Impact des caractéristiques de l'information délivrée par un système virtuel dans une tâche de recherche de cibles : perspectives en rééducation cognitive - PASTEL - Thèses en ligne de ParisTech Access content directly
Theses Year : 2012

Impact of virtual information characteristics in a task of search of targets : perspectives in cognitive rehabilitation

Impact des caractéristiques de l'information délivrée par un système virtuel dans une tâche de recherche de cibles : perspectives en rééducation cognitive

Abstract

This thesis was led in the context virtual cognitive rehabilitation. After brain injury, cognitive rehabilitation aims to enable the autonomy of the patients in the instrumental Activities of Daily Living (iADL). VR offers to the patient the possibility to experience controlled simulated activities of daily living that can be repeated as often as necessary and gradual with regards to the state of the patient. During the patient session, the VR system provides various kinds of information for different purposes: display of the virtual environment, understanding of the task, but also highlighting functionalities or delivery of instructions. In this thesis, we are interested in improving participants' performance in a virtual iADL. Our objective is to study the effects of the information delivered by the virtual system on participants' performance in the context of virtual rehabilitation. Previous studies already showed that an effect exists on healthy subjects' performance mainly in spatial orientation and navigation tasks in simple virtual environments. In order to answer to this question, we studied the process of exchange of information between the user and the virtual system and we built a taxonomy of the virtual information. Then, we suggested a theoretical study on our experimental tool the Virtual Action Planning Supermarket (VAP-S). On the basis of the previous studies, the following stage was to develop new functionalities in the VAP-S allowing it to deliver additional stimuli that enrich the information presents in the VAP-S. In this purpose, we defined an "Additional Software Stimulus" (ASS) by any additional information, delivered by the virtual system which comes to increase the present information in the virtual environment and whose absence from the virtual environment does not forbid the fulfillment of the task. We were interested in the auditory and visual ASS. Thanks to three experimental studies, we studied the relationship between the characteristics of the virtual information and the performance of the participants in the task. The first study concerns the relationship between the increase of the field of view and the performance. It shows that, among patients with brain injury and healthy subjects, it is possible to improve the perception of the virtual objects and to reduce the number of errors in the task by using a large screen and a large field of view in the experiments. The second study concerns the impact of the non-contextual ASS on the performance. It shows that the performance of patients with brain injury and healthy subjects decreases when non contextual ASS are delivered during the task. The third study concerns the relationship between the contextual ASS and the performance. It shows that the deliverance of ASS related to the interaction improves the performance of patients with brain injury and healthy subjects in the task even they are not informed about the semantic link between the delivered stimuli and the task. To extend this work, it would be interesting to confirm the results found in our experiments by testing the effects of other ASS developed in the VAP-S. It would also be interesting to conduct studies on the effects of combining ASS (auditory and visual) on the performance in the task. Keywords: Information, Virtual system, cognitive rehabilitation.
Nos travaux s'inscrivent dans le cadre de la prise en charge des dysfonctionnements cognitifs par les technologies de la réalité virtuelle. Les technologies de la réalité virtuelle ont montré leurs potentiels dans la proposition de stratégies d'intervention rééducative innovantes. Elles permettent de simuler des activités de vie quotidienne (AVQ), de les répéter autant que nécessaire, de les graduer, et de contrôler la situation. Les environnements virtuels utilisés permettent de délivrer aux patients des informations variées et multimodales aux finalités diverses : affichage de l'environnement 3D et des objets le constituant, compréhension de la tâche, augmentation de la saillance de certains objets, ou encore délivrance d'instructions liées à l'interaction avec l'environnement. Alors se pose la question de la prise en considération effective par le patient de ces informations délivrées par le système virtuel. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'amélioration de la performance des sujets dans une tâche de vie quotidienne simulée. Il s'agit d'étudier l'impact des caractéristiques de l'information délivrée par le système virtuel sur la performance des participants dans le processus de rééducation cognitive par les technologies de la réalité virtuelle. Les travaux abordant cette question dans la littérature évoquent l'effet des caractéristiques de l'information virtuelle sur la performance des sujets sains principalement dans des tâches d'orientation spatiale et de navigation dans des environnements virtuels simples et pauvres en information. Pour répondre à cette question nous avons étudié l'échange d'informations entre l'utilisateur et le système virtuel puis nous avons proposé une taxonomie de l'information virtuelle. Ensuite, une étude théorique sur notre dispositif expérimental le Virtual Action Planning Supermarket (le VAP-S) a été proposée. Sur la base des études précédentes, l'étape suivante a été de mettre en place de nouvelles fonctionnalités dans le VAP-S permettant d'augmenter de façon paramétrable l'information présente dans l'environnement avec des stimuli additionnels. Pour ce faire, nous avons défini un " Stimulus Logiciel Ajouté " par toute information, additionnelle, délivrée par le système virtuel, qui vient augmenter l'information présente dans l'environnement virtuel et dont l'absence de l'environnement virtuel n'interdit pas l'accomplissement de la tâche. Nous nous sommes intéressés aux SLA visuels et sonores. Grâce à trois études expérimentales nous avons étudié le lien qui existe entre les caractéristiques de l'information délivrée par le système virtuel et la performance des sujets dans la tâche. La première étude concerne l'effet de l'augmentation du champ visuel physique sur la performance. Elle a permis de montrer que chez les sujets sains et chez les sujets cérébrolésés, une meilleure visibilité des objets virtuels et un moins grand nombre d'erreurs de sélection peuvent être obtenus en utilisant un grand écran et un champ visuel physique large. La seconde étude concerne l'effet des SLA non contextuels sur la performance. Elle a permis de montrer que la performance des sujets sains et des patients cérébrolésés diminue en présence de SLA non contextuels dans l'environnement. La troisième étude, sur les SLA contextuels, a permis de montrer que la délivrance de stimuli liés à l'interaction permet d'améliorer la performance des sujets sains et des patients cérébrolésés dans la tâche, même s'ils ne sont pas informés du lien sémantique qui existe entre les stimuli délivrés et la tâche. En perspective, il serait souhaitable de pouvoir confirmer les résultats trouvés dans nos études en testant l'effet des autres SLA intégrés dans le VAP-S. Il serait également intéressant de mettre en place des études sur l'effet de la combinaison de SLA (auditif et visuel) sur la performance dans la tâche.
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Dates and versions

pastel-00866795 , version 1 (27-09-2013)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00866795 , version 1

Cite

Heni Cherni. Impact des caractéristiques de l'information délivrée par un système virtuel dans une tâche de recherche de cibles : perspectives en rééducation cognitive. Sciences de l'ingénieur [physics]. Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2012. Français. ⟨NNT : 2012ENAM0030⟩. ⟨pastel-00866795⟩
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