CONCEPTION ET VALIDATION D'ENVIRONNEMENTS IMMERSIFS MULTISENSORIELS ADAPTATIFS POUR LES PERSONNES NEUROATYPIQUES : PRISE EN COMPTE DES HYPERSENSIBILITÉS OLFACTIVES ET AUDITIVES

DESIGN AND VALIDATION OF ADAPTIVE MULTISENSORY IMMERSIVE ENVIRONMENTS FOR NEURODIVERGENT INDIVIDUALS: CONSIDERING OLFACTORY AND AUDITORY HYPERSENSITIVITIES

• Auteur / Autrice : Lohan Calot
• Direction : Jean-Yves Didier
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2025
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IBISC - Informatique, BioInformatique, Systèmes Complexes
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : IRA2: Interactions, Réalité virtuelle & Augmentée, Robotique Ambiante
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université d'Évry Val d'Essonne

Mots clés

Mots clés libres

Multimodalité sensorielle

Réalité étendue

Environnements adaptatifs

Neurodivergence/autisme

Scénarisation multimodale

Sensory multimodality

Adaptative environments

EXtended Reality

Multimodal scenarization

Neurodivergence/autism

Résumé

Les environnements immersifs en réalité virtuelle (VR) sont de plus en plus utilisés dans des domaines variés tels que la formation, la rééducation et le divertissement. Cependant, ces environnements restent majoritairement conçus pour des utilisateurs neurotypiques et reposent principalement sur des stimuli visuels et auditifs. Pour les personnes neuroatypiques, notamment celles présentant un trouble du spectre de l'autisme (TSA), l'immersion en VR peut être perturbante en raison d'une hypersensibilité ou hyposensibilité sensorielle, pouvant entraîner une surcharge cognitive et émotionnelle. L'intégration de stimuli olfactifs en complément des signaux auditifs et visuels représente un levier intéressant pour moduler l'expérience immersive, mais reste encore peu explorée, notamment sous un angle adaptatif. L'objectif de cette thèse est de concevoir et valider un modèle adaptatif audio-olfactif permettant d'ajuster dynamiquement l'intensité et la fréquence des stimuli sensoriels en fonction des réactions des utilisateurs, afin d'améliorer l'acceptabilité des environnements immersifs. Ce modèle devra permettre d'optimiser l'expérience en fonction des sensibilités individuelles, tout en garantissant une immersion cohérente et fluide. La première phase de la thèse consistera en une revue de la littérature et une analyse des modèles existants en scénarisation multimodale et adaptation sensorielle en VR. Ensuite, une première expérimentation sera menée pour évaluer les sensibilités auditives et olfactives des utilisateurs neurotypiques et neuroatypiques dans un environnement immersif contrôlé. Des mesures physiologiques (fréquence cardiaque, conductance cutanée) et comportementales (eye-tracking, posture, mouvements d'évitement) seront collectées afin d'établir des profils sensoriels individuels et d'identifier les seuils de tolérance. En deuxième année, une scénarisation multimodale sera développée et testée sur une population neurotypique. Cette scénarisation intégrera différents niveaux d'intensité et de fréquence des stimuli sensoriels (sons et odeurs) pour vérifier leur impact sur l'engagement et le ressenti des utilisateurs. Une première validation permettra d'établir les bases d'un système adaptatif en fonction des réactions observées. La troisième année se concentrera sur la modélisation d'un algorithme adaptatif audio-olfactif, capable d'ajuster en temps réel les stimuli en fonction des réactions physiologiques et comportementales des participants. Cet algorithme sera intégré dans un environnement VR réaliste, comme une gare ou un aéroport, où l'utilisateur pourra évoluer et interagir avec des éléments dynamiques. L'objectif sera d'évaluer si l'adaptation des stimuli permet une meilleure tolérance sensorielle tout en conservant une immersion efficace. Cette validation expérimentale sur une population neuroatypique permettra d'évaluer l'acceptabilité du modèle adaptatif et d'identifier d'éventuelles améliorations. Une comparaison avec un groupe neurotypique aidera à comprendre les différences d'interprétation des stimuli sensoriels et d'ajuster les paramètres du modèle pour une meilleure personnalisation. Les résultats attendus de cette thèse sont multiples : (1) une meilleure compréhension de l'impact des stimuli auditifs et olfactifs en VR, (2) le développement d'un modèle adaptatif permettant d'optimiser l'expérience utilisateur en fonction des sensibilités individuelles, et (3) des recommandations méthodologiques pour la conception d'environnements immersifs plus inclusifs et mieux tolérés. Les contributions scientifiques de ce projet porteront sur l'interaction homme-machine en contexte immersif, l'adaptation sensorielle dynamique et l'amélioration de l'accessibilité en réalité virtuelle.

Immersive Virtual Reality (VR) environments are mainly designed for neurotypical users. For neuroatypical individuals, (e.g., autism), VR can be disruptive due to sensory hyper- and hypo-sensitivities, leading to cognitive and emotional overload. Integrating multisensory (audio and olfactive) stimuli can modulate the immersive experience but is underexplored. This thesis aims to create and validate an adaptive audio-olfactory model to dynamically adjust virtual sensory stimuli based on user behavioral and biophysical reactions. First, this project involves a literature review of existing multimodal scripting and sensory adaptation models. Second, the goal will be to develop a VR controlled environment to evaluate auditory and olfactory sensitivities of neurotypical and neuroatypical users based on user reactions. The third and fourth phases will focus on the development and testing of a multimodal scripting and an adaptive audio-olfactory algorithm for real-time adjustment of stimuli triggering (intensity, moments of emission) to reduce cognitive overload.