Nous avons tous un corps, et seulement un corps. Grâce à lui, nous nous déplaçons dans l’espace, nous interagissons avec le monde extérieur et les autres individus qui l’habitent, nous percevons, bref, nous vivons. Il s’agit d’un objet unique et essentiel. Cependant, bien que nous ayons un seul corps, il en existe dans le cerveau plusieurs représentations. Peu d’accord existe en littérature sur le nombre de représentation, mais tout le monde concorde sur le fait qu’il en existe plus qu’une. Les modèles de la représentation corporelle sont basés sur une notion de séparation des fonctions, selon laquelle activités différentes requièrent différentes représentations. Au cours de ma thèse j’ai étudié une de ces représentations dont la fonction principale est de fournir une connaissance du corps utile à l’action. Cette représentation est nommée Schéma Corporel. En particulier, en utilisant une technique comportementale puissante telle que la cinématique, j’ai pu montrer, pour la première fois, que le Schéma Corporel est une représentation extrêmement plastique, capable d’intégrer des outils lorsqu’ils sont utilisés pour effectuer une action. Ensuite, j’ai pu décrire cette propriété plastique du Schéma Corporel en montrant quelles informations sensorielles sont nécessaires et quels aspects des outils sont intégrés dans la représentation du corps. Les résultats de mes études expérimentales, ainsi que mon travail de synthèse de la littérature, m’ont permis d’élaborer une définition opérative du Schéma Corporel et de sa plasticité / We all have a body : our own body and just one body. Through it, we move, we interact with the world and other persons, we perceive, basically we live. It’s a unique essential object. If it is true that we have only one physical body, we also have many representations of it in the brain. There is little agreement about the exact number of body representations in the brain, but not on the fact that we have more than one. The multi-componential models of body representation are based on the notion, supported by scientific evidence that different activities demand and rely on specifically adapted representations. In my thesis, I studied one particular body representation that is used and involved in action planning and execution, i.e. the Body Schema. I have been able to describe and measure the plasticity of the Body Schema and its level of specificity in healthy individuals. In particular, using a tool-use paradigm, I showed that the Body Schema is quickly and efficiently updated once a change in the body configuration occurs. With a series of kinematic studies, I contributed unveiling the ingredients that rule the plasticity of the BS and the sensory information that is used to this purpose. As a result of my thesis, I suggest that a clearer definition and operational description of the Body Schema, as an action-devoted repertoire of effectors representations, is possible, particularly thanks to its plastic features

Cette thèse a pour thème l'étude les mécanismes neurocognitifs impliqués dans la détermination de la latéralité intrinsèque d'objets. Dans une première étude, nous avons montré qu'une projection de son propre schéma corporel sur un objet est nécessaire pour en différencier la gauche de la droite. Cette inscription corporelle fut observée aussi bien pour des stimuli humains que non humains, suggérant que la présence d'axes intrinsèques à l'objet est suffisante pour y permettre la projection du corps. Une seconde étude nous a permis de mieux comprendre les mécanismes neuronaux de l'inscription corporelle, en utilisant une tâche de comparaison de formes identiques ou miroir différemment orientées. Les stimuli étaient soit des corps humains, soit des assemblages de cubes. La magnetoencephalographie (MEG) révéla une implication du lobe pariétal supérieur gauche dans l'incarnation et la transformation spatiale des deux stimuli. Par ailleurs, une contribution de l'aire motrice supplémentaire fut observée dans le cas des cubes. Ainsi, nous proposons de considérer le lobe pariétal supérieur comme le substrat neural d'un émulateur utilisant le schéma corporel afin d'encoder la latéralité d'un objet et de prédire les conséquences visuelles d'une transformation spatiale. La contribution additionnelle de l'aire motrice supplémentaire a probablement facilité la transformation de formes non familières, par l'envoi d'une commande motrice à l'émulateur visant à accroître la cohérence de l'objet tourné mentalement. Ces interprétations supportent l'idée d'une cognition incarnée dans les actions corporelles. / The aim of this thesis was to study the neurocognitive mechanisms implicated in the determination of objects intrinsic handedness. In a first study, we evidenced that distinguishing the left from the right of an object requires a mental projection of the body schema onto the stimulus. This embodiment process occured for human and non human stimuli as well, suggesting that the mere presence of intrinsic axes on stimulus enables the bodily projection. In a second study, we explored the neural mechanisms underlying embodiment in a handedness shape matching task, using human bodies and cubes assemblies as stimuli with different orientations. Magnetoencephalography (MEG) revealed that the left superior parietal lobe participated in the embodiment and spatial transformation of both stimuli. In addition, we observed a contribution of the supplementary motor area for cube assemblies specifically. Therefore, we consider the superior parietal lobe as the neural substrate of an emulator processing the body schema to encode handedness and to predict the visual consequences of a spatial transformation. Besides, the additional contribution of the supplementary motor area probably helped the spatial transformation of unfamiliar shapes by backpropagating a motor command to the emulator to increase cohesiveness of the mentally rotated object. These interpretations support the grounding of cognition in bodily actions.

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La fonction d’anticipation programmant l'action et ses conséquences sur la posture s’appuie sur les représentations sensorimotrice. L’adolescence étant caractérisée par des modifications du corps et du cerveau, cette thése évalue les liens qui unissent anticipation, représentations sensorimotrices et maturation cérébrale. La tâche bimanuelle de délestage met en jeu l’utilisation d’un bras postural, supportant le poids, et d’un bras manipulateur, qui le déleste. Dans cette tâche, l'anticipation s'exprime par les ajustements posturaux anticipés (APA), annulant la déstabilisation posturale causée par l'action. Des enregistrements cinématiques, EMG et EEG ont été utilisés. Bien qu’une stabilisation posturale stable soit reportée, les APAs à l’adolescence se caractérisent par une amélioration de la latence de l’inhibition des fléchisseurs. Chez l’adulte, les APA s’expriment par une désynchronisation du rythme mu et une onde positive au dessus de M1 impliqué dans la posture. Les caractéristiques temporelles de ces signatures varient à l’adolescence. L’apprentissage d’un nouveau contrôle postural est caractérisé par une amélioration rapide puis plus lente de la stabilisation posturale. Plus tardive à l'adolescence, cette acquisition repose sur la maitrise du réglage temporel de l’inhibition des fléchisseurs. Une intégration des retours proprioceptifs issus de l’action permettrait la construction d’une représentation sensorimotrice. Exprimée par la maitrise des paramètres temporels, la réactualisation des représentations sensorimotrice à l’adolescence passerait par une meilleure intégration des retours proprioceptifs. La maturation des régions cérébrales serait aussi capitale. / Voluntary action requires an anticipation, which predicts the consequence of action on posture. Anticipation rests on action and body representations. Adolescence is characterized by body modifications and cerebral maturation. This thesis explored the link between the anticipatory function, action and body representations, and the cerebral maturation. The bimanual load-lifting task engages a postural arm, supporting the load, and a motor arm, lifting the load. In this task, the anticipation, expressed by anticipatory postural adjustments (APA) cancelled the destabilizing effect of movement on the posture. Kinematics, EMG and EEG were recorded. Although performances of postural stabilization were stable, APAs at the adolescence were characterized by an earlier latency of inhibition on the postural flexors. In adults, APA are expressed by a mu rhythm desynchronization and a positive wave over M1involved in posture, which presented different temporal characteristics in adolescents. Thus, the improvement of APA would be underlain by a maturation of these EEG activities. Learning a new postural control was characterized by a rapid followed by a slow improvement of the postural stabilisation. This acquisition rested on the mastering of the temporal parameters of the flexors inhibition, which took more time at the adolescence. Integration of proprioceptive feedback coming from action allowed an update of sensorimotor representation. Expressed by the mastering of the temporal parameters, the update of body and action representations at adolescence would imply an enhancement of the integration of proprioceptive information. Maturation of the cerebral areas would be a key element.

Previous studies have established that when a subject’s attention is directed to a specific body part, the subject is able to move that body part faster than a body part their attention was not drawn to. This is known as the body compatibility effect, and it has been shown that this effect only occurs when viewing upright images of the human body. In this study, we presented control subjects and expert acrobats with inverted and upright stimuli. We hypothesized that the amount of time the acrobats spent inverted would result in the acrobats exhibiting body compatibility effects for both upright and inverted stimuli. Compatibility effects were observed in the upright condition for both groups, but neither group exhibited any compatibility effects in the inverted position. Unexpectedly the acrobats responded significantly faster to incongruent trials compared to the control subjects, leading to the conclusion that there must be some form of priming occurring concurrently with the body compatibility task allowing the acrobats to respond faster than the control participants.

Les troubles praxiques font partie des critères d’inclusion decertaines pathologies neurodégénératives et sont de nature à réduirel'autonomie de ces patients. Pourtant, les rares travaux dans cedomaine prennent rarement en compte les spécificités liées auxpathologies dégénératives (e.g., évolution, lésions diffuses,phénotypes différents), sans compter qu’il n’existe pas de consensusthéorique sur l’apraxie. Les troubles d'utilisation des outils ontlongtemps été expliqués par la perte de représentations stockées (e.g.,connaissances sur les objets ou les gestes) mais des modèles récentssuggèrent de distinguer l’utilisation proprement dite de l’usagecommunément admis. De même, l’apraxie est fréquemment mise enrapport avec la perte d’une représentation du corps mais une mise enperspective historique de la littérature permet de constater qu'il s'agitd'un postulat tout à fait récent. La présente thèse émet une propositionalternative en opposant à la notion de représentation corporelle desprocessus plus dynamiques et neurologiquement ancrés tels quel’intégration sensorielle. Au plan théorique, la présente thèse proposeainsi une mise en perspective historique et une revue critique de lalittérature, ainsi qu’une réflexion épistémologique opposant savoir etraisonnement, permettant de distinguer des troubles spécifiques dugeste et des répercussions "dans le geste" d'autres niveaux deperturbations. Au plan clinique, ce travail de neuropsychologieclinique et expérimentale examine ces différents niveaux dans uneperspective différentielle et montre que les dissociations envisagéessont cliniquement opérantes. / Apraxia is a diagnostic criterion for neurodegenerativediseases and can reduce autonomy in these patients. Yet, the fewstudies that have been done in this domain rarely take into accountspecificities of dementia (e.g., evolution, diffuse lesions, differentphenotypes) and there is no theoretical consensus on apraxia. Tooluse disorders are mainly explained by the loss of stored knowledge(e.g., about tools or gestures) but recent models suggest to distinguishthe actual use of tools from common usage. Likewise, apraxiai sfrequently linked with the loss of body representations but a historicalperspective of the literature demonstrates that it is a relatively recentassumption. The present doctoral thesis submits an alternativeproposal by opposing body representation and more dynamic andneurological processes, that is, sensory integration. Thus, at thetheoretical level this work proposes a historical perspective and acritical review of existing literature, as well as an epistemologicalreflection that contrasts knowledge and reasoning, and that makes adistinction between specific gesture disorders and consequences ofother cognitive impairments on gesture production. At a clinical level,this neuropsychological research examines these different levels ofimpairments in patients through a differential approach. Results showthat the aforementioned theoretical considerations are clinicallyvalidated.

The ability to use tools is one of the hallmarks of intelligence. Tool use is fundamental to human life and has been for at least the last two million years. We use tools to extend our reach, to amplify our physical strength, and to achieve many other tasks. A large number of animals have also been observed to use tools. Despite the widespread use of tools in the animal world, however, studies of autonomous robotic tool use are still rare. This dissertation examines the problem of autonomous tool use in robots from the point of view of developmental robotics. Therefore, the main focus is not on optimizing robotic solutions for specific tool tasks but on designing algorithms and representations that a robot can use to develop tool-using abilities. The dissertation describes a developmental sequence/trajectory that a robot can take in order to learn how to use tools autonomously. The developmental sequence begins with learning a model of the robot's body since the body is the most consistent and predictable part of the environment. Specifically, the robot learns which perceptual features are associated with its own body and which with the environment. Next, the robot can begin to identify certain patterns exhibited by the body itself and to learn a robot body schema model which can also be used to encode goal-oriented behaviors. The robot can also use its body as a well defined reference frame from which the properties of environmental objects can be explored by relating them to the body. Finally, the robot can begin to relate two environmental objects to one another and to learn that certain actions with the first object can affect the second object, i.e., the first object can be used as a tool. The main contributions of the dissertation can be broadly summarized as follows: it demonstrates a method for autonomous self-detection in robots; it demonstrates a model for extendable robot body schema which can be used to achieve goal-oriented behaviors, including video-guided behaviors; it demonstrates a behavior-grounded method for learning the affordances of tools which can also be used to solve tool-using tasks.

Le schéma corporel est une représentation interne et dynamique du corps, de la morphologie, et des positions relatives des segments corporels. Celui-ci serait le support à partir duquel une motricité adaptée va pouvoir se mettre en place. L’objectif principal de ce travail doctoral était d’évaluer plus précisément cette intrication entre schéma corporel et comportements moteurs. Nous avons ainsi évalué à la fois l'effet de différentes distorsions du schéma corporel sur le comportement moteur, et inversement l'effet des comportements moteurs sur la modulation éventuelle du schéma corporel.Tout d’abord, nous avons testé si la distorsion morphologique du schéma corporel rapportée récemment dans l’anorexie mentale avait un retentissement sur la locomotion des patientes, dans une tâche de passabilité d’ouvertures (Etude 1). Les patientes ont effectivement tourné leurs épaules pour des largeurs d’ouvertures qui, compte tenu de leur nouvelle morphologie, ne nécessitaient pas une telle contorsion. Des comportements moteurs identiques ont été observés chez une patiente ayant perdu massivement et rapidement du poids, mais sans souffrir d’anorexie mentale (Etude 2). Ces résultats dans leur ensemble soulignent la rigidité du schéma corporel face à des changements corporels majeurs, ainsi que son incidence forte sur le comportement moteur dans l’anorexie mentale.Dans un deuxième temps, nous avons induit chez le sujet sain, grâce au paradigme miroir, souvent utilisé en réadaptation motrice, une distorsion entre schéma corporel et segments corporels, afin d’en évaluer les conséquences sur le comportement moteur volontaire (coordination bimanuelle, Etude 3) et involontaire (post-effet moteur, Etude 4). Les résultats de nos études font apparaître que la modulation des comportements moteurs dans le paradigme miroir serait plus liée aux afférences proprioceptives du bras face au miroir ou encore à une meilleure répartition des processus attentionnels, plutôt qu’à la distorsion du schéma corporel via le miroir.Enfin, nous avons testé si les comportements moteurs, ou tout du moins l’intention motrice à l’origine, pouvaient en retour moduler le schéma corporel et le sens du mouvement (Etude 5). Les illusions de mouvement induites dans le paradigme miroir ont bien été modulées selon que l’intention motrice du bras soumis à l’illusion soit congruente ou non avec le sens du mouvement illusoire généré.Compte tenu de l’implication de l’intention motrice dans la mise à jour du schéma corporel, nous suggérons que la prise en charge des troubles du schéma corporel (e.g. dans l’anorexie mentale), souvent basée sur une réadaptation visuelle de la représentation du corps, devrait être complétée par une remédiation sensori-motrice.Mots clefs : schéma corporel, comportement moteur, anorexie mentale, paradigme miroir, kinesthésie / The body schema is an internal and dynamic representation of the body, of the relative positions of body parts, but also of their metrics. It is supposed to be the support for motor behavior to develop appropriately. The main purpose of this doctoral work was to better assess this entanglement between body schema and motor behaviors. Specifically, we sought to evaluate how different motor behaviors are affected by distortions of the body schema, and conversely how the body schema could be modulated by motor behaviors.First, we tested whether the distortion between body schema and body morphology, recently reported in the anorexia nervosa patients, had an impact on their motor behaviors during a locomotion task of door crossing (Study 1). Results show that these patients are actually turning their shoulders for door widths which, given their body morphology, do not require such a contortion. Similar motor behaviors were observed on a patient who lost weight massively and quickly, without suffering from anorexia nervosa (Study 2). Altogether these results confirm the rigidity of body schema towards major body changes, as well as its significant impact on motor behavior in anorexia nervosa.In the second part of this work, we sought to experimentally induce a visual distortion between body schema and segmental positions in healthy subjects, with a mirror paradigm, usually used as therapeutic tool, and to assess the implications for a voluntary motor behavior (bimanual coordination task - Study 3) and an involuntary one (post-contraction response- Study 4). These results show that modulation on motor behaviors is more related to proprioceptive inputs from one arm facing the mirror or better allocation of attention, rather than distortions of the body schema and mirror itself.Finally, our last aim was to test whether the motor behavior, or at least the original motor intention, could in turn modulate the body schema (Study 5). Our results revealed that illusions of movement induced in the mirror paradigm were regulated by whether the participant conducted a motor intention, with the arm subject to the illusion, that was congruent or not with the induced illusory motion.Given the involvement of motor intention in updating the body schema, we suggest that the treatment of body schema disorders (e.g. anorexia nervosa), often based on a visual rehabilitation of the body representation, should be supplemented by a sensorimotor remediation.Keywords: body schema, motor behavior, anorexia nervosa, mirror paradigm, kinesthesia

This thesis is a literature study on how existing research on embodied tool use may support the use of the use of the computer mouse within three dimensional environments, followed by an analysis of a typical scenario in the use of three dimensional environment. Problems with interaction in this domain are well known to designers of 3d programs but not well understood, which results in programs in which mouse controllers are used to control three dimensional objects being more difficult to learn and less efficient to use than would be possible if the interaction was better understood. The problems are often identified by their symptoms, such as the drag-threshold problem, picking problem, and the object rotation/viewpoint management problem, but this thesis will explore what the cause of those problems is, and identifies them all as a single cognitive problem which is found to be caused by a rift between the functioning of the two dimensional tool in use (the mouse and cursor) and the simulated three dimensional environment with which the cursor is interacting. Analyses are performed on a scenario, and result in a pinpointing of the problem and possible solutions to the interaction part of the problem (with design guidelines emerging), as well as finding the possibility that the cognitive roots of the problem result from an incompatibility between body-schema frames of reference for movement between the two dimensional parts of the action and the three dimensional part of the action.

Cette thèse questionne l’idée, aujourd’hui largement partagée, d’une compression de l’espace dû aux TIC. Ceci est dû au peu d’attention que les recherches en Systèmes d’Information ont porté à la question de l’espace organisationnel, ainsi qu’au déterminisme technologique. Cette étude cherche à comprendre la relation entre espace organisationnel et TIC en partant de la théorie de l’affordance, fondée sur les travaux de J.J. Gibson. Une étude de cas multiple portant sur deux écoles de management, au Canada et en Angleterre, a été menée. Les pratiques spatiales des chercheurs ont été analysées à partir d’un modèle fondé sur la théorie de l’affordance, afin de vérifier le rôle des TIC dans la formation de ces pratiques. Les résultats montrent que cette approche théorique n’est en réalité pas pertinente pour l’étude des TIC de manière générale.Nous proposons une perspective alternative reposant sur la phénoménologie de la perception de Merleau-Ponty. Au regard des 2 cas étudiés, cette approche suggère que les TIC ont un double effet : elles compriment et étendent l’espace simultanément. Les TIC constituent un point focal où les espaces proches et éloignés convergent pour produire une unique sphère d’expérience. Notre étude développe les concepts merleau-pontiens d’intentionnalité, de schéma corporel, d’habitus, de corps-connaissant et corps habituel dans le contexte des pratiques spatiales des chercheurs. Nous proposons d’abandonner la théorie de l’affordance au profit d’une approche expérientielle pour comprendre la relation entre espace organisationnel et TIC. / The dominant narrative of the collapsing of space due to ICT in organizations is challenged by this study. It is argued that this is due to a general lack of interest in organizational space in IS scholarship combined with technological determinism. This study seeks to understand the relationship between ICT and organizational space by mobilizing affordance theory based on J.J. Gibson’s work. A qualitative multiple-case study covering two business schools, in Canada and the UK, was undertaken. The spatial practices of academics were scrutinized using a model based on affordance theory to ascertain the role of ICT, as part of the wider environment, in the shaping of these practices. The results clearly demonstrate the inadequacy of affordance theory for the study of ICT in general. An alternative perspective based on the phenomenology of perception of Merleau-Ponty is proposed and successfully tested against the data. This alternative perspective suggests that, based on the experience of academics, ICT simultaneously collapses and expands space. ICT acts as a point of singularity where proximate and remote spaces converge to produce a singular sphere of experience. The study further develops Merleau-Ponty’s concepts of intentionality, body schema, habitus, knowing body, and habitual body in the context of the spatial practices of academics. I propose abandoning affordance theory in favour of an experiential approach to understand the relationship between organizational space and ICT.