Loin d'être bénins, les épisodes somnambuliques peuvent être fréquents et/ou graves et comporter un risque élevé de blessures. Une amnésie rétrograde variable peut également accompagner les épisodes. Ce mémoire a examiné l'évolution des épisodes de somnambulisme a trois différentes phases de la vie, un sujet qui reste peu étudié. Des somnambules adultes ayant reçu un diagnostic de somnambulisme primaire, et qui ont été somnambules dès leur enfance (n = 113), ont été évalués pour la fréquence de leurs épisodes, le rappel des contenus mentaux liés à leurs épisodes et l’occurrence d’épisodes agressifs pendant l'enfance, l'adolescence et l'âge adulte. Également, les somnambules qui font des terreurs nocturnes (une parasomnie de sommeil lent souvent observés chez les somnambules) depuis leur enfance (n = 52) ont été évalués pour les changements développementaux dans leurs terreurs nocturnes. Les résultats démontrent que les épisodes de somnambulisme sont demeurés stables pendant l'enfance et l'adolescence de nos somnambules, mais ont augmenté à l'âge adulte. Une tendance opposée a été observée quant à la fréquence des terreurs nocturnes. Le rappel des contenus mentaux associé au somnambulisme et les épisodes agressifs ont augmenté progressivement de l’enfance à l’âge adulte. En contrepartie, le rappel des contenus mentaux associé aux terreurs nocturnes est demeuré stable. De plus, une fréquence plus élevée d'épisodes de somnambulisme agressif c’est avérée un prédicteur d’une fréquence plus élevée d’un rappel de contenu mental lié au somnambulisme. Ces résultats sont comparables entre les hommes et les femmes. Dans l’ensemble, cette recherche démontre que chez les somnambules chroniques, le contenu mental associé aux épisodes somnambuliques augmente et que la fréquence et la sévérité des épisodes s'aggravent entre l’enfance et l’âge adulte. / Far from being benign, somnambulistic episodes can be frequent and/or severe and with high risk of injury. Episodes may also be accompanied by sleep mentation with variable degrees of retrograde amnesia. The present thesis investigated how somnambulistic episodes unfold over time, a topic that remains understudied. Adult sleepwalkers with a diagnosis of primary somnambulism and a childhood onset of the disorder (n = 113) were assessed for changes in frequency of their episodes, recall of episode-related sleep mentation and aggressive episodes during childhood, adolescence and adulthood. Additionally, sleepwalkers (n= 52) with childhood- onset of sleep terrors (a NREM parasomnia commonly experienced by sleepwalkers) were assessed for developmental changes in sleep terror frequency. The frequency of somnambulistic episodes remained unchanged during childhood and adolescence before increasing into adulthood. An opposite trend was observed for the frequency of sleep terrors. The frequency of aggressive somnambulistic episodes and of sleep mentation associated with somnambulism increased from childhood to adolescence and into adulthood. By contrast, the recall of sleep mentation associated with sleep terrors did not change over time. Additionally, a higher frequency of aggressive somnambulistic episodes predicted a higher frequency of sleep mentation associated with somnambulism. These findings were similar between men and women. In conclusion, our study demonstrates that in chronic sleepwalkers, sleep mentation associated with somnambulistic episodes increases with age while episodes worsen in frequency and severity from childhood to adulthood.

La présente thèse utilise la technique des potentiels évoqués afin d’étudier les méchanismes neurocognitifs qui sous-tendent la compréhension de la phrase. Plus particulièrement, cette recherche vise à clarifier l’interaction entre les processus syntaxiques et sémantiques chez les locuteurs natifs et les apprenants d’une deuxième langue (L2). Le modèle “syntaxe en premier” (Friederici, 2002, 2011) prédit que les catégories syntaxiques sont analysées de façon précoce: ce stade est reflété par la composante ELAN (Early anterior negativity, Négativité antérieure gauche), qui est induite par les erreurs de catégorie syntaxique. De plus, ces erreurs semblent empêcher l’apparition de la composante N400 qui reflète les processus lexico-sémantiques. Ce phénomène est défini comme le bloquage sémantique (Friederici et al., 1999). Cependant, la plupart des études qui observent la ELAN utilisent des protocoles expérimentaux problématiques dans lesquels les différences entre les contextes qui précèdent la cible pourraient être à l’origine de résultats fallacieux expliquant à la fois l’apparente “ELAN” et l’absence de N400 (Steinhauer & Drury, 2012). La première étude rééevalue l’approche de la “syntaxe en premier” en adoptant un paradigme expériemental novateur en français qui introduit des erreurs de catégorie syntaxique et les anomalies de sémantique lexicale. Ce dessin expérimental équilibré contrôle à la fois le mot-cible (nom vs. verbe) et le contexte qui le précède. Les résultats récoltés auprès de locuteurs natifs du français québécois ont révélé un complexe N400-P600 en réponse à toutes les anomalies, en contradiction avec les prédictions du modèle de Friederici. Les effets additifs des manipulations syntaxique et sémantique sur la N400 suggèrent la détection d’une incohérence entre la racine du mot qui avait été prédite et la cible, d’une part, et l’activation lexico-sémantique, d’autre part. Les réponses individuelles se sont pas caractérisées par une dominance vers la N400 ou la P600: au contraire, une onde biphasique est présente chez la majorité des participants. Cette activation peut donc être considérée comme un index fiable des mécanismes qui sous-tendent le traitement des structures syntagmatiques. La deuxième étude se concentre sur les même processus chez les apprenants tardifs du français L2. L’hypothèse de la convergence (Green, 2003 ; Steinhauer, 2014) prédit que les apprenants d’une L2, s’ils atteignent un niveau avancé, mettent en place des processus de traitement en ligne similaires aux locuteurs natifs. Cependant, il est difficile de considérer en même temps un grand nombre de facteurs qui se rapportent à leurs compétences linguistiques, à l’exposition à la L2 et à l’âge d’acquisition. Cette étude continue d’explorer les différences inter-individuelles en modélisant les données de potentiels-évoqués avec les Forêts aléatoires, qui ont révélé que le pourcentage d’explosition au français ansi que le niveau de langue sont les prédicteurs les plus fiables pour expliquer les réponses électrophysiologiques des participants. Plus ceux-ci sont élevés, plus l’amplitude des composantes N400 et P600 augmente, ce qui confirme en partie les prédictions faites par l’hypothèse de la convergence. En conclusion, le modèle de la “syntaxe en premier” n’est pas viable et doit être remplacé. Nous suggérons un nouveau paradigme basé sur une approche prédictive, où les informations sémantiques et syntaxiques sont activées en parallèle dans un premier temps, puis intégrées via un recrutement de mécanismes contrôlés. Ces derniers sont modérés par les capacités inter-individuelles reflétées par l’exposition et la performance. / The present thesis uses event-related potentials (ERPs) to investigate neurocognitve mechanisms underlying sentence comprehension. In particular, these two experiments seek to clarify the interplay between syntactic and semantic processes in native speakers and second language learners. Friederici’s (2002, 2011) “syntax-first” model predicts that syntactic categories are analyzed at the earliest stages of speech perception reflected by the ELAN (Early left anterior negativity), reported for syntactic category violations. Further, syntactic category violations seem to prevent the appearance of N400s (linked to lexical-semantic processing), a phenomenon known as “semantic blocking” (Friederici et al., 1999). However, a review article by Steinhauer and Drury (2012) argued that most ELAN studies used flawed designs, where pre-target context differences may have caused ELAN-like artifacts as well as the absence of N400s. The first study reevaluates syntax-first approaches to sentence processing by implementing a novel paradigm in French that included correct sentences, pure syntactic category violations, lexical-semantic anomalies, and combined anomalies. This balanced design systematically controlled for target word (noun vs. verb) and the context immediately preceding it. Group results from native speakers of Quebec French revealed an N400-P600 complex in response to all anomalous conditions, providing strong evidence against the syntax-first and semantic blocking hypotheses. Additive effects of syntactic category and lexical-semantic anomalies on the N400 may reflect a mismatch detection between a predicted word-stem and the actual target, in parallel with lexical-semantic retrieval. An interactive rather than additive effect on the P600 reveals that the same neurocognitive resources are recruited for syntactic and semantic integration. Analyses of individual data showed that participants did not rely on one single cognitive mechanism reflected by either the N400 or the P600 effect but on both, suggesting that the biphasic N400-P600 ERP wave can indeed be considered to be an index of phrase-structure violation processing in most individuals. The second study investigates the underlying mechanisms of phrase-structure building in late second language learners of French. The convergence hypothesis (Green, 2003; Steinhauer, 2014) predicts that second language learners can achieve native-like online- processing with sufficient proficiency. However, considering together different factors that relate to proficiency, exposure, and age of acquisition has proven challenging. This study further explores individual data modeling using a Random Forests approach. It revealed that daily usage and proficiency are the most reliable predictors in explaining the ERP responses, with N400 and P600 effects getting larger as these variables increased, partly confirming and extending the convergence hypothesis. This thesis demonstrates that the “syntax-first” model is not viable and should be replaced. A new account is suggested, based on predictive approaches, where semantic and syntactic information are first used in parallel to facilitate retrieval, and then controlled mechanisms are recruited to analyze sentences at the interface of syntax and semantics. Those mechanisms are mediated by inter-individual abilities reflected by language exposure and performance.

La dyslexie est un trouble neurodéveloppemental nuisant au développement normal de la fluidité en lecture. Certains processus de base à la lecture pourraient être atteints chez les dyslexiques et entraîner des répercussions touchant les représentations de haut niveau des mots en découlant : orthographique, phonologique et sémantique. Un de ces processus de base est le déploiement spatio-temporel de l’attention sur des séquences de stimuli multiples alignés à l’horizontale. L’efficacité de ce déploiement pourrait être étroitement liée à l’expertise en lecture chez les normo-lecteurs, et des irrégularités dans celui-ci pourraient être observées chez des dyslexiques. Malheureusement, la caractérisation de ce déploiement en contexte de reconnaissance de mots écrits, son implication dans la vitesse de lecture et (potentiellement) même dans certaines habiletés langagières demeurent largement sous-spécifiées. Le premier article de cette thèse vise à révéler les divergences du déploiement de l’attention dans le temps et dans l’espace pendant la reconnaissance d’un mot familier chez un groupe d’adultes dyslexiques par rapport à un groupe de normo-lecteurs. Les groupes sont appariés en termes d’âge et de fonctionnement intellectuel. Cet objectif est poursuivi avec la technique de sonde attentionnelle. Les résultats révèlent que les dyslexiques dirigent moins de ressources attentionnelles vers la première lettre d’un mot, ce qui est sous-optimal considérant que la première lettre d’un mot est particulièrement informative sur son identité. Le deuxième article de cette thèse vise à déterminer si les habiletés en lecture de texte et de traitement phonologique chez les dyslexiques peuvent bénéficier d’un entraînement attentionnel court. Un protocole utilisant un entraînement visuo-attentionnel (NeuroTracker) et un entraînement placebo chez une vingtaine d’adultes dyslexiques met en évidence des gains systématiques immédiatement après l’entraînement actif. L’ordre des entraînements (actif puis placebo, ou placebo puis actif) était contrebalancé entre deux groupes. Ces gains s’observent en vitesse de lecture, et même au niveau de la conscience phonologique. Le troisième article de cette thèse apporte finalement une contribution additionnelle significative pour l’évaluation de la vitesse de la lecture chez les adultes universitaires franco-québécois. L’utilisation des phrases-tests d’un outil existant (MNRead) a été intégrée à un protocole de présentation visuelle sérielle rapide pour l’évaluation de la vitesse de lecture. En plus de cet ensemble de phrases-test, quatre autres ensembles de phrases-test ont été normés. L’outil développé permet d’obtenir une mesure de la vitesse de lecture fiable chez un même individu à différentes reprises (Exp. 1) et il satisfait différents standards psychométriques (Exps. 1 et 2), en étant notamment sensible à la présence des difficultés en lecture retrouvées chez les dyslexiques (Exp. 2). En somme, il appert que certains processus visuo-attentionnels sous-tendent l’expertise en lecture et que ceux-ci pourraient présenter des irrégularités chez les dyslexiques. La caractérisation d’un déploiement attentionnel sous-optimal en reconnaissance de mots familiers tout comme les bénéfices obtenus en lecture et en traitement phonologique subséquents à un entraînement attentionnels mettent en lumière l’importance de ces processus de base en lecture. / Dyslexia is a neurodevelopmental disorder that affects the normal development of reading fluency. Deficits affecting basic reading processes may affect dyslexics and would thus alter high-level word representations: orthographic, phonological, and semantic. One of these basic processes is the attentional mechanism that is involved in the visual processing of horizontal multi-element strings such as words. The effectiveness of this mechanism could be closely related to reading expertise in normal readers and anomalies thereof could be observed in dyslexics. Unfortunately, it remains unclear how attention is deployed during visual word recognition and how it may impact on reading speed and potentially on certain language skills. The first article of this thesis aims to shed light on divergences in the deployment of attention through time and space during the recognition of familiar words in a group of adults with dyslexia in comparison to normal readers. These groups were matched in terms of age and intellectual functioning. This objective is pursued with the attentional probe technique. Results reveal that less attentional resources are directed to the first letter of a word in dyslexics, which is suboptimal considering that the first letter of a word has a higher diagnostic value than any other letter position. The goal of the second article is to determine if reading fluency and phonological awareness in dyslexics may benefit from a short attentional training. The effects of an active training using the NeuroTracker program and a placebo training in adults with dyslexia shows systematic gains immediately after active training. The order of the training (active then placebo, or placebo then active) was counter-balanced across two groups. These gains are observed on reading speed as well as on phonological awareness. The third article of this thesis finally brings a significant additional contribution to the evaluation of reading speed among Quebec university students. The use of test sentences from an existing tool (MNRead) has been incorporated into a rapid visual serial presentation protocol to assess reading speed. In addition to this set of test sentences, four other sets of test sentences have been standardized. The tool is reliable, as reading speed measurements are similar in the same individual at different times (Exp 1). Moreover, it meets different psychometric standards (Exps 1 and 2) while being particularly sensitive to the presence of the reading difficulties found in dyslexics (Exp.2). In sum, it appears that particular visual-attention processes underlie reading expertise and that these show anomalies in dyslexics. The characterization of a suboptimal attention deployment in visual word recognition as well as the benefits obtained in reading and phonological awareness subsequent to an attentional training highlight the importance of these basic processes in reading.

Notre but était de mieux comprendre les mécanismes associés à la récupération en mémoire à court terme acoustique à l’aide de mesures électrophysiologiques. La tâche utilisée était une version modifiée de la tâche de Sternberg dans laquelle les participants devaient retenir deux, quatre ou six sons purs hors de la gamme musical bien tempérée, ne pouvant pas être facilement recodés verbalement. Après un intervalle de rétention silencieux, ils entendaient un son et devaient indiquer si celui-ci était présent ou absent dans l’ensemble mémoire. En utilisant plusieurs conditions de charge et en contrôlant pour les durées de stimulation, nous avons comparé les effets de position sérielle, ainsi que les effets de charge, sur les données comportementales et sur les données électrophysiologiques mesurées lors du balayage mnésique. Notamment, nous avons trouvé un effet de récence important peu importe le nombre d’items mémorisés, se traduisant par des temps de réponses courts et des taux de bonne réponse presque parfaits, ainsi que par l’augmentation de l’amplitude de la P3, une composante de potentiels reliés aux évènements (PRE). Les données liées aux autres positions sérielles étaient similaires, indépendamment de la charge mnésique, et montraient des performances moins bonnes et une P3 moins ample. Une méthode de décomposition du signal, l’analyse en composantes indépendantes (ACI) nous a permis d’observer et de décrire les différences électrophysiologiques, dans le temps, entre la récupération d’un son parfaitement retenu (le dernier) et celle d’un son peu retenu. Nos résultats suggèrent l’existence de deux sous-types de mémoire sensorielle. / We aimed to understand better the processes involved in acoustic short-term memory retrieval using electrophysiology. We used a modified Sternberg task in which participants had to encode two, four, or six pure non-musical tones (out of the well-tempered musical scale) that cannot be readily recoded verbally. After a silent retention interval, we presented them with a probe tone and they had to report its presence or absence in the memory set. By using multiple load conditions, and by controlling for stimulation duration, we compared the serial position effects, as well as the load effects, on behavioral and electrophysiological data during memory scanning. In particular, we found a recency effect, similar across loads, where shorter response times, near perfect accuracy, and an increased P3 amplitude in the event-related potential (ERP) data were observed. Serial position data for all other positions were similar regardless of the memory load and showed lower performances (response times and accuracy), as well as smaller P3 components. We also performed a signal decomposition analysis, the independent component analysis (ICA), which allowed us to observe and describe better the time courses of the electrophysiological data for the retrieval of a perfectly memorised tone (the last one), and a lesser memorised one (any other serial position). Our results suggest the existence of two subtypes of sensory memory.

Les habiletés rythmiques varient considérablement d’un individu à l’autre. Cependant, notre compréhension du lien entre ces variations au niveau comportemental et les marqueurs électrophysiologiques qui les sous-tendent est incertaine. L’objectif du travail actuel était d’examiner la signature cérébrale (EEG) des différences individuelles des habiletés rythmiques impliquant la prédiction temporelle (i.e., perceptuelles, sensorimotrices). Les participants (n=43) ont effectué deux tâches provenant de la Battery for the Assessment of Auditory Sensorimotor and Rhythmic abilities (BAASTA, Dalla Bella et al., 2017). De plus, l’activité cérébrale de ces participants a été enregistrée lors d’une tâche de prédiction temporelle. Cette tâche utilisant le paradigme du stimulus discordant (i.e., oddball paradigm) consistait en la présentation de sons purs standards (i.e., non pertinents) et discordants (i.e., pertinents) sur des séquences isochrones ou non-isochrones (i.e., régulières ou non). Les résultats ont montré des différences individuelles dans les habiletés rhythmiques se reflétant au niveau des composantes ERP. Chez tous les participants, des meilleures habiletés sensorimotrices ont été associées à de plus petites amplitudes de la P50 lors de la présentation de sons standards, suggérant une inhibition accrue des stimuli non pertinents. Aussi, l’amplitude de la composante N100 pourrait servir de marqueur de la capacité de traitement de la discordance des stimuli. Effectivement, les individus ayant de bonnes habiletés de traitement du rythme, présente des amplitudes moins négatives de la N100 pour les sons discordants présentés régulièrement, suggérant une discrimination accrue des sons discordants. Ainsi, ces résultats ajoutent à notre compréhension des processus sous-jacents aux différences individuelles dans les habiletés rhythmiques. / It is known that rhythmic abilities vary widely in the general population. However, our understanding of the link between these variations at the behavioral level and their underlying brain electrophysiological patterns is uncertain. The aim of the present work was to investigate the electrophysiological correlates of individual differences in rhythmic abilities (i.e., perceptual, sensorimotor). Participants (n=43) performed two tasks of rhythmic abilities (beat alignment test and paced tapping) from the Battery for the Assessment of Auditory Sensorimotor and Rhythmic abilities (BAASTA, Dalla Bella et al., 2017). Moreover, the brain activity (EEG) of these participants was recorded while they performed a temporal predictability task. This task consisted in an oddball paradigm where standard (i.e., irrelevant tones) and deviant (i.e., relevant tones) sinusoidal tones were presented in isochronous (i.e., regular) and temporally random (i.e., irregular) sequences. Results indicated that individual differences in rhythmic abilities are reflected in electrophysiological markers of temporal predictability. Across all participants, improved sensorimotor abilities were associated with smaller amplitudes of the P50 auditory evoked potential to standard tones, suggesting increased inhibition of irrelevant stimuli. Moreover, the amplitude of the N100 component serve as a potential marker of the ability to process stimuli deviance. Indeed, individuals with good rhythm abilities have less negative amplitudes of N100 for deviant tones presented in the isochronous sequence, suggesting enhanced discrimination of deviant tones. Altogether, these findings add to our understanding of the processes underlying individual differences in rhythmic abilities.

La conduite automobile continue d'être le mode de transport dominant dans le monde et le nombre de véhicules sur la route ne devrait qu’augmenter au cours des prochaines décennies. Dans un même temps, l'évolution démographique qui se produit actuellement dans le monde industrialisé implique que la proportion de conducteurs âgés sur la route devrait augmenter considérablement. L'âge s'accompagne de changements de grande envergure dans les systèmes physiques, sensoriels et cognitifs, entraînant des changements fonctionnels qui peuvent être subtils ou profonds. Nous commençons seulement à comprendre comment la variabilité normale et pathologique de ces mesures fonctionnelles affecte les performances de conduite et la sécurité. Le développement d'un outil fiable et fondé sur des données probantes pour distinguer les conducteurs prudents des conducteurs dangereux continue d'être une préoccupation majeure pour les chercheurs en gérontologie, en accidentologie et en clinique. L'accumulation de preuves suggère maintenant qu'il existe un lien important entre des capacités cognitives spécifiques telles que la vitesse de traitement de l’information et l'attention, et les performances de conduite. Continuer à explorer cette relation pour peut-être un jour développer un tel outil est une entreprise importante. Une autre implication de la relation entre les capacités cognitives et les performances de conduite est que les interventions conçues pour les améliorer ou les maintenir pourraient éventuellement améliorer ou maintenir la sécurité et le confort de conduite des individus à court et à long terme. L'objectif de cette thèse est triple. Premièrement, il développe et valide une nouvelle méthodologie pour évaluer les performances de conduite des jeunes adultes et des adultes plus âgés à l'aide de scénarios de simulation de conduite personnalisés. Deuxièmement, elle pousse l'état de nos connaissances sur la façon dont les capacités cognitives sont liées à la performance de conduite en démontrant que la performance sur un test intégratif d'attention dynamique et de vitesse de traitement - c'est-à-dire le suivi d'objets multiples en 3D (3D-MOT) - prédit les performances des conducteurs de différents groupes d'âge. Enfin, elle offre des preuves suggérant que la formation 3D-MOT améliore réellement la fonction attentionnelle et la vitesse de traitement en transférant la performance sur un test indépendant de ces capacités et, finalement, que cette amélioration pourrait se traduire par une amélioration des performances de conduite. / Driving continues to be the world’s dominant form of transportation and the number of vehicles on the road is only projected to increase in the coming decades. At the same time, the demographic shift currently occurring in the industrialized world implies that the proportion of older adult drivers on the road is set to increase substantially. With age comes wide-ranging changes in physical, sensory and cognitive systems resulting in functional changes that can be subtle or profound. We are only beginning to understand how both normal and pathological variability in these functional measures affect driving performance and safety. Developing a reliable, evidence-based tool to distinguish safe from unsafe drivers continues to be a major preoccupation for gerontology, accidentology, and clinical researchers alike. Accumulating evidence now suggests that there is an important link between specific cognitive abilities such as speed-of-processing, attention, and driving performance. Continuing to explore this relationship in order to perhaps one day develop such a tool is an important endeavour. Another implication of the relationship between cognitive abilities and driving performance is that interventions designed to improve or sustain these might conceivably enhance or maintain individuals’ driving safety and comfort in the short- and long-term. The purpose of this thesis is threefold. First, it develops and validates a novel methodology for assessing both young adult and older adult driving performance using custom driving simulator scenarios. Second, it pushes the state of our knowledge of how cognitive abilities relate to driving performance by demonstrating that performance on an integrative test of dynamic attention and speed-of-processing—i.e., 3-dimensional multiple object tracking (3D-MOT)— predicts how drivers of different age groups perform. Finally, it offers evidence to suggest that training 3D-MOT actually enhances attentional function and speed-of-processing by transferring to performance on an unrelated test of these abilities and, ultimately, that this improvement might translate to improved driving performance.

L’observation d’un modèle pratiquant une habileté motrice promeut l’apprentissage de l’habileté en question. Toutefois, peu de chercheurs se sont attardés à étudier les caractéristiques d’un bon modèle et à mettre en évidence les conditions d’observation pouvant optimiser l’apprentissage. Dans les trois études composant cette thèse, nous avons examiné les effets du niveau d’habileté du modèle, de la latéralité du modèle, du point de vue auquel l’observateur est placé, et du mode de présentation de l’information sur l’apprentissage d’une tâche de timing séquentielle composée de quatre segments. Dans la première expérience de la première étude, les participants observaient soit un novice, soit un expert, soit un novice et un expert. Les résultats des tests de rétention et de transfert ont révélé que l’observation d’un novice était moins bénéfique pour l’apprentissage que le fait d’observer un expert ou une combinaison des deux (condition mixte). Par ailleurs, il semblerait que l’observation combinée de modèles novice et expert induise un mouvement plus stable et une meilleure généralisation du timing relatif imposé comparativement aux deux autres conditions. Dans la seconde expérience, nous voulions déterminer si un certain type de performance chez un novice (très variable, avec ou sans amélioration de la performance) dans l’observation d’une condition mixte amenait un meilleur apprentissage de la tâche. Aucune différence significative n’a été observée entre les différents types de modèle novices employés dans l’observation de la condition mixte. Ces résultats suggèrent qu’une observation mixte fournit une représentation précise de ce qu’il faut faire (modèle expert) et que l’apprentissage est d’autant plus amélioré lorsque l’apprenant peut contraster cela avec la performance de modèles ayant moins de succès. Dans notre seconde étude, des participants droitiers devaient observer un modèle à la première ou à la troisième personne. L’observation d’un modèle utilisant la même main préférentielle que soi induit un meilleur apprentissage de la tâche que l’observation d’un modèle dont la dominance latérale est opposée à la sienne, et ce, quel que soit l’angle d’observation. Ce résultat suggère que le réseau d’observation de l’action (AON) est plus sensible à la latéralité du modèle qu’à l’angle de vue de l’observateur. Ainsi, le réseau d’observation de l’action semble lié à des régions sensorimotrices du cerveau qui simulent la programmation motrice comme si le mouvement observé était réalisé par sa propre main dominante. Pour finir, dans la troisième étude, nous nous sommes intéressés à déterminer si le mode de présentation (en direct ou en vidéo) influait sur l’apprentissage par observation et si cet effet est modulé par le point de vue de l’observateur (première ou troisième personne). Pour cela, les participants observaient soit un modèle en direct soit une présentation vidéo du modèle et ceci avec une vue soit à la première soit à la troisième personne. Nos résultats ont révélé que l’observation ne diffère pas significativement selon le type de présentation utilisée ou le point de vue auquel l’observateur est placé. Ces résultats sont contraires aux prédictions découlant des études d’imagerie cérébrale ayant montré une activation plus importante du cortex sensorimoteur lors d’une observation en direct comparée à une observation vidéo et de la première personne comparée à la troisième personne. Dans l’ensemble, nos résultats indiquent que le niveau d’habileté du modèle et sa latéralité sont des déterminants importants de l’apprentissage par observation alors que le point de vue de l’observateur et le moyen de présentation n’ont pas d’effets significatifs sur l’apprentissage d’une tâche motrice. De plus, nos résultats suggèrent que la plus grande activation du réseau d’observation de l’action révélée par les études en imagerie mentale durant l’observation d’une action n’induit pas nécessairement un meilleur apprentissage de la tâche. / Observation of a model practicing a motor skill has been shown to promote the learning of that skill. However, relatively little is known regarding the attributes of a good model and the conditions of observation that can optimize learning. In the three studies reported in this thesis, we investigated the effects of the model’s skill level, the model’s handedness, the observation perspective, and the medium of presentation on the learning of a sequential, four-segmented timing task. In the first experiment of the first study, we had participants observe a novice, an expert, or a combination of both novice and expert models (i.e., mixed model). The results of the retention/transfer tests revealed that observation of the novice model was not as effective for the learning of the task as observation of the expert and mixed models. Importantly, a mixed schedule of novice and expert observation resulted in more stable movement time and better generalization of the imposed relative timing pattern than observation of either a novice or an expert model. In the second experiment, we wanted to determine whether a certain type of novice performance (highly variable, with or without performance improvement) in a mixed observation schedule results in better learning of the task. No significant differences were revealed with respect to the type of novice model used in a mixed schedule of observation. These results suggest that mixed observation provides an accurate template of what to do (expert observation), which is enhanced when it can be contrasted with the performance of less successful models. In our second study, right-handed participants were asked to observe, from a first-person or a third-person perspective, a right-handed (i.e., same-handed) or left-handed (i.e., opposite-handed) model performing the experimental task. Observation of the same-handed model resulted in better learning of the task than did observation of the opposite-handed model, regardless of the observation perspective. This suggests that the action observation network (AON) is more sensitive to the model’s handedness than to the observer’s viewpoint. Thus, the AON seems to be linked to sensorimotor regions of the brain that simulate motor programming as though the observed movement was performed with one’s own dominant hand. Finally, in the third study, we were interested to determine whether the medium of presentation (live vs. video) affects observational learning and whether this effect would be mediated by the observer’s viewpoint (1st vs. 3rd person). In that regard, participants observed a live model or a video presentation of the model from a first- or third-person perspective. Our results revealed that observation did not differ significantly as a function of the media or the perspective of observation. These results are inconsistent with the predictions of brain imaging studies that show a larger activation of the sensorimotor cortex during live observation compared with video observation and from a first-person compared with the third-person perspective. Taken together, our results indicate that the model’s skill level and handedness are important determinants of observational learning, whereas the observer’s viewpoint and the medium of observation had no significant impact on motor task learning. In addition, our results suggest that the larger activation of AON revealed in brain imaging studies during action observation does not necessarily result in or indicate better learning of the task.

Il est maintenant bien établi que le cerveau humain est doté d’un système de neurones qui s’active tant à la perception qu’à l’exécution d’une action. Les neurones miroirs, ainsi que le système qu’ils forment avec des structures adjacentes appelées système neurones miroirs (SNM), ont été relié à la compréhension d’action et pourrait être impliqué dans les fonctions sociales de haut niveau tel que l’empathie et l’imitation. Dans la foulée spéculative reliant le SNM à la sphère sociale, le dysfonctionnement de ce système a rapidement gagné intérêt dans la genèse des anomalies du domaine social chez les personnes présentant le Trouble du spectre de l’autisme (TSA). Néanmoins, l’hypothèse voulant que le dysfonctionnement social des TSA repose sur une atteinte du SNM est controversée. En effet, les études soutenant cette hypothèse nécessitent des fonctions cognitives et sociales qui peuvent contribuer à l’obtention de résultats atypiques, telles que la compréhension des consignes, l’attention sur des stimuli sociaux ou la réalisation d’acte moteur. Récemment, un protocole auditif de négativité de discordance (MMN) utilisant des stimuli reliés à l’action humaine a été utilisé pour mesurer l’activité du SNM. Cette technique semble prometteuse dans la mesure où elle ne nécessite pas de capacités attentionnelles ou langagières, elle est brève et demande un montage minimal d’électrodes. Le premier article avait comme objectif principal de mesurer la validité de convergence du protocole MMN relié à l’action avec celui du rythme mu, le protocole le plus utilisé pour enregistrer l’activité miroir à l’aide de l’électroencéphalographie (EEG). Les modes de stimulation ont été délivrées en bloc successif à un groupe de 12 adultes en santé. Alors que les deux techniques ont modulé efficacement les régions fronto-centrales et centrales respectivement, mais ne sont pas corrélées, nous avons conclu qu’il est possible 2 qu’elles mesurent des aspects différents du SNM. Le deuxième article avait comme objectif principal de mesurer l’activité du SNM à l’aide du protocole MMN relié à l’action chez 10 enfants présentant un TSA ainsi que chez 12 enfants neurotypiques dans la même tranche d’âge (5-7ans). Chez les enfants TSA, nous avons montré un patron de latence inversée, comparativement aux enfants du groupe contrôle; ils traitaient plus rapidement les sons contrôles que les sons reliés à l’action humaine, alors que la tendance inverse était observée chez les contrôles. De plus, bien que les deux groupes différaient quant aux sons d’action, ils ne différaient pas quant aux sons contrôles. Quant à l’amplitude, les enfants TSA se distinguaient du groupe contrôle par une amplitude restreinte du son d’action provenant de la bouche. Par ailleurs, les mesures neurophysiologiques et neuropsychologiques n’étaient pas corrélées. En sommes, basé sur la prémisse que ce protocole MMN pourrait mesurer l’activité du SNM, cette thèse a comme but d’améliorer les connaissances quant à son utilisation chez l’adulte et l’enfant neurotypique ainsi que chez l’enfant TSA. Celui-ci pourrait ultimement être utilisé comme un biomarqueur potentiel du TSA. / Mirror-neuron system (NMS) has been suggested to underlie action understanding, which is believed to be involved in higher social functions such as empathy and imitation. Numerous studies have also provided indirect evidence supporting the existence of a MNS in the human brain using functional magnetic resonance imaging, transcranial magnetic stimulation, magnetoenceophalography and electroencephalography (EEG). As evidence relating MNS function with social cognition accumulated, its dysfunction was proposed to underlie social impairments in Autism Spectrum Disorder (ASD). Although some studies have reported structural and/or functional data supporting this hypothesis, it remains controversial. Indeed, the techniques used to probe MNS activity often require the participant to understand the task, display sustained attention and present spared visual cognitive functions, which could be altered in ASD population. This, in turn, could partly explain differences in MNS activity found between invididuals with ASD and neurotypical participants. The auditory mismatch negativity (MMN) protocol has recently been proposed as a viable tool to assess MNS activity using action-related sounds. This relatively short oddball paradigm does not require visual, attentional or language skills and can be performed with minimal electrode installation (minimal use of 4 electrodes). This action-related MMN may therefore be well-suited to investigate MNS function in very young children or populations with mental disabilities, such as ASD. The first article of this thesis assessed the convergent validity of the action-related MMN protocol with a mu rhythm suppression paradigm, which is the most commonly used EEG measure of MNS activity. To do so, both protocols were consecutively administered in healthy adults in the same experimental session. While both techniques successfully 4 modulated the fronto-central and central brain regions using action-related stimuli, they did not correlate significantly. This suggests that the two techniques may not probe the same aspects of MNS function. The second article aimed at investigating MNS activity in children with ASD using the action-related MMN protocol. Data were compared to age-matched typically developing children. We show that children with ASD present an opposite pattern to that of control children : whereas MMN latencies are shorter for action-related sounds compared to control sounds in neurotypical children, the opposite pattern is observed in children with ASD. Furthermore, although the two groups present different response patterns with regards to action-related sounds, they repond similarly to control sounds. For amplitude measurements, children with ASD display reduced amplitude to action-related sounds produced by the mouth compared to neurotypical children. In summary, this thesis aimed at determining whether and action-related MMN protocol could be used to measure MNS activity in neurotypical adults and children, as well as in ASD children. The action-related MMN could potentially be used as a biological biomarker of ASD pending further studies.

The aim of this thesis was to help elucidate the mechanisms that underlie age-related decline in visual selective attention and working memory (WM). Older and younger adults completed a behavioural WM task, after which electroencephalogram (EEG) was recorded as participants perform a localized attentional interference (LAI) task – competition/attentional interference was manipulated by systematically altering the distance between targets and distractors. Older adults showed impaired accuracy and reaction time on the WM and LAI tasks. Two event-related-potentials, indexing spatial attention (N2pc) and target processing (Ptc), displayed attenuated amplitude and increased latency in older adults. Thus, spatial selection, target enhancement and processing speed deficits may contribute to age-related attentional impairments. Furthermore, an unexpected component was found between the N2pc and Ptc in the older adult waveforms. Preliminary analyses suggest this may be the PD, implicated in distractor suppression, which may be differentially contributing to older and younger adults’ electrophysiology and attentional processing.

L’observation d’un modèle pratiquant une habileté motrice promeut l’apprentissage de l’habileté en question. Toutefois, peu de chercheurs se sont attardés à étudier les caractéristiques d’un bon modèle et à mettre en évidence les conditions d’observation pouvant optimiser l’apprentissage. Dans les trois études composant cette thèse, nous avons examiné les effets du niveau d’habileté du modèle, de la latéralité du modèle, du point de vue auquel l’observateur est placé, et du mode de présentation de l’information sur l’apprentissage d’une tâche de timing séquentielle composée de quatre segments. Dans la première expérience de la première étude, les participants observaient soit un novice, soit un expert, soit un novice et un expert. Les résultats des tests de rétention et de transfert ont révélé que l’observation d’un novice était moins bénéfique pour l’apprentissage que le fait d’observer un expert ou une combinaison des deux (condition mixte). Par ailleurs, il semblerait que l’observation combinée de modèles novice et expert induise un mouvement plus stable et une meilleure généralisation du timing relatif imposé comparativement aux deux autres conditions. Dans la seconde expérience, nous voulions déterminer si un certain type de performance chez un novice (très variable, avec ou sans amélioration de la performance) dans l’observation d’une condition mixte amenait un meilleur apprentissage de la tâche. Aucune différence significative n’a été observée entre les différents types de modèle novices employés dans l’observation de la condition mixte. Ces résultats suggèrent qu’une observation mixte fournit une représentation précise de ce qu’il faut faire (modèle expert) et que l’apprentissage est d’autant plus amélioré lorsque l’apprenant peut contraster cela avec la performance de modèles ayant moins de succès. Dans notre seconde étude, des participants droitiers devaient observer un modèle à la première ou à la troisième personne. L’observation d’un modèle utilisant la même main préférentielle que soi induit un meilleur apprentissage de la tâche que l’observation d’un modèle dont la dominance latérale est opposée à la sienne, et ce, quel que soit l’angle d’observation. Ce résultat suggère que le réseau d’observation de l’action (AON) est plus sensible à la latéralité du modèle qu’à l’angle de vue de l’observateur. Ainsi, le réseau d’observation de l’action semble lié à des régions sensorimotrices du cerveau qui simulent la programmation motrice comme si le mouvement observé était réalisé par sa propre main dominante. Pour finir, dans la troisième étude, nous nous sommes intéressés à déterminer si le mode de présentation (en direct ou en vidéo) influait sur l’apprentissage par observation et si cet effet est modulé par le point de vue de l’observateur (première ou troisième personne). Pour cela, les participants observaient soit un modèle en direct soit une présentation vidéo du modèle et ceci avec une vue soit à la première soit à la troisième personne. Nos résultats ont révélé que l’observation ne diffère pas significativement selon le type de présentation utilisée ou le point de vue auquel l’observateur est placé. Ces résultats sont contraires aux prédictions découlant des études d’imagerie cérébrale ayant montré une activation plus importante du cortex sensorimoteur lors d’une observation en direct comparée à une observation vidéo et de la première personne comparée à la troisième personne. Dans l’ensemble, nos résultats indiquent que le niveau d’habileté du modèle et sa latéralité sont des déterminants importants de l’apprentissage par observation alors que le point de vue de l’observateur et le moyen de présentation n’ont pas d’effets significatifs sur l’apprentissage d’une tâche motrice. De plus, nos résultats suggèrent que la plus grande activation du réseau d’observation de l’action révélée par les études en imagerie mentale durant l’observation d’une action n’induit pas nécessairement un meilleur apprentissage de la tâche. / Observation of a model practicing a motor skill has been shown to promote the learning of that skill. However, relatively little is known regarding the attributes of a good model and the conditions of observation that can optimize learning. In the three studies reported in this thesis, we investigated the effects of the model’s skill level, the model’s handedness, the observation perspective, and the medium of presentation on the learning of a sequential, four-segmented timing task. In the first experiment of the first study, we had participants observe a novice, an expert, or a combination of both novice and expert models (i.e., mixed model). The results of the retention/transfer tests revealed that observation of the novice model was not as effective for the learning of the task as observation of the expert and mixed models. Importantly, a mixed schedule of novice and expert observation resulted in more stable movement time and better generalization of the imposed relative timing pattern than observation of either a novice or an expert model. In the second experiment, we wanted to determine whether a certain type of novice performance (highly variable, with or without performance improvement) in a mixed observation schedule results in better learning of the task. No significant differences were revealed with respect to the type of novice model used in a mixed schedule of observation. These results suggest that mixed observation provides an accurate template of what to do (expert observation), which is enhanced when it can be contrasted with the performance of less successful models. In our second study, right-handed participants were asked to observe, from a first-person or a third-person perspective, a right-handed (i.e., same-handed) or left-handed (i.e., opposite-handed) model performing the experimental task. Observation of the same-handed model resulted in better learning of the task than did observation of the opposite-handed model, regardless of the observation perspective. This suggests that the action observation network (AON) is more sensitive to the model’s handedness than to the observer’s viewpoint. Thus, the AON seems to be linked to sensorimotor regions of the brain that simulate motor programming as though the observed movement was performed with one’s own dominant hand. Finally, in the third study, we were interested to determine whether the medium of presentation (live vs. video) affects observational learning and whether this effect would be mediated by the observer’s viewpoint (1st vs. 3rd person). In that regard, participants observed a live model or a video presentation of the model from a first- or third-person perspective. Our results revealed that observation did not differ significantly as a function of the media or the perspective of observation. These results are inconsistent with the predictions of brain imaging studies that show a larger activation of the sensorimotor cortex during live observation compared with video observation and from a first-person compared with the third-person perspective. Taken together, our results indicate that the model’s skill level and handedness are important determinants of observational learning, whereas the observer’s viewpoint and the medium of observation had no significant impact on motor task learning. In addition, our results suggest that the larger activation of AON revealed in brain imaging studies during action observation does not necessarily result in or indicate better learning of the task.