Soutenance de thèse de Inge TUITERT

Lorsque des êtres humains exécutent des mouvements de manière répétée, ceux-ci ne sont jamais complètement les mêmes. Cela s'explique par le fait que de nombreux degrés de liberté (DDL) du système moteur humain sont impliqués dans l'exécution d'un acte moteur. Dans la plupart des cas, le nombre de DDL mis en jeu excède le minimum nécessaire pour exécuter la tâche motrice à accomplir. Il en résulte de nombreuses solutions possibles pour une tâche donnée, ce qu'on appelle le problème de redondance. Pour coordonner ces degrés de liberté (DDL) redondants, des synergies sont souvent proposées. Une synergie est définie comme la liaison temporaire de DDL au sein d'unités spécifiques à une tâche. Kay (1988) a décrit l'émergence d'une synergie comme étant la première étape d'un processus contraignant en deux étapes dû aux interactions entre l'environnement, l'organisme et les contraintes de la tâche. Au cours de la seconde étape, les contraintes agissent sur la synergie, entraînant le comportement spécifique. Ce processus en deux étapes a été étudié en considérant l'influence des contraintes de la tâche sur les synergies, sur la cinématique de l'effecteur final, et simultanément sur les deux niveaux. La première étape du processus en deux étapes, l'émergence d'une synergie, a été évaluée au moyen de l'analyse « Uncontrolled Manifold » de la variabilité des angles articulaires et la seconde étape, l'émergence d'un comportement spécifique, à l'aide de la cinématique de l'effecteur final. Les résultats ont montré que les contraintes de la tâche influençaient de manière indépendante les synergies (c.-à-d. la première étape du processus) et la cinématique de l'effecteur final (c.-à-d. la seconde étape du processus). Qui plus est, les résultats du niveau simultané des synergies et de l'effecteur final ont démontré que certaines contraintes sont principalement impliquées dans la première étape du processus, alors que d'autres influencent principalement la seconde étape du processus. En d'autres termes, des contraintes de tâche différentes sont impliquées dans chaque étape du processus contraignant en deux étapes, ce qui semble suggérer qu'un processus en deux étapes est à l'œuvre pour coordonner les DDL redondants. Des recherches futures devront encore préciser ce processus contraignant en deux étapes pour mieux comprendre la coordination des DDL redondants.

When humans perform movements repeatedly, they are never completely the same. This is possible because many degrees of freedom (DOF) of the human motor system are involved when performing a motor action. In most cases, the number of DOF involved exceeds the minimum necessary to complete the motor task at hand. This results in many possible solutions for a given task, which is the so-called redundancy problem. To coordinate these redundant degrees of freedom (DOF), synergies are often proposed. A synergy is defined as the temporary linking of DOF into task-specific units. Kay (1988) described the emergence of a synergy as the first step of a two-step constraining process due to the interactions amongst environment, organism, and task constraints. In the second step, the constraints act on the synergy, resulting in the specific behavior. This two-step process was examined by looking at the influence of task constraints on synergies, on end-effector kinematics, and on both levels concurrently. To analyze the first step of the two-step process, the emergence of a synergy, was assessed using the uncontrolled manifold analysis of joint angle variability and the second step, the emergence of the specific behavior, was assessed using end-effector kinematics. The results revealed that task constraints influenced synergies (i.e., the first step of the process) and end-effector kinematics (i.e., the second step of the process) independently. More importantly, the results of both synergy and end-effector level demonstrated that some constraints are mainly involved in the first step of the process, whereas other constraints mainly influence the second step of the process. That is, different task constraints are involved in each step of the two-step constraining process, suggesting that a two-step process is at play to coordinate the redundant DOF. Future research should further unravel this two-step constraining process to gain more understanding on the coordination of the redundant DOF.