Axe 1

Coordinations sensori‐motrices, équilibre, et mouvement (CSEM)

 Responsables: Isabelle SIEGLER et Eric YIOU

L’objectif de cet axe est d’étudier comment le SNC parvient à coordonner les différents segments corporels focaux et/ou posturaux impliqués lors de la production d’une action motrice. Il s’agit notamment de mettre en évidence les stratégies motrices adaptatives implémentées par le SNC afin de réaliser efficacement la tâche prescrite face aux nombreuses contraintes internes (biomécaniques, (neuro)physiologiques, psychologiques) et externes (gravité, environnement complexe) inhérentes au corps en mouvement. Dans cette perspective, des modèles mathématiques sont développés tant au niveau des lois de contrôle du comportement moteur que des systèmes musculo-squelettique et posturo-focal. Les résultats ont des implications dans les domaines cliniques (détection précoce des déficiences neuromotrices, réadaptation) et de la robotique (optimisation des robots humanoïdes et des robots).

 1.1. Adaptabilité de la coordination entre posture et mouvement volontaire

 Les objectifs de ce thème sont de mieux comprendre comment le SNC coordonne et adapte l’activité posturale et focale associée au mouvement volontaire en fonction des contraintes de la tâche. Dans cette perspective, les effets de contraintes externes (environnementales, Yiou et al. 2015) et internes (physiologiques, psychologiques, Gendre et al. 2016) sur la régulation et le maintien de l’équilibre postural sont croisés et investigués dans une démarche pluridisciplinaire. Il s’agit notamment d’identifier les modifications de la coordination posturo-cinétique des personnes âgées (chuteuses et non-chuteuses) lors de l’exécution de tâches motrices complexes, ce qui rejoint les visées de la thématique 1.3 de cet axe. L’investigation de l’adaptabilité du système postural à ces différentes contraintes est renforcée par l’élaboration de modèles mathématiques du corps en mouvement (Fourcade et al. 2014), en lien avec la thématique 1.2. Ce thème fait l’objet d’un numéro spécial dans la revue Frontiers in Human Neuroscience et est en partie en lien avec le thème « Mobilité et activité physique : réalité mixte et facteurs humains » de la Fédération Demenÿ-Vaucanson des Sciences du Mouvement (FéDeV).

Références : Fourcade et al. (2014), Gendre et al. (2015), Yiou et al. (2015, sous presse)

 

Figure extraite de Yiou et al., 2014. Le participant doit réaliser un pas vers l’avant ou vers l’arrière selon la nature de l’image qui est projetée face à lui. Les paramètres posturo-cinétiques de l’initiation du pas sont alors examinés en relation avec le caractère plaisant ou déplaisant des images projetées .

 1.2 Modélisation et simulation de mouvements humains et humanoïdes

Le but de ce thème de recherche est d’étudier la motricité humaine et d’en développer des modèles, tant au niveau des lois de contrôle que du système musculo-squelettique.  Le cerveau humain est un système qui trouve des solutions pour interagir avec son environnement face à la complexité de ses propriétés biomécaniques et neurophysiologiques. Dans cette thématique pluridisciplinaire, nous collaborons avec des automaticiens et roboticiens afin de tester nos modèles et de les faire évoluer. De plus ces nouveaux algorithmes de contrôle permettent d’optimiser les mouvements des robots humanoïdes et des cobots.

Références : Agathos et al. (2015) ; Avrin et al. (accepté ACC 2016) ; Berret et Jean (in press) ; Hansen et al. (2014)

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Légende : Frappe cyclique de balle réalisée par un humain grâce à un dispositif de réalité virtuelle, puis simulation d’un bras robotisé exécutant la même tâche grâce à l’implémentation d’un modèle bio-inspiré du contrôle moteur

 Cette thématique prioritaire a reçu le soutien de la FCS Paris-Saclay par l’attribution d’un contrat doctoral (AAP IDI 2014). Elle figure dans la Thématique n°2 (Homme artificiel bio-inspiré) de la Fédération Demenÿ-Vaucanson des Sciences du Mouvement (FéDeV). Le doctorant G. Avrin a reçu le prix doctorant 2015 de FéDeV. Cette thématique constitue l’un des adossements recherche du Master “STAPS: Ingénierie et Ergonomie de l’Activité Physique” (parcours “Ingénierie et Sciences du Mouvement Humain”) de l’Université Paris-Saclay

 1.3. Détection des déficiences sensorimotrices et réadaptation

En se basant sur les modèles du contrôle du mouvement volontaire et postural développés dans les thématiques 1.1 et 1.2, la thématique 1.3 a un double objectif. Le premier est de détecter le plus rapidement possible des dysfonctionnements du système nerveux central grâce au développement d’outils diagnostiques basé sur les prédictions des modèles du comportement sain. Le deuxième est de développer des méthodes novatrices de réadaptation posturo-cinétique (bio-feedbacks, exergames) pour des personnes atteintes de déficiences neuromotrices (personnes âgées, enfants IMC, personnes hémiplégiques...).

 Références : Maillot et al. (2014); Teulier et al. (2015)