Intentionnalité et interactions motrices : comment appréhender les intentions d'autrui à partir de la dynamique comportementale ?

Overview & Synopsis

L'objectif de ma thèse est de participer à la construction d'un nouveau robot humanoïde qui peut réaliser des interactions intuitives avec l'humain à travers l'observation et l'imitation. Pour cela, j'ai conduit une série d'études expérimentales chez le jeune adulte pour caractériser les propriétés cinématiques des mouvements du bras réalisés pendant des interactions motrices et sociales, autant d'éléments qui seront les patterns de référence pour le futur robot. En se concentrant sur le comportement non-verbal, nous avons testé comment les contraintes externes et internes (difficulté, prédictibilité, temporalité) façonne la cinématique des mouvements du bras et de la main dans une simple action séquentielle de prise et de pose d'un objet (étude 1 et 2). Les résultats révèlent des modulations précoces dans la cinématique de la phase d'atteinte et de saisie, en fonction de la taille et de la stabilité du réceptacle terminal sur lequel l'objet devait être placé. Ces modulations observées dans le premier élément de la séquence sont en contradiction avec les modèles d'optimisation de trajectoire utilisés en robotique pour les séquences d'action. Ils suggèrent un couplage fort entre les paramètres moteurs dans une stratégie de planification encapsulée qui rétro-propage les contraintes contextuelles sur les éléments précoces de la séquence. Pour confirmer ces résultats, une seconde série d'étude a été conduite en utilisant des tâches cinématiques et vidéos pour montrer que les intentions motrices humaines pouvaient être lues à travers la détection de ces modulations cinématiques précoces. En utilisant un système de classification artificiel, nous avons testé si les indices de bas niveau pouvaient permettre une catégorisation des essais. Les résultats montrent qu'en absence de capacité cognitive particulière, le réseau de neurone pouvait catégoriser les intentions significativement au-dessus du niveau de la chance en observant les 500 premières millisecondes de l'action (étude 3). La troisième partie de mon travail de thèse s'est tournée vers les mesures en eye-tracking. Nous avons révélé ici que la stratégie proactive de fixations oculaires utilisée pendant l'observation de l'action était similaire à celle utilisée pendant son exécution (étude 4). De plus, les catégorisations correctes d'intentions motrices étaient caractérisées par des saccades plus précises et des fixations plus longues sur l'objet. Les mouvements oculaires sont connus pour jouer un rôle important dans les interactions sociales. Ainsi, dans une dernière expérience (étude 5), nous avons mis en place un jeu compétitif en face à face révélant des effets spécifiques du contexte social qui modifie la cinématique des mouvements d'atteinte selon le type de situations interactives. Dans le manuscrit de thèse je propose une discussion qui replace les résultats dans les modèles neuronaux et cognitifs de l'intégration sensori-mmotrice. Lorsque c'est le cas, des directions futures sont suggérées à la fois pour les modèles cognitifs de contrôle moteur et pour le développement e systèmes artificiels neuro-inspirés intégrant des capacités d'interaction sociale intuitive.