No description available.

The purpose of this study was to explore the use of EEG biofeedback in a school setting to assist students who had attentional challenges. The equipment for implementing biofeedback was relatively inexpensive and was easily integrated into the school setting. Twenty students ranging in age from 7 to 17 were recruited for this study. Data was used from 14 subjects, 12 males (2 Hispanic, 1 African American, and 10 Caucasian) and 2 females (1 Hispanic, 1 Caucasian.) The subject pool was reduced due to non-compliance or the students. moving from the school district. Significant effect size was obtained in the treatment group in areas pertaining to visual perception and motor coordination. However, significant effect sizes in other areas were obtained when the control group scores worsened. The inclusion of student subjects who, perhaps, did not meet stringent criterion of attention deficit may have skewed the results. The small number of students in the study may have hindered accurate measures of statistical significance. Conversely, the information obtained from this study may offer insight to school districts in providing their students an alternate/adjunct to psychopharmacological medication and a non- invasive method of helping students with psycho-social challenges.

Parmi les patients souffrant d'épilepsie, particulièrement du lobe temporal (ELT), 30% restent résistants aux médicaments malgré l'administration optimale des traitements pharmacologiques. Le caractère imprédictible des crises est l’un des aspects les plus invalidants de la maladie. De plus, les troubles dépressifs et anxieux sont des comorbidités psychiatriques fréquemment associées à l’épilepsie et impactent encore plus négativement la qualité de vie que les crises. Les approches par biofeedback, ont démontré leur efficacité dans le contrôle des crises. Une thérapie par biofeedback sur la conductance cutanée (GSR biofeedback) a montré son efficacité sur les symptômes psychiatriques. Cependant, les mécanismes sous-tendant l’efficacité sur ces symptômes restent peu connus. L’objectif de cette thèse est de mieux comprendre ces mécanismes. Deux pistes sont explorées : une physiologique dans laquelle il existerait un effet direct du GSR biofeedback sur la régulation physiologique des émotions ; une attentionnelle, dans laquelle il y aurait un effet indirect de l’entraînement sur le contrôle de l’attention. Les études menées ont permis de montrer que les patients avec ELT présentent des réponses électrodermales aux émotions plus faibles que des témoins, mais qu'elles ne sont pas plus élevées après des séances de GSR biofeedback. En revanche, l’amélioration des symptômes anxieux et dépressifs est liée à des modifications du traitement attentionnel des informations menaçantes. Le GSR biofeedback en améliorant le contrôle attentionnel induirait une diminution de la vigilance face à la menace, conduisant à une réduction de la vulnérabilité émotionnelle chez ces patients. / Among patients with epilepsy, particularly temporal lobe epilepsy (TLE), 30% remain drug-resistant despite optimal administration of pharmacological treatments. The unpredictability of seizures is one of the most disabling aspects of the disease. In addition, depressive and anxiety disorders are psychiatric comorbidities frequently associated with epilepsy and have a greater negative impact on quality of life than seizures. Biofeedback approaches have been shown to be effective in controlling seizures. A biofeedback therapy on skin conductance (GSR biofeedback) has shown its efficacy on psychiatric symptoms. However, the mechanisms underlying this efficacy remain poorly understood. The objective of this thesis is to better understand these mechanisms. Two tracks are explored: a physiological one in which there is a direct effect of GSR biofeedback on the physiological regulation of emotions; an attentional one, in which there would be an indirect effect of the training on the control of attention. The studies presented have shown that TLE patients have weaker electrodermal responses than controls but that they are not higher after GSR biofeedback sessions. In contrast, the improvement of anxiety and depressive symptoms is related to changes in the attentional processing of threatening information. GSR biofeedback by improving attentional control would lead to a decrease in alertness to threat, leading to a reduction in emotional vulnerability in these patients.

La presente tesi utilizza la metodologia neuroscientifica per studiare la comunicazione dal punto di vista della embodied cognition, la quale vede la comunicazione come la condivisione dell’informazione tra organismi biologici. Lo scopo della tesi è quello di aggiungere conoscenza in aree della comunicazione in cui l’applicazione delle neuroscienze è carente, usando una metodologia integrata che prevede la coregistrazione EEG-Biofeedback. All’interno della tematica della comunicazione mediata, il primo studio compara le pubblicità commerciale e prosociale, poiché l’applicazione delle neuroscienze a quest’ultima risulta carente. Lo scopo è quello di investigare l’esperienza relativa a questi due tipi di comunicazione, all’interno di differenti categorie semantiche di prodotto, confrontando misure implicite ed esplicite. Un secondo studio vuole illustrare il coinvolgimento di cues comunicative sensoriali durante l’esperienza del consumatore, esplorando diverse condizioni di stimolazione sensoriale entro un negozio per studiarne, a livello cerebrale, la loro interazione. Se la comunicazione possiede diversi livelli di consapevolezza, è possibile studiarla anche all’interno di condizioni patologiche. Un terzo studio, quindi, vuole trovare risposte ad alcuni interrogativi circa le componenti inconsce della comunicazione. In particolare, lo studio vuole valutare i processi sensoriali e cognitivi residui relativi al tatto in pazienti in stato vegetativo. / The present thesis fits the neuroscientific method to the embodied communication perspective, which defines communication as an information sharing between biological bodies. The aim of this thesis is to increase knowledge into different research areas related to communication, in which the application of neurosciences is already lacking, using a multimethod approach that employs EEG-Biofeedback co-registration. Within the topic of mediated communication, the first study compares commercial and social-issue advertising, given the lack of studies that investigate the latter with a neuroscientific approach. The aim is to investigate the experience of watching these two types of advertising, through different product categories, comparing overt and covert measures. A second study has the aim to illustrate the involvement of sensory communication cues during consumer experience, exploring different conditions of sensory stimulation inside a store, in order to understand the interaction between senses in the consumer’s brain. If communication can be seen as a continuum with multiple degrees of awareness, it can be also studied in clinical and pathological conditions. A third study, thus, tries to find answers to open questions about unconscious components of communication. In particular, the study assesses residual sensory and cognitive processes related to touch in vegetative state patients.

La théorie polyvagale (Porges, 2007) propose la flexibilité physiologique commecorrélat des compétences socio-émotionnelles. Cette flexibilité physiologique est en partie déterminée par les interactions coeur-cerveau mesurables par la variabilité cardiaque de haute fréquence (HF-HRV). Selon cette théorie, une plus haute HF-HRV devrait être associée à une meilleure perception des émotions et à des comportements davantage prosociaux. Si plusieurs données tendent à corroborer cette proposition, aucune étude ne permet de tester précisément ces hypothèses. Nous avons donc mené une série d’études ayant pour but de les tester. Dans une première étude, nous avons testé le lien entre HF-HRV et comportement prosocial mesuré par le niveau de coopération. Le niveau de HF-HRV prédisait le niveau de coopération mais dans un contexte spécifique. Notre deuxième étude avait pour but de tester le lien entre HF-HRV et perception des émotions. Ici, le niveau de HF-HRV ne prédisait pas de meilleures performances en reconnaissance d’émotions. Nous avons ensuite voulu tester un éventuel lien causal existant entre HF-HRV et prosocialité. Pour cela nous avons réalisé une expérience (étude 3) visant à manipuler la HF-HRV par biofeedback. Le biofeedback augmentait la HF-HRV mais uniquement chez les individus avec une faible ligne de base. L’étude 4 testait si manipuler la HF-HRV par biofeedback modulait le comportement de coopération. Nous n’avons pas répliqué nosrésultats quant à l’efficacité du biofeedback et n’avons donc pas observé d’effet sur la coopération. La cinquième et dernière étude permettait de tester si manipuler la prosocialité modulait le niveau de HF-HRV. Nous n’avons pas observé d’effet de notre manipulation expérimentale sur la HF-HRV. En conclusion, la prédiction de la théorie polyvagale est corroborée par les données empiriques quant au lien entre HF-HRV et comportements prosociaux mais aucune confirmation n’a pu étayer le rapport entre perception des émotions et HF-HRV. Dans le cas des manipulations expérimentales à court terme, aucune relation causale entre HF-HRV et comportements prosociaux n’a été observée. / The polyvagal theory (Porges, 2007) proposes physiological flexibility as thecorrelate of socio-emotional skills. This physiological flexibility is partially determined by heart-brain interactions measurable by heart rate variability of high frequency (HF-HRV). According to this theory, higher HF-HRV should be associated with better perception of emotions and more prosocial behaviors. If more and more data tend to support this proposal, no experiment allowed to accurately test these hypotheses. We therefore carried-out a set of studies in order to test them. In a first study, we tested the link between HF-HRV and prosocial behavior measured by the level of cooperation. HF-HRV level predicted the level of cooperation but in a specific context. Our second study was designed to test the link between HF-HRV and perception of emotions. Here, the HF-HRV level did not predict better performance in recognition ofemotions. We then wanted to test a possible causal link existing between HF-HRV and prosociality. For this we performed an experiment (Study 3) to manipulate HF-HRV by biofeedback. Biofeedback increased HF-HRV levels but only in low baseline individuals. Study 4 tested whether manipulating HF-HRV by biofeedback could modulate the behavior of cooperation. We did not replicate our findings about the effectiveness of biofeedback and therefore did not observe any effect on cooperation. The fifth and final study allowed to test whether manipulating prosociality modulated the level of HF-HRV. We did not observe any effect of our experimental manipulation on HF-HRV. In conclusion, the prediction made by the polyvagal theory about the link between HF-HRV and prosocial behaviors is corroborated by empirical data but data does not support the link between the perception of emotions and HF-HRV. Short-term experimental manipulations did not reveal any causal relationship between HF-HRV and prosocial behaviors.

Avec le projet nommé " Dynalyser ", la société MEDICAPTEURS (France, Balma) et le laboratoire PRISSMH EA4561 (Université Paul Sabatier, Toulouse III) ont obtenu un financement du Conseil Régional Midi-Pyrénées (AO AGILE-IT 2012) pour mettre au point un nouveau système embarqué de mesure des pressions plantaires. Composé d'un système communiquant sans fil avec 9 capteurs isolés par pied il permet, à partir d'un smartphone, de retourner sous la forme consciente d'une mélodie sonore (3 sons) les informations de pressions plantaires. L'objectif de ce système est d'informer en temps réel (détection de zones d'hyperpression ou au con-traire, d'une absence de pression) et de conforter ou suppléer les moyens de détection naturelle pour un contrôle de l'appui plantaire dans des activités cliniques ou sportives. Dans un premier temps, une étude a permis de développer et de valider une méthode de placement des capteurs isolés à partir de la résultante des forces enre-gistrées par chaque capteur comparée à la force externe mesurée par une plateforme de forces. Les résultats ont mis en évidence des corrélations élevées entre les données de la plateforme de forces (centre des pressions et force verticale de réaction (Fz)) et celles du Dynalyser (barycentre des pressions et Fz), confirmant la pertinence et la nécessité d'un tel placement pour une analyse de certains paramètres biomécanique de la marche aussi pré-cise que celle permise par des systèmes éprouvés d'analyse du mouvement. Dans un second temps, le dévelop-pement de la partie logicielle permettant un retour sonore a été réalisé. Une étude vérifiant la faisabilité d'une modulation de l'appui plantaire grâce au biofeedback (BFB) a été menée sur une population saine. Reprenant le principe d'un retour en " Do majeur " (FB_Gruss) validé pour son intelligibilité, les résultats révèlent une diffi-culté des participants à s'approprier rapidement le FB_Gruss lors de la marche. Ces observations mettent en évi-dence la difficulté à traiter plusieurs informations dans un laps de temps très bref (le contact pied-sol). Par ail-leurs, une variabilité naturelle importante est observée sous certaines zones (partie latérale et surtout médiale de l'avant-pied). Elle est quelque fois supérieure à la marge de tolérance mise en place pour déclencher les sons et perturbe la quantification des appuis réussis. Les résultats obtenus sont prometteurs car ils révèlent, de plus, l'absence d'effet délétère du BFB sur la répartition des pressions plantaires ipsi et controlatérale. Dans un troi-sième temps, un modèle de prédiction des pics de pressions plantaires en fonction des paramètres spatio-temporels adimensionnels (Nombre de Froude, de Strouhal et de Modela-w) a été développé. Le but est d'obtenir un système autonome, capable de moduler une mélodie en comparant les valeurs de pics de pressions obtenues en temps réel à celles du modèle de référence. Les premiers résultats révèlent une prédiction élevée des pressions sous les zones qui servent au BFB (R² > 0.95). Ce modèle devra être validé pour être incorporé au logiciel afin d'obtenir un dispositif totalement autonome permettant d'informer en temps réel de la distribution des pressions plantaires dans un contexte clinique ou sportif. / With the project named " Dynalyser ", the MEDICAPTEURS Company (France, Balma) and the PRISSMH EA4561 laboratory (Paul Sabatier University, Toulouse III) have obtained a funding by the Midi-Pyrenees Regional Council (AO AGILE-IT 2012) to develop a new plantar pressure embedded biofeedback sys-tem. Consisting of a wireless communicating system with nine isolated sensors per foot, it aims to deliver infor-mation about plantar pressures in the conscious of a sound melody (3 sounds), by means of a smartphone. The system's aim is to reinforce or supplement the intrinsic (i.e., natural) plantar pressure feedback by informing in real time (detection of hyperpressure area or, on the contrary, absence of pressure) in order to improve the con-trol of walking in clinical or sporting activities. First, a study allowed to develop and validate a method to locate isolated sensors by means of a force platform. Results revealed high correlations between the force platform data (center of pressure and vertical ground reaction force (vGRF)) and the Dynalyser data (barycenter of pressure and vGRF), confirming the relevance and necessity of such method for an analysis as precise as motion analysis systems of certain biomechanical parameters of walking. Second, the development of the auditory biofeedback (BFB) system was realized. A study verifying the feasibility of a modulation of plantar support using BFB was conducting on a healthy population. Following the principle of a "C-major" return (FB_Gruss) validated for its intelligibility, the results revealed a difficulty for the participants to appropriate quickly the FB_Gruss during walking. These observations, highlight the difficulty of processing several information in a very short period of time (the foot-to-ground contact). On the other hand, a significant natural variability is observed under two areas (lateral and especially medial part of the forefoot). It is sometimes superior to the tolerance range set up to trigger sounds and disrupts the quantification of successful supports. The results obtained are promising because they also reveal the absence of deleterious effect of the BFB on the distribution of ipsi and contralateral plantar pres-sures. Third, a model of prediction of plantar pressure peaks as a function of the dimensionless spatio-temporal parameters (Froude number, Strouhal and Modela-w) was developed. The aim is to obtain an autonomous system capable of modulating a melody by comparing the peak pressure values obtained in real time with those of the reference model. The first results reveal a high prediction of the pressures under the three areas that serve the BFB (R² > 0.95). This model must be validated to be incorporated into the software in order to obtain a totally autonomous device allowing to inform in real time the distribution of the plantar pressures in a clinical or sports context.

Les systèmes de biofeedback sont encore développés de façon ad 'hoc de nos jours. Aucun modèle ou cadre conceptuel n'existe qui regroupe et synthétise l'ensemble des découvertes réalisées, cela rendant difficile, voire impossible la comparaison d'un système à un autre pas plus que la réutilisation d'une ou plusieurs parties. Peu de dispositifs impliquent l'utilisateur dès les premières étapes de la conception. Il est pourtant partie prenante, dans ses attentes envers le système et dans la prise en compte de ses capacités physiologiques ou cognitives. L'information qui lui est restituée aura un impact certain, tant sur son engagement personnel dans le processus de rééducation que dans sa motivation à le mener jusqu'à son terme. Dans ce contexte, l'objectif de ces travaux de thèse est de faire un apport dans la conception et le développement des dispositifs de biofeedback, en adoptant une approche qui considère le patient avant tout comme l'utilisateur d'un système et en le plaçant au centre la boucle de biofeedback. Après deux revues de littérature sur les systèmes de biofeedback et sur l'utilisation de la modalité audio, nous présentons notre première contribution : le cadre de conception de systèmes de biofeedback centré utilisateur qui synthétise les meilleures pratiques de la littérature à travers une terminologie commune. Il met en évidence les principaux composants qui interviennent dans la boucle de biofeedback : les capteurs, les données, les traitements de bas niveau, la fusion multi capteurs, l'exploitation de haut niveau et enfin le rendu. Nous complétons ce cadre conceptuel par ce que nous considérons comme un point fondamental : la chaîne d'influence. Elle permet de définir ce qui a trait à l'étude des systèmes de biofeedback, mais aide aussi à préciser clairement les buts des parties prenantes que sont le praticien et l'utilisateur, les capacités de ce dernier et enfin le contexte d'utilisation. Les contributions suivantes mettent l'accent sur l'information présentée en retour à l'utilisateur : le rendu. Une première expérimentation évalue les niveaux sonores discriminables par les utilisateurs sans apprentissage. La seconde compare différentes techniques décrivant l'évolution des pressions plantaires dans le cadre de la marche afin d'évaluer la technique la plus à même de permettre aux utilisateurs de discriminer une marche pathologique d'une marche saine. Nous présentons enfin les outils d'exploration sonore que nous avons conçus et développés, complétés par un émulateur de dispositif de pressions plantaires. / Biofeedback devices are still ad 'hoc developing nowadays. No model or conceptual framework exists which gathers and summarizes all the discoveries, making it difficult or impossible to compare one system to another nor reuse of one or more element. Few devices involve the user in the early stages of design. However, he is involved in its expectations of the system and in consideration of its physiological and cognitive abilities. The information that is returned to him will have an impact on both his personal commitment to the rehabilitation process in its motivation to carry on to completion. In this context, the purpose of this thesis work is to make a contribution in the design and development of biofeedback devices, adopting an approach that considers the patient foremost as the system's user and placing him in the centre of the biofeedback loop. Following two literature reviews on biofeedback systems and the use of the auditory modality, we present our first contribution: a user centered biofeedback system design framework that synthesizes the best practices of literature through a common terminology. It highlights the main components involved in the biofeedback loop: sensors, data, low-level processing, multi-sensor fusion, high-level operation and finally rendering. We complete this framework by what we see as a fundamental point: the chain of influence. It relates to the study of biofeedback systems, but also helps to clearly define the goals of the stakeholders that are the practitioner and the user. It cares for the capabilities of the latter and finally the context of use. The following contributions focus on the information presented back to the user: the rendering. A first experiment evaluates discriminable sound levels by users without learning. The second compares different techniques describing the evolution of plantar pressure within walking to assess the most likely way to allow users to distinguish a pathological walking of healthy walking. Finally, we present the sound exploration tools we have designed and developed, complemented by a plantar pressure device emulator.

Subject of the thesis was focused on the utilization of EEG biofeedback for children with an Attention deficit disorder. The objective was to draw attention to one of the possible therapy methods for Attention deficit disorder and describe the EEG biofeedback in relation with it. The theoretical part addresses the attention disorders, their diagnostics, methods of treatment and the EEG biofeedback. The practical part describes use of the EEG biofeedback in work with children with the Attention deficit disorder through a qualitative research by means of in-depth semi-structured interviews. The interviews were handled from the viewpoint of a parent with a child having the attention disorder and from the view of a professional from a specialized institution. The results of the research on the examined cases show that this method of therapy may be effective not only in relation with the attention disorders, but it could also be used for other diagnosis.

This thesis deals with questions of scanning electric activity of brain,¬ so-called electroencephalograph (undermentioned EEG), methods of audiovisual stimulation (undermentioned AVS) and a data-measurement processing. Theoretical part of the thesis is engaged in a theory of EEG signal creation, history and even in current methods of purchasing and processing of the EEG signal, theory of AVS and a theory of biofeedback. For measuring EEG signal with or without an application of AVS methods has been used EEG diagnostic device by Alien company. Its attributes are described in the thesis as well. For elaboration and analysis has been created a programme aplication EEG_xhroze00.fig which realizes frequency spectrum analysis using Fast Fourier Transform algorithm (FFT) and another programme aplication brain_mapping.fig for mapping activity of brain using designed algorithm.

This study has researched the use of undisplayed heart rate data as biofeedback in the contextof a lower body VR exergame using a fitness bike, in collaboration with Ericsson Research.Most of the global population need to exercise more, but describe it as dull and monotonous.By making a VR exergame using heart rate data where the user’s bpm is not displayed, butinstead having a character tell the user when they need to speed up or slow down to reach thedesired heart rate bpm range, the authors believed that the users would be less aware that theywere exercising and be more engaged in the experience. During the study testing was used, aswell as surveys and interviews. The results affirm the authors’ hypothesis. At least half of thetesters of the final iteration were unaware of heart rate data being used during the experience,despite being told of it before the testing started, saying that they were so engaged in theexperience they did not think about much else. All testers of the final iteration preferred usinga fitness bike with the VR exergame, all were willing to use it for longer periods, and all werewilling to use it regularly, describing that they did not view the experience as exercising butas entertainment. The authors conclude from the results that there is a great demand forengaging exergames using undisplayed heart rate data, which could be used in differentsituations, e.g. healthcare. / Den här studien har undersökt användandet av pulsdata som biofeedback, där bpm inte visasför användaren, i kontexten av ett träningsspel i VR för nedre kroppen som används med enträningscykel i samarbete med Ericsson Research. En större del av den globala befolkningenbehöver träna mer, men beskriver det som tråkigt och monotont. Genom att skapa ettträningsspel i VR där pulsdata som inte visas används, där en karaktär i spelet säger tillanvändaren att öka eller sänka hastigheten när användaren hamnar utanför detrekommenderade pulsintervallet, förmodas det att användarna inte kommer vara likamedvetna om att de tränar och därför bli mer engagerade i upplevelsen. Under studienanvändes testning, enkäter och intervjuer. Resultaten bekräftar författarnas förmodan.Åtminstone hälften av testarna av den sista iterationen var omedvetna om att pulsdataanvändes under upplevelsen, trots att de informerades om användningen av pulsdata innantestningens början, och förklarade att de var så pass engagerade i upplevelsen att de intetänkte på annat. Alla testare av den sista iterationen föredrog att använda en träningscykelmed träningsspelet i VR, alla var villiga att använda det under längre perioder, och alla varvilliga att använda det regelbundet, med beskrivningen att de inte upplevde det som träningutan som underhållning. Utifrån resultaten drar författarna slutsatsen att det finns en storefterfrågan för engagerande träningsspel som använder pulsdata som inte visas föranvändarna, vilket hade kunnat användas i olika situationer, ex. inom sjukvård.