Étude du couplage entre toucher léger et posture

Investigation on the coupling between light touch and posture

• Auteur / Autrice : Fabien Vérité
• Direction : Waël Bachta, Guillaume Morel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Robotique
• Date : Soutenance le 12/09/2016
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris (2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des systèmes intelligents et de robotique (Paris ; 2009-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Hayward, Lena Ting
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Louis Vercher, Philippe Souères

Mots clés

Mots clés contrôlés

Neurofeedback

Posture

Mots clés libres

Toucher léger

Contrôle postural

Biofeedback

Intégration multi-Sensorielle

Assistance posturale

Light touch

Postural control

Biofeedback

Résumé

Parmi toutes les informations sensorielles que le système nerveux central doit intégrer afin d'établir la commande musculaire permettant d'assurer une position debout, nous nous sommes plus particulièrement intéressés à ce qui est nommé le '' toucher léger ''. En effet, il a été montré que poser le doigt sur une surface fixe, même légèrement, fournissait une information supplémentaire permettant d'améliorer le contrôle postural. De manière intéressante, lorsque la surface est mise en mouvement, un couplage apparait entre ces mouvements et le balancement postural. Nous avons lors de nos travaux étudié comment cette information était intégrée au contrôle postural. En se basant sur les conclusions de cette étude, nous avons proposé une loi de commande en boucle fermée basée sur la modulation de la vitesse du doigt, qui permet de contrôler la position du centre de pression autour d'une consigne prédéfinie. Nous avons de plus étudié les conditions expérimentales pouvant affecter les performances de cette boucle fermée (instruction, conscience des mouvements du doigt, ajout/retrait d'un sens (la vision), action de rejet volontaire du couplage). Ces études nous permettent de proposer une explication exhaustive des mécanismes expliquant ce phénomène de couplage entre la posture et les mouvements du doigt. La loi de commande proposée permet de guider le centre de pression autour d'une consigne prédéfinie, tout en ne nécessitant ni la coopération ni la concentration des sujets, et présente ainsi un intérêt certain dans les domaines de l'assistance ou de la rééducation. Nous avons donc mené une étude préliminaire en milieu clinique démontrant le potentiel applicatif de cette dernière.

Among the sensory information allowing to control postural balance, we have focused our research on Light Touch. Indeed, it has been shown that lightly touching a motionless surface, provides additional sensory information that improves balance. Interestingly, when the surface is moved slowly, a coupling appears between its motion and postural sway. We have investigated the mechanisms underlying this coupling. Based on our findings, we implemented a closed-loop control law, based on the modulation of the finger velocity, which allows to control the position of the center of pressure around a pre-defined trajectory. We also studied the experimental conditions that could influence the performance of the closed loop (instruction, awareness of finger movements, adding / removing a sensory inputs (vision), voluntary dismissal of action coupling). These studies allow us to offer a comprehensive explanation of the mechanisms underlying this phenomenon of coupling between the posture and movements of the finger. The proposed control law allows to guide the center of pressure around a pre-defined trajectory, without any cooperation from the participants. It could have an interest in the areas of assistance or rehabilitation as a new biofeedback. We therefore conducted a preliminary study in a clinical environment.