Analyse du rôle joué par l`anticipation dans le contrôle des

Analyse du rôle joué par l’anticipation
dans le contrôle des mouvements oculaires,
dans le cas d’occlusions invisibles
Travail de fin d’études présenté par
Florence Berbers
En vue de l’obtention du grade d’
Ingénieur Civil en Génie Biomédical
Promoteur : Monsieur Philippe LEFEVRE
Assistant : Monsieur Sébastien COPPE
Année académique 2009-2010

En préambule de ce mémoire, je souhaiterais adresser mes
remerciements les plus sincères aux personnes qui m’ont
apporté leur aide et qui ont contribué à l’élaboration de ce
travail de fin d’étude.
Je tiens à remercier tout particulièrement Monsieur Lefèvre,
qui, en tant que Promoteur de ce mémoire, m’a soutenu lors
du choix du sujet et a cru en mes capacités à pouvoir mener
à bien ce travail, ainsi que pour l’inspiration et l’aide qu’il a
bien voulu me consacrer.
Mes remerciements s’adressent également à Monsieur Sébas-
tien Coppe, assistant de Monsieur Lefèvre, pour ses nombreux
conseils avisés, la patience dont il a su faire preuve et sa
grande disponibilité malgré ses charges académiques.
J’exprime ma gratitude à toutes les personnes qui sont venues
effectuer les expériences préalables à ce travail. Merci à Caro-
line Ego, Guillaume Leclercq, Marianne Carbonnelle, Marie
Francotte, Mathieu Gustin, Pierre-Yves Joris, Sébastien
Coppe et Simon Vandamme sans qui ce mémoire n’aurait
jamais vu le jour.
Enfin, j’adresse mes plus sincères remerciements à Loïc et
Yves, qui ont pris le temps de relire et corriger ce travail.

Table des matières
Introduction 3
1 Notions fondamentales 5
1.1 Lavision:lesyeux................................ 6
1.2 Les mouvements oculaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3 Mécanisme de déclenchement des catch up saccades lors d’un mouvement
visuellementguidé ................................ 10
1.4 Mécanismes de prédiction lors d’un mouvement visuellement guidé . . . . . 11
1.5 L’occlusion d’une cible en mouvement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.6 Cadred’analyse.................................. 13
2 Méthodes 15
2.1 Set-upexpérimental ............................... 15
2.2 Paradigme..................................... 16
2.3 Paramètres de l’expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.4 Détailsdudispositif ............................... 18
2.4.1 Protocole programmé avec le logiciel Matlab . . . . . . . . . . . . . 18
2.4.2 Leprojecteur............................... 19
2.4.3 LesystèmeEyelink............................ 19
2.5 Traitement préalable des données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3 Résultats 23
3.1 Analyse de la position de l’œil : Tracés de la position de l’œil . . . . . . . . 24
3.2 Analyse de la vitesse désaccadée de l’œil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.2.1 Tracés de la vitesse désaccadée de l’œil . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.2.2 Analyse de la vitesse minimale de l’œil durant l’occlusion . . . . . . 32
3.2.3 Analyse du timing de la vitesse minimale de l’œil durant l’occlusion 34
3.3 Analyse de la composante saccadique du déplacement de l’œil . . . . . . . . 37
3.3.1 Analyse du nombre de saccades en fonction de leur latence . . . . . 37
3.3.2 Analyse de l’amplitude des saccades en fonction de leur latence . . . 42
3.3.3 Analyse de l’amplitude des saccades prédictives en fonction de l’er-
reurenposition.............................. 44
3.3.4 Analyse de l’amplitude des saccades prédictives en fonction de l’er-
reurenvitesse .............................. 45
3.3.5 Analyse de la composante saccadique sur le déplacement total de l’œil 47
3.4 Etude à la réapparition de la cible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.4.1 Analyse du recovery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.4.2 Analyse de l’erreur en vitesse à la réapparition . . . . . . . . . . . . 52
3.4.3 Analyse de l’erreur en position à la réapparition . . . . . . . . . . . 53
3.4.4 Analyse de l’Eye Crossing Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4 Discussion 58
1

TABLE DES MATIÈRES
Conclusion 62
Annexes 64
A Analyse de la position de l’oeil 64
A.1 Tracés moyens en position verticale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
A.2 Tracés moyens en position horizontale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
B Analyse de la vitesse de l’oeil 66
B.1 Tracés de la vitesse désaccadée de l’oeil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
B.2 Analyse de la vitesse minimale de l’oeil durant l’occlusion . . . . . . . . . . 68
C Composante saccadique 69
C.1 Analyse du nombre de saccades en fonction de leur latence . . . . . . . . . . 69
C.2 Analyse de l’amplitude des saccades en fonction de leur latence . . . . . . . 70
C.3 Analyse de l’amplitude des saccades en fonction de l’erreur en position . . . 71
C.4 Analyse de l’amplitude des saccades en fonction de l’erreur en vitesse . . . . 72
D Analyse à la réapparition de la cible 73
D.1 Recovery...................................... 73
D.2 EyeCrossingTime................................ 74
Bibliographie 76
2

Introduction
La vision est un des cinq sens dont l’homme est pourvu. Certains iront même jusqu’à
dire que la vision est le plus important parmi ces cinq sens. Tout le monde s’est déjà
demandé à quel point la vie serait difficile si nous perdions la vue. La vision permet à
l’humain d’assimiler l’environnement qui l’entoure et de tenir compte de tous les éléments
qui y sont présents.
Le système visuel est un système extraordinaire ; la quantité et la qualité des informations
qu’il fournit sur le monde extérieur est épatante. Un rapide coup d’œil suffit pour connaître
la position, la taille, la forme, la couleur, la direction et la vitesse d’un objet en mouvement.
Dans la vie de tous les jours, l’homme est souvent contraint à suivre visuellement des
objets dans son entourage. Lorsqu’il se promène en rue, il est capable d’assimiler en un
minimum de temps tout ce qui se passe autour de lui ; les voitures qui se déplacent, les
piétons sur le trottoir, etc. Ces situations sont des exemples où l’homme poursuit des cibles
en mouvement.
Dans des situations particulières, il peut arriver que l’objet d’intérêt que l’homme est en
train de regarder disparaisse temporairement derrière un autre objet. A titre d’exemple, un
enfant se promène sur le trottoir et passe derrière une voiture. Pendant un certain temps,
l’enfant n’est plus visible mais la personne qui l’observe s’attend à ce qu’il réapparaisse de
l’autre côté de la voiture. En reprenant cet exemple, il peut être envisagé que la voiture
soit également en mouvement. Dans ce cas, l’homme poursuit du regard un objet en mou-
vement qui disparait temporairement derrière un autre objet, également en mouvement.
Le domaine médical comprend encore beaucoup d’inconnues et ne cesse de progresser
de manière exponentielle. En particulier, le domaine de la neuroscience est très complexe
et l’homme n’a pas encore réussi à dévoiler toute son entièreté. Le fait que la vision est
en lien étroit avec la neurologie est une certitude. Ainsi, les mouvements oculaires que
l’homme effectue chaque jour sont guidés par le cerveau. Actuellement, des études sont
menées sur les mouvements oculaires afin de pouvoir détecter certaines maladies neurolo-
giques.
Dans le cadre de la spécialisation biomédicale des études d’ingénieur civil à l’Ecole
Polytechnique de Louvain, de nombreux cours sont donnés sur les différents aspects du
monde médical. De plus, des travaux doivent être effectués à caractère expérimental et
parfois hospitalier. A titre personnel, le fait d’avoir choisi cette option a éveillé un intérêt
prononcé pour l’analyse expérimentale en milieu hospitalier et a orienté le choix du travail
de fin d’étude. Par ailleurs, animée par une grande curiosité pour le domaine de la vision,
cela n’a fait qu’accentuer la volonté du choix du sujet du mémoire.
Le sujet du travail porte sur l’étude des mouvements oculaires lors de l’occlusion d’une
cible en mouvement, l’occlusion étant la disparition temporaire de la cible derrière un
autre objet. Beaucoup d’études ont déjà été réalisées sur ce sujet et celle-ci n’a pas la pré-
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