Lighting Impacts on Gaze Behaviors in Older Adults during the Mobility Standardized Test in Virtual Reality

Résumé technique : Impacts de l'éclairage sur les comportements du regard chez les personnes âgées lors du test de mobilité standardisé en réalité virtuelle

Énoncé du problème
La vision est cruciale pour naviguer dans des environnements complexes, pourtant la majeure partie de la recherche existante sur les relations regard-marche chez les personnes âgées est confinée à des laboratoires bien éclairés. Bien qu'il soit établi qu'un éclairage réduit impacte négativement la marche (ralentissement de la vitesse, augmentation de la variabilité) et que les comportements du regard changent avec l'âge (par exemple, une augmentation du regard vers le bas), l'interaction spécifique entre les conditions d'éclairage et la coordination du regard chez les personnes âgées reste sous-étudiée. La navigation en conditions réelles implique un éclairage dynamique, mais l'étude de ces interactions complexes entre le regard et la marche dans des environnements physiques pose des risques de sécurité et des défis méthodologiques concernant le contrôle de l'illumination. Cette étude comble la lacune de compréhension de la manière dont les niveaux d'éclairage altèrent spécifiquement les comportements du regard, la coordination œil-tête-corps et la performance de mobilité chez les jeunes adultes et les personnes âgées.

Méthodologie
L'étude a utilisé le Mobility Standardized Test (MOST), un nouveau paradigme de navigation en réalité virtuelle (RV) validé, pour évaluer les participants dans un environnement contrôlé.

• Participants : L'étude comprenait 14 jeunes adultes (âge moyen 22,2 ± 3,6 ans) et 20 personnes âgées (âge moyen 67,2 ± 7,0 ans). Tous les participants avaient une vision corrigée à au moins 20/40 et ne présentaient aucune condition musculosquelettique ou neurologique affectant la marche.
• Appareillage : Les participants portaient un casque HTC Vive Pro Eye pour suivre les mouvements oculaires et céphaliques (90 Hz) et quatre trackers Vive sur le bassin et les pieds pour suivre les mouvements corporels (30 Hz).
• Protocole : Les participants ont navigué dans une série de labyrinthes virtuels de 22 m contenant des virages, des obstacles au sol (planches) et des obstacles suspendus (drapeaux). L'étude s'est concentrée sur deux conditions d'éclairage : faible (1 lux) et lumineux (400 lux). Après une période d'adaptation à l'obscurité de 20 minutes, les participants ont complété des essais dans les deux conditions.
• Analyse des données :
  • Localisation du regard : Des cartes volumétriques 3D ont été générées pour visualiser les concentrations de fixations. La distance de regard vers l'avant (spatiale) et le temps de regard vers l'avant (temporel) ont été calculés.
  • Composantes du mouvement : Les angles œil-dans-tête, l'orientation tête-sur-corps (lacet/tangage) et le mouvement corporel ont été analysés.
  • Approche statistique : Des modèles mixtes linéaires ont été utilisés pour analyser les effets du groupe (âge), de l'éclairage et de leur interaction sur les résultats, avec des tests t de Student post-hoc pour les interactions significatives.

Résultats clés
L'étude a révélé que l'éclairage et l'âge influencent de manière significative les comportements du regard et de la marche, les personnes âgées montrant une sensibilité accrue à la faible luminosité.

• Impact de l'éclairage (Faible vs Lumineux) :

  • Marche : Les deux groupes marchaient significativement plus lentement en faible luminosité.
  • Direction du regard : En faible luminosité, les deux groupes dirigeaient davantage leur regard vers le bas (augmentation de l'angle oculaire vertical et du tangage de la tête) et réduisaient leur distance de regard vers l'avant. Plus précisément, pour les virages et les planches, les deux groupes présentaient des angles oculaires verticaux moyens plus faibles en lumière vive par rapport à la faible luminosité, tandis que pour les drapeaux, les deux groupes présentaient des angles oculaires verticaux moyens plus élevés en lumière vive.
  • Balayage : La faible luminosité a provoqué un balayage visuel plus large, caractérisé par une augmentation des mouvements oculaires horizontaux et verticaux crête-à-crête et une augmentation du tangage de la tête sur tous les segments.
  • Horizon de planification : Le temps de regard vers l'avant augmentait en faible luminosité (allant de 3 à 5 secondes) par rapport à la lumière vive (1,5 à 2,5 secondes), suggérant un besoin d'un horizon de planification plus long en cas de faible luminosité.

• Impact de l'âge (Personnes âgées vs Jeunes) :

  • Spécificité de la faible luminosité : Les personnes âgées étaient plus significativement impactées par la faible luminosité que les jeunes adultes. Elles présentaient une marche plus lente, un regard nettement plus dirigé vers le bas et des distances de regard vers l'avant réduites par rapport aux jeunes adultes, spécifiquement dans la condition de faible luminosité.
  • Limitations du balayage : Bien que les deux groupes aient augmenté le balayage visuel en faible luminosité, les personnes âgées présentaient des mouvements de tête réduits (réduction du lacet de la tête lors des virages et réduction du tangage de la tête sur les drapeaux) par rapport aux jeunes adultes. Il n'y avait pas de différences de groupe concernant les mouvements oculaires crête-à-crête, indiquant que les personnes âgées ne compensaient pas leur réduction de balayage céphalique par une augmentation des mouvements oculaires.
  • Temps de regard vers l'avant : Malgré des différences de distance spatiale de regard vers l'avant, il n'y avait pas de différence de groupe significative concernant le temps de regard vers l'avant, indiquant que les personnes âgées maintenaient un horizon de planification temporel similaire en marchant plus lentement.

Contributions clés

1. Données normatives : L'étude établit des données normatives de base pour les comportements du regard et la coordination œil-tête-corps chez les jeunes adultes et les personnes âgées en bonne santé à travers différents niveaux de lumière, fournissant une référence pour de futures comparaisons avec des populations souffrant de déficiences visuelles.
2. Validation méthodologique : Elle démontre l'efficacité de la plateforme de RV MOST pour isoler les variables d'éclairage et reconstruire automatiquement les localisations de fixation en 3D, offrant une alternative plus sûre et plus efficace aux parcours d'obstacles physiques pour l'étude des interactions complexes entre le regard et la marche.
3. Caractérisation comportementale : La recherche quantifie la manière dont les personnes âgées modifient spécifiquement leurs stratégies de balayage en faible luminosité, identifiant une combinaison de regard excessif vers le bas et de réduction du balayage de la tête qui peut augmenter le risque de chute.

Signification et affirmations
Les auteurs affirment que ce travail apporte un éclairage critique sur la manière dont l'éclairage impacte les comportements du regard chez les populations visuellement saines. Les résultats suggèrent que l'augmentation du risque de chute associé à la faible luminosité chez les personnes âgées est médiée par des altérations spécifiques du regard : un passage vers une « hyper-focalisation » sur le sol immédiat (réduction de la distance de regard vers l'avant) couplé à un échec de l'élargissement du balayage de la tête. Les auteurs postulent que ces comportements peuvent être pilotés à la fois par une dégradation sensorielle (réduction de la sensibilité au contraste/vision périphérique) et par des facteurs cognitifs (peur de tomber/réinvestissement).

L'article conclut que le MOST est un outil précieux pour faire le pont entre l'évaluation clinique et la rééducation de la mobilité. En identifiant les stratégies maladaptives (telles que le regard excessif vers le bas), la plateforme offre un potentiel pour des interventions d'entraînement ciblé du regard afin d'améliorer l'exploration visuelle proactive et de réduire les risques de collision, bien que les auteurs notent que des travaux futurs sont nécessaires pour valider ces résultats dans des populations présentant de réelles déficiences visuelles et pour tester l'efficacité de ces entraînements.