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Ancien lauréat
Bourse commémorative E.W.R. Steacie de 2007

Nikolaus Troje

Psychologie

Queen's University


Nikolaus Troje
Nikolaus Troje

Le mot « éclectique » est bien faible pour qualifier les antécédents de Nikolaus Troje. Bien qu’il soit professeur agrégé au Département de psychologie et au Département d’informatique et de sciences de l’information de la Queen’s University, sa formation universitaire a porté principalement sur la biologie, la physiologie animale et la biopsychologie. Ajoutez à cela quelques années consacrées à l’agriculture et une généreuse dose de physique et de mathématiques, et vous avez là un chercheur qui s’est acquis une réputation de chef de file mondial en analyse de la façon dont les humains et les animaux perçoivent et traitent le mouvement biologique – le mouvement de leurs congénères.

Tout au long de sa carrière universitaire, M. Troje a montré un intérêt particulier pour les systèmes visuels. Ses premiers travaux ont porté sur l’étude de la vision chez les insectes. Il s’est ensuite penché sur la reconnaissance du visage humain et a été immédiatement frappé par la capacité des humains à identifier d’autres visages grâce à des indices extrêmement subtils. Si subtils, en fait, que malgré les progrès réalisés en biométrie – l’ensemble des techniques permettant l’identification de façon unique d’une personne à partir de données sur le visage et d’autres parties du corps –, le cerveau est encore beaucoup plus performant que l’ordinateur.

Il y a environ sept ans, M. Troje a développé une fascination pour les indices visuels encore plus subtils que fournit la manière dont une personne bouge et pour la facilité avec laquelle le cerveau humain donne un sens à ces indices. Imaginez une personne qui se déplace dans une pièce sombre et dont la forme est délimitée par une série de petites lumières ponctuelles. En utilisant seulement l’information provenant du mouvement des lumières, une autre personne peut savoir presque instantanément que la forme est humaine, mais elle peut aussi déduire avec grande exactitude, entre autres détails, le sexe, l’âge et l’état émotionnel de la personne.

Dans le règne animal, la capacité de traiter l’information visuelle est primordiale pour la survie. Un animal doit pouvoir déterminer presque instantanément qu’une autre créature est présente, puis décider aussi rapidement, d’après l’information disponible, si cette créature est amie, ennemie ou indifférente à sa présence, et réagir en conséquence. Les humains conservent certains aspects de cette capacité innée, mais y ajoutent des éléments appris issus spécifiquement de leur culture.

Des expériences d’avant-garde réalisées dans les années 1970 ont démontré pour la première fois dans quelle mesure les perceptions du cerveau sont précises relativement au mouvement biologique, mais ce domaine est demeuré sous-développé pendant de nombreuses années. La découverte au cours des deux dernières décennies d’une technologie plus spécialisée qui permet de saisir le mouvement et de le décomposer en éléments de données utiles a ravivé l’intérêt pour ce domaine. Aujourd’hui, le procédé de saisie du mouvement fait appel à des caméras ultra-rapides combinées à des points réfléchissants pour faire des enregistrements tridimensionnels du mouvement des articulations humaines.

Étant donné la grande quantité de renseignements « encodés » dans le mouvement humain, le défi à relever consistait à découvrir une façon de transformer ces renseignements en données de sorte à ce qu’un ordinateur puisse les broyer de façon significative et à comprendre ensuite comment le système visuel humain saisit et utilise ces renseignements.

M. Troje a apporté des contributions importantes à la recherche sur la vision et les neurosciences cognitives en se servant de la technologie de saisie du mouvement de façon créative et nouvelle et en aidant à concevoir les outils d’analyse nécessaires pour donner un sens aux données. Les résultats ont permis de mieux comprendre la façon dont les humains traitent le mouvement.

L’une des conclusions de M. Troje est que l’ancienne façon de considérer la perception du mouvement biologique comme un phénomène unique doit être mise à l’écart. Il faudrait plutôt considérer cette perception comme plusieurs processus, chacun étant régi par une zone différente du cerveau. Ainsi, comme dans une poursuite, les signaux peuvent commencer dans une partie du cerveau qui peut répondre à la question « Y a-t-il quelque chose là? », puis être transmis à d’autres parties du cerveau qui peuvent répondre aux questions « Qu’est-ce que c’est? », « Qu’est-ce que ça fait ? » et « Comment devrais-je réagir? »

L’origine de chacun de ces processus remonte probablement à une étape différente de l’évolution. Les aspects très fondamentaux qui sont associés au « réflexe de combat ou de fuite » sont très anciens et se trouveraient donc dans un large éventail d’organismes. On pense que d’autres aspects, tels que la capacité de discerner l’état émotionnel, représenteraient un phénomène plus récent et se trouveraient seulement chez des animaux plus développés et chez les humains.

Une partie des travaux que M. Troje effectuera à titre de boursier Steacie consistera à étudier les aspects innés de la détection du mouvement chez les bébés. Les scientifiques savent déjà que les poussins nouveau-nés, par exemple, sont programmés pour « s’imprégner » d’une autre créature, mais cette caractéristique est guidée par des préférences innées fondées sur des indices très simples. Ce type d’impulsions peut aussi être présent chez les humains.

Étant donné les antécédents variés de M. Troje, il n’est pas surprenant que l’étude du mouvement fasse intervenir de très nombreuses disciplines. La psychologie, les neurosciences, l’informatique et les mathématiques y jouent tous un rôle important.

Outre qu’il collabore avec des partenaires de divers domaines, Nikolaus Troje profite du fait que son site Web attire en moyenne 10 000 visiteurs par jour pour mener des expériences en direct et pour fournir des démonstrations qui aident à diffuser les résultats de ses recherches.

Les travaux de M. Troje peuvent être utilisés dans diverses applications, notamment pour aider l’industrie de l’infographie à créer des personnages plus réels en rendant leurs mouvements plus naturels. À mesure que les films et les jeux informatisés évoluent et que les personnages générés par ordinateur paraissent de plus en plus réalistes, la demande de mouvements réalistes augmente aussi.

Un autre domaine plus sérieux qui intéresse davantage M. Troje et auquel il se concentrera à titre de boursier Steacie du CRSNG est l’étude des conséquences potentielles de ses recherches pour les personnes dont la capacité de traiter l’information sur le mouvement biologique est déficiente, comme les autistes. « Ces personnes souffrent vraiment d’un manque d’aptitudes sociales qui trouve ses racines probablement dans des déficiences sensorielles très fondamentales relatives à la perception du mouvement biologique », explique M. Troje.

« Le but est réellement de déterminer clairement quelles sont les composantes de base de la perception du mouvement biologique », conclut M. Troje. En faisant cela, il espère mettre au point des tests qui pourront faire la distinction entre les divers mécanismes et, à partir de là, découvrir des façons de traiter des problèmes individuels.