L’émotion est caractérisée par la mobilisation conjointe du corps et de l’esprit. Ce statut particulier justifie l’attention particulière que lui portent tous ceux qui se consacrent à l’étude de l’homme. Très tôt, les médecins relèvent son influence dans la genèse des troubles hystériques et plus largement des maladies mentales. Ils vont en décrire les effets et chercher à en expliciter les mécanismes pour prévenir ou traiter les troubles qui leur sont associés. Les physiologistes, à leur suite, s’engagent dans l’étude systématique de la physiologie nerveuse. Ils mettent ainsi en évidence les réactions du système sympathique face aux différents modes d’excitation, parmi lesquelles ils identifient les stimulations émotionnelles. Les psychologues, enfin, dans leurs efforts pour comprendre le comportement humain, s'attacheront à étudier des fonctions d’une complexité croissante. Après avoir dégagé les lois des sensations et des mouvements, ils étendent leurs investigations aux fonctions supérieures, cognitives et affectives. Dès la fin du dix-neuvième siècle, le croisement entre ces trois champs de recherche met en lumière les avantages offerts par l’emploi des méthodes physiologiques pour identifier les marqueurs des phénomènes émotionnels. Il faudra cependant attendre les premières recherches psychanalytiques de C.G. Jung pour que le plus efficace de ces marqueurs, la réaction électrodermale, soit identifié et accepté. / Emotion is identified by a conjugated mobilization of body and spirit. This particular matter of fact explains why anyone dedicating oneself to the study of human being pays a special attention to it. Very early, physicians notice its influence in the genesis of hysteric disorders and, more widely, of mental illnesses. They describe its effects and try to clarify its mechanisms to prevent or treat these disorders. Then, physiologists proceed to a systematic study of nervous physiology. They so bring to light the reactions of sympathic system during every kind of excitements, amongst which they identify the emotional stim1ulations. At last, psychologists in their efforts to understand human behavior, will attempt to study functions of an increasing complexity. Having discovered the laws of sensations and movements, they widen their investigations towards the superior functions, cognitive and emotional. By the end of the XIXth century, the meeting of these three areas of research let appear benefits offered by the use of physiological methods in order to identify the markers of emotional phenomena. However it is only with C.G. Jung’s first psychoanalytical researches that the most effective amongst these markers, that is to say the électrodermal reaction, will be identified and granted.

Cette recherche propose d’étudier l’incidence de l’environnement urbain sur certains aspects du déplacement de la personne aveugle. Dans une approche écologique, nous prenons en considération plusieurs paramètres en étudiant, en situation réelle, la perception et le ressenti liés à l’environnement, la vitesse de marche, la représentation mentale et enfin le stress, vécu et objectivé. Nous faisons l’hypothèse que la structure urbaine a un effet notable sur l’ensemble de ces paramètres, affectant ou facilitant le déplacement. Notre protocole a mobilisé 27 personnes aveugles, utilisant une canne blanche ou un chien-guide sur un trajet urbain de 1 km, qui offre cinq scènes urbaines successives (« Ruelle A », « Place », « Berges », « Rue » et « Ruelle B »). La première session s’est faite au bras du chercheur afin d’étudier la perception et le ressenti liés à l’environnement, grâce à la technique des trajets commentés. La seconde session a été consacrée à la mémorisation du trajet. Enfin, la troisième session, intégralement enregistrée sur vidéo, a consisté en un déplacement autonome. Nous avons également enregistré l’activité électrodermale in situ, afin d’en saisir les variations au fur et à mesure du trajet. Nous avons, enfin, demandé aux participants de dessiner le trajet effectué (carte mentale).Les résultats indiquent que les différentes scènes présentent des ambiances vécues comme très différentes par les marcheurs aveugles. L’environnement influence le ressenti en termes de plaisir, de sentiment de sécurité et de stress. Il influence également la vitesse de marche, ainsi que la capacité à mener le trajet à son terme. Les « Ruelles » et la « Rue » sont les scènes les plus favorables au déplacement, alors que les espaces ouverts comme la « Place » et les « Berges » se sont avérés défavorables. L’analyse de l’activité électrodermale révèle également un effet de la scène. Elle nous a permis d’identifier des zones problématiques sur le trajet. Ces nœuds correspondent aux lieux où les marcheurs aveugles doivent prendre des décisions importantes (traverser la chaussée, choisir une orientation). Enfin, la représentation mentale semble être en rapport avec les aspects précédents et varie en fonction des scènes. Les lieux les plus sécurisants sont sous-représentés, alors que les lieux vécus comme les plus stressants sont surreprésentés dans les dessins. Ces résultats invitent à prendre en considération la perception incarnée et l’expérience que les personnes aveugles ont de leur environnement dans l’élaboration des aménagements de nos cités, pour permettre à tous une meilleure autonomie et liberté de déplacement. / This study investigates the influence of urban environment on some aspects of the mobility of blind people in the city. Using an ecological approach, we explore some mobility parameters in real conditions: environmental perception and feeling, walking speed, cognitive mapping and subjective and objective stress.Our hypothesis suggests that environmental setup and features have a significant effect on these parameters, affecting or facilitating mobility. Twenty-seven blind subjects were requested to perform a 1-kilometer journey consisting of five successive urban scenes in Lyon (“Street 1”, “Square”, “River-bank”, “Avenue”, “Street 2”). Subjects walked using a white cane or a guide dog. There were three sessions. During the first walking session, blind pedestrians were accompanied all along. We asked them to comment on their perception of and feeling about the surroundings as they walked. The second walking session was devoted to memorizing the route. Finally, we asked subjects to walk independently for the third and last session, which was integrally recorded on video. We also monitored electrodermal physiological signals with an ambulatory device. Once the journey was over, we asked subjects to make a line-drawing depicting the route (i.e. a map).Results suggest that blind pedestrian’s experience of the environment differs according to the urban scene. Environmental conditions affect enjoyment, safety and stress levels. They also affect walking speed and spatial skills. “Streets” and “Avenue” are the most favorable scenes for those mobility parameters, where wide open-spaces like “Square” and “River-bank” are unfriendly. The cognitive map seems to be related to these previous observations: its accuracy varies with environmental conditions. Analysis of the drawings indicates that the most secure scenes (i.e. “Avenue”) were under-represented while the most stressful scenes and least secure scenes were over-represented (i.e. “Square”). Electrodermal monitoring yielded the same scene-effect on the physiological signals, as well as the existence of high-activation areas in the journey, apparently corresponding to node-places requiring blind subjects to make important decisions (e.g. having to cross a road, or to choose a direction).These results invite us to consider the environment spectific-perception of the visually impaired persons in the development of accessibility aids, in order to offer a greater autonomy and freedom in mobility in our modern cities.

Les variables neurovégétatives permettent d'évaluer l'état fonctionnel de l'individu, et représentent un intérêt pour mieux comprendre le comportement du conducteur, facteur déterminant de la sécurité routière. Ce travail est centré sur l'évaluation de la charge mentale du conducteur automobile par l'analyse de l'activité électrodermale. L'objectif est d'extraire les meilleurs indicateurs du signal électrodermal pour différencier la charge mentale induite par des situations de conduite réelle. L'analyse d'une trentaine d'indicateurs phasiques a permis de différencier des situations de conduite nominale, comparables en termes d'exigence comportementale mais différentes au niveau cognitif. Après traitement approprié du signal, en particulier en appliquant des transformations log, l'amplitude des réponses électrodermales est apparue comme un des indices les plus discriminants. Toutefois, les différences de charge mentale induites par les situations de conduite n'ont pas exactement correspondu à celles qui avaient été supposées. Une explication alternative mettant en avant des processus d'anticipation est proposée. Trois indicateurs toniques, dont deux sont nouveaux, ont ensuite été testés dans une expérience de double tâche, où une activité secondaire distractive était effectuée simultanément à la conduite. L'un s'est révélé inadapté au profil des signaux, mais les deux autres ont permis d'établir une hiérarchisation partielle de la surcharge induite. Particulièrement sensible à l'aspect cognitif de la distraction, l'évaluation psychophysiologique de la charge mentale par l'activité électrodermale apparaît complémentaire de l'analyse de la performance de conduite.

La conduite automobile est l'une des rares tâches nécessitant un apprentissage et le passage d'un examen initial, qui ne prévoit pas de mise en situation critique ni l'obligation de recyclages réguliers. En conséquence, les conducteurs ne connaissent pas les nouveaux systèmes d'aide et de sécurité proposés par les constructeurs automobiles et risquent de ne pas ou de mal s'en servir en conduite nominale. L'objectif de ce travail a été de vérifier, auprès de conducteurs novices et expérimentés, leur réelle capacité à utiliser les systèmes d'aide et de sécurité impliqués dans la régulation longitudinale du véhicule, en situation nominale et en situation d'urgence. Des essais ont été menés sur route, piste et simulateur de conduite. L'originalité de l'étude a porté sur la mesure du comportement du conducteur et de ses performances, pour approcher au mieux leur état fonctionnel (éveil physiologique, attention) induit par la charge mentale lorsqu'ils étaient confrontés à ces situations. On a privilégié l'utilisation de mesures physiologiques en continu et, en particulier, celles de l'activité électrodermale. Les résultats obtenus ont permis de conclure que les conducteurs -soumis à une situation critique, et en conséquence à une charge mentale élevée - utilisaient ces systèmes d'aide de manière inappropriée. Découlent de ces conclusions, deux offres de formations pour pallier la méconnaissance et la mauvaise utilisation des systèmes d'aide et de sécurité

Les variables neurovégétatives permettent d’évaluer l’état fonctionnel de l’individu, et représentent un intérêt pour mieux comprendre le comportement du conducteur, facteur déterminant de la sécurité routière. Ce travail est centré sur l’évaluation de la charge mentale du conducteur automobile par l’analyse de l’activité électrodermale. L’objectif est d’extraire les meilleurs indicateurs du signal électrodermal pour différencier la charge mentale induite par des situations de conduite réelle. L’analyse d’une trentaine d’indicateurs phasiques a permis de différencier des situations de conduite nominale, comparables en termes d’exigence comportementale mais différentes au niveau cognitif. Après traitement approprié du signal, en particulier en appliquant des transformations log, l’amplitude des réponses électrodermales est apparue comme un des indices les plus discriminants. Toutefois, les différences de charge mentale induites par les situations de conduite n’ont pas exactement correspondu à celles qui avaient été supposées. Une explication alternative mettant en avant des processus d’anticipation est proposée. Trois indicateurs toniques, dont deux sont nouveaux, ont ensuite été testés dans une expérience de double tâche, où une activité secondaire distractive était effectuée simultanément à la conduite. L’un s’est révélé inadapté au profil des signaux, mais les deux autres ont permis d’établir une hiérarchisation partielle de la surcharge induite. Particulièrement sensible à l’aspect cognitif de la distraction, l’évaluation psychophysiologique de la charge mentale par l’activité électrodermale apparaît complémentaire de l’analyse de la performance de conduite. / As an assessment tool for individual’s functional state, autonomic indices can help improving our knowledge of drivers’ behaviour, which is a central road safety causal factor. This work is focused on driver’s mental workload assessment, relying on electrodermal activity analysis. This is an attempt to highlight the most reliable electrodermal indices with the aim to distinguish accurately mental workload elicited by actual driving situations. The analysis of about thirty phasic indices, led to differentiate nominal driving situations. These were selected on the basis of comparable behavioural requirements, but of differences cognitive processes. After appropriate signal processing, (using log transformations in particular), electrodermal responses amplitude has the most potential to distinguish among experimental conditions. However, some of the differences about mental workload were not exactly those which were previously expected. An alternative interpretation of results highlighting anticipation processes is thus proposed. Tonic variations were then studied in a dual task experiment, including two new indices. The distractive power of several secondary tasks, performed while driving, was to be evaluated using these indices. One of the indices was unrelated to signals’ profile. Conversely, the two others gave a clear distinction of potential distraction elicited selectively by each secondary task. Mental workload was thus showed as being evaluated accurately using electrodermal activity analysis. Using objective physiological data and defining new electrodermal indices brought more reliability in the field of mental workload. Thus, electrodermal activity is a good candidate to complete data usually brought by tests or questionnaires.

La conduite automobile est l’une des rares tâches nécessitant un apprentissage et le passage d’un examen initial, qui ne prévoit pas de mise en situation critique ni l’obligation de recyclages réguliers. En conséquence, les conducteurs ne connaissent pas les nouveaux systèmes d’aide et de sécurité proposés par les constructeurs automobiles et risquent de ne pas ou de mal s’en servir en conduite nominale. L’objectif de ce travail a été de vérifier, auprès de conducteurs novices et expérimentés, leur réelle capacité à utiliser les systèmes d’aide et de sécurité impliqués dans la régulation longitudinale du véhicule, en situation nominale et en situation d’urgence. Des essais ont été menés sur route, piste et simulateur de conduite. L’originalité de l’étude a porté sur la mesure du comportement du conducteur et de ses performances, pour approcher au mieux leur état fonctionnel (éveil physiologique, attention) induit par la charge mentale lorsqu’ils étaient confrontés à ces situations. On a privilégié l’utilisation de mesures physiologiques en continu et, en particulier, celles de l’activité électrodermale. Les résultats obtenus ont permis de conclure que les conducteurs -soumis à une situation critique, et en conséquence à une charge mentale élevée - utilisaient ces systèmes d’aide de manière inappropriée. Découlent de ces conclusions, deux offres de formations pour pallier la méconnaissance et la mauvaise utilisation des systèmes d’aide et de sécurité / Driving is one of the few activities which require both training and initial examination, but for which there are neither critical situation testing nor regular refresher courses. This creates two key problems: Through a lack of knowledge of the driving aids and safety systems offered by car manufacturers, drivers may fail to use or may misuse them in normal driving situations; secondly, an emergency situation may become critical if the driver has not previously experienced it in controlled conditions. The aim of this study was to check novice and experienced drivers’ ability to use the driving aids and safety systems proposed for vehicle longitudinal control in both nominal and critical situations. Trials were carried out in the field, on tracks and on driving simulators. The uniqueness of the study comes from combining driver behaviour and performance measurements to best correspond to the attention and workload observed when drivers were subjected to these situations. We therefore favoured the use of continuous physiological measures, and in particular electrodermal activity. The results enabled us to conclude that the use of these systems in critical situations was often inappropriate and necessitated a high workload. These conclusions led to the development and deployment of two training programmes in order to compensate for the lack of knowledge and misuse of the driving aids and safety systems

Cette recherche propose d'étudier l'incidence de l'environnement urbain sur certains aspects du déplacement de la personne aveugle. Dans une approche écologique, nous prenons en considération plusieurs paramètres en étudiant, en situation réelle, la perception et le ressenti liés à l'environnement, la vitesse de marche, la représentation mentale et enfin le stress, vécu et objectivé. Nous faisons l'hypothèse que la structure urbaine a un effet notable sur l'ensemble de ces paramètres, affectant ou facilitant le déplacement. Notre protocole a mobilisé 27 personnes aveugles, utilisant une canne blanche ou un chien-guide sur un trajet urbain de 1 km, qui offre cinq scènes urbaines successives (" Ruelle A ", " Place ", " Berges ", " Rue " et " Ruelle B "). La première session s'est faite au bras du chercheur afin d'étudier la perception et le ressenti liés à l'environnement, grâce à la technique des trajets commentés. La seconde session a été consacrée à la mémorisation du trajet. Enfin, la troisième session, intégralement enregistrée sur vidéo, a consisté en un déplacement autonome. Nous avons également enregistré l'activité électrodermale in situ, afin d'en saisir les variations au fur et à mesure du trajet. Nous avons, enfin, demandé aux participants de dessiner le trajet effectué (carte mentale). Les résultats indiquent que les différentes scènes présentent des ambiances vécues comme très différentes par les marcheurs aveugles. L'environnement influence le ressenti en termes de plaisir, de sentiment de sécurité et de stress. Il influence également la vitesse de marche, ainsi que la capacité à mener le trajet à son terme. Les " Ruelles " et la " Rue " sont les scènes les plus favorables au déplacement, alors que les espaces ouverts comme la " Place " et les " Berges " se sont avérés défavorables. L'analyse de l'activité électrodermale révèle également un effet de la scène. Elle nous a permis d'identifier des zones problématiques sur le trajet. Ces nœuds correspondent aux lieux où les marcheurs aveugles doivent prendre des décisions importantes (traverser la chaussée, choisir une orientation). Enfin, la représentation mentale semble être en rapport avec les aspects précédents et varie en fonction des scènes. Les lieux les plus sécurisants sont sous-représentés, alors que les lieux vécus comme les plus stressants sont surreprésentés dans les dessins. Ces résultats invitent à prendre en considération la perception incarnée et l'expérience que les personnes aveugles ont de leur environnement dans l'élaboration des aménagements de nos cités, pour permettre à tous une meilleure autonomie et liberté de déplacement.

La population des personnes âgées en France est en train d'augmenter et pour 2050 plus de 30% de la population totale aura plus de 65 ans. Le nombre d'infrastructures dédiées pour la surveillance des personnes âgées ne sera donc pas suffisant et une de solutions qui permettra de soulager ces institutions est celle de surveiller ces personnes dans leur domicile. Dans un premier temps, afin de détecter de façon précoce une perte d'autonomie l'équipe AFIRM a équipé un appartement avec des exocapteurs. Cependant, pour assurer un suivi plus approfondi de l'état de la personne (suivi de l'activité et de l'état de santé) il est indispensable de réaliser ce suivi avec des dispositifs portables sur la personne. Les travaux de cette thèse consistent au développement d'un dispositif portable pour le suivi de l'activité du système nerveux autonome de façon ambulatoire. Dans la deuxième partie de ce manuscrit nous avons décrit le développement du dispositif portable à partir des principales contraintes d'ergonomie pour un suivi à long terme. De la même manière, dans cette partie nous avons présenté les algorithmes utilisés pour l'extraction des principales caractéristiques sur les signaux mesurés par l'instrumentation ambulatoire. Finalement, les bases théoriques de deux principales méthodes de classification sont présentées afin de détecter des possibles situations à risque (la chute) à partir des caractéristiques extraites. La troisième partie présente les expérimentations réalisées pour améliorer la détection de chute à partir de la mesure du SNA , dans un premier temps, et ensuite étudier l'activité du SNA chez des personnes âgées atteintes de troubles orthostatique.

La prise de perspective (PP) renvoie à la capacité de comprendre le point de vue psychologique d’autrui. Elle constitue une notion complexe, impliquant différents processus, comme la capacité de prendre conscience de soi et d’autrui, d’inhiber son point de vue, de passer d’un point de vue à un autre ou d’endosser la perspective d’autrui. Ces étapes mobilisent la conscience de soi (CS), la distinction soi-autrui (DSA) et la flexibilité cognitive (FC).Notre recherche vise à évaluer comment des déficits dans chacune de ces sphères pourraient sous-tendre une altération des capacités de PP. Pour ce faire, trois protocoles originaux sont utilisés : ils s’attachent à clarifier les liens entre la PP et les autres composantes empathiques à l’aide de mesures physiologiques, à évaluer les déficits des composantes évoquées dans la dépression sous-clinique et à tester l’effet de deux programmes d’entraînements (CF, PP) sur la symptomatologie dépressive.Les résultats montrent une implication de la PP comme processus transversal des réponses empathiques et son lien avec les composantes automatiques de l’empathie. Ils soutiennent l’existence d’un pattern de déficits en CS, DSA, FC et PP semblables à ceux mis en évidence dans les niveaux cliniques de dépression. Enfin, l’efficacité d’un entraînement à la CF sur les capacités de PP ajoute un argument au lien causal unissant les deux concepts. Nos résultats contribuent à mieux comprendre la dynamique commandant à une chaîne de déficits inter-reliés pour mieux prévenir la maladie chez les personnes à risques. / Perspective-taking (PT) refers to the ability to understand the psychological point of view of others. It is a complex notion involving the ability to become aware of oneself and others, to inhibit one's point of view, to move from one point of view to another and to adopt the perspective of others. These various stages mobilize self-consciousness (CS), self-other distinction (SOD) and cognitive flexibility (CF).Our research aims to evaluate how deficits in each of these spheres could underlie an alteration of perspective-taking abilities. To do so, it uses three original protocols aimed at clarifying the links between PT and the other empathic components by using physiological measures, evaluating the deficits of the processes mentioned in subclinical depression and to test the effect of two training programs (CF, PT) on depressive symptomatology.The results show PT involvement as a transversal process of empathic responses and its connection to the automatic components of empathy. They also support the existence of a pattern of deficits in CS, SOD, FC and PT similar to those found in clinical depression levels. Finally, the effectiveness of PT training on PT capabilities adds an argument to the causal link between these two concepts. Our results contribute to a better understanding of the dynamics driving a chain of interrelated deficits to better prevent the emergence of depression among people at risk.

Cette thèse a été réalisée dans un cadre pluridisciplinaire alliant protocole expérimental, instrumentation dans des conditions de mesures in vivo, détection de ruptures associées à des changements d'états physiologiques et identification et prétraitement d'artefacts de mesures chez des coureurs de marathons. Nous avons considéré l'analyse de la variabilité du rythme cardiaque (VRC) et l'analyse de l'activité électrodermale (AED) pendant une course et lors des phases qui la précèdent et la suivent. La détection de ruptures de moyenne et de tendance est effectuée par la méthode Filtered Derivative with p-Value (FDpV) tout au long de cette thèse. La méthode FDpV est basée sur une analyse dynamique faisant appel à un modèle stationnaire par morceaux. Elle a permis en particulier d'introduire un indice de régulation cardiaque pour les coureurs. Un suivi des changements des états d'éveil et de motivation à travers l'AED par la détection de ruptures de la tendance pendant la course d'un semi-marathonien est également proposée. Ceci a permis de définir des signatures de début et de fin de course. Une attention particulière a été apportée à la composante tonique de l'AED reflétant le niveau d'activation affectif. Nous avons comparé trois méthodes d'extraction du niveau tonique en tenant compte des artefacts potentiels présents. Ce travail concerne des études de cas; il peut être étendu à une cohorte et englober plus de paramètres physiologiques (VO2, EEG,...). Ainsi, une classification des états d'éveil et de motivation peut être envisagée et représente des éléments significatifs de caractérisation des données physiologiques in vivo pour l'optimisation des performances sportives. / This thesis was carried out in a multidisciplinary approach that combines experimental protocol, instrumentation, in vivo measurements, physiological change detection instants and identification and preprocessing of measurement artefacts for marathon runners. We considered the analysis of the heart rate variability (HRV) and the electrodermal activity (EDA) recorded during a semi-marathon including pre and post competition periods. A study of the HRV and EDA change detection was carried based on the mean and the trend using the Filtered Derivative with pValue method (FDpV) throughout this thesis. This segmentation method is based on a dynamical approach using a piece-wise stationary model. As a result, itallowed to introduce an index of cardiac regulation for semi-marathon runners. Physiological state changes tracking of affective dimension i.e. "stress" and motivation via the EDA by change detection on its tonic component which reflects the EDA general trend throughout a semi-marathon was also proposed. This enabled us to characterize start and finish phases of a race which are key elements in any competition. A special attention was given to the tonic component of the EDA reflecting the overall level of affective activation. We compared three methods of tonic level extraction by taking into account the present potential artefacts. Thiswork focused on case studies; It can be generalized over a cohort and include more physiological parameters such that VO2 or EEG. Hence, a classification of stress states may also be considered and represent other significant features for characterizing in vivo physiological data for sport performance optimization.