La cybercinétose, ou le mal des casques de réalité virtuelle
C’est un fait. Nous éprouvons des difficultés lorsque nous mettons un casque de réalité virtuelle (RV) sur la tête. Inconfort, transpiration, somnolence, migraine, voir nausées en cas de port prolongé, nous sommes à peu près tous égaux et vivons péniblement ce phénomène.
Benoit Bardy, Université de Montpellier
À l’heure où le grand bond vers le virtuel semble se confirmer, où les visiocasques se démocratisent, cela fait désordre. Appelons ce phénomène la cybercinétose, en référence au terme anglo-saxon cybersickness. La cinétose désigne de manière plus large le mal du mouvement (motion sickness), ou mal des transports, car il apparaît lors de nos déplacements en bateau bien sûr, mais aussi en voiture, en train et parfois en avion.
Les origines de la cybercinétose sont en partie spécifiques à la technologie des casques de RV, et pour l’autre part communes aux autres situations productrices de cinétoses. Parmi les raisons spécifiques à la RV : la technologie encore balbutiante qui introduit une série d’incohérences. Par exemple, le délai dans la boucle sensori-motrice (entre le moment où nous bougeons la tête et celui où l’image à l’intérieur du casque est mise à jour) atteint des valeurs de 50 à 200 millisecondes. Cela produit toutes sortes de perturbations neuro physiologiques. Par exemple le fonctionnement du réflexe vestibulo-oculaire qui permet de maintenir la direction du regard lorsque l’on tourne la tête.
Mikael Häggström — Image :ThreeNeuronArc.png, CC BY-SA
La distance inter-oculaire du casque, la distance, elle aussi fixe, entre l’œil et l’écran, le temps de rafraîchissement long de l’image, la résolution limitée ou encore le chevauchement grossier des champs visuels droit et gauche créent de nombreuses distorsions ayant pour conséquence une géométrie incorrecte de la structure spatio-temporelle de la scène virtuelle. Ces incohérences ne sont pas simplement intra-sens ou inter-sens, elles sont également sensori-motrices, nous devrions dire moto-sensorielles. En effet, ce sont bien nos mouvements qui révèlent ces incohérences, mettant en jeu une boucle action-perception peu réaliste, déstabilisatrice, et génératrice de cinétoses.
Ces limitations sont importantes mais ne sont pas essentielles. La technologie progresse. Les nouveaux casques sur le marché ont déjà corrigé les erreurs de leurs prédécesseurs, avec de nouvelles fonctionnalités, par exemple le suivi du mouvement des yeux permettant d’asservir la rotation de l’image à celle des yeux. Les latences et résolutions ont considérablement évolué, fournissant une boucle sensori-motrice réaliste propre à limiter nos réactions de nausée.
Conflit entre les sens
La deuxième catégorie de raisons est plus fondamentale : elle concerne les relations entre nos sens, un thème cher des sciences cognitives et des neurosciences parfois appelé Intégration multisensorielle. La théorie classique de l’apparition de la cinétose repose sur le postulat, rarement remis en cause, d’un conflit entre nos sens.
Or, l’idée que nos sens sont en conflit, et donc peuvent nous tromper, n’est pas facile à accepter. Comment pouvons-nous marcher, courir, saisir les objets qui nous entourent, faire du sport, de la danse, conduire notre voiture, bref exécuter des centaines d’actes moteurs quotidiens, parfois avec une extrême précision, dans un environnement physique souvent changeant, en voiture ou dans un train par exemple, en devant nous méfier de ces flux sensoriels que nous avons nous-mêmes créés et qui sont censés nous aider à nous mouvoir de manière efficace ? Quelque chose ne colle pas.
Sommes-nous malades lorsque conduisons tranquillement notre véhicule sur l’autoroute ? Lorsque nous prenons l’ascenseur ? Lorsque nous marchons sur un tapis roulant ou sur la plage contre le vent ? En règle très générale, la réponse est non.
Clicsouris/Wikipedia, CC BY-SA
Pourtant, par exemple, marcher sur un tapis roulant implique bien que le flux optique au niveau de l’œil ne résulte pas seulement des forces horizontales générées pour avancer mais également de la vitesse du tapis ; le retour visuel est donc bien discordant du retour proprioceptif et vestibulaire. En gros, les yeux nous donnent l’impression que nous nous déplaçons deux fois plus vite que nos pieds ! Et deux fois moins vite lorsque nous marchons sur la plage contre le vent.
Ces exemples suggèrent que la non-redondance entre nos sens n’est pas anormale : nous pourrions même dire qu’elle est plus la règle que l’exception, que toute situation physique introduit de multiples covariations (plutôt que conflits) entre nos modalités perceptives. De fait, la subtile division du travail entre nos sens, aux seuils de détection différents, sensibles à des grandeurs physiques complémentaires, est précisément là pour couvrir l’ensemble des situations possiblement rencontrées, et à de rares exceptions, nous informer précisément sur la réalité de notre interaction avec le monde.
Nos mouvements sont relatifs
Les défenseurs d’une explication de la cinétose basée sur la théorie des conflits oublient souvent la physique du monde dans lequel nous vivons ! Il est possible d’être en même temps en déplacement vertical par rapport à la terre et stationnaire par rapport au monde visuel. Cette configuration visuo-proprioceptive révèle que nous sommes, par exemple, dans un ascenseur. La raison en est bien sûr que nos mouvements sont relatifs, qu’ils dépendent du référentiel (terrestre, gravitaire, inertiel) dans lequel ils sont observés, et qu’il est tout à fait commun d’être en même temps stationnaire par rapport à un référentiel et en mouvement par rapport à un autre. Nos sens, dans leur complémentarité, détectent très bien ces persistances et ces changements relatifs.
Alors pourquoi sommes-nous malades ? Parce ces situations rencontrées sont inhabituelles, qu’elles sollicitent de nouvelles covariations sensorielles, que les couplages sensori-moteurs impliquant cette nouvelle relation sont à construire, ce qui nécessite une lente adaptation.
L’acquisition du pied marin permettant de devenir un véritable loup de mer suit ce chemin. Sur le pont d’un bateau, il nous faut apprendre à contrôler notre équilibre à partir de ces nouvelles relations sensorielles, anticiper les mouvements du pont et les effets perturbateurs de la houle, construire cette nouvelle boucle sensorimotrice plus adaptée au support mouvant. Ce processus prend du temps, il est source d’une grande déstabilisation, et c’est cette perte de stabilité qui créé la cinétose.
Une nouvelle théorie posturale de la cinétose s’est progressivement développée au cours des 25 dernières années, logeant les causes du mal des transports dans la perte de stabilité de la boucle sensorimotrice. Cette théorie prédit l’apparition des instabilités posturales avant celle de la cinétose. En effet, ce n’est pas, ou pas uniquement, parce que nous sommes malades que nous sommes instables ; c’est aussi et surtout parce que nous sommes instables que nous sommes malades. Cette théorie explique simplement pourquoi les femmes sont souvent plus sensibles que les hommes, en raison d’une répartition différente des masses corporelles, ou les enfants plus que les adultes, en raison de la prise de taille modifiant continûment leur équilibre.
Cette théorie explique simplement pourquoi en voiture nous sommes plus souvent malades en tant que passager qu’en tant que conducteur (la boucle sensori-motrice est absente dans le premier cas, pas dans le second), et pourquoi sur le pont du bateau fixer du regard l’horizon contribue à réduire le mal de mer. L’horizon est en effet une singularité stationnaire dans le flux optique, il fournit une référence permettant de stabiliser nos oscillations posturales.
Contrôlez votre posture
Appliquée au port du casque de RV, une théorie posturale de la cybercinétose se développe actuellement, nourrie de données expérimentales mis aussi des expériences subjectives des gamers et des fabricants de logiciels RV. Des astuces technologiques – un nez virtuel entre les deux hémi-champs, un repère fixe offrant un repère – ainsi que des scénarios limitant les mouvements saccadés de la tête, des yeux, et favorisant des situations de contrôle actif de la posture, apparaissent intuitivement. Ces astuces et scénarios, associés à l’évolution rapide des spécifications techniques des visiocasques, améliorent le contrôle moteur et réduisent ainsi la cybercinétose.
Un simulateur multisensoriel unique en France – iMose – a été récemment installé au sein du centre EuroMov à Montpellier.
Il permet, grâce à ses dimensions hors normes (une gondole de RV au bout d’un bras robotisé de 7 m de haut) et à ses 6 degrés de liberté, de créer artificiellement et manipuler toutes sortes de relations sensorielles. Des programmes de recherche sur la cybercinétose sont en route, mais aussi plus largement sur le contrôle multisensoriel du mouvement, la perte d’orientation chez les pilotes, les dynamiques d’adaptation à ces situations inhabituelles, les différences individuelles et culturelles, et le rôle que peut jouer la réalité virtuelle lors de l’apprentissage et la rééducation. Cette plateforme technologique est ouverte aux chercheurs et industriels du secteur qui souhaitent creuser ces questions scientifiques et tester leurs équipements de réalité virtuelle.
Benoit Bardy, Professeur en Sciences du Mouvement, directeur du centre EuroMov, membre sénior de l’Institut Universitaire de France (IUF), Université de Montpellier
La version originale de cet article a été publiée sur The Conversation.