Les stimuli naturels projetés sur nos rétines nous fournissent de l’information visuelle riche. Cette information varie le long de propriétés de « bas niveau » telles que la luminance, le contraste, et les fréquences spatiales. Alors qu’une partie de cette information atteint notre conscience, une autre partie est traitée dans le cerveau sans que nous en soyons conscients. Les propriétés de l’information influençant l’activité cérébrale et le comportement de manière consciente versus non-consciente demeurent toutefois peu connues. Cette question a été examinée dans les deux derniers articles de la présente thèse, en exploitant les techniques psychophysiques développées dans les deux premiers articles. Le premier article présente la boîte à outils SHINE (spectrum, histogram, and intensity normalization and equalization), développée afin de permettre le contrôle des propriétés de bas niveau de l'image dans MATLAB. Le deuxième article décrit et valide la technique dite des bulles fréquentielles, qui a été utilisée tout au long des études de cette thèse pour révéler les fréquences spatiales utilisées dans diverses tâches de perception des visages. Cette technique offre les avantages d’une haute résolution au niveau des fréquences spatiales ainsi que d’un faible biais expérimental. Le troisième et le quatrième article portent sur le traitement des fréquences spatiales en fonction de la conscience. Dans le premier cas, la méthode des bulles fréquentielles a été utilisée avec l'amorçage par répétition masquée dans le but d’identifier les fréquences spatiales corrélées avec les réponses comportementales des observateurs lors de la perception du genre de visages présentés de façon consciente versus non-consciente. Les résultats montrent que les mêmes fréquences spatiales influencent de façon significative les temps de réponse dans les deux conditions de conscience, mais dans des sens opposés. Dans le dernier article, la méthode des bulles fréquentielles a été combinée à des enregistrements intracrâniens et au Continuous Flash Suppression (Tsuchiya & Koch, 2005), dans le but de cartographier les fréquences spatiales qui modulent l'activation de structures spécifiques du cerveau (l'insula et l'amygdale) lors de la perception consciente versus non-consciente des expressions faciales émotionnelles. Dans les deux régions, les résultats montrent que la perception non-consciente s'effectue plus rapidement et s’appuie davantage sur les basses fréquences spatiales que la perception consciente. La contribution de cette thèse est donc double. D’une part, des contributions méthodologiques à la recherche en perception visuelle sont apportées par l'introduction de la boîte à outils SHINE ainsi que de la technique des bulles fréquentielles. D’autre part, des indications sur les « corrélats de la conscience » sont fournies à l’aide de deux approches différentes. / Natural stimuli impinging on our retinas provide us with a wealth of visual information. This information varies along “low-level” features, such as luminance, contrast, and spatial frequency (SF). Whereas some of this information reaches our awareness, some of it is processed in the brain without us ever becoming aware of it (i.e., non-consciously). A remaining question is precisely which SFs influence brain activation and behavior consciously vs. non-consciously. The aim of this thesis was to address this question using state-of the-art psychophysical techniques. The first article introduces the SHINE (spectrum, histogram, and intensity normalization and equalization) toolbox for controlling low-level image properties in MATLAB. The second article describes and validates the SF Bubbles technique, which was used throughout the studies in this thesis to map SF tuning for various face perception tasks with a high SF resolution and low experimental bias. The third and fourth articles focus on SF processing as a function of awareness. In the former, SF Bubbles was employed together with repetition priming and masking to investigate which SFs are correlated with observers’ behavioral responses during conscious vs. non-conscious face-gender perception. The results show that the same SFs significantly influenced response times in both prime awareness conditions but, surprisingly, in opposite ways. In the latter, SF Bubbles was combined with intracranial recordings from awake human patients and Continuous Flash Suppression (Tsuchiya & Koch, 2005). This allowed us to map the SFs that modulate activation in specific brain structures (the insula and the amygdala) during the conscious vs. non-conscious perception of emotional facial expressions. The results for both regions demonstrate that non-conscious perception relied on low SFs more and was faster than conscious perception. The contribution made in this thesis is thus two-fold: methodological contributions to visual perception research are made by introducing the SHINE toolbox and the SF Bubbles technique, and insights into the “informational correlates” of consciousness are provided from two different angles.

Les stimuli naturels projetés sur nos rétines nous fournissent de l’information visuelle riche. Cette information varie le long de propriétés de « bas niveau » telles que la luminance, le contraste, et les fréquences spatiales. Alors qu’une partie de cette information atteint notre conscience, une autre partie est traitée dans le cerveau sans que nous en soyons conscients. Les propriétés de l’information influençant l’activité cérébrale et le comportement de manière consciente versus non-consciente demeurent toutefois peu connues. Cette question a été examinée dans les deux derniers articles de la présente thèse, en exploitant les techniques psychophysiques développées dans les deux premiers articles. Le premier article présente la boîte à outils SHINE (spectrum, histogram, and intensity normalization and equalization), développée afin de permettre le contrôle des propriétés de bas niveau de l'image dans MATLAB. Le deuxième article décrit et valide la technique dite des bulles fréquentielles, qui a été utilisée tout au long des études de cette thèse pour révéler les fréquences spatiales utilisées dans diverses tâches de perception des visages. Cette technique offre les avantages d’une haute résolution au niveau des fréquences spatiales ainsi que d’un faible biais expérimental. Le troisième et le quatrième article portent sur le traitement des fréquences spatiales en fonction de la conscience. Dans le premier cas, la méthode des bulles fréquentielles a été utilisée avec l'amorçage par répétition masquée dans le but d’identifier les fréquences spatiales corrélées avec les réponses comportementales des observateurs lors de la perception du genre de visages présentés de façon consciente versus non-consciente. Les résultats montrent que les mêmes fréquences spatiales influencent de façon significative les temps de réponse dans les deux conditions de conscience, mais dans des sens opposés. Dans le dernier article, la méthode des bulles fréquentielles a été combinée à des enregistrements intracrâniens et au Continuous Flash Suppression (Tsuchiya & Koch, 2005), dans le but de cartographier les fréquences spatiales qui modulent l'activation de structures spécifiques du cerveau (l'insula et l'amygdale) lors de la perception consciente versus non-consciente des expressions faciales émotionnelles. Dans les deux régions, les résultats montrent que la perception non-consciente s'effectue plus rapidement et s’appuie davantage sur les basses fréquences spatiales que la perception consciente. La contribution de cette thèse est donc double. D’une part, des contributions méthodologiques à la recherche en perception visuelle sont apportées par l'introduction de la boîte à outils SHINE ainsi que de la technique des bulles fréquentielles. D’autre part, des indications sur les « corrélats de la conscience » sont fournies à l’aide de deux approches différentes. / Natural stimuli impinging on our retinas provide us with a wealth of visual information. This information varies along “low-level” features, such as luminance, contrast, and spatial frequency (SF). Whereas some of this information reaches our awareness, some of it is processed in the brain without us ever becoming aware of it (i.e., non-consciously). A remaining question is precisely which SFs influence brain activation and behavior consciously vs. non-consciously. The aim of this thesis was to address this question using state-of the-art psychophysical techniques. The first article introduces the SHINE (spectrum, histogram, and intensity normalization and equalization) toolbox for controlling low-level image properties in MATLAB. The second article describes and validates the SF Bubbles technique, which was used throughout the studies in this thesis to map SF tuning for various face perception tasks with a high SF resolution and low experimental bias. The third and fourth articles focus on SF processing as a function of awareness. In the former, SF Bubbles was employed together with repetition priming and masking to investigate which SFs are correlated with observers’ behavioral responses during conscious vs. non-conscious face-gender perception. The results show that the same SFs significantly influenced response times in both prime awareness conditions but, surprisingly, in opposite ways. In the latter, SF Bubbles was combined with intracranial recordings from awake human patients and Continuous Flash Suppression (Tsuchiya & Koch, 2005). This allowed us to map the SFs that modulate activation in specific brain structures (the insula and the amygdala) during the conscious vs. non-conscious perception of emotional facial expressions. The results for both regions demonstrate that non-conscious perception relied on low SFs more and was faster than conscious perception. The contribution made in this thesis is thus two-fold: methodological contributions to visual perception research are made by introducing the SHINE toolbox and the SF Bubbles technique, and insights into the “informational correlates” of consciousness are provided from two different angles.

La perception visuelle implique une interaction complexe entre les yeux, le cerveau et les processus cognitifs, transformant les stimuli visuels en une représentation interne de l'environnement. Bien qu'une fraction limitée des informations parviennent à notre conscience visuelle, le cerveau traite une quantité considérable d'informations de manière inconsciente. Des recherches en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) ont visé à mieux discerner les corrélats neuronaux associés à la perception consciente et inconsciente. Cependant, l'identification précise des régions cérébrales impliquées dans la génération d'une perception consciente, et leur modulation par l'expérience ou par des lésions cérébrales, demeure un défi. Cette thèse examine le traitement conscient et inconscient de l'information visuelle à l'aide de tâches visuelles et de neuroimagerie, pour comprendre comment ces processus se reflètent dans l'activation cérébrale et l'impact de lésions du cortex visuel. L'article 1 vise à identifier de manière empirique les zones d'activation fonctionnelle associées au traitement visuel conscient et inconscient chez les individus neurotypiques, en menant deux méta-analyses quantitatives de données de neuroimagerie. Les résultats révèlent que le traitement conscient mobilise la jonction fronto-inférieure, le sillon intrapariétal, le cingulum antérieur dorsal, le gyrus angulaire, le cortex temporo-occipital et l'insula antérieure. Le traitement visuel inconscient sollicite davantage les régions postérieures, comme le complexe occipital latéral. L'article 2 traite des processus cognitifs associés à la modulation de l'activation fonctionnelle suite à une lésion du cortex visuel. La déficience visuelle cérébrale (DVC) est caractérisée par une perte des fonctions visuelles due à un dommage cérébral plutôt qu'à une atteinte des yeux. Bien que la majorité des individus ne regagnent pas une vision normale, dans certains cas fascinants une amélioration peut être notée avec le temps en raison de la capacité du cerveau à se réorganiser. La perte visuelle peut s'accompagner du blindsight, où les individus sont capables de traiter de l'information visuelle tout en niant l'avoir vue. Cet article novateur utilise un paradigme de détection de mouvement pour évaluer l'activation des structures corticales et sous-corticales lors d'une performance de blindsight chez un individu avec DVC. Cette contribution significative met en évidence des corrélats neuronaux indépendants des aires visuelles primaires, associés à des structures spécifiques pendant la détection de mouvement en blindsight. Le chapitre 4 présente une base de données d'IRM haute résolution pour la perception du mouvement visuel d'individus neurotypiques et atteints de DVC. Les données incluent des mesures d'IRM structurelles, fonctionnelles, et de diffusion, des évaluations comportementales et de suivi du regard, des mesures électrophysiologiques, en plus de données prétraitées, le code et des métriques de contrôle de la qualité. L'article 3 caractérise les conséquences neurologiques des lésions cérébrales chez les participants DVC, ainsi que l'impact sur leur capacité à traiter divers stimuli de mouvement, comparés à un groupe de contrôles neurotypiques, en utilisant des techniques comportementales et d'IRM fonctionnelle à haute résolution. La détection automatisée des lésions a permis de quantifier de manière fiable l'étendue des dommages cérébraux et les participants ont été catégorisés selon leur capacités visuelles résiduelles. Les résultats confirment que le cerveau peut traiter des informations visuelles malgré l'absence de zones visuelles primaires intactes. Les participants DVC ont présenté des altérations fonctionnelles étendues, contrairement aux participants neurotypiques, qui ont montré une activation focalisée dans des régions spécialisées pour le traitement visuel et de mouvement. L'hémisphère lésé présente une activation plus synergique dans l'aire temporale médiane et le complexe occipital latéral. Dans l'hémisphère intact, ce dernier peut répondre à une stimulation du champ visuel atteint. Le thalamus et le pulvinar ipsilésionnels ont montré une dominance ipsilatérale en réponse au mouvement, contrairement à la dominance controlatérale dans l'hémisphère intact et chez les participants DVC avec des capacités visuelles résiduelles comparables à celles des contrôles. Cette thèse, par une approche multimodale, étudie les mécanismes neuronaux du traitement visuel chez les individus neurotypiques et atteints de DVC. L'utilisation d'étapes empiriques séquentielles, notamment une étude de cas, des analyses de groupes et des méta-analyses, renforce la fiabilité et l'applicabilité de la recherche, et vise à cartographier l'adaptation cérébrale après une lésion du cortex visuel. / Visual perception involves the intricate interplay of the eyes, brain, and cognitive processes, enabling photons of visible light to be captured on the retina, processed through specific pathways in the brain and transformed into a rich internal representation of our surroundings. While only a fraction of information reaches conscious awareness, the brain can process the remaining unconsciously. Functional magnetic resonance imaging studies have sought to understand the neural signals associated with conscious versus unconscious perception. However, comprehensively understanding the core brain regions involved in generating a conscious perception and their modulation through experience or brain damage remains a challenge. In this thesis, we investigate the conscious and unconscious processing of visual information through a series of visual tasks. We aim to understand how these processes are reflected in brain activation and how they can be modulated by damage to the visual cortex. Article 1 aimed to empirically identify and characterize areas of reliable convergence in functional activation of regions engaged during either conscious or unconscious visual processing in neurotypical participants by conducting two distinct quantitative meta-analyses. The findings reveal that conscious visual processing readily engages a constellation of regions comprising the inferior frontal junction, intraparietal sulcus, dorsal anterior cingulate, angular gyrus, temporo-occipital cortex and anterior insula, whereas unconscious processing recruits posterior regions, mainly the lateral occipital complex. The aim of Article 2 was to provide a detailed understanding of cognitive constructs and functional alterations following visual cortex damage. Cerebral visual impairment (CVI) refers to a loss of visual function caused by damage to the brain rather than the eyes. While most individuals do not recover intact vision, some cases have demonstrated improvement over time due to the brain's ability to reorganize itself. In certain instances of visual loss, blindsight can occur, allowing individuals to process visual information without conscious awareness. To our knowledge, this article was the first to propose the use of an event-related motion detection paradigm to assess functional activation in cortical and subcortical structures, independant of primary visual areas, during a CVI individual's blindsight performance. Chapter 4 aimed to conceptualize and acquire a unique high-resolution MRI dataset for studying visual motion perception in neurotypical and CVI individuals. This comprehensive dataset encompasses multiple modalities, including structural, functional task-based, resting-state and diffusion MRI, behavioral and evaluations, electrophysiological measures, and eyetracking data, in addition to preprocessed data, code and quality control metrics. Article 3 aimed to understand the functional consequences of brain damage in CVI individuals and the resulting impact on their ability to process diverse visual motion stimuli, including looming and biological motion, compared to a group of neurotypical controls, using behavioral and high-resolution neuroimaging techniques. Automatic lesion mapping enabled to reliably quantify the extent of brain damage and participants were categorized based on their residual visual ability. The findings demonstrate that the brain can process and represent visual information, without intact primary visual areas. CVI participants exhibited broad functional alterations, contrasting the focused activation in visual and motion processing regions for neurotypical controls. Specifically, the lesioned hemisphere displayed synergistic activation in the middle temporal area and lateral occipital complex, while the intact hemisphere's lateral occipital complex responded to impaired visual field stimulation. The ipsilesional thalamus and pulvinar demonstrated an ipsilateral dominance in response to looming motion, in contrast to the contralateral dominance in the intact hemisphere and among CVI participants with residual visual abilities akin to neurotypical controls. By employing a multi-modal approach integrating behavioral assessments, structural and functional neuroimaging methods, this thesis comprehensively investigates the neural mechanisms underlying visual processing in both neurotypical individuals and those with CVI. The use of sequential steps in empirical science, namely a case study, group analyses, and meta-analyses, enhances the reliability and applicability of the research, and effectively contributes to help map brain adaptation post visual cortex injury and further inform neurotypical visual information processing.