Interactions auditives, visuelles et tactiles pendant le toucher actif et dynamique (INTOUCH)

Cette étude, intitulée "InTOUCH : Interactions auditives, visuelles et tactiles lors du toucher actif et dynamique" est menée dans le cadre global d'un projet européen multipartenaire (Réseau de Formation Initiale Marie Curie MULTITOUCH, intitulé "Haptique multimodale avec dispositifs tactiles") . Le projet MULTITOUCH vise à former des chercheurs dans le domaine de l'haptique et à acquérir des connaissances scientifiques sur la manière dont le retour tactile peut être intégré au retour auditif et tactile dans les interfaces homme-machine (IHM).

À cette fin, l'étude ''InTOUCH'' utilisera la psychophysique et l'électroencéphalographie non invasive (EEG) chez des sujets humains sains pour caractériser comment le cerveau intègre les informations tactiles aux informations auditives et visuelles lors du toucher actif.

Bien que de nombreux travaux aient été réalisés pour étudier la somatosensation, tant au niveau perceptif que neuronal, les études portant sur le toucher d'un point de vue plus naturaliste, en tenant compte de sa nature de processus d'exploration actif et dynamique, sont limitées. De plus, les mécanismes neuronaux qui sous-tendent l'intégration des informations tactiles et visuelles/auditives dans des conditions d'exploration tactile active restent largement inconnus.

L'étude ''InTOUCH'' étudiera, dans des conditions de toucher dynamique actif (par exemple l'exploration tactile active d'un écran) et de toucher passif, les interactions multisensorielles entre stimuli tactiles, auditifs et visuels en utilisant la psychophysique, et exploitera des approches basées sur l'EEG pour isoler et caractériser l'activité corticale liée au traitement (1) de l'influx somatosensoriel produit par les interactions mécaniques entre la pulpe du doigt en contact et les écrans tactiles, (2) de l'influx somatosensoriel produit par un stimulateur haptique ultrasonique dans les airs permettant de stimuler les mécanorécepteurs du main et (3) une stimulation auditive et visuelle simultanée. Les stimulateurs tactiles conventionnels utilisés dans la recherche somatosensorielle reposent sur les vibrations de surface. Pour délivrer des stimuli tactiles dans des conditions de toucher dynamique actif, des écrans tactiles basés sur une friction contrôlée seront utilisés. Les dispositifs à friction contrôlée fonctionnent par modulation active des effets de friction entre un doigt et une surface. Des vibrations infimes et imperceptibles de la plaque à des fréquences ultrasonores via un actionnement piézoélectrique induit un film de compression qui réduit la friction entre le bout du doigt et l'écran. Des modulations transitoires de frottement lors du glissement du doigt sur l'afficheur peuvent générer des sensations tactiles, notamment des sensations de glissement du doigt contre un bord ou une texture. Une autre nouvelle approche pour activer les mécanorécepteurs cutanés dans des conditions de toucher actif consiste à utiliser des haut-parleurs à ultrasons dans les airs organisés en un réseau pour émettre des ondes ultrasonores sur la peau afin de créer des sensations de toucher sur la paume de la main. De tels appareils sont disponibles dans le commerce et utilisés pour les configurations de réalité virtuelle (par ex. Ultrahaptique Stratos Explore ; https://www.ultraleap.com/haptics/).

Un avantage important de tels stimuli est qu'ils peuvent générer des sensations tactiles naturalistes mais néanmoins contrôlées lors de l'exploration libre avec les mains. Étant donné que la synchronisation des stimuli est contrôlée expérimentalement, l'EEG peut être utilisé pour échantillonner, de manière non invasive, l'activité corticale suscitée par les stimuli mécaniques dans diverses conditions de toucher actif et passif. Plus précisément, deux approches EEG seront exploitées : l'enregistrement des potentiels évoqués cérébraux sensoriels transitoires (SEP) et l'enregistrement des potentiels évoqués à l'état d'équilibre (SS-EP). Contrairement aux SEP transitoires conventionnels qui reflètent une réponse corticale phasique déclenchée par l'apparition d'un bref stimulus, les SS-EP reflètent une réponse corticale soutenue induite par la répétition périodique de longue durée d'un stimulus sensoriel, que l'on pense résulter d'un entraînement de populations neuronales répondant à la caractéristique périodiquement modulée du stimulus. On s'attend à ce que les SS-EP offrent un moyen unique d'isoler l'activité corticale soutenue induite par la présentation soutenue d'un stimulus sensoriel, et comment cette activité est modulée par des stimuli auditifs et/ou tactiles simultanés. L'analyse dans le domaine fréquentiel de l'activité EEG suscitée par de tels stimuli est donc particulièrement bien adaptée pour étudier la dynamique temporelle sous-jacente à la représentation corticale du toucher actif soutenu. En outre, par rapport à d'autres approches non invasives pour échantillonner l'activité cérébrale, l'étude de la fonction cérébrale à l'aide de SS-EP offre plusieurs avantages. Premièrement, les SS-EP présentent un rapport signal sur bruit élevé. Deuxièmement, les SS-EP permettent d'isoler l'activité neuronale liée spécifiquement à chacun de plusieurs flux de stimuli sensoriels appliqués simultanément pour étudier les processus impliqués dans l'intégration multisensorielle.