Pour une expérience technique, on a ressuscité le « Jump Scare »... désolé pour les cobayes ?

Le Jump Scare, ce sont généralement des vidéos conçues pour provoquer un sursaut de surprise et/ou de peur. Dans les années 90, c'était un standard au cinéma avec les films d'horreur. Puis dans les années 2000, avec internet, ces vidéos sont revenues sur le devant de la scène pour se faire des blagues... qui se sont parfois terminées en terreurs nocturnes pour certains.

Bref, le sujet n'est pas là. Avec ce genre de stimulus, l'idée est de vérifier si la surprise ou la peur est réellement visible avec la pupillométrie, et notamment grâce aux lunettes d'eye-tracking.

Qu'est-ce qui est attendu ?

La peur ou la surprise active rapidement le système nerveux sympathique (réponse « fight or flight »), selon l'enchaînement suivant :

Cette dilatation est généralement très rapide, de l'ordre de quelques centaines de millisecondes à quelques secondes selon le stimulus et les conditions expérimentales [1].

À l'inverse :

La pupille répond en réalité à trois types de stimuli bien distincts : la lumière, la distance de fixation, et l'éveil/l'effort mental [2].

Dans notre cas, on a une vidéo pendant laquelle on demande aux sujets de suivre une voiture précisément. Lorsque la voiture passe et se cache derrière le bois, les pupilles rétrécissent doucement pendant que la personne cherche précisément et se concentre. Puis vient le Jump Scare. On voit alors que la pupille se dilate rapidement (voir graphique ci-dessous).

Mesure du diamètre des pupilles droite et gauche pendant la vidéo avec les lunettes d'Eye-tracking VPS 16.

Quels paramètres mesurer ?

Pour plus d'information, lorsque l'on utilise la pupillométrie comme indicateur d'une réaction de peur/surprise, il est intéressant de mesurer :

La variation peut être exprimée par exemple en mm ou en %.

Les paramètres de la pupillométrie en détail

Si l'on regarde les éléments de la pupillométrie, voici les principaux paramètres à retenir.

① Diamètre pupillaire baseline

Moyenne pendant les 1 à 2 secondes précédant le stimulus.

② Dilatation maximale

P_max soit la valeur maximale après le stimulus, puis :

③ Dilatation relative

Pour comparer des sujets ayant des pupilles de tailles différentes :

Exemple : baseline = 4,2 mm — maximum = 4,8 mm

→ dilatation = +0,6 mm → +14,3 %

④ Latence de la réponse

Temps entre le stimulus et le début de la dilatation :

C'est une variable particulièrement intéressante pour une réaction de surprise.

⑤ Temps jusqu'au maximum

Cela permet de caractériser la dynamique de la réponse :

⑥ Vitesse maximale de dilatation

À partir de dP/dt, on recherche :

C'est une variable intéressante pour quantifier la rapidité de la réaction.

⑦ Aire sous la courbe (AUC)

Très intéressante pour quantifier l'intensité globale de la réponse. Après correction de baseline :

Par exemple sur les 0 à 5 secondes après le stimulus. L'unité sera le mm.s. L'AUC permet de distinguer deux réponses ayant le même pic mais des durées différentes : c'est un score de volume de réaction.

⑧ Temps de récupération

On peut définir le retour à 50 % de la réponse maximale, 25 % de la réponse maximale, ou une valeur proche de la baseline. Par exemple :

Une variable particulièrement intéressante : l'index de réactivité

Pour comparer facilement les sujets, on peut créer un Pupil Reactivity Index (PRI). On obtient alors quelque chose comme :

Cela donne une mesure très simple de l'intensité de la réponse pupillaire.

Voici un schéma qui résume l'ensemble de ces paramètres :

Et avant l'analyse : le prétraitement du signal

Avant d'obtenir ce type de tracé, il est parfois nécessaire de prétraiter le signal afin de gérer les artefacts : éliminer les clignements, les pertes de tracking, les valeurs aberrantes ou les périodes où la pupille n'est pas correctement détectée. Pour les petites interruptions dues aux clignements, une interpolation linéaire ou spline peut être utilisée, mais uniquement sur de courtes périodes. Un filtrage passe-bas peut également être appliqué pour supprimer le bruit haute fréquence [4].

Références

[1] Bradley, M.M., Miccoli, L., Escrig, M.A., & Lang, P.J. (2008). The pupil as a measure of emotional arousal and autonomic activation. Psychophysiology, 45(4), 602-607.

[2] Mathôt, S. (2018). Pupillometry: Psychology, Physiology, and Function. Journal of Cognition, 1(1), 16.

[3] Kahneman, D., & Beatty, J. (1966). Pupil diameter and load on memory. Science, 154(3756), 1583-1585.

[4] Kret, M.E., & Sjak-Shie, E.E. (2019). Preprocessing pupil size data: Guidelines and code. Behavior Research Methods, 51(3), 1336-1342.