Caractérisation des symptômes moteurs dans le trouble développemental de la coordination et étude de l'incarnation de ces symptômes en RV/RA

Characterization of motor symptoms in developmental coordination disorderand study of the embodiment of these symptoms in VR/AR

• Auteur / Autrice : Alexis Berland
• Direction : Emmanuel Guigon, Alexis Paljic
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences cognitives
• Date : Inscription en doctorat le 01/12/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des systèmes intelligents et de robotique (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : AGATHE Assitance aux Gestes et Applications THErapeutiques

Mots clés

Mots clés libres

Tdc

Motricité

Coordination

Incarnation

Réalité virtuelle

Réalité augmentée

Dcd

Motor skills

Coordination

Embodiment

Virtual reality

Augmented reality

Résumé

Le trouble développemental de la coordination (TDC) est un trouble du neurodéveloppement (TND) caractérisé par une déficience dans l'exécution des tâches motrices qui se manifeste par une lenteur et une imprécision des gestes (OMS, 2022). Il concerne 5% à 6% des enfants d'âge scolaire (Ip et al., 2021). La HAS (2020) recommande le développement d'outils de communication sur les TND pour faciliter la formation des professionnels. Le projet de thèse vise à concevoir un simulateur égocentré de TDC pour former les psychomotriciens. La conception d'un tel outil s'organise autour de 3 tâches : 1) Caractériser les symptômes moteurs dans le TDC. 2) Élaborer un modèle du geste altéré spécifique aux symptômes moteurs du TDC. 3) Étudier le transfert des symptômes moteurs du TDC en VR/AR sur des sujets sains. I. Caractériser les troubles du geste chez des personnes diagnostiquées TDC En 2022, le diagnostic international du TDC repose sur l'exclusion d'une affection physique ou intellectuelle. La sémiologie du TDC est complexe et multiple (D'Ignazio, 2022). Aucun signe spécifique à l'identification du TDC n'est connu à ce jour. La première partie de la thèse vise à caractériser le mouvement des personnes diagnostiquées TDC au travers de différentes tâches motrices. II. Étudier le transfert des symptômes moteurs du TDC vers le sujet sain via la RV/RA La seconde partie du sujet de thèse consiste à créer les conditions de l'appropriation/incarnation d'un avatar dont les possibilités motrices suivent les lois d'une modélisation mathématique du geste altéré fidèle au TDC. Les caractéristiques physiques et fonctionnelles de l'avatar ainsi que la position du point de vue de l'utilisateur par rapport à son avatar permettent d'influencer le niveau d'incarnation ressenti (Fribourg, 2020 ; Gorisse, 2019 ; Salamin et al., 2010 ; Trabucco et al., 2019). Il conviendra de déterminer le paramétrage optimal des altérations du mouvement avatarial et autres paramètres pour que l'utilisateur puisse s'y incarner dans de bonnes conditions. Références : D'Ignazio, A. (2022). TDC et dyspraxie développementale – consensus actuel et réflexion sur l'évaluation en psychomotricité. Évolutions Psychomotrices, 28(113), 85-90. Fribourg, R. (2020). Contribution à l'étude des facteurs influençant le sentiment d'incarnation envers un avatar en réalité virtuelle [thèse de doctorat, Université de Rennes]. http://www.theses.fr/2020REN1S052 Gorisse, G. (2019). Impact du point de vue et de la fidélité des avatars sur les sentiments de présence et d'incarnation en environnement virtuel immersif [thèse de doctorat, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers]. https://pastel.archives-ouvertes.fr/index/index Haute Autorité de Santé (2020). Troubles du neurodéveloppement – Repérage et orientation des enfants à risque – Synthèse. https://www.has- sante.fr/upload/docs/application/pdf/2020-03/fs_tnd_synthese_v2.pdf Ip, A., Mickelson, E., & Zwicker, J. G. (2021). L'évaluation, le diagnostic et la prise en charge du trouble développemental de la coordination. Paediatrics & child health, 26(6), 379–383. https://doi.org/10.1093/pch/pxab049 Organisation Mondiale de la Santé (2022). Classification Internationale des maladies version 11 (CIM-11). https://icd.who.int/browse11/l- m/fr#/http://id.who.int/icd/entity/148247104 Salamin, P., Tadi, T., Blanke, O., Vexo, F. & Thalmann, D. (2010). Quantifying Effects of Exposure to the Third and First-Person Perspectives in Virtual-Reality-Based Training. Transactions on Learning Technologies, 3(3), 272 - 276. https://ieeexplore.ieee.org/document/5518757 Trabucco, J.T., Rottigni, A., Cavallo, M., Bailey, D., Patton, J. & Marai, G.E. (2019). User perspective and higher cognitive task-loads influence movement and performance in immersive training environments. BMC Biomedical engeniring, 1(21). https://doi.org/10.1186/s42490-019-0021-0

Developmental coordination disorder (DCD) is a neurodevelopmental disorder (NDD) characterized by an impairment in the performance of motor tasks that manifests by slow and imprecise movements (WHO, 2022). It affects 5% to 6% of school-age children (Ip et al., 2021). The french high authority of health (HAS, 2020) recommends the development of communication tools on NDD to facilitate the training of professionals. The aim of this thesis is to design an egocentric DCD simulator to train psychomotor therapists. The design of such a tool is structured on 3 tasks: 1) characterize motor symptoms in DCD. 2) develop a model of altered gesture specific to motor symptoms in DCD. 3) study the transfer of DCD motor symptoms in VR/AR to healthy subjects. Tasks 1) and 3) will be part of the thesis work within the ED3C, while task 2) will be developed by the robotics centre of Mines ParisTech in the framework of a postdoctoral fellowship. I. Characterizing gestual disorders in people diagnosed with DCD In 2022, the international diagnosis of DCD is based on the exclusion of a physical or intellectual disorder. The semiology of DCD is complex and multiple (D'Ignazio, 2022). No specific signs for the identification of DCD are known to date. The first part of the thesis aims to characterize the movement of people diagnosed with DCD through different motor tasks. II. Investigating the transfer of motor symptoms from DCD to the healthy subject via VR/AR The second part of the thesis consists of creating the conditions for the appropriation/embodiment of an avatar whose motor possibilities follow the laws of a mathematical modelling of the altered gesture faithful to DCD. The physical and functional characteristics of the avatar as well as the position of the user's point of view in relation to the avatar influence the level of embodiment experienced (Fribourg, 2020; Gorisse, 2019; Salamin et al., 2010; Trabucco et al., 2019). It will be necessary to determine the optimal configuration of avatar's movement alterations and other parameters, so that the user can embody it under good conditions. References: D'Ignazio, A. (2022). TDC et dyspraxie développementale – consensus actuel et réflexion sur l'évaluation en psychomotricité. Évolutions Psychomotrices, 28(113), 85-90. Fribourg, R. (2020). Contribution à l'étude des facteurs influençant le sentiment d'incarnation envers un avatar en réalité virtuelle [thèse de doctorat, Université de Rennes]. http://www.theses.fr/2020REN1S052 Gorisse, G. (2019). Impact du point de vue et de la fidélité des avatars sur les sentiments de présence et d'incarnation en environnement virtuel immersif [thèse de doctorat, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers]. https://pastel.archives-ouvertes.fr/index/index Haute Autorité de Santé (2020). Troubles du neurodéveloppement – Repérage et orientation des enfants à risque – Synthèse. https://www.has- sante.fr/upload/docs/application/pdf/2020-03/fs_tnd_synthese_v2.pdf Ip, A., Mickelson, E., & Zwicker, J. G. (2021). L'évaluation, le diagnostic et la prise en charge du trouble développemental de la coordination. Paediatrics & child health, 26(6), 379–383. https://doi.org/10.1093/pch/pxab049 World Health Organization (2022). Classification Internationale des maladies version 11 (CIM-11). https://icd.who.int/browse11/l- m/fr#/http://id.who.int/icd/entity/148247104 Salamin, P., Tadi, T., Blanke, O., Vexo, F. & Thalmann, D. (2010). Quantifying Effects of Exposure to the Third and First-Person Perspectives in Virtual-Reality-Based Training. Transactions on Learning Technologies, 3(3), 272 - 276. https://ieeexplore.ieee.org/document/5518757 Trabucco, J.T., Rottigni, A., Cavallo, M., Bailey, D., Patton, J. & Marai, G.E. (2019). User perspective and higher cognitive task-loads influence movement and performance in immersive training environments. BMC Biomedical engeniring, 1(21). https://doi.org/10.1186/s42490-019-0021-0