Dossier : La réalité virtuelle dans l’apprentissage et la réeducation

LA RÉALITÉ VIRTUELLE


Ce dossier est en réalité le résultat du TPE d’un rédacteur de l’équipe. Au vu de sa pertinence et de l’intérêt que nous y avons porté, nous avons décidés de le publier.


La réalité virtuelle peut-elle venir en aide aux personnes atteintes d’un handicap particulier, comment s’y prend-elle et qu’apporte-t-elle dans le milieu sportif ?


Aujourd’hui, la réalité virtuelle permet d’accéder à de nouvelles façons de découvrir, d’apprendre, ou de rééduquer.

La réalité virtuelle (autrement appelée multimédia immersif ou réalité simulée par ordinateur) est une technologie informatique qui reproduit un environnement, réel ou imaginaire, et simule la présence et l’environnement physique d’un utilisateur pour permettre une interaction de l’utilisateur. La réalité virtuelle crée artificiellement une expérience sensorielle, qui peut inclure la vue, le toucher, l’ouïe et l’odorat. La finalité de la réalité virtuelle est de permettre à une personne (ou à plusieurs) une activité sensori-motrice et cognitive dans un monde artificiel, créé numériquement, qui peut être « imaginaire, symbolique ou une simulation de certains aspects du monde réel » pour procurer une immersion.

Contrairement à ce que l’on peut penser, cette technologie n’est pas une invention récente. En effet, les premiers essais de réalité virtuelle furent réalisés dès les années 90 par des firmes telles que Nintendo et son Virtual Boy. Limites techniques, coûts excessifs et complications de santé à l’usage causèrent cependant leur insuccès. Mais aujourd’hui, l’invention de casques plus aboutis permit à la réalité virtuelle de se populariser. Celle-ci est désormais utilisée au-delà du jeu vidéo dans de nombreux domaines tels que la météorologie, l’astrophysique, la formation professionnelle, mais aussi le traitement des troubles cognitivo-comportementaux . Ce terme signifie un ensemble vaste de troubles psychiatriques (addictions, psychoses, troubles anxieux, phobies) . Le thème de la réalité virtuelle est très complet et très vaste, nous avons choisi d’étudier son implication dans le domaine de la psychologie et du handicap .

 


 

LA VR EN PSYCHOLOGIE

 

FORMATION PROFESSIONNELLE POUR LES MÉTIERS DANS LESQUELS DES VIES SONT EN JEU

 

Tout d’abord, nous commencerons par définir le lien entre réalité virtuelle et formation: « l’utilisation de la réalité virtuelle par des professionnels, à des fins de formation, a pour but de pouvoir effectuer des formations dans un environnement virtuel dans lequel ils peuvent améliorer leurs aptitudes sans toutefois subir les conséquences de leurs échecs ». C’est ce que nous allons développer dans cette partie, plus en détail et avec des exemples particuliers. La réalité virtuelle permet d’aborder les problèmes d’une manière différente. Prenons un exemple simple,l’enseignement des pratiques des pompiers. L’un d’entre nous s’est rendu au centre de secours de Dijon Est pour les interroger sur leur ressenti sur ce que pourrait apporter la réalité virtuelle dans leur métier, après leur avoir expliqué ce que c’était et plus particulièrement les avantages. Des pompiers de tous les grades, professionnels et bénévoles, ont donné leurs avis qui sont identiques en dehors de peu d’exception. Voici une synthèse de l’avis commun de la plupart des pompiers, en dehors de deux d’entre eux attachés aux méthodes traditionnelles, ne faisant pas confiance totalement encore aux nouvelles technologies, d’un point de vue pratique, la formation actuelle est compliquée car dangereuse dans certains cas, les types d’interventions risquées ne pouvant pas être contrôlées donc moins pratiquées en entraînement et aussi coûteuse en matériels spécialement conçus pour les apprentissages. En effet, les interventions en incendie sont périlleuses et même après une longue formation, comme celle des JSP (Jeunes Sapeurs-Pompiers), même si tout est fait progressivement jusqu’à la toute première application réelle, aucune mise en pratique immersive n’a été réalisée au moment où pour la première fois le pompier se retrouve face au feu en tant que membre du binôme d’attaque, qui prend les risques. De plus, les interventions sur des personnes (représentant 73% des opérations), se doivent d’être rapides, la victime doit être manipulée avec précaution pour ne pas aggraver son cas, ce qui est difficile quand elle est coincée, dans un véhicule ou dans des lieux étroits/profonds.

 

Les premiers secours sont effectués dans des situations peu évidentes telles que sur le sol ou en hauteur. Continuons encore sur tout ce qui est fait directement sur des personnes, avec le domaine médical. Les médecins ne perçoivent pas forcément les erreurs qu’ils ont pu faire lors de l’apprentissage, leurs « supports » ne permettant pas de faire réellement l’intervention ou n’étant pas assez fidèles à la réalité, les essais se faisant sur des patients endormis en simple simulation d’opération ou sur des morts, lors de la récupération d’organes sur les donneurs, les corps n’étant pas réactifs en cas de raté. Ce sont les problèmes que la réalité virtuelle permet de régler. Tout d’abord, la réalité virtuelle peut quasiment être calibrée comme l’on veut, afin d’expérimenter tous les cas particuliers en cas d’erreur de l’utilisateur qui s’entraîne ou même afin de voir la manière dont il se débrouille face à des complications. De plus, elle permet de recréer le stress et la pression d’une situation réelle, mentalement ou grâce à des capteurs pour simuler la chaleur, etc… Tout ceci permet d’apprendre les techniques et méthodes, et de se rendre compte de ses erreurs faîtes pendant les immersions virtuelles sans que ça ne soit fatal pour le sujet d’entraînement par exemple ou même pour celui qui apprend, et qui permettra de les éviter en intervention sérieuse. Cela permet d’être sûr de ses mouvements et de ses actions au maximum, ce qui rassure lors d’applications réelles et ça serait bénéfique pour bien appréhender, pour le cas des pompiers, le feu en intervention, afin de parer d’éventuelles distractions qui pourraient dans les éventualités les plus extrêmes mettre en péril les vies du binôme. La réalité virtuelle parvient à apporter le stress et le timing précis que des opérations de secours suscitent, la rapidité et la précision étant primordiales, sans tous les risques vitaux, de la simple blessure aux accidents plus graves. Pour ce qui est de la médecine, il est impossible d’avoir en tous lieux des professionnels spécialisés pour chaque cas qui peut se présenter, principalement dans les zones reculées, on pourra donc un jour avoir des robots répartis uniformément dans les espaces manquants de spécialistes qui seraient contrôlés en réalité virtuelle à distance par de vrais médecins très loin. Enfin, on pourra voir apparaître dans peu de temps des simulations en réalité virtuelle d’attentats, afin d’être confronté au stress qui serait amené par cette situation, afin de mieux gérer les différents problèmes qui pourraient subvenir, surtout liés aux personnes présentes sur les lieux qui pourraient paniquer ou également aggraver le bilan par des témoins qu’il faut écarter avec le périmètre de sécurité. Un projet de ce type a débuté à l’université de Compiègne après les attentats de Paris et pourrait être opérationnel l’année prochaine. Actuellement, le seul moyen de faire une simulation d’attentat nécessite un grand espace, du matériel, beaucoup d’organisation et de figurants.

Entraînement en réalité virtuelle des pompiers dans le cas d’un attentat

La veille, le 30 mai, une autre simulation d'attentat débutait à ...
 

Ainsi, ces métiers où l’utilisation de la réalité virtuelle apporterait une très grande aide permettent de comprendre en quoi les formations avec ce matériel serait utile et plus pratique pour la formation à d’autres professions.

 

MALADIES MENTALES ET ADDICTION

 

Pour commencer nous allons montrer le lien entre la réalité virtuelle et les maladies mentales à travers l’exemple de la schizophrénie. La schizophrénie touche plus de 600 000 personnes en France (une personne sur 100). Elle s’incarne dans des idées délirantes, des hallucinations ou encore un sentiment de persécution. La réalité virtuelle permet d’une part de confronter le schizophrène à des situations qu’il ne pourrait pas gérer quotidiennement afin de l’y habituer dans une optique de rééducation mentale et d’autre part de montrer les vrais symptômes de cette maladie aux personnes non atteintes. La plupart des gens croient que la schizophrénie se résume à un dédoublement de la personnalité. Cette stigmatisation montre la méconnaissance de cette maladie à l’égard de la population. La réalité virtuelle permettra de mieux la connaître et de mieux l’aborder. En enfilant le casque, l’utilisateur est plongé dans la peau d’une personne atteinte de schizophrénie dans trois situations de la vie quotidienne (devant la télévision, dans un bus et à la vidéothèque). En apparence anodines, ces situations ne tardent pas à être compliquées par les symptômes du trouble: hallucinations auditives et visuelles ainsi que les sentiments de persécution et de stigmatisation. Les images et les sons envoyés à l’utilisateur lui montrent ainsi un présentateur télé s’interrompant au milieu d’un programme pour le rabaisser. Dans le bus, une voix intérieure lui répète qu’il «ne vaut rien» et insinue que les autres passagers le dévisagent parce qu’il est «nul», ou mal habillé. Difficile de distinguer le réel de l’imaginaire: or c’est bien cela qui caractérise la maladie.

Lorsque l’utilisateur met le casque de réalité virtuelle, il est confronté a une situation de la vie quotidienne. Une des situations rencontrée est celle du bus :

 

Nous allons ensuite étudier l’implication de la réalité virtuelle pour un patient atteint d’un accident vasculaire cérébrale ( AVC ) . L’aphasie est un trouble du langage qui affecte environ un tiers des patients ayant survécu à un accident cardio-vasculaire . Une étude publiée mi-août par des chercheurs de la City University de Londres a prouvé que l’usage de la réalité virtuelle constituait une manière efficace de traiter ce syndrome. Les scientifiques de l’étude ont reconstitué dans leur logiciel appelé Eva Park plusieurs environnements tels que des restaurants ou un parc. Le but est que le patient réapprène à tenir une conversation ou à commander son repas. Les patients ayant participé a cette étude, après 40 heures de rééducation à la parole étalées sur plusieurs semaines, ont fait dans 88 % des cas des progrès significatifs de communication. En France, la fondation Hopale s’intéresse à ces problématiques. Depuis plusieurs années, elle mène des recherches visant à « la production et au développement de jeux sérieux » afin d’aider les patients post-AVC. Et la réalité virtuelle fait partie depuis longtemps des pistes étudiées.

La réalité virtuelle peut aussi aider dans le phénomène d’une addiction importante: celle au cannabis. Le cannabis est une plante qui, modifiée par l’action humaine, devient responsable d’effets psychoactifs. Une idée de concept a été émise par des chercheurs de l’Université Macquarie de Sydney : En exposant les personnes accros aux signaux qui les incitent à fumer dans un casque de réalité virtuelle, il serait possible de les entraîner à résister à la tentation. Le consommateur va être exposé à des signaux qu’il associe au cannabis sans pour autant en consommer.

cannabis-signal

La réalité virtuelle pourrait permettre d’exposer les patients à des signaux d’une façon réaliste, au sein d’un environnement de recherche clinique contrôlé. Il est possible de recréer l’atmosphère d’une fête, et les utilisateurs peuvent s’entraîner à résister lorsqu’ils voient les signaux qui les incitent à fumer. Pour finir, l’efficacité de cette simulation reste a confirmer par la pratique, mais l’idée semble très pertinente.

 

INCITATION A FAIRE DU SPORT

De nombreuses start-up s’intéressent à la technologie de la réalité virtuelle dans le domaine sportif. Tout d’abord, elles visent son attrait pour les personnes désireuses de perdre du poids, sportifs occasionnels ou toute personne n’étant pas spécialement attirée par le sport. Leur concept est destiné à combler l’ennui qu’une personne qui ne ressent aucun plaisir à faire du sport pourrait ressentir durant une séance, considérant cela comme une perte de temps, monotone, ou encore dans le but de motiver quelqu’un à s’exercer, etc. Un second cas de figure concerne les personnes en incapacité de se déplacer, ayant des membres immobilisés, contraintes à  rester au lit et à ne pas se lever. Afin de les aider à travailler les muscles pour moins souffrir d’une rééducation. En effet, une étude de l’université de l’Ohio (Etats-Unis), grâce à l’équipe de Bryan C. Clark du Musculoskeletal Neurological Institute démontre que le simple fait de s’imaginer contractant un muscle permettait de le faire travailler. Des capteurs vérifiaient que durant l’entraînement par le cortex cérébral, aucune activation réelle des muscles du poignet (plâtré) des volontaires ne se faisaient. Des tests ont ensuite permis de voir un impact sur les muscles, moindre qu’en faisant vraiment le mouvement mais suffisant pour maintenir une personne immobilisée en santé musculaire suffisante. C’est pourquoi la réalité virtuelle peut avoir une réelle utilité dans ces deux cas de figure. Par exemple, Holodia, start-up strasbourgeoise, cherche à inciter les personnes n’ayant pas de motivation à faire de l’exercice, gênées par la monotonie ou le regard des autres dû à la proximité en salle de sport.

HolodiaExemple de décor d’une simulation créée par Holodia et l’équipementHolodiaL’un de leur équipement est un rameur muni d’un casque de réalité virtuelle, le sportif étant plongé dans un décor totalement différent, Holodia proposant de ramer dans un canyon, une ancienne cité de Babylone ou même dans l’espace. Le casque de réalité virtuelle simule le décor visuel ainsi que le son (fonctionnant par induction osseuse, afin d’entendre ce qui se passe autour afin de gagner un peu en sécurité) diffuse simplement le bruit d’un cours d’eau. Un indicateur permet de savoir les détails de l’activité, la vitesse, le rythme cardiaque,… Pour ce qui est des personnes incapables de quitter le lit, suite à un accident, une opération,… sur une longue durée, cette immersion les aidera à travailler les muscles inconsciemment et régulièrement. Cependant, beaucoup ont peur que le matériel à porter pour profiter de cette expérience sportive en réalité virtuelle gêne lors de l’effort. La société spécialisée dans la réalité virtuelle Scale-1 Portal, qui la développe dans les jeux vidéos, l’industrie et la construction s’est aussi intéressée aux applications de cette technologie dans la fitness et a alors imaginé des lunettes très légères, bien moins encombrantes que les casques, souvent filaires, même si les performances sont moins intéressantes. Le principe de Scale-1 Portal est de disposer de cette avancée en s’en servant dans un petit espace clos dans lequel un boîtier va projeter l’image, le son et adapter l’interaction par rapport aux gestes de l’utilisateur. Pour ce qui est du sport, sont projetés des parcours divers dans lesquels des obstacles se trouvent, et le but est de se dépenser en tapant dedans, les poussant, les contournant, en se baissant et en sautant. De plus, une gestion des progrès de l’utilisateur, de son rythme cardiaque, … est proposée.

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Un espace de pratique pour Scale-1 Portal, adapté pour le sport ou encore les jeux vidéo, les deux pouvant être liés (lien Youtube d’une vidéo de présentation)

 

Nous avons ainsi pu voir ici que la réalité virtuelle permettait d’apprendre, de s’exercer et de se former de façon  bien moins coûteuse que ce qui se fait traditionnellement. Bien que le développement d’une vidéo en réalité virtuelle coûte cher, et le matériel également, ce premier peut être utilisé partout à la fois, et le second permet une formation plus rapide et pour certains apprentissages, les outils, parfois propres à cette instruction, peuvent aussi être extrêmement coûteux. En outre, le côté ludique de la réalité virtuelle amène à faire du sport ou à s’instruire

 

LA RÉALITÉ VIRTUELLE PHYSIQUEMENT

 

HANDICAPS MOTEURS

 

Les technologies de réalité virtuelle ou de réalité augmentée offrent un nouvel espace d’interaction humaine : Le monde virtuel. Elles permettent une interaction et une immersion dans des conditions de plus en plus diversifiées , se généralisant à des supports utilisés dans la vie quotidienne accessibles à des prix de moins en moins cher. Les outils allant du simple détecteur de mouvement de la Kinect sur la Xbox à des systèmes beaucoup plus importants comme la «Cave», zone aménagée afin de pouvoir ressentir les mêmes sensations que dans le jeu ou sur le logiciel utilisé, peuvent permettre une exploration multiparamétrique de l’activité, du comportement ou bien des paramètres physiologiques. Le champ de la santé et du handicap est un domaine d’application, prometteur mais encore largement inexploré spécifiquement. L’intégration de ces technologies en rééducation soulève de nombreuses questions tant au niveau de la compréhension du fonctionnement humain, de la simulation des mondes virtuels qu’au niveau de l’interfaçage du participant (pour qu’il se sente bien dans la simulation, sans problème d’équilibre ou sans perturber l’oreille interne, qu’il soit en bonne situation pour l’utiliser, tant pour apprendre que pour faire du sport, les deux pouvant être liés selon les immersions créées) avant le monde virtuel. Après des recherches, on observe que l’IFRH (Institut Fédératif de Recherche sur le Handicap), en partenariat avec la conférence internationale sur la réalité virtuelle, ont en 2006 organisé une journée d’études nommée « Réalité virtuelle et incapacités cognitives » à Bordeaux ce qui leur permet d’essayer de mieux comprendre comment allier réalité virtuelle et handicap. Rééduquer une motricité perturbée, endommagée dans la vie réelle peut s’avérer difficile avec certaines pathologies, c’est pourquoi le personnel soignant s’est intéressé à des nouvelles techniques incluant la réalité virtuelle. Depuis des années, cet outil est très utilisé par les équipes soignantes. Il offre des possibilités d’environnements ludiques,plus ou moins immersifs, qui complètent et prolongent les séances traditionnelles de kinésithérapie par exemple. Comment se déroule la séance alors? C’est simple: le patient se retrouve face a un écran, plongé dans un décor et des éléments avec lesquels il doit interagir. Le thérapeute est avec lui et il peut personnaliser l’exercice en fonction des capacités résiduelles du malade de façon à le rendre actif tout en évoluant dans un environnement sécurisé.

 

La Réalité Virtuelle au service du handicap

 

HANDICAPS SENSORIELS

 

Les nouvelles technologies permettent aujourd’hui d’aller encore plus loin. Il existe également des systèmes numériques pour les aveugles afin de mieux percevoir l’environnement autour d’eux, il s’agit de la sonification, des capteurs vidéo enregistrent les informations environnantes et les transforment en bandes sonores dans les oreilles des aveugles : on peut dire qu’ils peuvent voir par l’oreille. La réalité virtuelle aide aussi les personne atteintes par des troubles visuel tel l’amblyopie, cette maladie est un trouble visuel causé par une mauvaise transmission de l’information au cerveau car l’œil est souvent trop faible. Cette maladie cause la perde d’une vision en 3D des objets. Des chercheurs de l’université de Californie ont réussi a trouve un moyen de rééduquer cette maladie a l’aide d’un jeu vidéo, ce système ne rééduque pas complètement la maladie mais permet d’améliorer fortement ce handicap. L’idée de cette méthode est de projeter en réalité virtuelle des images claires face a l’œil plus faibles, et des images foncées a l’œil le plus fort. Grâce a ce système, on fait réagir le cerveau qui va adapter l’information reçue. Cette méthode permet de corriger en grande partie ce trouble. Voyons encore une autre application de cette technologie, il s’agit de «lecteurs d’écran futuriste» . Ce système consisterait alors a s’adresser a une machine, un peu comme si l’on parlait a un humain. Cet intelligence artificielle pourrait faire bien plus qu’une simple définition de ce que l’homme peut voir, le robot pourrait même lui dire la forme, les matériaux sur un édifice par exemple. Une autre solution a été imaginée pour les personnes mal voyantes : des lunettes équipées de deux caméras, un écran projetant des silhouettes lumineuses sur l’intérieur des verres, et un petit ordinateur chargé de traiter l’image entre les deux. L’avantage du dispositif réside dans ses deux caméras qui, par l’intermédiaire d’un traitement informatique en temps réel, simulent la profondeur et la distance des objets pour la personne malvoyante. Enfin, en lien avec la technologie de la réalité virtuelle, des gants ont été imaginés pour permettre aux personnes ayant le sens du toucher dégradé de ressentir la chaleur ou la rugosité d’un élément, leur ouvrant plus de portes au niveau professionnel par exemple, ou leur permettant tout simplement de garder leur emploi.

 

Conclusion :

 

Tout au long de notre travail sur la réalité virtuelle, nous avons remarqués qu’elle était présente dans plusieurs domaines : principalement connue pour être dans le monde du jeu vidéo, la réalité virtuelle est aussi très présente dans les milieux scientifiques et médicaux. Cette nouvelle technologie apporte donc une très grande avancé dans certain domaine, nous pouvons actuellement tenir des formations poussées dans certains métiers dangereux comme les pompiers , nous pouvons également traiter des maladies avec un simple logiciel ou jeu en réalité augmentée . Celle-ci nous ouvre de nouvelles portes sur les moyens de venir en aide aux handicapés et sert également aux sportifs de haut niveau car il existe des jeux spécialisés ou le joueur peut paramétrer la difficulté de l’exercice, créer son propre programme d’entraînement ou tout simplement faire des entraînements d’autres joueurs (en imaginant une base de données universelle permettant aux sportifs de tenter de reproduire les entraînements d’autres personnes, à partir du moment où le créateur de cet entraînement aura validé la mise en ligne pour tous). Cette réalité alternative nous permet autant de nous évader comme de venir en aide à tout le monde, handicapés, sportifs ou simples citoyens ordinaires; c’est pour cela que ce produit est une immense avancée scientifique qui risque bien d’envahir une grande quantité de domaine humanitaires, médicaux ou bien ludiques dans les prochaines années.

 


Bibliographie :

 

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Nous avons également utilisé nos connaissances personnelles après vérification sur des sites fiables, les informations ont été vérifiés sur différents sites afin de ne pas avoir d’erreur, et nous avons également interrogé des personnes, comme par exemple les pompiers.

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