Cette thèse a pour objet l’étude du langage intérieur dans la flexibilité mentale et la mémoire à court terme à l’aide de l’électromyographie de surface, une méthode qui a permis d’enregistrer l’activité électrique des muscles laryngés. Pour étudier le rôle du langage intérieur dans la flexibilité, six expériences ont été réalisées en manipulant la complexité des tâches, ainsi que l’âge des participants. Les résultats montrent une sollicitation plus importante du langage avec la complexité des tâches, que ce soit pour encoder les règles en mémoire ou pour classer les stimuli, et ce d’autant plus que les participants sont âgés. Nous discutons ces résultats en rapport avec les études utilisant la méthode de suppression articulatoire. Concernant le rôle du langage intérieur dans la mémoire à court terme, deux expériences ont été réalisées avec pour objectif principal l’étude de l’effet de similarité phonologique. Les résultats montrent une quantité de langage plus importante pour les lettres dissimilaires, qui ont aussi été mieux restituées par les participants. A l’inverse, nous avons observé un meilleur rappel de l’ensemble des lettres pour les participants sollicitant de façon plus modérée le langage intérieur. Ces résultats sont mis en rapport avec les processus d’interférences motrice et auditive qui gouvernent la mémorisation à court terme. / In this thesis, we examined the role of inner speech in mental flexibility and short-term memory using laryngeal surface electromyography, a method for recording inner speech signals. Six experiments manipulating tasks complexity and age of participants were performed to study mental flexibility. Results showed a greater use of inner speech with tasks complexity, either when encoding the rules in memory or while sorting the stimuli, and especially when the participants were older. We discuss the results with reference to articulatory suppression, an alternative method for studying inner speech. To study inner speech in short-term memory, two other experiments were performed with the main objective of studying the phonological similarity effect. Results showed a greater amount of language for dissimilar letters which were also better recalled by participants. On the contrary, we observed a better recall of letters (being similar or dissimilar) by participants who resorted to language moderately. These results suggest that both motor and auditory types of interferences can affect short-term memorization.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Ce mémoire utilise une approche basée sur les méthodes d’identification paramétrique afin de représenter la relation entre signaux électromyographiques du biceps et du triceps versus le moment de force au coude variant dynamiquement lors de contractions à angle constant. La performance de deux modèles linéaires, le modèle «Auto Régressive with eXogenous inputs (ARX)» et le modèle «Output Error(OE)», de plusieurs ordres sont comparées. La performance des modèles est évaluée lors de l’utilisation de différents pré-processeurs, basée sur des canaux uniques ou multiples et l’utilisation d’un filtre «adaptive whitening». Le pré-processeur «multiple channels with adaptive whitening» améliore les performances d’identification. Le modèle OE permet une meilleure identification mais est sujet à des problèmes de convergence. / This thesis analyzes different parametric System identification (ID) methods to détermine a linear relationship between electromyographic signais from the biceps and the triceps and a dynamically varying torque about the elbow for constant angles contractions. The performance of two different linear models, Auto Régressive with eXogenous inputs (ARX) and Output Error (OE) of different orders are compared. The performance of the models are estimated with different pre-processors, single and multiple, with / without adaptive whitening filter. The multiple channels with adaptive whitening pre-processor increases the performance of the two models tested. The OE model leads to a better identification performance but is subject to convergence problems. / Québec Université Laval, Bibliothèque 2019

Le profil psychophysiologique des patients atteints de polyarthrite rhumatoïde et la fidélité test-retest des mesures ont été examinés dans deux études. La première et la seconde recherche comportaient respectivement deux groupes (contrôle, polyarthrite rhumatoïde) et quatre groupes de sujets (contrôle, polyarthrite rhumatoïde, sclérose en plaques, pathologies mixtes). L'électromyogramme (avant-bras, frontalis) et la température périphérique (main, pied) étaient mesurés au repos, sous stress et pendant le recouvrement, au cours de deux évaluations. Comparativement au groupe contrôle, les deux études ont indiqué une hyperactivité musculaire de l'avant-bras et une vasoconstriction digitale (température plus faible) chez les arthritiques. Ces symptômes ont aussi été observés dans les autres groupes de pathologies. Ils n'étaient donc pas spécifiques à la polyarthrite rhumatoïde et peu attribuables à la douleur et aux conséquences organiques de cette maladie articulaire. La fidélité des moyennes de température périphérique des groupes polyarthrite rhumatoïde et sclérose en plaques a été confirmée.

Les avancées technologiques en ingénierie biomédicale à travers le monde permettent le développement de systèmes automatisés et adaptés, visant à fournir aux personnes vivant avec un handicap un meilleur confort de vie. Les prothèses intelligentes basées sur l'activité myoélectrique permettent aux personnes amputées d'interagir intuitivement avec leur environnement et d'effectuer des activités de la vie quotidienne. Des électrodes placées sur la surface de la peau et une électronique embarquée dédiée recueillent les signaux musculaires et les traduisent en commandes pour piloter les actionneurs de la prothèse. Atteindre une performance accrue tout en diminuant le coût des prothèses myoélectriques est une étape importante dans l'ingénierie de réadaptation. Les mains prothétiques, actuellement disponibles à travers le monde, bénéficieraient d'un contrôle plus efficace et plus intuitif. Ce mémoire présente une approche en temps réel pour classifier les mouvements des doigts à l’aide des signaux d'électromyographie (EMG) de surface. Une plateforme multicanale d'acquisition de signaux, de notre conception, est utilisée pour enregistrer 7 canaux EMG provenant de l'avant-bras. La classification des signaux EMG est effectuée en temps réel, en utilisant une approche d'analyse discriminante linéaire. Treize mouvements de la main peuvent être identifiés avec une précision allant jusqu'à 95,8% et de 92,7% en moyenne pour 8 participants, avec une prédiction mise à jour toutes les 192 ms. L'approche a voulu être adaptée pour créer un système embarqué ouvrant de grandes opportunités pour le développement des prothèses myoélectriques légères, peu coûteuses et plus intuitives. / Technological advances in biomedical engineering worldwide enable the development of automated and patient-friendly systems, aiming at providing the severely disabled a better comfort of life. Intelligent prostheses based on myoelectric activity allow amputees to intuitively interact with their environment and perform daily life activities. Electrodes placed on the surface of the skin, and dedicated embedded electronics allow to collect muscle signals and translate them into commands to drive a prosthesis actuators. Increasing performance while decreasing the cost of surface electromyography (sEMG) prostheses is an important milestone in rehabilitation engineering. The prosthetic hands that are currently available to patients worldwide would benefit from more effective and intuitive control. This memoir presents a real-time approach to classify finger motions based on sEMG signals. A multichannel signal acquisition platform of our design is used to record forearm sEMG signals from 7 channels. sEMG pattern classification is performed in real time, using a Linear Discriminant Analysis (LDA) approach. Thirteen hand motions can be successfully identified with an accuracy of up to 95.8% and of 92.7% on average for 8 participants, with an updated prediction every 192 ms. The approach wanted to be adapted to create an embedded system opening great opportunities for the development of lightweight, inexpensive and more intuitive electromyographic hand prostheses.

Notre aptitude à déterminer si un extrait de musique est gai ou triste réside dans notre capacité à extraire les caractéristiques émotionnelles de la musique. Une de ces caractéristiques, le mode, est liée aux hauteurs musicales et une autre, le tempo, est temporelle (Hevner, 1937; 1935). Une perception déficitaire de l’une de ces caractéristiques (ex. les hauteurs) devrait affecter l’expérience émotionnelle. L’amusie congénitale est caractérisée par un traitement anormal des hauteurs (Peretz, 2008). Toutefois, peu de données ont été accumulées sur les réponses émotionnelles des amusiques face à la perception du mode. La perception émotionnelle liée à celui-ci pourrait être préservée, chez les amusiques en raison de leur perception implicite des hauteurs (Peretz, et coll., 2009). Dans un premier temps, cette étude cherchera à déterminer dans quelle mesure les amusiques adultes utilisent le mode relativement au tempo dans la distinction d’une pièce gaie, d’une triste. Dans cette optique, onze amusiques et leurs contrôles appariés ont jugé des extraits de musique classique gais et tristes, dans leur forme originale et dans deux versions modifiées : (1) mode inversé (transcrit dans le mode opposé mineur ↔ majeur) et (2) tempo neutralisé (réglé à une valeur médiane), où le mode émerge comme caractéristique dominante. Les participants devaient juger si les extraits étaient gais ou tristes sur une échelle de 10-points, pendant que leurs réponses électromyographiques (zygomatique et corrugateur) étaient enregistrées. Les participants ont par la suite été réinvités au laboratoire pour réaliser une tâche non émotionnelle de discrimination des modes (majeur, mineur), dans laquelle des paires de stimuli composés de versions plus courtes des extraits originaux et leur version au mode inversé leur étaient présentées. Les participants (14; 7 amusiques) devaient juger si les paires étaient identiques (même stimulus, même mode) ou différentes (même stimulus, modes différents). Dans cette dernière tâche, les amusiques ont eu plus de difficulté que leurs contrôles à discriminer les modes, mais les amusiques comme leurs contrôles se sont montrés sensibles aux manipulations du mode et du tempo, dans la tâche émotionnelle. Ces résultats supportés par des réponses EMG normales présupposent des habiletés préservées ou implicites de traitement tonal dans l’amusie congénitale. / Our ability to determine if a music piece is happy or sad depends on our capacity to extracts the main emotional characteristics of music. One of these characteristics, the mode, is a pitch based constituent, and another one, the tempo, is a temporal factor (Hevner, 1937; 1935). The inability to extract one of those characteristics (pitch) should affect the emotional experience. Congenital amusia is characterized by anomalous pitch processing (Peretz, 2008). Yet, little is known about the amusics’ emotional responses to mode. Perhaps emotional perception of this characteristic is preserved due to the amusics’ implicit pitch processing (Peretz, et coll., 2009). First, we decided to examine how amusic adults use mode relative to tempo in distinguishing happy from sad musical excerpts. To this aim, we tested whether eleven amusics and their matched controls judged excerpts of happy and sad classical music in their original form and in two manipulated conditions: the ‘‘inverted mode condition’’ where the excerpts were transcribed in the opposite mode (major↔minor); and the ‘‘neutralized tempo condition’’ where all tempi were set to the same median value, hence the mode emerges as the main emotional characteristic. Participants judged on a 10-point scale whether each excerpt was sad or happy while their electromyographical responses (zygomatic, corrugator activity) were recorded. Participants were then invited back to the laboratory, to complete a non-emotional task. This mode discrimination (minor, major) task consisted of pairs of original and inverted mode stimuli, made of shorter versions of the previously used stimuli. Participants (14; 7 amusics) had to judge whether the pairs were identical (same stimuli, same mode) or different (same stimuli different modes). In the latter task, amusics had significantly more difficulty in discriminating the mode compared to their controls. However, amusics did not differ from controls in showing normal sensitivity to mode and tempo manipulations in the emotional task. These normal behavioural judgments supported by normal psychophysiological measures indicate that emotional responses may reveal preserved or implicit pitch processing abilities in congenital amusia.

La marche est le mode de locomotion naturel de l’homme. Malgré les très nombreuses études s’y étant intéressé, cela reste un mouvement complexe. Ceci est d’autant plus vrai lorsqu’une pathologie vient le perturber. Dans le cadre clinique, le recueil de données réalisé est appelé l’Analyse Quantifiée de la Marche (AQM). Elle s’adresse, notamment, à des patients souffrant de troubles de la marche issus de pathologies affectant le système nerveux central. La quantité dedonnées pouvant être extraite d’une AQM étant très importante, des index ont été définis et validés. Le Gillette Gait Index (GGI), le Gait Deviation Index (GDI) et l’Edinburgh Visual Gait Score (EVGS) sont parmi les plus utilisés. Leurs limites principales sont qu’ils ont été définis que pour la prise en charge des enfants paralysés cérébraux et qu’ils sont basés presque exclusivement sur la cinématique. Les modalités de calcul de ces index n’étant pas spécifiques de la pédiatrie, dans un premier temps, nous avons voulu voir comment ceux-ci se comportaient chez l’adulte. Nous avons ainsi, par la démonstration de l’applicabilité du GGI, du GDI et de l’EVGS, validé le principe de l’AQM chez l’adulte. Cependant, de façon courante, l’AQM comprend dans son protocole un enregistrement électromyographique (EMG) qui ne fait que très rarement l’objet d’une réelle quantification à la marche. Nous avons donc, dans un second temps, défini un nouvel index dequantification de la marche pathologique basé sur l’EMG : le Ker-EGI. Cet index reprend la philosophie et le modèle mathématique du GDI. Nous avons validé le Ker-EGI chez l’adulte en le corrélant avec le GGI, le GDI et l’EVGS. Ce nouvel index va permettre de réaliser, à moindre coût, un meilleur suivi au quotidien des patients. Il est plus accessible en routine clinique et pourra être associé à l’EVGS pour donner un tableau clinique complet du patient (regards neuromoteur etcinématique) / Walking is the natural way of locomotion for human. Nevertheless, despite numerous studies, it remains a complex movement. This is all the more real when a pathology disturbs it. Data collection made on patients is called Clinical Gait Analysis (CGA). This is dedicated, in particular, to patients with a central nervous system disorder. As data outcoming from the CGA could be very heavy, indices have been defined and validated. Among the most used are the Gillette Gait Index(GGI), the Gait Deviation Index (GDI) and the Edinburgh Visual Gait Score (EVGS). Their main limitations are that they have only been defined for children with cerebral palsy and they are based quite solely one kinematics. As the methods to compute these indices are not child-specific, we have first evaluated how they could also be used in adults. So, demonstrating the applicability of the GGI, the GDI and the EVGS, we have validated the principle of CGA in adults. Usually, the CGA’s protocol includes electromyographic measures (EMG), but rarely these data are really quantified. That is why, secondly, we have defined a new index of gait quantification based on EMG: the Ker-EGI. This index uses the philosophy and the mathematical model of the GDI. We have validated the Ker-EGI in adults correlating it with the GGI, the GDI and the EVGS. This new index more accessible in clinical routine allows to perform, for a lower cost, a better patient’s care in everyday life. Furthermore, if the Ker-EGI is associated with the EVGS, we have a more complete clinical picture with a neuro-motor and kinematic view of the patient

Une décision perceptive est un processus délibératif consistant à choisir une proposition catégorielle ou un plan d'action parmi plusieurs alternatives sur la base d'information sensorielle. Les modèles de prise décision font l'hypothèse que l'information sensorielle est accumulée au cours du temps jusqu'à un seuil décisionnel. Ces modèles ont récemment reçu un support empirique important grâce à la découverte de neurones accumulateurs dans le cerveau de singes. Toutefois, l'étude neurophysiologique de ces système d'accumulation chez l'homme est rare. Ce travail de thèse vise à mieux comprendre les mécanismes neuronaux de prise de décision chez l'homme dans des contextes de la vie réelle, beaucoup plus complexes que ceux utilisés chez le singe. / A perceptual decision is a deliberative process that aims to choose a categorical proposition or course of action from a set of alternatives on the basis of available sensory information. Models of perceptual decision-making assume that sensory information is accumulated to some threshold level, whence the decision terminates in a choice. The recent discovery of neural correlates of these theoretical predictions in the non-human primate brain has reinforced their validity. However, neurophysiological studies of perceptual decision-making mechanisms in humans are relatively scarce. This work aims at enhancing our understanding of the computations and neurophysiology underpinning such mechanisms in humans, through the study of decision-making contexts more complex than those used in monkey research.

La marche est le mode de locomotion naturel de l'homme. Malgré les très nombreuses études s'y étant intéressé, cela reste un mouvement complexe. Ceci est d'autant plus vrai lorsqu'une pathologie vient le perturber. Dans le cadre clinique, le recueil de données réalisé est appelé l'Analyse Quantifiée de la Marche (AQM). Elle s'adresse, notamment, à des patients souffrant de troubles de la marche issus de pathologies affectant le système nerveux central. La quantité dedonnées pouvant être extraite d'une AQM étant très importante, des index ont été définis et validés. Le Gillette Gait Index (GGI), le Gait Deviation Index (GDI) et l'Edinburgh Visual Gait Score (EVGS) sont parmi les plus utilisés. Leurs limites principales sont qu'ils ont été définis que pour la prise en charge des enfants paralysés cérébraux et qu'ils sont basés presque exclusivement sur la cinématique. Les modalités de calcul de ces index n'étant pas spécifiques de la pédiatrie, dans un premier temps, nous avons voulu voir comment ceux-ci se comportaient chez l'adulte. Nous avons ainsi, par la démonstration de l'applicabilité du GGI, du GDI et de l'EVGS, validé le principe de l'AQM chez l'adulte. Cependant, de façon courante, l'AQM comprend dans son protocole un enregistrement électromyographique (EMG) qui ne fait que très rarement l'objet d'une réelle quantification à la marche. Nous avons donc, dans un second temps, défini un nouvel index dequantification de la marche pathologique basé sur l'EMG : le Ker-EGI. Cet index reprend la philosophie et le modèle mathématique du GDI. Nous avons validé le Ker-EGI chez l'adulte en le corrélant avec le GGI, le GDI et l'EVGS. Ce nouvel index va permettre de réaliser, à moindre coût, un meilleur suivi au quotidien des patients. Il est plus accessible en routine clinique et pourra être associé à l'EVGS pour donner un tableau clinique complet du patient (regards neuromoteur etcinématique)

Notre aptitude à déterminer si un extrait de musique est gai ou triste réside dans notre capacité à extraire les caractéristiques émotionnelles de la musique. Une de ces caractéristiques, le mode, est liée aux hauteurs musicales et une autre, le tempo, est temporelle (Hevner, 1937; 1935). Une perception déficitaire de l’une de ces caractéristiques (ex. les hauteurs) devrait affecter l’expérience émotionnelle. L’amusie congénitale est caractérisée par un traitement anormal des hauteurs (Peretz, 2008). Toutefois, peu de données ont été accumulées sur les réponses émotionnelles des amusiques face à la perception du mode. La perception émotionnelle liée à celui-ci pourrait être préservée, chez les amusiques en raison de leur perception implicite des hauteurs (Peretz, et coll., 2009). Dans un premier temps, cette étude cherchera à déterminer dans quelle mesure les amusiques adultes utilisent le mode relativement au tempo dans la distinction d’une pièce gaie, d’une triste. Dans cette optique, onze amusiques et leurs contrôles appariés ont jugé des extraits de musique classique gais et tristes, dans leur forme originale et dans deux versions modifiées : (1) mode inversé (transcrit dans le mode opposé mineur ↔ majeur) et (2) tempo neutralisé (réglé à une valeur médiane), où le mode émerge comme caractéristique dominante. Les participants devaient juger si les extraits étaient gais ou tristes sur une échelle de 10-points, pendant que leurs réponses électromyographiques (zygomatique et corrugateur) étaient enregistrées. Les participants ont par la suite été réinvités au laboratoire pour réaliser une tâche non émotionnelle de discrimination des modes (majeur, mineur), dans laquelle des paires de stimuli composés de versions plus courtes des extraits originaux et leur version au mode inversé leur étaient présentées. Les participants (14; 7 amusiques) devaient juger si les paires étaient identiques (même stimulus, même mode) ou différentes (même stimulus, modes différents). Dans cette dernière tâche, les amusiques ont eu plus de difficulté que leurs contrôles à discriminer les modes, mais les amusiques comme leurs contrôles se sont montrés sensibles aux manipulations du mode et du tempo, dans la tâche émotionnelle. Ces résultats supportés par des réponses EMG normales présupposent des habiletés préservées ou implicites de traitement tonal dans l’amusie congénitale. / Our ability to determine if a music piece is happy or sad depends on our capacity to extracts the main emotional characteristics of music. One of these characteristics, the mode, is a pitch based constituent, and another one, the tempo, is a temporal factor (Hevner, 1937; 1935). The inability to extract one of those characteristics (pitch) should affect the emotional experience. Congenital amusia is characterized by anomalous pitch processing (Peretz, 2008). Yet, little is known about the amusics’ emotional responses to mode. Perhaps emotional perception of this characteristic is preserved due to the amusics’ implicit pitch processing (Peretz, et coll., 2009). First, we decided to examine how amusic adults use mode relative to tempo in distinguishing happy from sad musical excerpts. To this aim, we tested whether eleven amusics and their matched controls judged excerpts of happy and sad classical music in their original form and in two manipulated conditions: the ‘‘inverted mode condition’’ where the excerpts were transcribed in the opposite mode (major↔minor); and the ‘‘neutralized tempo condition’’ where all tempi were set to the same median value, hence the mode emerges as the main emotional characteristic. Participants judged on a 10-point scale whether each excerpt was sad or happy while their electromyographical responses (zygomatic, corrugator activity) were recorded. Participants were then invited back to the laboratory, to complete a non-emotional task. This mode discrimination (minor, major) task consisted of pairs of original and inverted mode stimuli, made of shorter versions of the previously used stimuli. Participants (14; 7 amusics) had to judge whether the pairs were identical (same stimuli, same mode) or different (same stimuli different modes). In the latter task, amusics had significantly more difficulty in discriminating the mode compared to their controls. However, amusics did not differ from controls in showing normal sensitivity to mode and tempo manipulations in the emotional task. These normal behavioural judgments supported by normal psychophysiological measures indicate that emotional responses may reveal preserved or implicit pitch processing abilities in congenital amusia.