Retours haptiques innovants pour les interfaces neuronales basés sur la perception humaine

L’entraînement au neurofeedback permet aux personnes d’apprendre à contrôler leur propre activité cérébrale, souvent enregistrée par électroencéphalographie, grâce à un retour sensoriel qui leur est fait en temps réel sur cette dernière [Batail et al., 2019]. Cet apprentissage est souvent utilisé afin d’améliorer les capacités motrices. Par exemple, il est utilisé lors de thérapies pour des personnes ayant des déficits moteurs suite à un accident vasculaire cérébral (AVC) [Le Franc et al., 2022]. Lors d’entraînements neurofeedback pour l’amélioration des capacités motrices, les apprenants doivent trouver les stratégies d’imagination de mouvement qui leur permettent de solliciter au mieux leur cortex moteur. Cet apprentissage est intrinsèquement lié aux retours sensoriels fournis et aux capacités sensorielles impliquées dans la perception de ces retours [Pillette et al., 2020]. Pourtant, ces capacités sensorielles sont très peu mesurées et peu de méthodes et outils existent pour le faire [Pumpa et al., 2015]. D’autre part, les retours sensoriels existants sont majoritairement visuels [Roc et al., 2021]. Peu de types de retours haptiques ont été explorés, bien que les tâches d’imagerie réalisées par les personnes impliquent de nombreuses sensations haptiques différentes, e.g., pression, température et proprioception (perception de notre membre dans l’espace).

L’objectif de la thèse est donc d’identifier et modéliser l’influence des capacités sensorielles sur l’apprentissage humain au neurofeedback afin de proposer de nouveaux retours haptiques innovants et adaptés aux apprenants. Lors d’une première partie de la thèse, la conception de nouveaux systèmes de mesure permettra d’évaluer les capacités de perception haptiques de personnes n’ayant pas de troubles sensoriels. Dans une seconde partie, de nouveaux retours sensoriels multimodaux et haptiques innovant seront proposés afin d’aider à l’apprentissage humain au neurofeedback. Enfin, nous étudierons la faisabilité de l’utilisation du neurofeedback pour permettre l’amélioration des capacités sensorielles et l’impact potentiel sur les capacités motrices pour des personnes n’ayant pas de trouble sensorimoteur. À plus long terme, ces travaux pourront mener à la conception de nouvelles approches thérapeutiques de rééducation sensorielle.

Sur le plan fondamental, cette thèse permettra de mieux comprendre les mécanismes neurophysiologiques de la perception haptique et d’étudier l’interaction entre les capacités sensorielles et motrices lors de l’apprentissage au neurofeedback. Les technologies multisensorielles open source conçues amélioreront les performances et l’acceptabilité des entraînements neurofeedback et favoriseront un déploiement plus large de ces technologies. Des expériences permettront de tester, améliorer et valider les technologies, méthodes et algorithmes créés.