Soutenance de thèse de Carmela CALABRESE

La découverte des mécanismes impliqués dans la coordination sensori-motrice de groupe est cruciale dans de nombreux scénarios et suscite l’intérêt de nombreuses disciplines, de la psychologie aux mathématiques. En effet, les sciences cognitives et la psychologie sociale suggèrent que le processus de coordination, contribue à renforcer le lien social. Alors que la coordination interpersonnelle au sein de dyades ou de foules humaines a été largement analysée, les situations de groupe avec un nombre réduit d'agents (N=5-7) restent peu étudiées et rarement capturées par un modèle mathématique. En outre, afin de concevoir un avatar capable de réguler la dynamique de groupe pour la réhabilitation des troubles sociaux, par exemple pour promouvoir la participation des patients au sein du groupe, il est nécessaire de comprendre comment émerge le leadership et comment identifier l’individu le plus influent dans le groupe. Dans ce contexte, une théorie de l’émergence du leadership est toujours absente. La contribution principale de cette thèse est l’investigation expérimentale et la modélisation de la coordination motrice et du leadership au sein du groupe. Nous étudions la synchronisation sensori-motrice de groupe à travers une tâche oscillatoire réalisée ensemble (le jeu en miroir). Nos travaux révèlent les aspects essentiels qui influencent le comportement (notamment la similarité entre les agents et la configuration spatiale au sein du groupe). Nous proposons un réseau d’oscillateurs hétérogènes couplés comme modèle mathématique capable de rendre compte de la dynamique de la coordination observée expérimentalement. Nous suggérons à partir de nos données une définition innovante du leadership sensori-moteur, incorporant leadership de phase et d’influence. Enfin, nous présentons des résultats préliminaires montrant l’influence d’un avatar sur la dynamique de sychronisation, permettant de mieux comprendre l’émergence du leadership et de développer des agents artificiels pour la réhabilitation des patients souffrant de troubles sociaux (autisme par exemple). La thèse a pour objectif à long terme le développement d’une plateforme logicielle pour la télé-réadaptation de groupe, capable d’aider le personnel médical et de minimiser les distances, le temps et le coût des traitements.

The discovery of the mechanisms involved in group sensorimotor coordination is crucial in many scenarios and is of interest to many disciplines, from psychology to mathematics. Indeed, cognitive sciences and social psychology suggest that the process of coordination helps to strengthen social bond. While interpersonal coordination within human dyads or crowds has been widely analyzed, group situations with a reduced number of agents (N = 5-7) remain poorly studied and rarely captured by a mathematical model. Furthermore, in order to design an avatar capable of regulating group dynamics for the rehabilitation of social disorders, for example to promote patient participation within the group, it is necessary to understand how leadership emerges and how to identify the most influential individual in the group. In this context, a theory of leadership emergence is still missing. The main contribution of this thesis is the experimental investigation and modeling of motor coordination and leadership within the group. We study group sensorimotor synchronization through an oscillatory task performed together (the mirror game). Our work reveals the essential aspects that influence behavior (in particular the similarity between agents and the spatial configuration within the group). We propose a network of heterogeneous coupled oscillators as a mathematical model capable of accounting for the dynamics of coordination observed experimentally. We suggest from our data an innovative definition of sensorimotor leadership, incorporating phase and influence leadership. Finally, we present preliminary results showing the influence of an avatar on the dynamics of synchronization, allowing to better understand the emergence of leadership and to develop artificial agents for the rehabilitation of patients suffering from social disorders (autism for example). The long-term objective of the thesis is the development of a software platform for group tele-rehabilitation, capable of helping medical staff, and minimizing distances, time and treatment cost.