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Stratégies danticipation et rôle du contexte dans les tâches visuo-motrices Pascal Prévost Sous la direction : M. Alain Berthoz En collaboration avec.

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2 Stratégies danticipation et rôle du contexte dans les tâches visuo-motrices Pascal Prévost Sous la direction : M. Alain Berthoz En collaboration avec : M. Joe McIntyre

3 Plan Introduction Anticipation et navigation Anticipation et capture dobjet Conclusion

4 Introduction Quelles sont les solutions adoptées par le système nerveux central pour faire face à des situations que lon peut rencontrer dans la vie de tous les jours ?

5 « La sensation que possède notre esprit du but à atteindre est le critère avec lequel on évalue. » (Alexander Bain, The Senses and the Intellect, 1855) Au commencement… STRATEGIE But à atteindre choix de la solution la plus appropriée planification et programmation motrices Contexte circonstances et éléments présents contraintes influençant le choix de la stratégie

6 Informations sur « ce qui est » Berthoz (1998, p. 33)

7 Plan Introduction Anticipation et navigation Anticipation et navigation Anticipation et capture dobjet Conclusion

8 Introduction Est-ce que ce mouvement de la tête est influencé par les conditions dans lesquelles se déroule la navigation ? Quel est le rôle du regard dans cette anticipation ? Pourquoi le SNC utilise-t-il cette stratégie ? La maturation a-t-elle un effet sur cette anticipation ? La tête anticipe les changements de direction durant les trajets triangulaires et circulaires (Glasauer et coll., , 1996 ; Grasso et coll., 1996)

9 Expérience 1: Méthodologie C) A) B) D) pic délai initiation obstacle point du virage tête trajectoire 1 m

10 Effet de la vitesse Pas deffet significatif de la vitesse sur le maximum de

11 Spécificité de leffet de la vitesse Effet de la vitesse sur linitiation du mouvement de la tête : A) initiation dautant plus précoce que la vitesse est lente B) initiation à une distance fixe A) B)

12 Effet de la vision Pas deffet significatif de la vision sur les paramètres de

13 temps Effet sur la direction du regard marche en avant marche en arrière Yeux ouvertsYeux fermés

14 B) Focalisation sur la trajectoire A) Focalisation sur la position finale Influence de lobjectif de la tâche et des contraintes biomécaniques sur le mouvement anticipé de la tête Objectif de la tâche Immobilisation de la tête rotation plus précoce du tronc pour compenser labsence du mouvement anticipé de la tête (Hollands et coll., 2001)

15 Maturation et anticipation amplitude de occurrence de

16 Maturation et anticipation AdulteEnfant 3.5 ans

17 Résumé invariantinvariant de la navigation humaine naturelle orientation anticipée du regardcomposante de la synergie œil-tête : participe lorientation anticipée du regard référentiel centré sur le regardconstruction dun référentiel centré sur le regard contrôle des changements de direction contrôle des trajectoires apparition précoce maturationcaractérisée par une apparition précoce mais sujette à maturation

18 Plan Introduction Anticipation et navigation Anticipation et capture dobjet Anticipation et capture dobjet Conclusion

19 Introduction Quels problèmes doivent être résolus par le SNC pour attraper un objet en mouvement ? PerceptionPerception Où va lobjet ? A quel moment y arrive-t-il ? Quelle sera la force de limpact ? ActionAction Où faut-il positionner la main pour linterception ? Comment y aller (quelle trajectoire) ? Comment amortir le choc de limpact ?

20 Comment le SNC estime-t-il t c pour attraper un balle en approche ? Z(t) OBJET Sens du déplacement Point du contact Daprès Hoyle (1957)

21 Comment le SNC estime-t-il t c pour attraper un balle en approche ? Ligne de visée Sens du déplacement f rétine cristallin Z(t) φ(t) R Daprès Lee (1980) r (t) OEIL BALLE

22 et une accélération constante et une accélération constante La quantité surestime le vrai TTC.

23 Estimation de t c en chute libre avec Estimation de t c en chute libre avec Lee et al. (1983) Lee et Reddish (1981)

24 Contre-exemple Lacquaniti and Maioli (1989) temps de chuteEMG hauteur EMG anticipés moyens Quantité de mouvement (kg.m/s -1 )

25 Expérience 1 : Méthodologie 6 hommes hauteur fixe 3 vitesses initiales: 0.7, 1.7 et 2.7 m/s 3 vitesses finales: 5.6, 5.9 et 6.3 m/s 3 temps de chute: 500, 430 et 370 ms 10 essais par vitesse Répétitions : aléatoire vs. bloc EMG50ms : biceps Accéléromètre impact

26 Résultats Exp. 1

27

28 Résultats Exp. 2

29 Résumé Calibration temporelle :Calibration temporelle : – estimation du vrai t c – initiation des activités EMG anticipées indépendante des conditions initiales Calibration dynamiqueCalibration dynamique Relation linéaire entre EMG et QMD MAIS sensible aux conditions initiales Informations a priori influence sur lajustement de la calibration dynamiqueInformations a priori influence sur lajustement de la calibration dynamique

30 Expérience 3 : Introduction s attraperstratégie pour attraper un objet lâché à différentes hauteurs point dinterceptionchoix du point dinterception trajectoireforme de la trajectoire de la main pendant la phase de transport impactgestion de limpact de lobjet avec la main

31 Expérience 3 : Introduction B A2A2 A1A1 A3A3 Stratégies de capture dobjet en chute libre

32 Expérience 3 : méthodologie 2 conditions de lâcher :2 conditions de lâcher : –soit par le sujet lui-même (S) –soit par lexpérimentateur (E) 2 conditions dattraper :2 conditions dattraper : –main droite (D) –main gauche (G) 2 hauteurs de lâcher :2 hauteurs de lâcher : –épaule (N) –2,5 m du sol (H)

33 Résultats Exp. 3 SDN EDNEDH S = seul - E = expérimentateur N = hauteur épaule – H = 2.5 m du sol main barre 0.1 m

34 Résultats Exp. 3 Index de linéarité : Distance/déplacement A B d D ***

35 Résultats Exp ° -90° 0° sol Hauteur Angle trajectoire de la main barre point dinterception

36 Résultats Exp. 3 Vitesses relatives entre la barre et la main à lattraper Vitesses verticales N.S. *** N.S. *** Vitesses tangentielles

37 Résultats Exp. 3 Vitesses tangentiellesVitesses verticales

38 Résumé Stratégie de poursuite – trajectoire en fonction des contraintes temporelles et spatiales – main toujours dirigée vers le bas au moment de limpact Points communs entre humains et robots : direction de leffecteur avant lattraper – direction de leffecteur avant lattraper – réduction de la vitesse relative Stratégie entraînant – augmentation de la marge derreur diminue la quantité de mouvement – diminue la quantité de mouvement relative à limpact. Stratégie approximative vitesse relative de la main par rapport la barre toujours différente de zéro

39 Plan Introduction Anticipation et navigation Anticipation et capture dobjet Conclusion Conclusion

40 Pour conclure… Stratégies danticipationStratégies danticipation présentes dans la plupart des tâches visuo-motrices conditions initiales but atteindreChoix des stratégies fonction des conditions initiales (contexte) et du but atteindre

41 Pour conclure… Deux problèmesDeux problèmes : –événement imprévisible par essence –incompressibilité des délais sensoriels ANTICIPATION ANTICIPATION Prévoir :Prévoir : « ce qui peut être fait » (futur) à partir de « ce qui est » (passé-présent)

42 Pour conclure… CerveauCerveau : –Simulateur –fonctionnement probabiliste Informations a prioriInformations a priori : « catalyseurs » permettant daccélérer les processus de choix des stratégies et doptimisation du contrôle moteur

43 Merci de votre attention… FIN

44

45 Effet de la direction du virage Pas deffet significatif de la direction du virage sur les paramètres de


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