Doctorat en sciences psychologiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'arithmétique est une des inventions majeures de l'humanité, mais il nous manque encore une compréhension globale de la façon dont le cerveau calcule les additions et soustractions. J'ai utilisé une nouvelle méthode comportementale basée sur un suivi de trajectoire capable de disséquer la succession des étapes de traitement impliquées dans les calculs arithmétiques. Les résultats sont compatibles avec un modèle de déplacement pas à pas sur une ligne numérique mentale, en commençant par l'opérande le plus grand et en ajoutant ou soustrayant de manière incrémentielle l'opérande le plus petit. Ensuite, j'ai analysé les signaux électrophysiologiques enregistrés à partir du cortex humain pendant que les sujets résolvaient des additions. L'activité globale dans le sillon intrapariétal augmentait au fur et à mesure que les opérandes grossissaient, prouvant son implication dans le calcul et la prise de décision. Étonnamment, les sites dans le gyrus temporal inférieur postérieur ont montré que l’activation initiale diminuait en fonction de la taille du problème, suggérant un engagement dans l'identification précoce de la difficulté de calcul. Enfin, j'ai enregistré des signaux de magnétoencéphalographie pendant que les sujets vérifiaient les additions et soustractions. En appliquant des techniques d'apprentissage automatique, j'ai étudié l'évolution temporelle des codes de représentation des opérandes et fourni une première image complète d'une cascade d'étapes de traitement en cours sous-jacentes au calcul arithmétique. Ainsi, cette dissertation fournit-elle plusieurs contributions sur la façon dont les concepts mathématiques élémentaires sont mis en œuvre dans le cerveau. / Arithmetic is one of the most important cultural inventions of humanity, however we still lack a comprehensive understanding of how the brain computes additions and subtractions. In the first study, I used a novel behavioral method based on trajectory tracking capable of dissecting the succession of processing stages involved in arithmetic computations. Results supported a model whereby single-digit arithmetic is computed by a stepwise displacement on a spatially organized mental number line, starting with the larger operand and incrementally adding or subtracting the smaller operand. In a second study, I analyzed electrophysiological signals recorded from the human cortex while subjects solved addition problems. I found that the overall activity in the intraparietal sulcus increased as the operands got larger, providing evidence for its involvement in arithmetic computation and decision-making. Surprisingly, sites within the posterior inferior temporal gyrus showed an initial burst of activity that decreased as a function of problem-size, suggesting an engagement in the early identification of the calculation difficulty. Lastly, I recorded magnetoencephalography signals while subjects verified additions and subtractions. By applying machine learning techniques, I investigated the temporal evolution of the representational codes of the operands and provided a first comprehensive picture of a cascade of unfolding processing stages underlying arithmetic calculation. Overall, this dissertation provides several contributions to our knowledge about how elementary mathematical concepts are implemented in the brain.

Cette recherche vise deux objectifs: (1) évaluer l'habileté des élèves brésiliens à estimer des résultats de calculs, et (2) mettre en évidence les stratégies qu'ils utilisent pour faire de telles estimations. Pour atteindre le premier, nous avons administré à l’aide du rétroprojecteur un test à 197 élèves de 5e et 172 de 8e année provenant de trois écoles (une privée et deux publiques) du Brésil. Pour réaliser le second, nous avons fait des entrevues cliniques avec 16 sujets, choisis parmi les précédents d'après leur rendement fort, moyen ou faible au test d'estimation. Les résultats obtenus montrent que les élèves des deux niveaux sont très faibles dans l'estimation de résultats de calculs, qui n'est pas enseignée à l'école. La plupart n'emploient qu'une stratégie d'estimation: la stratégie frontale. Les élèves de 8e année affichent un rendement nettement supérieur, de même que les élèves provenant de l'école privée. Les garçons obtiennent de meilleurs résultats que les filles. / Québec Université Laval, Bibliothèque 2019

Plusieurs travaux ont montré que les aires cortico-motrices, localisées dans le cortex frontal et responsables des mouvements volontaires, pouvaient être impliquées dans le processus de compréhension de mots d'action. De ce point de vue, il a été rapporté que la performance d'un acte moteur simple (e.g.: attraper un objet) pouvait être améliorée par la prononciation, la lecture ou l'écoute de mots évoquant une action. Nous avons approché la relation entre parole et action à travers l'étude de l'effet de verbes d'action ainsi que d'autres stimuli cognitifs, l'imagerie kinesthésique (IK) et la soustraction mentale (SM), sur la performance d'un acte moteur complexe, le Squat Vertical Jump (SVJ, ou saut vertical accroupi). Nous avons mesuré la hauteur du SVJ chez des hommes (7 expériences, n = 114) et des femmes (2 expériences, n = 41) à l'aide de deux systèmes de mesure, l'Optojump® et le Myotest®. Les résultats ont montré que la prononciation silencieuse et à haute voix du verbe d'action spécifique au SVJ (saute, conjugué à la première personne de l'impératif), ainsi que l'IK et la SM, améliorent significativement la performance du saut, chez les hommes (jusqu'à + 2,7 cm) et, de manière moins prononcée, chez les femmes (jusqu'à + 1 cm dans 2 expériences). Le reste des résultats obtenus avec les hommes ont indiqué que la prononciation du verbe d'action non spécifique au saut (pince) augmente également la hauteur en SVJ, alors que la prononciation ou l'écoute d'autres verbes sans lien avec le saut (lèche, bouge) n'ont pas eu d'effet significatif sur le SVJ. C'est également le cas du verbe d'état 'rêve et d'un verbe incompréhensible par les sujets (tiào : saute en Chinois) ou encore des verbes qui contredisent et/ou qui s'opposent au déroulement de l'action de sauter (tombe et stoppe). La hauteur du saut a été par ailleurs significativement impactée lorsque les sujets ont prononcé des verbes à fort attributs émotifs (gagne et son antonyme perds) / Several studies have shown that cortical motor areas, located in the frontal cortex and responsible for voluntary movement, might be involved in the process of understanding action words. From this point of view, it has been reported that the performance of a simple motor act (e.g.: catching an object) might be improved by the pronunciation, reading or listening to words referring to the action. We approached the relationship between speech and action through the study of the effect of action verbs and other cognitive stimuli, kinesthetic imagery (KI) and mental subtraction (MS), upon the performance of a complex motor act, the Squat vertical jump (SVJ). We measured the height of SVJ in young naive men (7 experiments, n = 114) and women (2 experiments, n = 41) using an Optojump® and a Myotest® apparatuses. The results showed that the silent and loud pronunciation of specific action verb to SVJ (jump), the KI and the MS improved significantly the performance of the movement, in men (up to 2.7 cm) but less in women (up to + 1 cm in the 2 experiments). The results of other experiments obtained with men indicated that pronunciation of the action verb nonspecific to the jump (pinch) increased also the SVJ performance, while the pronunciation or listening to other verbs unrelated to the jump (Jick, move) had no significant effect on the SVJ. A meaningless verb for the French subjects (tiao = jump in Chinese) showed, in turn, no effect as did dream, faJJ and stop. The verb win improved significantly the SVJ height as much as its antonym Jose, thus suggesting a possible influence of affects in the subjects' performance. It appears that the effects of the specific action verb jump did seem effective but not totally exclusive for the enhancement of the SVJ performance, since non-linguistic stimuli (IK) or unrelated to action (MS) may have had a positive effect on the improvement in motor performance. Moreover verbs referring to emotion, unrelated to action, increased the height of SVJ similarly to the specific action verb jump. The results led us to consider the hypothesis that improving the performance of a complex gesture is dependent, a minima, upon the individual's intention, attention, emotions and also, and perhaps most importantly, concepts (we call concepts, the mental representations) as they may be induced by the cerebral processing of words

Dans ma thèse, j’étudie les représentations mentales et les processus cognitifs qui sous-tendent le calcul mental sur le marché. Cette thèse contribue à la recherche de prix psychologique en décrivant de nouveaux facteurs qui influencent les jugements de prix des consommateurs. En particulier, je découvre facteurs qui rendent les consommateurs plus ou moins susceptibles d’arrondir les prix vers le bas (Essai 1) et les facteurs qui déterminent leur tendance à se fixer sur les différences de pourcentage (Essai 3). En outre, cette recherche fournit de nouvelles perspectives à la littérature de budgétisation mentale en identifiant des stratégies de calcul mental qui conduisent à des estimations panier de prix plus précis (Essay 2). Dans l'ensemble, ma recherche va contribuer à notre compréhension des jugements de prix des consommateurs et proposer des contextes et des stratégies conduisant à des évaluations de prix plus précis. / In my dissertation I look at mental representations and cognitive processes that underlie mental arithmetic in the marketplace. This research contributes to behavioral pricing literature by outlining novel factors that influence consumers’ price difference judgments. Particularly, I uncover factors that make consumers more or less likely to fall prey to the left-digit anchoring bias (Essay 1) and factors that determine their tendency to rely on relative thinking in price difference evaluations (Essay 3). Further, this research provides new insights to the mental budgeting literature by identifying mental computation strategies that lead to more accurate basket price estimates (Essay 2). Overall, I expect my research to contribute to our understanding of consumers’ price judgments and suggest contexts and strategies leading to more accurate price evaluations.

La présente thèse a pour objectif de clarifier la nature de la relation entre les habiletés numériques innées – le Sens du Nombre – et les compétences en arithmétique apprises à l’école. L’originalité de cette recherche consiste en l’attention particulière que je porterai au rôle que jouent les habiletés numériques innées dans les différentes manières de résoudre une addition complexe, telle que 48 + 25, c’est-à-dire les stratégies de résolution. Dans le présent travail, je m’attèlerai à déterminer si la possession de compétences numériques plus développées favorise l’utilisation de procédures de calcul qui tiennent compte des propriétés numériques des opérandes du calcul, et si, inversement, la possession d’habiletés numériques plus imprécises entrave leur application, au profit de stratégies de calcul plus basiques. <p><p>À cette fin, j’axerai la présente thèse en trois volets distincts. Dans un premier volet, je vérifierai que les habiletés numériques sont essentielles à l’implémentation de toutes les stratégies de calcul, malgré le fait qu’elles soient engagées à des degrés d’élaboration différents en fonction de la stratégie exécutée. Ensuite, dans un second volet, je confirmerai que les compétences numériques orientent les préférences stratégiques ;comme je le supposais, les calculateurs possédant les habiletés numériques les plus développées ont davantage recours à des stratégies basées sur la magnitude complète des nombres, alors que ceux qui ont des capacités plus limitées les évitent. Enfin, dans un dernier volet, je mettrai en évidence que l’application de telles stratégies qui impliquent de traiter les numérosités entières engendre au niveau cérébral une activité accrue au sein des régions intrapariétales, aires dédiées au traitement des magnitudes numériques, par rapport aux autres procédures de calcul.<p><p>Les résultats que je rapporte dans la présente thèse mettent ainsi en évidence que les habiletés numériques sont critiques dans la résolution d’additions complexes non seulement au niveau de l’exécution de la stratégie de calcul, mais aussi dans l’établissement à long terme de la préférence stratégique des individus. Outre ces observations, la présente recherche plaide plus généralement en faveur de la prise en considération des stratégies de résolution dans les tâches arithmétiques, car les compétences numériques peuvent y être associées à des degrés différents. Au-delà de la simple performance, s’intéresser plus qualitativement aux stratégies de résolution constitue selon moi une étape cruciale dans la compréhension de la nature du lien entre le Sens du Nombre inné et les compétences en arithmétique.<p><p>/<p><p>The current thesis aims at clarifying the nature of the relationship between innate numerical abilities – the Number Sense – and arithmetic skills acquired at school. I will particularly focus in this research on the role played by these innate numerical abilities in selecting and executing the different procedures that could be used to solve a complex addition such as 48 + 27. In the current thesis, I will attempt to determine whether more elaborated numerical competence favours the utilisation of solving strategies that take into account the numerical properties of the addends, and conversely, whether inaccurate numerical representations discourage from using these strategies, for the benefit of more basic solving strategies.<p><p>In the current thesis, I will more specifically cover three different aspects. First of all, I will demonstrate that numerical abilities are crucial in implementing every solving strategy, but that they are engaged to a different extent as a function of the executed strategy. Secondly, I will show that numerical competence determine strategic preference; as I hypothesized, adults who possess the best numerical abilities would use more frequently solving strategies that are based on the entire numerical magnitude of the addends, whereas adults with more limited abilities would rather avoid them and execute basic procedures. Finally, in the third section, I will emphasize that the use of such elaborated solving strategies do imply at the cerebral level a stronger activity within the intraparietal regions, which are dedicated to the numerical magnitude processing, in comparison to other basic solving strategies.<p><p>The data I report here thus highlight that numerical abilities are essential in solving complex additions, not only in the execution of the solving strategy, but also in the long-term establishment of the preferred strategy. Besides this observation, the current thesis claims more generally in favour of the consideration of solving strategies when assessing arithmetic tasks, because numerical abilities are involved to a distinct extent in these tasks. Over and above regular performance, investigating through a qualitative perspective the solving strategies constitutes, according to me, a fundamental step in understanding the nature of the relationship between the innate Number Sense and arithmetic skills.<p> / Doctorat en Sciences Psychologiques et de l'éducation / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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