Les opérations contrôlées à distance par l’intermédiaire d’outils issus des nouvelles technologies de communication amènent l’individu à s’immerger dans des environnements caractérisés par des contraintes spatiales inhabituelles. En guise d’illustration, le guidage d’un curseur sur un écran informatique requiert l’intégration des transformations de plan et d’échelle entre l’espace physique et l’espace visuel. Dans cette situation, la concordance existant généralement entre les différents systèmes sensoriels impliqués dans l’action (principalement les systèmes proprioceptif, plus généralement tactilo-kinesthésique, vestibulaire et visuel) est ainsi largement réduite. Les paramètres spatio-temporels des déplacements segmentaires ne co ïncident plus véritablement avec les paramètres spatio-temporels des trajectoires motrices perçues sur l’écran. Une telle décorrélation entre les informations visuelles et proprioceptives (ou motrices) existe de fait dans les situations impliquant la manipulation indirecte d’objets dans les trois dimensions de l’espace, c’est-à-dire à partir d’informations présentées sur un écran vidéo situé en dehors du champ de l’action (téléopération). C’est le cas, en particulier, lorsque les objets en question présentent un danger pour l’intégrité de l’organisme, lorsqu’ils ne sont pas accessibles directement, ou encore dans certaines situations visant à optimiser l’intervention humaine (pilotage d’un robot à distance, manipulation de substances dangereuses, intervention sur le cerveau..., voir à ce sujet Orliaguet et Coello, 1998). Dans ces situations de téléopération, les informations visuelles permettant le contrôle des déplacements segmentaires sont capturées par une caméra puis projetées sur un écran vidéo de contrôle, la position excentrée de ce dernier introduisant généralement un décalage entre l’axe du regard et l’orientation du déplacement segmentaire.

L’utilisation d’un écran vidéo dans le guidage des déplacements segmentaires s’accompagne généralement d’une détérioration des performances par rapport à une situation de contrôle direct du mouvement, ceci même lorsque aucune distorsion spatiale n’est introduite (Smith & Smith, 1990). Cette détérioration se traduit par une difficulté à évaluer les positions relatives des éléments structurant la scène visuelle, ceci affectant en particulier l’évaluation des distances relatives. Pour Massimo et Sheridan (1989), cette baisse de performance résulterait en partie de la construction du champ visuel, du fait d’une réduction des indices permettant en situation naturelle la perception de la structure de l’espace d’action. Cette réduction concerne, au niveau rétinien les indices monoculaires structuraux ou dynamiques de profondeur spatiale (interposition, taille, luminance et densité relative, disparité monoculaire, accommodation). En outre, la scène visuelle est projetée sur un plan bidimensionnel rendant inopérants certains indices binoculaires (disparité et parallaxe binoculaire) qui contribuent habituellement à la perception de l’éloignement des objets (Cutting & Vishton, 1995 ; Reinhardt-Rutland, 1996). À cela s’ajoute le fait que les mouvements de l’observateur ne génèrent pas de flux optique (déplacement sagittal) ou de parallaxe de mouvement (déplacement latéral), informations intervenant également dans la perception de la profondeur spatiale (Bingham & Pagano, 1998 ; Cornilleau-Pérès & Gielen, 1996). Il devient également impossible de déterminer la distance à laquelle se trouve un objet uniquement à partir de sa taille rétinienne (dans l’hypothèse d’un objet familier), puisque cette dernière ne dépend plus uniquement de la distance à laquelle se trouve l’objet par rapport au point d’observation, mais également de sa distance par rapport à l’objectif de la caméra.

En situation de téléopération, le point de vue de la caméra ne correspond pas à celui de l’observateur et l’écran de contrôle est généralement placé latéralement par rapport à celui-ci. La direction du mouvement sur l’écran va ainsi dépendre de la position de ce dernier et de l’orientation de la caméra, tandis que son amplitude (ainsi que la taille apparente des objets ou des outils manipulés) va dépendre à la fois de l’éloignement de la caméra et de la distance focale de l’optique utilisée. L’introduction d’un écran vidéo entre le geste perçu et le geste réellement effectué entraîne, comme nous l’avons déjà souligné, une absence de concordance entre les informations visuelles et proprioceptives (ou motrices) ce qui va nécessiter, de la part de l’opérateur, de réorganiser temporairement son espace d’action afin de pouvoir réaliser des tâches de haute précision (Orliaguet & Coello, 1998). La complémentarité des informations fournies par les différents systèmes sensoriels facilite en général la planification d’un déplacement segmentaire et son ajustement en cours d’exécution (voir section II). Ceci explique en partie pourquoi le recours à la téléopération doit nécessairement s’accompagner d’une procédure d’apprentissage.

Le contrôle de la motricité fine s’appuie sur les propriétés kinesthésiques du mouvement, en particulier les retours de force résultant de l’interaction avec les objets qui offrent une résistance à la déformation. En chirurgie classique par exemple, l’incision d’un tissu organique repose en partie sur une évaluation kinesthésique et tactile de sa résistance au contact des outils. Cependant, la même opération chirurgicale réalisée sous contrôle vidéo limite l’utilisation de ces informations dynamiques. En raison du moment d’inertie induit par la longueur des outils utilisés, les retours de forces sont moins susceptibles de permettre une évaluation des caractéristiques du mouvement, ainsi que de la structure et de la résistance des tissus manipulés (Bholat, Haluck, Kutz, Gorman, & Krummel, 1999). Par ailleurs, la forme des outils utilisés dans le cas particulier de la téléchirurgie induit un trajet moteur inverse en comparaison à celui de l’extrémité de l’outil. Les pinces chirurgicales possèdent en outre moins de degrés de liberté (4 pour les outils laparoscopiques) que n’en possède la main (6 degrés de libertés). Cette contrainte mécanique diminue la précision du guidage tridimensionnel des instruments (Schurr, Buess, Neisius, & Voges, 2000).

La réalisation d’un acte moteur peut se faire sur la base de deux systèmes de référence. Un système de référence égocentré permettant de déterminer la position d’une cible visuelle en référence à une origine spécifiée proprioceptivement, ou un système de référence allocentré permettant de déterminer la position de cette cible en référence à une origine définie visuellement (Blouin et al, 1993 ; Coello & Rossetti, 2000). Le choix d’un système de codage plutôt qu’un autre semble dépendre des contraintes imposées par la tâche et de la disponibilité des indices visuels, notamment en ce qui concerne la position initiale du segment corporel utilisé (Coello & Rossetti, 2000 ; Desmurget, Pélisson, Rossetti, & Prablanc, 1998 ; Redding & Wallace, 1996). Par ailleurs, les informations visuelles dynamiques sont peu précises pour guider le déplacement d’un segment corporel au-delà de 40^o d’angle du point de fixation (Paillard & Amblard, 1985 ; Temprado, Vielledent, & Proteau, 1996), ce qui suppose qu’au-delà de cette limite, l’initiation d’un mouvement doit nécessairement s’appuyer sur un système de référence égocentré. À l’inverse, un système de référence allocentré pourrait intervenir lors de la phase d’ajustement terminal, notamment sur la base d’une évaluation des positions relatives de la cible et de la main. Ceci suggère que les systèmes de référence égocentrés et allocentrés peuvent être recrutés successivement au cours de l’action (Paillard, 1991). Par ailleurs, des études récentes ont montré que ces systèmes de référence ne sont pas nécessairement indépendants et qu’ils peuvent exercer une influence réciproque, notamment lors de la perception de la position d’une cible visuelle (Sterken, Postma, De Haan, & Dingemans, 1999).

Les points abordés précédemment montrent que les discordances intersensorielles observées en situation de téléopération conduisent à privilégier les informations visuelles au détriment des informations proprioceptives dans l’organisation et le guidage du mouvement. Or, en situation naturelle, le déplacement d’un segment corporel vers une cible visuelle (atteinte d’une position dans l’espace proche, saisie et déplacement d’un objet...) est plus adapté lorsque les informations sensorielles participant à l’action sont globalement disponibles avant et pendant l’exécution d’un mouvement (pour une présentation détaillée voir Desmurget et al, 1998 ; Jeannerod, 1988). Ce gain d’efficacité se caractérise par une meilleure précision et une réduction de la variabilité spatiale et temporelle lors de productions motrices successives. Le rôle respectif des différents systèmes sensoriels impliqués dans l’action doit ainsi être évalué, ceci afin de mieux appréhender les conséquences comportementales qui peuvent découler d’une absence de concordance entre les différents systèmes sensoriels.

Bien que de nombreuses études aient démontré le rôle postural et kinesthésique de la proprioception musculaire, tendineuse et articulaire (voir Roll, 1994), la participation des signaux proprioceptifs à la planification d’un déplacement visuo-manuel reste l’objet d’un débat théorique important (Coello & Rossetti, 2000 ; Desmurget et al., 1998). En effet, bien que de nombreuses données cliniques et psychophysiques soient venues confirmer une dégradation des performances visuo-motrices lorsque l’information proprioceptive est rendue expérimentalement imprécise ou est neurologiquement supprimée, des controverses subsistent quant au statut du signal proprioceptif segmentaire pour la spécification des paramètres de l’action.

La participation des informations visuelles à la planification du mouvement comporte deux volets. Dans un premier temps, l’objectif de l’action est discriminé et donne lieu à un ancrage positionnel du système visuel conformément à sa position. L’orientation d’une cible visuelle, mesurée par un positionnement segmentaire, est généralement évaluée avec un niveau de précision élevé, quelle que soit la structure de la scène visuelle. À l’inverse, la distance à laquelle se trouve cette cible est estimée avec une assez bonne précision dès lors que la scène visuelle est de taille suffisante (Coello & Grealy, 1997), et fortement structurée (Coello & Magne, 2000 ; Foley & Held, 1972). Le codage positionnel semble ainsi s’appuyer sur des indices différenciés (rétiniens ou extra-rétiniens) selon le paramètre spatial considéré (distance ou direction). Contrairement à l’orientation qui est correctement perçue même en situation visuelle appauvrie (les erreurs motrices angulaires sont généralement inférieures à 5 degrés), la perception de la distance requiert une sensibilité aux variations des propriétés intrinsèques (taille ou luminosité relative), et extrinsèques (position ou densité relative) des éléments (texture) composant les surfaces perçues (Gibson, 1979). Il est intéressant de noter que les estimations de distance sont plus précises lorsque les indices visuels sont positionnés dans l’espace d’action, c’est-à-dire entre l’origine et le point terminal de la trajectoire motrice (Coello et al., 2000).

Au cours du déroulement de l’action, le déplacement segmentaire est optimisé par l’utilisation en ligne des informations proprioceptives (Coello, Orliaguet, & Prablanc, 1996 ; Lackner & Dizzio, 1994) ou visuelles (Goodale, Pélisson, & Prablanc, 1986 ; Paulignan, MacKenzie, Marteniuk, & Jeannerod, 1991 ; Prablanc & Martin, 1992). Alors que les perturbations inertielles de faible intensité affectant le déplacement segmentaire ou l’équilibre postural donnent généralement lieu à des corrections non visuelles avec une latence très brève (inférieure à 100 ms, voir Jeannerod, 1988, pour une synthèse), la réaction à des perturbations visuelles nécessite en général un temps de traitement plus important. Dans les tâches visuo-manuelles, des modifications précoces (100 ms) de l’accélération segmentaire ont été observées en réponse à un déplacement inattendu de la position de la cible (Castellio, Paulignan, & Jeannerod, 1991 ; Paulignan et al., 1991). Toutefois une réorientation significative du trajet moteur est rarement obtenue avant un délai d’environ 200 ms (Paulignan et al., 1991 ; Pisella, Arzi, & Rossetti, 1998). Par ailleurs, la durée de traitement requise pour permettre une correction des trajectoires motrices varie en fonction des caractéristiques spatiales que l’individu doit prendre en compte. Par exemple, alors que 200 ms sont nécessaires dans une tâche de pointage visuo-manuel pour interrompre ou corriger la trajectoire de la main suite à un changement de position de la cible, 280 ms sont nécessaires pour ajuster la trajectoire motrice lorsque le signal de correction est signifié par un changement de couleur de la cible (Pisella & Rossetti, 2000). En outre, les corrections sont plus précoces lorsque l’ajustement porte sur l’amplitude du mouvement (inférieures à 200 ms), que sur sa direction (supérieures à 200 ms, Coello et al., 1996). Curieusement, la vision de la main en cours d’exécution ne semble pas constituer un critère décisif pour obtenir des corrections de la trajectoire motrice en réponse à une perturbation de la position de la cible (Goodale et al., 1986). Cependant, la fovéalisation de la cible tout au long du déroulement de l’action entraîne une optimisation des ajustements moteurs se traduisant par une réduction de la variabilité spatiale des trajectoires (Prablanc, Pélisson, & Goodale, 1986). Enfin, les contraintes de précision influencent la durée d’exécution du mouvement de telle manière que ce dernier soit adapté à la taille et à l’éloignement de la cible. Ainsi, pour maintenir un niveau de précision spatiale constant, quel que soit le lieu de l’espace visé, la durée d’exécution du mouvement doit progresser selon une fonction logarithmique du rapport de deux fois la distance sur la taille de la cible (loi de Fitts, 1954).

Les études fondamentales concernant le contrôle du mouvement à distance se sont principalement appuyées sur deux systèmes de présentation de l’information visuelle : l’écran d’ordinateur et l’écran vidéo. L’écran d’ordinateur retransmet en temps réel la trajectoire motrice sous forme d’une trace continue en l’absence de tout élément contextuel (excepté le point initial du mouvement et la cible). Inversement, l’écran vidéo retransmet toutes les caractéristiques de l’espace d’action mais avec, du point de vue de l’acteur, une orientation et une échelle qui généralement ne concordent pas avec la réalité physique de cet espace. D’une manière générale, les recherches ayant eu recours à ces deux modes de présentation de l’information visuelle se sont principalement centrées sur les performances visuo-motrices lorsqu’une perturbation affectant la direction ou l’amplitude du déplacement segmentaire est introduite sur l’écran de contrôle.

À une amplitude de mouvement donnée peut correspondre une distance plus petite ou plus grande sur l’écran (par exemple, un gain de 0,5 signifie qu’une cible située à 15 cm du point de départ sur l’écran se situe, dans la réalité, à une distance de 30 cm). L’ensemble des études réalisées dans ce domaine intègre des perturbations allant d’un gain de ± 0,25 jusqu’à ± 0,5 de la réalité spatiale. Il existe cependant une différence majeure selon que l’information visuelle est présentée sur un écran vidéo ou un écran d’ordinateur. La modification du gain sur un écran vidéo entraîne une modification de la taille des objets composant la scène visuelle (notamment la taille de la main), qui peut être détectée par l’observateur et l’informer du changement d’échelle introduit préalablement à l’action. À l’inverse, la modification du gain sur un écran d’ordinateur affecte uniquement les paramètres cinématiques du mouvement et ne peut donc pas être détectée avant le déclenchement de l’action. En conséquence, l’effet d’une perturbation en amplitude sera abordé séparément pour ces deux modes de présentation de l’information visuelle.

La perturbation en amplitude est obtenue en modifiant, à partir d’un algorithme simple, le rapport existant entre la distance réelle et la distance correspondante sur l’écran. Relativement peu d’études se sont spécifiquement centrées sur l’effet d’une perturbation en amplitude lors du contrôle indirect du mouvement à partir d’un écran d’ordinateur. Les seules données disponibles concernent une tâche au cours de laquelle le sujet doit déplacer un curseur entre deux signaux visuels, la trajectoire étant visible ou non pendant l’exécution motrice. Dans cette situation, l’erreur en amplitude au premier essai correspond approximativement à la modification de gain introduite dans la présentation visuelle. Pine, Krakauer, Gordon et Ghez (1996) observent par exemple qu’un gain de 1,35 induit une augmentation de 32,5 % de l’amplitude gestuelle. Récemment, une étude de Krakauer, Pine, Ghilardi et Ghez (2000) est venue confirmer ce résultat (augmentation de 46 % de l’amplitude gestuelle pour un gain de 1,5), malgré la vision continue des trajectoires motrices. Cependant rien ne peut être conclu concernant l’ajustement en ligne des trajectoires puisque, dans cette étude, les sujets avaient pour consigne de ne pas corriger leur mouvement. La répétition des essais entraîne une élimination quasi complète de l’erreur motrice. L’adaptation, bien que très importante au cours des dix premiers essais, n’est pourtant complètement réalisée qu’après environ 70 répétitions (Pine et al., 1996). Le peu d’études portant sur une perturbation de cette nature ne permet toutefois pas de généraliser les capacités d’adaptation mentionnées à des distorsions d’une autre ampleur. Par ailleurs, lorsque le gain en amplitude fluctue en fonction de la direction initiale du mouvement (par exemple un gain supérieur à 1 pour les directions 15^o, 30^o, et 45^o et inférieur à 1 pour les autres directions), aucune adaptation n’est observée (Bock, 1992). Enfin, aucune donnée sur la variation du temps de mouvement en phase d’apprentissage ou sur la forme des trajectoires au cours des différents essais n’est disponible dans la littérature.

Un changement soudain d’échelle de l’information visuelle induit par un changement de la distance focale de l’objectif de la caméra affecte l’amplitude et la durée des mouvements (Ferrel, Leifflen, Orliaguet, & Coello, 2000 ; Orliaguet, Bianchi, Hatwell, & Roulet, 1989). L’erreur au premier essai est proportionnelle à l’intensité du gain utilisé, tout en restant inférieure à la perturbation introduite. Un gain de ± 1,25 induit, par exemple, une augmentation ou une réduction de l’amplitude des trajectoires de 10,7 % en moyenne (Ferrel et al., 2000). L’absence de correspondance entre l’erreur motrice terminale et la perturbation introduite peut être interprétée comme une capacité de l’acteur à s’appuyer sur la taille apparente des objets pour déterminer la distance à parcourir. Elle peut également résulter d’un ajustement partiel de la trajectoire en cours d’exécution sur la base des informations visuelles dynamiques puisque les trajets moteurs sont généralement contrôlés visuellement. En effet, Ferrel et al. (2001) rapportent que pour un gain de 0,75, l’hypométrie observée lors du premier essai (environ 4 cm) diminue sensiblement en présence d’un contexte composé d’objets familiers (environ 1,8 cm), mais augmente considérablement en absence de contrôle visuel du trajet moteur (environ 11 cm).

Le biais visuel directionnel est obtenu en déplaçant à l’insu des sujets la surface sur laquelle les mouvements sont réalisés (tablette à digitaliser par exemple, Cunningham, 1989), ou en déviant à l’aide d’un algorithme simple le trajet du curseur lors de sa présentation sur l’écran (Imamizu & Shimojo, 1995, Krakauer et al., 2000). La déviation du geste perçu visuellement intervient sans que les positions respectives du point de départ et des cibles n’aient été altérées. Les trajectoires motrices subissent ainsi une perturbation directionnelle dans un champ visuel non biaisé. Les résultats de ces études indiquent que l’erreur angulaire au premier essai est fonction de l’intensité de la déviation directionnelle (Cunningham, 1989 ; Imamizu & Shimojo, 1995 ; Kim, Ellis, Tyler, Hannaford, & Stark, 1987 ; Krakauer et al., 2000). Par exemple, Krakauer et al. (2000) obtiennent une erreur angulaire au premier essai de 30 degrés pour une perturbation de 30^o, malgré un contrôle visuel des trajectoires (Pine et al. (1996) obtiennent une augmentation de l’erreur angulaire au premier essai de 19,4 degrés pour un biais directionnel de 20^o sans contrôle visuel des trajectoires). Cunningham (1989) observe cependant que la déviation angulaire varie selon l’intensité de la perturbation (14,5 degrés ; 45,2 degrés ; 25,4 degrés et 13,3 degrés pour des perturbations respectives de 45^o, 90^o, 135^o et 180^o, mais ce résultat est une moyenne sur 128 essais, la cible étant toujours atteinte). Par ailleurs, la durée de mouvement est également maximale à 90^o (respectivement 2,02 s, 2,09 s, 2,02 s et 2,02 s pour 45^o, 90^o, 135^o et 180^o), suggérant que l’efficacité des corrections en cours d’exécution dépend en partie de l’intensité de la perturbation directionnelle. D’autres résultats, obtenus avec des tâches de suivi d’une cible mouvante, sont venus confirmer le fait que l’erreur angulaire maximale est observée pour des biais directionnels de 90^o (Bernotat, 1970 ; Kim et al., 1987).

La trajectoire du bras est contrôlée indirectement à partir d’une image vidéo du mouvement incluant une rotation de la totalité de la scène visuelle (modification de l’orientation de la caméra). L’ensemble du champ visuel subit ainsi une rotation mais conserve sa structure, la perturbation étant isotropique quel que soit le point de l’espace. La distance et la direction de chacune des cibles rapportées au point de départ de l’action restent donc identiques, ce qui inclut que les paramètres moteurs sont inchangés. Les études ayant utilisé un écran vidéo pour contrôler l’action se sont essentiellement centrées sur les mouvements de pointage guidés visuellement en cours d’exécution (Ferrel, 1998 ; Pennel et al., 2001 ; Smith & Smith, 1990). Les données obtenues mettent généralement en évidence une augmentation de l’erreur angulaire terminale avec un accroissement du biais directionnel. Pennel et al. (2001) observent que l’erreur angulaire augmente de façon linéaire avec un biais directionnel compris entre 15^o et 45^o (respectivement 1,5 degré, 2,72 degrés, et 4,64 degrés pour des perturbations de 15^o, 30^o et 45^o, résultats moyens calculés sur 20 essais). Les observations rapportées suggèrent par ailleurs l’existence de corrections en ligne de la direction du mouvement, puisque l’erreur observée au premier essai est plus faible que l’intensité de la perturbation (l’erreur terminale représente environ 30 % de la perturbation, quelle que soit l’intensité du biais directionnel, alors que l’orientation initiale de la trajectoire correspond à l’erreur attendue). Avec des perturbations plus importantes, Ferrel (1998) constate que l’erreur angulaire au premier essai est plus faible pour une perturbation de 90^o, que pour une perturbation de 135^o et 180^o (respectivement 70 degrés, 90 degrés et 110 degrés pour une perturbation de 90^o, 135^o et 180^o). Cette étude met également en évidence un nombre de sous-mouvements et un temps d’exécution plus importants pour une perturbation de 135^o que pour les deux autres niveaux de perturbations. Ces résultats suggèrent ainsi qu’un biais directionnel de 135^o est plus contraignant en termes de traitement spatial que les autres biais. Cependant, le fait que les erreurs spatiales soient systématiquement inférieures aux perturbations introduites suggère que les corrections motrices en cours d’exécution opèrent de manière précoce.

La notion de transfert d’apprentissage exprime le fait que l’adaptation à une perturbation en amplitude ou en direction réalisée en un point de l’espace se généralise à d’autres points de l’espace, ou à des segments corporels encore non sollicités pour réaliser la tâche.

Bock (1992) observe que la modification du gain du signal visuel sur l’écran d’ordinateur entraîne une adaptation qui se transfère complètement pour des cibles placées dans des directions (l’adaptation à un gain de 0,5 se transfère à des orientations comprises entre 0 et 180 degrés, Bock, 1992 ; Krakauer et al, 2000 ; Pine et al., 1996) ou des amplitudes (l’adaptation à un gain de 0,5 se transfère à un changement d’amplitude de 9 cm, Bock & Burghoff, 1997 ; Krakauer et al., 2000) différentes. Cependant, le transfert en amplitude dépend de l’éloignement de la cible. Bock et Burghoff (1997) constatent en effet que l’adaptation à un gain de 0,5 ne se transfère que partiellement lorsque la variation d’amplitude excède 20 cm. En accord avec cette observation, Bock et Burghoff (1997) observent qu’un apprentissage sélectif d’un gain différent selon l’éloignement de la cible (0,5 ou 1) n’est possible que lorsque la différence de distance est d’au moins 10 cm. Par ailleurs, aucun transfert à d’autres segments corporels n’est observé lors d’une adaptation en amplitude (Bock, 1992).

En utilisant un écran d’ordinateur comme écran de contrôle, Cunningham (1989) observe un transfert presque complet d’apprentissage lorsqu’on applique une rotation de ± 90^o par rapport à la direction utilisée lors de la phase d’apprentissage. Cependant, ces résultats sont à nuancer dans le sens où ce transfert ne semble pas isotropique si l’on considère le contrôle temporel du mouvement. En effet, Imamizu, Uno, et Kawato (1995) observent, à partir de la durée des trajectoires, un transfert d’apprentissage variable selon la direction de la nouvelle cible à pointer en présence d’un biais directionnel de 75^o. Le transfert est meilleur pour les cibles directionnellement proches de celles utilisées au cours de l’apprentissage (écart angulaire inférieur ou égal à 90^o), que pour les cibles plus éloignées (écart angulaire supérieur à 90^o). Ces données ont été récemment confirmées par l’équipe de Claude Ghez (Université de Colombia) qui a montré que l’adaptation à une perturbation directionnelle de 30^o se transfère tant que le changement d’orientation du mouvement n’excède pas 45^o (Krakauer et al., 2000 ; Pine et al., 1996). Le taux de transfert diminuant progressivement entre 0^o et 45^o semble indiquer par ailleurs que l’apprentissage est spécifique d’une direction donnée.

L’introduction d’une perturbation visuelle induit une discordance entre les informations visuelles et proprioceptives qui ne semble pas pouvoir être consciemment perçue. En effet, au cours d’une tâche visuo-manuelle, Ferrel et al. (2000) observent que la modification du gain visuel (± 0,25), alors que la position de la cible reste constante, induit chez les sujets la sensation de déplacements d’amplitudes différentes. En outre, dans une tâche similaire Fourneret et Jeannerod (1998) remarquent qu’un décalage de 10^o de la trajectoire visuelle par rapport à la réalité n’est pas détecté consciemment. Lorsqu’ils sont questionnés, les sujets estiment en général que le mouvement qu’ils ont produit correspond à ce qu’ils ont vu. La perception consciente que le déplacement perçu sur l’écran ne correspond pas au trajet réel de la main semble pourtant apparaître quand la déviation devient plus importante. Par exemple, une déviation angulaire de 90^o des trajectoires est systématiquement perçue (Ferrel, 1998).

L’ensemble des études relatives à la situation de téléopération suggère fortement que le contrôle du mouvement à distance impose des contraintes spatiales inhabituelles qui doivent faire l’objet d’investigations théoriques et ergonomiques spécifiques. Le point essentiel qui ressort de cette synthèse est très certainement le fait que la décorrélation de l’espace visuel et de l’espace physique exclut toute adaptation spontanée du système sensori-moteur en situation de contrôle du mouvement à distance. Un apprentissage doit avoir lieu pour permettre une recalibration de l’espace moteur en référence aux propriétés métriques fournies par le système visuel. Les conséquences majeures en situation de téléopération d’une telle décorrélation sur le contrôle sensori-moteur sont résumées ci-dessous, accompagnées de quelques suggestions concernant les aspects ergonomiques pouvant favoriser l’adaptation de l’individu à un environnement spatial inhabituel.

Concernant la motricité contrôlée directement, il paraît clair que les systèmes sensoriels visuel et proprioceptif sont largement impliqués dans l’organisation et le contrôle d’une réponse motrice dirigée vers une cible visuelle. Bien que la spécification des paramètres spatiaux concernant l’objectif à atteindre implique en premier lieu la vision, les informations proprioceptives participent toutefois à l’organisation de la réponse motrice en contribuant notamment à l’évaluation posturale des segments corporels, en particulier avant le déclenchement de l’action (Desmurget et al., 1998 ; Vindras et al., 1998). Contrairement aux études portant sur le contrôle direct du mouvement, le rôle respectif des informations visuelles et proprioceptives dans le contrôle du mouvement à distance n’a pas fait l’objet d’études systématiques. Au vu des données présentées, il apparaît pourtant que l’absence de concordance entre les espaces visuel et proprioceptif conduit à accorder une plus grande importance aux informations visuelles. En effet, la distance et la direction définissant l’objectif à atteindre sont toujours spécifiées relativement à un point de référence visuel sur l’écran de contrôle (en général la main), le recours à un référentiel égocentré n’étant pas envisageable du fait de la discordance inter-sensorielle. Cette « capture visuelle » est manifeste lorsque la scène visuelle présentée à l’individu indique spécifiquement que la structure de l’espace d’action est inchangée, mais que celui-ci a subit une rotation (Pennel et al., 2001), ou une modification d’échelle (Ferrel et al., 2000). Dans ces situations, la performance spatiale correspond exactement à l’écart main-cible tel qu’il apparaît sur l’écran. Les modifications introduites préalablement à l’action, même lorsqu’elles sont consciemment perçues, ne sont pas prises en compte dans l’organisation de la réponse motrice (changement d’orientation de la main par exemple, Pennel et al., 2001). Par ailleurs, les entretiens postexpérimentaux indiquent sans ambigu ïté que les informations proprioceptives sont fortement négligées dans l’évaluation de l’action en présence d’une perturbation visuelle. Aucun individu ne parvient en effet à rapporter explicitement les différents trajets parcourus par la main lorsque le gain visuel varie, même lorsque la distance physique à laquelle se trouve la cible reste inchangée (Ferrel et al., 2000). La même observation est faite en présence d’un biais directionnel, l’orientation subjective du trajet moteur est toujours en adéquation avec les informations visuelles, malgré la présence d’une discordance avec les informations proprioceptives (Fourneret & Jeannerod, 1998).

L’introduction d’une déviation de l’espace visuel s’accompagne toujours d’une chute de performance qui croît avec l’intensité de la perturbation pour une perturbation en amplitude et, jusqu’à 135^o pour une perturbation en direction. L’adaptation sensori-motrice a lieu quel que soit le degré de perturbation, mais est beaucoup plus rapide en présence d’un espace visuel structuré. Dans ce dernier cas, le nombre d’essais nécessaires à l’élimination de l’erreur spatiale terminale est sensiblement identique que la perturbation concerne l’amplitude (Ferrel et al., 2000) ou la direction (Pennel et al., 2001) des trajectoires motrices. La recalibration visuo-motrice ne semble pas être favorisée par un contrôle visuel continu des trajectoires en cours d’exécution. Ce résultat corrobore l’hypothèse d’une adaptation sensori-motrice intervenant essentiellement au niveau de la spécification des paramètres moteurs préalablement au déclenchement de l’action.

Les situations de contrôle du mouvement à distance présentent ainsi de multiples spécificités. Un recours aux cadres théoriques issus des études sur le contrôle direct du mouvement présente de ce fait certaines limites, notamment en ce qui concerne le problème des référentiels qui doit être abordé de manière spécifique. En situation de contrôle direct du mouvement, les informations visuelles et proprioceptives sont quasiment redondantes et peuvent se substituer l’une à l’autre (Redding & Wallace, 1996) ou être utilisées conjointement (Rossetti et al., 1994) lors de la spécification des paramètres de l’action (en particulier concernant la spécification posturale préalablement à l’action). Le cadre de référence prévalant pour les tâches visuo-manuelles semble être centré sur la main (Vindras & Viviani, 1998). La vision indirecte du mouvement induit une discordance entre espace visuel et espace proprioceptif qui suggère que les paramètres moteurs ne peuvent être spécifiés avec précision que sur la base de certains indices visuels. La référence égocentrée étant brisée (la direction du regard et l’objectif à atteindre par la main ne concordent plus spatialement), les paramètres moteurs sont nécessairement inférés à partir d’un point de départ visuel. Les résultats de Pennel et al. (2001) montrent que ce point de référence visuel peut être, selon les individus, une référence externe au corps (point sur l’écran vidéo, certainement induit par l’absence de variation effective de la position initiale de la main), ou bien la main elle-même, là où elle est perçue visuellement. Dans ce dernier cas, si les changements de position de la main sont bien détectés, son orientation est systématiquement ignorée, l’observateur continuant à considérer que le droit devant subjectif (axe sagittal) correspond à l’axe vertical de l’écran. Le choix d’une référence externe ou centrée sur la main ne paraît pas avoir d’incidence sur les adaptations ultérieures, mais requiert la prise en charge d’une erreur motrice de plus grande amplitude lorsque la position visuelle de la main est prise en compte. Amener l’opérateur à mieux évaluer l’orientation de sa main en position de départ, ce qu’il ne fait pas naturellement en présence d’un biais directionnel, devrait vraisemblablement améliorer ses performances visuo-motrices.

Cette étude a été réalisée dans le cadre d’un contrat passé avec le ministère de l’Éducation nationale, de la Recherche et de la Technologie (action concertée incitative Télémédecine et Technologie pour la santé : « Apprentissage et contrôle du geste en chirurgie vidéo-assistée », responsable J..P. Orliaguet).