Comprendre et optimiser la performance visuelle des sportifs

Par Yvonne N. Delevoye-Turrell et Nicolas Marchais

Yvonne N. Delevoye-Turrell

Enseignante-chercheuse au laboratoire en Sciences Cognitives et Affectives (CNRS, UMR 9193) de l’Université de Lille. Experte dans la mesure et la modélisation du comportement humain, Yvonne Delevoye-Turrell a dirigé jusqu’en janvier 2021 l’équipe AVA (Action, Vision et Apprentissage), qui associe chercheurs, psychologues, neuroscientifiques et spécialistes de la modélisation des comportements d’interaction. Titulaire d’une thèse en Neurosciences fonctionnelles, Professeure des Universités en Neuropsychologie de l’Action Volontaire depuis 2012, elle s’est toujours intéressée à la performance sportive, notamment sous l’angle de l’étude du regard, de l’état émotionnel du sportif et de ses sources de motivation et de plaisir.

Nicolas Marchais

Orthoptiste, il a travaillé pendant 20 ans en cabinet. À partir des années 2000, Nicolas Marchais s’est spécialisé en neurovision, une discipline qui prend en charge les troubles du fonctionnement cérébral impactant la perception visuelle. Passionné de sport, il a pris conscience du rôle essentiel des stratégies visuelles dans la réussite d’un geste sportif. Plusieurs années de recherches l’ont conduit à développer des techniques d’optimisation visuelle inspirées des rééducations réalisées chez les enfants dyslexiques. Il a co-fondé la société E(ye) Motion pour diffuser ces méthodes.

L’essentiel

Les chercheurs disposent aujourd’hui de dispositifs connectés capables de décrypter précisément le regard du sportif sur son environnement. Grâce à l’Intelligence Artificielle qui permet de traiter les mesures réalisées sur les yeux, la position du corps et l’activité cérébrale, on comprend mieux les interactions œil, posture, émotion et gestuelle. A terme, ces recherches contribueront à développer des stratégies d’optimisation des performances sportives. D’ores et déjà un orthoptiste a élaboré, au sein de sa société E(ye)Motion, des programmes d’adaptation et d’entrainement du regard susceptibles d’apporter au sportif de haut niveau une « vision augmentée ».

De nombreux axes de Recherche à propos de la vision des sportifs. 

Revue des travaux conduits par Yvonne N. Delevoye-Turrell sur la vision et l’attention des sportifs, avec son équipe  Action, Vision et Apprentissage, au CNRS

Des lunettes pour décrypter la stratégie visuelle du sportif en action

Une paire de lunettes recouverte de capteurs. Ainsi se présente le dispositif qu’utilise depuis peu l’équipe d’Yvonne N. Delevoye-Turrell pour évaluer les stratégies visuelles des sportifs. En équipant des athlètes de haut niveau de ce dispositif connecté, il est possible d’expérimenter sur le terrain et de vérifier que les hypothèses de laboratoire se confirment dans les conditions réelles de la pratique du sport.

Munies notamment d’un oculomètre connecté —appareil qui mesure les mouvements oculaires— ces lunettes permettent de suivre simultanément l’axe du regard et la dilatation des pupilles. L’observation de ces deux paramètres vise à comprendre ce que voit le sportif sur le terrain, mais aussi l’attention qu’il y porte. En effet, plus on focalise son attention sur son environnement, plus la pupille se dilate. Cette dilatation est également un indice de la fatigue visuelle. C’est ce que l’on appelle le « coût cognitif », un indicateur intéressant pour évaluer si une activité devient sur la durée trop difficile ou trop intense. La mesure de la dilatation pupillaire pourrait ainsi être un signe d’alerte prédictif incitant à faire évoluer les exercices pour maintenir la motivation des sportifs.

Parallèlement à l’étude du regard, les équipes d’Yvonne N. Delevoye-Turrell s’intéressent à l’état émotionnel du sportif. La collecte et l’analyse conjointes des données physiologiques qui sont des indicateurs du stress (activité cardiaque, température du corps, conductance cutanée*…) et d’informations sur la posture, la vitesse ou encore les accélérations, permettra de comprendre comment les stratégies visuelles du sportif sont impactées par les émotions et avec quel impact sur sa performance.

Les experts commencent le développement des algorithmes permettant de traiter en temps réel les données collectées sur le terrain. Mais d’ores et déjà les pistes de recherches sont nombreuses et les idées d’applications commencent à émerger. Il serait par exemple envisageable de faire des essais de correction de l’axe visuel des sportifs ou du « coût cognitif » du regard, en espérant que ces corrections auront un impact favorable sur la posture de l’athlète, sur son niveau de stress et sur ses performances.

*La conductance cutanée est l’activité électrique enregistrée à la surface de la peau et reflétant l’activité des glandes de la sudation et du système nerveux autonome.

Le rôle des échanges de regards dans la cohésion de l’équipe

Actuellement, les équipes d’Yvonne N. Delevoye-Turrell travaillent sur des situations où le sportif est évalué seul. Il sera possible d’ici peu d’étudier simultanément non pas un regard mais les regards de tout un groupe de joueurs pour en extraire des dynamiques sociales. Une approche clé pour les sports collectifs, comme les jeux de balle, où la cohésion du groupe est un élément essentiel de la victoire.

Des premiers travaux utilisant des oculomètres ont été réalisés sur des équipes sportives. Des chercheurs ont analysé la durée, la synchronisation et la fréquence des échanges de regards entre les différents membres du groupe [1]. Plus cette fréquence est élevée et plus le groupe se révèle soudé, agissant « comme un seul homme », de manière harmonieuse et efficace. C’est d’autant plus vrai que le « meneur » (capitaine) est à l’initiative du signal de départ. De là, on peut interroger la possibilité d’une corrélation entre l’axe de regard et la dilatation pupillaire des joueurs et la cohésion de groupe.

Une nouvelle technique d’imagerie pour observer le cerveau des athlètes en mouvement

Avoir une bonne vue ne fait pas tout : il faut aussi que cette perception de l’environnement conduise à de bonnes décisions. En février 2021, l’équipe d’Yvonne N. Delevoye-Turrell a expérimenté une nouvelle technologie, l’ISPIf (Imagerie Spectroscopique Proche Infrarouge), permettant d’observer le fonctionnement cérébral des athlètes en mouvement [3]. Ce que ne peuvent faire l’électroencéphalographie ou l’IRM fonctionnelle cérébrale. Trois zones du cerveau sont particulièrement intéressantes à observer chez le sportif : la zone frontale (celle qui prend les décisions), le cortex moteur (celui qui met le corps en mouvement) et le cortex visuel (celui qui perçoit).

Source : www.neuroplasticite.com

D’autres recherches de ce type pourront évaluer comment l’interaction entre l’athlète et son coach sportif module l’activité cérébrale. Le champ des expérimentations est immense. Déjà, l’apparition de la vidéo dans les années 80-90 avait radicalement transformé les études sur le regard dans la pratique du sport. Elle a par exemple montré que dans les sports de balle, le novice regarde sa raquette, sa main ou la balle, alors que le sportif expérimenté voit plus loin (épaule et coude) et surtout anticipe les événements plutôt que d’y réagir. Les progrès technologiques vont révolutionner la recherche en sciences de la performance motrice humaine dans les années à venir. Embarquée dans un sac à dos, la technique d’imagerie cérébrale pourra être combinée aux dispositifs connectés en milieu réel ou virtuel, permettant d’imaginer de nouvelles situations d’apprentissage adaptées aux profils psychologiques et motivationnels de l’athlète.

Améliorer la performance des sportifs : Nicolas Marchais, orthoptiste, développe pour eux un protocole de coaching visuel

Acteurs pivots de la rééducation visuelle, les orthoptistes commencent à s’intéresser aux moyens de développer des stratégies visuelles et cognitives « surperformantes ». Certains utilisent des techniques conçues pour compenser un handicap neurologique en vue de bâtir des stratégies de « surcompensation » à destination des sportifs. Et cela semble porter ses fruits. C’est ainsi que dans le Sud de la France, l’orthoptiste Nicolas Marchais a mis au point un coaching visuel qui découle directement de son expérience auprès des enfants dyslexiques et de sa passion pour le sport.

Lors d’un match de rugby perdu par son équipe préférée, Nicolas Marchais a fait le lien entre la prise d’informations visuelles et la performance. En examinant les études déjà menées sur le sujet, il est apparu que le champ d’investigation était immense. C’est donc de façon empirique, avec l’aide d’une école d’ingénieurs, qu’il a posé les premières briques de son programme d’optimisation visuelle, un entrainement cognitif et « visio-attentionnel » qui repose sur le concept de visio-intégration : l’œil n’est qu’une caméra, le plus important c’est le traitement de l’information par le cerveau.

Après plusieurs années de recherche, et des tests réalisés auprès de clubs sportifs en Occitanie, Nicolas Marchais a fondé la société E(ye) Motion. Utilisant une installation qui associe un tapis de course, un programme informatique et 3 écrans couvrant 180°, il propose des séries d’exercices visant à aider les athlètes à voir mieux, plus vite et plus efficacement. Un des exercices phare met au défi le sportif de repérer un ballon apparaissant et disparaissant sur les différents écrans, tout en courant sur le tapis. Cet exercice permet d’évaluer le « champ visuel attentionnel », faculté d’identifier la présence d’éléments dans un environnement mouvant et l’« acuité visuelle dynamique », qui désigne la capacité à percevoir les détails d’un objet en déplacement, dans des conditions très proches de la réalité du terrain (course, fatigue physique et mentale, sollicitations environnementales multiples).

Les programmes élaborés par Nicolas Marchais visent dans un premier temps à établir, à partir de l’analyse du regard, le « profil visuel » du joueur, c’est à dire ses compétences visuelles et ses éventuelles fragilités. Dans un second temps, l’objectif est de proposer des exercices adaptés pour améliorer sa vision dans toutes ses dimensions : champ visuel, perception d’un objet en mouvement, résistance aux éléments « perturbateurs ». Des compétences qui reposent non seulement sur la vision telle que nous la connaissons (acuité et champ) mais aussi sur la rapidité des déplacements de l’œil, les micro-oscillations de la tête, la concentration, les capacités du cerveau à analyser dans le temps le plus bref possible la somme des informations qui lui parviennent visuellement.

L’un des facteurs clefs qui intéresse l’orthoptiste est la capacité à « défocaliser », c’est-à-dire à voir en périphérie sans bouger ni la tête ni les yeux. La défocalisation est essentielle pour beaucoup de sportifs notamment dans les sports de balle.

L’autre élément clef est le nombre d’informations visuelles captées dans un temps donné. L’expérience montre que ce nombre peut être accru par un entrainement adapté. L’entrainement vise donc à apporter une « vision augmentée » au sportif de haut niveau.

Pour l’heure, le protocole mis au point par Nicolas Marchais est encore en cours d’expérimentation. L’orthoptiste poursuit ses mesures. Son objectif est d’établir des « normes » selon l’âge, le sexe, l’activité… dans chacun des aspects de la vision, afin d’affiner les « profils » visuels qu’il a développés. Cela lui permettra ensuite d’effectuer des diagnostics précis de la vision des sportifs qu’il observe puis d’évaluer leur progression au rythme de l’entrainement visuel.

Bibliographie

[1] J.J. Honisch, M.T. Elliott, N. Jacoby, A.M. Wing

Cue properties change timing strategies in group movement synchronisation

Sci Rep, 6 (2016), p. 19439

[2] Karageorghis, C. I. (2018). Music-related interventions in sport and exercise. In G. Tenenbaum & R. C. Eklund (Eds.), Handbook of sport psychology (4th ed.). New Jersey, NJ: John Wiley & Sons.

[3] Guérin, S. M. R., Vincent, M. A., Karageorghis, C. I., & Delevoye-Turrell, Y. N. (2021). Effects of motor tempo on frontal brain activity: An fNIRS study.
NeuroImage. https://doi.org/10.17605/OSF.IO/NE6XP