No / BACKGROUND: Glaucoma is a progressive eye disease and a leading cause of visual disability. Automated assessment of the visual field determines the different stages in the disease process: it would be desirable to link these measurements taken in the clinic with patient's actual function, or establish if patients compensate for their restricted field of view when performing everyday tasks. Hence, this study investigated eye movements in glaucomatous patients when viewing driving scenes in a hazard perception test (HPT). METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: The HPT is a component of the UK driving licence test consisting of a series of short film clips of various traffic scenes viewed from the driver's perspective each containing hazardous situations that require the camera car to change direction or slow down. Data from nine glaucomatous patients with binocular visual field defects and ten age-matched control subjects were considered (all experienced drivers). Each subject viewed 26 different films with eye movements simultaneously monitored by an eye tracker. Computer software was purpose written to pre-process the data, co-register it to the film clips and to quantify eye movements and point-of-regard (using a dynamic bivariate contour ellipse analysis). On average, and across all HPT films, patients exhibited different eye movement characteristics to controls making, for example, significantly more saccades (P<0.001; 95% confidence interval for mean increase: 9.2 to 22.4%). Whilst the average region of 'point-of-regard' of the patients did not differ significantly from the controls, there were revealing cases where patients failed to see a hazard in relation to their binocular visual field defect. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: Characteristics of eye movement patterns in patients with bilateral glaucoma can differ significantly from age-matched controls when viewing a traffic scene. Further studies of eye movements made by glaucomatous patients could provide useful information about the definition of the visual field component required for fitness to drive.

No / Postural instability in older people is associated with an increased risk of falling. This experiment investigated the effects of different gaze strategies on postural stability in older people, when using distance single-vision compared with multifocal (progressive addition lens and bifocal) spectacles. METHODS: Eighteen healthy older habitual multifocal spectacle-wearers (mean age 72.1 +/- 4.0 years) participated in a randomised, cross-over study. Postural stability during quiet standing was assessed as the root mean square excursion in the centre of pressure (RMS-COP) in the antero-posterior direction. Ground reaction force data were collected (for 30 seconds), while subjects viewed one of two visual targets (one square metre) of different spatial frequencies and contrasts, while wearing either distance single-vision or multifocal (progressive addition and bifocal) spectacles. The visual targets were positioned either ahead at eye-level or on the ground (viewing distance 2.06 metres) and viewed under the following head-gaze conditions; 'head neutral-gaze forward', 'head flexed-gaze down' and 'head neutral-gaze down'. RESULTS: The type of spectacles worn or the target viewed had no significant effect on postural stability but postural stability deteriorated (antero-posterior RMS-COP excursion increased) in the 'head neutral-gaze down' compared with the 'head flexed-gaze down' and 'head neutral-gaze forward' conditions (5.9, 5.5 and 5.0 mm respectively, p < 0.001). CONCLUSIONS: Multifocal use had no effect on standing postural stability. Irrespective of spectacles worn, when fixating a visual target positioned at ground level, postural stability was better in the 'head flexed-gaze down' condition compared with the 'head neutral-gaze down' condition. A useful strategy to reduce falling in the older person might be to advise multifocal and distance single-vision spectacle-wearers to flex their heads rather than just lower their eyes when looking downwards.

Die visuelle Enkodierung emotionaler Gesichtsausdrücke stellt bisher ein Rätsel dar. Ziel der vorliegenden Dissertation war es daher, durch die Untersuchung von Blickbewegungen und ihrer Funktionalität für das Erkennen von Gesichtsausdrücken, neue Erkenntnisse zu den zugrundeliegenden Prozessen zu liefern. In vier Blickbewegungsexperimenten, in denen Probanden ärgerliche, angeekelte, fröhliche, traurige und neutrale Gesichtsausdrücke in statischer und dynamischer Darbietung kategorisieren sollten, wurde untersucht, ob allgemeine Strategien der Gesichterverarbeitung bereits auf der Ebene der visuellen Enkodierung anhand spezifischer Blickbewegungsmuster zu identifizieren sind und ob Unterschiede bei der initialen Aufnahme visueller Information als Folge unterschiedlicher Fixationspositionen das Erkennen von Gesichtsausdrücken beeinflussen. Die Ergebnisse zeigten, dass für statische Gesichtsausdrücke nur sehr wenige Fixationen gemacht werden, die hauptsächlich auf das Zentrum des Gesichts und auf emotionsspezifische, diagnostische Gesichtsmerkmale gerichtet sind, was eine kombiniert holistisch-merkmalsorientierte Enkodierungsstrategie nahelegt. Für weniger intensive und dynamische Gesichtsausdrücke deuten die Ergebnisse auf eine stärker konfigurale Enkodierungsstrategie mit mehreren Fixationen zu einer größeren Anzahl unterschiedlicher Gesichtsmerkmale hin. Darüber hinaus waren Blickbewegungsunterschiede relevant für die Emotionserkennung. Die Fixation diagnostischer Gesichtsmerkmale beschleunigte das Erkennen statischer Gesichtsausdrücke. Für das Erkennen dynamischer Gesichtsausdrücke war hingegen eine zentrale Fixationsposition vorteilhaft, vermutlich durch die Förderung von holistischer Gesichterverarbeitung und Veränderungserkennung. Insgesamt zeigte sich, dass allgemeine Strategien der Gesichterverarbeitung bereits auf der Ebene der visuellen Enkodierung identifizierbar sind und dass Unterschiede in diesen frühen Prozessen die Erkennungsleistung beeinflussen. / Processes that underlie the visual encoding of facial expressions still pose a conundrum. Therefore, this dissertation set out to provide new insights into these processes by investigating gaze behaviour and its functional role during the recognition of facial expressions. Four experimental studies were conducted to examine whether general face processing strategies are already reflected on the visual encoding stage of facial expression recognition indicated by specific fixation patterns and whether differences at the initial uptake of visual information as a consequence of varying fixation positions affect facial expression recognition. Gaze behaviour was recorded while participants were asked to categorise angry, disgusted, happy, sad, and neutral facial expressions in static and dynamic displays. Results revealed that gaze behaviour for static facial expressions was characterised by only a few fixations mainly directed to the centre and to expression-specific diagnostic facial features of the face, suggesting a combined holistic and featural encoding strategy. For less intense and dynamic facial expressions, results indicated a more configural encoding strategy with multiple fixations to a greater number of different facial features. In addition, differences in gaze strategy were relevant for facial expression recognition. Fixating diagnostic facial features accelerated the recognition of static facial expressions. In contrast, a central fixation position was beneficial for recognizing dynamic facial expressions, presumably by facilitating holistic face processing and change detection. Overall, findings demonstrated that general face processing strategies are already reflected on the visual encoding stage of facial expression recognition and that variations in these early processes affect recognition performance.

In der vorliegenden Habilitationsschrift wurde eine Serie von Studien zusammengefasst, die menschliches räumliches Arbeitsgedächtnis, den "Visuospatialen Skizzenblock", untersucht haben. Dieses Kurzzeitgedächtnissystem ist häufig im Rahmen von Erkrankungen des frontalen Kortex und seiner mit ihm verbundenen Hirnareale, z.B. dem Morbus Parkinson, dem Morbus Alzheimer oder der Schizophrenie, beeinträchtigt und für einen relevanten Teil der kognitiven Defizite dieser Patienten verantwortlich. Wir untersuchten sowohl Gesunde als auch Patienten mit fokalen Läsionen des Gehirns mit Varianten des "Gedächtnissakkaden"-Paradigmas, einem etablierten okulomotorischen Verfahren zur Untersuchung von Raumgedächtnis. Es wurden sowohl behaviorale Aspekte von Arbeitsgedächtnis als auch mögliche anatomische Substrate dieses Gedächtnissystems sowie zeitstabilerer "Langzeit"-Gedächtnissysteme untersucht. Ziel war es, klarere Korrelationen zwischen messbarem Verhalten einerseits und Anatomie/Physiologie von Raumgedächtnis andererseits zu etablieren. Wir konnten erstmals zeigen, dass menschliches räumliches Arbeitsgedächtnis selektiv für aktuelles Verhalten relevante Wahrnehmungsinhalte repräsentiert. Der Zugang verhaltensirrelevanter Rauminformationen zu räumlichem Arbeitsgedächtnis wird offenbar durch effiziente (Aufmerksamkeits-) Filtermechanismen verhindert. Für die Existenz solcher Filtermechanismen gab es bislang nur elektrophysiologische Belege im Tiermodell. Da die Speicherkapazität von Arbeitsgedächtnis gering ist, erlauben diese Filtermechanismen möglicherweise einen effizienteren Umgang mit der Fülle und Komplexität unserer Umwelt. Umgekehrt lässt die in unserem Experiment sichtbar gewordene enge Verzahnung von Arbeitsgedächtnis und Aufmerksamkeit die Hypothese zu, dass eine gestörte Arbeitsgedächtniskapazität sowohl durch eine primäre Beeinträchtigung der Speichermechanismen selbst als auch durch Störungen der attentionalen Kontrolle derselben zustande kommen kann. Des weiteren konnten wir erstmals zeigen, dass menschliches räumliches Arbeitsgedächtnis eine klare Zeitgrenze hat, die für einzelne räumliche items bei ungefähr 20 Sekunden liegt. Jenseits dieser Zeitgrenze scheint eine vom Arbeitsgedächtnis unabhängige Raumrepräsentation für menschliches Verhalten bedeutsam zu werden. Der Begriff "Arbeitsgedächtnis" sollte also für Gedächtnisaufgaben reserviert bleiben, deren Gedächtnisphase 20 Sekunden nicht überschreitet. Unsere Befunde zeigen weiterhin, dass bei ansonsten konstantem Design einer Gedächtnisaufgabe, die Dauer der Gedächtnisphase bereits wesentlich darüber entscheidet, welches Gedächtnissystem untersucht wird. Die von uns durchgeführten Läsionsstudien an Patienten und neurophysiologischen Studien an Gesunden bestätigen, dass räumliches Arbeitsgedächtnis durch ein Netzwerk kortikaler Areale kontrolliert wird, das unter anderem den Dorsolateralen Präfrontalen Kortex, den Posterioren Parietalen Kortex und das Frontale Augenfeld umfasst. Innerhalb dieses Netzwerks nehmen diese Areale jedoch klar verschiedene kognitive Partialfunktionen wahr. Der Dorsolaterale Präfrontale Kortex und der Posteriore Parietale Kortex scheinen in erster Linie der Repräsentation von Raum in perzeptuellen Koordinaten, d.h. einem räumlichen "Wahrnehmungsbild" zu dienen, mit einer nur kurzfristigen Rolle des Posterioren Parietalen Kortex und einer dominierenden Rolle des Dorsolateralen Präfrontalen Kortex während der Gedächtnisphase einer Arbeitsgedächtnisaufgabe. Das Frontale Augenfeld scheint der Repräsentation von Raum in okulomotorischen Koordinaten zu dienen, d.h. der kurzzeitigen Speicherung einer geplanten okulomotorischen Antwort auf einen räumlichen Wahrnehmungsinhalt. Schließlich sprechen unsere Ergebnisse dafür, dass es mit dem Wechsel von Arbeitsgedächtnis zu einer zeitstabileren Raumrepräsentation bei Gedächtnisphasen von mehr als 20 Sekunden Länge auch zu einem Wechsel der anatomischen Substrate von Raumgedächtnis kommt. Die von uns durchgeführten Läsionsstudien zeigen, dass jenseits der Zeitgrenzen von räumlichem Arbeitsgedächtnis neokortikale Areale des Medialen Temporallappens eine aktive Rolle für Raumgedächtnis spielen. Hier konnten wir erstmals zeigen, dass der menschliche Parahippokampale Kortex eigenständige und vom Hippokampus unabhängige Raumgedächtnisfunktionen wahrnimmt. Möglicherweise ist diese Region das Substrat eines intermediären Gedächtnissystems zwischen räumlichem Arbeitsgedächtnis und Hippokampus-abhängigem Langzeitgedächtnis. Es wird ferner deutlich, dass in einer Gedächtnisaufgabe allein durch die Wahl verschiedener Dauern der Gedächtnisphase verschiedene anatomische Substrate von Gedächtnis untersucht werden können. Die in dieser Habilitationsschrift zusammengefassten Studien zeigen am Beispiel des räumlichen Arbeitsgedächtnisses, dass es möglich ist, mit einfachen physiologischen Paradigmen Gedächtnissysteme am Menschen zu untersuchen. Bestimmte mnestische Subfunktionen lassen sich mit den hier verwandten Paradigmen präzise quantifizieren und bestimmten Hirnregionen zuordnen. Wir glauben, dass dieser methodische Ansatz sowohl eine präzisere Diagnostik von kognitiven Defiziten bei Hirnerkrankungen erlaubt, als auch die Möglichkeit eröffnet, die Therapie von Gedächtnisstörungen effektiv zu kontrollieren. / This publication summarizes a series of experimental studies examining spatial working memory, the "visuospatial scratch pad", in humans. This short-term memory system is frequently affected in disorders involving the frontal cortex and connected subcortical structures, e.g. in Parkinson's disease, Alzheimer's disease or schizophrenia. Healthy human subjects and patients with focal cerebral lesions were tested with a series of "memory-guided saccade" paradigms, i.e. oculomotor spatial memory tasks. We examined both behavioural aspects and possible anatomical substrates of spatial working memory and more stable "long-term" memory systems. Our aim was to clarify the relationship between behavioural measures of spatial memory and its neuronal substrates. In a first experiment, we were able to show that visuospatial working memory selectively represents behaviourally relevant information. Access of irrelevant visuospatial information to working memory appears to be prevented by efficient attentional filters. Facing the limited storage capacity of spatial working memory, these filters may allow for successful behaviour in perceptually complex environments. Furthermore, the tight coupling of spatial attention and spatial working memory allows for the conclusion, that spatial working memory deficits in patients may likewise result from deficient storage systems and deficient attentional control. In a second experiment, we were able to demonstrate a clear temporal limit of about 20 seconds for spatial working memory. Beyond this temporal limit, an independent and more stable spatial memory system, less susceptible to the passage of time, becomes behaviourally relevant. Thus, the term "working memory" should be confined to spatial memory tasks where the memory delay does not exceed 20 seconds. In addition, these results show that selection of a certain memory delay in a given spatial memory task is a decisive factor when examining spatial memory systems. A third series of lesion studies in patients and neurophysiological experiments in healthy subjects confirmed that cortical control of spatial working memory involves dorsolateral prefrontal cortex, posterior parietal cortex and frontal eye field. Within this network, the dorsolateral prefrontal cortex and posterior parietal cortex appear to store spatial information in perceptual coordinates, with a transient role of the posterior parietal cortex at the very beginning of the memory delay and a dominating role of the dorsolateral prefrontal cortex for most of the delay. By contrast, the frontal eye field appears to store spatial information in oculomotor coordinates, i.e. to maintain a prepared eye movement to a remembered target location across a delay. A fourth series of lesion studies in patients showed that spatial memory for delays longer than 20 seconds is controlled by anatomical substrates distinct from those controlling spatial working memory. Beyond the temporal limits of spatial working memory, neocortical regions of the medial temporal lobe appear to contribute significantly to spatial memory. Within these neocortical regions, the parahippocampal cortex may carry spatial memory functions independent of the hippocampal formation and distinct from spatial working memory. We propose that this region is the neuronal substrate of an intermediate memory system, linking spatial working memory and spatial long-term memory both functionally and anatomically. Moreover, these results show that selection of a certain memory delay in a given spatial memory task is a decisive factor when examining neuronal substrates of spatial memory. Taken together, our experiments show that human memory can effectively be investigated with simple physiological paradigms. Spatial memory functions can precisely be quantified with oculomotor paradigms and related to defined anatomical substrates. This approach may allow for precise diagnosis of cognitive deficits and efficient monitoring of treatment of memory disorders.

Die Erforschung visueller Aufmerksamkeit beruht auf verdeckter Aufmerksamkeit; das heißt, wenn der Fokus der Aufmerksamkeit trotz strikter Fixation ausgerichtet wird ohne größere Sakkaden auszuführen. EEG-Studien haben das neuronale Netzwerk identifiziert, dass verdeckte Aufmerksamkeit steuert. Diese Studien ignorieren jedoch unwillkürliche kleine Sakkaden während der Fixation - Mikrosakkaden (MS) genannt. Blickbewegungsstudien hingegen belegen einen Zusammenhang zwischen Aufmerksamkeit und diesen MS, beziehen ihre Resultate jedoch nicht auf etablierte EEG-Befunde. Um diese Forschungslücke zu schließen, zielt diese Dissertation darauf, den Zusammenhang zwischen Ereignis-korrelierten Potentialen (EKP) endogener Aufmerksamkeit und MS zu untersuchen. Folglich wurden drei Studien mit gleichzeitiger Erfassung von EEG und Blickbewegungen durchgeführt. In den Studien haben die Probanden ein „Posner Spatial-Cueing-Paradigma“ absolviert mit einem endogenen Hinweisreiz. Wir zeigen deutliche Zusammenhänge zwischen MS und neuronalen Korrelaten visueller Aufmerksamkeit. Erstens, MS und ein posteriores EKP reflektierten die Selektion visueller Reize basierend auf deren Merkmale. Dieses Ergebnis stärkt die Idee eines Netzwerkes, dass relevante Reize unter Distraktoren selektiert und zielgerichtetes Verhalten initiiert. Zweitens, MS erzeugten ein visuelles Potential, das verstärkte Potentialkomponenten für Reize zeigte, die im Aufmerksamkeitsfokus lagen. Dieses MS-evozierte Potential stellte einen zeitlich gut aufgelösten Aufmerksamkeitsindex dar. Drittens, MS erzeugten zudem ein in früheren Studien übersehenes, korneoretinales Artefakt. Dieses Artefakt kontaminierte die Messung eines frontalen EKPs, dass zuvor mit der Kontrolle von Aufmerksamkeit assoziiert war. Zusammenfassend zeigt diese Dissertation, dass die gleichzeitige Erfassung von EEG und Blickbewegungen bedeutsame Einblicke in den Zusammenhang von MS und visueller Aufmerksamkeit erlaubt. / Research on visual attention focusses on covert attention; that is, when attention is directed during fixation periods in the absence of larger saccades. While previous EEG research has provided insights into the neural network that controls covert attention, this field fails to account for the inevitable occurrence of miniature fixational saccades - called microsaccades (MS). In contrast, previous eye-tracking research has established links between MSs and covert attention, but has not directly related their findings to seminal EEG results. This thesis bridges this research gap by investigating the link between event-related potentials (ERPs) of endogenous attention and MSs. To this end, three studies were conducted with concomitant ERP and high-resolution eye-tracking recordings while participants performed a Posner spatial cueing task with an endogenous cue. Crucially, we show that MSs relate to neural correlates of visual attention. First, MS and an early posterior ERP reflected the top-down selection of a visual stimulus based on its features. This finding is consistent with the notion of a neural network that selects relevant stimuli from distracting ones and initiates goal-directed behavior toward selected stimuli. Second, gaze shifts from MSs evoked a visual potential in the EEG that was enhanced for stimuli in the focus of attention; a finding well-known for the visual potential measured after presenting a stimulus. Importantly, these MS-related potentials provided a fine-grained temporal index of the subject’s attentional state. Finally, MSs further evoked a corneoretinal artifact overlooked in previous EEG studies. This artifact contaminated the measurement of a frontal ERP previously associated with preparatory attentional control. In sum, this thesis provides first evidence for the benefits of using concomitant ERP and eye-tracking recordings to examine the link between MSs and visual attention.

L’aptitude à reconnaitre les expressions faciales des autres est cruciale au succès des interactions sociales. L’information visuelle nécessaire à la catégorisation des expressions faciales d’émotions de base présentées de manière statique est relativement bien connue. Toutefois, l’information utilisée pour discriminer toutes les expressions faciales de base entre elle demeure encore peu connue, et ce autant pour les expressions statiques que dynamiques. Plusieurs chercheurs assument que la région des yeux est particulièrement importante pour arriver à « lire » les émotions des autres. Le premier article de cette thèse vise à caractériser l’information utilisée par le système visuel pour discriminer toutes les expressions faciales de base entre elles, et à vérifier l’hypothèse selon laquelle la région des yeux est cruciale pour cette tâche. La méthode des Bulles (Gosselin & Schyns, 2001) est utilisée avec des expressions faciales statiques (Exp. 1) et dynamiques (Exp. 2) afin de trouver quelles régions faciales sont utilisées (Exps. 1 et 2), ainsi que l’ordre temporel dans lequel elles sont utilisées (Exp. 2). Les résultats indiquent que, contrairement à la croyance susmentionnée, la région de la bouche est significativement plus utile que la région des yeux pour discriminer les expressions faciales de base. Malgré ce rôle prépondérant de la bouche, c’est toute de même la région des yeux qui est sous-utilisée chez plusieurs populations cliniques souffrant de difficultés à reconnaitre les expressions faciales. Cette observation pourrait suggérer que l’utilisation de la région des yeux varie en fonction de l’habileté pour cette tâche. Le deuxième article de cette thèse vise donc à vérifier comment les différences individuelles en reconnaissance d’expressions faciales sont reliées aux stratégies d’extraction de l’information visuelle pour cette tâche. Les résultats révèlent une corrélation positive entre l’utilisation de la région de la bouche et l’habileté, suggérant la présence de différences qualitatives entre la stratégie des patients et celle des normaux. De plus, une corrélation positive est retrouvée entre l’utilisation de l’œil gauche et l’habileté des participants, mais aucune corrélation n’est retrouvée entre l’utilisation de l’œil droit et l’habileté. Ces résultats indiquent que la stratégie des meilleurs participants ne se distingue pas de celle des moins bons participants simplement par une meilleure utilisation de l’information disponible dans le stimulus : des différences qualitatives semblent exister même au sein des stratégies des participants normaux. / The ability to recognize facial expressions is crucial for the success of social communication. The information used by the visual system to categorize static basic facial expressions is now relatively well known. However, the visual information used to discriminate the basic facial expressions from one another is still unknown, and this is true for both static and dynamic facial expressions. Many believe that the eye region of a facial expression is particularly important when it comes to reading others' emotions. The aim of the first article of this thesis is to determine which information is used by the visual system in order to discriminate between the basic facial expressions and to verify the validity of the hypothesis that the eye region is crucial for this task. The Bubbles method (Gosselin & Schyns, 2001) is used with static (Exp. 1) and dynamic (Exp. 2) facial expressions in order to determine which facial areas are used for the task (Exp. 1) and in which temporal order these facial areas are used (Exp. 2). The results show that, in contrast with the aforementioned belief, the mouth region is significantly more useful than the eye region when discriminating between the basic facial expressions. Despite this preponderant role of the mouth, it is the eye area⎯not the mouth area⎯that is underutilized by many clinical populations suffering from difficulties in recognizing facial expressions. This observation could suggest that the utilization of the eye area varies as a function of the ability to recognize facial expressions. The aim of the second article in this thesis is thus to verify how individual differences in the ability to recognize facial expressions relate to the visual information extraction strategies used for this task. The results show a positive correlation between the ability of the participants and the utilization of the mouth region, suggesting the existence of qualitative differences between the strategy of clinical patients and of normal participants. A positive correlation is also found between the ability of the participants and the utilization of the left eye area, but no correlation is found between the ability and the utilization of the right eye area. These results suggest that the difference between the strategies of the best and the worst participants is not only that the best ones use the information available in the stimulus more efficiently: rather, qualitative differences in the visual information extraction strategies may exist even within the normal population.

In this paper, we investigate how controlled changes to image properties and orientation affect eye movements for repeated viewings of images of natural scenes. We make changes to images by manipulating low-level image content (such as luminance or chromaticity) and/or inverting the image. We measure the effects of these manipulations on human scanpaths (the spatial and chronological path of fixations), additionally comparing these effects to those predicted by a widely used saliency model (L. Itti & C. Koch, 2000). Firstly we find that repeated viewing of a natural image does not significantly modify the previously known repeatability (S. A. Brandt & L. W. Stark, 1997; D. Noton & L. Stark, 1971) of scanpaths. Secondly we find that manipulating image features does not necessarily change the repeatability of scanpaths, but the removal of luminance information has a measurable effect. We also find that image inversion appears to affect scene perception and recognition and may alter fixation selection (although we only find an effect on scanpaths with the additional removal of luminance information). Additionally we confirm that visual saliency as defined by L. Itti and C. Koch's (2000) model is a poor predictor of real observer scanpaths and does not predict the small effects of our image manipulations on scanpaths.

L’aptitude à reconnaitre les expressions faciales des autres est cruciale au succès des interactions sociales. L’information visuelle nécessaire à la catégorisation des expressions faciales d’émotions de base présentées de manière statique est relativement bien connue. Toutefois, l’information utilisée pour discriminer toutes les expressions faciales de base entre elle demeure encore peu connue, et ce autant pour les expressions statiques que dynamiques. Plusieurs chercheurs assument que la région des yeux est particulièrement importante pour arriver à « lire » les émotions des autres. Le premier article de cette thèse vise à caractériser l’information utilisée par le système visuel pour discriminer toutes les expressions faciales de base entre elles, et à vérifier l’hypothèse selon laquelle la région des yeux est cruciale pour cette tâche. La méthode des Bulles (Gosselin & Schyns, 2001) est utilisée avec des expressions faciales statiques (Exp. 1) et dynamiques (Exp. 2) afin de trouver quelles régions faciales sont utilisées (Exps. 1 et 2), ainsi que l’ordre temporel dans lequel elles sont utilisées (Exp. 2). Les résultats indiquent que, contrairement à la croyance susmentionnée, la région de la bouche est significativement plus utile que la région des yeux pour discriminer les expressions faciales de base. Malgré ce rôle prépondérant de la bouche, c’est toute de même la région des yeux qui est sous-utilisée chez plusieurs populations cliniques souffrant de difficultés à reconnaitre les expressions faciales. Cette observation pourrait suggérer que l’utilisation de la région des yeux varie en fonction de l’habileté pour cette tâche. Le deuxième article de cette thèse vise donc à vérifier comment les différences individuelles en reconnaissance d’expressions faciales sont reliées aux stratégies d’extraction de l’information visuelle pour cette tâche. Les résultats révèlent une corrélation positive entre l’utilisation de la région de la bouche et l’habileté, suggérant la présence de différences qualitatives entre la stratégie des patients et celle des normaux. De plus, une corrélation positive est retrouvée entre l’utilisation de l’œil gauche et l’habileté des participants, mais aucune corrélation n’est retrouvée entre l’utilisation de l’œil droit et l’habileté. Ces résultats indiquent que la stratégie des meilleurs participants ne se distingue pas de celle des moins bons participants simplement par une meilleure utilisation de l’information disponible dans le stimulus : des différences qualitatives semblent exister même au sein des stratégies des participants normaux. / The ability to recognize facial expressions is crucial for the success of social communication. The information used by the visual system to categorize static basic facial expressions is now relatively well known. However, the visual information used to discriminate the basic facial expressions from one another is still unknown, and this is true for both static and dynamic facial expressions. Many believe that the eye region of a facial expression is particularly important when it comes to reading others' emotions. The aim of the first article of this thesis is to determine which information is used by the visual system in order to discriminate between the basic facial expressions and to verify the validity of the hypothesis that the eye region is crucial for this task. The Bubbles method (Gosselin & Schyns, 2001) is used with static (Exp. 1) and dynamic (Exp. 2) facial expressions in order to determine which facial areas are used for the task (Exp. 1) and in which temporal order these facial areas are used (Exp. 2). The results show that, in contrast with the aforementioned belief, the mouth region is significantly more useful than the eye region when discriminating between the basic facial expressions. Despite this preponderant role of the mouth, it is the eye area⎯not the mouth area⎯that is underutilized by many clinical populations suffering from difficulties in recognizing facial expressions. This observation could suggest that the utilization of the eye area varies as a function of the ability to recognize facial expressions. The aim of the second article in this thesis is thus to verify how individual differences in the ability to recognize facial expressions relate to the visual information extraction strategies used for this task. The results show a positive correlation between the ability of the participants and the utilization of the mouth region, suggesting the existence of qualitative differences between the strategy of clinical patients and of normal participants. A positive correlation is also found between the ability of the participants and the utilization of the left eye area, but no correlation is found between the ability and the utilization of the right eye area. These results suggest that the difference between the strategies of the best and the worst participants is not only that the best ones use the information available in the stimulus more efficiently: rather, qualitative differences in the visual information extraction strategies may exist even within the normal population.

Dans cette thèse, nous avons examiné chez des apprentis lecteurs le traitement de l'information latérale en lecture de mots isolés et le comportement oculomoteur en lecture de texte. Dans un premier groupe d'expériences, nous montrons que les apprentis lecteurs présentent une sensibilité à l'information latérale. Cette sensibilité dépend des caractéristiques de cette information (linguistique versus non linguistique) mais elle varie également selon le degré de difficulté associée au traitement de l'information centrale (mots fréquents versus mots peu fréquents). Le contrôle des ressources attentionnelles serait moins efficace chez les apprentis lecteurs que chez les lecteurs experts. Un deuxième groupe d'expériences met en évidence une amélioration de la capacité à traiter l'information latérale au cours de l'apprentissage de la lecture. Les résultats montrent également des différences qualitatives entre les lecteurs débutants et les lecteurs experts dans l'initiation des traitements lexicaux à partir de l'information parafovéale. Dans notre troisième groupe d'expériences, les résultats montrent qu'en lecture de texte, les apprentis lecteurs fixent plus longtemps les mots et les refixent également plus souvent que les lecteurs experts. Au fur et à mesure de l'apprentissage de la lecture, la taille des saccades s'accroît. De plus, les effets de la longueur des mots et de la fréquence sont plus importants chez les lecteurs de CE2 que chez les lecteurs de CM2 ou les lecteurs experts. Les différences développementales mises en évidence sont principalement liées à des facteurs cognitifs plutôt qu'à des facteurs oculomoteurs. / This thesis explore in beginning readers processing of lateral information in isolated reading task and eye movement in text reading. In a first serie of experiments, we show that beginning readers are sensitive to the lateral information. This sensitivity depends upon the difficulty of the central word that is under processing, but also upon the nature of the lateral information (linguistic versus non linguistic). Control of the visual attention could be less developped in beginning readers that in expert readers. In a second serie of experiments, our results indicate that increased reading skill goes hand in hand with the ability to extract more information from lateral vision. Differance are also evidenced between beginning readers and expert readers in the way initiation of the lexical processing from lateral information is achieve. In a third serie of experiments, results show that in text reading, beginning readers make shorter saccades, had higher fixation durations and higher refixation probabilities than in older or expert readers. Developmental differences that are evidenced are mainly linked to cognitive processes than oculomotor processes.

Conduire un véhicule dans le brouillard requiert d’intégrer de l’information visuelle bruitée avec des attentes sur la scène routière pour rechercher des indices visuels importants pour la navigation. Les tâches d’identification et de recherche visuelle peuvent être vues comme des processus de prise de décision où l’information est accumulée et où des attentes sur l’objet et son contexte sont intégrées. L’accumulation d’information est souvent modélisée comme un processus passif. Cette thèse vise à mettre en avant des mécanismes actifs, intégrant les attentes sur la cible (sur sa position, sur son identité) et de l’information sensorielle dégradée (e.g., brouillard). Nous avons employé le paradigme de mouse-tracking, permettant d’inférer des aspects dynamiques du processus de prise de décision via les mouvements de la souris d’ordinateur. L’Étude 1 évalue l’effet du contexte dans la catégorisation de cible et suggère un compromis entre rapidité et exactitude de l’accumulation d’évidence pouvant être vu comme influençant activement la décision. Mais elle n’évalue pas directement la collecte active d’évidence. Les Études 2 et 3 incluent la mesure de la détection et vérification de la cible via les mouvement des yeux lors de la recherche visuelle dans des scènes dégradée. Les attentes sur la localisation (Étude 2) et sur l’identité de la cible (Étude 3) sont manipulées. Ces études éclairent les contributions de la détection et de la vérification dans l’accumulation d’évidence pour la réponse cible absente et cible présente. Pour conclure, nous proposons une ébauche de modèle de prise de décision intégrant une dynamique entre accumulation d’évidence et système oculomoteur. / Driving a vehicle in the fog requires the integration of noisy visual information with expectations about the visual road scene, in order to search for visual clues important for navigating. The visual search and identification of relevant objects can be seen as decision-making processes where sensory information is accumulated and where the expectations about the target object and its context are integrated. The accumulation of information is often modelled as a passive process. This thesis focuses on the contribution of active mechanisms integrating expectations about the target (its identity, its location) with degraded sensory information (with fog or artificial noise). We used the mouse-tracking paradigm, allowing to infer dynamic aspects of the decision-making process through a computer mouse movements. Study 1 evaluates the effect of the context for categorizing a target and suggests a trade-off between the speed and accuracy of the evidence accumulation process which can be seen as actively influencing the decision. But this study cannot directly evaluate the active collection of evidence. In Studies 2 and 3, target detection and verification are directly measured through eye movements during visual search tasks in visually degraded scenes. We manipulated the expectations about the location (Study 2) and the target’s identity (Study 3). These studies emphasize the contributions of the detection and verification processes in the accumulation of evidence toward the target present and target absent responses. In conclusion, we propose the draft of a decision-making model which integrates the dynamics between the accumulation of evidence, and the oculomotor system.