La robotique au service des enfants autistes

Titulaire d'une thèse en traitement du signal, Mohamed Chetouani s’est toujours appuyé sur l’interdisciplinarité. Ce spécialiste en robotique sociale intègre l’ISIR¹ avec l’envie de mettre l’analyse du comportement humain au cœur de ses recherches. Il s’intéresse alors aux troubles du spectre autistique (TSA). « J’ai contacté le chef du service de psychiatrie de l'enfant et de l'adolescent de la Pitié-Salpêtrière, David Cohen, pour lui proposer d’utiliser le traitement du signal dans le cadre de l’analyse des comportements sociaux, se souvient Mohamed Chetouani. Nous avons commencé à mener des études autour des TSA. »

L’une des principales difficultés des TSA concerne les interactions sociales et les intérêts limités et stéréotypés. A cela s’ajoute souvent d’autres déficits comme ceux liés au langage, à l’attention ou à la compréhension et à l’expression des émotions. « Si les psychiatres analysent depuis longtemps les comportements des enfants pour identifier des signes précoces de TSA, il reste néanmoins difficile et fastidieux de mesurer en même temps les gestes, les postures, le ton de la voix, les expressions faciales, l’imitation, etc., des parents et des enfants durant leurs interactions », indique Mohamed Chetouani.

Pourtant, c’est en mesurant plus précisément ces interactions que les chercheurs pourront améliorer le diagnostic encore trop tardif de ce trouble évalué en moyenne à l’âge de 3 ans.

Afin de mieux évaluer ces troubles, les chercheurs de l’équipe PIRoS² viennent en aide aux cliniciens en analysant de manière automatisée les comportements en jeu dans les interactions sociales. « Lorsque deux individus communiquent, ils signifient leur attention par des regards, des sourires, des gestes, des sons, etc. C’est ce que l’on nomme la synchronie. En modélisant le comportement d’un ou plusieurs individus, nous pouvons analyser ce phénomène », explique Mohamed Chetouani.

En exploitant des films familiaux, les chercheurs ont ainsi montré comment la synchronie des interactions parent-enfant permettait de distinguer précocement des bébés à devenir autistique de bébés sans trouble autistique. « Nous avons ensuite voulu créer nos propres situations expérimentales, précise le chercheur, en ouvrant à la Pitié-Salpêtrière des salles équipées de caméras et de micros pour analyser finement les interactions sociales dans des environnements contrôlés. »

Dans cet espace expérimental, Mohamed Chetouani a mis en place, avec ses confrères, des projets de recherche regroupant des étudiants en sciences de l’ingénieur et des étudiants en psychiatrie, orthophonie ou psychologie. Grâce à ce travail interdisciplinaire, les chercheurs ont pu enrichir leurs études en confrontant des mesures cliniques classiques des interactions sociales avec des mesures objectives issues du traitement du signal.

Dans le cadre de ces recherches, l’équipe PIRoS a également pu tester des solutions concrètes pour aider les enfants souffrant d’un TSA à développer leurs habiletés sociales. Ils ont créé des serious games destinés à entraîner des compétences spécifiques comme la reconnaissance des émotions, l’imitation ou l’attention conjointe. Ils ont ainsi développé un programme sur tablette où l’enfant, après avoir appris à associer une expression, une posture ou un geste à une émotion, est invité à la reproduire. Grâce à un algorithme de reconnaissance émotionnelle, le logiciel JE Mime est alors capable de donner en temps réel au joueur un retour sur la qualité de son imitation. 

Autre jeu développé par l’équipe, le logiciel GOLIAH permet, quant à lui, de travailler l’imitation et l’attention conjointe à l’aide de deux tablettes connectées (l’une pour l’enfant, l’autre pour les parents ou le thérapeute). Dans ce jeu, l’enfant, pour évoluer, a besoin de communiquer avec un tiers. Le logiciel est également capable de mesurer les interactions de l’enfant. Consultables à distance par le thérapeute, les données recueillies par le logiciel permettent ensuite au médecin de mieux adapter le travail thérapeutique à faire pendant les séances à l’hôpital, à l’école ou à la maison. « L’idée n’est pas qu’il devienne bon sur le jeu de la tablette, mais améliore globalement ses interactions sociales », rappelle Mohamed Chetouani.

« En robotique, les gens considèrent habituellement que les robots vont aider les humains. Nous, nous avons choisi la situation inverse : celle de demander aux enfants d’enseigner à Nao, un petit robot humanoïde », explique le chercheur. Souvent passifs dans les thérapies classiques, les enfants souffrant de TSA sont ici chargés d’enseigner au robot. Obligés de communiquer et de mobiliser leurs compétences, ils voient également immédiatement l’effet de leur enseignement : s’ils font mal les gestes, le robot va mal les réaliser. « Enseigner au robot valorise énormément l’enfant qui se sent responsable de l’apprentissage de Nao », indique Mohamed Chetouani.

L’équipe PIRoS a également créé un dispositif ludique et engageant pour stimuler les enfants en leur demandant d’imiter les postures et les gestes du robot. Après quelques minutes, les rôles s’inversent et le robot peut à son tour imiter, grâce à l’intelligence artificielle, les mouvements réalisés par l’enfant. « Grâce aux capteurs du robot, nous pouvons suivre avec les thérapeutes les progrès de l’enfant grâce à des observations cliniques mais aussi des mesures objectives prises par le robot », indique le chercheur. 

Fort de ces expériences, Mohamed Chetouani a intégré, en 2018, le comité du quatrième plan autisme. Sa mesure, visant à évaluer à l’aide de méthodes scientifiques et dans des situations quotidiennes les dispositifs technologiques facilitant l’apprentissage et l’autonomie des personnes autistes, a été retenue. Depuis, il co-pilote un groupe d’experts chargés d’accompagner la création de centres expérimentaux dédiés. Ces structures qui regroupent des personnes souffrant de TSA et leurs proches, mais aussi des chercheurs, des cliniciens, des enseignants et des entrepreneurs, ont pour objectif de développer et d’évaluer l’innovation technologique à destination des personnes autistes afin notamment de faciliter leur inclusion scolaire et sociale. Dans le cadre de la stratégie nationale, il a mis en oeuvre, à la demande de la déléguée inter-ministérielle à l’autisme et aux troubles du neuro-développement, un Living & Learning Lab Neuro-Développement (LiLLab). "Le LiLLab a pour objectif de soutenir le développement de remédiations, de moyens de compensation, d’outils et de ressources innovants pour répondre aux besoins identifiés des enfants et adultes concernés dans le cadre de leur prise en charge thérapeutique, de leur intégration scolaire et professionnelle et de leur vie quotidienne (familiale et sociale)", précise le chercheur qui est aujourd'hui chargé de mission Handicap Etudiant de la faculté des Sciences et Ingénierie. Une mission qui lui tient à coeur et dans laquelle il accompagne, en lien avec le service handicap santé étudiant, les étudiants en situation de handicap et notamment ceux atteints de troubles du neuro-développement.

Le chercheur est également, depuis 2022, référent Aspie-Friendly, un programme d’inclusion pour les personnes autistes à l’université.

¹ Institut des systèmes intelligents et de robotique (Sorbonne Université, CNRS, Inserm)

² L'équipe PIRoS - Perception, interaction, robotiques sociales - est, depuis janvier 2019, le nouveau nom de l'équipe IMI2S - Intégration multimodale, interaction et signal social - (Sorbonne Université, CNRS, Inserm).