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CATTAN Grégoire

De la réalisation d'une interface cerveau-ordinateur pour une réalité virtuelle accessible au grand public.

 

Directeur de thèse :     Marco CONGEDO

École doctorale : IngĂ©nierie pour la santĂ©, la cognition et l''environnement (EDISCE)

Spécialité : IngĂ©nierie de la cognition, de l'interaction, de l'apprentissage et de la crĂ©ation

Structure de rattachement : Autre

Établissement d'origine : INSA de Lyon

Financement(s) : CIFRE ; Sans financement

 

Date d'entrée en thèse : 01/04/2016

Date de soutenance : 27/05/2019

 

Composition du jury :
Marco CONGEDO, Chargé de recherche, CNRS
Cesar MENDOZA, CEO, IHMTEK
Christian JUTTEN, Professeur, Université Grenoble Alpes
Anatole LECUYER, Directeur de Recherche, INRIA,
Martin HACHET, Directeur de Recherche, INRIA,
François CABESTAING, Professeur, Université de Lille,
Anton ANDREEV, Ingénieur de Recherche, CNRS,

 

Résumé : MalgrĂ© des dĂ©veloppements rĂ©cents dans la conception des casques Ă©lectroencĂ©phalographiques (EEG) et dans l'analyse du signal cĂ©rĂ©brale, les interfaces cerveau-machine (ICM) sont toujours restreintes au contexte de la recherche scientifique. Toutefois, les ICM gagneraient Ă  intĂ©grer la rĂ©alitĂ© virtuelle (VR) car elles diminuent la distance entre l'utilisateur et son avatar en remplaçant les commandes mĂ©caniques, et donc amĂ©liorent le sentiment d'immersion. De plus, les ICM fournissent Ă©galement des informations sur l'Ă©tat mental de l'utilisateur comme sa concentration, son attention ou ses points d'intĂ©rĂŞts dans l'environnement virtuel. Dans cette thèse, nous Ă©tudions l'interaction entre ICM et VR, qui constituent une interface homme-machine dont les applications nous semblent prometteuses pour le grand public, particulièrement dans le domaine du divertissement. Nous nous concentrons sur l'utilisation d'une ICM basĂ©e sur l'EEG et sur une stimulation visuelle occasionnelle, autrement-dit une ICM basĂ©e sur la dĂ©tection du P300, un potentiel Ă©voquĂ© positif apparaissant dans l'EEG 250 Ă  600 ms après l'apparition d'un stimulus. Nous Ă©tudions l'usage de cette ICM pour interagir avec un environnement simulĂ© grâce Ă  un casque de VR mobile utilisant un smartphone ordinaire, c'est-Ă -dire un matĂ©riel de VR appropriĂ© pour une utilisation grand public.
Toutefois, l'intégration des ICM dans la VR pour le grand public rencontre aujourd'hui des défis d'ordre technique, expérimental et conceptuel. En effet, l'utilisation d'un matériel mobile pose des contraintes techniques considérables, et une telle technologie n'a pas encore fait l'objet d'une validation. Les facteurs influençant la performance des ICM en VR par rapport à une utilisation sur PC restent flous. Également, les caractéristiques physiologiques de la réponse du cerveau à des stimuli en VR par rapport aux mêmes stimuli présentés sous PC sont inconnues. Finalement, les ICM et la VR admettent des limites considérables, parfois incompatibles. Par exemple, l'utilisateur interagit avec la VR en bougeant, ce qui perturbe le signal EEG et diminue la performance de l'ICM. Il y a donc une nécessité d'adapter le design de l'application pour une technologie mixte ICM+VR.
Dans ce travail, nous présentons une contribution dans chacun de ces domaines : une réalisation technique vers une ICM grand public en VR ; une analyse expérimentale de sa performance et une analyse des différences physiologies produites par des stimuli présentés dans un casque de VR par rapport aux mêmes stimuli sous PC - analyses menées à bien grâce à deux campagnes expérimentales portant sur 33 sujets ; une synthèse des recommandations pour un design adapté à la fois aux ICM et à la VR.


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