Le modèle computo-fonctionnel de la vision de haut niveau de Kosslyn et Koenig (1992) repose sur la dissociation entre la reconnaissance et le traitement spatial de la scène visuelle. En 1987, Kosslyn postula l’existence de deux processus pour le traitement des relations spatiales : un processus catégoriel qui calcule les positions relatives des objets et un processus coordonné qui calcule la distance entre les objets. Des études utilisant le paradigme de présentation en champ visuel divisé ont mis en évidence que l’hémisphère gauche sous-tendrait un traitement catégoriel ; l’hémisphère droit sous-tendrait un traitement coordonné. Cette interaction semblerait valider la dichotomie des deux types de processus.Une revue de la littérature pluridisciplinaire a été menée afin de savoir si ce fait est suffisant pour rejeter l’hypothèse d’un processus unique pour les traitements catégoriels et coordonnés. Entre autres, plusieurs études ont observé un effet de pratique au cours de la réalisation de jugements coordonnés : une diminution de l’intervention de l’hémisphère droit au profit d’une prise en charge progressive de l’hémisphère gauche. De plus, l’avantage de l’hémisphère gauche pour le traitement catégoriel a été rarement observé.Une série de cinq expériences comportementales ont été conduites pour vérifier certains biais expérimentaux qui pourraient expliquer les différences hémisphériques et l’effet de pratique observés. Nos résultats nous ont permis d’avancer des hypothèses axées sur la communication entre les hémisphères et sur un lien entre les processus catégoriels et coordonnés. Une critique du paradigme de présentation en champ visuel divisé et différents modèles d’interaction hémisphérique ont été présentés. Trois expériences ont été menées, afin d’évaluer l’impact des communications hémisphériques dans le traitement des relations spatiales. A la lumière de nos résultats, la dichotomie des processus catégoriels et coordonnés a été discutée. / The computational-functional conception of high-level processing of vision in Kosslyn and Koenig (1992) relies on dissociation between object recognition and spatial processing. In 1987, Kosslyn postulated that two different processes compute spatial-relations: categorical process computes relative position of objects and coordinate process computes the distance between objects. Some studies indicate a left-hemisphere advantage for processing categorical spatial relations and a right-hemisphere advantage for processing coordinate spatial relations. This hemispheric difference is interpreted as an evidence of a dichotomy between these two processes. A pluridisciplinary review was conducted to assure that single process hypothesis is dismissed out. Some studies showed, in a coordinate task, that practice resulted in a decreased right-hemisphere involvement and a concurrent increase in left-hemisphere involvement (i.e., practice effect). Furthermore, the left-hemisphere advantage in categorical was seldom observed. The theoretical aim of the thesis was based on two questions: (1) Are there single or several processes encoding visual spatial relations? (2) How can we interpret this practice effect ?Five experiments were run to verify possible bias which might explain observed hemispheric differences and practice effect. Our results suggested that hemispheric communication might be an important factor in spatial-relation processing.An theoretical investigation of divided visual field paradigm was led and several interhemispheric models were described. Three experiments were conducted to estimate hemispheric communication in spatial-relation process. In the light of our results, separate categorical-coordinate processes hypothesis were discussed.

La façon dont une information se répète au cours du temps a une influence sur la façon dont nous nous souviendrons de cette information. Les recherches en psychologie ont mis en évidence l’effet de pratique distribuée, selon lequel on retient mieux les informations qui se répètent avec des intervalles inter-répétitions longs que celles qui se répètent avec des intervalles courts. Nos travaux ont porté spécifiquement sur les situations où l’information se répète sur plusieurs jours, et nous avons comparé l’efficacité relative de différents types d’agencement temporel des répétitions. Un agencement uniforme consiste en des répétitions se produisant à intervalles réguliers, un agencement expansif en des répétitions se produisant selon des intervalles de plus en plus espacés, et un agencement contractant en des répétitions se produisant selon des intervalles de plus en plus rapprochés. Les Expériences 1 et 2 consistaient en une phase d’apprentissage d’une semaine et ont révélé la supériorité des agencements expansif et uniforme après un délai de rétention de deux jours. L’Expérience 3 consistait en une phase d’apprentissage de deux semaines, et les sujets étaient ensuite testés lors de trois délais de rétention différents (2, 6 ou 13 jours). La supériorité de l’agencement expansif sur les deux autres agencements est apparue progressivement, suggérant que les différents agencements induisaient des taux d’oubli différents. Nous avons également tenté de tester différentes théories explicatives des effets de l’agencement temporel des répétitions sur la mémorisation, en particulier les théories de la variabilité de l’encodage (Expérience 4) et de la récupération en phase d’étude (Expérience 2). Les résultats observés tendent à confirmer la théorie de la récupération en phase d’étude. Nous insistons sur l’importance de la prise en compte des apports des autres disciplines des sciences cognitives dans l’étude de l’effet de pratique distribuée. / How information is repeated over time determines future recollection of this information. Studies in psychology revealed a distributed practice effect, that is, one retains information better when its occurrences are separated by long lags rather than by short lags. Our studies focused specifically on cases in which items were repeated upon several days. We compared the efficiency of three different temporal schedules of repetitions: A uniform schedule that consisted in repetitions occurring with equal intervals, an expanding schedule that consisted in repetitions occurring with longer and longer intervals, and a contracting schedule that consisted in repetitions occurring with shorter and shorter intervals. In Experiments 1 and 2, the learning phase lasted one week and the retention interval lasted two days. It was shown that the expanding and uniform schedules were more efficient than the contracting schedule. In Experiment 3, the learning phase lasted two weeks and the retention interval lasted 2, 6, or 13 days. It was shown that the superiority of the expanding schedule over the other two schedules appeared gradually when the retention interval increased, suggesting that different schedules yielded different forgetting rates. We also tried to test major theories of the distributed practice effect, such as the encoding variability (Experiment 4) and the study-phase retrieval (Experiment 2) theories. Our results appeared to be consistent with the study-phase retrieval theory. We concluded our dissertation by emphasizing the importance of considering findings from other areas in cognitive science–especially neuroscience and computer science–in the study of the distributed practice effect.

Un grand défi des cliniciens dans le domaine des commotions cérébrales est de déterminer le moment où l’athlète est prêt à retourner au jeu. Pour guider cette décision, plusieurs ont recours à l’évaluation cognitive pour accompagner l’évaluation des symptômes de l’athlète. Toutefois, plusieurs études appuient la nécessité de développer des tâches cognitives plus raffinées avec des propriétés psychométriques adéquates. Par ailleurs, une étude récente montre que des déficits cognitifs sont exacerbés par l’exercice physique chez 27,7 % des athlètes ayant reçu l’autorisation médicale de retourner au jeu et montrant des résultats normaux à l’état de repos, suggérant une récupération incomplète. Le but de cette thèse consiste en l’élaboration d’un outil, valide et accessible, pour évaluer la disposition d’un athlète à retourner au jeu à la suite d’une commotion, ainsi que pour évaluer les déficits à long terme (c.-à-d., plus de six mois) associés à la blessure. Cet outil comprend un protocole d’exercice standardisé (20 minutes à 80 % de la fréquence maximale théorique sur vélo) et une tâche cognitive, appelée la tâche d’alternance. Dans l’article I, nous avons examiné les propriétés psychométriques de la tâche cognitive. Les résultats suggèrent que la tâche d’alternance est une mesure valide des fonctions exécutives et montre une bonne fidélité test-retest. Ils indiquent aussi que les coûts d’alternance, traditionnellement calculés pour isoler les différentes composantes des fonctions exécutives, ne montrent pas d’aussi bonnes propriétés psychométriques que les variables primaires (vitesse de réaction, précision des réponses et score d’efficacité inverse). Dans l’article II, nous avons mesuré l’effet de pratique associé à la passation répétée de la tâche à des intervalles de 48 heures, dans le but de répliquer l’administration en série de cette tâche lors du suivi post-commotion. Les résultats indiquent que la performance s’améliore durant les trois premières passations de la tâche et que l’utilisation d’une version alternative ne permet pas d’éliminer l’effet de pratique. Dans l’article III, nous avons déterminé que notre outil détenait la capacité de détecter des déficits cognitifs chez des athlètes ayant réussi le protocole de retour au jeu de Zurich. Spécifiquement, notre outil a permis de créer trois sous-groupes : 80 % des athlètes qui ne montrent aucun déficit ; 20 % des athlètes qui montrent des déficits cognitifs au repos sur la tâche d’alternance ; 10 % des athlètes qui montrent des déficits seulement après l’exercice. Ainsi, lorsqu’utilisés ensemble, la tâche d’alternance et le protocole d’exercice permettent de détecter des déficits chez jusqu’à 30 % des athlètes, qui sont pourtant considérés comme rétablis. Dans l’article IV, nous avons montré que notre outil peut détecter les déficits persistants associés à la commotion. Alors qu’au repos aucun déficit n’est observé, l’évaluation post-exercice révèle des déficits chez 20 % des athlètes avec un historique de commotions. En somme, nos résultats soutiennent l’utilisation de notre outil pour l’évaluation du retour au jeu. Les résultats de cette thèse réaffirment la nécessité de changer la norme pour l’évaluation de la commotion. Sur la base des résultats actuels, l’utilisation de tâches cognitives valides et sensibles aux effets de la commotion au-delà de la phase symptomatique, associée à un protocole d’exercice, devrait devenir l’étalon-or. / Concussion is especially hard to detect because clinicians must rely on self-reported symptoms to diagnose the injury and to determine when an athlete is ready to safely return to play (RTP). To guide the latter decision, many use cognitive testing. However, several studies indicate the need to develop more refined cognitive tasks, with better psychometric properties than those currently used to assess concussion. Another option would be to perform the psychometric validation of experimental tasks frequently used in research settings. Further, a recent study suggests that physical exercise can reveal deficits that were not perceptible at rest in one in four athletes, thus indicating incomplete recovery in a significant minority of the concussed athletes. Accordingly, this dissertation aimed to develop a valid and easily accessible tool to assess the readiness of recently concussed athletes to safely return to play, as well as to assess deficits in the protracted phase of the recovery. The tool includes a standardized exercise protocol (20-min on an ergocycle at 80% theoretical maximum heart rate) and a cognitive task (color-shape switch task). In the first manuscript, we examined the construct validity and the test-retest reliability of the switch task. The results suggest that the switch task is a valid measure of executive functions that shows an adequate test-retest reliability. The results also suggest that the switch costs, which are traditionally computed to isolate the different components of executive functions, do not show as good psychometric properties as primary variables do (i.e., reaction time, accuracy, and inverse efficiency score). In the second manuscript, we measured the practice effect associated with serial administration of the switch task. The results indicate that the performance improves during the first three assessments when the task is completed every 48 hours. Also, they do not support the use of alternative versions of the task in order to eliminate the practice effect as it is still present. In the third manuscript, we determined that our tool has the requisite sensitivity for detecting cognitive deficits in recently concussed athletes who had successfully completed the RTP protocol. Specifically, our tool detected deficits in 20% of athletes when the switch task is completed at rest and in an additional 10% when it is completed post-exercise. Thus, our tool can detect deficits in up to 30% of athletes who had received their medical clearance to RTP. In the 4th manuscript, we showed that our tool can detect persistent deficits stemming from sports concussion. The post-exercise testing showed deficits in 20% of athletes, deficits that were not detected at rest. Thus, the use of an acute bout of aerobic exercise may increase the sensitivity of the cognitive testing. The results herein support the use of the switch task, before and after an acute bout of exercise of moderate intensity. Moreover, they reaffirm the necessity to change the standard for assessing sports concussion. Indeed, based on the current results, the use of valid and reliable cognitive tasks, sensitive to the effects of concussion beyond the symptomatic phase, in combination with an exercise protocol, should become the gold standard.