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Colloque
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Réjean Plamondon : Polytechnique Montréal
Le contrôle neuromoteur fait partie des habilités essentielles de l’être humain. Son étude vise à mieux comprendre comment le système nerveux arrive à produire nos gestes quotidiens, et ce, de façon souvent systématique et stéréotypée. Parmi les nombreux modèles qui ont été développés pour étudier ces comportements, la Théorie Cinématique et ses modèles lognormaux permettent, à partir de la reconstruction algorithmique des gestes, d’extraire de façon automatique et non invasive des paramètres neuromoteurs décrivant l’état global du cerveau qui produit une commande motrice et du réseau neuromusculaire qui y répond. Tout se passe comme si le système neuromoteur obéissait à un Principe de Lognormalité, la fonction lognormale décrivant l’humain en parfait contrôle de ses mouvements. Comme corollaire, les jeunes enfants en apprentissage migrent peu à peu vers ce modèle et les personnes âgées s’en éloignent plus ou moins rapidement selon leur état de santé. Entre ces deux phases, les adultes exploitent leur lognormalité pour produire efficacement leurs gestes.
Cette conférence présentera les travaux effectués au laboratoire Scribens et dans ses laboratoires affiliés. Elle décrira les éléments clés de la théorie, les différents algorithmes d’analyse de gestes qui en ont découlé pour ensuite faire un survol de ses différentes applications, tout particulièrement. dans les domaines du génie biomédical, des interactions humain-machine, de la biométrie et de la sécurité informatique.
La théorie cinématique des mouvements humains (l’une des dix découvertes de l’année, Québec Science, 1995) peut décrire, à l’aide d’une équation fondamentale appelée « fonction lognormale », la vitesse d’un effecteur terminal lors de la production d’un geste. Au fil des ans, des logiciels ont été développés pour faire la rétro-ingénierie des mouvements en les reconstruisant, et cette reconstruction fournit des paramètres centraux qui représentent l’état global du cerveau, et périphériques qui décrivent les propriétés des systèmes neuromusculaires ayant produit ce mouvement. La théorie a été testée et validée dans de nombreuses expériences et utilisée avec succès pour décrire les propriétés essentielles des profils de vitesse des doigts, du poignet, du tronc, de la tête, des yeux... Ceci a conduit le professeur Plamondon, concepteur de cette théorie, à postuler le principe de lognormalité, qui stipule que la réponse impulsionnelle lognormale d’un système neuromusculaire émerge d’un processus convergent piloté par le théorème de la limite centrale. Cette caractéristique globale optimale reflète le comportement d’individus qui maîtrisent parfaitement leurs mouvements et peut servir de biomarqueur pour caractériser le contrôle neuromoteur d’une personne. En effet, la production de mouvements complexes est réalisée par la superposition temporelle et la sommation de vecteurs de vitesse lognormaux, dans le but de minimiser leur nombre dans une tâche donnée, pour produire des gestes efficaces et fluides, en minimisant l’énergie nécessaire pour les générer. En corollaire, l’apprentissage du contrôle moteur chez les enfants peut être interprété comme une migration vers la lognormalité. Ensuite, pendant la plus grande partie de leur vie, les adultes normaux profitent de leur lognormalité pour contrôler leurs mouvements. Enfin, à mesure que le vieillissement se manifeste et que les problèmes de santé augmentent, on observe une déviation progressive de la lognormalité.
À ce jour, plus de vingt équipes de recherche de huit pays collaborent ou ont collaboré avec le professeur Plamondon pour étudier différentes applications de la lognormalité. Ce colloque se veut à la fois une rétrospective et une prospective de ces études. Il porte donc sur une sélection des travaux passés, de certains qui sont en cours et d’autres qui sont en démarrage. En plus des spécialistes en traitement du signal, en neuropsychologie, neuroscience, en éducation, en kinésiologie, pédiatrie, des étudiants ayant fait des stages ou études au laboratoire Scribens ou ses laboratoires affiliés de même que des jeunes entrepreneurs qui prévoient utiliser la lognormalité comme métrique dans leur produit participent à ce colloque.
Thème du congrès 2023 (90e édition) :
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Date :
10 mai 2023
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