Tout au long de cette thèse, l’évaluation musicale est traitée comme un objet d’étude latent visant à donner des outils pour l’apprentissage de la lecture musicale. Grâce à l’analyse des mouvements oculaires et les variables provenant de la performance, nous avons défini certaines variables qui rendent compte de l’expertise et des interactions entre différents groupes de niveaux d’expertise musicale lors de l’apprentissage d’un nouveau morceau de musique. De façon plus détaillée, nous avons observé la mise en œuvre de différentes stratégies de prise d’information, de traitement et de récupération de l’information musicale en fonction du niveau pianistique et souligné l’importance d’apprendre en interaction avec la classe et le professeur. Les stratégies sont en même temps ajustées par rapport à la confiance acquise au cours du processus d'acquisition de compétences (Bandura, 1997 ; McPherson et McCormick, 2006). En référence au débat actuel concernant la nature de la lecture de partitions, nous avons comparé les traitements musicaux et verbaux pendant une tâche de lecture « compréhensive » de textes et de partitions. Dans l’ensemble et au regard du modèle de Baddeley (1990), les ressources cognitives des musiciens pendant la lecture musicale seraient mobilisées en fonction de l’expertise et du type de style musical. / Throughout this thesis, evaluation of music performance is viewed as a latent object of study in order to provide tools for learning to read music. We have defined some variables from eye movements and music performance accounting for expert performance and interactions between skill groups when learning a new piece of music. In more details, we have observed the use of different strategies for music information intake, processes and information retrieval depending on musicians’ expertise and we have stressed the importance of learning through interaction. In the process of skill acquisition, when self-confidence is gained strategies are simultaneously adjusted (Bandura, 1997; McPherson and McCormick, 2006). In reference to the current debate about the nature of music reading, we have compared musical and verbal processing during comprehensive reading of texts and scores. On the whole, considering the model of Baddeley (1990), musicians’ cognitive resources during music reading would be mobilized depending on the expertise and the music style.

La production de mots intéresse un vaste réseau cérébral principalement localisé dans l'hémisphère gauche, synthétisé dans une revue de littérature traitant des études de production de mots en enregistrements intracérébraux. Nous nous sommes principalement focalisés sur l'implication du réseau cérébral lors de l'accès lexical en utilisant deux protocoles de dénomination d'images manipulant l'interférence sémantique, connue pour moduler les liens entre les étapes sémantiques et lexicales. Nous avons comparé la dynamique spatiotemporelle de ces protocoles utilisés de façon interchangeable dans la littérature, mais qui diffèrent dans l'implication de paramètres méthodologiques pouvant faire intervenir des mécanismes mnésiques tels que la familiarisation et la répétition. Notre hypothèse étant que ces paramètres étant si divergents, le réseau neuronal sous-jacent devrait au moins être modulé selon le protocole étudié. Notre étude EEG révèle deux patterns d'activité électrophysiologique distincts entre les protocoles attribuables à l'effet de familiarisation. Nous avons étudié l'implication de la structure hippocampique dans la production de mot via des enregistrements intracérébraux. Les analyses en temps-fréquence et en champs locaux montrent que l'hippocampe est impliqué dans l'apprentissage progressif des liens sémantico-lexicaux, mais aussi dans leur maintien en mémoire durant une courte période et dans leur récupération. Ce travail de thèse a permis de révéler que la dynamique spatiotemporelle de la dénomination d'images est modulée par différents facteurs, ce qui va à l'encontre de l'implication d'un réseau partagé par ces deux protocoles de dénomination d'images. / Words production involves a vast brain network mainly localized in the left hemisphere, summarized in a review of literature based on studies of word production in intracranial recordings.We focused principally on the involvement of the cerebral network during lexical access by using two picture naming protocols manipulating the semantic interference effect, known to modulate the links between semantic and lexical processes. We compare the spatiotemporal dynamics of these protocols interchangeably used in the literature, but which differ in the involvement of methodological parameters that may involve mnemonic mechanisms such as familiarity and repetition. Our hypothesis was that these parameters are so divergent that the underlying neural network should at least be modulated by the protocol investigated. Our EEG study reveals two distinct patterns of electrophysiological activity between the protocols due to the familiarization effect. We studied the involvement of the hippocampal structure in the production of word through intracranial recordings. The time-frequency and the local field analyses show that the hippocampus is involved in the progressive learning links between semantic and lexicon, but also in keeping them in memory for a short period and in their recovery. This work revealed that the spatiotemporal dynamics of picture naming is modulated by various factors, which goes against the involvement of a common network shared by these two picture naming protocols.

La centralisations du travail, la croissance économique et celle de la population autant que l’urbanisation continue sont les causes principales de la congestion. Lors que les villes s’efforcent pour mettre à jour leurs infrastructures du trafic, l’utilisation de nouvelles techniques pour la modélisation, l’analyse de ces systèmes ainsi que l’intégration des mega données aux algorithmes aident à mieux comprendre et combattre les congestions, un aspect crucial pour le bon développement de nos villes intelligentes du XXIe siècle. Les outilsd’assistance de trafic spécialement conçus pour détecter, prévoir et alerter des conditions particulières sont très demandés dans nos jours.Cette recherche est consacrée au développement des algorithmes pour l’estimation et la prédiction sur des réseaux de trafic routier. Tout d’abord, nous considérons le problème de prévision à court terme du temps de trajet dynamique basé sur des méthodes pilotées par les données. Nous proposons deux techniques de fusion pour calculer les prévisions à court terme. Dans un première temps, nous considérons la matrice de covariance d’erreur et nous utilisons ses informations pour fusionner les prévisions individuelles créées á partir de clusters. Dans un deuxième temps, nous exploitons les mesures de similarité parmi le signal á prédire et des clusters dans l’histoire et on propose une fusion en tant que moyenne pondérée des sorties des prédicteurs de chaque cluster. Les résultats des deux méthodes on été validés dans le Grenoble Traffic Lab, un outil en temps réel qui permet la récupération de données d’une autoroute d’environ (10.5Km) qui couvre le sud de Grenoble.Postérieurement nous considérons le problème de reconstruction de la densité / et le débit de façon simultanée à partir de sources d’information hétérogènes. Le réseau de trafic est modélisé dans le cadre de modèles de trafic macroscopique, où nous adoptons l’équation de conservation Lighthill-Whitham-Richards avec un diagramme fondamental linaire par morceaux. Le problème d’estimation repose sur deux principes clés. Dans un premier temps, nous considérons la minimisation des erreurs entre les débits et les densités mesurés et reconstruits. Finalement, nous considérons l’état d’équilibre du réseau qui établit la loi de propagation des flux entrants et sortants dans le réseau. Tous les principes sont intégrés et le problème est présenté comme une optimisation quadratique avec des contraintes d’égalité a fin de réduire l’espace de solution des variables à estimer. Des scénarios de simulation basés sur des données synthétiques pour un réseau de manhattan sont fournis avec l’objectif de valider les performances de l’algorithme proposé. / Centralization of work, population and economic growth alongside continued urbanization are the main causes of congestion. As cities strive to update or expand aging infrastructure, the application of big data, new models and analytics to better understand and help to combat traffic congestion is crucial to the health and development of our smart cities of XXI century. Traffic support tools specifically designed to detect, forecast and alert these conditions are highly requested nowadays.This dissertation is dedicated to study techniques that may help to estimate and forecast conditions about a traffic network. First, we consider the problem Dynamic Travel Time (DTT) short-term forecast based on data driven methods. We propose two fusion techniques to compute short-term forecasts from clustered time series. The first technique considers the error covariance matrix and uses its information to fuse individual forecasts based on best linear unbiased estimation principles. The second technique exploits similarity measurements between the signal to be predicted and clusters detected in historical data and it performs afusion as a weighted average of individual forecasts. Tests over real data were implemented in the study case of the Grenoble South Ring, it comprises a highway of 10.5Km monitored through the Grenoble Traffic Lab (GTL) a real time application was implemented and open to the public.Based on the previous study we consider then the problem of simultaneous density/flow reconstruction in urban networks based on heterogeneous sources of information. The traffic network is modeled within the framework of macroscopic traffic models, where we adopt Lighthill-Whitham-Richards (LWR) conservation equation and a piecewise linear fundamental diagram. The estimation problem considers two key principles. First, the error minimization between the measured and reconstructed flows and densities, and second the equilibrium state of the network which establishes flow propagation within the network. Both principles are integrated together with the traffic model constraints established by the supply/demand paradigm. Finally the problem is casted as a constrained quadratic optimization with equality constraints in order to shrink the feasible region of estimated variables. Some simulation scenarios based on synthetic data for a manhattan grid network are provided in order to validate the performance of the proposed algorithm.

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L'objectif principal de cette recherche consistait à déterminer si les adultes avec un TDAH démontreraient des différences comparativement à un groupe contrôle sur les construits cognitifs mesurés par le logiciel écologique SAVR. SAVR, qui demande un effort cognitif soutenu sur une longue période de temps, mesure quatre construits cognitifs reconnus dans la littérature pour être impliqués dans le bon fonctionnement des activités de la vie quotidienne, soit la planification, la mémoire prospective, la mémoire de travail et la mémoire rétrospective. Trente adultes avec un TDAH (sous-type combiné) ont été comparés à 30 adultes contrôle sur SAVR et sur des épreuves neuropsychologiques pour l'évaluation du TDAH. Ces adultes étaient appariés pour l'âge, le QI, la scolarité et le revenu, ainsi que contrôlés pour l'état anxieux et dépressif. Les résultats indiquent que le groupe TDAH manifeste plusieurs difficultés exécutives sur des tests neuropsychologiques, alors que, contrairement aux attentes, le groupe TDAH s'est montré comparable au groupe contrôle pour le SAVR. Nous croyons qu'une forme de renforcement générée par SAVR et son format de présentation, analogue à celle d'un jeu vidéo, ont permis d'améliorer les capacités d'inhibition chez les adultes avec un TDAH, normalisant ainsi leurs performances. D'autre part, les participants présentant le plus de caractéristiques d'impulsivité ont obtenu de meilleures performances aux épreuves se basant sur une attention diffuse comparativement au groupe contrôle. Cette recherche suggère que l'aménagement des épreuves cognitives peut-être fait de façon à contourner des limites exécutives, maintes fois démontrées, des adultes avec TDAH. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : TDAH, adultes, fonctions exécutives, mémoire prospective, genèse de scripts, planification, mémoire de travail, écologique.

Il y a déjà quelques années, le phénomène de la plasticité cérébrale a entraîné le domaine de la réadaptation dans une nouvelle ère lorsque des études ont montré qu'il était possible d'améliorer certaines fonctions via la pratique répétitive de tâches spécifiques. Dans le domaine de l'attention, des entraînements ont été élaborés et ont mené à des améliorations des performances chez des adultes cérébrolésés, ainsi qu'à des améliorations de leur fonctionnement au quotidien. Ces améliorations ont tôt fait d'intéresser les chercheurs dans le domaine du trouble du déficit de l'attention avec ou sans hyperactivité (TDAH), dont le taux de diagnostic augmentait dans la population. Le TDAH est un diagnostic médical attribué à des personnes chez qui l'on observe des difficultés sévères prenant la forme d'inattention, d'hyperactivité et d'impulsivité, inappropriées à leur niveau de développement et causant des difficultés d'adaptation à la maison, à l'école ou au travail. D'autres entraînements de l'attention, effectués auprès d'enfants aux prises avec un TDAH, ont montré une amélioration des performances sur des épreuves d'attention. La théorie de Barkley (2006) sur le TDAH place la mémoire de travail non verbale au cœur de la problématique. Par ailleurs, il semble que ce soit la mémoire de travail visuo-spatiale (MTVS), tel que définie par Baddeley (1974, 1986), qui soit la fonction qui permette de distinguer le mieux les enfants atteints du TDAH (Westerberg et al., 2004). La question de recherche vise à savoir si un programme d'entraînement, basé sur une seule tâche de MTVS et adapté continuellement aux capacités d'enfants atteints d'un TDAH à la tâche d'entraînement, peut permettre une amélioration de leur MTVS. Cette thèse de doctorat consiste à valider un programme d'entraînement de la MTVS élaboré à l'UQÀM, appelé Gymnase, chez des enfants atteints d'un TDAH en mesurant leur performances par le biais de tâches cognitives dont la MTVS, en comparaison avec un groupe contrôle. L'objectif principal est de vérifier la modification des performances, sur les épreuves de généralisation, pour les enfants ayant bénéficié d'un entraînement au Gymnase, en comparaison avec les enfants du groupe en liste d'attente. Au total, 18 enfants satisfaisant les critères du TDAH participent à l'étude dont deux filles et 16 garçons. Les participants sont assignés au hasard aux groupes, expérimental et contrôle, ce dernier étant aussi une liste d'attente pour recevoir des séances d'entraînements au programme Gymnase ultérieurement. Selon le sous-groupe auquel les enfants appartiennent, ils reçoivent deux ou trois entraînements par semaine durant 7 ou 10 semaines, à leur école, sous la supervision d'un orthopédagogue agissant comme entraîneur. Aucun des six facteurs, regroupant l'ensemble des épreuves de généralisation administrées, n'a montré d'effet de l'entraînement entre le groupe expérimental et contrôle, qui soit statistiquement significatif. Ces résultats négatifs pourraient indiquer que la tâche n'est tout simplement pas adéquate pour activer efficacement la MTVS, mais ils pourraient aussi refléter simplement diverses difficultés au niveau de l'implantation du programme d'entraînement dans les écoles primaires participantes. Pour départager les deux explications possibles des résultats obtenus, une mesure de l'activation cérébrale durant la tâche d'entraînement a été effectuée, chez huit jeunes adultes, à l'aide de l'imagerie optique diffuse, en comparaison à une tâche contrôle, de manière à être en mesure de la comparer avec l'activation cérébrale qui a lieu durant d'autres tâches de MTVS, davantage localisée dans la région du cortex préfrontal dorsolatéral, de manière à s'assurer que la tâche d'entraînement est une tâche efficace de MTVS. Les mesures d'imagerie optique obtenues ont révélé une activation réelle mais hétérogène lors de l'exécution de la tâche du programme d'entraînement Gymnase, en comparaison à une tâche contrôle. Ainsi, la tâche d'entraînement semble permettre aux participants d'utiliser diverses stratégies, diverses fonctions cognitives pour réussir la tâche d'entraînement. En cela, elle n'exercerait pas assez spécifiquement la fonction visée. Ces résultats rappellent l'importance de vérifier la validité d'une tâche expérimentale avant toute autre utilisation et suggèrent une plus grande utilisation de l'imagerie optique pour ce faire. Malgré l'absence de résultats lors de l'étude visant l'amélioration des performances à diverses épreuves cognitives à la suite d'entraînements au programme, d'autres études obtiennent des résultats significatifs et continuent de supporter le domaine de la remédiation cognitive. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : remédiation cognitive, entraînement cognitif, mémoire de travail visuo-spatiale, trouble déficitaire de l'attention/hyperactivité, imagerie optique diffuse.

Les tâches d’empan simples sont classiquement utilisées pour évaluer la mémoire à court terme, tandis que les tâches d’empan complexes sont généralement considérées comme spécifiques de la mémoire de travail. Par construction, les tâches d’empan complexes étant plus difficiles,en raison de l’utilisation d’une tâche concurrente, l’empan moyen est généralement plus faible (4 ± 1 items) que dans les tâches d’empan simples (7 ± 2 items). Une raison possible de cet écart est que sans tâche concurrente, les participants peuvent tirer profit du temps libre entre les stimuli pour détecter et recoder des régularités présentes dans la série de stimuli afin de regrouper les stimuli en 4 ± 1 chunks. Notre hypothèse principale est que la compression de l’information en mémoire immédiate est un indicateur pertinent pour étudier la relation entre la capacité de mémoire immédiate et l’intelligence fluide. L’idée est que les deux dépendent de la qualité du traitement de l’information, autrement dit, selon nos hypothèses, d’une interaction entre traitement et stockage. Nous avons développé plusieurs tâches de mesure d’empan de chunks dans lesquelles la compressibilité de l’information a été estimée en utilisant différentes mesures de complexité algorithmique. Les résultats ont montré que la compressibilité peut être utilisée pour prédire la performance en mémoire de travail, et que la capacité à compresser l’information est un bon prédicteur de l’intelligence fluide. Nous concluons que la capacité à compresser l’information en mémoire de travail est la raison pour laquelle à la fois traitement et stockage de l’information sont liés à l’intelligence. / Simple span tasks are tasks commonly used to measure short-term memory, while complex span tasks are usually considered typical measures of working memory. Because complex span tasks were designed to create a concurrent task, the average span is usually lower (4 ± 1items) than in simple span tasks (7±2 items). One possible reason for measuring higher spansduring simple span tasks is that participants can take profit of the spare time between the stimuli to detect, and recode regularities in the stimulus series (in the absence of a concurrent task), and such regularities can be used to pack a few stimuli into 4 ± 1 chunks. Our main hypothesis was that information compression in immediate memory is an excellent indicator for studying the relationship between immediate-memory capacity and fluid intelligence. The idea is that both depend on the efficiency of information processing, and more precisely, on the interaction between storage and processing. We developed various span tasks measuringa chunking capacity, in which compressibility of memoranda was estimated using different algorithmic complexity metrics. The results showed that compressibility can be used to predictworking-memory performance, and that fluid intelligence is well predicted by the ability to compress information.We conclude that the ability to compress information in working memoryis the reason why both manipulation and retention of information are linked to intelligence.

L'effacement des consommations électriques a été identifié comme l'une des solutions pour pallier les problèmes liés aux pics de consommation électrique, à l’intermittence des énergies renouvelables et à la congestion des réseaux. Ces travaux de recherche s’intéressent à l’intégration de la consommation industrielle en tant que ressources effaçables à court terme dans le contexte de la réserve rapide du mécanisme d’ajustement français. Parmi les différents secteurs, le secteur industriel présente un intérêt particulier en raison de l’importance de sa consommation. Afin d'intégrer ce type de consommation dans l’équilibre offre-demande, il est nécessaire de prévoir le comportement de ces consommations à court terme ainsi que d’évaluer la fiabilité de ces prévisions. Ainsi, différentes méthodes de prévision à très court-terme adaptées aux données et au contexte ont été déployées sur différents consommations disponibles à deux niveaux d’agrégation différents : site et usage industriel. Des indicateurs de performance adaptés aux contraintes opérationnelles, appelés "taux de fiabilité", sont proposés et calculés pour évaluer la performance des méthodes de prévision. Ce taux de fiabilité est estimé pour différentes heures de la journée pour les différents sites et usages industriels étudiés. Les taux de fiabilité estimés permettent d'évaluer le risque pour une consommation spécifique (au niveau du site ou au niveau de chaque usage industriel) de ne pas respecter des contraintes opérationnelles imposées à chaque instant de simulation. / Demand response has been identified as one of the solutions to overcome the problems associated with peaks in electricity consumption, intermittency of renewable energy and network congestion. This thesis focuses on the integration of industrial electricity consumptions as short-term demand response resources in the context of a supply-demand balancing mechanism in France. Among the various sectors, industrial electricity consumptions are of particular interest because of their orders of magnitude. In order to integrate these consumptions to the supply-demand balance, it is necessary forecast their behavior in the short term and to evaluate the reliability of these forecasts. Thus, different short-term load forecasting methods adapted to the data and to the operational context are implemented on different sets of industrial consumptions data at two different consumption levels: the industrial site and the end-point equipment consumption. Performance indicators adapted to operational constraints, called "trust factors" are proposed and calculated to evaluate the performance of the forecasting methods. These trust factors are estimated for different hours of the day for all the different studied industrial sites and workshops. The estimated trust are used to assess the risks for a specific consumption to not to respect the operational constraints at a moment a forecast is simulated. Demand response is considered to become one of the elements to be implemented in order to achieve a successful energy transition through a more flexible power system.

Ce travail a pour objet la résolution d'un problème combinatoire posé dans le cadre de la régulation court terme (ou dynamique) du trafic aérien. On cherche à déterminer pour chaque vol régulable une trajectoire en 4 dimensions réalisable de manière à respecter les contraintes de capacité des secteurs tout en minimisant la somme des coûts des trajectoires choisies. Le problème est modélisé par un programme linéaire mixte. Une représentation ad hoc du système aérien sert de support à la modélisation fine des trajectoires. Un processus global de résolution basé sur la génération de colonnes couplée à la technique de branch-and-bound est détaillé. Les colonnes du problème représentant des trajectoires, la génération de colonnes par le sous problème de tarification se traduit par la recherche de chemins tridimensionnels sur un réseau continu et dynamique. Un algorithme spécifique basé sur les algorithmes de plus court chemin par marquage et sur la programmation dynamique est développé et testé. Toute la méthode est évaluée sur des instances réelles représentant l'espace aérien géré par la CFMU, l'organisme européen de gestion des flux de trafic aérien. Les résultats obtenus en un temps de calcul compatible avec le contexte opérationnel valident finalement la méthode

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.