Transcript CM 4b-Mesures et tests

Comment mesurer
le comportement moteur ?
la psychologie du
contrôle moteur
Objectif
• L'objectif général de la psychologie expérimentale est
de définir les lois qui régissent le comportement
humain avec une méthode expérimentale.
• Elle peut se définir comme un niveau d'analyse
intermédiaire entre la physiologie et l'introspection.
Bouger la main vers un objet:
comment fait-on?
Bouger la main de A vers B...
Quelles sont les étapes requises?
1. Déterminer la position 3D de l’objet
2. Déterminer la position 3D de la main
3. Déterminer la trajectoire optimale
4. Préparer la forme de la pince
5. Déterminer la force à utiliser
L’étude d’un acte intentionnel
La fonction du mouvement est complexe. Lorsque par exemple
nous étendons le doigt et que nous examinons la série des actes
qui ont dû se produire pour amener le résultat voulu, nous
trouvons au début de l’acte de la volonté, ou acte psychique, la
transmission de cette volonté, acte nerveux, la contraction du
muscle, acte musculaire, enfin le mouvement de l’organe, acte
mécanique.
Etienne-Jules Marey (1869)
Leçon inaugurale, Collège de France
L’étude d’un acte intentionnel
La fonction du mouvement est complexe. Lorsque par exemple nous étendons le
doigt et que nous examinons la série des actes qui ont dû se produire pour amener
le résultat voulu, nous trouvons au début de l’acte de la volonté, ou acte psychique,
la transmission de cette volonté, acte nerveux, la contraction du muscle, acte
musculaire, enfin le mouvement de l’organe, acte mécanique.
Neuro-physiologie
Neuro-biologie
Biomécanique
Psychologie
Q: Comment plannifie-t-on un mouvement?
3 approches différentes
 En physiologie, les réponses des cellules sont
différenciées selon le type de stimulus présenté et de la
finalité de l’action motrice à exécuter.
 L'introspection ne permet d'accéder qu'à des
mécanismes conscients.
 La psychologie expérimentale a pour but d'identifier et
d'étudier la nature et la fonction des mécanismes
neuronaux à différents niveaux du système nerveux.
Les méthodes
Manipuler les informations de l'environnement pour en
étudier les conséquences au niveau comportemental.
Les étapes
1- Observation d’un phénomène dans différentes
conditions définies très précisément.
2- Interprétation des résultats, pour tenter de
comprendre comment le système intellectuel humain
est constitué et fonctionne.
3- Construction d’un modèle qui permet de représenter
le(s) système(s) de traitment de l’information.
Une règle d ’Or
Même si destiné à tester un mécanisme neuronal
spécifique, un paradigm implique toujours la mise en
oeuvre de mécanismes de contrôle multiples. Il faut
donc comparer les résultats dans différentes conditions
expérimentales.
 ne
modifier qu’un paramètre à la fois
Ex: Rôle de la vision pour un pointage
Vision
Sans Vision
**
1.0
Temps (secondes)
**
Vision
Sans Vision
0.5
0.0
Amplitude
et direction
Direction
seule
Mais complexité rend la tâche
difficile…
• Aides à l’handicap
– Mieux comprendre le langages des signes
Les paramètres moteurs:
la difficulté de la sélection…
Comment choisir le(s) paramètre(s) à mesurer?
Comment les calculer?
Comment les collecter?
Types de mesures
•
Nombreux types de paramètres moteurs qui peuvent
être organisés suivant des niveaux d’observations
1. Mesures globales

Temps pour faire un 100m
2. Mesures de performance

Vitesse et accélération à la sortie d’un tournant
L’expérimentation
• L’étude expérimentale doit suivre la régle d’OR
• Elle contrôle le plus de variables possibles sauf
celles qui sont la cause de l’étude.
– Variables dépendantes: le facteur OBSERVE
– Variables indépendantes: le facteur MANIPULE
Mesures globales
• Temps de réaction (TR)
• Erreur dans la précision terminale
• Pourcentage d’erreurs
• Nombre d’essais réussis
• Nombre d’essais avant réussite
• Hauteur ou distance réussie
Mesures globales
• Temps de réaction (TR)
• Erreur dans la précision terminale
• Pourcentage d’erreurs
• Nombre d’essais réussis
• Nombre d’essais avant réussite
• Hauteur ou distance réussie
Différents types d’erreurs
• CE = erreur constante (quantité et direction de l’erreur)
• AE = erreur absolue (quantité d’erreur)
[valeur absolue des CE]
• VE = erreur variable (variabilité de l’erreur)
[erreur standard des CE]
Permet de dissocier le problème de la
variabilité et celui de la précision de la
performance globale
F.Henry (1974)
Résultats de GROUPE
 moyenner la valeur
absolue des CE
individuelles
Exemple d’application
Sujet 1 75, 596, 104, 243, 411, 216
Sujet 2 300, 341, 404, 300, 297, 321
Sujet 3 75, 80, 120, 240, 210, 190
Calcul de AE pour
une action continue
• Comment faire lorsque l’action du sujet dure
dans le temps?
– Problème des trajectoires…
Ex: jouer à un jeu informatique avec un joystick
La RMSE [Root Mean Squared Error]
RMSE =
(Obs - prédit)
nessais
2
Exemple pour RMSE
Mesures de performance
En plus des mesures des précisions et de variabilité
terminales, il est possible de mesurer COMMENT
le sujet a exécuté son action.
Mesures de performance
• Cinématique (kinematics)
– Description d’un mouvement sans prendre en compte la force ou la
masse
– Position / vitesse / accéleration
• Cinétique (kinetics)
– Description d’un mouvement en prenant en compte la force de
gravité ou la masse
• Mesure de l’EMG (electromyographie)
– Description d’un mouvement sans prendre en compte la force ou la
masse
La cinématique
• Effet de la gravité
La cinématique
• Le mouvement écologique
La cinématique
Caméras 3D!
Position/vitesse/accélération

Suivre le
curseur
qui bouge
La cinétique
• La chaussure magique
La cinétique
• La chaussure magique
Cellule de forces!
Exemple de courbes de force
Electromyographie
Electrodes placées sur le soléaire
(muscle extenseur du pied formant la partie charnue du mollet)
Découverte des principes de l’IRM
prix Nobel 2003: P.Mansfield & P.Lauterbur
Imagerie cérébrale
IRM = permet des
créer une image des
tissus mous
(complémentaire aux
Rayons X)
Stimulation Trans Magéntique
Crânienne
EEG
L'électro-encéphalographie (EEG) est la
mesure de l'activité électrique du cerveau
par des électrodes placées sur le cuir
chevelu souvent représentée sous la forme
d'un tracé appelé électro-encéphalogramme.
Comparable à l'électrocardiogramme qui
permet d'étudier le fonctionnement du cœur,
l'EEG est un examen indolore et non-invasif
qui renseigne sur l'activité
neurophysiologique du cerveau au cours du
temps et en particulier du cortex cérébral soit
dans un but diagnostique en neurologie, soit
dans la recherche en neurosciences
cognitives. Le signal électrique à la base de
l'EEG est la résultante de la sommation des
potentiels d'action post-synaptiques
synchrones issus d'un grand nombre de
neurones.
EEG en détails…
Développements méthodologiques
Développement de l’EEG comme outils scientifique (Berger 1929)
Découverte du potentiel évoqué (Hodgkin & Huxley 1938)
Émergence de la psychologie cognitive (Broadbent, Miller,
etc)
Développements des images CT (Hounsfield 1973) et MRI
(Lauterbur 1973)
Mesure in vivo du flux sanguin
chez l’Homme permettant PET (Reivich et al.
1979)
1ère étude publiée en TMS (Barker et al. 1985)
1ère mesure BOLD permettant IRMf
(Ogawa et al. 1990)
1920
1940
1960
1980
1990
2000
 Invasif ou pas
 Résolution spatiale
 Résolution temporelle
Pourquoi psychologie cognitive et
neurosciences sont de bon partenaires
En quelques mots…
• Choisir une tâche qui sera simplifiée au maximum pour pouvoir
l’étudier en contrôllant :
– les instructions données aux sujets
– les conditions dans lequel la tâche sera exécutée
• Poser des hypothèses opérationnelles – en fonction d’une théorie –
pour permettre d‘interpréter les observations réalisées.
Adéquation
entre actions et mesures
• Cinq critères à vérifier:
– Fidélité: même mesures doivent être retrouvées par 2
expérimentateurs différents
– Stabilité: même performance si le sujet était testé une
autre fois
– Validité: les mesures reflètent bien ce que vous
vouliez mesurer.
– Nouveauté: naiveté des sujets
– Sensibilité: la mesure permet de différentier
différentes conditions et populations
QUESTIONS
• Donner trois exemples de mesures possibles en contrôle moteur.
Quelle information peut on obtenir avec une de performance par
rapport à une mesure globale?
• Quelle information dissociée peut donner l’erreur constante,
absolue et variable?
• Comment vérifie-t-on qu’une méthode scientifique est en
adéquation par rapport à l’action étudiée?