l’enfant face à des expressions robotiques et...

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L’enfant face à des expressions robotiques et

humaines :Étude développementale et comparative dans le cas d’autisme

Maud SIMON

[email protected]

Directrice de thèse : Pr Jacqueline Nadel

- Les reconnaissent-ils ?- Les reflèteraient-ils spontanément juste en lesregardant ?

L’introduction d’un partenaire robotique permet d’aborder différemment la question du mouvement biologique…

Que font les enfants face à des patterns émotionnels non-humains?

2

1- Évaluer le rôle du mouvement biologique sur la reconnaissance et la résonance

-en utilisant des stimuli statiques et dynamiques-en introduisant un partenaire robotique

2- Étudier l’éventuel lien entre la reconnaissance et la résonance émotionnelle.

Nous avons réalisé une étude développementale et comparativeRetard spécifique dans le domaine des émotions & dysfonctionnement du cerveau socialMieux saisir les rapports entre comportements émotionnels et mécanismes cérébrauxAméliorer leur abord du monde social

Objectifs

Introduction : hypothèses et littératureMatériel et méthodeProcédureScoresRésultatsConclusionsPerspectives

Plan

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Introduction (1/13)

Un certain nombres d’originalités ce qui est, certes, attrayant mais ce qui

rend aussi difficile la comparaison de nos résultats à ceux de la littérature

obligation de faire parfois des inférences

Première hypothèse :

La reconnaissance des expressions humaines devrait

être meilleure que celles des expressions robotiques chez

les enfants typiques mais pas chez les enfants avec

autisme.

Introduction

LA RECONNAISSANCE DES EXPRESSIONS HUMAINES

Introduction (2/13)

Camras et Allison, 1985 ; Harris, 1989 ; Gross et Ballif, 1991 (revue de question) ;

Gosselin, 1995 ; Brun, 1997…

Possibilité de comparer nos résultats

- La capacité à reconnaître et à nommer les émotions se développe

au cours de l’enfance.

J T & C P, S & D

Introduction

De nombreuses études au cours du développement

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Introduction (3/13)

Difficulté à reconnaître : - la surprise (Baron Cohen et al. 1993)

- la tristesse (Boraston et al., 2007)

- la peur (Howard et al., 2000)

Les différences observées pourraient être dues aux caractéristiques

différentes des populations : AD et AC

Mais pas de différence avec les enfants appariés selon AD (Castelli, 2005)

Introduction

Études chez les enfants et adolescents avec autisme sur la

reconnaissance Possibilité de comparer nos résultats

Introduction (4/13)

Chez les enfants typiques et avec autisme : pas d’étude avec

des expressions robotiques

Chez l’adulte :

Meilleure reconnaissance des expressions humaines par

rapport aux expressions robotiques(Nadel, Simon, Canet et al., 2006 ; Schiano et al. 2000)

Introduction

LA RECONNAISSANCE DES EXPRESSIONS ROBOTIQUES

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Introduction (5/13)

Le mouvement pourrait faciliter la reconnaissance des

expressions émotionnelles au stade où cette compétence

se développe (T & A)

Très peu de recherches ont étudié le rôle du mouvement en

utilisant des stimuli statiques & dynamiques

Introduction

Deuxième hypothèse :

Introduction (6/13)

Chez les enfants typiques : Pas d’étude à notre connaissance sur

l’importance du mouvement

Chez l’adulte : les résultats sont controversés

- Oui : Wehrle et al. 2000 & Ambadar et al. 2005

- Non : Kamachi et al. 2001 & Kilts et al. 2003

Effet facilitateur seulement quand les exp. sont ambiguës ou de faible intensité

Chez les enfants avec autisme :

Un mouvement ralenti faciliterait la reconnaissance chez les

enfants de bas niveau (Gepner et al. 2001 ; Tardif et al., 2006)

Introduction

L’EFFET DU MOUVEMENT SUR LA RECONNAISSANCE

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Introduction (7/13)

Chez les enfants : aucune étudeChez l’adulte :

Pas les mêmes substrats neuronaux qui sont recrutés (stat. vs dyn.) : - Joie (Kilts et al. 2003 ; Sato et al. 2004)

- Colère (Kilts et al. 2003 et LaBar et al. 2003)

- Peur (Sato et al. 2004)

Certaines structures (amygdale, gyrus fusiforme…) ont une activité neuronale plus importante pour stimuli dyn. que stat.

STS impliqué dans la reconnaissance du mouvement biologique

Chez les personnes avec autisme :Anomalies fonctionnelles : amygdale - STS - Gyrus fusiforme

Introduction

Que nous apprend la neuroimagerie sur l’effet du mouvement ?

Introduction (8/13)

Le mouvement devrait induire plus de résonance

émotionnelle (T & A)

Résonance émotionnelle = réactions faciales spontanées et congruentes avec

l’expression stimulus

Terme récent faisant référence aux neurones miroirs.

Dans la littérature plus ancienne, on parle d’imitation spontanée ou réflexe ou encore

de mimicry…

Introduction

Troisième hypothèse :

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Introduction (9/13)

EMG faciale - MAX – FACS & Baby FACS.

utilisation du FACS ( Facial Action Coding System)

Outil objectif basé sur des critères anatomiques distinguer tous les

mouvements faciaux pouvant être observables à l’œil nu, intervenant ou

non dans les expressions émotionnelles.

Approche catégorielle comparaison terme à terme facilitée.

Coder la résonance émotionnelle et construire nos stimuli formation au FACS.

22 0 0 Sourcils élevés et rapprochés + ride au milieu du front 1+2+4

Narine sérées 39

Introduction

Différentes techniques objectives existent pour analyser les

expressions faciales :

Introduction (11/13)

Activités musculaires enregistrées au niveau du Zygomatique et du Corrugateur

Enfants (10ans) : J vs C présentation dynamique (de Wied et al. 2006)

Adultes : J vs C présentation statique (Dimberg et al. 2000) ;

EaA : J vs P présentation statique (De Gelder & Vroomen 2000 ; Magnée et al. 2005)

Introduction

Peu d’études sur la résonance émotionnelle (utilisation de l’EMG)

8


Chez les enfants : pas d’étude en neuroimagerie

Chez l’adulte :

Neurones miroirs : cortex prémoteur et pariétal

Perception du dégoût : activation des mêmes régions cérébrales lors de

l’observation et lorsque le sujet ressent du dégoût (Wicker et al. 2003)

Bases neuronales impliquées c/o l’adulte >> obligation de faire des inférences

Chez les personnes avec autisme :

Hypothèse controversée d’un dysfonctionnement du système neuronal

miroir (Dapretto et al. 2006 ; Oberman et al. 2005)

Introduction

Que nous apporte la neuroimagerie ?


Chez les enfants typiques et avec autisme : Pas d’étude

Chez l’adulte :

- Une étude comportementale (Sato et al., 2007)

La production des UA 4 et 12 en réponse aux expressions de joie et

de colère diffèrent uniquement lors d’une présentation dynamique des stimuli

- Une étude de neuroimagerie (Sato et al. 2004)

Activation neuronale plus importante dans le cortex prémoteur en

réponse à des expressions faciales dynamiques que statiques

Introduction

L’EFFET DU MOUVEMENT SUR LA RESONANCE

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Matériel et méthode (1/4)

60 Enfants typiques : 20 de 3 ans - 10 de 6 ans20 de 5 ans - 10 de 7 ans

15 Enfants avec autisme de moyen & haut niveau MAIS l’intégralité de notre expérience a été proposée seulement à 9 enfants avec autisme de haut niveau

Diagnostic réalisé sur la base du DSM IV et de l’ADI-RAge développemental global (WISC III & IV) compris entre 4 et 12 ans (m=7:6 ans)Age chronologique compris entre 6 et 13 ans (m=9:7 ans)Critères d’inclusions : AD > 4 ans et capacité d’expression verbaleCritères d’exclusions : troubles associés à l’autisme et déficits visuels

Méthode

Populations :


Un ordinateur portable Une caméra numérique

La tête de Robot émotionnel (Canet & Gaussier)

Ancêtre conçu par Gaussier et Cañamero12 servomécanismes pour mise en mouvement :

- « front »- sourcils articlés- paupières supérieures- bouche

Méthode

Matériel :

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-2 partenaires : &

-5 expressions primaires (J, T, C, P & S)

3 supports de présentationFilms DirectsPhotos tirées des films et correspondent à l’intensité max.

expression neutre expression émotionnelle

Méthode

30 Stimuli :


-

AU 4AU 1+2

AU 5 AU 7

AU 20AU 25

AU 1+2+(4)

AU 20+25

AU 5

AU 1+2+4+5+20+25

- La reconnaissance testée à 2 reprises auprès d’adultes 1ère exp. : mauvaise reconnaissance de la colère et de la peur

Articulation des sourcils et séparation UA 1 & 2 ; amélioration UA4

2nd exp. : la peur du robot est moins bien reconnue que l’expression humaine correspondante

Méthode

Construction des expressions émotionnelles selon

les critères du FACS

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Accord des administrations supérieures pour réaliser notre expérience au sein de leurs établissements

Réalisation de l’expérience dans une pièce calme connue de l’enfant

Familiarisation : Moi + poster de l’expression neutre de Pierre et de Roboto

Accord des parents

« Veux-tu venir jouer quelques minutes avec moi et mes deux copains très rigolos Roboto et Pierre ? »

Procédure

Procédure (1/3)

Procédure (2/3)

Connexion ordinateur/Robot

Siège de Pierre

Siège de l’enfant

Caméra dissimulée

Procédure

Description de l’organisation de la salle où le jeu se déroulait

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Procédure (3/3)

Photo Direct Film Photo Direct Film

Ordre de présentation

Présentation de l’expression neutre avant le début de l’expérience

Consigne :

« Regarde bien Roboto (ou Pierre) et après tu me diras comment il est »

Procédure

Ordre de présentation contrebalancé

C – J – P – T – S S – T– P – J – S

Scores (1/2)

réponses verbales des enfants la méthode du choix libre a été utilisée plusieurs réponses ont été acceptées

Selon l’analyse ANOVA réalisée, les scores étaient compris entre:0 et 15 : effet du partenaire0 et 10 : effet du support0 et 5 : effet émotion

Expressions Réponses verbales acceptées

Joie content, joyeux, rigole, il ritTristesse triste, pleure

Colère colère, en colère, se fâche, énervé, pas content (seulement si utilisé uniquement pour la colère)Peur peur, effrayé

Surprise surpris, étonné

Scores

La reconnaissance des expressions faciales émotionnelles

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Mesures

les réactions faciales automatiques ont été analysées en terme de présence ou d’absence d’1 UA ou Gp d’UA prototypiquescongruentes

30 séquences de 3 s isolées de leur contexte codage en aveugle de 2070 séquences : mimique initiale puis des changements faciauxDouble codage en aveugle par R. Soussignan (accord 82%)

UA ou groupe d'UA prototypique

Colère 4Joie 12Peur 1+2+4

1+2+4+520

Tristesse 151+4

Surprise 1+21+2+5

1+2+(5)+25+261+2+(5)+25+27

Analyse ANOVA identiques à celles décrites précédemment

Scores (2/2) Scores

La résonance

Résultats (1/9)

Enfants typiques : Humain > Robot

Accord avec la 1ère hypothèse : 2 explications peuvent être envisagées familiarité v-à-v des expressions humaines ? difficulté de mettre des robots en contexte mais pas des humains?

Enfants avec autisme : Humain # Robot2 explications peuvent être envisagées : Mise en jeu de stratégies différentes pour l’analyse des visages Difficulté à regarder les yeux de l’Humain mais pas du ROBOT

Résultats

Effet du Partenaire sur la reconnaissance

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Résultats (2/9)

Chez les enfants typiques : Humain # Robot

Chez les enfants avec autisme : Humain # Robot

Mêmes résultats chez l’adultes :

exp. Comportementale (Nadel, Simon et al. 2006)

exp. EEG en collaboration avec Dubal et FoucherLes adultes perçoivent l’expression émotionnelle avant de déterminer la nature du partenaire

Résultats

Effet du Partenaire sur la résonance

Résultats (5/9)

Pas d’effet significatif du support c/o les 5, 6 & 7 ans

Ni c/o les enfants avec autisme

Effet du support c/o les 3 ans MAIS Film > Direct

pas d’effet facilitateur du mouvement

Désaccord avec notre 2nde hypothèse.

Littérature controversée à ce sujet

Nous avons utilisé des expressions prototypiquesnon ambiguës et de forte intensité…

0

2

4

6

8

10

Scor

es m

oyen

s

3 ans 5 ans 6 ans 7 ans A

Reconnaissance : importance du support de présentation

Photo

Direct

Film*

Résultats

Effet du Mouvement sur la reconnaissance

15

Résultats (6/9)

Effet du support :

+ de résonance avec les films qu’avec les photos

c/o les 6 & 7 ans et c/o les enfants avec autisme

le mouvement apparaît faciliter la production de réactions faciales spontannées

Accord avec notre 3ème hypothèse

Effet observé c/o l’adulte par Nadel et al. 2006

et

Sato et al. (FACS et neuroimagerie)

0

2

4

6

8

10Sc

ores

moy

ens

3 ans 5 ans 6 ans 7 ans A

Résonance : importance du support de présentation

Photo

Direct

Film

* * *

Résultats

Effet du Mouvement sur la résonance

Résultats : (7/9)

La reconnaissance :

La littérature prétend que les enfants avec autisme ont des difficultés à reconnaître les expressions émotionnelles.

Nos résultats sont en désaccord : aucune différence significative. (Dappretto 2006 et Loveland 2005 et Castelli 2005)

La résonance émotionnelle :

La littérature prétend qu’ils n’expriment rien ou qu’ils ont des expressions faciales non reconnaissables

Nos résultats sont en désaccord : ils montrent autant de résonance émotionnelle que les enfants typiques & mettent en œuvre les mêmes UA prototypiques

RMQ : Gp restreint mais pas hétérogène

Résultats

Comparaison T appariés vs A

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Résultats (8/9)

Chez les enfants typiques, nos tests montrent globalement une corrélation positive entre résonance et reconnaissance en particulier pour les expressions robotiques

Courbes résonance et reconnaissance : Expression de la joie

0123456

Scor

es g

loba

ux p

ar e

nfan

ts

RésonanceReconnaissance

Enfants de 6 ans Enfants de 7 ans

Courbes résonance et reconnaissance : Expression de la joie

0123456

Scor

es g

loba

ux p

ar e

nfan

ts



Courbe résonance et reconnaissance : Expression de surprise

0

1

2

3

4

5

6


Scor

es g

loba

ux p

ar e

nfan

t


Courbe résonance et reconnaissance : Expression de surprise

0

1

2

3

4

5

6


Scor

es g

loba

ux p

ar e

nfan

t


Ni que les enfants ne résonnent pas à des expressions qu’ils ne reconnaissent pas !

Résultats

Corrélation entre reconnaissance et résonance

cela ne veut pas dire que l’on résonne forcément à une expression que l’on reconnaît

Résultats (9/9)

Concernant les enfants avec autisme,

pas de corrélation globale entre reconnaissance et résonance

MAIS

une corrélation positive significative pour l’expression de la surprise

R=0,671 et p=0,048Courbe résonance et reconnaissance : expression de surprise

0

1

2

3

4

5

6

Scor

es g

loba

ux p

ar e

nfan

t


Enfants avec autisme de haut niveau

Courbe résonance et reconnaissance : expression de surprise

0

1

2

3

4

5

6

Scor

es g

loba

ux p

ar e

nfan

t


Enfants avec autisme de haut niveau

Résultats

Corrélation entre reconnaissance et résonance

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Pas obligé de reconnaître pour résonner ni de résonner pour reconnaître (T & A)

Le mouvement ne facilite pas la reconnaissance mais il induit plus de résonance émotionnelle

Meilleure reconnaissance des expressions humaines (T) mais pas chez les EaA

Autant de résonance face aux deux partenaires (T & A)

Pas de différence entre les EaA et enfants typiques appariés selon l’âge de développement

Conclusions

Conclusions

Expérience avec des EaA plus jeunes ou avec des troubles autistiques plus importants

Outil thérapeutique qui pourait permettre l’automatisation de la reconnaissance et de l’expression des émotions

Expériences EEG : robots vs humains (adultes typiques & personnes avec autisme)

Les stimuli humains et robotiques induisent–ils les mêmes pics chez les A ? Ces pics sont-ils identiques à ceux des personnes typiques?

Expérience de « Eye Tracking »

Les EaA regardent-ils de la même façon les stimuli humains et robotiques ? Ou arrivent-ils plus facilement à regarder les yeux du robot?

Perspectives

Perspectives

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Jacqueline NadelPierre CanetRobert Soussignan

Mme Armenteras De Saxce, Dr de l’Hôpital la Pitié-SalpêtrièreM. Kurth, DRHLes responsables des différents établissements La Fondation Orange Solidarité pour ma bourse

TOUS les parents qui ont donné leur accord TOUS les enfants qui ont participé

l’enfant face à des expressions robotiques et...

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