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L’enfant face à des expressions robotiques et
humaines :Étude développementale et comparative dans le cas d’autisme
Maud SIMON
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
3
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
4
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
5
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
6
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 :
7
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
Introduction (12/13)
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 ?
Introduction (13/13)
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
9
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 :
Matériel et méthode (2/4)
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 :
10
Matériel et méthode (3/4)
-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 :
Matériel et méthode (4/4)
-
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
11
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
12
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
13
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…
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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
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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)
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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
16
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
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RésonanceReconnaissance
Enfants de 6 ans Enfants de 7 ans
Courbes résonance et reconnaissance : Expression de la joie
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RésonanceReconnaissance
Enfants de 6 ans Enfants de 7 ans
Courbe résonance et reconnaissance : Expression de surprise
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Enfants de 3 ans Enfants de 5 ans
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Courbe résonance et reconnaissance : Expression de surprise
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Enfants de 3 ans Enfants de 5 ans
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RésonanceReconnaissance
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
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RésonanceReconnaissance
Enfants avec autisme de haut niveau
Courbe résonance et reconnaissance : expression de surprise
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RésonanceReconnaissance
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