienne, et parmi elles les interactions haptiques font partie des moins étudiées. L’haptique est pourtant l’un des sens principaux de l’être humain, qui contribue à la perception du monde extérieur notamment par le toucher, mais également à la perception des mouvements et des forces produits par son propre organisme. Lors d’actions jointes l’haptique est réputé comme permettant un échange d’information entre les co-acteurs, et ainsi d’atteindre la coordination. Or les mécanismes physiologiques vecteurs de cet échange sont encore mal connus, l’objectif principal de cette thèse est donc de les identifier. Les forces d’interactions ont été pressenties dans la littérature comme permettant un échange d’information entre individus, mais aucun élément spécifique à l’appui de cette vision n’a encore été clairement identifié. Nous proposons d’étudier ces forces et principalement leurs composantes oscillatoires, inspirés en cela par la littérature portant sur les sous-mouvements. Pour cela nous avons choisi d’utiliser la causalité de Granger-Geweke, une méthode d’analyse qui quantifie l’influence causale entre deux systèmes indépendants, et ceci dans le domaine fréquentiel. Nous l’avons appliquée ici pour la première fois à des séries temporelles de force, avec l’hypothèse qu’elle permettrait de quantifier l’échange d’information qu’elles encapsulent. Par ailleurs lors d’interactions haptiques les co-acteurs sont également connus comme adoptant différentes stratégies afin de se coordonner, notamment par l’émergence de rôles de meneur et de suiveur. Aucun consensus n’existe cependant quant aux marqueurs qui pourraient servir à identifier ces rôles. Nous avons proposé d’utiliser la différence d’influence causale, telle que mesurée par Granger, pour identifier le meneur lors de notre interaction. Les contributions de cette thèse sont les suivantes : (1) Nous avons identifié les forces oscillant dans la plage fréquentielle de 2.15 à 7 Hz comme permettant l’échange d’information lors d’interaction haptique. Nos résultats ont également démontré que les participants modulent cet échange en fonction de la difficulté de la tâche. (2) Nous avons aussi montré l’utilité de la causalité de Granger-Geweke pour quantifier l’échange d’information lors d’une interaction haptique. Enfin nous avons proposé l’influence causale ainsi mesurée comme marqueur de l’émergence des rôles.

Interpersonal interactions are a part of our everyday life, and haptic interactions are one of the least studied amongst them. The haptic sense is one of humans’ fundamental senses, allowing them to perceive the world around them, particularly through touch, but also to perceive their own movements and organism’s internal forces. During joint actions, haptic is believed to allow an exchange of information between co-actors, and thus to attain coordination. However, the physiological mechanisms underlying this exchange are still unknown, accordingly this thesis’ principal objective is to identify them. In the literature, interaction forces are believed to allow an information exchange between individuals, but no specific element supporting this claim was found to date. We propose to study those forces and more particularly their oscillatory components, inspired in that endeavor by the submovements literature. For this purpose we chose to use the Granger-Geweke causality, an analysis method designed to quantify causal influence between two independent systems in the frequency domain. Here we applied for the first time this method to forces’ time series, under the hypothesis that it would allow to quantify the information exchange they embody. Furthermore, during haptic interactions co-actors are also known to adopt different strategies in order to coordinate, notably through the emergence of leader-follower roles. However, no consensus has been attained in the literature regarding the markers that identify these roles. We proposed to use the difference between causal influences, as measured by Granger, to identify the leader in our interaction. This thesis’ contributions are: (1) we have identified the forces oscillating in the 2.15-7 Hz frequency band which allow the information exchange during haptic interaction. Our results demonstrated as well that this exchange is modulated by participants depending on the task difficulty. (2) We have also shown Granger-Geweke causality’s usefulness to quantify information exchange during haptic interaction. Finally, we proposed the causal influence as measured by Granger, as a marker of role emergence.