5 APPLICATIONS DE LA RÉALITÉ VIRTUELLE AUX TROUBLES COGNITIFS ET COMPORTEMENTAUX

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1 5 APPLICATIONS DE LA RÉALITÉ VIRTUELLE AUX TROUBLES COGNITIFS ET COMPORTEMENTAUX Evelyne Klinger, Rose-Marie Marié et Isabelle Viaud-Delmon 5.1 INTRODUCTION Dans ce chapitre, nous évoquerons les thèmes de réflexion qui sont soulevés par l utilisation de la réalité virtuelle dans l abord des troubles cognitifs et comportementaux. En psychiatrie, ces réflexions font l objet d un axe spécifique de recherche de l UMR 7593 du CNRS dirigée par Roland Jouvent à l Hôpital de la Salpetrière, où Isabelle Viaud-Delmon est chargée de recherche et responsable des applications thérapeutiques et expérimentales liées à la réalité virtuelle. En neuropsychologie, ces thèmes sont l un des axes de recherche de l UPRES-EA 3917 de l Université de Caen, dirigée par le Pr Denise, où le Dr Rose-Marie Marié, neurologue, et Evelyne Klinger, Ingénieur, travaillent sur le développement de nouveaux outils d évaluation et de réhabilitation des fonctions cognitives. D autre part, une importante revue de la littérature est proposée par Evelyne Klinger, qui s est chargée du développement français du projet européen Vepsy et qui rédige actuellement une thèse dont l objectif est de mettre en évidence les apports de la réalité virtuelle à la prise en charge des troubles cognitifs et comportementaux. Les dispositifs de réalité virtuelle ont permis la mise en place de nombreux paradigmes de recherche en neurosciences comportementales ces dernières années. La facilité avec laquelle il est possible de manipuler expérimentalement les différentes informations sensorielles fournies au sujet fait de la réalité virtuelle un outil de choix pour l étude chez l homme de l intégration multisensorielle et de ses troubles. Par ailleurs, dans le domaine de la psychopathologie clinique, l exposition de patients à des environnements virtuels permet de mettre en oeuvre de nouvelles formes de thérapie présentant de nombreux intérêts. Enfin en neuropsychologie, les technologies de la réalité virtuelle fournissent une nouvelle manière d aborder l étude des déficiences des fonctions cognitives et motrices ainsi que les mécanismes de compensation ou de suppléance, et par conséquent l approche de la réhabilitation des fonctions cognitives et motrices. Cependant, l utilisation de dispositifs de réalité virtuelle pose au moins deux problèmes majeurs [Viaud-Delmon e.a., 2001]. Le premier est lié au nombre limité de modalités sensorielles sollicitées par l outil, qui n intègre le plus souvent que les modalités visuelles et idiothétiques (ensemble des informations proprioceptives et vestibulaires). Le deuxième est lié au caractère «déréalisant» de la réalité virtuelle, et renvoie à la notion de présence. La pratique du virtuel ouvre des champs nouveaux. La pression de l évolution via les nouvelles technologies pousse vers la déréalisation et l individu se trouve confronté au maniement de son aptitude à la présence, compétence dont la définition n est pas consensuelle mais qui renvoie aux notions d identité, de conscience. Au plan psychopathologique, un certain nombre de questions se pose. La première concerne la dangerosité de ces phénomènes en terme de facteur de risque pour l émergence d états mentaux pathologiques. Il est raisonnable de se demander si l absence de représentation du corps propre du sujet n induit pas des expériences dissociatives. La réalité virtuelle est basée sur le sentiment de présence dans un monde qui n existe

2 122 Le traité de la réalité virtuelle pas. Un lycéen ne risque-t-il pas de se trouver fragilisé pour dépasser l inévitable remaniement identitaire que représente son adolescence, si la pratique du virtuel l invite fréquemment à changer son cadre de référence? 5.2 ATOUTS ET INCONVÉNIENTS DE LA RÉALITÉ VIRTUELLE Dans la perspective de l étude et du traitement des dysfonctionnements de la cognition, chercheurs et thérapeutes ont créé et utilisé des outils que nous qualifierons de traditionnels. Mais depuis une vingtaine d années, ils se sont saisis des possibilités offertes par les technologies de la réalité virtuelle. Des équipes, mêlant scientifiques et cliniciens, ont mis en œuvre des recherches et des applications afin de tester l efficacité clinique de ces nouveaux outils développés. Deux domaines d application ont été largement investigués : celui de la psychiatrie, en se basant principalement sur les thérapies d exposition, et celui de la neuropsychologie, en considérant les possibilités de création de conditions d évaluation et de réhabilitation écologiques. Des environnements virtuels à visée diagnostique, thérapeutique mais aussi de soutien ont ainsi été développés ATOUTS DE LA RV POUR LES THÉRAPIES EN PSYCHOPATHALOGIE CLINIQUE L Exposition par Réalité Virtuelle (ERV) offre de nombreux avantages dans le traitement des troubles anxieux [North e.a., 1998b]. Elle permet l exposition, sous contrôle, du patient à des stimuli anxiogènes à la fois complexes, dynamiques, et interactifs en 3D. Elle offre la possibilité de graduer, répéter des situations anxiogènes qui peuvent être nombreuses et variées, et ainsi de planifier un traitement qui est délivré en toute sécurité pour le patient. L ERV se déroulant dans le cabinet du thérapeute, la confidentialité de la consultation est préservée et l embarras du patient est limité. L aspect attractif de l ERV et la facilité de sa programmation dans l emploi du temps du patient limitent les abandons de traitement et augmentent les chances de succès thérapeutique ATOUTS DE LA RV EN NEUROPSYCHOLOGIE Un des atouts essentiels de la réalité virtuelle en neuropsychologie concerne, comme nous le verrons plus en détail ci-après, le caractère écologique 1 des environnements d évaluation ainsi que l apport de cette technique dans le domaine de la réhabilitation. La réalité virtuelle présente une nouvelle perspective de prise en charge de ce problème majeur de santé publique que constituent les déficits cognitif et moteur. Ceux-ci accompagnent de nombreuses maladies neurologiques (Accidents Vasculaires Cérébraux, Parkinson, Alzheimer, etc..) et les patients concernés par certaines pathologies sont de plus en plus nombreux du fait du vieillissement de la population. La réalité virtuelle permet de simuler des environnements naturels, dans lesquels il est possible de présenter de manière plus écologique des stimuli adaptés, insérés dans un contexte significatif et familier (salle de classe, bureau, magasin). La réalité virtuelle 1 Degré de pertinence qu un système d entraînement présente par rapport au monde réel

3 Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux 123 permet aussi de gérer le chronométrage et le contrôle des éléments distracteurs, le chargement et la complexité des stimuli, l altération de ces variables de façon dynamique, en réponse aux actions du participant. Différentes caractéristiques des réponses (précision, rythme, cohérence) peuvent être collectées pour permettre leur analyse plus fine et plus détaillée. La réalité virtuelle permet, par ailleurs, d explorer la plupart des domaines cognitifs (attention, mémoire, planification). Cette méthodologie peut améliorer la fiabilité des évaluations classiques en minimisant la variabilité due aux différences entre les examinateurs, l environnement de test et la qualité des stimuli. Enfin, elle peut en améliorer la validité en permettant des mesures plus précises et plus spécifiques des comportements, en améliorant la validité écologique de ce qui est mesuré [Pugnetti e.a., 1995]. Les résultats obtenus ont plus de pertinence clinique et ont des conséquences directes sur le développement de systèmes de réhabilitation cognitive CONCEPTION DES SYSTÈMES DE RÉALITÉ VIRTUELLE En psychiatrie et neuropsychologie, les utilisateurs des applications de réalité virtuelle peuvent être des sujets sains ou des patients souffrant de troubles cognitifs et comportementaux, les conduisant souvent à envisager les situations nouvelles avec anxiété. Par conséquent, un de nos soucis, lors du développement d un EV est de choisir les interfaces comportementales les moins perturbantes possible, les plus transparentes possible. Les EVs sont généralement visualisés sur l écran de l ordinateur ou par l intermédiaire de visiocasques, parfois également sur de grands écrans. Les outils de base de l interaction sont la souris, le clavier et le joystick ; des gants ou un levier de commande peuvent parfois être proposés. Des dispositifs ont également été développés pour que l utilisateur interagisse de façon naturelle, non intrusive. Des caméras peuvent ainsi capter les positions et déplacements des mains, de la tête ou du corps pour les traduire en actions dans le monde virtuel. La mise à jour de l EV peut également être asservie aux mouvements de la tête du sujet grâce à un traqueur de tête, dont sont souvent dotés les visiocasques. Ces quelques exemples reflètent la variété des outils usuellement utilisés en psychothérapie et en neuropsychologie. Le choix de l interface est lié à différents facteurs, tels le degré d immersion souhaité, le coût, les capacités de la population de patients considérée, mais aussi à la faculté de l interface d exploiter un comportement naturel humain, sans entraînement préliminaire. Dans un souci d ergonomie, de confort, il est parfois nécessaire de créer des interfaces spécifiques. L immersion des patients dans l EV dépendra également d un facteur clef qui est celui de leur niveau émotionnel. Cette possibilité de susciter des émotions dans un EV est à la base des thérapies d exposition en psychiatrie, mais peut aussi perturber les performances dans les tâches à effectuer dans des applications d évaluation en neuropsychologie. Diverses techniques sont utilisées pour créer les environnements virtuels utilisés dans ces domaines : applications développées en VRML ; reprise de jeux vidéo adaptés au problème clinique (Max Payne, Half Life) ; utilisation de plates-formes de développement (Virtools, 3D Studio Game). L inconvénient de cette diversité est le manque de standardisation, le gaspillage d énergie dans la création systématique d environnements qui pourraient être partagés par plusieurs centres. Pour l intérêt de tous, il serait préférable de tendre vers le développement de librairies d environnements et de stimuli.

4 124 Le traité de la réalité virtuelle ASPECTS TECHNICO-ÉCONOMIQUES L exploitation de la réalité virtuelle en psychiatrie et en neurologie-neuropsychologie n en est actuellement qu au stade de recherches avec des prototypes. Elle n est pratiquée couramment que par très peu d équipes cliniques 2 pour lesquelles les préoccupations de recherche sont toujours omniprésentes. Cette pratique n est pour l instant pas rentrée dans les mœurs, ni aux États-Unis, ni au Canada, ni encore moins en Europe et plus particulièrement en France. En psychothérapie, l utilisation de la réalité virtuelle implique le plus souvent une vision cognitive et comportementale de l abord des troubles. En neuropsychologie son développement pourrait être plus rapide du fait du besoin unanime et urgent d outils d évaluation et de réhabilitation. Mais persistent encore beaucoup de réticences voire même d incrédulité sur l utilité de cette technique. Le coût de la réalisation d une application de réalité virtuelle est actuellement un obstacle au développement. En effet cette réalisation nécessite la collaboration avec une équipe technique et revient soit à créer des postes dans les CHU, possibilité difficile à faire accepter, soit à trouver des fonds pour des contrats à durée déterminée, mais là encore le coût est très lourd étant donné les possibilités usuelles de la recherche clinique dans la plupart des CHU. Pourtant l exploitation de la réalité virtuelle ne tardera pas à devenir économiquement réaliste, même si pour l instant elle est liée aux subventions de recherche. En effet, les prévisions démographiques marquent la forte augmentation à venir de la population des plus de 65 ans - ils seront 10,4 millions en 2010, soit 1 million de plus qu en 2000, et près de 19 millions en 2050, soit 28% de la population totale pour 16% aujourd hui. Cette augmentation s accompagne d une accentuation considérable du nombre de patients touchés par les maladies liées au vieillissement, en particulier les maladies neurologiques. Or ces pathologies sont responsables de troubles neuropsychologiques qui deviennent ainsi un problème majeur de santé publique. Ce problème est d autant plus important qu il n existe pas d outil adéquat pour la réadaptation de ces troubles. Dans l objectif d une utilisation adéquate et performante des systèmes de réalité virtuelle, il faudra également se soucier de la mise en place de services tels que mise à jour, service après vente CONFLITS SENSORIELS ET COGNITIFS Le monde virtuel expose l utilisateur du système à des conflits de divers types. Toutes les informations sensorielles usuellement disponibles dans le monde environnant ne le sont pas nécessairement dans le monde virtuel. Prenons l exemple d un patient que l on expose à un paysage vertigineux dans un visiocasque. Il se peut qu il éprouve le besoin, pour regarder le fond du précipice, de trouver un appui. On peut alors avoir prévu à cet effet une balustrade dans l environnement réel du sujet, sur laquelle le patient pourra prendre appui. Un nouveau choix s imposera alors, celui de figurer ou non la balustrade dans le monde virtuel. Mais pour que cela ne représente pas un nouveau conflit sensoriel, ceci nécessite d équiper le sujet de capteurs de position des mains et de représenter celles-ci dans le monde virtuel. Sans cela, un conflit s en suivrait : le patient voit une 2 Nous pouvons citer, dans le domaine de la psychothérapie, le Virtual Reality Medical Center à San Diégo, le Laboratoire de Cyberpsychologie au Québec, l Istituto Auxologico Italiano à Milan, ou encore l Universitat Jaume I de Castellon, et dans le domaine de la neuropsychologie, le Department of Occupational Therapy à l université de Haïfa.

5 Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux 125 balustrade dans le monde virtuel, il s appuie dessus sans que son mouvement ne soit figuré dans l environnement. Seules ses informations proprioceptives l informent qu il est en train de s appuyer sur un objet. Une telle escalade dans la reproduction de la réalité comporte deux ordres de limites : une limite d ordre technique, en particulier temporelle (décalage entre les mouvements du sujet et l affichage de l image correspondante); une limite d ordre qualitatif. En imaginant que l on puisse représenter avec précision le corps humain dans le monde virtuel, la limite sera toujours que ce qui y est figuré n est qu un modèle du corps. A ces différentes limites s ajoutent celles qui proviennent du peu de variété des informations sensorielles utilisées. En particulier, la modalité auditive est pauvrement exploitée par les dispositifs de réalité virtuelle. Le plus souvent, dans les environnements virtuels, l audition est uniquement sollicitée de manière associative : un événement visuel donné déclenche un son donné qui n est pas spatialisé en 3D. Pourtant, le système auditif exploite simultanément des indices binauraux (perception directionnelle horizontale) et des indices monauraux (perception directionnelle verticale et distance) qui peuvent être synthétisés pour créer des scènes sonores virtuelles. Parallèlement, la perception auditive interprète la signature acoustique de la salle, liée aux réflexions et à la réverbération sur les parois, pour compléter la représentation spatiale de l espace. L exposition à un environnement virtuel qui n est que visuel manque donc d une composante essentielle de notre monde réel, puisque la modalité auditive nous fournit constamment des informations sur notre monde environnant et la façon dont nous y évoluons. Elle est en effet la seule modalité à nous permettre de scanner l espace à 360 degrés autour de nous, ce qui représente un espace perçu bien plus large que celui offert par le champ de vision. Il est donc important de tenter d intégrer à un dispositif de réalité virtuelle des outils de synthèse de scènes sonores gérant la restitution de la localisation statique ou dynamique des sources dans l espace ainsi que la création d un effet de salle associé (par exemple le Spatialisateur développé par l équipe d Acoustique des salles de l Ircam [Jot e.a., 1995] ). Un outil tel que le Spatialisateur, couplé à un système de réalité virtuelle, permet d obtenir une réelle interaction sensorielle entre les mouvements du sujet et le retour auditif fourni par l environnement virtuel (voir [Delerue e.a., 2002] pour une application à la réalité augmentée). Une étude récente a démontré l intérêt de l ajout de la modalité auditive interactive lors du travail avec des patients anxieux, puisque le sentiment de présence exprimé par les patients était supérieur dans ce contexte [Viaud-Delmon e.a., 2005]. Cependant, cette étude a également révélé que des problèmes pouvaient survenir par l ajout d une nouvelle modalité sensorielle. En effet, non seulement les patients démontraient plus de signes de cinétose (symptômes du mal des transports) dans cette condition, mais encore la cohérence subjective des signaux sonores et visuels était difficile à obtenir. Ainsi, l ajout de nouvelles modalités sensorielles pose néanmoins la question de la construction d environnements virtuels multimodaux. Il n est pas facile, aussi bien au plan technique que conceptuel, d envisager des environnements artificiels dans lesquels chaque modalité sensorielle vient enrichir l intégration plutôt que de générer un canal d information supplémentaire pouvant de fait créer une surcharge cognitive. Quoiqu il en soit, l interaction avec un environnement virtuel ne pourra sans doute jamais fournir la même richesse sensorielle que l interaction avec le monde réel. Si notre relation au monde est principalement médiatisée par des informations visuelles, il n en reste pas moins que l ensemble de nos systèmes sensoriels y contribue ; la variété de ces systèmes sensoriels est actuellement peu représentée dans les mondes virtuels qui sont essentiellement des mondes visuels.

6 126 Le traité de la réalité virtuelle Avatars et conflits Dans un monde virtuel, le corps du sujet actif est parfois représenté sous la forme d un avatar. Celui-ci est couplé aux mouvements de l individu. La présence d un avatar dans l environnement 3D révèle que les conflits générés par la réalité virtuelle ne sont pas seulement de l ordre du sensoriel. Ils proviennent également d une incohérence entre l intention et les conséquences sensorielles de l action. Les conséquences sensorielles d une action sont en effet comparées en permanence avec les prédictions sensorielles faites par rapport à cette même action. La «sensation» provient de la comparaison entre les conséquences sensorielles de l acte et les prédictions sensorielles. C est l absence de copie efférente qui distingue le mouvement propre du mouvement de quelqu un d autre. Au niveau neuronal, cela s accompagne d une atténuation de la stimulation sensorielle dans la région cérébrale traitant la modalité sensorielle concernée. Par ailleurs, nous savons depuis les travaux pionniers de Johansson que nous sommes sensibles au mouvement biologique [Johansson, 1973]. Nous sommes en effet capables de reconnaître les mouvements naturels du corps en les identifiant d après des patrons ambulatoires. Johansson a démontré que visualiser des points lumineux attachés aux articulations d un corps en déplacement est suffisant pour reconnaître la nature biologique d un mouvement (voir le chapitre 12 du volume 1 du traité). Si un avatar ne respecte pas le mouvement biologique, quelles conséquences cela pourra-t-il avoir? Verrons nous émerger une perte de la spécificité du mouvement biologique à force de devoir «coller» à un mouvement non biologique, ou au contraire un manque d engagement des sujets dans les environnements virtuels? Quand le sujet voit un avatar bouger dans l environnement virtuel où il est immergé, accepte-t-il que le mouvement de l avatar représente son propre mouvement (dans le cas où il est effectivement couplé à celui-ci via des capteurs) ou croit-il y voir le mouvement de quelqu un d autre? Ces questions soulevées par l utilisation d un nouveau media relèvent de l élucidation des mécanismes cognitivo-sensoriels de la déréalisation et de l adaptation biologique. L inflation du virtuel dans les pratiques humaines confronte le vivant à de nouvelles lois d interaction avec son environnement. De la sorte de nouveaux mécanismes adaptatifs vont être sollicités La présence : paradigme de démembrement de la conscience La manipulation expérimentale des entrées sensorielles en réalité virtuelle a permis d étudier l intégration multisensorielle dans de nombreuses études (intégration visuohaptique [Ernst e.a., 2002] ; intégration visuo-idiothétique [Warren e.a., 2001] ; intégration visuo-vestibulaire [Viaud-Delmon e.a., 1998]). Dans plusieurs de ces expérimentations, il a été rapporté que bien que soumis à des conflits sensoriels importants, les volontaires soumis à ces stimulations n ont pas perçu l incongruence de la situation [Ivanenko e.a., 1998], [Lambrey e.a., 2002]. Par exemple, lors d études sur la recalibration de l information vestibulaire au niveau perceptif, il a été constaté que celle-ci est intervenue sans prise de conscience du conflit. Pourtant, les sujets étaient soumis à des stimulations visuo-vestibulaires inhabituelles, puisqu il existait une différence allant du simple au double entre les informations visuelles et vestibulaires. Les sujets visualisaient des rotations sur place de 90 degrés dans un visiocasque alors qu ils tournaient physiquement de 180 degrés dans le monde réel [Viaud-Delmon e.a., 1999].

7 Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux 127 Ce phénomène amène deux types de remarques : Il est possible pour l organisme d effectuer une adaptation du type d une recalibration sans que celle-ci soit accessible à la conscience ; Des expériences pourtant non dénuées d effets secondaires peuvent néanmoins recueillir une adhésion totale des sujets à la situation virtuelle. Cette induction réussie de fausse croyance montre la capacité d un sujet à s échapper de la réalité. Il a été proposé que le sentiment de présence influence le transfert d un apprentissage effectué dans un monde virtuel vers le monde réel. Rappelons qu en développant leur questionnaire mesurant le sentiment de présence dans l environnement virtuel, Witmer et Singer [Witmer e.a., 1998] ont pu montrer que la présence était inversement liée à l apparition de cinétose : plus le sentiment de présence dans le monde virtuel était important, moins le sujet immergé était malade. Ces résultats revêtent une importance particulière si on les rattache à ce qui a été dit plus haut à propos des conflits sensoriels. En effet, un sujet ne peut s immerger vraiment dans un monde virtuel que s il est capable de dépasser le rappel à la réalité du monde physique qui s exprime au travers de la pérennisation du conflit sensoriel. Il est nécessaire pour lui d oublier ou d inhiber les informations sensorielles fournies par sa présence physique dans le monde réel, ce que peut-être ne parviennent pas à faire les sujets sensibles à la cinétose dans les mondes virtuels. Cependant, toutes les études ne s accordent pas sur ce point. Une étude [Slater e.a., 1993] avait déjà mentionné qu il pourrait y avoir une relation linéaire entre présence et cinétose. C est également ce qui a été observé dans l étude précédemment citée chez des patients anxieux [Viaud-Delmon e.a., 2005]. Dans ce cas particulier, il est possible qu une importante présence dans le monde virtuel permette de s abstraire de la réalité physiologique de la cinétose. On touche là à l essence même du phénomène de «présence» ; il ne peut y avoir d adhésion au monde virtuel sans abstraction du monde physique réel et donc sans inhibition des informations sensorielles qui nous rappellent son existence. On conçoit ainsi que ces opérations nécessaires d abstraction du monde physique réel représentent une sollicitation particulière pour les sujets sensibles à la déréalisation La réalité virtuelle comme thème de recherche La pratique sociale de plus en plus importante des techniques de réalité virtuelle représente un facteur pouvant exposer à des perturbations qui vont de dérives addictives aux troubles de déréalisation. L immersion d un sujet dans une scène virtuelle le conduit à fabriquer un nouveau cadre de référence distinct du monde réel. Cette déréalisation induite pose plusieurs types de problèmes. Notamment, il est légitime de se demander dans quelle mesure le sujet exposé à la réalité virtuelle est réellement capable de complètement dissocier deux cadres de référence, ou si au contraire les comportements suscités lors de l immersion persistent lors de la réintroduction dans le monde réel. On peut se demander quelles sont les conséquences adaptatives de l immersion, et les traces de cette adaptation qui resteront après l exposition à la réalité virtuelle (mécanismes de l adaptation au virtuel et séquelles du virtuel). Ainsi, d outil expérimental et clinique, la réalité virtuelle est devenue aujourd hui un objet de recherche à part entière.

8 128 Le traité de la réalité virtuelle 5.3 EXPLOITATION DE LA RÉALITÉ VIRTUELLE EN PSYCHOTHÉRAPIE Les études utilisant la réalité virtuelle dans un but psychothérapeutique se sont largement appuyées sur les postulats théoriques et méthodologiques des thérapies cognitives et comportementales (TCC) [Cottraux, 1994], basées sur les stratégies d exposition. Les recherches menées depuis une trentaine d années ont montré l efficacité de ces thérapies dans le traitement des troubles anxieux, et en particulier des phobies PRINCIPES DES THÉRAPIES D EXPOSITION Les thérapies d exposition traditionnelles L exposition du patient aux situations anxiogènes doit être progressive, prolongée et complète. Dans les thérapies cognitives et comportementales, elle se pratique suivant différents types exposés par Cottraux : Désensibilisation systématique : Le sujet relaxé suit une présentation hiérarchisée de stimuli imaginaires de plus en plus intenses. Il est invité à affronter dans la réalité les situations désensibilisées (ayant perdu leur caractère anxiogène) ; Désensibilisation in vivo : Le sujet relaxé affronte par étapes la situation redoutée en réalité ; Exposition graduée in vivo : Le sujet qui n est pas relaxé affronte par étapes la situation redoutée en réalité ; Modeling de participation : Le thérapeute précède le sujet dans la situation réelle, il lui sert de modèle, puis le guide et le renforce dans son affrontement de la situation ; Implosion (flooding) : Le sujet est confronté en imagination à la situation anxiogène au niveau maximum d intensité jusqu à ce que son angoisse s éteigne (trois quarts d heure au moins) ; Immersion in vivo : Le sujet est immergé en réalité dans la situation anxiogène au niveau maximum d intensité jusqu à ce que son angoisse s éteigne (trois quarts d heure au moins). Mais les obstacles aux techniques de désensibilisation sont nombreux : Impossibilité d imaginer la scène anxiogène pour certains patients ou difficulté pour le thérapeute de savoir ce que le patient imagine ; Forte aversion du patient pour les expositions in vivo ; Contrôle difficile et/ou coût important des expositions in vivo ; Irrespect de l intimité du patient Les thérapies d exposition par réalité virtuelle Les techniques de la réalité virtuelle peuvent en effet être utilisées pour surmonter certaines difficultés inhérentes au traitement traditionnel des troubles anxieux. Elles permettent d une part l exposition, sous contrôle, du patient à des stimuli à la fois

9 Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux 129 Figure 5.1 : Le patient et son thérapeute complexes, dynamiques, interactifs en 3D, et d autre part l évaluation et le traitement des performances cognitives, comportementales et fonctionnelles du patient. Dans le cabinet du thérapeute, elles préservent l intimité du patient et limitent son embarras [North e.a., 1998b], (Figure 5.1). Les premières expériences d exposition par la réalité virtuelle ont vu le jour en Depuis, les études se sont multipliées, profitant des avancées de la technologie. La plupart se sont focalisées sur les troubles anxieux, mais les recherches concernant les désordres alimentaires, les troubles sexuels, les addictions, le contrôle de la douleur se multiplient. Dans un premier temps et de façon générale, l exposition sous réalité virtuelle (ERV) a été délivrée de la façon décrite ci après. Le patient est positionné devant un écran ou porte un visiocasque. Il navigue dans l EV avec clavier, souris, ou manette. L ERV est conduite comme toute autre forme d exposition graduée. Après avoir été exposés aux stimuli anxiogènes, les patients mesurent leur anxiété vis-à-vis des situations proposées grâce à une échelle subjective d inconfort (SUDS : Subjective Unit of Discomfort Scale ; 0-10 ou 0-100). Des niveaux supérieurs d exposition leur sont proposés en fonction de ces scores. Le thérapeute commente et analyse comme dans l exposition in vivo. Les patients sont informés qu ils seront exposés aux situations anxiogènes de façon graduée. Dès que leur niveau d anxiété dans une étape a chuté (SUDS relativement bas), ils sont encouragés à passer à l étape suivante, un peu plus anxiogène. Et finalement les patients sont amenés à aborder le plus souvent possible les situations anxiogènes dans le monde réel. L efficacité de l ERV est liée à trois conditions : les patients doivent avoir la possibilité de naviguer et d interagir dans les EVs ; les stimuli délivrés dans l EV doivent susciter des émotions, par exemple l anxiété ; les comportements appris et les changements dans les façons de penser doivent être généralisables aux situations réelles.

10 130 Le traité de la réalité virtuelle Souvent l ERV n utilise que des techniques d exposition et des encouragements, sans intervention cognitive ni relaxation. La plupart des études ne concernent que des études de cas [Krijn e.a., 2004b]. Mais des protocoles cliniques ont également vu le jour, permettant de standardiser les approches et d appréhender les composantes cognitives et comportementales liées à ces troubles anxieux [Cottraux e.a., 2005, Riva e.a., 2003a, Roy e.a., 2003] LES PATHOLOGIES ABORDÉES Les phobies De nombreuses études de cas ont été réalisées et ont conclu à l efficacité de l ERV dans le traitement des phobies par la mise en évidence d une amélioration significative des symptômes d anxiété et d évitement. Elles ont été suivies par des études contrôlées comparant selon les cas l ERV à une liste d attente, à un traitement de référence qui est la TTC, à l exposition in vivo ou encore à l exposition par imagination. Ces études concernent : l acrophobie, ou peur des hauteurs [Bouchard e.a., 2003], [Emmelkamp e.a., 2002], [Krijn e.a., 2004a], [North e.a., 1996], [Rothbaum e.a., 1995], [Choi e.a., 2001] ; l aérophobie, ou la peur de voler en avion [Botella e.a., 2004b], [Maltby e.a., 2002], [Klein, 2000], [Muhlberger e.a., 2003], [Rothbaum e.a., 1996], [Rothbaum e.a., 2002], [North e.a., 1997a], [North e.a., 1994], [Wiederhold e.a., 1998], [Wiederhold e.a., 2002a] ; la peur de parler en public [Anderson e.a., 2000], [Botella e.a., 2000a], [Harris e.a., 2002], [Botella e.a., 2004a], [Lee e.a., 2002], [North e.a., 1998a], [Pertaub e.a., 2001], [Slater e.a., 2004], [Pertaub e.a., 2002] ; la phobie sociale [Anderson e.a., 2003], [Herbelin e.a., 2002], [James e.a., 2003], [Klinger e.a., 2005], [Klinger e.a., 2004b], [Roy e.a., 2003], [Slater e.a., 2004] ; le trouble panique et agoraphobie [Botella e.a., 2004c], [Vincelli e.a., 2003] ; l arachnophobie ou peur des araignées [Carlin e.a., 1997], [Garcia-Palacios e.a., 2002] ; la claustrophobie [Botella e.a., 2000b] ; la phobie de la conduite [Wald e.a., 2003], [Walshe e.a., 2003]. Nous évoquerons la façon de traiter chaque type de phobie au travers d un exemple représentatif, et nous décrirons la mise en place d un protocole clinique dans le cas de la phobie sociale. L ACROPHOBIE La plupart des recherches menées sur l ERV ont concerné l acrophobie, ou peur des hauteurs. Toutes les études proposent, en plus des stimuli audio et visuels, une forme de stimulus tactile matérialisé par l appui sur une plate-forme ou sur une balustrade. Rothbaum et al. ont mené l expérimentation décrite ci-après avec un patient consentant [Rothbaum e.a., 1995]. Ils lui ont tout d abord demandé de classer une liste de

11 Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux 131 situations pouvant générer un vertige des hauteurs en fonction du degré de l anxiété suscitée. Pendant la première session, le patient était familiarisé à la technologie des environnements virtuels grâce à plusieurs démonstrations. Puis, pendant les huit sessions suivantes, d environ 15 minutes, un traitement individuel était conduit de façon standardisée. La première session commençait par le niveau le moins menaçant qui était au niveau du sol près d un pont traversant un fleuve au milieu d une ville simulée. Le patient évaluait l anxiété et l inconfort qu il ressentait (échelle SUD = Subjective Unit of Disconfort) périodiquement, toutes les cinq minutes en répondant à des questionnaires préétablis. Le déroulement était totalement sous le contrôle du patient. Mais quand le score au SUD s annulait, l expérimentateur recommandait au patient de passer au niveau supérieur. Après un mois de traitement on a demandé au patient de remplir une échelle en dix points évaluant le degré de changement de ses symptômes depuis le test précédant son traitement. Les résultats ont indiqué une accoutumance significative du patient en ce qui concerne à la fois les symptômes d anxiété et l évitement des situations génératrices d anxiété. Une étude récente a comparé deux situations d ERV, différant par le degré d immersion (CAVE versus visiocasque) [Krijn e.a., 2004a]. Les résultats n ont montré aucune différence d efficacité entre les deux situations même si la sensation de présence était bien sûr supérieure dans le CAVE. L efficacité de l ERV dans le traitement de l acrophobie est désormais bien établie. Par ailleurs, Bouchard et al. ont émis des recommandations sur la façon de mener des études sur l efficacité de l exposition par réalité virtuelle : importance des mesures physiologiques pour soutenir les résultats aux questionnaires, ainsi que d une mesure objective de la peur des hauteurs ; inclusion de situations témoin afin d évaluer l impact réel du traitement basé sur la réalité virtuelle [Bouchard e.a., 2003]. L AEROPHOBIE Dans le traitement de l aérophobie ou peur de voler, les avantages de l ERV sur les thérapies d exposition standard sont énormes : coût moindre, possibilité de répéter sans fin dans le bureau du thérapeute, possibilité de placer le sujet dans différentes conditions météorologiques de vol ou à divers moments du vol. Voici l étude menée par North et al. auprès d un homme de 42 ans, dont la peur de l avion gênait ses activités professionnelles [North e.a., 1997a]. Accompagné de son thérapeute, le patient était placé dans le cockpit d un simulateur de vol et volait pendant cinq séances au-dessus d une ville virtuelle, Atlanta, d une rivière et d un lac. Un système de vibrations était placé sous le cockpit physique pour ajouter de l augmentation tactile aux stimuli visuels et auditifs. Le patient évaluait l anxiété ressentie au moyen de l échelle SUD, graduée de 0 ou calme complet à 10 ou panique complète. Dans la thérapie virtuelle, plus le sujet était exposé à des situations stressantes, plus son anxiété augmentait, mais elle diminuait quand le temps d exposition augmentait. Par ailleurs, le sujet ressentait des symptômes physiques et émotionnels liés à son anxiété, comme les mains moites, la perte de l équilibre, etc. La thérapie virtuelle a permis à ce sujet de réduire ses symptômes liés à l anxiété et d affronter cette situation phobogène in vivo. Le patient est désormais capable de voler dans un confort raisonnable. Les études menées par la suite ont mis en évidence la réduction de la conductance de la peau après une séance de 20 minutes pendant laquelle le sujet était exposé à des vols virtuels [Wiederhold e.a., 1998] ; les effets durables d un traitement à

12 132 Le traité de la réalité virtuelle cours terme [Rothbaum e.a., 2002, Rothbaum e.a., 2000] ; la supériorité en efficacité de l ERV sur l exposition par imagination ainsi que l apport du feed-back physiologique [Wiederhold e.a., 2002b] ; l efficacité à long terme de l ERV [Botella e.a., 2004b]. LA PEUR DE PARLER EN PUBLIC Un sujet souffrant de la peur de parler en public est saisi d une peur persistante et intense dès lors qu il est en contact avec des personnes non familières qui le regardent et peuvent s adresser à lui. Dans leur première étude contrôlée, North et al. ont exposé des sujets à un EV composé d un auditorium pouvant accueillir une centaine de personnes et doté d un podium en bois [North e.a., 1998a]. Un haut-parleur était branché pendant les séances, permettant aux sujets d entendre l écho de leur voix. Le traitement consistait en cinq séances hebdomadaires, de 10 à 15 minutes chacune : le patient debout derrière le podium devait parler face à l auditoire. Au cours de la séance, le thérapeute avait la possibilité de faire varier l attitude de l audience, en faisant alterner des séquences vidéo préenregistrées. Les auteurs relatent que les patients ont expérimenté diverses manifestations physiques et émotionnelles, semblables à celles ressenties in vivo. Cette étude a montré que la thérapie par réalité virtuelle permettait de réduire l anxiété des patients face à un public. De nombreux EVs ont été développés pour le traitement de la peur de parler en public, certains envisagent l utilisation de la télépsychologie [Botella e.a., 2000a], [Botella e.a., 2004a], d autres sont basés sur le rendu d images animées [Lee e.a., 2002]. L influence de l attitude de l audience virtuelle à laquelle le sujet est confronté a également été examinée [Pertaub e.a., 2001, Pertaub e.a., 2002, Slater e.a., 2000]. Dans la dernière étude citée, 40 participants devaient faire une présentation devant une audience constituée de huit humains virtuels, l audience pouvant être neutre, positive ou négative. Les résultats ont montré que les trois conditions d exposition pouvaient générer de l anxiété chez les participants. L exposition à des audiences constituées de séquences vidéo a également été envisagée [Anderson e.a., 2000, Hodges e.a., 2001]. Les recherches concernant l ERV pour traiter la peur de parler en public doivent être poursuivies même si les premiers résultats sont prometteurs. LA PHOBIE SOCIALE La phobie sociale, encore appelée anxiété sociale, consiste en une crainte persistante d une ou de plusieurs situations dans lesquelles le sujet est exposé à une éventuelle observation attentive d autrui et dans lesquelles il craint d agir de façon humiliante ou embarrassante [APA, 1994], [Légeron e.a., 1998]. Il s agit d une véritable peur du jugement et de l évaluation de la part de l autre. Cette pathologie s accompagne souvent d un handicap social important et expose le sujet à des complications graves (dépression, suicide, conduites alcooliques) [André e.a., 1995]. Les études épidémiologiques récentes indiquent que la phobie sociale touche entre 2 et 4% de la population adulte, faisant de cette maladie l une des pathologies mentales les plus fréquentes [André e.a., 2000]. Une étude a été menée en France dans le cadre du projet européen VEPSY avec pour objectif d évaluer l efficacité d une thérapie par réalité virtuelle (TRV), comparée à un traitement psychologique validé (TCC : thérapie comportementale et cognitive de groupe) [Klinger e.a., 2002]. Sa description va nous permettre d évoquer la mise en place d un protocole clinique et d une étude contrôlée. Le protocole clinique qui a été

13 Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux 133 Figure 5.2 : Traitement de l anxiété de performance [Klinger, 2002] défini précise la population cible, l architecture de l étude, les outils d évaluation. Les critères d inclusion et de non inclusion sont très restrictifs [Nugues e.a., 2001]. Sont exclus, par exemple, les patients souffrant de dépression, sous traitement médicamenteux non stabilisé. Le score obtenu à l échelle d anxiété sociale de Liebowitz est retenu comme le critère principal pour l analyse statistique des résultats. Cette échelle est un autoquestionnaire, rempli par le patient, détaillé en 24 items, auquel on recourt pour évaluer des symptômes de phobie sociale. On cote la peur ou l anxiété des patients de 1 (aucune) à 4 (sévère) et leur évitement de 1 (jamais ou 0%) à 4 (couramment ou 68 à 100 %) dans 24 situations différentes. Onze de ces situations représentent la peur et l anxiété sociale, tandis que les treize autres représentent la peur et l anxiété de performance. De nombreuses autres échelles permettent l évaluation psychométrique des patients, parmi lesquelles les échelles HAD (Hospital Anxiety Depression scale), BDI-13 (short Beck Depression Inventory) et RAS (Rathus Assertiveness Schedule) [Klinger e.a., 2003]. Quatre environnements virtuels ont été créés correspondant aux quatre types d anxiété sociale que sont les anxiétés d affirmation (exprimer son désaccord, donner son avis, refuser), d intimité (être présenté à des personnes inconnues, être invité à une soirée où l on ne connaît personne), d observation (effectuer une tâche, manger, boire, marcher sous le regard des autres) et de performance (cours, conférences, prise de parole lors de réunions) [Holt e.a., 1992]. Le premier environnement, situé dans un ascenseur, un hall d immeuble et un magasin de chaussures, permet de confronter le patient à l anxiété d affirmation, et de lui apprendre à défendre ses intérêts, son point de vue, à se faire respecter. Le second, situé dans un appartement, a pour but d exposer le patient à l anxiété d intimité, et de lui apprendre à avoir des contacts informels avec diverses personnes, à tenir des conversations banales. Le troisième, situé sur la terrasse d un café, permet de confronter le patient à l anxiété d observation, et de lui apprendre à être et agir sous le regard des autres. Enfin, le quatrième, situé dans une salle de réunion, vise à exposer le patient à l anxiété de performance, et à lui apprendre à prendre la parole devant un groupe, (Figure 5.1).

14 134 Le traité de la réalité virtuelle Dans chacun des environnements, le patient se trouve confronté à des personnages virtuels, représentés par des 3D Sprites : ce sont de simples surfaces planes texturées, utilisées pour simuler des objets 3D, qui peuvent être contraintes sur un ou plusieurs axes à toujours regarder la caméra, le patient en l occurrence. Pour créer ces 3D Sprites, des individus ont été filmés avec une caméra vidéo digitale, dans leur vie de tous les jours. Ces personnages posent des questions au patient, lui font des remarques, ou lui disent des banalités. Des phrases, définies par l équipe clinique, ont donc été enregistrées, dans des situations réelles. Le patient expérimente le monde par la caméra qui le représente. La représentation du patient par un avatar aurait perturbé l identification du patient ainsi que son implication. Les environnements ont été créés conformément aux contraintes définies dans le projet Vepsy, contraintes qui seront explicitées plus loin. Les douze séances de thérapie virtuelle se déroulent en présence d un thérapeute comportementaliste, selon un scénario très précis, défini dans le protocole, mais aussi selon trois modalités : «évaluation», «spontané» et «guidage». Ce sont des séances individuelles, durant environ 45 minutes, le temps d exposition n excédant pas vingt minutes. Entre chaque séance hebdomadaire, le patient doit réaliser des exercices de mise en application des principes développés et expérimentés lors des séances, à savoir : (rq pour moi, je ferai une liste sous latex) Exposition progressive, répétée et prolongée à des situations sociales habituellement évitées ; Développement de comportements adaptés lors des situations sociales affrontées ; Travail cognitif (repérage des cognitions inadaptées présentes en situation sociale et modification des ces cognitions). Les résultats de cette étude menée auprès de 36 patients montrent que la TRV est aussi efficace que la TCC de groupe pour réduire les symptômes clé de la phobie sociale et pour améliorer le fonctionnement aussi bien social que global des patients [Klinger e.a., 2005]. Malgré ces résultats, le fait que des humains virtuels créés par l ordinateur puissent être efficaces peut paraître surprenant. D autres études présentent des résultats allant dans le même sens, indiquant que les individus exposés au monde virtuel peuvent réagir avec émotion à des humains virtuels, même si ceux ci ne sont des représentations d humains peu réalistes. Il a déjà été démontré que l anxiété de participants non phobiques pouvait augmenter lorsqu ils doivent interagir avec des humains virtuels se désintéressant de la présence des participants [James e.a., 2003] ou s ils doivent parler dans une pièce ne contenant que des paires d yeux les regardant [Herbelin e.a., 2002]. Il en est de même lorsque des participants phobiques doivent faire un discours devant un groupe d humains virtuels au comportement neutre [Slater e.a., 2004]. LE TROUBLE PANIQUE ET AGORAPHOBIE L agoraphobie est la peur de se trouver dans des endroits ou des situations d où il est difficile ou embarrassant de s échapper [North e.a., 1996]. Les attaques de panique se manifestent par des épisodes soudains d anxiété ou d inconfort intense. Elles s accompagnent de dyspnée, de vertiges, de palpitations, de la peur de mourir ou de perdre le contrôle. Pour les besoins de la thérapie par ERV, Botella et al. ont créé cinq environnements [Botella e.a., 2004c] : une chambre, un bus, un métro, un centre commercial et un tunnel. Plusieurs sensations corporelles sont simulées telles que les palpitations cardiaques, l essoufflement, la vision trouble. Le simple fait de présenter des images brouillées ou des sons de battements de cijur fait travailler l imagination du patient. Il s agit de stimuli incitant le patient à se replonger dans les symptômes qu il peut connaître lors d attaques de panique. Différents modulateurs peuvent graduer la diffi-

15 Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux 135 culté de la situation, comme le nombre de personnes, des conversations inquiétantes, la longueur des trajets, etc. Les résultats de cette étude, menée dans le cadre du projet Vepsy, confortent l efficacité de l exposition virtuelle dans le traitement des troubles panique et de l agoraphobie. L ARACHNOPHOBIE L ERV à des environnements virtuels contenant des araignées a été menée de manière classique, c est à dire de façon graduée, répétée et prolongée. Sa particularité a été d être couplée à de l augmentation tactile produite par un objet «chevelu» qui donnait au patient la sensation de tenir une araignée, alors qu il voyait une araignée dans le visiocasque [Carlin e.a., 1997]. La fin du traitement, dans l étude menée par Garcia- Palacios et al. était déterminée par la capacité du sujet à tenir cette grosse araignée virtuelle avec feed-back tactile tout en rapportant des niveaux bas d anxiété, ce qui a nécessité en moyenne quatre séances d ERV [Garcia-Palacios e.a., 2002]. Cette étude conclut à l efficacité de l ERV dans le traitement de l arachnophobie. LA CLAUSTROPHOBIE Placé dans un EV dont il peut faire varier les dimensions, le patient s entraîne à supporter le fait de se situer dans des pièces aux murs de plus en plus rapprochés [Botella e.a., 1998]. Il peut naviguer dans les différents lieux de l EV, quitter ceux dans lesquels il sent la claustrophobie s installer pour y revenir au fur et à mesure de son habituation. Les études menées montrent l efficacité d un traitement de huit séances d ERV, avec le maintien à trois mois du déclin de l évitement [Botella e.a., 2000b]. Mais des études contrôlées sont nécessaires pour évaluer l efficacité de l ERV dans le traitement de la claustrophobie. LA PHOBIE DE LA CONDUITE La peur de conduire survient chez 18-38% des personnes ayant été victimes d un accident. La première expérimentation publiée consistait en une étude de cas [Wald e.a., 2000]. Une femme souffrant de la phobie de conduire a été traitée en trois séances d ERV de 60 minutes. Chaque étape de conduite durait 1 à 5 minutes et était répétée jusqu à atténuation de l anxiété. L équipement consistait en un visiocasque, un volant et des pédales d accélération et de frein (augmentation tactile). Quatre EVs furent utilisés : une zone résidentielle rurale, une voie rapide avec un pont, une zone résidentielle avec une école et une voie rapide d insertion. La thérapie a permis le déclin de l évitement et de l anxiété, et le maintien à 7 mois de ce déclin a été mesuré Les autres troubles anxieux STRESS POST TRAUMATIQUES La réalité virtuelle offre des perspectives intéressantes dans le traitement comportemental du stress post traumatique (SPT) (anxiété, hallucinations, insomnies, etc) dont souffrent par exemple les vétérans de la guerre du Vietnam. Les thérapies existantes n offraient aucun bénéfice chez certains patients en raison de leur difficulté à imaginer, visualiser, décrire et verbaliser les scènes source d angoisse. Les réactions des patients

16 136 Le traité de la réalité virtuelle ont donc été enregistrées alors qu ils expérimentaient un environnement virtuel simulant les environs d une scène de guerre [Rothbaum e.a., 1999]. Les résultats montrent que les patients établissent un rapport entre le monde virtuel et les souvenirs de leurs expériences dans la guerre du Vietnam. Le but des exercices était de les rendre plus réceptifs à leur famille. Cette étude fut suivie par un essai clinique ouvert concernant dix patients souffrant de SPT toujours à la suite de la guerre du Vietnam. Le traitement combinait ERV, techniques d imagination et relaxation. Pendant 8 à 16 séances, ils ont été exposés à deux environnements : un hélicoptère virtuel volant sur un Vietnam virtuel et une clairière entourée par la jungle [Rothbaum e.a., 2001]. Les résultats obtenus après un suivi de six mois ont confirmé une certaine efficacité de la réalité virtuelle dans le traitement du SPT chez les vétérans du Vietnam. Mais ces résultats restent limités, les traumatismes des soldats étant enfouis depuis trop longtemps. En effet l objectif de l ERV est de débloquer la mémoire et les émotions négatives stockées, en permettant au patient de verbaliser, de retraiter l information et ses émotions. La rapidité avec laquelle la thérapie par réalité virtuelle est proposée semble donc jouer un rôle. Cette approche a été reprise avec les survivants ou témoins de l attentat du World Trade Center qui développent également des troubles post traumatiques. Une étude de cas relate l engagement émotionnel et le traitement d une survivante [Difede e.a., 2002]. Pendant six séances d une heure d exposition virtuelle, la patiente a été graduellement et systématiquement exposée à des avions virtuels volant sur le World Trade Center, des avions s écrasant avec des explosions, des sons, des personnes sautant des immeubles. L exposition virtuelle graduée a permis de réduire les symptômes aigus de SPT. Et maintenant les thérapeutes utilisent l ERV pour préparer ou soigner les soldats de la guerre en Irak. TROUBLES OBSESSIONNELS COMPULSIFS Les obsessions les plus fréquentes sont la peur de la contamination, la peur de faire des erreurs, la peur de blesser l autre. Les compulsions courantes incluent le nettoyage et le lavage, le rangement, la collecte, le fait de compter et de répéter. Les médicaments et les thérapies comportementales sont les remèdes usuels. La réalité virtuelle peut donner au patient la possibilité d aller au bout de sa compulsion et de chercher des comportements substitutifs [Clark e.a., 1998, North e.a., 1997b] Les troubles des conduites alimentaires Les techniques de la réalité virtuelle sont également utilisées pour corriger l image du corps en cas de troubles alimentaires (boulimie, anorexie, obésité). VEBIM (The Virtual Environment for Body Image Modification) est un système développé en Italie pour traiter les troubles de l image du corps présents en cas de désordre alimentaire [Riva, 1997]. Il vise à définir l image que le sujet a de son corps afin de la modifier. L environnement virtuel est constitué d un ensemble de zones dans lesquelles le sujet évolue tout en exécutant des tâches. Dans certaines zones, le sujet a la possibilité de «manger», dans d autres le sujet doit se «peser» pour évaluer l effet de ce qu il a consommé. Ailleurs le sujet peut voir son propre corps numérisé dans l environnement virtuel et le déformer pour créer son image de corps idéal. L écart entre les deux images représente l insatisfaction du sujet à l égard de son corps. A la fin, le sujet doit choisir la porte qui correspond à son corps réel pour quitter la zone finale [Riva e.a., 2001, Riva e.a., 2002]. Les résultats des études en cours montrent que

17 Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux 137 le traitement avec réalité virtuelle est plus efficace que le traitement traditionnel dans l amélioration de l état psychologique de l ensemble des patientes, en particulier au niveau de la satisfaction corporelle, de l auto efficacité et de la motivation au changement [Riva e.a., 2003b]. Ces travaux ont été poursuivis lors du projet européen VEPSY, ajoutant la comparaison à un groupe contrôle [Riva e.a., 2004]. La publication des résultats des essais cliniques est attendue. Un groupe de recherche espagnol a de son côté étudié les réactions émotionnelles (anxiété, dépression) de patientes souffrant de désordres alimentaires lors de leur exposition à des EVs [Gutierrez-Maldonado e.a., 2005]. Trente femmes ont été ainsi exposées à six conditions expérimentales. Dans deux premiers EVs (cuisine et restaurant) il leur était présenté de la nourriture basse ou haute calorie. Et dans deux autres EVs (salon, piscine) il n y avait pas de nourriture. Dans le restaurant et à la piscine des personnages virtuels étaient présents ; dans la cuisine et dans le salon il n y avait pas de témoins. Une mesure des états d anxiété et de dépression était faite après chaque exposition. Les résultats montrent que les EVs dans lesquels les patientes sont contraintes d ingérer de la nourriture haute calorie provoquent les plus hauts niveaux d anxiété et de dépression, le facteur social n ayant eu un impact émotionnel que dans l EV piscine. Les auteurs ont par ailleurs développé le logiciel BIAS (Body Image Assessment Software) qui permet d évaluer les distorsions de l image corporelle ainsi que l insatisfaction par rapport à cette image. Placée devant une image de corps féminin, visualisée sur écran et proportionnelle à sa taille, la patiente peut en modifier différents composants dans des vues de face et de côté. L objectif est que la patiente exprime d une part l image qu elle a de son corps et d autre part l image idéale du corps qu elle aimerait avoir. L intérêt des différents EVs décrits ci-dessus dans les troubles alimentaires réside dans la possibilité de faire prendre conscience aux patientes de l évolution de leur corps et donc de maintenir leurs efforts et leur traitement Les troubles sexuels masculins L utilisation de la réalité virtuelle dans le traitement de troubles sexuels masculins, tels que l impuissance et l éjaculation précoce, est envisagée depuis une dizaine d années [Optale, 1993]. Ces deux troubles induisent une perte de l estime de soi et peuvent conduire le patient vers la dépression. La thérapie développée est répartie sur douze séances [Optale e.a., 1998]. Elle mêle des séances acoustiques, une séance de psychothérapie et des séances de réalité virtuelle, et se conclut par une discussion finale. L environnement virtuel est constitué de différents mondes qui reproduisent les expériences narrées dans les séances acoustiques : ré-expérience de l enfance, participation à un tournoi et marche le long d un chemin dans une forêt. On y trouve des routes et des rues, avec des endroits de référence tels que des immeubles ou des arbres. Le sujet peut aussi activer de petits films, durant 10 à 20 secondes, toujours en relation avec l ontogenèse de l identité sexuelle masculine. Dans l expérience virtuelle, le patient suit des chemins qui accélèrent un processus psychodynamique qui élude les défenses cognitives et stimule directement le subconscient, tout étant en relation avec son expérience dans la sphère sexuelle. Les obstacles qui mènent au dysfonctionnement sexuel sont mis en évidence. Comme le patient prend

18 138 Le traité de la réalité virtuelle conscience que les causes de ce dysfonctionnement peuvent être modifiées, guidé par le thérapeute, il acquiert des moyens supplémentaires pour prendre part au processus de guérison. Par ailleurs, les résultats d études en imagerie cérébrale fonctionnelle, pratiquées avant et après la thérapie, conduisent les auteurs à affirmer qu il est ainsi possible d obtenir des changements dans l activité métabolique de régions spécifiques du cerveau impliquées dans les mécanismes de l érection [Optale e.a., 2000]. Ces travaux ont été poursuivis dans le cadre du projet VEPSY [Optale e.a., 2004] L autisme Un système basé sur la réalité virtuelle a été développé pour l éducation des enfants autistes [Strickland, 1997, Strickland e.a., 1996]. Son objectif est de pallier cette incapacité de généralisation à partir de différentes expériences, qui est une des caractéristiques des enfants autistes. Un environnement virtuel simple, constitué d une rue, d une auto, de quelques bâtiments, est soumis à des changements mineurs, tels que la couleur de l auto ou la forme d un bâtiment. L enfant doit reconnaître un objet malgré ses transformations, puis se diriger vers lui et s arrêter. Un des objectifs est de donner à l enfant des comportements de base pour traverser une rue. Un autre environnement représente une cuisine virtuelle dans laquelle les enfants apprennent à reconnaître et utiliser divers objets, tels que fourchette, tasse, etc. Après entraînement les enfants furent capables d utiliser les objets dans le monde réel, parfois pour la première fois. Les avantages de la réalité virtuelle chez les enfants autistes sont nombreux : sécurité des expériences, contrôle fin de l environnement, recours aux sens dominants des enfants autistes (vision, audition) et surtout non nécessité d engagement relationnel de l enfant avec un tiers pendant l expérience Les addictions Dans le domaine des addictions, le traitement par exposition aux stimuli, relatifs au tabac ou à la drogue, a pour objectif de réduire la réactivité aux stimuli par extinction. Les études, menées pour évaluer l efficacité des systèmes de réalité virtuelle comparés aux méthodes classiques d exposition à des images, concluent que la réalité virtuelle éveille plus de symptômes d envie subjectifs et physiologiques que ces méthodes classiques [Kuntze e.a., 2001, Lee e.a., 2003b]. La différence d activation du cerveau entre l exposition à un environnement virtuel induisant le désir de fumer et l exposition à des images animées a été explicitée au moyen de l imagerie fonctionnelle par résonance magnétique (IRMf) [Lee e.a., 2004], les signaux évocateurs de tabac suscitant l envie de fumer chez des fumeurs [Baumann, 2004]. Un programme de réalité virtuelle pour les addictions incorpore des environnements neutres, inanimés et animés, qui utilisent des images vidéo réalistes et permettent aux participants d interagir avec des personnes au lieu de le faire avec des avatars. Une application menée dans le cadre du tabagisme a montré la réactivité des fumeurs aux signaux présents [Bordnick e.a., 2004]. Ce même groupe de chercheurs mène également des travaux sur l ERV dans l étude de la dépendance à la drogue [Graap, 2004].

19 Applications de la réalité virtuelle aux troubles cognitifs et comportementaux Le projet VEPSY Le projet européen Vepsy Updated, «Telemedecine and Portable Virtual Environments in Clinival Psychology» (IST ) a concerné douze groupes de recherche provenant de trois pays européens : l Italie, l Espagne et la France ( ). Son principal objectif était de prouver la viabilité technique et clinique de l utilisation de systèmes de réalité virtuelle portables et partagés en psychologie clinique, les troubles sélectionnés étant l anxiété (phobie sociale et troubles panique), l obésité et les troubles alimentaires, et enfin les troubles sexuels masculins [Riva, 2001b]. Pour atteindre cet objectif, les partenaires du projet Vepsy ont : Créé et développé quatre modules cliniques utilisant la réalité virtuelle pour les quatre troubles envisagés. Pour en assurer l utilisation la plus large, ces modules devaient à la fois être des outils de télémédecine partagés utilisables grâce à l Internet, mais aussi des outils portables, basés sur de simples PC. Ce choix leur assurait de moindres coûts, une grande accessibilité, une architecture ouverte ainsi qu une possibilité d évolution et d amélioration. Tous les environnements devaient être développés avec la même plate-forme de développement française, Virtools ( Défini de nouveaux protocoles de traitement pour l utilisation des modules cliniques dans l évaluation et la thérapie ; Testé l efficacité des modules grâce à des essais cliniques ; Disséminé les résultats obtenus vers des audiences élargies, à la fois auprès des cliniciens et auprès des utilisateurs potentiels. Ce projet européen d une durée de trente mois s est terminé fin juin 2003 ; les résultats ont été publiés dans le Volume 99 de Studies in Health Technology and Informatics [Klinger e.a., 2004b]. Ce projet a été récompensé par une mention honorable aux eeurope Awards for ehealth 2004 (http :// 5.4 DES TECHNIQUES DE DISTRACTION Des recherches récentes ont suggéré que l immersion dans un environnement virtuel pouvait jouer le rôle d un analgésique non pharmacologique dans le cas de douleurs sévères. Les travaux ont tout d abord été menés auprès des grands brûlés qui sont souvent découragés par la douleur lors de leurs exercices de motricité [Hoffman e.a., 2000b], [Hoffman e.a., 2001b]. Ces auteurs ont par ailleurs montré que le pouvoir distracteur de l ERV était supérieur à celui de l interaction avec une console de jeu vidéo [Hoffman e.a., 2000a]. Les patients brûlés vivent également très douloureusement les soins aux brûlures et le changement des bandages. Une nouvelle situation d exposition a été envisagée. Le patient est immergé dans un environnement virtuel suggérant la neige, la glace pendant que lui sont prodigués des soins à ses blessures. Ce traitement permet de réduire les douleurs sensorielles et affectives du patient et de lui accorder un répit dans ses pensées concentrées sur la douleur. La réalité virtuelle agirait donc comme un distracteur de l attention [Hoffman e.a., 2004], effet montré également dans le cas de soins lors de douleurs dentaires [Hoffman e.a., 2001a]. Les patients souffrant de cancer et subissant une chimiothérapie ressentent des symptômes de détresse et ont souvent des difficultés à adhérer au programme de soins prescrit. Des études pilote ont envisagé l utilisation de la réalité virtuelle pour les distraire

20 140 Le traité de la réalité virtuelle lors de leurs séances de chimiothérapie [Schneider e.a., 2004, Schneider e.a., 2000] ou différentes conditions de traitement invasif [Gershon e.a., 2003]. De nombreux autres exemples d application de modulation de la douleur ont été envisagés : Douleurs pendant les soins aux ulcères aux jambes [Tse e.a., 2003] ; Douleurs durant la kinésithérapie post chirurgicale [Steele e.a., 2003] Détourner l attention du patient de sa souffrance est donc l un des objectifs de toutes ces applications des technologies de la réalité virtuelle. 5.5 EXPLOITATION DE LA RÉALITÉ VIRTUELLE EN NEUROPSYCHOLOGIE La neuropsychologie, branche de la spécialité psychologie, est «la discipline qui traite des fonctions mentales supérieures dans leur rapport avec les structures cérébrales» [Hecaen e.a., 1983]. L utilisation de la réalité virtuelle dans les applications neuropsychologiques peut servir trois objectifs majeurs : l étude scientifique des mécanismes cognitifs (mémoire, attention, planification, capacités visuospatiales), l évaluation neuropsychologique et la réhabilitation (cognitive, motrice) [Kizony e.a., 2002] L ÉVALUATION EN NEUROPSYCHOLOGIE AVEC LA RV Une évaluation neuropsychologique efficace peut servir de nombreux objectifs. Cantonnée à ses débuts dans un rôle de diagnostic, la neuropsychologie s est attachée, dans les années 1980, à la description des troubles par rapport à des modèles théoriques (Hécaen et Lanteri-Laura, 1983). Puis dans les années 1990, son objectif a été également d apprécier le retentissement fonctionnel de ces troubles dans la vie quotidienne, point tout à fait fondamental pour le clinicien. Certaines épreuves ont tenté d évaluer des troubles cognitifs en se basant sur un modèle théorique, comme par exemple le test des scripts [Grafman, 1995]. Cependant la spécification des opérations requises pour effectuer une tâche reste encore difficile. Une prise en charge adaptée d un patient passe par la précision de la nature et de l intensité de ses déficits et de leurs retentissements fonctionnels. Certains auteurs [Grafman, 1995, Shallice e.a., 1991] proposent de nouveaux outils d évaluation ayant pour but d observer le patient dans des situations proches de la vie quotidienne. Malheureusement la plupart de ces tests sont non réalisables en routine. Ces procédures ont par ailleurs échoué dans l évaluation de l impact précis des stimuli, de l effet du changement dans leur présentation ou contenu. En effet, elles n analysent pas en détail les réponses caractéristiques, ce qui pourrait justement être important dans la prédiction des performances dans la vie quotidienne. Les outils traditionnels présentent donc des limites : manque de naturel, de spécificité, de validité écologique ; influence de l impact de l examinateur, des conditions de test ; manque de fiabilité et de validité des tests par rapport à l activité du cerveau. Ainsi que nous l avons vu, avec ses atouts, la réalité virtuelle possède le potentiel d aborder et de résoudre la majorité des demandes formulées ci-dessus (Rizzo et al., 2004b).