Signaux de rétroactions et biofeedback

Commençons par une petite histoire, qui est arrivée récemment à l’un de mes proches. Lucas apprend le chant lyrique au conservatoire. Malgré ses efforts, il rencontre des difficultés pour apprendre à relacher son souffle, met trop de pression ce qui provoque une voix tubée : ce n’est pas très beau, et cette contrainte réduit la tessiture de sa voix. Un automne, Lucas déménage son appartement et se fait un tour de rein en portant un carton. Cet accident bête l’oblige alors à porter une ceinture lombostat pendant plusieurs semaines. C’est alors que Lucas progresse de façon inattendue en cours de chant : lorsqu’il chante, il se met à sentir de façon amplifiée les mouvements de ses muscles abdominaux et de ses côtes flottantes, parce qu’ils sont pressés contre sa ceinture lombostat. Ce signal de rétroaction, qui aurait pu le gêner, va en fait l’aider à acquérir une meilleure connaissance de son corps.

Sans le savoir, Lucas a redécouvert le principe fondamental du biofeedback. L’usage d’un appareil de mesure permet d’enregistrer l’état de constantes biologiques – ici, il s’agit des tensions qui compriment le système respiratoire de Lucas. En se familiarisant avec ces constantes, le sujet (Lucas) apprend à se connaître, il développe une meilleure maîtrise de son corps. Ce principe peut être employé pour de très nombreuses applications. Par exemple, en utilisant le signal électrocardiographique, on peut faire travailler un sujet sur sa cohérence cardiaque, afin qu’il intègre mieux ses processus émotionnels. Ou bien, en donnant un feedback sur la qualité vocale d’un sujet, on peut l’aider à développer ses ressources pour s’affirmer (la voix est porteuse de marqueurs para-verbaux de la confiance en soi) ou bien l’aider à chanter plus juste. Si l’on utilise le signal électroencéphalographique, on peut donner à voir au sujet son activité cérébrale, une vision directe des mécanismes et des rouages de son esprit.

Annoncé ainsi, le biofeedback ressemble à une panacée, solutionnant miraculeusement tous les problèmes. La réalité est bien différente, et des limites existent à ce qui peut être réalisé avec cette méthode. Beaucoup de méthodes de biofeedback actuellement commercialisées relèvent de l’incompétence, voire même parfois du charlatanisme ou de l’escroquerie. En vendant du rêve, les promoteurs de ces méthodes portent atteinte à la crédibilité d’une méthode utile, ce qui est particulièrement dommage. J’espère avec cet article protéger le lecteur contre ces dérives, en lui donnant quelques bases pour identifier les arnaques.

Commençons par raconter une autre petite histoire, qui éclairera ces propos. Récemment, j’ai pu observer une discussion banale entre une mère, Louise, et son fils de 7 ans. Le petit Enzo vient de se disputer avec sa soeur Emma, elle s’est moquée de lui ce qui lui fait douter de son image. En perte de confiance, Enzo est blessé, visiblement mal dans sa peau, et Louise tente de le rassurer du mieux qu’elle peut. L’action de Louise est ce qu’on appele un signal de rétroaction social : les enfants s’appuient beaucoup sur ce type de signal dans le cours de leur développement. Observons leur dialogue :

– Louise (sur un ton vaguement inquiet, un peu chargé de reproches) : « tu ne devrais pas être influencé. »

– Enzo (hausse les épaules, lui tourne le dos, sur un ton blasé) : « D’accord ! »

Enzo n’est visiblement ni rassuré, ni d’accord avec Louise contrairement à ce qu’il vient de lui dire pour se débarasser d’elle. Mais pourquoi diable réagit-il ainsi, alors qu’évidemment Louise a raison ? Tout simplement parce que sa mère vient de lui dire quelque chose qu’il savait déjà. Enzo sait bien qu’il ne devrait pas être influencé – mais il ne sait pas comment faire ! Louise vient de fournir un signal de rétroaction sur le résultat (Enzo est influencé), redondant avec ce que son fils savait déjà (Enzo sait déjà qu’il est influencé, puisqu’il se sent mal). Un signal bien plus utile aurait pu être fourni. Par exemple, si Louise lui avait conseillé de respirer profondément, son fils aurait mieux géré ses émotions (signal portant sur la performance de gestion émotionnelle). Autre exemple, Louise aurait pu recadrer les propos d’Emma, leur donant une interprétation moins pathogène (signal portant sur la performance de gestion des schémas cognitifs).

Que pouvons-nous retirer de cette histoire ? Une première conclusion sur les signaux de rétroaction : les signaux portant sur les résultats d’une action ne sont pas très utiles, il vaut mieux cibler la performance (c’est à dire la façon de bien mener l’action). Un sujet apprenant a effectuer une tâche difficile ou nouvelle ressent généralement le besoin d’un étayage (ce qui lui permet de maintenir sa motivation, et d’accélérer son apprentissage). Si nous reprenons l’histoire d’Enzo et Louise, le signal de rétroaction sur la performance dont Enzo a besoin conccerne comment faire pour ne pas être influencé par ce que disent les autres.

Nous allons maintenant illustrer les limites du biofeedback par une autre histoire, celle-ci purement hypothétique, mais qui nous concerne tous. Dans la vie de tous les jours, nous dialoguons souvent avec nos amis. Et nous pouvons chercher à deviner comment ils voient le monde et à prédire comment ils vont agir (ce qui est très utile au quotidien). En psychologie cognitive, cette capacité s’appelle la théorie de l’esprit, elle est fondamentale en cognition sociale. Pour construire cette théorie de l’esprit (TdE), nous nous appuyons sur l’information que nos amis sont à même de nous apporter sur comment ils pensent et voient le monde.  Il s’agit bel et bien d’un signal de rétroaction externe sur la performance, que nous pouvons comparer avec notre capacité de TdE. Avec ce signal, nous pouvons entraîner et améliorer notre TdE, ce qui est fort utile. Mais puisque ce signal est bien approprié, alors pourquoi ne sommes-nous pas tous déjà des télépathes, capables de lire l’esprit de notre entourage avec aisance et clarté ? Tout simplement parce que nous n’avons pas accès à une fonction équivalente en interne !

La deuxième limite fondamentale aux méthodes de biofeedback est donc avant toute chose la limite des capacités de rétroaction interne de l’apprenant. Une personne ne peut apprendre que ce qui est apprenable, ce qui lui est accessible. Le signal de feedback étends sa capacité à apprendre, l’apprenant devient grâce à lui capable d’explorer un espace d’expérience plus grand appelé la zone proximale de développement. L’apprenant ne sera cependant pas capable d’explorer l’impossible : si la méthode est poussé trop loin, l’apprenant atteindra une zone de rupture, et n’apprendra rien.

Avec ces deux limites en tête, il devient plus facile de passer aux crible les pratiques de biofeedback, et d’identifier celles qui offrent un potentiel utile, de celles qui relèvent du charlatanisme.

Note : par souci de confidentialité, les prénoms ont été modifiés dans ce texte.


POUR ALLER PLUS LOIN

  • Apprentissage par renforcement

On modélise trop souvent l’apprentissage en s’appuyant sur le modèle de Skinner du conditionnement opérant. Dans la cadre de ce modèle, l’environnement procure à l’apprenant une récompense, qui peut être positive ou négative. En cherchant, au travers d’expériences itérées, un comportement optimizant les récompenses, l’apprenant va conditionner son apprentissage. Dans ce cadre, la motivation principale de l’apprentissage est dite extrinsèque : c’est la récompense (extérieure) qui guide le développement.

  • Apprentissage par étayage : zone proximale de développement et apprentissage social

Réduire le développement de capacités cognitives à un apprentissage par une expérimentation solitaire est un biais inférentiel historique des modèles de l’école de Piaget. En effet, Vygotski plaçait l’interaction sociale au cœur du développement de l’enfant (Valsiner, 2012). Pour Vygotski et ses successeurs, l’enfant se développe et apprends mieux au travers d’interaction sociales : ce qu’il sait faire aujourd’hui avec un soutien, il saura le faire demain seul (Garnier, et al., 2009) – c’est la notion de zone proximale de développement (voir la figure ci-dessous).

ZPD

Illustration du concept de zone proximale de développement de Vygotski (Parke, et al., 1994). On peut distinguer trois niveaux de performances pour un enfant : A) la zone de développement présent, correspondant à ce que l’enfant peut réaliser de façon autonome (correspondant aux éléments testés dans les expériences de Piaget) ; B) la zone proximale de développement, correspondant à ce que l’enfant peut réaliser avec un soutien extérieur ; C) la zone de rupture, correspondant à ce que l’enfant ne peut réaliser, même s’il bénéficie d’un soutien.

 Les développements de cette théorie permettent de théoriser l’intégration d’un signal de rétroaction social : c’est le modèle de l’apprentissage social de Bandura (Bandura 1963). Ce modèle fait intervenir plusieurs fonctions cognitives dans l’intégration du signal de rétroaction : l’attention, stockage et rappel en mémoire à long terme,  cognition sociale, motivation. Dans ce modèle, la motivation est intrinsèque, c’est le fait de mieux maîtriser ses facultés et son environnement qui facilite l’apprentissage. Elle est en outre indirecte, car elle implique des mécanismes cognitifs de haut niveau pour anticiper le résultat de l’action.

  • Le signal de rétroaction sociale comme mécanisme d’étayage

Il est aisé de montrer chez l’enfant parlant et l’adulte l’intérêt de rétroactions sociales extrinsèques, visant à faciliter le développement moteur. Par exemple, les entraineurs fournissent une rétroaction sociale dont le sportif ne pourrait pas se passer pour apprendre des gestes corrects et performants (Schmidt et Wrisberg, 2007). L’intérêt d’un signal de rétroaction, du point de vue du développement, réside cependant dans l’apport d’information que le sujet va pouvoir effectivement traiter et intégrer. Autrement dit, le signal de rétroaction ne doit pas concerner le résultat de la tâche (signal auquel le sujet a déjà accès, et qui ne lui servirait à rien), mais la bonne façon d’effectuer la tâche : le signal de performance (voir figure ci-dessous).

Modèle des rétroactions de Vialatte

Illustration synthétique des différents types de rétroactions possibles. Le sujet a accès à des informations de part lui-même (rétroactions internes), la présence d’un tiers (entraîneur, coach, thérapeute, système de biofeedback) peut lui donner accès à des informations (rétroactions externes). En exécutant la tâche le sujet perçoit facilement le résultat de son action (rétroaction interne de résultat), plus difficilement la façon qu’il a eu d’exécuter la tâche (rétroaction interne de performance).  Le tiers (humain ou machine) lui donne accès à des informations soit sur le résultat (rétroaction externe de résultat), soit sur la façon d’exécuter la tâche (rétroaction externe de performance). Comme l’ont montré Schmidt et Wrisberg, la rétroaction externe sur les performances est souvent la plus efficace, à condition que le sujet puisse à terme s’en émanciper (Schmidt et Wrisberg, 2007) : le but est qu’il apprenne à se familiariser avec ses propres mécanismes de rétroaction interne de performance, le signal externe lui servant d’étayage.

D’un point de vue cognitif, contrairement aux mécanismes mis en œuvre dans les tâches de conditionnements pavloviens (Pavlov, 1927), le but du signal est ici d’aider le sujet à réorienter sa charge cognitive depuis la tâche vers la construction de nouveaux schèmes (Sweller, et al., 1998).

  • Le signal de rétroaction en biofeedback

Il est par conséquent nécessaire de fournir un signal de rétroaction pertinent et directement lié à la performance du sujet, pour qu’il puisse facilement l’intégrer (Schmidt et Wrisberg, 2007). Cela signifie qu’un biofeedback ciblant des signaux soit facilement accessibles au sujet, soit trop bruités pour être interprétés, n’aura aucune utilité. Un signal de biofeedback utile est un signal précis, directement corrélé à une fonctions sur laquelle le sujet veut (et est capable d’) exercer un contrôle.

  • Bibliographie

BANDURA, C. (1963). Social learning and personality development. New York: Holt, Rinehart, and Winston.

GARNIER, C., BERNARZ, N., ULANOVSKAYA, I. (2009). Après Vygotski et Piaget, 3ème édition, Bruxelles : De Boeck Université.

PARKE, R.D., ORNSTEIN, P.A., RIESER, J.J., ZAHN-WAXLER, C. (1994). A Century of Developmental Psychology, Washington, D.C. : American Psychological Association.

PAVLOV, I.P. (1927). Conditioned Reflexes: An Investigation of the Physiological Activity of the Cerebral Cortex. Traduit et édité par ANREP, G.V., London: Oxford University Press.

SCHMIDT, R.A., WRISBERG, C.A. (2007). Motor Learning and Performance: A Situation-Based Learning Approach, 4th edition. Leeds (UK) : Human Kinetics.

SKINNER, B.F. (1938) The Behavior of Organisms:An Experimental Analysis, 1938 New York: Appleton-Century-Crofts

SWELLER, J., VAN MERRIËNBOER, J., PAAS, F. (1998). Cognitive architecture and instructional design. Educational Psychology Review, 10(3):251–296.

VALSINER, J., (2012). The Oxford Handbook of Culture and Psychology. New York, NY: Oxford University Press.

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