13 Cas d'utilisation du suivi de la tête pour la recherche

Le suivi de la tête est un moyen puissant d'obtenir des informations sur le comportement. Bien que cette fonctionnalité soit disponible avec le suivi oculaire, elle reste sous-utilisée et moins connue. Le suivi de la tête est lié au suivi oculaire dans le sens où il fournit des informations sur l'attention et l'orientation. Comme le suivi de la tête fournit une source de données supplémentaire, il peut être utilisé pour de nombreuses applications et contextes de recherche, y compris dans les situations où la mise en œuvre du suivi oculaire pose des difficultés.

1. Attention

Fondamental à toute recherche utilisant le suivi de la tête est l'attention. Puisque le mouvement de la tête est lié à l'orientation et à l'atténuation vis-à-vis des stimuli, il s'agit d'un mouvement étroitement associé à l'attention. En fait, de nombreuses recherches combinent le suivi de la tête avec le suivi oculaire pour évaluer l'attention, car les deux sont liés.

Le suivi de la tête est une mesure plus grossière pour quantifier l'attention et c'est une mesure bénéfique car il ne nécessite pas de calibration, un grand avantage par rapport au suivi oculaire qui nécessite une calibration extensive pour être spécifique au participant. Ainsi, c'est une mesure précieuse pour évaluer l'attention.

En raison de sa facilité d'utilisation (ne nécessitant pas de calibration), le suivi de la tête fonctionne de manière plus directe et passive pour mesurer l'attention dans de nombreux scénarios, facilitant ainsi le suivi des mouvements de la tête en temps réel. Dans un contexte en ligne, le suivi de la tête est également utilisé pour déterminer si le participant fait face à l'écran ou à un autre endroit.

2. Sports

Dans le sport, les mouvements de la tête jouent divers rôles. Les mouvements de la tête aident les joueurs non seulement à naviguer dans l'espace, mais aussi à guider et affecter l'issue de leur performance. Par exemple, dans le basket-ball, les feintes de tête sont utilisées dans diverses situations de jeu pour tromper le défenseur, par exemple, quand on veut tirer au panier ou passer dans une autre direction. Une étude récente a examiné les coûts de production liés à l'utilisation des feintes de tête au basket-ball et a révélé que le temps de réaction est plus élevé lorsqu'une passe est effectuée avec une feinte de tête par rapport à sans feinte. Fait intéressant, ce coût de production est annulé si le joueur qui fait la feinte dispose d'une phase de préparation plus longue (Güldenpenning et al., 2023).

Un autre exemple se trouve dans le baseball, lorsque un joueur s'approche du marbre pour frapper. Le regard et la concentration sur la balle sont cruciaux, mais des mouvements de la tête sont également effectués pendant le passage au bâton. En fait, des preuves issues des études de psychologie du sport analysant les comportements au baseball montrent qu'il y a plus de rotation de tête que de mouvement des yeux lors de la frappe. Ainsi, les mouvements de la tête jouent un rôle important dans le baseball, où les joueurs ont également tendance à garder leur tête baissée lors de la frappe ou même à tourner la tête vers le marbre, ces deux comportements ayant été constatés comme étant enseignés (Terry & Fogt, 2023).

3. Dystonie

La dystonie est un trouble du mouvement involontaire où des contractions musculaires régulières ou périodiques provoquent des mouvements et/ou des postures irrégulières. Une partie de cette définition inclut des tremblements, y compris des tremblements de secousse de tête. Cela est observé dans des maladies neurologiques comme celle de Parkinson où les hochements de tête sont effectués involontairement. Diagnostiquer la dystonie en général est subjectif et mal défini avec peu d'exigences. Pour les syndromes de dystonie focale (qui sont localisés à une partie du corps), il n'existe pas de critères de diagnostic disponibles. (Albanese, Giovanni, & Lalli, 2018). Pour les patients souffrant de tremblements de secousse de tête, le suivi de la tête peut être une méthodologie objective pour quantifier les mouvements.

4. Recherche à distance

Il existe de nombreuses technologies qui peuvent être utilisées pour étudier le suivi de la tête, mais un cas d'utilisation puissant est l'étude du suivi de la tête avec une webcam, ce qui ouvre la porte à des études en ligne et à la recherche à distance où les participants n'ont pas à venir constamment au laboratoire pour que les chercheurs puissent recueillir des mesures comportementales. Avec Labvanced, les chercheurs peuvent activer le suivi de la tête sur un PC ou un smartphone. Cela est utile pour les études avec des enfants où la calibration peut être difficile pour le suivi oculaire, mais aussi pour des études qui reposent sur les smartphones. Étant donné que le suivi de tête ne nécessite pas autant de puissance de calcul que le suivi oculaire, il fonctionne plus rapidement et sur n'importe quel appareil, tandis que le suivi oculaire nécessite un CPU/GPU décent pour fonctionner correctement à distance.

Aperçu en temps réel des mouvements de la tête démontrant le suivi de la tête dans Labvanced.

Essayez cette démonstration simple du suivi des mouvements de la tête dans Labvanced. Lorsque vous commencez l'expérience, un maillage facial apparaît sur votre visage pour montrer que le réseau neuronal fonctionne. Ensuite, vous pouvez déplacer votre tête dans n'importe quelle direction et voir comment les curseurs se déplacent immédiatement en conséquence du suivi du mouvement de la tête dans l'espace tridimensionnel. À l'arrière-plan, ces curseurs sont équivalents à des points de données et des coordonnées dans l'espace. Les données sur les mouvements de la tête dans Labvanced sont rapportées dans 6 flux de données.

5. Rétroaction du système sensoriel et mouvement de la tête

La rétroaction des systèmes sensoriels, tels que l'information visuelle et auditive combinée à l'information vestibulaire, est au cœur du comportement fondamental du suivi de mouvement. Des exemples incluent voir (et aussi éviter) une voiture qui se déplace ou esquiver une abeille bourdonnante. Bien qu'un tel comportement semble simple, il s'agit d'un comportement complexe nécessitant la coordination de plusieurs entrées sensorielles. La recherche évaluant la combinaison du suivi de la tête et du son en mouvement est limitée, même si c'est un comportement fondamental qui guide la manière dont on navigue et comprend son environnement (Leung et al., 2016).

6. Musique

La musique est une expression significative du son où le mouvement de ceux qui écoutent et/ou la produisent peut être naturellement suscité. Comme la musique est remplie de rythme et de tournures musicales puissantes. Que ce soit en écoutant de la musique en direct ou une version enregistrée, le mouvement de la tête est inévitable. Une étude de Swarbrick et al. en 2019 a montré que lorsque les participants écoutent un album qui n'a pas encore été publié (donc inconnu), il y a plus de mouvements de tête dans un concert en direct comparé à l'écoute d'une version enregistrée du concert. De plus, ceux qui étaient familiers avec le travail précédent du musicien bougeaient également plus et avaient plus de rythme par rapport aux auditeurs neutres. En suivant les mouvements de la tête, les chercheurs montrent comment l'admiration pour un artiste et l'écoute de la musique en direct influencent tous deux des comportements tels que le mouvement de la tête lors de l'écoute de la musique.

Au cours de la dernière décennie, alors que la technologie s'améliore dans tous les secteurs, les systèmes d'écoute immersifs deviennent plus populaires et offrent une expérience d'écoute musicale plus puissante. Une étude récente a examiné les préférences des musiciens pour jouer avec des systèmes stéréo classiques par rapport à un système de spatialisation binaurale (audio enregistré avec une configuration de microphones doubles créant un effet audio 3D comme si ça était entendu en direct). Dans l'expérience, les chercheurs ont utilisé le suivi de la tête comme mesure comportementale et ont constaté que la condition de spatialisation binaurale était associée à des évaluations plus élevées pour l'immersion, la présence sociale, la connexion avec d'autres musiciens, la localisatio, et le réalisme et qu'il y avait plus de mouvements de tête comparé au système stéréo classique. Ces résultats suggèrent que l'expérience auditive améliorée a conduit à un engagement plus élevé et/ou à la “présence de mécanismes de cognition musicale incarnée qui provoquent un degré plus élevé d'exploration pour mieux comprendre la boucle action-perception” (Tomasetti & Turchet, 2023).

Dans le contexte de la performance musicale, les mouvements de la tête jouent également un rôle dans la communication et le signalement entre les musiciens en performance. La communication est importante pour les musiciens en improvisation ou lorsque le timing musical est irrégulier. En utilisant l'attention partagée, les performeurs peuvent signaler et interagir avec d'autres musiciens. Dans une étude de Bishop, Cancino-Chacon, et Goebi publiée en 2019, le mouvement de la tête a été mesuré et les chercheurs ont déterminé que le mouvement de la tête était utilisé comme méthode pour communiquer lorsque des notes étaient maintenues. De plus, il y avait un effet de pratique/répétition où les musiciens montraient plus de mouvement en raison d'une familiarité accrue avec leur co-performeur. Ces résultats montrent l'importance de la coordination et des mouvements de la tête qui peuvent servir de motivation pour promouvoir le risque dans un contexte musical créatif.

7. IHM

L'interaction homme-machine (IHM) se concentre sur le chevauchement entre la conception et l'utilisation de la technologie informatique. Ainsi, un sujet majeur en IHM inclut l'interaction entre les humains et les ordinateurs. Les entrées les plus courantes incluent le suivi de la souris et des touches ; cependant, les innovations ont rendu possible l'utilisation du suivi de la tête comme entrée pour interagir avec et commander des ordinateurs.

L'IHM joue également un rôle crucial dans l'étude des jeux. À l'intersection entre l'IHM et les jeux, les domaines d'intérêt importants incluent : les interactions et comportements de jeu, ainsi que les caractéristiques des joueurs. Les experts en IHM aident essentiellement à concevoir des jeux. Comme les interactions dans les jeux peuvent jouer plusieurs rôles, au sein de cette catégorie, les hochements de tête et les mouvements peuvent avoir une fonction significative dans la performance et la conception globales du jeu. Un exemple de la façon dont l'IHM, la ludification et le mouvement de la tête pour le contrôle se manifeste se trouve dans ce jeu développé par Ilves, Gizatdinova, Surakka & Vankka où l'objectif du joueur était d'utiliser les mouvements de la tête pour guider un personnage avec la possibilité supplémentaire d'utiliser des expressions faciales. Les résultats de l'étude ont montré que les joueurs appréciaient cette approche interactive et la trouvaient plus divertissante et intéressante, ce qui suggère qu'une telle approche mérite d'être envisagée pour une expérience plus gratifiante.

8. Technologies d'assistance

Les personnes handicapées rencontrent des difficultés à interagir et à contrôler des dispositifs comme des PC. Pour cette population, les technologies d'assistance servent de solution possible pour accroître l'utilisation autonome et le contrôle sur les dispositifs (Zapala & Balaj, 2012). En utilisant le suivi de la tête, les technologies d'assistance peuvent être naviguées et contrôlées via des mouvements de tête. Il est également courant de combiner ces mouvements avec d'autres entrées telles que le regard provenant du suivi oculaire et la reconnaissance vocale.

9. Aviation

Les études sur la cognition et la performance dans un environnement aéronautique utilisent également des métriques de suivi de la tête. Très souvent, cela se fait en conjonction avec le suivi oculaire pour évaluer où l'on regarde par rapport à la position de la tête. En mesurant les mouvements de la tête, les chercheurs peuvent obtenir des informations sur des processus cognitifs tels que l'attention, la perception spatiale, les mouvements automatiques, et dans le cas où un co-pilote est impliqué, l'attention conjointe et la conscience situationnelle (Murthy et al., 2020).

10. Recherche automobile

Lors de la conduite, de nombreux processus cognitifs se produisent en même temps. Le plus important est que l'attention portée à la route et aux autres véhicules guide la prise de décision et la conscience spatiale. Cela est évident dans des situations comme le changement de voie. Lorsqu'un changement de voie est effectué, le comportement visuel précède la décision et pour cela, les mouvements de la tête jouent un rôle important lors de la perception de l'espace en s'orientant vers les rétroviseurs avant ou latéraux (Pech, Lindner, & Wanielik, 2014). Une telle étude peut être menée dans Labvanced avec un suivi de la tête à distance en utilisant la webcam intégrée à un smartphone monté sur le tableau de bord du véhicule.

Traversée de rue

Liée à la mobilité et à l'environnement est la traversée de rue. Dans cette étude intéressante, Zito et al. ont utilisé le suivi de la tête pour évaluer comment les piétons jeunes et âgés traversent la rue. Les résultats ont révélé que les personnes âgées avaient tendance à regarder plus souvent vers le bas de la rue (plutôt que du côté opposé) que les piétons plus jeunes et que le comportement de prise de décision des piétons âgés était déterminé davantage par la distance de la voiture, plutôt que sa vitesse. Une telle étude montre l'importance du suivi de la tête dans une situation quotidienne.

11. Communication / Langage corporel

Comme indiqué dans la section précédente, le mouvement de la tête peut être utilisé pour communiquer via le langage corporel. Il s'agit d'un phénomène commun qui se produit au-delà du contexte musical et dans des situations quotidiennes. Cela est évident lors des conversations où les hochements de tête en tant que langage corporel sont utilisés pour indiquer un accord ou un désaccord. Dans la section suivante, nous discuterons de la façon dont la culture joue un rôle pour indiquer si un mouvement de tête signifie 'non' ou 'oui'.

Les mouvements de la tête jouent également un rôle dans la langue des signes. Dans une étude de Puupponen, la relation entre la tête et le torse a été évaluée dans la langue des signes finlandaise. Le document de recherche a examiné comment les récits de différentes complexités influencent le mouvement de la tête et du torse tout en évaluant également de manière générale le rôle de ces deux parties du corps dans les langues des signes en tant qu'articulateurs. La conclusion générale était que le mouvement de la tête joue un rôle plus important et plus actif dans la langue des signes finlandaise et, dans la plupart des cas, il y avait une co-occurrence dans la codirection du mouvement, tandis que des combinaisons plus complexes entraînaient des différences dans les mouvements. Évaluer le rôle des mouvements de la tête dans la langue des signes est un cas d'utilisation de recherche intéressant et peut être étudié en ligne en utilisant Labvanced.

12. Psychologie sociale

Les mouvements de la tête jouent un rôle important dans la communication non verbale, cependant, il existe un aspect social ou culturel qui détermine la signification du langage corporel utilisé comme les hochements et secousses de tête.

Par exemple, dans la culture américaine, bouger la tête verticalement indique 'oui' ou une réponse positive. Alors que dans différentes cultures, cela peut signifier 'non' ou une réponse négative. La culture bulgare en est un exemple où le mouvement horizontal peut indiquer 'non'. Une étude d'Andonova et Taylor a évalué comment ces différences culturelles influencent les processus cognitifs dans une situation dépourvue d'intention communicative et a constaté qu'il y avait une influence du pays sur les situations cognitives telles que les gestes et les patrons d'incarnation spécifiques à la culture.

13. Développement

Le suivi oculaire avec des nourrissons et des enfants peut être difficile en raison de la longue période de calibration et de l'exigence de rester immobile pendant la phase de calibration. De telles observations ont été constatées dans des populations cliniques et saines ainsi que dans des études utilisant le suivi oculaire en contexte d'IRMf (Sasson & Elison, 2012 ; Son et al., 2020). Le suivi de la tête est une solution puissante à ce problème car il ne nécessite pas de calibration. De plus, dans cette jeune population, l'orientation de la tête et l'attention sont hautement liées (Langton, 2000).

En psychologie du développement, le suivi de la tête a de nombreuses utilisations, notamment dans le domaine de la recherche clinique. Une étude innovante de Song et al., publiée en janvier 2023, a établi une méthode de dépistage précoce du trouble du spectre autistique chez les enfants en développant un algorithme qui combine le suivi de la tête avec la réponse mesurée au nom de l'enfant autiste. La raison de cette combinaison de variables est que le manque de réponse à son propre nom est considéré comme l'un des premiers signes d'alerte du trouble du spectre autistique. Les chercheurs ont montré qu'en utilisant cet algorithme prenant en compte la position de la tête, il y a une consistance de 93,3 % entre la méthode et le diagnostic clinique. De tels résultats ouvrent la voie à un nouveau test de dépistage reposant sur le suivi de la tête qui est plus rapide et plus économique que le protocole de dépistage actuel qui nécessite beaucoup de temps, d'expertise et d'argent.

Conclusion

Dans l'ensemble, le suivi de la tête est une fonctionnalité puissante et utile qui peut être utilisée dans diverses applications de recherche pour étudier des fonctions cognitives telles que l'attention, la perception, l'orientation, la prise de décision et les interactions. Activer le suivi de la tête avec une webcam est possible dans des scénarios de recherche en ligne et peut ouvrir de nouvelles voies de recherche grâce à une administration à distance.

Références

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