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Réalité virtuelle et sciences cognitives:applications en psychiatrie et en neuropsychologie

La Réalité Virtuelle (RV) est un domaine interdisciplinaire qui s’appuie, pour son essor, sur de nombreux domaines scientifiques et techniques. Elle tient également compte de différentes disciplines des sciences humaines, l’humain se situant au cœur de la problématique de la réalité virtuelle. Dans cet article, les auteurs présentent tout d’abord:

une démarche d’immersion et d’interaction d’un individu dans un environnement virtuel (EV), ainsi que les apports des sciences cognitives dans la résolution des problèmes rencontrés.

  • Ils abordent la prise en charge des troubles cognitifs et comportementaux présentant d’une part les principes des outils traditionnels et leurs limites, et d’autre part les atouts des technologies de la réalité virtuelle.
  • Puis ils présentent une revue des différents travaux menés en psychiatrie et neuropsychologie.
  • Enfin ils reviennent sur les aspects cognitifs intervenant dans la conception des environnements virtuels et sur les limites actuelles de ce domaine.

La Réalité Virtuelle a besoin des Sciences Cognitives

Objectifs de la Réalité Virtuelle

La réalité virtuelle (RV) offre des environnements virtuels (EV) interactifs en procurant à l’Homme un espace dans lequel il devient acteur. Mais que peut-on dire de cette nouvelle science et technique ? 

La RV occupe, par le couplage des sciences humaines et des sciences dures, une position particulière dans le schéma scientifique habituel. Cette position représente à la fois un avantage par l’interdisciplinarité intrinsèque du domaine et une difficulté que cette dualité engendre.

La finalité de la Réalité Virtuelle est de permettre à une personne (ou à plusieurs) une activité sensori-motrice et cognitive dans un monde artificiel, créé numériquement, qui peut être imaginaire, symbolique ou une simulation de certains aspects du monde réel.

Pour préciser la finalité de la RV, les termes « activité sensori-motrice » sont employés pour signifier qu’au fondement de la RV la personne perçoit et agit physiquement

Démarche

L’Homme est au centre du système artificiel, perçoit un environnement virtuel par ses sens et agit par ses muscles sur celui-ci. Physiquement, techniquement, ceci n’est possible que par l’intermédiaire d’interfaces.

Comment les interfaces doivent-elles transmettre les stimuli sensoriels et les réponses motrices ?Comment les utiliser pour permettre un interfaçage efficace ?

Les auteurs ont choisi d’appeler ces dispositifs des interfaces comportementales.

La Réalité Virtuelle et les Troubles Cognitifs et Comportementaux

La neuropsychologie cognitive a pour objectif de mieux connaître les dysfonctionnements cognitifs qui caractérisent les patients atteints de lésions cérébrales focales ou présentant des pathologies d’origine neurodégénérative, tout en jouant également un rôle considérable dans l’évolution des conceptions sur le fonctionnement cognitif du sujet normal.

Dans la perspective de l’étude et du traitement des dysfonctionnements de la cognition, chercheurs et thérapeutes ont créé et utilisé des outils qualifiés de “traditionnels” par les auteurs.

Mais depuis une vingtaine d’années, ils se sont saisis des possibilités offertes par les technologies de la réalité virtuelle

Les outils traditionnels et leurs limites

En Psychiatrie

C’est principalement dans le traitement des phobies que la Réalité Virtuelle (RV) a été expérimentée et évaluée.

Une phobie, c’est une peur irrationnelle et persistante, obsédante, angoissante qui survient dans des circonstances déterminées, qui sont toujours les mêmes pour un individu.

À ce jour, l’exposition est le seul traitement des phobies dont l’efficacité a été prouvée de façon empirique. L’exposition du sujet aux situations phobogènes est menée de façon progressive, prolongée et complète.

Les techniques de la RV présentent des atouts qui vont permettre de surmonter ces difficultés inhérentes au traitement traditionnel des troubles anxieux.

En Neuropsychologie

La neuropsychologie, branche de la spécialité psychologie, peut être considérée comme « une science appliquée concernée par l’expression comportementale du dysfonctionnement du cerveau »

Dans ce domaine aussi, les outils traditionnels présentent des limites : manque de naturel, de validité écologique (degré de pertinence qu’un système d’entraînement présente par rapport au monde réel) ; influence de l’impact de l’examinateur, des conditions de test ; manque de fiabilité et de validité des tests par rapport à l’activité du cerveau.

Les technologies de la réalité virtuelle présentent le potentiel d’aborder et de résoudre la majorité des demandes formulées.

Les atouts de la Réalité Virtuelle

En Psychiatrie

L’Exposition par Réalité Virtuelle (ERV) offre de nombreux avantages dans le traitement des troubles anxieux. Elle permet l’exposition, sous contrôle, du patient à des stimuli anxiogènes à la fois complexes, dynamiques, et interactifs en 3D. Elle offre la possibilité de graduer, répéter des situations anxiogènes qui peuvent être nombreuses et variées, et ainsi de planifier un traitement qui est délivré en toute sécurité pour le patient.

En Neuropsychologie

L’utilisation de la RV dans les applications neuropsychologiques peut servir trois objectifs majeurs :

  1. l’étude scientifique des mécanismes cognitifs (mémoire, attention, planification) ;
  2. l’évaluation neuropsychologique ;
  3. et la réhabilitation (cognitive, motrice).

La RV permet de simuler des environnements naturels, dans lesquels il est possible de présenter de manière plus écologique des stimuli adaptés, insérés dans un contexte significatif et familier (salle de classe, bureau, magasin).

Les applications en Psychiatrie

De nombreuses techniques de réalité virtuelle ont été expérimentées et évaluées
depuis maintenant une quinzaine d’années dans le traitement des troubles anxieux, et
en particulier celui des phobies.

Les phobies

Les premières expériences d’exposition par réalité virtuelle ont vu le jour en 1992.

L’ERV est conduite comme toute autre forme d’exposition graduée, durant 8 à 12 séances d’environ 20 minutes chacune. Après avoir été soumis aux stimuli anxiogènes, les patients mesurent leur anxiété vis-à-vis des situations proposées grâce par exemple à l’échelle subjective d’inconfort.

Dès que leur niveau d’anxiété dans une étape a chuté, ils sont encouragés à passer à l’étape suivante, un peu plus anxiogène.

Ajout larealitevirtuelle.com: #befearless par Samsung programme de réalité virtuelle grand public (non-thérapeutique) pour apprendre à surmonter la phobie du vide.

De nombreuses études de cas ont été réalisées et ont conclu à l’efficacité de l’ERV
dans le traitement des phobies par la mise en évidence d’une amélioration significative
des symptômes d’anxiété et d’évitement.

Exemples:

Ces études concernent

  • l’acrophobie, ou peur des hauteurs ,
  • l’aérophobie, ou peur de voler en avion ,
  • le trouble panique et agoraphobie ,
  • la peur de parler en public ,
  • la phobie sociale,
  • l’arachnophobie ou peur des araignées ,
  • la claustrophobie  
  • et la phobie de la conduite.

Les autres troubles anxieux

D’autres troubles anxieux ont également été abordés avec les technologies de la RV. Comme les troubles post traumatiques (PTSD) dont souffrent par exemple les vétérans du Vietnam ou les témoins de l’attentat du World Trade Center. Les techniques de la RV ont également été utilisées pour corriger l’image du corps dans certains troubles alimentaires (boulimie et anorexie), pour traiter les troubles sexuels masculins (impuissance et éjaculation précoce), pour éduquer des enfants autistes à des conduites sécuritaires.

Actuellement des recherches sont menées sur le désir (de fumer, de prendre de la drogue) en présence de stimuli évocateurs de l’addiction correspondante.

L’efficacité de la Réalité Virtuelle en psychiatrie

Les résultats des études précédemment évoquées ont montré l’efficacité de l’ERV et ont permis de déduire une série d’affirmations.

  1. L’exposition d’une personne à une situation anxiogène dans un EV peut évoquer les mêmes réactions et émotions que l’exposition à une situation réelle semblable ;
  2. La sensation de présence dans l’EV peut exister même en l’absence de réalisme graphique, l’important étant le réalisme des stimuli et par conséquent les émotions induites ;
  3. Chaque personne introduit son propre vécu dans une ERV ;
  4. La concentration du sujet est importante dans l’EV dès qu’il dispose de suffisamment de moyens  d’interaction ;
  5. Les perceptions des situations et le comportement d’une personne dans le monde réel peuvent être modifiés sur la base de ses expériences dans un monde virtuel.

L’efficacité de la RV est à ce jour validée pour le traitement de six troubles psychologiques : l’acrophobie, l’arachnophobie, l’agoraphobie avec trouble panique, les troubles du schéma corporel,  l’hyperphagie compulsive et l’aérophobie.

Des études contrôlées complémentaires sont nécessaires pour confirmer les résultats concernant les autres troubles.

Les applications en Neuropsychologie

Des applications utilisant les technologies de la RV ont été développées pour évaluer, puis réhabiliter les fonctions cognitives comme l’attention, les fonctions exécutives et la mémoire, mais aussi pour évaluer et entraîner les patients dans des activités de la vie quotidienne.

L’attention

Les déficits de l’attention peuvent ainsi être évalués chez des enfants hyperactifs dans une classe virtuelle.

La RV offre de nouvelles possibilités d’évaluation et de réhabilitation de la négligence visuelle, ou  inattention dans un champ visuel, qui peut apparaître à la suite d’accidents vasculaires cérébraux ou de traumatismes crâniens. En effet, ses technologies permettent de traquer la position du patient, de suivre le regard du sujet, d’essayer d’ancrer l’attention sur la région spatiale négligée.

Les fonctions exécutives

Les fonctions exécutives sont des processus de contrôle qui permettent entre autres l’adaptation à des situations nouvelles ; elles comportent notamment l’inhibition, la flexibilité mentale et la planification qui intègre la formulation d’un but et l’anticipation.

La RV permet de proposer des tâches complexes proches de celles de la vie de tous les jours, en  prenant en considération le temps, la difficulté, l’intérêt et l’engagement émotionnel des sujets.

La mémoire

Les incapacités résultant d’altérations de la mémoire concernent la désorientation (i.e.,ne pas connaître le temps, ne pas reconnaître les personnes ou les lieux, se perdre), la désorganisation (i.e., oublier les rendez-vous, les intentions, les activités quotidiennes) et les actes répétitifs (i.e., répéter la même  question, la même action).

La RV offre des possibilités de créer des approches visant de façon systématique les capacités de mémoire dans des EVs. Les efforts dans ce domaine sont particulièrement utiles du fait de l’inconsistance des méthodes traditionnelles dans la réhabilitation de la mémoire.

Un autre domaine prometteur d’exploration de la mémoire a récemment émergé : il s’agit de l’utilisation d’EVs immersifs audio délivrant des sons 3D spatialisés qui peuvent ainsi produire des signaux en rapport avec l’environnement simulé, augmenter l’information environnementale pour des sujets
déficients visuels.

Les Activités de la Vie Quotidienne (AVQs)

Les approches fonctionnelles appuient le développement d’EVs écologiques pour tester et entraîner un grand répertoire de comportements chez des personnes limitées dans leur capacité à apprendre de façon indépendante dans le monde réel.

La réhabilitation cognitive

La réhabilitation cognitive peut être définie comme étant « le processus thérapeutique d’accroissement ou d’amélioration de la capacité d’un individu à traiter et utiliser l’information entrante de façon à permettre un fonctionnement augmenté dans la vie de tous les jours »

Les résultats encourageants de toutes ces études soutiennent le rôle bénéfique que peut jouer la RV dans l’évaluation et la réhabilitation cognitive. Mais les travaux doivent en général être menés sur des échantillons plus grands afin d’aborder les questions de fiabilité et de validité.

Aspects cognitifs de la conception des Environnements Virtuels

Les applications de RV décrites ci-dessus ont été développées afin que le participant (utilisateur) y accomplisse une activité (fonctionnalité) déterminée.

Les limites de la Réalité Virtuelle

Si la réalité virtuelle apparaît comme un outil innovant efficace dans l’évaluation et le traitement des troubles cognitifs et comportementaux, son utilisation présente des limites, voire des contre-indications. La réalité virtuelle peut ne pas s’avérer être un outil de choix pour tous les troubles psychologiques ou pour tous les patients.

Les recherches et les expériences de thérapie basée sur la RV ont par exemple conduit à la mise en évidence d’une série de considérations :
Des effets secondaires liés à la technologie peuvent apparaître : La Cybersickness qui se produit lorsqu’il y a conflit entre les perceptions des différentes modalités sensorielles et les Aftereffects qui peuvent inclure des symptômes tels que locomotion perturbée, changements dans le contrôle de la
posture, perturbations sensorimotrices, somnolence, fatigue , et peuvent être liés à la réadaptation du sujet au monde réel après une expérimentation dans le monde virtuel. L’étude de ces effets a permis de définir une durée maximale de 20 minutes pour les séances immersives.
L’exacerbation des symptômes d’anxiété liés à l’utilisation de la technologie, cette dernière pouvant aider à sécuriser, mais risquant par ailleurs d’isoler socialement le sujet, ou au contraire permettant d’augmenter les possibilités d’interaction sociale.

Conclusion

Avoir une activité sensori-motrice dans un monde virtuel repose sur les deux notions d’immersion dans ce monde virtuel et d’interaction avec lui. Ces deux objectifs peuvent être étudiés sous un regard des sciences de l’ingénieur ou sous celui des sciences humaines. Beaucoup de recherches interdisciplinaires devront être entreprises pour développer efficacement la réalité virtuelle sur des fondements solides issus des sciences humaines, puisque l’Homme est au cœur de toute application RV.

Les thérapeutes se sont saisis des possibilités offertes par les technologies de la RV pour développer des EVs à visée diagnostique, thérapeutique mais aussi de soutien.
Toutefois la mise en place de plus d’études contrôlées est nécessaire pour valider les premiers résultats concernant l’efficacité de la RV. Les solutions « clés en main » ne sont pas actuellement disponibles. On note un manque de standardisation des matériels de la RV et des logiciels, mais aussi beaucoup de diversité dans les protocoles expérimentaux. Par ailleurs la prise en compte de considérations éthiques
et sécuritaires est indispensable lors du développement et de l’utilisation d’EVs.

Néanmoins, toutes les études premières et en cours conduisent à penser que les EVs sont des méthodes fructueuses pour enseigner des compétences de vie indépendante à des personnes handicapées intellectuellement. Elles montrent aussi qu’un tel apprentissage se transfère dans les situations de vie réelle où ces compétences sont requises. Cependant pour exploiter efficacement leur potentiel éducatif, l’interaction avec l’EV doit être guidée, par un tuteur humain, ou virtuel.

La RV permet de nouvelles approches et annonce, en particulier en psychiatrie, une réflexion sur la place du thérapeute dans la triade Patient – Thérapeute – Système Virtuel.

Enfin, son rôle dans les processus de réadaptation cognitive et motrice constitue l’un des points fondamentaux pour les années à venir.

Note: La reproduction de ce travail universitaire n’a d’autre but que de le présenter de façon simplifiée pour le grand public. Il n’a pas reçu d’autorisation particulière des auteurs qui ne sont en rien liés au site.  

Références:

Document Internet (source principale) : REALITE VIRTUELLE ET SCIENCES COGNITIVES
Thèse : Apports de la réalité virtuelle à la prise en charge de troubles cognitifs et comportementaux
Livre : Le traité de la réalité virtuelle, Volume 2

Vidéos

Les auteurs:

Philippe FUCHS Centre de Robotique – 
Ecole des Mines de Paris, 60 bd St-Michel 75272 Paris
Evelyne KLINGER: est directrice du laboratoire de recherche 
INSH (Interactions Numériques Santé et Handicap)
Rose-Marie MARIE  
Université de Caen 


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