Recherche d’indicateurs électrodermaux pour l’analyse de la charge mentale en conduite automobile

Electrodermal indices for mental workload analysis in car driving

• Auteur / Autrice : Antoine Clarion
• Direction : Christian Collet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences du comportement
• Date : Soutenance le 03/12/2009
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Renault
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche et d'innovation sur le sport (Villeurbanne, Rhône)
• Jury : Président / Présidente : Norbert Noury
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Petit-Boulanger
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Henrique Sequeira, Alain Muzet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Performances

Troubles de l'attention

Conduite automobile

Mots clés libres

Charge mentale

Conduite automobile

Activité électrodermale

Distraction

Mental workload

Electrodermal activity

Car driving

Distraction

Résumé

Les variables neurovégétatives permettent d’évaluer l’état fonctionnel de l’individu, et représentent un intérêt pour mieux comprendre le comportement du conducteur, facteur déterminant de la sécurité routière. Ce travail est centré sur l’évaluation de la charge mentale du conducteur automobile par l’analyse de l’activité électrodermale. L’objectif est d’extraire les meilleurs indicateurs du signal électrodermal pour différencier la charge mentale induite par des situations de conduite réelle. L’analyse d’une trentaine d’indicateurs phasiques a permis de différencier des situations de conduite nominale, comparables en termes d’exigence comportementale mais différentes au niveau cognitif. Après traitement approprié du signal, en particulier en appliquant des transformations log, l’amplitude des réponses électrodermales est apparue comme un des indices les plus discriminants. Toutefois, les différences de charge mentale induites par les situations de conduite n’ont pas exactement correspondu à celles qui avaient été supposées. Une explication alternative mettant en avant des processus d’anticipation est proposée. Trois indicateurs toniques, dont deux sont nouveaux, ont ensuite été testés dans une expérience de double tâche, où une activité secondaire distractive était effectuée simultanément à la conduite. L’un s’est révélé inadapté au profil des signaux, mais les deux autres ont permis d’établir une hiérarchisation partielle de la surcharge induite. Particulièrement sensible à l’aspect cognitif de la distraction, l’évaluation psychophysiologique de la charge mentale par l’activité électrodermale apparaît complémentaire de l’analyse de la performance de conduite.

As an assessment tool for individual’s functional state, autonomic indices can help improving our knowledge of drivers’ behaviour, which is a central road safety causal factor. This work is focused on driver’s mental workload assessment, relying on electrodermal activity analysis. This is an attempt to highlight the most reliable electrodermal indices with the aim to distinguish accurately mental workload elicited by actual driving situations. The analysis of about thirty phasic indices, led to differentiate nominal driving situations. These were selected on the basis of comparable behavioural requirements, but of differences cognitive processes. After appropriate signal processing, (using log transformations in particular), electrodermal responses amplitude has the most potential to distinguish among experimental conditions. However, some of the differences about mental workload were not exactly those which were previously expected. An alternative interpretation of results highlighting anticipation processes is thus proposed. Tonic variations were then studied in a dual task experiment, including two new indices. The distractive power of several secondary tasks, performed while driving, was to be evaluated using these indices. One of the indices was unrelated to signals’ profile. Conversely, the two others gave a clear distinction of potential distraction elicited selectively by each secondary task. Mental workload was thus showed as being evaluated accurately using electrodermal activity analysis. Using objective physiological data and defining new electrodermal indices brought more reliability in the field of mental workload. Thus, electrodermal activity is a good candidate to complete data usually brought by tests or questionnaires.