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 des yeux, elle reste sous-utilisée et moins connue. Le suivi de la tête est lié au suivi des yeux en ce sens qu'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 environnements de recherche, y compris dans des situations où la mise en œuvre du suivi des yeux est difficile.
1. Attention
Fondamental à toute recherche utilisant le suivi de la tête est l'attention. Puisque le mouvement de la tête concerne l'orientation et l'atténuation aux stimuli, il s'agit d'un mouvement qui est très étroitement lié à l'attention. En fait, beaucoup de recherches combinent le suivi de la tête avec le suivi des yeux 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 elle ne nécessite pas de calibration, un grand avantage par rapport au suivi des yeux qui nécessite une calibration extensive afin d'être spécifique au participant. Ainsi, il s'agit d'une mesure précieuse pour l'attention.
En raison de sa facilité d'utilisation (ne nécessitant pas de calibration), le suivi de la tête fonctionne plus directement et passivement pour mesurer l'attention dans de nombreux scénarios, ce qui facilite le suivi des mouvements de la tête en temps réel. Dans un cadre en ligne, le suivi de la tête est également utilisé pour déterminer si le participant fait face et est attentif à l'écran ou ailleurs.
2. Sports
Dans le sport, les mouvements de la tête jouent divers rôles. Les mouvements de la tête aident les joueurs à non seulement naviguer dans l'espace, mais aussi à orienter et affecter l'issue de leur performance. Par exemple, dans le basketball, les feintes de tête sont utilisées dans diverses situations de jeu pour tromper le défenseur, comme si l'on souhaite tirer le ballon ou le passer dans une autre direction. Une étude récente a examiné les coûts de production des feintes de tête dans le basketball et a découvert que le temps de réaction est plus élevé lorsqu'un passe est effectuée avec une feinte de tête par rapport à sans feinte de tête. Fait intéressant, ce coût de production est annulé si le joueur qui feinte a une phase de préparation plus longue (Güldenpenning et al., 2023).
Un autre exemple est dans le baseball quand un joueur se dirige vers le marbre pour frapper. Le regard et la concentration sur le lancer sont cruciaux, mais des mouvements de la tête sont également effectués pendant la frappe. En fait, des preuves provenant d'études en psychologie du sport analysant les comportements au baseball montrent qu'il y a plus de rotation de la tête que des mouvements oculaires lorsque l'on frappe. Ainsi, les mouvements de la tête jouent un grand rôle dans le baseball où les joueurs sont également susceptibles de garder la tête baissée en frappant ou même de tourner la tête vers le marbre, ces deux comportements ayant été trouvés 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 irréguliers. Une partie de cette définition comprend les tremblements, y compris les tremblements de secouement de la tête. Cela est observé dans des maladies neurologiques comme la maladie de Parkinson où les hochements de tête se produisent involontairement. Diagnostiquer la dystonie en général est subjectif et mal défini avec des critères minimaux. 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 et Lalli, 2018). Pour les patients souffrant de tremblements de secouement de la 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 d'étudier le 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 besoin de venir constamment au laboratoire afin que les chercheurs puissent recueillir des mesures comportementales. Avec Labvanced, les chercheurs peuvent activer le suivi de la tête sur un PC ou sur un smartphone. C'est utile pour les études avec des enfants où la calibration peut être difficile pour le suivi des yeux, mais aussi pour les études qui reposent sur des smartphones. Comme le suivi de la tête ne nécessite pas autant de puissance de calcul que le suivi des yeux, il fonctionne plus rapidement et sur n'importe quel appareil tandis que le suivi des yeux nécessite un CPU/GPU décent pour fonctionner correctement à distance.
Vue feedback en temps réel des mouvements de tête démontrant le suivi de tête dans Labvanced.
Essayez cette démonstration simple de suivi des mouvements de tête dans Labvanced. Lorsque vous commencez l'expérience, un maillage facial apparaît sur votre visage, montrant que le réseau neuronal est en fonctionnement. Ensuite, vous pouvez bouger votre tête dans n'importe quelle direction et voir comment les curseurs se déplacent immédiatement en réponse au suivi du mouvement de la tête dans l'espace tridimensionnel. À l'arrière-plan, ces curseurs équivalent à des points de données et à des coordonnées dans l'espace. Les données sur les mouvements de la tête dans Labvanced sont reportées dans 6 flux de données.
5. Feedback du système sensoriel et mouvement de la tête
Le feedback des systèmes sensoriels, comme les informations visuelles et auditives combinées avec des informations vestibulaires, est au cœur du comportement fondamental du suivi de mouvement. Des exemples incluent voir (et aussi éviter) une voiture en mouvement ou esquiver une abeille bourdonnante. Bien qu'un tel comportement semble simple, c'est un comportement complexe nécessitant la coordination d'entrées multisensorielles. La recherche évaluant la combinaison de suivi de la tête et de son en mouvement est limitée même si c'est un comportement fondamental qui guide la façon 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 l'écoutent et/ou la produisent peut être naturellement provoqué. Comme la musique est remplie de rythme et de tournures musicales puissantes. Que ce soit lors d'une écoute de musique live ou d'une version enregistrée, un mouvement de la tête est inévitable. Une étude de Swarbrick et al. en 2019 a montré que lorsque des participants écoutent un album qui n'a pas encore été publié (donc est inconnu), plus de mouvements de tête se produisent lors d'un concert en direct que lors de l'écoute d'une version enregistrée de la concert. De plus, ceux qui étaient familiers avec le travail précédent du musicien ont également plus bougé 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 live influencent les comportements comme 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 de plus en plus populaires et fournissent une expérience d'écoute musicale plus puissante. Une étude récente a examiné les préférences des musiciens à jouer avec des systèmes stéréophoniques classiques par rapport à un système de spatialisation binaurale (audio enregistré avec un paramètre de microphone double et créant un effet audio 3D comme s'il était entendu en direct). Dans l'expérience, les chercheurs ont utilisé le suivi de la tête comme mesure comportementale et ont trouvé 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 localisation et le réalisme et que davantage de mouvements de la tête ont été observés par rapport au système stéréophonique classique. Ces résultats suggèrent que l'expérience auditive améliorée a conduit à un engagement plus élevé et/ou que “la présence de mécanismes de cognition musicale incarnée qui provoquent un plus haut degré d'exploration pour mieux comprendre la boucle action-perception” (Tomasetti & Turchet, 2023).
Dans le contexte d'une performance musicale, les mouvements de la tête jouent également un rôle dans la communication et le signalement entre les musiciens qui performent. La communication est importante pour les musiciens lorsqu'ils improvisent ou lorsque le timing musical est irrégulier. En utilisant l'attention partagée, les interprètes peuvent signaler et interagir avec d'autres musiciens. Dans une étude de Bishop, Cancino-Chacón, & 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 de communication 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-interprète. Ces résultats montrent l'importance de la coordination et des mouvements de la tête qui peuvent servir de motivation pour promouvoir la prise de risques 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 concerne 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 intrant pour interagir avec et commander des ordinateurs.
L'IHM joue également un rôle crucial dans l'étude des jeux. À l'intersection de l'IHM et des jeux, des domaines d'importance incluent : les interactions de jeu et les comportements, ainsi que les caractéristiques des joueurs, les experts en IHM aident essentiellement à concevoir des jeux. Étant donné que les interactions dans les jeux peuvent revêtir plusieurs rôles, dans cette catégorie, les hochements de tête et les mouvements peuvent jouer une fonction significative dans la performance générale et la conception du jeu. Un exemple de la manière dont l'IHM, la ludification et le mouvement de la tête pour le contrôle peuvent être trouvés 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 une possibilité supplémentaire d'utiliser des expressions faciales. Le résultat de l'étude a montré que les joueurs ont apprécié cette approche interactive et l'ont trouvée plus divertissante et intéressante, ce qui suggère qu'une telle approche vaut la peine 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 les PC. Pour cette population, les technologies d'assistance offrent une solution possible pour augmenter l'utilisation indépendante et le contrôle des 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 intrants tels que le regard du suivi des yeux et la reconnaissance vocale.
9. Aviation
Les études sur la cognition et la performance dans un cadre aéronautique emploient également des métriques de suivi de la tête. Très souvent, cela se fait en conjonction avec le suivi des yeux afin d'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 copilote 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 simultanément. Plus important encore, 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 les changements de voie. Lors d'un changement de voie, le comportement visuel précède la décision et, pour cela, les mouvements de la tête jouent un rôle crucial lorsqu'il s'agit de percevoir l'espace en s'orientant vers les rétroviseurs avant ou latéraux (Pech, Lindner, & Wanielik, 2014). Une telle étude peut être réalisée dans Labvanced avec un suivi de la tête à distance utilisant la webcam intégrée d'un smartphone fixé sur le tableau de bord du véhicule.
Traversée de rue
Relatif 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 ont tendance à regarder vers le bas à la rue (plutôt que de l'autre côté) plus souvent que les jeunes piétons et que le comportement de prise de décision des piétons âgés était déterminé davantage par la distance de la voiture, plutôt que par sa vitesse. Une telle étude montre l'importance du suivi de la tête dans une situation courante.
11. Communication / Langage corporel
Comme indiqué dans la section précédente, le mouvement de la tête peut être utilisé pour communiquer par le langage corporel. C'est un phénomène courant qui se produit au-delà du contexte musical et dans des situations de la vie quotidienne. Cela est évident lors de 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 discutons de la manière dont la culture joue un rôle indiquant 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 finnoise. Le document de recherche a examiné comment les narrations de différentes complexités influencent le mouvement de la tête et du torse tout en évaluant également le rôle général 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 grand et plus actif dans la langue des signes finnoise et qu'il y avait généralement 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 à l'aide de Labvanced.
12. Psychologie sociale
Les mouvements de la tête jouent un rôle important dans la communication non verbale, cependant, il y a un aspect social ou culturel qui détermine la signification du langage corporel utilisé, comme les hochements et mouvements de tête.
Par exemple, dans la culture américaine, un mouvement de la tête vertical indique "oui" ou une réponse positive. Alors que dans différentes cultures, cela peut signifier "non" ou une réponse négative. La culture bulgare est un exemple de cela où un 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 trouvé qu'il y avait une influence du pays pour des situations cognitives comme les gestes et les modèles d'incarnation spécifiques à la culture.
13. Développement
Le suivi des yeux chez les nourrissons et les enfants peut être difficile en raison de la longue période de calibration et de la nécessité de rester immobile pendant la phase de calibration. De telles observations ont été trouvées à la fois dans les populations cliniques et saines et également dans les études utilisant le suivi des yeux dans un cadre 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 nombreux cas d'utilisation, en particulier 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 signes d'alerte précoce du trouble du spectre autistique. Les chercheurs ont montré qu'en utilisant cet algorithme qui prend en compte la position de la tête, il y a une cohérence de 93,3 % entre la méthode et le diagnostic clinique. De telles découvertes ouvrent la voie à un nouveau test de dépistage reposant sur le suivi de la tête qui est plus rapide et plus rentable que le protocole de dépistage actuel qui demande beaucoup de temps, d'expertise et d'argent.
Conclusion
Globalement, 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 environnements de recherche en ligne et peut ouvrir de nouvelles avenues de recherche grâce à l'administration à distance.
Références
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