Tâche 3 : INTERACTIONS SON-MOUVEMENT : COMMENT LE SON PERMET-IL L’AJUSTEMENT DU COMPORTEMENT MOTEUR ?

Sous-tâche 3.1 : Etude des effets de la dynamique et de la morphologie sonore sur le maintien postural.

Le but de ce travail est d’étudier le rôle des morphologies sonores (liées au timbre, hauteur perçue, sonie et effets spatiaux), dans l’organisation posturale ainsi que le rôle de la dynamique évoquée par les sons (en termes par exemple de sensations de vitesse, d’accélération, de distance, d’éloignement) dans ce même contrôle postural. L’objectif est d’analyser les relations intimes entre son et posture et d’en comprendre les processus sous-jacents.

Ce travail a été réalisé dans le cadre de la thèse de Mr Lennie Gandemer (soutenance en décembre 2016). Le maintien de la stabilité posturale en station debout est généralement décrit dans la littérature comme le résultat de l’intégration par le système nerveux central de plusieurs modalités sensorielles : vision, proprioception, tactile plantaire et système vestibulaire, toutes ces informations permettant la génération de réponses musculaires adaptées au maintien de l’équilibre. Il est rarement fait mention de l’audition, alors qu’il a été prouvé que des pertes auditives partielles ou totales provoquent une dégradation des performances du système de contrôle postural. De plus, le son est une source d’informations variées, qui renseigne de manière unique et à 360 degrés sur l’espace environnant. À ce titre, l’information sonore mérite d’être considérée comme une entrée sensorielle spécifique ayant son rôle à jouer dans le contrôle postural.

Dans ce travail expérimental innovant, nous nous sommes intéressés à l’influence spécifique du son sur la posture. Ce problème a été abordé avec une double expertise, sur la perception et la génération du son spatialisé d’une part, et sur les sciences du mouvement d’autre part. Cette approche nous a permis de concevoir des expériences avec des stimulations sonores parfaitement contrôlées, dont nous avons modifié les paramètres dynamiques et morphologiques.

1/ Comment caractériser l’effet d’une source sonore dynamique sur le contrôle postural ?

Pour caractériser l’effet d’une source sonore dynamique sur le contrôle postural, nous avons utilisé le CAVE audio décrit plus haut.

Ce dispositif permet de placer un sujet debout, sur une plateforme de force (Marque Bertec) intégrée au centre de la sphère de haut-parleurs et donc de caractériser précisément l’effet d’une immersion sonore sur le contrôle postural. Le sujet peut ainsi être immergé dans un environnement sonore 3D statique ou dynamique. La manipulation fine des sons produits par le moteur de synthèse permet dans ce cas d’étudier finement les effets de différents types de sons sur le contrôle postural de façon très contrôlée.

Toutefois, avant d’expérimenter le dispositif sonore et son effet sur la posture, nous avons d’abord procédé à sa caractérisation. Celle-ci a été réalisée par le biais de deux expériences de localisation : localisation de sources statiques d’abord, puis perception de trajectoires sonores spatialisées, via la mise en place d’une méthodologie de report de réponse innovante. Nous avons démontré que le choix de la méthodologie de sonification induit des perceptions auditives dans le système immersif assez différentes.

Sur la base de ces travaux de caractérisation, nous avons donc validé le système immersif sonore (CAVE audio) associé au système d’évaluation de la posture par plateforme de force.

Une fois cette première étape franchie, nous nous sommes spécifiquement intéressés à la question de l’effet de l’immersion sonore sur le contrôle postural, en plaçant nos sujets debout au centre de la sphère immersive et on les confrontant à des sons statiques ou dynamiques pendant une tâche de contrôle postural. Ainsi, la posture debout statique non perturbée de sujets jeunes et en bonne santé, privés des indices visuels, a été étudiée dans un ensemble d’expériences posturales. Les résultats de ces différentes études montrent qu’au même titre que les autres modalités sensorielles, l’information auditive peut être intégrée dans le système de régulation posturale, et qu’elle fournit des informations qui permettent d’atteindre une meilleure stabilité posturale. Ce résultat innovant, notamment en ce qui concerne le rôle des informations auditives dynamiques sur la posture, a fait l’objet de plusieurs publications.

2/ Comment la morphologie du son peut aider au contrôle postural ?

L’objectif de cette seconde étape était d’utiliser les stratégies de sonification décrites dans la sous-tâche « plateforme de synthèse sonore » ainsi que la méthodologie décrite ci-dessus, afin de potentialiser les relations son-mouvement. La réalisation de plusieurs expériences posturales dans le CAVE audio a permis de dégager les attributs du son pouvant jouer un rôle dans la régulation posturale : en effet, lors de ces expériences, nous avons, grâce au moteur de synthèse sonore, pu maîtriser très finement les attributs du son pour en analyser les effets individuels sur le contrôle postural. Grâce à ces manipulations, nous avons démontré que plus l’information spatiale auditive est riche (richesse de l’environnement sonore, ou variation des indices spatiaux par le mouvement des sources sonores), plus le son peut contribuer à la stabilisation posturale.

Deux pistes sont évoquées pour interpréter la stabilisation observée en présence de son. En premier lieu, les indices de localisation spatiale peuvent participer à la construction de la représentation spatiale de l’environnement qui nous entoure, représentation par rapport à laquelle il est possible que les sujets se stabilisent. Ensuite, nous évoquons des phénomènes d’intégration multisensorielle, où la modalité auditive permettrait de potentialiser l’intégration des différentes informations fournies par les autres modalités impliquées dans le contrôle postural.

3/ Interaction posture-son : vers des dispositifs auditifs interactifs d’aide à la régulation posturale

Conformément à la planification du projet, il nous reste aujourd’hui à poursuivre nos investigations sur le rôle de l’information auditive pour le contrôle postural, notamment en jouant sur l’interactivité du son pour le contrôle postural.

Après avoir démontré que l’information auditive, quand elle est bien maîtrisée par un moteur de synthèse efficace, peut produire des changements dans l’efficacité du contrôle postural, nous allons dorénavant travailler sur l’interaction entre la morphologie du son et la régulation posturale. Dans ce cadre, nous rendrons les morphologies sonores (timbre, mouvement évoqué, etc.) dépendantes des mouvements posturaux des sujets, enregistrés par la plateforme de force positionnée au centre du CAVE audio. En créant cette véritable interaction entre le son et la posture, nous tenterons de démontrer que le son peut induire des réajustements posturaux efficaces sans contrainte attentionnelle supplémentaire. Ces résultats seront réinvestis dans la tâche « applications industrielles et sociétales ». Nous nous baserons principalement sur cette interactivité pour moduler les organisations posturales dans les activités sportives, musicales et de conduite automobile (posture céphalique).

• Gandemer, L., Parseihian, G., Kronland-Martinet, R., Bourdin, C. Spatial Cues Provided by Sound Improve Postural Stabilization: Evidence of a Spatial Auditory Map?, Front. Neurosci. (2017)
• Gandemer, L., Parseihian, G., Bourdin, C., Kronland-Martinet, R. Sound and Posture: an Overview of Recent Findings, Proceedings of the 12th International Symposium on Computer Music Multidisciplinary Research (CMMR) « Bridging People and Sounds», São Paulo, Bresil, 5-8 Juillet 2016.