L'évaluation de la douleur est un défi de taille chez la clientèle incapable de communiquer verbalement à l'unité de soins intensifs (USI). Les outils d'évaluation présentement utilisés par les cliniciens pour détecter la douleur chez les patients sous sédation et ventilés mécaniquement, tels que les signes vitaux (SV) et les outils comportementaux, présentent des lacunes limitant leur utilisation dans ce contexte. Les signes vitaux ne sont pas spécifiques à la douleur et les comportements peuvent être influencés par plusieurs facteurs. Des études récentes suggèrent que la valeur de l'indice bispectral (BIS), une mesure physiologique de l'activité corticale, pourrait augmenter lors de stimuli nociceptif. Le premier objectif de ce mémoire était d'effectuer une revue de la littérature scientifique sur l'utilisation des mesures physiologiques, plus particulièrement le BIS dans l'évaluation du nociception chez les patients incapables de communiquer à l'USI. Cette revue de la littérature nous a permis de découvrir certaines variables possiblement confondantes devant être contrôlées lors de la poursuite des études sur la relation entre le BIS et le nociception. De plus, elle a pèrmis d'orienter notre deuxième objectif visant à étudier la relation entre le BIS et le nociception. Le deuxième objectif de ce mémoire était d'effectuer une étude quasi-expérimentale avec mesures avant-après, intra sujet. Cette étude visait à examiner les changements du BIS en réponse à des stimuli nociceptifs expérimentaux auprès de trente participants sous anesthésie générale. Au bloc opératoire (BO), une thermode était installée au niveau de l'avant-bras du participant afin d'induire un stimuli nociceptif thermique d'intensité modérée et sévère. Le BIS a été observé pendant l'exposition aux stimuli nociceptifs après l'induction d'anesthésie générale, avant la chirurgie. Une augmentation significative du BIS a été observée pendant les stimuli nociceptifs de 40/100 et de 70/100. La courbe ROC (Receiver Operating Characteristic Curve) a démontré une sensibilité (Se) de 40,0 % et une spécificité (Sp) de 73,3 % avec un BIS > 45, dans la distinction des stimuli d'intensité modérée et sévère. En conclusion, le BIS a augmenté en réponse à un stimulus nociceptif expérimental de 40/100 et de 70/100. La Se et la Sp du BIS ne supportent pas l'utilisation du BIS pour la distinction de différentes intensités de douleur dans le contexte de sédation profonde au BO. Néanmoins, son utilisation, devrait être davantage étudiée auprès de la clientèle moins profondément sédationnée à l'USI.

Les tests d'écoute subjectifs permettent d'évaluer la fiabilité de reproduction des systèmes de codage audio (codecs). Le projet présenté ici vise à évaluer la possibilité d'utiliser les réactions physiologiques (activité électrodermale, cardiaque, musculaire et cérébrale) à la place d'une note donnée par l'auditeur, afin de caractériser la performance d'un codec. Ceci permettrait d'avoir une méthode d'évaluation plus proche de la perception réelle de qualité audio du sujet. Des tests d'écoute mettant en oeuvre des dégradations audio bien connues en concours avec la mesure des réactions physiologiques ont été réalisés pour 4 auditeurs. L'analyse des résultats montre que certaines caractéristiques physiologiques permettent d'avoir une information fiable sur la qualité audio perçue, et ce de manière répétable pour près de 70% des signaux audio testés chez un sujet, et près de 60% des séquences audio testées chez tous les sujets. Ceci permet de postuler sur la faisabilité d'une telle méthode d'évaluation subjective des codecs audio.

La théorie de la charge cognitive (CLT) permet de décrire l’investissement des ressources cognitives lors d’apprentissages scolaires. Cependant, elle présente deux limites, théorique et méthodologique. D’un point de vue théorique, la CLT utilise des modèles de la mémoire de travail (MdT), pour décrire les ressources cognitives utilisées lors des apprentissages, qui ne prennent pas en compte les variations de l’utilisation des ressources cognitives au cours du temps. L’autre limite est méthodologique : non seulement elle ne propose pas de mesure de la charge cognitive qui soit fiable ou dynamique.Pour répondre à ces limites, nous proposons d’utiliser des mesures physiologiques et un nouveau modèle de la MdT, le modèle TBRS (Time Based Resource Sharing). Les mesures physiologiques permettent d’analyser les variations temporelles de la charge cognitive. Le modèle TBRS prend en compte l’allocation dynamique du focus attentionnel. L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier l’apport des mesures physiologiques et du modèle TBRS à la CLT.Pour répondre à la question méthodologique, une première expérimentation a utilisé une épreuve du concours de l’École Nationale d’Aviation Civile, en enregistrant des mesures physiologiques. Ensuite, quatre expérimentations ont tenté de répondre à la question théorique, portant sur l’utilisation du modèle TBRS dans le cadre de la CLT. Elles ont commencé par deux réplications d’une étude princeps du modèle TBRS, utilisant des items pouvant être regroupés en chunks. Les deux expérimentations suivantes ont étendu ces résultats. Enfin, une sixième expérimentation a utilisé des mesures physiologiques pour étudier les variations de charge cognitive des participants lors d’un protocole similaire à celui des quatre expérimentations précédentes.Les résultats de ces six expérimentations montrent que le modèle TBRS et les mesures physiologiques sont non seulement compatibles avec la CLT mais qu’elles l’enrichissent. / Learning allows you to gain the necessary knowledge to adapt to the world. Cognitive load theory takes into consideration cognitive resources invested during school learning. However, two main limitations can be identified: a theoretical one and a methodological one. From a theoretical perspective, CLT invoke working memory (WM) to describe the cognitive resources used during learning and these models do not take time into account. The other limit is related to methodology: CLT doesn’t offer measures of cognitive load either reliable or dynamic.Taking into consideration these limitations, we suggest the use of physiological measurement and a new WM model: the TBRS (Time Based Resource Sharing). Physiological measurement is a mean to analyze the temporal variations implied by the cognitive load while TBRS model takes the temporal variation of the attentional focus allocation into account. However, the TBRS has not yet been used with meaningful items, which could be gathered into chunks. Thus, the aim of the present work is to study the benefits of using physiological measurement and the TBRS model with CLT.To address the question of cognitive load measurement, a first experiment used a task included in the ENAC’s (École Nationale d’Aviation Civile) recruitment selection process. During the experiment, cerebral activity (EEG) and eye movements (Eye-tracking) were recorded. Another series of four experiments stressed the question of the use of the TBRS model in CLT. They began by replicating a previous study using the TBRS model (exp. 2 & 3), replacing items to be held in memory by items which could be chunked. The other two experiments extended these results. Finally a sixth experiment used physiological measures to assess cognitive load variations while participants performed a protocol similar to the previous experiments.Results from these six experiments show that TBRS model and physiological measurement are consistent with CLT and also complete its findings.

L'évolution des règles de construction et la généralisation des matériaux de synthèse dans les aménagements des locaux d'habitation ou professionnels ont modifié les méthodes empiriques de l'attaque du feu en espace clos ou semi-confiné. Aujourd'hui, le soldat du feu doit sans cesse adapter ses moyens et ses méthodes pour rester efficace. Durement touchée par de dramatiques accidents, la Brigade s'est appuyée sur le retour d'expérience pour redéfinir les besoins opérationnels et ainsi doter ses personnels de nouvelles protections. La veste d'intervention en cuir et l'appareil respiratoire isolant (ARI) bi-bouteilles sont remplacés par des tenues d'intervention en textile et un ARI mono bouteille. Estimant cependant que la conformité aux référentiels normatifs ne suffisait par à garantir la sécurité du porte lance lors de l'attaque du feu, la Brigade a réalisé des essais ergonomiques afin de définir les limites d'emploi des nouveaux équipements par comparaison avec celles des anciens. Les bilans comparatifs des caractéristiques intrinsèques de poids et de perméabilité des deux types d'équipement, les durées estimées d'engagement du sapeur-pompier lors de l'attaque du feu obtenues par la simulation numérique et les mesures de l'évolution des comportements physiologiques du porte lance relevées d'abord en laboratoire puis lors de manœuvres d'extinction à la " maison du feu ", dans le cadre de la loi " Huriet ", sont les principales étapes du protocole d'essais. Ces travaux ont montré que les évolutions et les caractéristiques techniques des protections individuelles de nouvelle génération augmentent le niveau général de sécurité du porte-lance, mais l'augmentation de l'autonomie respiratoire offerte par l'ARI mono bouteille (environ 1 heure) pourrait conduire à une fatigue intense, une déshydratation importante ou même un risque de coup de chaleur du porte-lance, dus à sa charge de travail et aux contraintes thermiques liées à l'ambiance d'un feu. Cette étude a permis de limiter à 25 minutes l'engagement du porte-lance à l'attaque du feu en espace clos ou semi-confiné et à proposer une phase de reconditionnement si un deuxième engagement s'avère nécessaire. Par ailleurs, elle a posé le cadre méthodologique de validation d'équipements de protection intégrant les caractéristiques physiologiques du sapeur-pompier et non pas seulement les possibilités techniques offertes par les équipements.

Les Technologies de l’Information et de la Communication (TIC) touchent aujourd’hui tous les secteurs de l’activité humaine et ont investi les sphèresfamiliales, éducatives et professionnelles. La quasi-totalité des foyers dispose d’un ordinateur, d’une tablette ou d’un ou plusieurs smartphones reliés à internet. Les écoles s’équipent toujours davantage en matériels informatiques en proposant ordinateurs et tablettes aux jeunes qu’elles cherchent à former à la société de l’information numérique. Dans les entreprises, les TIC se déploient massivement et sont perçues comme des catalyseurs de la flexibilité et de la productivité des travailleurs. Les travaux de recherche présentés dans le cadre de cette thèse de doctorat interrogent le rôle des caractéristiques de ces nouveaux outils numériques sur la cognition humaine. Les études présentées mettent en évidence que les caractéristiques des hypermédias telles que la qualité ergonomique de l’interface ou la présence de contenus multimodaux peuvent influencer la performance de l’utilisateur et ses perceptions à l’égard de ces systèmes. L’influence des caractéristiques des dispositifs technologiques est également explorée au travers derecherches comparant les comportements d’utilisation des ordinateurs portables et tablettes tactiles pour effectuer des recherches d’informations sur internet. Il apparaît que dans ce contexte la tablette n’apporte pas de bénéfices de performance par rapport à un ordinateur portable, ce qui s’expliquerait notamment par un accroissement de l’effort cognitif requis. Au travers de ces recherches, des méthodes de mesure de la charge cognitive sont explorées au moyen de mesures subjectives et de mesures physiologiques telles que l’activité oculomotrice ou corticale. / Doctorat en Sciences psychologiques et de l'éducation / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Dans un contexte fortement concurrentiel, l'un des principaux enjeux pour les acteurs de l'offre de services audiovisuels (AV) est de garantir au spectateur une qualité d'expérience (QoE) optimale. Aujourd'hui, la QoE est souvent restreinte à la perception de la qualité audiovisuelle restituée (QAV) par le système. Elle est principalement mesurée à travers la collecte de notes données par des participants sur des échelles de qualité, après visualisation et écoute de séquences AV traitées par le ou les technologies à évaluer. Ces tests subjectifs suivent des procédures recommandées par l'Union Internationale des Télécommunications. Cependant, la qualité restituée peut affecter la QoE (fatigue, effort, etc.) sans être reflétée par les notes de qualité. Une méthode considérant l'évaluation non plus de la QAV perçue seule mais de la qualité d'expérience, plus largement considérée, pourrait permettre de mieux rendre compte de l'influence de la qualité du son et de l'image sur le spectateur. Le présent travail est centré sur la recherche d'une méthode alternative aux méthodes actuelles de l'évaluation de qualité pour applications multimédias dans un contexte de visualisation et d'écoute de contenus AV 2D ou 3D. L'approche proposée aborde la QoE sous l'angle de l'analyse conjointe d'indicateurs subjectifs et d'indicateurs toniques physiologiques (activité électrodermale, rythme cardiaque, température cutanée périphérique, volume sanguin périphérique) et oculaires (PERCLOS, durée et fréquence de clignement de loeil, nombre de saccades, diamètre pupillaire). Les mesures physiologiques et oculaires ont pour avantage de ne pas être assujetties aux biais des mesures subjectives (représentativité, échelles, etc.) et de traduire des phénomènes comme la fatigue ou l'effort mental, potentiellement induits par la présence de dégradations sur les signaux audio et/ou vidéo et pouvant être critiques du point de vue de la QoE. Deux protocoles ont été testés. Les résultats ont montré que la QAV module l'expérience subjective et que les notes de qualité ne sont pas suffisantes pour refléter fidèlement cet effet. L'influence de la QAV sur les mesures physiologiques et oculaires est moins évidente. Un ensemble de facteurs, notamment lié à certains attributs du contenu de test comme la dynamique ou la luminosité, aurait pu masquer ou atténuer l'observation d'un effet de la qualité restituée. Néanmoins, deux des indicateurs physiologiques ont réagi à la présence de dégradations audio et/ou vidéo lorsque celles-ci étaient cumulées à l'effet préjudiciable d'autres facteurs (vidéo 3D ou effet de passation).

De plus en plus de recherches sur les Interactions Humain-Machine (IHM) tentent d’effectuer des analyses fines de l’interaction afin de faire ressortir ce qui influence les comportements des utilisateurs. Tant au niveau de l’évaluation de la performance que de l’expérience des utilisateurs, on note qu’une attention particulière est maintenant portée aux réactions émotionnelles et cognitives lors de l’interaction. Les approches qualitatives standards sont limitées, car elles se fondent sur l’observation et des entrevues après l’interaction, limitant ainsi la précision du diagnostic. L’expérience utilisateur et les réactions émotionnelles étant de nature hautement dynamique et contextualisée, les approches d’évaluation doivent l’être de même afin de permettre un diagnostic précis de l’interaction. Cette thèse présente une approche d’évaluation quantitative et dynamique qui permet de contextualiser les réactions des utilisateurs afin d’en identifier les antécédents dans l’interaction avec un système. Pour ce faire, ce travail s’articule autour de trois axes. 1) La reconnaissance automatique des buts et de la structure de tâches de l’utilisateur, à l’aide de mesures oculométriques et d’activité dans l’environnement par apprentissage machine. 2) L’inférence de construits psychologiques (activation, valence émotionnelle et charge cognitive) via l’analyse des signaux physiologiques. 3) Le diagnostic de l‘interaction reposant sur le couplage dynamique des deux précédentes opérations. Les idées et le développement de notre approche sont illustrés par leur application dans deux contextes expérimentaux : le commerce électronique et l’apprentissage par simulation. Nous présentons aussi l’outil informatique complet qui a été implémenté afin de permettre à des professionnels en évaluation (ex. : ergonomes, concepteurs de jeux, formateurs) d’utiliser l’approche proposée pour l’évaluation d’IHM. Celui-ci est conçu de manière à faciliter la triangulation des appareils de mesure impliqués dans ce travail et à s’intégrer aux méthodes classiques d’évaluation de l’interaction (ex. : questionnaires et codage des observations). / More and more researches on Human-Computer Interactions (HCI) are trying to perform detailed analyses of interaction to determine its influence on users’ behaviours. A particular emphasis is now put on emotional reactions during the interaction, whether it’s from the perspective of user experience evaluation or user performance. Standard qualitative approaches are limited because they are based on observations and interviews after the interaction, therefore limiting the precision of the diagnosis. User experience and emotional reactions being, by nature, highly dynamic and contextualized, evaluation approaches should be the same to accurately diagnose the quality of interaction. This thesis presents an evaluation approach, both dynamic and quantitative, which allows contextualising users’ emotional reactions to help identify their causes during the interaction with a system. To this end, our work focuses on three main axes: 1) automatic task recognition using machine learning modeling of eye tracking and interaction data; 2) automatic inference of psychological constructs (emotional activation, emotional valence, and cognitive load) through physiological signals analysis; and 3) diagnosis of users’ reactions during interaction based on the coupling of the two previous operations. The ideas and development of our approach are illustrated using two experimental contexts: e-commerce and simulation-based training. We also present the tool we implemented in order to allow HCI professionals (e.g.: user experience expert, training supervisor, or game designer) to use our evaluation approach to assess interaction. This tool is designed to facilitate the triangulation of measuring instruments and the integration with more classical Human-Computer Interaction methods (ex.: surveys and observation coding).

De plus en plus de recherches sur les Interactions Humain-Machine (IHM) tentent d’effectuer des analyses fines de l’interaction afin de faire ressortir ce qui influence les comportements des utilisateurs. Tant au niveau de l’évaluation de la performance que de l’expérience des utilisateurs, on note qu’une attention particulière est maintenant portée aux réactions émotionnelles et cognitives lors de l’interaction. Les approches qualitatives standards sont limitées, car elles se fondent sur l’observation et des entrevues après l’interaction, limitant ainsi la précision du diagnostic. L’expérience utilisateur et les réactions émotionnelles étant de nature hautement dynamique et contextualisée, les approches d’évaluation doivent l’être de même afin de permettre un diagnostic précis de l’interaction. Cette thèse présente une approche d’évaluation quantitative et dynamique qui permet de contextualiser les réactions des utilisateurs afin d’en identifier les antécédents dans l’interaction avec un système. Pour ce faire, ce travail s’articule autour de trois axes. 1) La reconnaissance automatique des buts et de la structure de tâches de l’utilisateur, à l’aide de mesures oculométriques et d’activité dans l’environnement par apprentissage machine. 2) L’inférence de construits psychologiques (activation, valence émotionnelle et charge cognitive) via l’analyse des signaux physiologiques. 3) Le diagnostic de l‘interaction reposant sur le couplage dynamique des deux précédentes opérations. Les idées et le développement de notre approche sont illustrés par leur application dans deux contextes expérimentaux : le commerce électronique et l’apprentissage par simulation. Nous présentons aussi l’outil informatique complet qui a été implémenté afin de permettre à des professionnels en évaluation (ex. : ergonomes, concepteurs de jeux, formateurs) d’utiliser l’approche proposée pour l’évaluation d’IHM. Celui-ci est conçu de manière à faciliter la triangulation des appareils de mesure impliqués dans ce travail et à s’intégrer aux méthodes classiques d’évaluation de l’interaction (ex. : questionnaires et codage des observations). / More and more researches on Human-Computer Interactions (HCI) are trying to perform detailed analyses of interaction to determine its influence on users’ behaviours. A particular emphasis is now put on emotional reactions during the interaction, whether it’s from the perspective of user experience evaluation or user performance. Standard qualitative approaches are limited because they are based on observations and interviews after the interaction, therefore limiting the precision of the diagnosis. User experience and emotional reactions being, by nature, highly dynamic and contextualized, evaluation approaches should be the same to accurately diagnose the quality of interaction. This thesis presents an evaluation approach, both dynamic and quantitative, which allows contextualising users’ emotional reactions to help identify their causes during the interaction with a system. To this end, our work focuses on three main axes: 1) automatic task recognition using machine learning modeling of eye tracking and interaction data; 2) automatic inference of psychological constructs (emotional activation, emotional valence, and cognitive load) through physiological signals analysis; and 3) diagnosis of users’ reactions during interaction based on the coupling of the two previous operations. The ideas and development of our approach are illustrated using two experimental contexts: e-commerce and simulation-based training. We also present the tool we implemented in order to allow HCI professionals (e.g.: user experience expert, training supervisor, or game designer) to use our evaluation approach to assess interaction. This tool is designed to facilitate the triangulation of measuring instruments and the integration with more classical Human-Computer Interaction methods (ex.: surveys and observation coding).