PhD Positions

Improving Interaction based on a Brain-Computer Interface

Description:

This PhD thesis aims at designing novel interactive techniques based on brain-computer interfaces (BCI). The principle of a BCI consists in extracting and directly using the brain activity of the user as measured using electrodes placed on the surface of the skull (with EEG or ElectroEncephaloGraphy) in order to translate them into a command and to control a computer or a simulation.

The ambition of the proposed PhD thesis is to invent and test new interaction techniques that will enhance the use of these new technologies, which currently suffer from several limitations: complicated installation (gel, electrodes), high error rates, long and individualized calibration, small number of commands, latency, etc. Thus, the aim will be to propose new approaches to address the properties and limitations of the current BCIs, and to improve their use in multiple application contexts, such as: browsing the web, or controlling a virtual environment (virtual reality / video game).

In this thesis, the candidate will therefore design, develop and test new interaction paradigms for brain-computer interfaces, and will look for optimizing the use of “mental control” when achieving one (or multiple) tasks such as: selecting a target, following a path, navigating a virtual world, etc.

User studies with populations of participants are planned throughall the PhD program, in order to evaluate the concepts and the developments.

References:

  • Lécuyer, F. Lotte, R. Reilly, R. Leeb, M. Hirose, M. Slater, “Brain-Computer Interfaces, Virtual Reality, and Videogames”, IEEE Computer, Vol 41, Num 10, pp. 66-72, 2008
  • Nijholt, Anton, Jan BF van Erp, and D. K. J. Heylen. “BrainGain: BCI for HCI and Games.” (2008).
  • Cutrell, E., & Tan, D. (2008). BCI for passive input in HCI. In Proceedings of CHI (Vol. 8, pp. 1-3). New York, NY: ACM Press.

Contacts :

Conception d’environnement d’apprentissage collaboratif, en réalité virtuelle, basé sur une approche ontologique de représentation des compétences chirurgicales techniques et non techniques

Description:

Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche du Labex COMINLABS, le projet Sunset, qui vise à développer une méthodologie originale et les outils innovants dédiés à la formation des personnels de blocs opératoires (chirurgiens, anesthésistes, infirmières, …) à partir d’un environnement d’apprentissage virtuel et collaboratif. Le point central du projet Sunset est de mettre l’accent sur la prise en compte des compétences non techniques lors de la formation.

Ce sujet s’appuie sur des résultats d’un projet précédent (projet S3PM) dont l’objectif était, dans le même contexte chirurgical, de proposer un environnement permettant de produire, en utilisant des modèles et abstractions originaux, des environnements de réalité virtuelle de formation centrés sur les procédures. Le sujet de thèse actuel vise donc à étendre les modèles et abstractions afin de tenir compte des compétences non techniques : travail en équipe, prise de décision, anticipation, conscience de la situation, leadership, communication ou encore la gestion du stress.

L’identification des compétences non techniques et la manière de les insérer dans les modèles informatiques seront réalisées en collaboration avec les chercheurs en psychologie du CRPCC à Rennes, spécialisés dans l’étude et l’analyse du travail en équipe dans le domaine médical.

Sur le plan technique, le projet fera le lien entre la modélisation ontologique du domaine de la chirurgie (neurochirurgie en ce qui nous concerne), des observations de l’activité multi-acteur dans le bloc opératoire et la production d’un scénario d’interaction collaborative en réalité virtuelle. Cette chaîne existe pour les compétences techniques et les contributions attendues de cette thèse sont de proposer les extensions de ces modèles et outils au problème des compétences non techniques. Sur le plan applicatif, le projet vise à valider les concepts introduits lors de cette thèse sur la formation des Infirmières de Bloc Opératoire Diplômée d’Etat (IBODE).

Fiche détaillée. Télécharger.

Publications récentes:

  • G. Claude, V. Gouranton, B. Caillaud, B. Gibaud, B. Arnaldi, P. Jannin, Synthesis and Simulation of Surgical Preocess Models, MMVR Medicine Meets Virtual Reality Conference, pp. 1-8. 2016
  • G. Claude, V. Gouranton, B. Arnaldi. Versatile Scenario Guidance for Collaborative Virtual Environments. Proceedings of 10th International Conference on Computer Graphics Theory and Applications (GRAPP’15), 2015
  • G. Claude, V. Gouranton, B. Arnaldi. Roles in Collaborative Virtual Environments for Training. Proceedings of International Conference on Artificial Reality and Telexistence Eurographics Symposium on Virtual Environments ,pp.1-8. 2015
  • G. Claude, V. Gouranton, R. Bouville Berthelot, B. Arnaldi, Short Paper: #SEVEN, a Sensor Effector Based Scenarios Model for Driving Collaborative Virtual Environment, ICAT-EGVE, International Conference on Artificial Reality and Telexistence, Eurographics Symposium on Virtual Environments, pp.1-4 2014
  • T. Lopez, R. Bouville, E. Loup-Escande, F. Nouviale, V. Gouranton, B. Arnaldi Exchange of avatars: Toward a better perception and understanding, IEEE TVCG, Transactions on Visualization and Computer Graphics, 2014
  • T. Lopez, P. Chevaillier, V. Gouranton, P. Evrard, F. Nouviale, M. Barange, R. Bouville, B. Arnaldi, Collaborative Virtual Training with Physical and Communicative Autonomous Agents, Journal Computer Animation and Virtual Worlds, CAVW, 2014
  • T. Lopez, P. Chevaillier, V. Gouranton, P. Evrard, F. Nouviale, M. Barange, R. Bouville-Berthelot, B. Arnaldi, Collaborative Virtual Training with Physical and Communicative Autonomous Agents, CASA, 27th Conference on Computer Animation ans Social Agents, USA, pp 1-9, 2014

Contacts :

Comments are closed.