Numerical Neuropsychology - Behind & beyond the screen - Congrès 2020 de l'Association québécoise des neuropsychologues (AQNP) - Association ...
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Numerical Neuropsychology - Behind & beyond the screen
Congrès 2020 de l’Association québécoise des neuropsychologues (AQNP)
1
emilie.lacroix@uclouvain.be
Plan
Historique/définitions
Etats des lieux:
Numerical Neuropsychology - Quelques exemples d’outils cliniques.
Behind & beyond the screen
Behind the screen: De la conceptualisation en laboratoire à la
pratique clinique.
Exemple de développement d’un nouvel outil: Le VSAD.
Beyond the screen:
Environnements virtuels.
Testing à distance.
Perspectives & enjeux futurs.
2
Historique & définitions
DE LA PRÉHISTOIRE DE LA NEUROPSYCHOLOGIE A LA
NEUROPSYCHOLOGIE 3.0
3
« Innovation »
Ensemble du processus qui se déroule depuis la naissance d'une idée jusqu'à sa matérialisation, en passant par
l'étude du marché, le développement du prototype et les premières étapes de la production.
« Technologie »
Étude des outils, des machines, des procédés et des méthodes employés dans les diverses branches de
l'industrie/l’artisanat,…
Ensemble cohérent de savoirs et de pratiques dans un certain domaine technique, fondé sur des principes
scientifiques
« Numérique » (Qui relève des nombres)
En informatique
1. Se dit de la représentation d'informations ou de grandeurs physiques au moyen de caractères, tels que des
chiffres, ou au moyen de signaux à valeurs discrètes.
2. Se dit des systèmes, dispositifs ou procédés employant ce mode de représentation discrète, par opposition
à analogique.
(Larousse 2017)
4
Et en neuropsychologie ?
5
6
La préhistoire de la neuropsychologie (T. Parsons, 2016)
7
Des neurologues et des (neuro)psychologues …
Alfred Binet & Alexander Luria
Théodore Brenda Milner, Luria-Nebraska
Anne Anastasi, the Le cas HM, le Battery (batterie sans
Simon - David “test guru” écrit la Wisconsin Card
première Robert Yerkes Louis Leon procedure
Wechsler première edition Sorting Test (WCST) d’administration /
échelle Test Alpha – Thurstone,
Wechsler- de “Psychological comme outil scoring) => revision
métrique Béta 1ère analyse Bellevue Testing” d’évaluation des par Charles Golden
d'intelligence guerre factorielle, battery fonctions
(test Binet et mondiale société de => WISC,.. exécutives
Simon) psychométrie
8
Et en parallèle …
Évolution et obsolescence des nouvelles technologies
David
Wechsler
Anne Anastasi Brenda Milner Alexander Luria ?
ENIAC MS-DOS Linus Write-Top LINUX IBM SIMON OCULUS RIFT
IBM 1401
9
Évolution… et obsolesence de nos évaluations
“It’s ironic that people come in to the lab to have a assessment of driving using the TMT test”
10“It’s ironic that people come in to the lab to have a assessment of driving using the TMT test”
=> “If we want know if somebody can drive a car, we should ask him to drive the car ! ”
Robert Bilder, December 2019, NavNeuro podcast.
https://www.navneuro.com/33-neuropsychology-3-0-with-dr-bob-bilder/
=> Nos outils actuels sont-ils encore pertinents ?
11Quizz
Pensez-vous appartenir à la génération de neuropsychologues:
1.0
2.0
3.0
12Définitions et concepts
Neuropsychology 1.0, 2.0, 3.0 (Robert Bilder)
Neuropsychologie 1.0 (1950-1979)
Neuropsychologie 2.0 (1980-Present)
Neuropsychologie 3.0 (Present => … )
13Alexander Luria Thomas Parsons
Anne Anastasi
IBM 1401 MS-DOS
Neuropsychologie 1.0 Neuropsychologie 2.0 Neuropsychologie 3.0
14Définitions et concepts
Thomas Parsons (2016)
Neuropsychologie 1.0: Premières études de localisations de
déficits neurologiques et observations de comportements –
naissance des premières batteries standardisées (papier-
crayon)
Neuropsychologie 2: Batteries informatisées – évolution des
procédures de testing / normes étendues.
Neuropsychologie 3.0 : Environnements virtuels
Téléneuropsychologie ?
15Quizz
Selon vous l’évolution de la neuropsychologie vers la neuro-informatique est:
impossible
inévitable
optionelle
16“Neuroinformatics for neuropsychology is not an option but an inevitability brought about by
technological and theoretical advances of our time. “
=> Vinoth Jagaroo, 2009
17Définitions et concepts
Neuroinformatique: Champ de recherche dédié à l'organisation des données des neurosciences par
l'application de modèles informatiques et d'outils analytiques.
INCF : International Neuroinformatics Coordinating Facility - Réseau international encourageant
l’expertise neuroinformatique (missions de développement/évaluation de standards et “best practices”
pour des neurosciences OPEN / FAIR -Findable, Accessible, Interoperable and Reusable- / Citable )
18Définitions et concepts
Neuroinformatique:
Favoriser la reproductibilité des résultats des recherches en neurosciences
Principalement des bases de données fMRI, physiologiques
Encore peu de données comportementales / cliniques
Inévitablement nécessaire pour les recherches à venir et l’évolution de la neuropsychologie clinique.
Réflexion future sur les moyens de stockage des données. Exemple de plateforme d’échanges:
19Quizz
Le passage aux nouvelles technologies digitales en neuropsychologie augmentera inévitablement
le coût du matériel d’évaluation et donc des examens cliniques :
Oui
Non
Sans avis
20Définitions et concepts
Digital neuropsy (Laura Germine et al. 2019) / “Neuropsychologie numérique”:
= Neuropsychological assessment of cognition and behavior using digital tools
(desktop, laptop computers, smartphones, tablet computers, wearable devices)
Barrières et opportunités de la neuropsychologie
numérique
=> Vers une neuropsychologie « open Science ».
21Etat des lieux
EN BELGIQUE UNE FOIS…
22Quizz
Dans votre pratique clinique quotidienne vous utilisez du matériel informatique :
Sur ordinateur (TAP / KITAP / ANT, …)
Sur tablette (WISC / WAIS, Q-interactive, D2, …)
En réalité virtuelle
Jamais
23Etat des lieux
Jollivet et al. 2018:
24Etat des lieux
Lorsqu’il évalue un patient, le clinicien cherche toujours à avoir un outil :
Valide (il mesure bien ce qu’il est censé mesurer).
Fiable/Fidèle (il mesure la même chose dans différentes conditions, à plusieurs reprises).
Ecologique (reflétant la vie réelle)
Normé sur un large échantillon, représentatif de la population.
Actuel et reconnu par la communauté scientifique.
… Mais aussi bien souvent :
Rapide à faire passer.
Pratique à utiliser.
Facile à transporter.
… Et pas trop cher à l’achat…
25Quelques outils en clinique
En Belgique une fois !
26Quelques outils en clinique
Test of Attentional Performance (TAP) – Zimmerman & Fimm
• Alerte phasique
• Attention divisée
• Attention soutenue
• Balayage visuel
• Comparaison intermodale
• Déplacement du foyer attentionnel
• Exploration du champ visuel / Négligence
• Flexibilité
• Go/Nogo
• Incompatibilité
• Mémoire de travail
• Motilité oculaire
• Vigilance
27Quelques outils en clinique
Test of Attentional Performance (TAP) – Zimmerman & Fimm
• Négligence
Détails
Y
-1 -1 -1 1310 -1 1384
1867 -1 -1 -1 2740 1107
1978 2184 -1 -1 989 -1
-1 796 -1 -1 -1 1042
-1 1550 -1 2221 1140 1528
-1 2802 -1 -1 1225 771
-1 -1 1594 1013 -1
-1 -1 -1 2574 1105
-1 -1 2663 -1 -1 1632 1146 709 1119 2221
-1 2948 1206 888 842 1052
840
2670 1612 -1 1341 838
1423 2106 626 1018 620 -1
-1 2334 -1 661 675 -1
-1 826 2191 529 -1 1528
-1 -1 -1 563 770 -1
X
28Quelques outils en clinique
Kinderen Test of Attentional Performance (KITAP) – Zimmerman & Fimm
29Quelques outils en clinique
Test d’aptitude à la conduite : (TAP-M).
• Active Visual Field
• Alertness (modified version)
• Distractibility
• Executive Control
• Sustained Attention
30Quelques outils en clinique
TAP / KITAP / TAP-M :
- Normé
- Validé
- Récemment : combinaison avec Eye-Tracking (Tobii Dynavox)
- Nombreuses publications (www.psytest.net).
- Largement utilisé en Belgique francophone
31Quelques outils en clinique
L’ANT : Attentional network test (Fan, Candliss, Sommer, Raz & Posner 2002)
- Test informatisé (e-prime)
- Evaluation de l’alerte/l’orientation et les
contrôle exécutif (au sein de tâche
commune).
- Beaucoup utilisé en recherche, moins en
clinique.
32Quelques outils en clinique
La figure de Rey numérique (Logiciel ELIAN – Stylo ANOTO, Philippe Wallon,
Matthieu Jobert)
- Logiciel d’aide à la cotation (nécessite l’achat de la Figure de Rey originale
aux ECPA – même normes).
- Permet de revoir la performance du patient a posteriori (sans
l’interrompre dans son dessin/devoir le filmer).
- Export PDF / Excell des résultats => Cotation inter-juges subjectivité
expérimentateur,..
- Aures tests disponibles (D2, TMT, dessin du bonhomme,…)
- Développement du test des clé en cours en partenariat avec le Dr
Sylvette Wiener-Vacher (Hopital Robert Debré – France)
33Quelques outils en clinique
(www.seldage.com)
34Quelques outils en clinique
35• Définition en type -subjective-
• Cotation de chacune des 18 parties du dessin
Test classique (score de 0 à 4, score total de 72)
papier-crayon • Durée (sec)
• Dimensions (hauteur, largeur) – mesurées
manuellement-
• Nombre de traits
• Durée totale du dessin (sec)
• Durée effective (sec)
• Total de pauses (sec)
• Longueur totale (mm)
• Longueur moyenne par trait (mm)
Avec le stylo ANOTO
• Vitesse moyenne (mm/sec)
• Vitesse maximale (mm/sec)
• Largueur (mm)
• Hauteur (mm)
• Marges gauche/droite/haute basse (mm)
• Emprise (cm2)Behind the screen
DE LA CONCEPTUALISATION EN LABORATOIRE À LA PRATIQUE
CLINIQUE
37Outils d’évaluation disponibles sur le marché
38Outils développés en laboratoire
39Un laboratoire en particulier:
Le groupe Psy-NAPS - UCLouvain
40Recherches actuelles
L’Action et la Perception
Martin Gareth Edwards
Le Corps et l’Espace
4140
Récents travaux
Modulating Space perception through action distortion in virtual reality (Stéphane Grade)
+ Unity 3D
Stéphane Grade
+ Leap Motion
Motion tracker
Optical sensor
Skeletal hand
model tracking
Camera Data processingRendering
43Récents travaux
Can action observation be used as a reeducation method for children with cerebral palsy hemiparesis ?
Marie Alsamour
Vincenza Montedoro
Alsamour, M., Gilliaux, M., Renders, A., Lejeune, T., Stoquart, G., & Edwards, M. G. (2018).
Does observation of a disabled child’s action moderate action execution? Implication for the
use of Action Observation Therapy for patient rehabilitation. (Cortex)
Montedoro, V., Alsamour, M., Dehem, S., Lejeune, T., Dehez, B. & Edwards, M.G. (2019).
Robot Diagnosis Test for Egocentric and Allocentric Hemineglect (Archives of Clinical
Neuropsychology)
44Récents travaux
New technologies (Serious Games and Virtual Reality) for cognitive and motor assessment of stroke
patients.
A gamified test to dissociate between heminegelect and hemianopia on an interactive device
A gamifed test in a mixed reality environement to assess hemineglect, hemiparisis and apraxia
A gamified test in a virtual environement to assess executive functions
Khawla Ajana
Evaluation of the acceptance of new technologies for healthcare professionals – A questionnaire
Quantify neuropsychologists opinions about the technological devices developped for cognition assessment and
rehabilitation (mobile app, robot, computers, touch pads, virtual reality/augmented reality/mixed reality).
Identify the factors that likely influence the acceptance of technology developed to assist the healthcare work.
The Technology Acceptance Model (Davis et al., 1986)
45https://uclpsychology.co1.qualtrics.com/jfe/form/SV_0vtsQNrB6Z0isE5
35
30
30
27
25
20
18
15
10
5 4
3
1 1 1 1 1
0
0
Belgique France Luxembourg Maroc Tunisie Sénégal Cameroun Bénin UK Portugal CanadaRécents travaux
Le Visuo-Spatial Abilities Diagnosis - Test (VSAD) :
Batterie d’évaluation des troubles visuo-spatiaux initialement développé pour les enfants présentant des
troubles vestibulaires (et/ou malentendants). Il évalue les capacités:
• De mémorisation dans l’espace
• De rotation mentale
• D’attention sélective visuelle
• D’orientation dans l’espace
Lacroix, E., Cornet, S., Deggouj, N.D., Edwards, M. G. Visuo-Spatial Abilities Diagnosis - Test (VSAD): Evaluate the potential
cognitive difficulties of children with vestibular impairment through a new tablet-based computerised test battery (In
Press in Behavior Research Methods, http://doi.org/10.3758/s13428-020-01432-1).
47Validation:
1) Validité concourante (corrélationnelle) :
Corrélation entre les nouvelles taches du VSAD et des mesures classiques des mêmes fonctions
cognitives au format papier-crayon.
OK sauf pour l’attention sélective
2) Fiabilité des performances :
Mesure de la stabilité des performances au VSAD dans le temps (un mois d’intervalle)
OK (coefficients intra-classe)
3) Validité discriminante :
Évaluation de la capacité du VSAD à discriminer les sujets sains des patients.
=> Partiellement (mémoire visuo-spatiale et rotation mentale)
48En résumé
49Quizz
Parmi ses outils neuropsychologiques numériques, combien en connaissez-vous ?
La cotation automatique de la figure de Rey 0
Les blocs de corsi (empan) numérique
1
La mesure automatique du centre de barrage (CoC – Center of Cancelation)
2
L’évaluation numérique de l’écriture manuelle
>3
50Un processus riche… qui prend du temps
51Un processus riche… qui prend du temps
www.pygaze.org/cancellation/
52Pourquoi ce délai ?
Créer une nouvelle batterie informatisée ? => Bien plus qu’une simple idée.
• Validation ? => Long processus, grand nombre de sujets nécessaires, réplication des résultats,…
• Avantages :
Récolte de larges banques de données possibles et conditions de passation “relativement”
standards permettant une meilleure validation.
Moindre influence de l’expérimentateur.
Meilleure sensibilité des mesures
• Difficultés:
Éventuels « bugs » techniques entravant la passation.
Erreurs de mesures
Manque de helpdesk et de suivi des batteries « home-made » non commercialisées.
53Les erreurs de mesures
Illustration from Parsons et al. 2018
(adaptation of Plant, Hammond, and
Whitehouse (2003))
54Les erreurs de mesures
https://www.youtube.com/watch?v=vOvQCPLkPt4&ab_channel=MicrosoftResearch
55C’est grave docteur ?
Les chronomètres manuels n’ont-ils pas également des erreurs de mesures ?
=> Sans aucun doute.. Mais on ne le savait pas / ne me prenait pas en compte =>
amélioration – Problème: si l’erreur est variable.
Quid de la variabilité humaine inhérente à certains tests (subjectivité) ?
=> Blocs de Corsi avec un expérimentateur fatigué ?
Est-ce qu’on ne pas réinvente la roue avec toutes ses recherches sur un même sujet ?
=> Corsi sur tablette Wacom / Ipad / avec 10 items, 9 items, noir et blanc, couleur,…)
Au final ça change quoi ?
=> Meilleur outil (plus précis) => meilleur diagnostic => meilleur
compréhension/reconnaissance des difficultés du patient => meilleure revalidation
56Guidelines
Parsons et al.2018:
Pour le développeur: Testing externe des
temps de réaction (“external chronometry”)
Manuels adaptés qui précisent le materiel
necessaire (configuration hardware de base)
pour le clinicien.
Software adapté au Règlement général sur la
protection des données (RGPD)
57Une formule magique?
Pourquoi certains outils réussissent à passer du laboratoire à la clinique ? (Et d’autres restent
dans des cartons).
The Technology Acceptance Model (Davis et al., 1986)
« The most popular employed research model for describing an individual's acceptance of
an information system » (Armentano et al., 2015; Rahimi et al., 2018).
Davis, F. D., Bagozzi, R. P., and Warshaw., 1989.
58Beyond the screen
PERSPECTIVES & ENJEUX FUTURS
59Quizz
Utilisez-vous la réalité virtuelle dans votre pratique ?
Oui
Non
60Neuropsychologie 3.0
“Environnement virtuel” vs “réalité virtuelle”
Mixed reality (MR)
(real objects in virtual world)
Real World Augmented reality (AR) Augmented virtuality (AV) Virtual reality
(virtual objects in real world) (real objects in virtual world) (VR)
Reality-Virtuality continuum – adapted from P. Milgram and F. Kishino, "Augmented Reality: A Class of Displays on the Reality-virtuality
Continuum," SPIE, Telemanipulator and Telepresence Technologies, vol. 2351, pp. 42-48, 1994.
61Réalité virtuelle
Évolution significative du matériel ces dernières années (Oculus Quest 2)
Permet une présentation identique de l’environnement à tous les participants et un contrôle
“parfait” des présentations dynamiques des stimuli.
=> Validité écologique / “Real-life”
Classe scolaire virtuelle / appartement virtuel / Ville virtuelle / Supermarché virtuel
Globalement encore peu utilisé en clinique malgré des études scientifiques de plus en plus
nombreuses sur la validité de leur utilisation et un coût financier de moins en moins
important.
62Neuropsychologie 3.0
63Classe virtuelle
Parsons et al., 2007; Parsons, 2014; Parsons, 2016).
64Neuropsychologie 3.0
Projet ROGER (Hopital Erasme – ULB)
Camara Lopez, M., Deliens, G., Degiorgio, C., Watelet, A., Cleeremans A. (In prep). The development of learning phase of basic actions required during interactions in a new virtual environment.
65Neuropsychologie 3.0
Projet ROGER (Hopital Erasme – ULB) - sebastien.serlet@gmail.com
Vidéo environnement maison Vidéo scénario builder
Camara Lopez, M., Deliens, G., Degiorgio, C., Watelet, A., Cleeremans A. (In prep). The development of learning phase of basic actions required during interactions in a new virtual environment.
66Thomas Parsons, 2016, book: Clinical Neuropsychology and Technology
67Neuropsychologie 3.0 – Limites et challenges
Limites: Plutôt la formation IT du neuropsychologue que le
prix du matériel.
Example of the
Challenges: Réel environnement virtuel (et pas un “copier- stroop task on the
blackboard,
coller” d’une tâche papier-crayon dans un environnement Rizzo et al. 2006
virtuel)
Perspectives:
- Combinaisons à d’autres mesures physiologiques (eye-
tracking, capteurs de mouvement, EEG,..)
- Mesures de cognition sociale
Social Cognition task,
- Entraînement à des situations d’urgences pour des (Parsons et al.)
personnes porteuses de handicap(s) sensoriel()s / cognitif(s)
68Quizz
Connaissez-vous des plateformes informatisées en ligne permettant de réaliser des évaluations
cognitives?
Oui
Non
69Plateforme d’évaluation/de correction
VS
HT online testing
70Un exemple
Metrisquare DiagnosIS platform
71Metrisquare DiagnosIS platform
- Plateforme d’échange / communauté de chercheurs et cliniciens
- Neuropsychologie, logopédie, ergothérapie,…
- Des tâches validées et d’autres en développement
- La possibilité d’actualiser les bases de données normatives plus régulièrement.
72Metrisquare DiagnosIS platform
Remplacer vs compléter les tâches existantes :
73Metrisquare DiagnosIS platform
Interface de développement
74Metrisquare DiagnosIS platform
Interface d’évaluation
75Metrisquare DiagnosIS platform
Rapport de sortie – PDF ou export Excell
76Metrisquare DiagnosIS platform
Un exemple : batterie d’évaluation de la négligence développée par l’équipe de l’Ughent (Nathalie
Vaes, Christophe Lafosse, Guy Vingerhoets )
Searching task (VNTB) Line Bissection task (VNTB)
77Metrisquare DiagnosIS platform
Un exemple : batterie d’évaluation de la négligence développée par l’équipe de l’Ughent (Nathalie
Vaes, Christophe Lafosse, Guy Vingerhoets )
Cancellation task (VNTB)
Bell task (VNTB)
78Testing à distance
7980
Testing à distance
OpenSesame - Mathôt et al. (2012) Testable - Costi Rezlescu (2014)
Psychopy – Pavlovia Jonathan Peirce (2002-2018) Gorilla – CAULDRON Nick Hodges & Jo Evershed (2016)
81Testing à distance
More time for science: Using Testable to create and share behavioral experiments faster, recruit better
participants, and engage students in hands-on research (PsyArXive, 2020)
Gorilla in our midst: An online behavioral experiment builder (Behavior Research methods, 2020)
Building, hosting, recruiting: A brief introduction to running behavioral experiments online (PsyArXive,
2020)
Mental chronometry in the pocket? Timing accuracy of web applications on touchscreen and keyboard
devices (Behavior Research methods, 2020)
Online Timing Accuracy and Precision: A comparison of platforms, browsers, and participant’s devices.
(PsyArXive, 2020)
So, you want to run an online experiment? (blog post)
Testing babies online over Zoom (blog post)
How to Maintain Data Quality When You Can’t See Your Participants (blog post)
82Quizz
Utilisez-vous la télé-neuropsychologie ?
Oui
Non
83Testing à distance..
Testing babies online over Zoom (blog post)
84The cat on the keyboard effect
85The cat on the keyboard effect (Robert Bilder, December 2019, NavNeuro podcast)
=> comment savoir si la personne de l’autre côté de l’écran fait le test dans de bonnes conditions?
86Testing à distance
Validité des temps de reactions pour différentes configurations ? (google chrome / Safari /
Firefox / Souris de gaming, sans fil, …)
Fluctuations selon la qualité de la connexion ?
Fracture numérique ?
Data privacy ? RGPD ?
Testing “accompagné” ou patient seul devant son écran?
Confort de chez soi / diminution du stress ?
87Synthèse
AVANTAGES, INCONVÉNIENTS, GUIDELINES
8889
Des avantages…
◦
◦
◦
◦
◦
◦
◦
90Et des inconvénients…
Quels sont les inconvénients liés à l’evolution rapide de la science et de la technologie ?
91Quizz
Quels sont les inconvénients liés à l’evolution rapide de la science et de la technologie ?
Nous n’avons pas assez de temps pour apprendre les choses
On peut être dépassé face aux nombreuses innovations
Cela coute cher de se metre à jour
Cela provoque de la pollution
92Challenges
◦
◦
◦
◦
◦
◦
◦
93Recommendations
1: Consider device variability in norming and test design
2: Pay more attention to user interface design
3: Treat tests as software
Open neuropsychology ?
94En résumé :
• L’arrivée des nouvelles technologies en évaluation neuropsychologique apporte un complément aux
méthodes d’évaluation actuelles avec l’apport de nouvelles mesures jamais explorées jusqu’à
présent.
• A plus long terme, possibilité de développement d’évaluation plus écologiques / précises / normées
sur de plus larges échantillons.
• Les nouvelles technologies comportent certaines limitations – l’être humain aussi – les deux se
complètent sans mutuellement s’exclure.
• L’innovation la plus importante réside sans doute dans la mise en place des nouvelles plateformes
d’échanges qui vise à réunir cliniciens et chercheurs.
9596
Conclusion
97Merci pour votre attention
98Ressources
• Images d’illustrations: Wikimedia Commons / Pixabay / Researcher personal webpage
• NAVNEURO Podcasts (www.navneuro.com)
• https://www.navneuro.com/33-neuropsychology-3-0-with-dr-bob-bilder/
• Cancelation software: www.pygaze.org/cancellation/
• The VSAD battery and other new technology projects: https://www.emilie-lacroix.com/digital-
neuropsychology
• Elian software: http://eliansoftware.com
• Metrisquare: https://www.metrisquare.net/
• Psy-NAPS laboratory: https://www.psy-naps.org/
99Vous pouvez aussi lire
