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La robotique au service des enfants autistes

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Direction de la communication

 

Marie Pinhas-Diena, responsable de la communication scientifique l T. 01 44 27 22 89 l M. marie.pinhas@upmc.fr

La robotique au service des enfants autistes

Le traitement du signal social, à la croisée de l’ingénierie et de la médecine

 

D’un côté, Mohamed Chetouani, professeur à l’UPMC, spécialiste du traitement du signal. De l’autre, David Cohen, médecin psychiatre et professeur à l’UPMC. Ils n’avaient, au premier abord, aucune raison de se rencontrer… Et pourtant, ils travaillent ensemble à l’Institut des systèmes intelligents et robotiques (ISIR, UPMC/CNRS) sur le traitement du signal social, en particulier dans le cas des enfants autistes. Interview croisée.

 

© ISIR

 

Quels sont vos parcours et disciplines respectifs ?

Mohamed Chetouani. Je dirige le groupe « intégration multimodale, interaction et signal social » de l’équipe « Interaction » qui rassemble des ingénieurs, des neuroscientifiques, des psychologues et des psychiatres. Mes activités de recherche portent sur l'analyse, la caractérisation, la reconnaissance, la modélisation de signaux et de comportements sociaux contextualisés (personne, environnement, tâche, état cognitif/affectif...). Les champs d'applications visés sont la robotique interactive, l'assistance aux personnes déficientes, la modélisation et l'objectivation en sciences cognitives et notamment en pathologies (autisme, Alzheimer, troubles cognitifs légers).

 

David Cohen. Je dirige le service de psychiatrie de l’enfant et de l’adolescent du CHU Pitié-Salpêtrière réparti sur trois sites : un site hospitalier (avec 60 lits d'hospitalisation à temps plein, 37 places d'hospitalisation de jour et une consultation multidisciplinaire), un inter-secteur de psychiatrie infanto-juvénile et une unité parentalité. Une convention signée avec l'Éducation nationale lui permet d'avoir un groupe scolaire intégré. Nous nous intéressons à la psychiatrie de l'adolescent, de l'enfance (troubles du développement, du langage et des apprentissages, autisme et retard mental) et de la famille (troubles de la parentalité).

 

Comment en êtes-vous à travailler ensemble ?

D. C. À l’origine, un article Maurice Milgram (ancien membre de l’ISIR) faisait état d’épigenèse probabiliste. Un premier projet a réuni l’ISIR et l’hôpital Necker sur le développement du bébé. Ensuite, nous avons tenté l’analyse de situations des tests PEP (le profil psycho-éducatif est un outil d’évaluation pour enfant autiste). Le potentiel à oeuvrer en commun m’est paru évident.  Le handicap psychique est durable et a un retentissement très lourd sur la vie psychoaffective, entraînant des difficultés scolaires avec le risque d’inadaptation scolaire et sociale, génératrice d’exclusion. Actuellement, nous tentons de mieux comprendre la diversité des troubles du développement et de l’interaction, notamment chez les enfants autistes, et d’imaginer des systèmes d’assistance pour améliorer ces interactions, ou encore lutter contre des troubles cognitifs légers.

 

On parle de traitement du signal social. Qu’en est-il exactement ?

D. C. L'analyse automatique des signaux sociaux en lien avec la psychologie est un domaine de recherche émergent appelé Social Signal Processing. En 2006-2007, la santé était un axe directeur de l’ISIR avec l’étude des troubles de la parole, d’un point de vue physique et acoustique. Henri Cohen, chercheur canadien en poste à l’université Paris-Descartes, avait constitué une base de données voix de parkinsoniens qui ont permis de premières collaborations. Notre idée a été de transposer ce concept à un panel d’enfants autistes. Nous avons établi un protocole sur la production émotionnelle. Des questionnements comme « Comment produit-on naturellement des émotions et en interaction ? » ont donné lieu à des sujets de thèse en binôme avec un ingénieur et un médecin ou un psychologue, impliquant la reconnaissance de l’état émotionnel d'un locuteur, par exemple.

 

M. C. Le traitement du signal social est domaine interdisciplinaire émergent qui vise à analyser, par des méthodes et modèles computationnels, les comportements humains. Les chercheurs du domaine s’intéressent essentiellement à des applications en lien avec la psychologie de la communication comme l’analyse de réunions, la reconnaissance de la personnalité ou encore du rôle des intervenants. Dans notre cas, nous cherchons à améliorer la compréhension de certaines pathologies avec un point de vue interactif : parent-bébé, thérapeute-enfant, robot-enfant…

 

Comment procédez-vous ?

D. C. Nous travaillons sur des films familiaux de bébés qui deviennent autistes (diagnostiqués entre trois et six ans) : 15 enfants, filmés avant six mois, six mois/douze mois, un an/dix-huit mois pendant des étapes et événements clefs de leurs vie : fêtes de Noël, anniversaire, prise de bains… Ainsi que sur des films d’enfants normaux et des films d’enfants présentant un retard mental.

 

© ISIR

 

Vos travaux de recherche sont donc transverses.

D. C. Nous travaillons selon deux axes forts : le traitement du signal social et la prosodie maternelle et paternelle. Nous avons mis en évidence l’importance des allers-retours dans la communication, dans l’échange et les phénomènes de synchronie. Le mamanais est une prosodie propre aux bébés, plus chantante, qu’il a été possible d’« étiqueter » grâce à un algorithme.

 

Vous avez déposé une demande d’ANR pour étudier de manière plus globale les phénomènes de synchronie dans le développement plus précoce.

D. C. Nous travaillons en étroite collaboration avec l’équipe israélienne de Ruth Feldman de l’université de Bar Ilan. Cette ANR se décompose en trois parties :

  • L’étude du Syndrome de West (encéphalopathie épileptique), dans le cadre du programme PILE (programme international pour le langage de l’enfant) de l’hôpital Necker. Dans l’épilepsie, un enfant sur deux développe un retard mental avec ou sans autisme.
  • Les enfants sans langage. Nous soumettons un stimulus vidéo avec réponse à choix multiple à ces enfants et nous analysons leurs réponses par la technique de l’« eye-tracking ».
  • Les unités mère-bébé (équivalent de crèche thérapeutique). Dans l’interaction avec les bébés, les mères en difficulté n’ont pas une bonne synchronie. Nous pouvons les aider à anticiper certains gestes et comportements grâce à des méthodes d’ingénierie.

Pouvez-vous nous parler du projet Michelangelo ?

M. C. C’est un projet de recherche financé en partie par la Commission Européenne. Il vise à développer des méthodes d’intervention centrées sur le patient et à domicile, en sortant l’évaluation et la conduite des soins de l’autisme hors de l’environnement clinique habituel.

 

Le projet s’appuie sur l’utilisation des techniques de l’information et de la communication (TIC) et d’autres dispositifs d’ingénierie. Il s’agit de développer de la synchronie entre robots et enfants sur des tâches d’imitation et de créer une attention conjointe. C’est un va-et-vient permanent entre des aspects cliniques et des aspects de modélisation.

 

L’identification précoce des enfants avec trouble envahissant du développement et la mise en oeuvre de protocoles individualisés d’intervention devraient améliorer l’efficience des propositions thérapeutiques.

 

Pour en savoir plus :

Institut des systèmes intelligents et robotiques (ISIR)Nouvelle fenêtre

 

Équipe InteractionNouvelle fenêtre de l’ISIR

 

Rencontre autour de la robotique : du signal à l’interaction socialeNouvelle fenêtre. Rencontre « Sciences à cœur », 7 juin 2012

 

Service de psychiatrie de l’enfant et de l’adolescent du CHU Pitié-Salpêtrière (SPEA PS)Nouvelle fenêtre

 

Le projet européen MichelangeloNouvelle fenêtre

 

Projet Émergence UPMC MULTI-STIM (2010-2013): Intelligent systems for multi-sensory stimulation of children with developmental disorders

 

Projet FP7 MICHELANGELO (2011-2014): Patient-centric model for remote management, treatment and rehabilitation of autistic children

 

Projet FUI PRAMAD2 (2011-2014): Plateforme Robotique d'Assistance et de Maintien à Domicile

 

École doctorale cerveau cognition comportement ou École 3CNouvelle fenêtre



14/11/13