Soutenance de thèse de Albertha VAN OPSTAL

L’objectif de cette thèse était d’étudier les bases informationnelles du contrôle de l’interception locomotrice, en utilisant la méthode de la détection des inconsistances qualitatives (QuID) pour analyser la capacité des variables informationnelles à expliquer le comportement observé. Dans trois expériences, nous avons exploré l’interception locomotrice dans une tâche de contrôle de direction en réalité virtuelle. Les participants devaient intercepter des cibles se déplaçant de façon non-uniforme dans le plan horizontal, suivant une trajectoire soit curvilinéaire à vitesse constante, soit rectilinéaire à vitesse non-constante avec une accélération constante (opposée à la direction initiale de mouvement). Contrairement aux positions habituelles, la méthode QuID a révélé que le comportement observé ne pouvait être interprété comme résultant de l’annulation de la dérivée temporelle du premier ordre de l’angle cible-direction () ou l’angle de relèvement de la cible (). L’analyse approfondie de plus de 6000 essais individuels a révélé qu’une stratégie basée sur l’annulation de d/dt était viable pendant la première partie de l’action (jusqu’environ 1.0 s), tandis que les phases plus tardives nécessitaient une composante supplémentaire d’annulation de d2/dt2. En conclusion, l’interception locomotrice de cibles en mouvement non-uniforme ne peut pas être décrite de manière adéquate par les stratégies d’interception locomotrice existantes, définies par (i) l’angle considéré ( ou ) et (ii) sa dérivée temporelle d’ordre entier. Nous suggérons que l’interception locomotrice serait plutôt guidée par une dérivée temporelle d’ordre fractionnaire (dα/dtα) avec 1 < α < 2.

This thesis investigated the informational basis of the control of human locomotor interception behavior from a behavioral dynamics point of view, using Qualitative Inconsistency Detection (QuID) –a novel trial-by-trial analysis method– to analyze the explanatory power of candidate informational variables. In three experiments we explored velocity-constrained locomotor interception of non-uniformly moving targets. Participants in our virtual reality based interception-by-steering task were to intercept targets moving in the horizontal plane, either along curvilinear trajectories at a constant speed, or along rectilinear trajectories at a non-constant speed with constant acceleration (opposite to the initial movement direction). Contrary to conventional tenets, application of the QuID method demonstrated that steering behavior could not be adequately understood as resulting from nulling the first-order time derivative of either the target-heading angle  or the target’s bearing angle . In-depth analysis of over 6000 individual trials revealed that operation of d/dt nulling was viable in the early phase (i.e., the first second) of the interceptive action, while later stages required a combination of d/dt and d2/dt2 nulling. Overall, we conclude that locomotor interception of non-uniformly moving targets cannot be adequately captured by any of the traditional interception strategies, based on categorical differences in (i) the particular angle considered ( or ) and (ii) its particular integer-order time derivative. We suggest that such locomotor interception behavior is guided by information in the form of a fractional-order time derivative (dα/dtα) with 1 < α < 2.