Trois expériences ont été réalisées pour évaluer la faisabilité d'un détecteur de fatigue mentale qui exploiterait des signaux électrophysiologiques pour discriminer des fenêtres de temps associées à un état " fatigué " de fenêtres associées à un état " pas fatigué ". Dans la première expérience, les sujets réalisaient une tâche de task switching pendant environ 2 h. Deux segments de 20 min ont été retenus pour chaque sujet. Le premier a été associé à un état " pas fatigué ", l'autre à un état " fatigué ". Puis ces segments ont été découpés en fenêtres de temps glissantes sur lesquelles les signaux électrophysiologiques (EOG, ECG et EEG) ont été quantifiés. L'usage de SVM linéaires (appris sujet par sujet) pour la classification des fenêtres de temps a permis plusieurs observations. Le taux de bonnes classifications augmentaient avec la taille des fenêtres de temps (de 4 à 30 s) mais pas assez pour que l'ITR augmentât lui aussi avec cette taille des fenêtres. Les quantifications de l'EOG se plaçaient derrière celles de l'ECG, elles-mêmes supplantées par les amplitudes moyennes de l'EEG qui elles aussi étaient dépassées par les PLV de l'EEG en termes de taux de bonnes classifications avec (pour les PLV) des taux supérieurs à 90 %. L'examen des poids SVM permît de constater que les quantifications d'EOG et en particulier d'ECG contribuaient à la classification lorsque toutes les quantifications des différentes modalités étaient utilisées ensemble, en utilisant des fenêtres de temps de 30 s. Les amplitudes moyennes de l'EEG augmentaient en 7-13 Hz et diminuaient en 13-18 Hz. En 3-7 Hz apparaissait une augmentation en FCz évoquant la négativité d'erreur. Dans une deuxième expérience avec une tâche de compatibilité spatiale, nous avons discriminé des fenêtres de 20 s entre un niveau de bonnes performances (temps moyen de réaction courts) et un niveau de moins bonnes performances, en quantifiant ces fenêtres à l'aide des amplitudes moyennes, des PLV ou des cohérences de l'EEG, au niveau du scalp et au niveau de sources reconstruites sur le cortex cérébral. Nous nous attendions à des meilleurs taux de bonnes classifications avec les sources reconstruites qu'avec les données de scalp, quelque soit la quantification, mais ce ne fût pas le cas. Nous avons également réalisé une simulation reprenant l'essentiel des analyses réalisées précédemment et en provoquant deux phénomènes, l'un à travers l'amplitude de signaux utiles à la classification, l'autre jouant sur le couplage entre deux signaux utiles. Ces simulations ont montré d'une part la complémentarité des mesures de synchronie locale, telles que l'amplitude moyenne, avec les mesures de synchronie à distance telles que la cohérence ou la PLV, et d'autre part l'apport de la reconstruction de sources en termes de taux de bonnes classifications et de localisation des motifs discriminants. Cette incompatibilité entre les résultats sur données simulées et ceux sur les données EEG réelles est interprétée ici comme la conséquence de la non-prise en compte, dans le processus de reconstruction, de sources extra-corticales comme les sources cérébrales sous-corticales et les sources extra-craniennes (yeux, muscles) qui pourraient avoir eu une contribution. La troisième étude portait sur une troisième expérience en contexte écologique cette fois-ci, impliquant les élèves-pilotes dans un simulateur de vol. La simulation durait près de 3 h et les signaux EEG ainsi que trois paramètres de vol (cap, altitude, vitesse) ont été enregistrés. Nous avons proposé une mesure comportementale quantifiant la variabilité des paramètres de vol, par fenêtres de 10 s, pour suivre la performance des pilotes avec une résolution temporelle adaptée à nos analyses. Nous avons construit deux classes, à savoir un groupe de fenêtres de temps de 10 s associé aux bonnes performances (variabilité faible) et un second groupe de fenêtres associé aux moins bonnes performances. Plutôt que d'utiliser une procédure de validation croisée, nous avons évalué les classifieurs appris sur des données postérieures aux données d'apprentissage, de manière à évaluer la capacité de la procédure de classification à déterminer la tendance générale des performances du pilote. Cette procédure permettait effectivement de déterminer si les performances des pilotes se dégradaient en fin de vol ou pas, ce pour 12 sujets sur 13. Les corrélats physiologiques exhibés ne correspondaient pas d'une expérience à une autre ce qui laissait penser que soit les différentes manières de construire les classes ne permettaient pas d'isoler un même différentiel de fatigue mentale, soit la fatigue mentale telle qu'observée à travers les techniques électrophysiologiques employées dépendait de la tâche et/ou des sujets. En revanche, la faisabilité d'une discrimination d'états mentaux proches de réalités opérationnelles a été établie.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:CCSD/oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00634776 |
| Date | 06 January 2010 |
| Creators | Laurent, François |
| Publisher | Université Pierre et Marie Curie - Paris VI |
| Source Sets | CCSD theses-EN-ligne, France |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | PhD thesis |
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