5 applications de la réalité virtuelle aux troubles

5 APPLICATIONS DE LA RÉALITÉ VIRTUELLE AUX
TROUBLES COGNITIFS ET COMPORTEMENTAUX
Evelyne Klinger, Rose-Marie Marié et Isabelle Viaud-Delmon
5.1
INTRODUCTION
Dans ce chapitre, nous évoquerons les thèmes de réflexion qui sont soulevés par l’utilisation de la réalité virtuelle dans l’abord des troubles cognitifs et comportementaux.
En psychiatrie, ces réflexions font l’objet d’un axe spécifique de recherche de l’UMR
7593 du CNRS dirigée par Roland Jouvent à l’Hôpital de la Salpetrière, où Isabelle
Viaud-Delmon est chargée de recherche et responsable des applications thérapeutiques
et expérimentales liées à la réalité virtuelle. En neuropsychologie, ces thèmes sont l’un
des axes de recherche de l’UPRES-EA 3917 de l’Université de Caen, dirigée par le
Pr Denise, où le Dr Rose-Marie Marié, neurologue, et Evelyne Klinger, Ingénieur, travaillent sur le développement de nouveaux outils d’évaluation et de réhabilitation des
fonctions cognitives. D’autre part, une importante revue de la littérature est proposée
par Evelyne Klinger, qui s’est chargée du développement français du projet européen
Vepsy et qui rédige actuellement une thèse dont l’objectif est de mettre en évidence les
apports de la réalité virtuelle à la prise en charge des troubles cognitifs et comportementaux.
Les dispositifs de réalité virtuelle ont permis la mise en place de nombreux paradigmes
de recherche en neurosciences comportementales ces dernières années. La facilité avec
laquelle il est possible de manipuler expérimentalement les différentes informations
sensorielles fournies au sujet fait de la réalité virtuelle un outil de choix pour l’étude
chez l’homme de l’intégration multisensorielle et de ses troubles. Par ailleurs, dans
le domaine de la psychopathologie clinique, l’exposition de patients à des environnements virtuels permet de mettre en oeuvre de nouvelles formes de thérapie présentant
de nombreux intérêts. Enfin en neuropsychologie, les technologies de la réalité virtuelle fournissent une nouvelle manière d’aborder l’étude des déficiences des fonctions
cognitives et motrices ainsi que les mécanismes de compensation ou de suppléance, et
par conséquent l’approche de la réhabilitation des fonctions cognitives et motrices.
Cependant, l’utilisation de dispositifs de réalité virtuelle pose au moins deux problèmes
majeurs [Viaud-Delmon e.a., 2001]. Le premier est lié au nombre limité de modalités
sensorielles sollicitées par l’outil, qui n’intègre le plus souvent que les modalités visuelles et idiothétiques (ensemble des informations proprioceptives et vestibulaires).
Le deuxième est lié au caractère «déréalisant» de la réalité virtuelle, et renvoie à la
notion de présence. La pratique du virtuel ouvre des champs nouveaux. La pression de
l’évolution via les nouvelles technologies pousse vers la déréalisation et l’individu se
trouve confronté au maniement de son aptitude à la présence, compétence dont la définition n’est pas consensuelle mais qui renvoie aux notions d’identité, de conscience.
Au plan psychopathologique, un certain nombre de questions se pose. La première
concerne la dangerosité de ces phénomènes en terme de facteur de risque pour l’émergence d’états mentaux pathologiques. Il est raisonnable de se demander si l’absence
de représentation du corps propre du sujet n’induit pas des expériences dissociatives.
La réalité virtuelle est basée sur le sentiment de présence dans un monde qui n’existe
122
Le traité de la réalité virtuelle
pas. Un lycéen ne risque-t-il pas de se trouver fragilisé pour dépasser l’inévitable remaniement identitaire que représente son adolescence, si la pratique du virtuel l’invite
fréquemment à changer son cadre de référence ?
5.2 ATOUTS ET INCONVÉNIENTS DE LA RÉALITÉ VIRTUELLE
Dans la perspective de l’étude et du traitement des dysfonctionnements de la cognition, chercheurs et thérapeutes ont créé et utilisé des outils que nous qualifierons de
traditionnels. Mais depuis une vingtaine d’années, ils se sont saisis des possibilités
offertes par les technologies de la réalité virtuelle. Des équipes, mêlant scientifiques
et cliniciens, ont mis en œuvre des recherches et des applications afin de tester l’efficacité clinique de ces nouveaux outils développés. Deux domaines d’application ont
été largement investigués : celui de la psychiatrie, en se basant principalement sur les
thérapies d’exposition, et celui de la neuropsychologie, en considérant les possibilités
de création de conditions d’évaluation et de réhabilitation écologiques. Des environnements virtuels à visée diagnostique, thérapeutique mais aussi de soutien ont ainsi été
développés.
5.2.1 ATOUTS DE LA RV POUR LES THÉRAPIES EN PSYCHOPATHALOGIE
CLINIQUE
L’Exposition par Réalité Virtuelle (ERV) offre de nombreux avantages dans le traitement des troubles anxieux [North e.a., 1998b]. Elle permet l’exposition, sous contrôle,
du patient à des stimuli anxiogènes à la fois complexes, dynamiques, et interactifs en
3D. Elle offre la possibilité de graduer, répéter des situations anxiogènes qui peuvent
être nombreuses et variées, et ainsi de planifier un traitement qui est délivré en toute
sécurité pour le patient. L’ERV se déroulant dans le cabinet du thérapeute, la confidentialité de la consultation est préservée et l’embarras du patient est limité. L’aspect
attractif de l’ERV et la facilité de sa programmation dans l’emploi du temps du patient
limitent les abandons de traitement et augmentent les chances de succès thérapeutique.
5.2.2 ATOUTS DE LA RV EN NEUROPSYCHOLOGIE
Un des atouts essentiels de la réalité virtuelle en neuropsychologie concerne, comme
nous le verrons plus en détail ci-après, le caractère écologique1 des environnements
d’évaluation ainsi que l’apport de cette technique dans le domaine de la réhabilitation.
La réalité virtuelle présente une nouvelle perspective de prise en charge de ce problème majeur de santé publique que constituent les déficits cognitif et moteur. Ceux-ci
accompagnent de nombreuses maladies neurologiques (Accidents Vasculaires Cérébraux, Parkinson, Alzheimer, etc..) et les patients concernés par certaines pathologies
sont de plus en plus nombreux du fait du vieillissement de la population.
La réalité virtuelle permet de simuler des environnements naturels, dans lesquels il est
possible de présenter de manière plus écologique des stimuli adaptés, insérés dans un
contexte significatif et familier (salle de classe, bureau, magasin). La réalité virtuelle
1 Degré
de pertinence qu’un système d’entraînement présente par rapport au monde réel
Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux
123
permet aussi de gérer le chronométrage et le contrôle des éléments distracteurs, le chargement et la complexité des stimuli, l’altération de ces variables de façon dynamique,
en réponse aux actions du participant. Différentes caractéristiques des réponses (précision, rythme, cohérence) peuvent être collectées pour permettre leur analyse plus fine
et plus détaillée. La réalité virtuelle permet, par ailleurs, d’explorer la plupart des domaines cognitifs (attention, mémoire, planification).
Cette méthodologie peut améliorer la fiabilité des évaluations classiques en minimisant la variabilité due aux différences entre les examinateurs, l’environnement de test
et la qualité des stimuli. Enfin, elle peut en améliorer la validité en permettant des mesures plus précises et plus spécifiques des comportements, en améliorant la validité
écologique de ce qui est mesuré [Pugnetti e.a., 1995]. Les résultats obtenus ont plus de
pertinence clinique et ont des conséquences directes sur le développement de systèmes
de réhabilitation cognitive.
5.2.3 CONCEPTION DES SYSTÈMES DE RÉALITÉ VIRTUELLE
En psychiatrie et neuropsychologie, les utilisateurs des applications de réalité virtuelle
peuvent être des sujets sains ou des patients souffrant de troubles cognitifs et comportementaux, les conduisant souvent à envisager les situations nouvelles avec anxiété.
Par conséquent, un de nos soucis, lors du développement d’un EV est de choisir les interfaces comportementales les moins perturbantes possible, les plus transparentes possible. Les EVs sont généralement visualisés sur l’écran de l’ordinateur ou par l’intermédiaire de visiocasques, parfois également sur de grands écrans. Les outils de base de
l’interaction sont la souris, le clavier et le joystick ; des gants ou un levier de commande
peuvent parfois être proposés. Des dispositifs ont également été développés pour que
l’utilisateur interagisse de façon naturelle, non intrusive. Des caméras peuvent ainsi
capter les positions et déplacements des mains, de la tête ou du corps pour les traduire
en actions dans le monde virtuel. La mise à jour de l’EV peut également être asservie
aux mouvements de la tête du sujet grâce à un traqueur de tête, dont sont souvent dotés les visiocasques. Ces quelques exemples reflètent la variété des outils usuellement
utilisés en psychothérapie et en neuropsychologie.
Le choix de l’interface est lié à différents facteurs, tels le degré d’immersion souhaité,
le coût, les capacités de la population de patients considérée, mais aussi à la faculté
de l’interface d’exploiter un comportement naturel humain, sans entraînement préliminaire. Dans un souci d’ergonomie, de confort, il est parfois nécessaire de créer des
interfaces spécifiques. L’immersion des patients dans l’EV dépendra également d’un
facteur clef qui est celui de leur niveau émotionnel. Cette possibilité de susciter des
émotions dans un EV est à la base des thérapies d’exposition en psychiatrie, mais peut
aussi perturber les performances dans les tâches à effectuer dans des applications d’évaluation en neuropsychologie.
Diverses techniques sont utilisées pour créer les environnements virtuels utilisés dans
ces domaines : applications développées en VRML ; reprise de jeux vidéo adaptés au
problème clinique (Max Payne, Half Life) ; utilisation de plates-formes de développement (Virtools, 3D Studio Game). L’inconvénient de cette diversité est le manque
de standardisation, le gaspillage d’énergie dans la création systématique d’environnements qui pourraient être partagés par plusieurs centres. Pour l’intérêt de tous, il serait
préférable de tendre vers le développement de librairies d’environnements et de stimuli.
124
Le traité de la réalité virtuelle
5.2.4 ASPECTS TECHNICO-ÉCONOMIQUES
L’exploitation de la réalité virtuelle en psychiatrie et en neurologie-neuropsychologie
n’en est actuellement qu’au stade de recherches avec des prototypes. Elle n’est pratiquée couramment que par très peu d’équipes cliniques2 pour lesquelles les préoccupations de recherche sont toujours omniprésentes. Cette pratique n’est pour l’instant
pas rentrée dans les mœurs, ni aux États-Unis, ni au Canada, ni encore moins en Europe et plus particulièrement en France. En psychothérapie, l’utilisation de la réalité
virtuelle implique le plus souvent une vision cognitive et comportementale de l’abord
des troubles. En neuropsychologie son développement pourrait être plus rapide du fait
du besoin unanime et urgent d’outils d ’évaluation et de réhabilitation. Mais persistent
encore beaucoup de réticences voire même d’incrédulité sur l’utilité de cette technique.
Le coût de la réalisation d’une application de réalité virtuelle est actuellement un obstacle au développement. En effet cette réalisation nécessite la collaboration avec une
équipe technique et revient soit à créer des postes dans les CHU, possibilité difficile à
faire accepter, soit à trouver des fonds pour des contrats à durée déterminée, mais là encore le coût est très lourd étant donné les possibilités usuelles de la recherche clinique
dans la plupart des CHU.
Pourtant l’exploitation de la réalité virtuelle ne tardera pas à devenir économiquement
réaliste, même si pour l’instant elle est liée aux subventions de recherche. En effet,
les prévisions démographiques marquent la forte augmentation à venir de la population des plus de 65 ans - ils seront 10,4 millions en 2010, soit 1 million de plus qu’en
2000, et près de 19 millions en 2050, soit 28% de la population totale pour 16% aujourd’hui. Cette augmentation s’accompagne d’une accentuation considérable du nombre
de patients touchés par les maladies liées au vieillissement, en particulier les maladies
neurologiques. Or ces pathologies sont responsables de troubles neuropsychologiques
qui deviennent ainsi un problème majeur de santé publique. Ce problème est d’autant
plus important qu’il n’existe pas d’outil adéquat pour la réadaptation de ces troubles.
Dans l’objectif d’une utilisation adéquate et performante des systèmes de réalité virtuelle, il faudra également se soucier de la mise en place de services tels que mise à
jour, service après vente.
5.2.5 CONFLITS SENSORIELS ET COGNITIFS
Le monde virtuel expose l’utilisateur du système à des conflits de divers types. Toutes
les informations sensorielles usuellement disponibles dans le monde environnant ne le
sont pas nécessairement dans le monde virtuel. Prenons l’exemple d’un patient que l’on
expose à un paysage vertigineux dans un visiocasque. Il se peut qu’il éprouve le besoin,
pour regarder le fond du précipice, de trouver un appui. On peut alors avoir prévu à cet
effet une balustrade dans l’environnement réel du sujet, sur laquelle le patient pourra
prendre appui. Un nouveau choix s’imposera alors, celui de figurer ou non la balustrade
dans le monde virtuel. Mais pour que cela ne représente pas un nouveau conflit sensoriel, ceci nécessite d’équiper le sujet de capteurs de position des mains et de représenter
celles-ci dans le monde virtuel. Sans cela, un conflit s’en suivrait : le patient voit une
2 Nous pouvons citer, dans le domaine de la psychothérapie, le Virtual Reality Medical Center à San
Diégo, le Laboratoire de Cyberpsychologie au Québec, l’Istituto Auxologico Italiano à Milan, ou encore
l’Universitat Jaume I de Castellon, et dans le domaine de la neuropsychologie, le Department of Occupational
Therapy à l’université de Haïfa.
Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux
125
balustrade dans le monde virtuel, il s’appuie dessus sans que son mouvement ne soit
figuré dans l’environnement. Seules ses informations proprioceptives l’informent qu’il
est en train de s’appuyer sur un objet. Une telle escalade dans la reproduction de la
réalité comporte deux ordres de limites :
• une limite d’ordre technique, en particulier temporelle (décalage entre les mouvements du sujet et l’affichage de l’image correspondante) ;
• une limite d’ordre qualitatif. En imaginant que l’on puisse représenter avec précision
le corps humain dans le monde virtuel, la limite sera toujours que ce qui y est figuré
n’est qu’un modèle du corps.
A ces différentes limites s’ajoutent celles qui proviennent du peu de variété des informations sensorielles utilisées. En particulier, la modalité auditive est pauvrement exploitée par les dispositifs de réalité virtuelle. Le plus souvent, dans les environnements
virtuels, l’audition est uniquement sollicitée de manière associative : un événement visuel donné déclenche un son donné qui n’est pas spatialisé en 3D. Pourtant, le système
auditif exploite simultanément des indices binauraux (perception directionnelle horizontale) et des indices monauraux (perception directionnelle verticale et distance) qui
peuvent être synthétisés pour créer des scènes sonores virtuelles. Parallèlement, la perception auditive interprète la signature acoustique de la salle, liée aux réflexions et à la
réverbération sur les parois, pour compléter la représentation spatiale de l’espace.
L’exposition à un environnement virtuel qui n’est que visuel manque donc d’une composante essentielle de notre monde réel, puisque la modalité auditive nous fournit
constamment des informations sur notre monde environnant et la façon dont nous y
évoluons. Elle est en effet la seule modalité à nous permettre de scanner l’espace à
360 degrés autour de nous, ce qui représente un espace perçu bien plus large que celui
offert par le champ de vision. Il est donc important de tenter d’intégrer à un dispositif
de réalité virtuelle des outils de synthèse de scènes sonores gérant la restitution de la
localisation statique ou dynamique des sources dans l’espace ainsi que la création d’un
effet de salle associé (par exemple le Spatialisateur développé par l’équipe d’Acoustique des salles de l’Ircam [Jot e.a., 1995] ). Un outil tel que le Spatialisateur, couplé à
un système de réalité virtuelle, permet d’obtenir une réelle interaction sensorielle entre
les mouvements du sujet et le retour auditif fourni par l’environnement virtuel (voir
[Delerue e.a., 2002] pour une application à la réalité augmentée). Une étude récente a
démontré l’intérêt de l’ajout de la modalité auditive interactive lors du travail avec des
patients anxieux, puisque le sentiment de présence exprimé par les patients était supérieur dans ce contexte [Viaud-Delmon e.a., 2005]. Cependant, cette étude a également
révélé que des problèmes pouvaient survenir par l’ajout d’une nouvelle modalité sensorielle. En effet, non seulement les patients démontraient plus de signes de cinétose
(symptômes du mal des transports) dans cette condition, mais encore la cohérence subjective des signaux sonores et visuels était difficile à obtenir. Ainsi, l’ajout de nouvelles
modalités sensorielles pose néanmoins la question de la construction d’environnements
virtuels multimodaux. Il n’est pas facile, aussi bien au plan technique que conceptuel,
d’envisager des environnements artificiels dans lesquels chaque modalité sensorielle
vient enrichir l’intégration plutôt que de générer un canal d’information supplémentaire pouvant de fait créer une surcharge cognitive.
Quoiqu’il en soit, l’interaction avec un environnement virtuel ne pourra sans doute
jamais fournir la même richesse sensorielle que l’interaction avec le monde réel. Si
notre relation au monde est principalement médiatisée par des informations visuelles, il
n’en reste pas moins que l’ensemble de nos systèmes sensoriels y contribue ; la variété
de ces systèmes sensoriels est actuellement peu représentée dans les mondes virtuels
qui sont essentiellement des mondes visuels.
126
5.2.5.1
Le traité de la réalité virtuelle
Avatars et conflits
Dans un monde virtuel, le corps du sujet actif est parfois représenté sous la forme d’un
avatar. Celui-ci est couplé aux mouvements de l’individu. La présence d’un avatar dans
l’environnement 3D révèle que les conflits générés par la réalité virtuelle ne sont pas
seulement de l’ordre du sensoriel. Ils proviennent également d’une incohérence entre
l’intention et les conséquences sensorielles de l’action. Les conséquences sensorielles
d’une action sont en effet comparées en permanence avec les prédictions sensorielles
faites par rapport à cette même action. La «sensation» provient de la comparaison entre
les conséquences sensorielles de l’acte et les prédictions sensorielles. C’est l’absence
de copie efférente qui distingue le mouvement propre du mouvement de quelqu’un
d’autre. Au niveau neuronal, cela s’accompagne d’une atténuation de la stimulation
sensorielle dans la région cérébrale traitant la modalité sensorielle concernée.
Par ailleurs, nous savons depuis les travaux pionniers de Johansson que nous sommes
sensibles au mouvement biologique [Johansson, 1973]. Nous sommes en effet capables
de reconnaître les mouvements naturels du corps en les identifiant d’après des patrons
ambulatoires. Johansson a démontré que visualiser des points lumineux attachés aux
articulations d’un corps en déplacement est suffisant pour reconnaître la nature biologique d’un mouvement (voir le chapitre 12 du volume 1 du traité). Si un avatar ne
respecte pas le mouvement biologique, quelles conséquences cela pourra-t-il avoir ?
Verrons nous émerger une perte de la spécificité du mouvement biologique à force
de devoir «coller» à un mouvement non biologique, ou au contraire un manque d’engagement des sujets dans les environnements virtuels ? Quand le sujet voit un avatar
bouger dans l’environnement virtuel où il est immergé, accepte-t-il que le mouvement
de l’avatar représente son propre mouvement (dans le cas où il est effectivement couplé
à celui-ci via des capteurs) ou croit-il y voir le mouvement de quelqu’un d’autre ?
Ces questions soulevées par l’utilisation d’un nouveau media relèvent de l’élucidation
des mécanismes cognitivo-sensoriels de la déréalisation et de l’adaptation biologique.
L’inflation du virtuel dans les pratiques humaines confronte le vivant à de nouvelles lois
d’interaction avec son environnement. De la sorte de nouveaux mécanismes adaptatifs
vont être sollicités.
5.2.5.2
La présence : paradigme de démembrement de la conscience
La manipulation expérimentale des entrées sensorielles en réalité virtuelle a permis
d’étudier l’intégration multisensorielle dans de nombreuses études (intégration visuohaptique [Ernst e.a., 2002] ; intégration visuo-idiothétique [Warren e.a., 2001] ; intégration visuo-vestibulaire [Viaud-Delmon e.a., 1998]). Dans plusieurs de ces expérimentations, il a été rapporté que bien que soumis à des conflits sensoriels importants,
les volontaires soumis à ces stimulations n’ont pas perçu l’incongruence de la situation
[Ivanenko e.a., 1998], [Lambrey e.a., 2002]. Par exemple, lors d’études sur la recalibration de l’information vestibulaire au niveau perceptif, il a été constaté que celle-ci
est intervenue sans prise de conscience du conflit. Pourtant, les sujets étaient soumis à
des stimulations visuo-vestibulaires inhabituelles, puisqu’il existait une différence allant du simple au double entre les informations visuelles et vestibulaires. Les sujets
visualisaient des rotations sur place de 90 degrés dans un visiocasque alors qu’ils tournaient physiquement de 180 degrés dans le monde réel [Viaud-Delmon e.a., 1999].
Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux
127
Ce phénomène amène deux types de remarques :
•
Il est possible pour l’organisme d’effectuer une adaptation du type d’une recalibration sans que celle-ci soit accessible à la conscience ;
•
Des expériences pourtant non dénuées d’effets secondaires peuvent néanmoins recueillir une adhésion totale des sujets à la situation virtuelle. Cette induction réussie
de fausse croyance montre la capacité d’un sujet à s’échapper de la réalité.
Il a été proposé que le sentiment de présence influence le transfert d’un apprentissage
effectué dans un monde virtuel vers le monde réel. Rappelons qu’en développant leur
questionnaire mesurant le sentiment de présence dans l’environnement virtuel, Witmer et Singer [Witmer e.a., 1998] ont pu montrer que la présence était inversement
liée à l’apparition de cinétose : plus le sentiment de présence dans le monde virtuel
était important, moins le sujet immergé était malade. Ces résultats revêtent une importance particulière si on les rattache à ce qui a été dit plus haut à propos des conflits
sensoriels. En effet, un sujet ne peut s’immerger vraiment dans un monde virtuel que
s’il est capable de dépasser le rappel à la réalité du monde physique qui s’exprime
au travers de la pérennisation du conflit sensoriel. Il est nécessaire pour lui d’oublier
ou d’inhiber les informations sensorielles fournies par sa présence physique dans le
monde réel, ce que peut-être ne parviennent pas à faire les sujets sensibles à la cinétose
dans les mondes virtuels. Cependant, toutes les études ne s’accordent pas sur ce point.
Une étude [Slater e.a., 1993] avait déjà mentionné qu’il pourrait y avoir une relation
linéaire entre présence et cinétose. C’est également ce qui a été observé dans l’étude
précédemment citée chez des patients anxieux [Viaud-Delmon e.a., 2005]. Dans ce cas
particulier, il est possible qu’une importante présence dans le monde virtuel permette
de s’abstraire de la réalité physiologique de la cinétose. On touche là à l’essence même
du phénomène de «présence» ; il ne peut y avoir d’adhésion au monde virtuel sans
abstraction du monde physique réel et donc sans inhibition des informations sensorielles qui nous rappellent son existence. On conçoit ainsi que ces opérations nécessaires d’abstraction du monde physique réel représentent une sollicitation particulière
pour les sujets sensibles à la déréalisation.
5.2.5.3
La réalité virtuelle comme thème de recherche
La pratique sociale de plus en plus importante des techniques de réalité virtuelle représente un facteur pouvant exposer à des perturbations qui vont de dérives addictives aux
troubles de déréalisation. L’immersion d’un sujet dans une scène virtuelle le conduit
à fabriquer un nouveau cadre de référence distinct du monde réel. Cette déréalisation
induite pose plusieurs types de problèmes. Notamment, il est légitime de se demander dans quelle mesure le sujet exposé à la réalité virtuelle est réellement capable de
complètement dissocier deux cadres de référence, ou si au contraire les comportements
suscités lors de l’immersion persistent lors de la réintroduction dans le monde réel.
On peut se demander quelles sont les conséquences adaptatives de l’immersion, et les
traces de cette adaptation qui resteront après l’exposition à la réalité virtuelle (mécanismes de l’adaptation au virtuel et séquelles du virtuel). Ainsi, d’outil expérimental et
clinique, la réalité virtuelle est devenue aujourd’hui un objet de recherche à part entière.
128
Le traité de la réalité virtuelle
5.3 EXPLOITATION DE LA RÉALITÉ VIRTUELLE EN PSYCHOTHÉRAPIE
Les études utilisant la réalité virtuelle dans un but psychothérapeutique se sont largement appuyées sur les postulats théoriques et méthodologiques des thérapies cognitives
et comportementales (TCC) [Cottraux, 1994], basées sur les stratégies d’exposition.
Les recherches menées depuis une trentaine d’années ont montré l’efficacité de ces
thérapies dans le traitement des troubles anxieux, et en particulier des phobies.
5.3.1 PRINCIPES DES THÉRAPIES D’EXPOSITION
5.3.1.1
Les thérapies d’exposition traditionnelles
L’exposition du patient aux situations anxiogènes doit être progressive, prolongée et
complète. Dans les thérapies cognitives et comportementales, elle se pratique suivant
différents types exposés par Cottraux :
• Désensibilisation systématique : Le sujet relaxé suit une présentation hiérarchisée de
stimuli imaginaires de plus en plus intenses. Il est invité à affronter dans la réalité les
situations désensibilisées (ayant perdu leur caractère anxiogène) ;
• Désensibilisation in vivo : Le sujet relaxé affronte par étapes la situation redoutée en
réalité ;
• Exposition graduée in vivo : Le sujet qui n’est pas relaxé affronte par étapes la situation redoutée en réalité ;
• Modeling de participation : Le thérapeute précède le sujet dans la situation réelle, il
lui sert de modèle, puis le guide et le renforce dans son affrontement de la situation ;
• Implosion (flooding) : Le sujet est confronté en imagination à la situation anxiogène
au niveau maximum d’intensité jusqu’à ce que son angoisse s’éteigne (trois quarts
d’heure au moins) ;
• Immersion in vivo : Le sujet est immergé en réalité dans la situation anxiogène au niveau maximum d’intensité jusqu’à ce que son angoisse s’éteigne (trois quarts d’heure
au moins).
Mais les obstacles aux techniques de désensibilisation sont nombreux :
• Impossibilité d’imaginer la scène anxiogène pour certains patients ou difficulté pour
le thérapeute de savoir ce que le patient imagine ;
• Forte aversion du patient pour les expositions in vivo ;
• Contrôle difficile et/ou coût important des expositions in vivo ;
• Irrespect de l’intimité du patient.
5.3.1.2
Les thérapies d’exposition par réalité virtuelle
Les techniques de la réalité virtuelle peuvent en effet être utilisées pour surmonter
certaines difficultés inhérentes au traitement traditionnel des troubles anxieux. Elles
permettent d’une part l’exposition, sous contrôle, du patient à des stimuli à la fois
Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux
129
Figure 5.1 : Le patient et son thérapeute
complexes, dynamiques, interactifs en 3D, et d’autre part l’évaluation et le traitement
des performances cognitives, comportementales et fonctionnelles du patient. Dans le
cabinet du thérapeute, elles préservent l’intimité du patient et limitent son embarras
[North e.a., 1998b], (Figure 5.1).
Les premières expériences d’exposition par la réalité virtuelle ont vu le jour en 1992.
Depuis, les études se sont multipliées, profitant des avancées de la technologie. La
plupart se sont focalisées sur les troubles anxieux, mais les recherches concernant les
désordres alimentaires, les troubles sexuels, les addictions, le contrôle de la douleur se
multiplient.
Dans un premier temps et de façon générale, l’exposition sous réalité virtuelle (ERV)
a été délivrée de la façon décrite ci après. Le patient est positionné devant un écran
ou porte un visiocasque. Il navigue dans l’EV avec clavier, souris, ou manette. L’ERV
est conduite comme toute autre forme d’exposition graduée. Après avoir été exposés
aux stimuli anxiogènes, les patients mesurent leur anxiété vis-à-vis des situations proposées grâce à une échelle subjective d’inconfort (SUDS : Subjective Unit of Discomfort Scale ; 0-10 ou 0-100). Des niveaux supérieurs d’exposition leur sont proposés en
fonction de ces scores. Le thérapeute commente et analyse comme dans l’exposition
in vivo. Les patients sont informés qu’ils seront exposés aux situations anxiogènes de
façon graduée. Dès que leur niveau d’anxiété dans une étape a chuté (SUDS relativement bas), ils sont encouragés à passer à l’étape suivante, un peu plus anxiogène. Et
finalement les patients sont amenés à aborder le plus souvent possible les situations
anxiogènes dans le monde réel.
L’efficacité de l’ERV est liée à trois conditions :
•
les patients doivent avoir la possibilité de naviguer et d’interagir dans les EVs ;
•
les stimuli délivrés dans l’EV doivent susciter des émotions, par exemple l’anxiété ;
•
les comportements appris et les changements dans les façons de penser doivent être
généralisables aux situations réelles.
130
Le traité de la réalité virtuelle
Souvent l’ERV n’utilise que des techniques d’exposition et des encouragements, sans
intervention cognitive ni relaxation. La plupart des études ne concernent que des études
de cas [Krijn e.a., 2004b]. Mais des protocoles cliniques ont également vu le jour, permettant de standardiser les approches et d’appréhender les composantes cognitives et
comportementales liées à ces troubles anxieux [Cottraux e.a., 2005, Riva e.a., 2003a,
Roy e.a., 2003].
5.3.2 LES PATHOLOGIES ABORDÉES
5.3.2.1
Les phobies
De nombreuses études de cas ont été réalisées et ont conclu à l’efficacité de l’ERV
dans le traitement des phobies par la mise en évidence d’une amélioration significative
des symptômes d’anxiété et d’évitement. Elles ont été suivies par des études contrôlées
comparant selon les cas l’ERV à une liste d’attente, à un traitement de référence qui
est la TTC, à l’exposition in vivo ou encore à l’exposition par imagination. Ces études
concernent :
•
•
•
•
•
•
•
•
l’acrophobie, ou peur des hauteurs [Bouchard e.a., 2003], [Emmelkamp e.a., 2002],
[Krijn e.a., 2004a], [North e.a., 1996], [Rothbaum e.a., 1995], [Choi e.a., 2001] ;
l’aérophobie, ou la peur de voler en avion [Botella e.a., 2004b],
[Maltby e.a., 2002], [Klein, 2000], [Muhlberger e.a., 2003], [Rothbaum e.a., 1996],
[Rothbaum e.a., 2002],
[North e.a., 1997a],
[North e.a., 1994],
[Wiederhold e.a., 1998], [Wiederhold e.a., 2002a] ;
la peur de parler en public [Anderson e.a., 2000], [Botella e.a., 2000a],
[Harris e.a., 2002], [Botella e.a., 2004a], [Lee e.a., 2002], [North e.a., 1998a],
[Pertaub e.a., 2001], [Slater e.a., 2004], [Pertaub e.a., 2002] ;
la phobie sociale [Anderson e.a., 2003], [Herbelin e.a., 2002], [James e.a., 2003],
[Klinger e.a., 2005], [Klinger e.a., 2004b], [Roy e.a., 2003], [Slater e.a., 2004] ;
le trouble panique et agoraphobie [Botella e.a., 2004c], [Vincelli e.a., 2003] ;
l’arachnophobie ou peur des araignées [Carlin e.a., 1997],
[Garcia-Palacios e.a., 2002] ;
la claustrophobie [Botella e.a., 2000b] ;
la phobie de la conduite [Wald e.a., 2003], [Walshe e.a., 2003].
Nous évoquerons la façon de traiter chaque type de phobie au travers d’un exemple
représentatif, et nous décrirons la mise en place d’un protocole clinique dans le cas de
la phobie sociale.
L’ACROPHOBIE
La plupart des recherches menées sur l’ERV ont concerné l’acrophobie, ou peur des
hauteurs. Toutes les études proposent, en plus des stimuli audio et visuels, une forme
de stimulus tactile matérialisé par l’appui sur une plate-forme ou sur une balustrade.
Rothbaum et al. ont mené l’expérimentation décrite ci-après avec un patient consentant [Rothbaum e.a., 1995]. Ils lui ont tout d’abord demandé de classer une liste de
Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux
131
situations pouvant générer un vertige des hauteurs en fonction du degré de l’anxiété
suscitée. Pendant la première session, le patient était familiarisé à la technologie des
environnements virtuels grâce à plusieurs démonstrations. Puis, pendant les huit sessions suivantes, d’environ 15 minutes, un traitement individuel était conduit de façon
standardisée. La première session commençait par le niveau le moins menaçant qui
était au niveau du sol près d’un pont traversant un fleuve au milieu d’une ville simulée.
Le patient évaluait l’anxiété et l’inconfort qu’il ressentait (échelle SUD = Subjective
Unit of Disconfort) périodiquement, toutes les cinq minutes en répondant à des questionnaires préétablis. Le déroulement était totalement sous le contrôle du patient. Mais
quand le score au SUD s’annulait, l’expérimentateur recommandait au patient de passer
au niveau supérieur. Après un mois de traitement on a demandé au patient de remplir
une échelle en dix points évaluant le degré de changement de ses symptômes depuis
le test précédant son traitement. Les résultats ont indiqué une accoutumance significative du patient en ce qui concerne à la fois les symptômes d’anxiété et l’évitement des
situations génératrices d’anxiété.
Une étude récente a comparé deux situations d’ERV, différant par le degré d’immersion (CAVE versus visiocasque) [Krijn e.a., 2004a]. Les résultats n’ont montré aucune
différence d’efficacité entre les deux situations même si la sensation de présence était
bien sûr supérieure dans le CAVE.
L’efficacité de l’ERV dans le traitement de l’acrophobie est désormais bien établie.
Par ailleurs, Bouchard et al. ont émis des recommandations sur la façon de mener des
études sur l’efficacité de l’exposition par réalité virtuelle : importance des mesures
physiologiques pour soutenir les résultats aux questionnaires, ainsi que d’une mesure
objective de la peur des hauteurs ; inclusion de situations témoin afin d’évaluer l’impact
réel du traitement basé sur la réalité virtuelle [Bouchard e.a., 2003].
L’AEROPHOBIE
Dans le traitement de l’aérophobie ou peur de voler, les avantages de l’ERV sur les thérapies d’exposition standard sont énormes : coût moindre, possibilité de répéter sans fin
dans le bureau du thérapeute, possibilité de placer le sujet dans différentes conditions
météorologiques de vol ou à divers moments du vol.
Voici l’étude menée par North et al. auprès d’un homme de 42 ans, dont la peur de
l’avion gênait ses activités professionnelles [North e.a., 1997a]. Accompagné de son
thérapeute, le patient était placé dans le cockpit d’un simulateur de vol et volait pendant cinq séances au-dessus d’une ville virtuelle, Atlanta, d’une rivière et d’un lac. Un
système de vibrations était placé sous le cockpit physique pour ajouter de l’augmentation tactile aux stimuli visuels et auditifs. Le patient évaluait l’anxiété ressentie au
moyen de l’échelle SUD, graduée de 0 ou calme complet à 10 ou panique complète.
Dans la thérapie virtuelle, plus le sujet était exposé à des situations stressantes, plus son
anxiété augmentait, mais elle diminuait quand le temps d’exposition augmentait. Par
ailleurs, le sujet ressentait des symptômes physiques et émotionnels liés à son anxiété,
comme les mains moites, la perte de l’équilibre, etc. La thérapie virtuelle a permis à ce
sujet de réduire ses symptômes liés à l’anxiété et d’affronter cette situation phobogène
in vivo. Le patient est désormais capable de voler dans un confort raisonnable.
Les études menées par la suite ont mis en évidence la réduction de la conductance de la peau après une séance de 20 minutes pendant laquelle le sujet était exposé à des vols virtuels [Wiederhold e.a., 1998] ; les effets durables d’un traitement à
132
Le traité de la réalité virtuelle
cours terme [Rothbaum e.a., 2002, Rothbaum e.a., 2000] ; la supériorité en efficacité de
l’ERV sur l’exposition par imagination ainsi que l’apport du feed-back physiologique
[Wiederhold e.a., 2002b] ; l’efficacité à long terme de l’ERV [Botella e.a., 2004b].
LA PEUR DE PARLER EN PUBLIC
Un sujet souffrant de la peur de parler en public est saisi d’une peur persistante et intense dès lors qu’il est en contact avec des personnes non familières qui le regardent
et peuvent s’adresser à lui. Dans leur première étude contrôlée, North et al. ont exposé
des sujets à un EV composé d’un auditorium pouvant accueillir une centaine de personnes et doté d’un podium en bois [North e.a., 1998a]. Un haut-parleur était branché
pendant les séances, permettant aux sujets d’entendre l’écho de leur voix. Le traitement consistait en cinq séances hebdomadaires, de 10 à 15 minutes chacune : le patient
debout derrière le podium devait parler face à l’auditoire. Au cours de la séance, le thérapeute avait la possibilité de faire varier l’attitude de l’audience, en faisant alterner des
séquences vidéo préenregistrées. Les auteurs relatent que les patients ont expérimenté
diverses manifestations physiques et émotionnelles, semblables à celles ressenties in
vivo. Cette étude a montré que la thérapie par réalité virtuelle permettait de réduire
l’anxiété des patients face à un public.
De nombreux EVs ont été développés pour le traitement de la peur
de parler en public, certains envisagent l’utilisation de la télépsychologie [Botella e.a., 2000a], [Botella e.a., 2004a], d’autres sont basés sur le
rendu d’images animées [Lee e.a., 2002]. L’influence de l’attitude de l’audience virtuelle à laquelle le sujet est confronté a également été examinée
[Pertaub e.a., 2001, Pertaub e.a., 2002, Slater e.a., 2000]. Dans la dernière étude
citée, 40 participants devaient faire une présentation devant une audience constituée
de huit humains virtuels, l’audience pouvant être neutre, positive ou négative. Les résultats ont montré que les trois conditions d’exposition pouvaient générer de l’anxiété
chez les participants. L’exposition à des audiences constituées de séquences vidéo
a également été envisagée [Anderson e.a., 2000, Hodges e.a., 2001]. Les recherches
concernant l’ERV pour traiter la peur de parler en public doivent être poursuivies
même si les premiers résultats sont prometteurs.
LA PHOBIE SOCIALE
La phobie sociale, encore appelée anxiété sociale, consiste en une crainte persistante
d’une ou de plusieurs situations dans lesquelles le sujet est exposé à une éventuelle
observation attentive d’autrui et dans lesquelles il craint d’agir de façon humiliante
ou embarrassante [APA, 1994], [Légeron e.a., 1998]. Il s’agit d’une véritable peur du
jugement et de l’évaluation de la part de l’autre. Cette pathologie s’accompagne souvent d’un handicap social important et expose le sujet à des complications graves (dépression, suicide, conduites alcooliques) [André e.a., 1995]. Les études épidémiologiques récentes indiquent que la phobie sociale touche entre 2 et 4% de la population adulte, faisant de cette maladie l’une des pathologies mentales les plus fréquentes
[André e.a., 2000].
Une étude a été menée en France dans le cadre du projet européen VEPSY avec pour
objectif d’évaluer l’efficacité d’une thérapie par réalité virtuelle (TRV), comparée à
un traitement psychologique validé (TCC : thérapie comportementale et cognitive de
groupe) [Klinger e.a., 2002]. Sa description va nous permettre d’évoquer la mise en
place d’un protocole clinique et d’une étude contrôlée. Le protocole clinique qui a été
Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux
133
Figure 5.2 : Traitement de l’anxiété de performance [Klinger, 2002]
défini précise la population cible, l’architecture de l’étude, les outils d’évaluation. Les
critères d’inclusion et de non inclusion sont très restrictifs [Nugues e.a., 2001]. Sont
exclus, par exemple, les patients souffrant de dépression, sous traitement médicamenteux non stabilisé.
Le score obtenu à l’échelle d’anxiété sociale de Liebowitz est retenu comme le
critère principal pour l’analyse statistique des résultats. Cette échelle est un autoquestionnaire, rempli par le patient, détaillé en 24 items, auquel on recourt pour évaluer des symptômes de phobie sociale. On cote la peur ou l’anxiété des patients de 1
(aucune) à 4 (sévère) et leur évitement de 1 (jamais ou 0%) à 4 (couramment ou 68
à 100 %) dans 24 situations différentes. Onze de ces situations représentent la peur
et l’anxiété sociale, tandis que les treize autres représentent la peur et l’anxiété de
performance. De nombreuses autres échelles permettent l’évaluation psychométrique
des patients, parmi lesquelles les échelles HAD (Hospital Anxiety Depression scale),
BDI-13 (short Beck Depression Inventory) et RAS (Rathus Assertiveness Schedule)
[Klinger e.a., 2003].
Quatre environnements virtuels ont été créés correspondant aux quatre types d’anxiété
sociale que sont les anxiétés d’affirmation (exprimer son désaccord, donner son avis,
refuser), d’intimité (être présenté à des personnes inconnues, être invité à une soirée où
l’on ne connaît personne), d’observation (effectuer une tâche, manger, boire, marcher
sous le regard des autres) et de performance (cours, conférences, prise de parole lors de
réunions) [Holt e.a., 1992]. Le premier environnement, situé dans un ascenseur, un hall
d’immeuble et un magasin de chaussures, permet de confronter le patient à l’anxiété
d’affirmation, et de lui apprendre à défendre ses intérêts, son point de vue, à se faire respecter. Le second, situé dans un appartement, a pour but d’exposer le patient à l’anxiété
d’intimité, et de lui apprendre à avoir des contacts informels avec diverses personnes,
à tenir des conversations banales. Le troisième, situé sur la terrasse d’un café, permet
de confronter le patient à l’anxiété d’observation, et de lui apprendre à être et agir sous
le regard des autres. Enfin, le quatrième, situé dans une salle de réunion, vise à exposer
le patient à l’anxiété de performance, et à lui apprendre à prendre la parole devant un
groupe, (Figure 5.1).
134
Le traité de la réalité virtuelle
Dans chacun des environnements, le patient se trouve confronté à des personnages virtuels, représentés par des 3D Sprites : ce sont de simples surfaces planes texturées,
utilisées pour simuler des objets 3D, qui peuvent être contraintes sur un ou plusieurs
axes à toujours regarder la caméra, le patient en l’occurrence. Pour créer ces 3D Sprites,
des individus ont été filmés avec une caméra vidéo digitale, dans leur vie de tous les
jours. Ces personnages posent des questions au patient, lui font des remarques, ou lui
disent des banalités. Des phrases, définies par l’équipe clinique, ont donc été enregistrées, dans des situations réelles. Le patient expérimente le monde par la caméra qui le
représente. La représentation du patient par un avatar aurait perturbé l’identification du
patient ainsi que son implication. Les environnements ont été créés conformément aux
contraintes définies dans le projet Vepsy, contraintes qui seront explicitées plus loin.
Les douze séances de thérapie virtuelle se déroulent en présence d’un thérapeute comportementaliste, selon un scénario très précis, défini dans le protocole, mais aussi selon
trois modalités : «évaluation», «spontané» et «guidage». Ce sont des séances individuelles, durant environ 45 minutes, le temps d’exposition n’excédant pas vingt minutes.
Entre chaque séance hebdomadaire, le patient doit réaliser des exercices de mise en application des principes développés et expérimentés lors des séances, à savoir : (rq pour
moi, je ferai une liste sous latex) Exposition progressive, répétée et prolongée à des
situations sociales habituellement évitées ; Développement de comportements adaptés
lors des situations sociales affrontées ; Travail cognitif (repérage des cognitions inadaptées présentes en situation sociale et modification des ces cognitions). Les résultats de
cette étude menée auprès de 36 patients montrent que la TRV est aussi efficace que la
TCC de groupe pour réduire les symptômes clé de la phobie sociale et pour améliorer
le fonctionnement aussi bien social que global des patients [Klinger e.a., 2005].
Malgré ces résultats, le fait que des humains virtuels créés par l’ordinateur puissent être
efficaces peut paraître surprenant. D’autres études présentent des résultats allant dans le
même sens, indiquant que les individus exposés au monde virtuel peuvent réagir avec
émotion à des humains virtuels, même si ceux ci ne sont des représentations d’humains
peu réalistes. Il a déjà été démontré que l’anxiété de participants non phobiques pouvait
augmenter lorsqu’ils doivent interagir avec des humains virtuels se désintéressant de
la présence des participants [James e.a., 2003] ou s’ils doivent parler dans une pièce
ne contenant que des paires d’yeux les regardant [Herbelin e.a., 2002]. Il en est de
même lorsque des participants phobiques doivent faire un discours devant un groupe
d’humains virtuels au comportement neutre [Slater e.a., 2004].
LE TROUBLE PANIQUE ET AGORAPHOBIE
L’agoraphobie est la peur de se trouver dans des endroits ou des situations d’où il est
difficile ou embarrassant de s’échapper [North e.a., 1996]. Les attaques de panique se
manifestent par des épisodes soudains d’anxiété ou d’inconfort intense. Elles s’accompagnent de dyspnée , de vertiges, de palpitations, de la peur de mourir ou de perdre le
contrôle.
Pour les besoins de la thérapie par ERV, Botella et al. ont créé cinq environnements
[Botella e.a., 2004c] : une chambre, un bus, un métro, un centre commercial et un
tunnel. Plusieurs sensations corporelles sont simulées telles que les palpitations cardiaques, l’essoufflement, la vision trouble. Le simple fait de présenter des images
brouillées ou des sons de battements de cIJur fait travailler l’imagination du patient.
Il s’agit de stimuli incitant le patient à se replonger dans les symptômes qu’il peut
connaître lors d’attaques de panique. Différents modulateurs peuvent graduer la diffi-
Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux
135
culté de la situation, comme le nombre de personnes, des conversations inquiétantes,
la longueur des trajets, etc. Les résultats de cette étude, menée dans le cadre du projet
Vepsy, confortent l’efficacité de l’exposition virtuelle dans le traitement des troubles
panique et de l’agoraphobie.
L’ARACHNOPHOBIE
L’ERV à des environnements virtuels contenant des araignées a été menée de manière
classique, c’est à dire de façon graduée, répétée et prolongée. Sa particularité a été
d’être couplée à de l’augmentation tactile produite par un objet «chevelu» qui donnait
au patient la sensation de tenir une araignée, alors qu’il voyait une araignée dans le
visiocasque [Carlin e.a., 1997]. La fin du traitement, dans l’étude menée par GarciaPalacios et al. était déterminée par la capacité du sujet à tenir cette grosse araignée
virtuelle avec feed-back tactile tout en rapportant des niveaux bas d’anxiété, ce qui a
nécessité en moyenne quatre séances d’ERV [Garcia-Palacios e.a., 2002]. Cette étude
conclut à l’efficacité de l’ERV dans le traitement de l’arachnophobie.
LA CLAUSTROPHOBIE
Placé dans un EV dont il peut faire varier les dimensions, le patient s’entraîne à
supporter le fait de se situer dans des pièces aux murs de plus en plus rapprochés
[Botella e.a., 1998]. Il peut naviguer dans les différents lieux de l’EV, quitter ceux dans
lesquels il sent la claustrophobie s’installer pour y revenir au fur et à mesure de son
habituation. Les études menées montrent l’efficacité d’un traitement de huit séances
d’ERV, avec le maintien à trois mois du déclin de l’évitement [Botella e.a., 2000b].
Mais des études contrôlées sont nécessaires pour évaluer l’efficacité de l’ERV dans le
traitement de la claustrophobie.
LA PHOBIE DE LA CONDUITE
La peur de conduire survient chez 18-38% des personnes ayant été victimes
d’un accident. La première expérimentation publiée consistait en une étude de cas
[Wald e.a., 2000]. Une femme souffrant de la phobie de conduire a été traitée en trois
séances d’ERV de 60 minutes. Chaque étape de conduite durait 1 à 5 minutes et était
répétée jusqu’à atténuation de l’anxiété. L’équipement consistait en un visiocasque,
un volant et des pédales d’accélération et de frein (augmentation tactile). Quatre EVs
furent utilisés : une zone résidentielle rurale, une voie rapide avec un pont, une zone résidentielle avec une école et une voie rapide d’insertion. La thérapie a permis le déclin
de l’évitement et de l’anxiété, et le maintien à 7 mois de ce déclin a été mesuré.
5.3.2.2
Les autres troubles anxieux
STRESS POST TRAUMATIQUES
La réalité virtuelle offre des perspectives intéressantes dans le traitement comportemental du stress post traumatique (SPT) (anxiété, hallucinations, insomnies, etc) dont
souffrent par exemple les vétérans de la guerre du Vietnam. Les thérapies existantes
n’offraient aucun bénéfice chez certains patients en raison de leur difficulté à imaginer,
visualiser, décrire et verbaliser les scènes source d’angoisse. Les réactions des patients
136
Le traité de la réalité virtuelle
ont donc été enregistrées alors qu’ils expérimentaient un environnement virtuel simulant les environs d’une scène de guerre [Rothbaum e.a., 1999]. Les résultats montrent
que les patients établissent un rapport entre le monde virtuel et les souvenirs de leurs
expériences dans la guerre du Vietnam. Le but des exercices était de les rendre plus
réceptifs à leur famille. Cette étude fut suivie par un essai clinique ouvert concernant
dix patients souffrant de SPT toujours à la suite de la guerre du Vietnam. Le traitement
combinait ERV, techniques d’imagination et relaxation. Pendant 8 à 16 séances, ils ont
été exposés à deux environnements : un hélicoptère virtuel volant sur un Vietnam virtuel et une clairière entourée par la jungle [Rothbaum e.a., 2001]. Les résultats obtenus
après un suivi de six mois ont confirmé une certaine efficacité de la réalité virtuelle dans
le traitement du SPT chez les vétérans du Vietnam. Mais ces résultats restent limités,
les traumatismes des soldats étant enfouis depuis trop longtemps.
En effet l’objectif de l’ERV est de débloquer la mémoire et les émotions négatives
stockées, en permettant au patient de verbaliser, de retraiter l’information et ses émotions. La rapidité avec laquelle la thérapie par réalité virtuelle est proposée semble
donc jouer un rôle. Cette approche a été reprise avec les survivants ou témoins de
l’attentat du World Trade Center qui développent également des troubles post traumatiques. Une étude de cas relate l’engagement émotionnel et le traitement d’une survivante [Difede e.a., 2002]. Pendant six séances d’une heure d’exposition virtuelle, la
patiente a été graduellement et systématiquement exposée à des avions virtuels volant
sur le World Trade Center, des avions s’écrasant avec des explosions, des sons, des personnes sautant des immeubles. L’exposition virtuelle graduée a permis de réduire les
symptômes aigus de SPT. Et maintenant les thérapeutes utilisent l’ERV pour préparer
ou soigner les soldats de la guerre en Irak.
TROUBLES OBSESSIONNELS COMPULSIFS
Les obsessions les plus fréquentes sont la peur de la contamination, la peur de faire des
erreurs, la peur de blesser l’autre. Les compulsions courantes incluent le nettoyage et
le lavage, le rangement, la collecte, le fait de compter et de répéter. Les médicaments
et les thérapies comportementales sont les remèdes usuels. La réalité virtuelle peut
donner au patient la possibilité d’aller au bout de sa compulsion et de chercher des
comportements substitutifs [Clark e.a., 1998, North e.a., 1997b].
5.3.2.3
Les troubles des conduites alimentaires
Les techniques de la réalité virtuelle sont également utilisées pour corriger l’image du
corps en cas de troubles alimentaires (boulimie, anorexie, obésité). VEBIM (The Virtual Environment for Body Image Modification) est un système développé en Italie
pour traiter les troubles de l’image du corps présents en cas de désordre alimentaire
[Riva, 1997]. Il vise à définir l’image que le sujet a de son corps afin de la modifier. L’environnement virtuel est constitué d’un ensemble de zones dans lesquelles le
sujet évolue tout en exécutant des tâches. Dans certaines zones, le sujet a la possibilité de «manger», dans d’autres le sujet doit se «peser» pour évaluer l’effet de ce
qu’il a consommé. Ailleurs le sujet peut voir son propre corps numérisé dans l’environnement virtuel et le déformer pour créer son image de corps idéal. L’écart entre
les deux images représente l’insatisfaction du sujet à l’égard de son corps. A la fin,
le sujet doit choisir la porte qui correspond à son corps réel pour quitter la zone finale [Riva e.a., 2001, Riva e.a., 2002]. Les résultats des études en cours montrent que
Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux
137
le traitement avec réalité virtuelle est plus efficace que le traitement traditionnel dans
l’amélioration de l’état psychologique de l’ensemble des patientes, en particulier au niveau de la satisfaction corporelle, de l’auto efficacité et de la motivation au changement
[Riva e.a., 2003b]. Ces travaux ont été poursuivis lors du projet européen VEPSY, ajoutant la comparaison à un groupe contrôle [Riva e.a., 2004]. La publication des résultats
des essais cliniques est attendue.
Un groupe de recherche espagnol a de son côté étudié les réactions émotionnelles (anxiété, dépression) de patientes souffrant de désordres alimentaires lors de leur exposition à des EVs [Gutierrez-Maldonado e.a., 2005]. Trente femmes ont été ainsi exposées
à six conditions expérimentales. Dans deux premiers EVs (cuisine et restaurant) il leur
était présenté de la nourriture basse ou haute calorie. Et dans deux autres EVs (salon,
piscine) il n’y avait pas de nourriture. Dans le restaurant et à la piscine des personnages
virtuels étaient présents ; dans la cuisine et dans le salon il n’y avait pas de témoins.
Une mesure des états d’anxiété et de dépression était faite après chaque exposition.
Les résultats montrent que les EVs dans lesquels les patientes sont contraintes d’ingérer de la nourriture haute calorie provoquent les plus hauts niveaux d ’anxiété et de
dépression, le facteur social n’ayant eu un impact émotionnel que dans l’EV piscine.
Les auteurs ont par ailleurs développé le logiciel BIAS (Body Image Assessment Software) qui permet d’évaluer les distorsions de l’image corporelle ainsi que l’insatisfaction par rapport à cette image. Placée devant une image de corps féminin, visualisée
sur écran et proportionnelle à sa taille, la patiente peut en modifier différents composants dans des vues de face et de côté. L’objectif est que la patiente exprime d’une part
l’image qu’elle a de son corps et d’autre part l’image idéale du corps qu’elle aimerait
avoir.
L’intérêt des différents EVs décrits ci-dessus dans les troubles alimentaires réside dans
la possibilité de faire prendre conscience aux patientes de l’évolution de leur corps et
donc de maintenir leurs efforts et leur traitement.
5.3.2.4
Les troubles sexuels masculins
L’utilisation de la réalité virtuelle dans le traitement de troubles sexuels masculins, tels
que l’impuissance et l’éjaculation précoce, est envisagée depuis une dizaine d’années
[Optale, 1993]. Ces deux troubles induisent une perte de l’estime de soi et peuvent
conduire le patient vers la dépression. La thérapie développée est répartie sur douze
séances [Optale e.a., 1998]. Elle mêle des séances acoustiques, une séance de psychothérapie et des séances de réalité virtuelle, et se conclut par une discussion finale. L’environnement virtuel est constitué de différents mondes qui reproduisent les expériences
narrées dans les séances acoustiques : ré-expérience de l’enfance, participation à un
tournoi et marche le long d’un chemin dans une forêt. On y trouve des routes et des
rues, avec des endroits de référence tels que des immeubles ou des arbres. Le sujet
peut aussi activer de petits films, durant 10 à 20 secondes, toujours en relation avec
l’ontogenèse de l’identité sexuelle masculine.
Dans l’expérience virtuelle, le patient suit des chemins qui accélèrent un processus
psychodynamique qui élude les défenses cognitives et stimule directement le subconscient, tout étant en relation avec son expérience dans la sphère sexuelle. Les obstacles
qui mènent au dysfonctionnement sexuel sont mis en évidence. Comme le patient prend
138
Le traité de la réalité virtuelle
conscience que les causes de ce dysfonctionnement peuvent être modifiées, guidé par le
thérapeute, il acquiert des moyens supplémentaires pour prendre part au processus de
guérison. Par ailleurs, les résultats d’études en imagerie cérébrale fonctionnelle, pratiquées avant et après la thérapie, conduisent les auteurs à affirmer qu’il est ainsi possible
d’obtenir des changements dans l’activité métabolique de régions spécifiques du cerveau impliquées dans les mécanismes de l’érection [Optale e.a., 2000]. Ces travaux ont
été poursuivis dans le cadre du projet VEPSY [Optale e.a., 2004].
5.3.2.5
L’autisme
Un système basé sur la réalité virtuelle a été développé pour l’éducation des enfants
autistes [Strickland, 1997, Strickland e.a., 1996]. Son objectif est de pallier cette incapacité de généralisation à partir de différentes expériences, qui est une des caractéristiques des enfants autistes. Un environnement virtuel simple, constitué d’une rue,
d’une auto, de quelques bâtiments, est soumis à des changements mineurs, tels que la
couleur de l’auto ou la forme d’un bâtiment. L’enfant doit reconnaître un objet malgré
ses transformations, puis se diriger vers lui et s’arrêter. Un des objectifs est de donner
à l’enfant des comportements de base pour traverser une rue. Un autre environnement
représente une cuisine virtuelle dans laquelle les enfants apprennent à reconnaître et
utiliser divers objets, tels que fourchette, tasse, etc. Après entraînement les enfants
furent capables d’utiliser les objets dans le monde réel, parfois pour la première fois.
Les avantages de la réalité virtuelle chez les enfants autistes sont nombreux : sécurité
des expériences, contrôle fin de l’environnement, recours aux sens dominants des enfants autistes (vision, audition) et surtout non nécessité d’engagement relationnel de
l’enfant avec un tiers pendant l’expérience.
5.3.2.6
Les addictions
Dans le domaine des addictions, le traitement par exposition aux stimuli, relatifs au tabac ou à la drogue, a pour objectif de réduire la réactivité aux stimuli par extinction. Les
études, menées pour évaluer l’efficacité des systèmes de réalité virtuelle comparés aux
méthodes classiques d’exposition à des images, concluent que la réalité virtuelle éveille
plus de symptômes d’envie subjectifs et physiologiques que ces méthodes classiques
[Kuntze e.a., 2001, Lee e.a., 2003b]. La différence d’activation du cerveau entre l’exposition à un environnement virtuel induisant le désir de fumer et l’exposition à des
images animées a été explicitée au moyen de l’imagerie fonctionnelle par résonance
magnétique (IRMf) [Lee e.a., 2004], les signaux évocateurs de tabac suscitant l’envie
de fumer chez des fumeurs [Baumann, 2004]. Un programme de réalité virtuelle pour
les addictions incorpore des environnements neutres, inanimés et animés, qui utilisent
des images vidéo réalistes et permettent aux participants d’interagir avec des personnes
au lieu de le faire avec des avatars. Une application menée dans le cadre du tabagisme a
montré la réactivité des fumeurs aux signaux présents [Bordnick e.a., 2004]. Ce même
groupe de chercheurs mène également des travaux sur l’ERV dans l’étude de la dépendance à la drogue [Graap, 2004].
Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux
5.3.2.7
139
Le projet VEPSY
Le projet européen Vepsy Updated, «Telemedecine and Portable Virtual Environments
in Clinival Psychology» (IST-2000-25323) a concerné douze groupes de recherche provenant de trois pays européens : l’Italie, l’Espagne et la France (www.vepsy.com ).
Son principal objectif était de prouver la viabilité technique et clinique de l’utilisation de systèmes de réalité virtuelle portables et partagés en psychologie clinique, les
troubles sélectionnés étant l’anxiété (phobie sociale et troubles panique), l’obésité et
les troubles alimentaires, et enfin les troubles sexuels masculins [Riva, 2001b]. Pour
atteindre cet objectif, les partenaires du projet Vepsy ont :
• Créé et développé quatre modules cliniques utilisant la réalité virtuelle pour les
quatre troubles envisagés. Pour en assurer l’utilisation la plus large, ces modules
devaient à la fois être des outils de télémédecine partagés utilisables grâce à l’Internet, mais aussi des outils portables, basés sur de simples PC. Ce choix leur assurait de moindres coûts, une grande accessibilité, une architecture ouverte ainsi
qu’une possibilité d’évolution et d’amélioration. Tous les environnements devaient
être développés avec la même plate-forme de développement française, Virtools
(www.virtools.com) ;
• Défini de nouveaux protocoles de traitement pour l’utilisation des modules cliniques
dans l’évaluation et la thérapie ;
• Testé l’efficacité des modules grâce à des essais cliniques ;
• Disséminé les résultats obtenus vers des audiences élargies, à la fois auprès des cliniciens et auprès des utilisateurs potentiels.
Ce projet européen d’une durée de trente mois s’est terminé fin juin 2003 ; les résultats
ont été publiés dans le Volume 99 de Studies in Health Technology and Informatics
[Klinger e.a., 2004b]. Ce projet a été récompensé par une mention honorable aux eEurope Awards for eHealth 2004 (http ://www.cybertherapy.info).
5.4
DES TECHNIQUES DE DISTRACTION
Des recherches récentes ont suggéré que l’immersion dans un environnement virtuel
pouvait jouer le rôle d’un analgésique non pharmacologique dans le cas de douleurs sévères. Les travaux ont tout d’abord été menés auprès des grands brûlés qui sont souvent
découragés par la douleur lors de leurs exercices de motricité [Hoffman e.a., 2000b],
[Hoffman e.a., 2001b]. Ces auteurs ont par ailleurs montré que le pouvoir distracteur de l’ERV était supérieur à celui de l’interaction avec une console de jeu vidéo
[Hoffman e.a., 2000a]. Les patients brûlés vivent également très douloureusement les
soins aux brûlures et le changement des bandages. Une nouvelle situation d’exposition
a été envisagée. Le patient est immergé dans un environnement virtuel suggérant la
neige, la glace pendant que lui sont prodigués des soins à ses blessures. Ce traitement
permet de réduire les douleurs sensorielles et affectives du patient et de lui accorder
un répit dans ses pensées concentrées sur la douleur. La réalité virtuelle agirait donc
comme un distracteur de l’attention [Hoffman e.a., 2004], effet montré également dans
le cas de soins lors de douleurs dentaires [Hoffman e.a., 2001a].
Les patients souffrant de cancer et subissant une chimiothérapie ressentent des symptômes de détresse et ont souvent des difficultés à adhérer au programme de soins prescrit. Des études pilote ont envisagé l’utilisation de la réalité virtuelle pour les distraire
140
Le traité de la réalité virtuelle
lors de leurs séances de chimiothérapie [Schneider e.a., 2004, Schneider e.a., 2000] ou
différentes conditions de traitement invasif [Gershon e.a., 2003]. De nombreux autres
exemples d’application de modulation de la douleur ont été envisagés : Douleurs pendant les soins aux ulcères aux jambes [Tse e.a., 2003] ; Douleurs durant la kinésithérapie post chirurgicale [Steele e.a., 2003]
Détourner l’attention du patient de sa souffrance est donc l’un des objectifs de toutes
ces applications des technologies de la réalité virtuelle.
5.5 EXPLOITATION DE LA RÉALITÉ VIRTUELLE
EN NEUROPSYCHOLOGIE
La neuropsychologie, branche de la spécialité psychologie, est «la discipline qui traite
des fonctions mentales supérieures dans leur rapport avec les structures cérébrales»
[Hecaen e.a., 1983]. L’utilisation de la réalité virtuelle dans les applications neuropsychologiques peut servir trois objectifs majeurs : l’étude scientifique des mécanismes
cognitifs (mémoire, attention, planification, capacités visuospatiales), l’évaluation neuropsychologique et la réhabilitation (cognitive, motrice) [Kizony e.a., 2002].
5.5.1 L’ÉVALUATION EN NEUROPSYCHOLOGIE AVEC LA RV
Une évaluation neuropsychologique efficace peut servir de nombreux objectifs. Cantonnée à ses débuts dans un rôle de diagnostic, la neuropsychologie s’est attachée, dans
les années 1980, à la description des troubles par rapport à des modèles théoriques
(Hécaen et Lanteri-Laura, 1983). Puis dans les années 1990, son objectif a été également d’apprécier le retentissement fonctionnel de ces troubles dans la vie quotidienne,
point tout à fait fondamental pour le clinicien. Certaines épreuves ont tenté d’évaluer
des troubles cognitifs en se basant sur un modèle théorique, comme par exemple le test
des scripts [Grafman, 1995]. Cependant la spécification des opérations requises pour
effectuer une tâche reste encore difficile.
Une prise en charge adaptée d’un patient passe par la précision de la nature et de
l’intensité de ses déficits et de leurs retentissements fonctionnels. Certains auteurs
[Grafman, 1995, Shallice e.a., 1991] proposent de nouveaux outils d’évaluation ayant
pour but d’observer le patient dans des situations proches de la vie quotidienne. Malheureusement la plupart de ces tests sont non réalisables en routine. Ces procédures
ont par ailleurs échoué dans l’évaluation de l’impact précis des stimuli, de l’effet du
changement dans leur présentation ou contenu. En effet, elles n’analysent pas en détail
les réponses caractéristiques, ce qui pourrait justement être important dans la prédiction des performances dans la vie quotidienne. Les outils traditionnels présentent donc
des limites : manque de naturel, de spécificité, de validité écologique ; influence de
l’impact de l’examinateur, des conditions de test ; manque de fiabilité et de validité des
tests par rapport à l’activité du cerveau. Ainsi que nous l’avons vu, avec ses atouts, la
réalité virtuelle possède le potentiel d’aborder et de résoudre la majorité des demandes
formulées ci-dessus (Rizzo et al., 2004b).
Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux
141
5.5.2 LES APPLICATIONS RELATIVES AUX FONCTIONS COGNITIVES
Des applications utilisant les technologies de la réalité virtuelle ont été développées
pour évaluer, puis réhabiliter les fonctions cognitives comme l’attention, les fonctions
exécutives et la mémoire, mais aussi pour évaluer et entraîner les patients dans des
activités de la vie quotidienne (AVQs) ou pour la réhabilitation motrice. Le domaine
clinique est vaste, les applications sont donc très nombreuses et ne seront en général
qu’évoquées ; nous ne détaillerons qu’un exemple dans chaque catégorie.
5.5.2.1
Les processus attentionnels
Les déficits d’attention chez les enfants hyperactifs (ADHD) ont ainsi pu être évalués
dans une classe virtuelle [Rizzo e.a., 2002, Rizzo e.a., 2004]. Le scénario consiste en
une salle de classe rectangulaire avec des rangées de bureaux, des bancs, le bureau
de l’enseignant avec un grand tableau mural, des élèves, un instituteur ou une institutrice, une grande fenêtre donnant sur l’extérieur avec la rue et des immeubles, deux
portes dans la classe par lesquelles des personnes vont aller et venir. Alors qu’il est
demandé à l’élève de se concentrer sur une tâche adaptée à son âge, des éléments perturbateurs, dans la classe ou à l’extérieur, vont venir le distraire : bruit ambiant de salle
de classe, mouvements des élèves, activités se produisant à l’extérieur, etc. L’enfant,
porteur d’un visiocasque, est assis à un bureau virtuel au sein de la classe, et l’environnement peut varier en fonction de certains facteurs tels que la position de l’enfant,
le nombre d’élèves, le sexe de l’enseignant. L’attention à la tâche peut être mesurée en
termes de performance (temps de réaction) par rapport à une variété de défis attentionnels qui sont ajustés selon l’âge de l’enfant, ou le niveau escompté de performance. Les
diverses composantes de l’attention peuvent être ainsi abordées :
• Attention sélective : il est par exemple demandé à l’enfant de presser une section
colorée du bureau virtuel à la demande directe de l’enseignant ou chaque fois que
l’enfant entend le nom de la couleur mentionnée par l’enseignant ;
• Attention soutenue : manipulation des exigences temporelles du test ;
• Attention divisée : l’enfant doit par exemple presser la section colorée seulement si
l’enseignant évoque la couleur en fonction d’un animal (i.e., «le chien marron» et
non pas «j’aime la couleur marron») et si seulement le mot «chien» est écrit sur le
tableau.
Des mesures comportementales peuvent être envisagées, mesures qui sont corrélées
avec des composantes comme la distractibilité et/ou l’hyperactivité (i.e., mouvements
de la tête, mouvements moteurs inhabituels) et les comportements impulsifs non liés à
la tâche (i.e., le temps passé à jouer avec les items distracteurs du bureau). Ce système
permet de diagnostiquer chez les enfants les symptômes de ADHD.
D’autres scénarios (i.e., situations de travail, environnements d’habitation, etc.) utilisant la même logique et la même approche que le scénario précédent sont actuellement conceptualisés pour aborder ces questions avec d’autres groupes cliniques
[Schultheis e.a., 2002]. Ces environnements seront également utilisés dans l’évaluation des troubles de la mémoire. L’attention divisée a également été évaluée dans des
situations de conduite [Lengenfelder e.a., 2002].
La réalité virtuelle offre de nouvelles possibilités d’évaluation et de réhabilitation de
la l’héminégligence visuelle (négligence perceptive et/ou motrice de l’hémi-espace
142
Le traité de la réalité virtuelle
contralatéral à la lésion) qui peut apparaître à la suite d’accidents vasculaires cérébraux. En effet, ses technologies permettent de traquer la position du patient, de suivre
le regard du sujet [Kodgi e.a., 1999], d’essayer d’ancrer l’attention sur la région spatiale négligée [Myers e.a., 2000, Wann e.a., 1997].
5.5.2.2
Les fonctions exécutives
Les fonctions exécutives sont des processus qui permettent entre autres l’adaptation à
des situations nouvelles ; elles comportent notamment l’inhibition, la flexibilité mentale et la planification qui intègre la formulation d’un but et l’anticipation. La réalité
virtuelle permet de proposer des tâches complexes proches de celles de la vie de tous
les jours, en prenant en considération le temps, la difficulté, l’intérêt et l’engagement
émotionnel des sujets [Zhang e.a., 2001]. Les premiers EVs développés ont repris la
problématique du Wisconsin Card Sorting Test (WCST), test destiné à évaluer le fonctionnement des lobes frontaux pendant lequel le sujet doit classer de longues séries
de cartes en fonction de catégories (forme, couleur, nombre) gérées par l’examinateur
[Elkind e.a., 2001, Mendozzi e.a., 1998, Pugnetti e.a., 1998a].
Puis dans un souci de validité écologique, des EVs représentant des situations de la
vie quotidienne ont été créés : un magasin de fruits virtuel [Priore e.a., 2003], un appartement [Zalla e.a., 2001], des supermarchés [Klinger e.a., 2004a, Lee e.a., 2003a,
Marié e.a., 2003], une cuisine [Zhang e.a., 2001]. L’objectif de ces applications est
de définir un outil d’évaluation des fonctions exécutives, ainsi le montre l’exemple
décrit ci-après concernant l’évaluation de la planification des tâches chez des patients atteints de la maladie de Parkinson comparés à des sujets sains du même âge
[Klinger e.a., 2004a, Marié e.a., 2003].
La planification est la capacité à organiser un comportement cognitif dans le temps
et l’espace ; elle est nécessaire chaque fois qu’un but ne peut être atteint qu’au terme
d’une succession d’étapes intermédiaires [Owen, 1997]. La planification apparaît dès
les niveaux les plus précoces de traitement de l’information et reste activée jusqu’à l’achèvement complet de l’action. Elle intervient pour toutes les actions quotidiennes, qu’elles soient nouvelles ou routinières. Son évaluation et sa réhabilitation au
moyen des méthodes psychométriques traditionnelles sont contestables [Marié, 2005],
[Pugnetti e.a., 1995]. Les auteurs ont développé un paradigme similaire au «Test
des commissions» [Martin, 1972] dans un supermarché virtuel [Klinger e.a., 2004a],
[Marié e.a., 2003] : les patients remplissent une tâche (faire des courses suivant une
liste imposée, payer et sortir) dans un supermarché virtuel de taille moyenne (Figure
5.3). Pendant leurs achats, effectués en cliquant avec la souris sur les objets recherchés,
diverses variables sont enregistrées, comme les positions et les actions du patient, le
temps écoulé. Ces variables sont reprises lors de l’analyse ultérieure afin de visualiser
la trajectoire du patient et d’examiner divers paramètres comme la distance parcourue,
le temps de la séance, les arrêts, etc. Une première étude a permis de comparer les
performances de 13 malades parkinsoniens et de 11 sujets contrôle du même âge. Les
premiers résultats montrent des différences significatives entre ces sujets notamment
au niveau de la distance parcourue, du temps de la séance, du nombre d’arrêts. Des
analyses plus approfondies de ces résultats sont en cours.
Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux
143
Figure 5.3 : La tâche dans le supermarché virtuel [Klinger and Marié, 2003]
5.5.2.3
La mémoire
Les incapacités résultant d’altérations de la mémoire concernent la désorientation (i.e.,
ne pas connaître le temps, ne pas reconnaître les personnes ou les lieux, se perdre), la
désorganisation (i.e., oublier les rendez-vous, les intentions, les activités quotidiennes)
et les actes répétitifs (i.e., répéter la même question, même action) [Brooks e.a., 2003].
La réalité virtuelle offre des possibilités de créer des approches visant de façon systématique les capacités de mémoire dans des EVs. Les efforts dans ce domaine sont
particulièrement utiles du fait de l’inconsistance des méthodes traditionnelles dans la
réhabilitation de la mémoire [Wilson, 1997].
L’étude de la mémoire prospective avec la réalité virtuelle a débuté à l’Université
de East London (UEL) avec pour premier objectif la spécification des types de mémoire pouvant être mis en valeur lors de la réalisation d’une tâche de navigation,
avec joystick et souris, dans une maison virtuelle de quatre pièces [Attree e.a., 1996,
Rose e.a., 1996], et pour second objectif l’évaluation des déficits de mémoire chez
des patients. Puis avec cet EV les auteurs ont exploré la mémoire explicite ouvrant
une importante discussion sur la dichotomie Actif / Passif dans la mémorisation
des objets, des événements et de l’espace [Andrews e.a., 1995, Pugnetti e.a., 1998b,
Wilson e.a., 1997]. L’étude de la mémoire spatiale a été envisagée avec le développement d’EVs créés sur le modèle du Morris Water Task [Morris, 1981]. Dans la
tâche virtuelle, les sujets naviguent dans une enceinte à la recherche d’une plateforme cachée, en se dirigeant grâce à des repères visuels mémorisés [Astur e.a., 2002,
Moffat e.a., 2002, Sandstrom e.a., 1998, Skelton e.a., 2000].
L’analyse du traitement de l’espace est également explorée dans des applications de
réalité virtuelle. Par exemple, VETO est un EV utilisé comme outil complémentaire dans l’évaluation et la réhabilitation des désordres d’orientation topographique
[Bertella e.a., 2001]. Il est basé sur le modèle théorique de wayfinding (i.e., la capacité à apprendre et à se rappeler un itinéraire dans un environnement, avec comme but
d’être capable de se localiser depuis n’importe quel endroit, dans un grand espace)
144
Le traité de la réalité virtuelle
[Chen e.a., 1999]. L’EV représente un quartier typique d’une ville de taille moyenne
avec des routes, rues et avenues, avec dans chacune des points de référence comme
des immeubles, boutiques, bureaux, mobilier urbain, etc. Il est utilisé soit à des fins
d’évaluation, soit à des fins de traitement. L’évaluation se déroule en quatre séances.
Pendant la séance 1, le sujet est guidé dans l’EV pendant quelques minutes afin de le
découvrir. La séance 2 teste l’agnosie topographique et évalue la capacité du sujet à reconnaître des objets fonctionnant comme des points de référence dans l’EV. La séance
3 teste l’amnésie topographique et évalue la capacité du sujet à définir les relations
topographiques qu’il a expérimentées dans l’EV. Et enfin la séance 4 teste l’orientation
topographique et évalue la capacité du sujet à atteindre de façon autonome une place
cible de l’EV. La validation du système VETO sera basée sur les performances de 200
sujets «normaux» ; leurs performances dans l’EV seront comparées à celles obtenues
lors des tests neuropsychologiques «papier-crayon».
Le développement de capacités spatiales chez des enfants dont les incapacités physiques limitent leur motricité est également un des enjeux de la réalité virtuelle. Il est
ainsi donné à ces personnes la possibilité d’explorer un EV de façon indépendante et de
générer plus aisément des cartes cognitives [Foreman e.a., 1989, McComas e.a., 1997].
Le transfert d’apprentissage des lieux de l’EV vers l’environnement réel a également
été montré [Foreman e.a., 2003, Stanton e.a., 1998, Wilson e.a., 1996].
Un autre domaine prometteur d’exploration de la mémoire a récemment émergé ;
il s’agit de l’utilisation d’EVs immersifs audio délivrant des sons 3D spatialisés
qui peuvent ainsi produire des signaux en rapport avec l’environnement simulé
[Kyriakakis, 1998], augmenter l’information environnementale pour des sujets déficients visuels [Berka e.a., 1998, Cooper e.a., 1998], ou encore favoriser la génération
de cartes spatiales et cognitives chez les aveugles [Lumbreras e.a., 1998].
5.5.3 LES AUTRES APPLICATIONS EN NEUROPSYCHOLOGIE
5.5.3.1
Les compétences fonctionnelles / Activités de la vie de tous les jours
Les approches fonctionnelles appuient le développement d’EVs écologiques pour tester et entraîner un grand répertoire de comportements chez des personnes limitées dans
leur capacité à apprendre de façon indépendante dans le monde réel. Ces EVs peuvent
délivrer un entraînement hiérarchique et sécuritaire, libérant ainsi du temps au thérapeute pour par exemple des tête à tête avec le patient plus intensifs si le besoin se
présente.
Des EVs ont été développés pour cibler les compétences fonctionnelles requises lors
de la traversée de rues [Desbonnet e.a., 1998], [Inman e.a., 1997], [Strickland, 1997],
[Weiss e.a., 2003], du déplacement avec des chaises roulantes [Harrison e.a., 2002], de
la préparation des repas [Christiansen e.a., 1998, Davies e.a., 1999, Davies e.a., 2002,
Gourlay e.a., 2000, Zhang e.a., 2003], de la conduite automobile [Ku e.a., 2002],
[Wald e.a., 2001], du déplacement en ville [Brown e.a., 1998, Cobb e.a., 1998], des
achats dans un supermarché [Cromby e.a., 1996b], ou encore de la marche et de l’évitement d’obstacles chez les personnes âgées [Jaffe e.a., 2004]. Les techniques d’apprentissage mises en IJuvre sont variées (essai et erreur, sans erreur), adaptées aux
pathologies, avec assistance ou non du thérapeute.
Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux
5.5.3.2
145
La réhabilitation cognitive
La réhabilitation cognitive peut être définie comme étant «le processus thérapeutique
d’accroissement ou d’amélioration de la capacité d’un individu à traiter et utiliser l’information entrante de façon à permettre un fonctionnement augmenté dans la vie de
tous les jours» [Sohlberg e.a., 1989]. L’approche réadaptative pure se focalise sur la
répétition d’entraînement systématique de composants des processus cognitifs (attention, mémoire, perception visuelle, résolution de problèmes, fonctionnement exécutif)
en considérant le cerveau comme un muscle. L’importance est donnée à l’entraînement et la pratique d’exercices présentés de façon hiérarchique en fonction du succès.
L’approche fonctionnelle pure met l’accent sur l’entraînement des comportements et
des habiletés observables, des activités utiles de la vie de tous les jours (AVQs). Les
exemples doivent inclure l’entraînement à des activités dans des environnements de
travail bien ciblés tels que cuisines, usines, magasins, bureaux, etc.
Cependant l’un des points délicats concerne l’évaluation de l’efficacité de ces paradigmes de réadaptation : la plupart des études réalisées chez les patients évaluent l’efficacité de traitement au moyen de mesures psychométriques et non en fonction de
résultats dans la vie quotidienne [Cicerone e.a., 2000]. En outre, parfois, le but de la
réadaptation est d’entraîner des sujets à l’utilisation de stratégies adaptatives et compensatoires afin de réduire leurs déficits. Dans ces cas, les avantages réels de traitement peuvent ne pas être évidents sur les mesures qui ne fournissent pas l’occasion
d’employer de telles stratégies. Ainsi, la réadaptation cognitive se doit d’être toujours
orientée vers l’amélioration du fonctionnement quotidien [der Linden e.a., 2004].
Les EVs, avec tous leurs attributs dont leurs aspects interactifs et immersifs, peuvent
intégrer les caractéristiques de ces deux approches et fournir des applications d’entraînement systématique pour une amélioration des performances. Ainsi peuvent être
abordés : la réhabilitation de la négligence visuelle [Myers e.a., 2000], la restauration de la mémoire par l’entraînement à des tâches répétitives [Foreman e.a., 2003,
Stanton e.a., 1998], la réorganisation de la mémoire en utilisant les systèmes intacts
pour aider ou remplacer les fonctions altérées [Brooks e.a., 1999, Glisky e.a., 1988,
Glisky e.a., 1986], l’apprentissage procédural [Rose e.a., 1999], la réhabilitation de
la mémoire par l’exercice physique [Grealy e.a., 1999], la réhabilitation dans
les activités de la vie quotidienne cités virtuelles [Brown e.a., 1998], supermarchés [Cromby e.a., 1996a], [Lee e.a., 2003a], maisons [Rose e.a., 2001], cuisines
[Brooks e.a., 2002], [Christiansen e.a., 1998], bureaux [Rizzo e.a., 2002], etc. Citons
encore AVIRC, un EV intégré pour la réhabilitation cognitive, conçu sur la base de
modèles cognitifs [da Costa e.a., 2004].
Les résultats encourageants de toutes ces études soutiennent le rôle bénéfique que peut
jouer la réalité virtuelle dans l’évaluation et la réhabilitation cognitive. Mais les travaux doivent en général être menés sur des échantillons plus grands afin d’aborder les
questions de fiabilité et de validité.
5.6
LA RÉHABILITATION DES FONCTIONS MOTRICES
La réhabilitation motrice est basée sur trois éléments déterminants : une intervention rapide, un entraînement orienté vers une tâche et l’intensité de la répétition
[Malouin e.a., 2003]. Des tâches impliquant différentes modalités sensorielles (vision,
146
Le traité de la réalité virtuelle
audition, proprioception, haptique) vont permettre d’améliorer la fonction à réhabiliter. Les technologies de la réalité virtuelle offrent la possibilité d’aborder les différents
aspects d’une réhabilitation motrice en proposant des EVs fonctionnels, motivants et
visant un objectif défini. Différentes techniques d’interaction de l’utilisateur avec l’EV
peuvent être envisagées allant du simple écran d’ordinateur au visiocasque, voire même
le CAVE, en passant par les interfaces haptiques et tous les systèmes de capture de mouvement en temps réel, voir pour revue [Sveistrup, 2004]. Ainsi peuvent être abordées la
réhabilitation de l’équilibre et du maintien, celle de la locomotion et celle des fonctions
des membres supérieurs et inférieurs.
De nombreuses applications sont rapportées utilisant la technologie de capture vidéo du VividGroup’s GX ou systèmes IREX [Bisson e.a., 2004], [Kizony e.a., 2003],
[Sveistrup, 2004]. Le système prend une image vidéo du patient, utilise un logiciel de
soustraction de couleur pour éliminer le fond monochrome et insère le patient dans
un environnement virtuel dans lequel il a la possibilité d’interagir avec des objets.
Les applications utilisées dans les différentes études représentent par exemples des
tâches de jonglage, des tâches sur tapis roulant, ou encore une luge. De nombreux
paramètres sont ajustables (vitesse ou nombre ou hauteur des objets, etc). D’autres applications, concernant la maladie de Parkinson, utilisent la réalité augmentée. Ainsi le
projet européen PARREHA (Parkinson’s rehabilitation) vise à exploiter le phénomène
dénommé «kinesia paradoxa», par lequel les patients sont capables de marcher normalement lorsque des obstacles visuels sont placés sur leur chemin (http ://www.futurasciences.com/sinformer/n/news5659.php). L’utilisateur porte un casque qui lui permet
de voir l’environnement réel ainsi que des obstacles virtuels (série de rayures de couleur brillante). Un essai clinique est en cours auprès de patients parkinsoniens.
Citons encore les systèmes Rutgers pour la cheville et la main, incorporant le sens haptique [Deutsch e.a., 2001, Merians e.a., 2002]. Les deux systèmes combinent le retour
d’effort avec un EV qui demande au sujet de réaliser une tâche de saisie d’objets (main)
ou de pilotage d’avion (cheville). Outre la possibilité d’aborder les différents aspects
d’une réhabilitation motrice, le plus intéressant est sans doute l’aspect motivant qu’elle
y ajoute.
5.7 CONCLUSIONS
Ces dernières années voient s’accroître la reconnaissance du potentiel de la réalité
virtuelle pour les applications liées à la santé. Mais sommes-nous en train d’inventer
de nouvelles méthodes thérapeutiques qui ne pourraient se développer sans la réalité
virtuelle ou la réalité virtuelle ne représente-t-elle qu’une technique alternative équivalente à toute autre technique utilisable ? La possibilité d’immersion offerte par les
interfaces de la réalité virtuelle est sans doute ce qui a attiré en premier lieu les thérapeutes. Finalement, les réels atouts de la réalité virtuelle, représentés entre autre par
l’interaction au moyen de capteurs, sont encore peu exploités dans ce domaine d’application. Dans la littérature ayant pour sujets la psychothérapie et la neuropsychologie,
la description des dispositifs techniques de réalité virtuelle utilisés est souvent lacunaire de sorte qu’une analyse critique de ceux-ci s’avère difficile et qu’une comparaison entre les différentes méthodes utilisées est une tâche laborieuse. Quoiqu’il en soit,
l’atout principal de la réalité virtuelle est sans doute qu’elle permet, grâce à l’interactivité, une approche sensorielle et cognitive des troubles. Outre tous les intérêts de la
présentation de stimuli par ordinateur, permettant l’enregistrement des données et la
gradation adaptative des environnements de test, la RV fournit un moyen d’insérer le
Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux
147
sujet dans un contexte spatial et temporel, ce qui n’est pas possible avec les moyens
traditionnels. L’interaction par le corps permet de mettre en IJuvre des techniques de
réhabilitation motrice et cognitive à la fois ludiques et pertinentes, puisque la boucle
perception/action est constamment sollicitée. Ainsi, un simple test de mémoire peut se
transformer en un exercice à la fois moteur et cognitif. En psychiatrie, l’atout principal
de la réalité virtuelle est sans doute qu’elle rend possible l’interaction avec un monde
mental qui n’est plus qu’imaginé.
Il serait bon cependant que la réalité virtuelle n’échappe pas à l’investigation scientifique afin que son potentiel reste entier et maîtrisé. Que l’on comprenne quels sont les
tenants et les aboutissants de l’utilisation d’un avatar dans un environnement virtuel, de
la notion de présence, des modalités de communication entre le thérapeute et le patient
alors que celui-ci est immergé, ne relève pas seulement d’un questionnement circonstanciel. Il est maintenant important de connaître les portées de la réalité virtuelle afin
que l’on en maîtrise son utilisation, que l’on sache comment et à qui la proposer, pour
envisager toujours de nouvelles applications.
5.8
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