City Walk: Preliminary Insights into Embodied Immersive VR for Spatial Navigation

Se déplacer d'un endroit à un autre est une compétence humaine fondamentale, pourtant la manière dont notre cerveau construit une carte mentale du monde demeure un mystère complexe. Pour naviguer efficacement, nous nous appuyons sur deux types de stratégies mentales distinctes. L'une est une approche simple, étape par étape, comme se souvenir de tourner à gauche au moment de la boulangerie et à droite au niveau du parc ; c'est une méthode basée sur l'itinéraire qui fonctionne bien lorsque vous connaissez bien un chemin, mais qui échoue si vous êtes déplacé vers un nouveau point de départ. L'autre est une stratégie plus flexible, une vue aérienne, où le cerveau construit une carte cognitive de toute la zone, permettant de comprendre comment les points de repère sont reliés entre eux et de tracer un nouvel itinère même depuis un endroit inconnu. Les scientifiques ont longtemps voulu étudier comment les gens développent ces cartes flexibles, mais le faire dans le monde réel est difficile car il est ardu de contrôler chaque variable, du trafic à la météo. La réalité virtuelle offre une solution, créant un monde numérique sûr et reproductible où les chercheurs peuvent observer comment les gens apprennent et se déplacent sans le chaos de la réalité.

Une équipe de chercheurs italiens a développé un nouvel outil numérique appelé « City Walk » pour explorer précisément cette question. Ils ont conçu un « serious game » — un jeu vidéo conçu pour l'apprentissage plutôt que pour le simple divertissement — qui place les joueurs dans une petite ville côtière réaliste. L'objectif était de voir comment différentes façons de se déplacer dans ce monde virtuel affectent la capacité d'une personne à apprendre la configuration des lieux et à mémoriser l'emplacement des choses. Les chercheurs ont comparé deux configurations très différentes. Dans la première configuration, les participants étaient assis à un bureau et utilisaient un clavier et une souris pour déplacer un personnage sur un écran plat, de la même manière qu'on jouerait à un jeu informatique classique. Dans la seconde configuration, plus immersive, les participants portaient un casque qui couvrait leur vision et se tenaient sur un tapis de marche spécial qui leur permettait de marcher physiquement dans n'importe quelle direction tout en restant sur place. Ce second groupe pouvait regarder autour de lui naturellement et marcher en avant, tourner et s'arrêter exactement comme ils le feraient dans le monde réel, engageant ainsi leur corps dans le processus de navigation.

L'étude a impliqué vingt jeunes adultes en bonne santé qui ont été répartis de manière aléatoire dans l'un ou l'autre de ces deux groupes. Ils ont tous joué une séquence de six niveaux dans la ville virtuelle. L'expérience a commencé par une visite guidée où le jeu leur indiquait exactement où aller, les aidant à s'habituer à l'environnement. À mesure qu'ils progressaient, les indications disparaissaient et ils devaient trouver leur chemin par eux-mêmes. Les défis devenaient de plus en plus difficiles : ils devaient naviguer de nuit, faire la course contre la montre, trouver un nouvel itinère lorsqu'une route était bloquée par des travaux, et enfin, partir d'un lieu qu'ils n'avaient jamais visité auparavant. Le test final n'était pas une tâche de navigation, mais un test de mémoire. Les participants étaient placés dans une pièce virtuelle avec une grande carte de la ville sur le mur et devaient y placer des notes adhésives pour montrer où ils se souvenaient que certains points de repère, comme un hôpital ou un bowling, étaient situés.

Les résultats ont offert une image claire de la façon dont les deux expériences différaient. Le groupe utilisant le tapis de marche immersif et le casque commettait moins d'erreurs dans ses itinéraires. Ils s'écartaient moins du chemin le plus direct vers leur destination, ce qui suggère qu'ils construisaient une meilleure carte mentale de la configuration de la ville. Cet avantage était plus marqué lorsqu'ils devaient naviguer sans aide, inverser un itinère qu'ils venaient de parcourir ou contourner un obstacle. En ce qui concerne le test de mémoire final, le groupe immersif a obtenu des résultats nettement meilleurs. Ils plaçaient un pourcentage beaucoup plus élevé de points de repère aux endroits corrects sur la carte et commettaient moins d'erreurs de placement. Cela indique que le fait de marcher physiquement à travers l'environnement virtuel les aidait à encoder les relations entre les différents lieux plus efficacement que le simple mouvement d'un personnage avec une souris.

Cependant, cet apprentissage spatial amélioré s'accompagnait d'un compromis. Les participants du groupe immersif ont mis plus de temps à accomplir les tâches de navigation. Déplacer son corps et tourner avec l'ensemble de sa personne est naturellement plus lent que d'appuyer sur une touche d'un clavier, et cette contrainte physique signifiait que leurs temps de trajet étaient plus longs. Ils ont également fait état d'une charge mentale légèrement plus élevée, probablement parce qu'ils devaient coordonner leur marche avec leur attention visuelle. Malgré ces exigences supplémentaires, l'expérience immersive a été bien accueillie ; les participants l'ont trouvée utilisable et agréable, et surtout, ils n'ont pas souffert de mal des transports, un problème courant en réalité virtuelle. Les chercheurs ont noté que, bien que la configuration immersive semble favoriser une compréhension plus profonde de l'espace, l'étude était un test préliminaire avec un petit nombre de personnes, de sorte que les conclusions constituent un signal fort plutôt qu'une preuve définitive.

L'étude a également examiné où le groupe immersif regardait pendant qu'il marchait, en utilisant la technologie d'oculométrie intégrée au casque. Ils voulaient voir si le temps passé à fixer un point de repère prédisait la capacité de la personne à s'en souvenir plus tard. Les données n'ont pas montré de lien simple entre le fait de fixer plus longtemps et le fait de mieux se souvenir. En fait, pour certains points de repère, regarder plus longtemps était associé à plus de confusion, suggérant qu'une personne pourrait fixer un bâtiment parce qu'elle ne sait pas où il se trouve, et non parce qu'elle le mémorise avec succès. Cette découverte suggère que la façon dont nous utilisons nos yeux pour apprendre un espace est complexe et ne peut être mesurée simplement en comptant les secondes d'attention.

En fin de compte, le projet « City Walk » démontre qu'un système de réalité virtuelle combinant un casque et un tapis de marche est un moyen réalisable et efficace d'étudier comment les humains apprennent leur environnement. Il suggère que lorsque nous nous déplaçons physiquement dans un espace, même numérique, notre cerveau peut construire une carte du monde plus robuste et plus flexible que lorsque nous nous y déplaçons de manière passive. Bien que la méthode immersive nécessite plus de temps et d'efforts physiques, elle semble produire une compréhension plus riche des relations spatiales. Les chercheurs prévoient d'étendre ce travail à l'avenir, en testant si ces avantages se maintiennent chez les adultes plus âgés et en affinant les outils pour mieux comprendre les mécanismes spécifiques de notre apprentissage de la navigation. Pour l'instant, l'étude offre un aperçu fascinant de la manière dont le corps et l'esprit travaillent ensemble pour nous aider à trouver notre chemin.