Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Titre de l'écran-titre (visionné le 28 septembre 2023) / La capacité du cerveau humain à stocker temporairement et manipuler des informations, connue sous le nom de mémoire de travail, est cruciale pour de nombreux processus cognitifs tels que la prise de décision, la planification et la mémoire épisodique. Elle constitue un moment critique entre la mémoire, l'attention et la perception et est centrale pour une large gamme de fonctions cognitives et de comportements orientés vers un objectif. Les études récentes montrent que des séquences de profils d'activité cérébrale spécifiques aux éléments encodés en mémoire peuvent être "rejouées" (réactivé- « replay ») après un apprentissage (épisodique, moteur, etc.) ou pendant la prise de décision. Cependant le rôle fonctionnel de ces replays dans la mémoire de travail est à ce jour peu défini. La présente étude vise à identifier les marqueurs neuronaux associés à l'apprentissage associatif et à étudier la réactivation de ces associations audio-visuelles apprises pendant les périodes de rétention et de manipulation en mémoire de travail. Cette étude utilise la Magnétoencéphalographie (MEG) pour mesurer l'activité cérébrale pendant l'apprentissage et lors d'une tâche de mémoire de travail, ainsi que des techniques de classification multivariée. Cette approche est utilisée dans le but d'identifier les motifs neuronaux associés aux éléments mémorisés et pour investiguer la dynamique de ces motifs pendant la rétention et la manipulation de l'information en mémoire. Plus précisément, dans cette étude, nous avons tout d'abord cherché à investiguer les mécanismes neuraux associés à l'apprentissage associatif audio-visuel chez l'homme en utilisant une des approches comportementales, de MEG et d'apprentissage machine. Les analyses ont révélé une activité thêta soutenue au sein d'un réseau distribué, indiquant la coopération temporelle des régions cérébrales pendant et après l'apprentissage. L'étude a également révélé une désynchronisation bêta associée à l'apprentissage dans les régions fronto-temporales et pariétales, des régions connues pour être impliquées dans les fonctions de la mémoire de travail. De plus, nous avons identifié des périodes de réactivation des profils cérébraux associés à l'apprentissage pendant les périodes de rétention et de manipulation de la tâche de mémoire de travail. Nous proposons que ces réactivations, inversées (« backward ») et rapides (20 ms), jouent un rôle crucial dans le maintien et la manipulation à court terme des informations en mémoire. Notre étude apporte des preuves de replay rapide « backward » pendant la mémoire de travail, et nos recherches en cours visent à élucider leur rôle en lien avec le comportement. Dans l'ensemble, nos résultats améliorent notre compréhension des mécanismes neuronaux complexes supportant la mémoire de travail, De plus, ils appuient l'idée selon laquelle la réactivation rapide de l'activité neuronale des items préalablement appris pourrait jouer un rôle crucial dans les processus de mémoire de travail et de mémoire séquentielle chez les humains. / Working memory, known as the ability of the human brain to temporarily store and manipulate information, is crucial for many cognitive processes such as decision-making, planning, and episodic memory. It is at the critical juncture between memory, attention, and perception, and is central to a range of cognitive functions and goal-directed behaviors. Studies show that item-specific sequences of neural patterns, that were active during the task, are reactivated ('replayed') afterwards in a temporally compressed manner. Replay is a process in the brain that occurs during both wakeful and sleep states, in which information from memory is reactivated. Recent studies have demonstrated neural replay mechanisms during decision-making and after learning (motor, episodic etc.), however, the interplay between working memory and replay remains to be studied. This study aimed to identify the neural markers associated with associative learning and to investigate the replay of learned associations during working memory. In this study, we utilized magnetoencephalography (MEG) to measure neural activity before, during after associative learning and during a working memory task. We used multivariate classification techniques to identify neural patterns associated with memorized items and investigate the dynamics of these patterns during working memory retention and manipulation. In addition, we aimed to investigate the neural mechanisms associated with associative learning in humans by using a combination of behavioral, MEG, and machine learning approaches. Our analysis demonstrated sustained theta activity within a distributed network, indicating the temporal cooperation of brain regions during and after learning. The study also revealed a learning-associated beta desynchronization over fronto-temporal and parietal regions, regions known to be involved in working memory functions. Moreover, fast-backward replay was detected during working memory retention and manipulation periods. We propose that these fast-backward replay may play a crucial role in strengthening memory traces. Our ongoing research aims to elucidate the relationship between backward replay in working memory retention and manipulation periods and behavioral performance. Overall, our findings improve our understanding of the complex neural mechanisms underlying working memory and learning and support the idea that fast neural replay of previously leaned items may play a crucial role in working memory and sequential memory processes in humans.

Titre de l'écran-titre (visionné le 27 septembre 2023) / Il est bien établi que la consolidation d'une nouvelle habileté motrice survient hors ligne, c'est-à-dire sans pratique supplémentaire, entre les sessions de pratique (Robertson et al., 2004a). Il y a de plus en plus d'évidences que le sommeil joue un rôle essentiel dans ce processus de consolidation (King et al., 2017). Les réseaux neuronaux qui sous-tendent la consolidation en mémoire d'un apprentissage moteur pendant la pratique et pendant une période de sommeil ont été largement caractérisés (King et al., 2017), mais les dynamiques cérébrales associées à ce processus restent peu explorées. Des données de magnétoencéphalographie (MEG) ont été utilisées pour caractériser l'effet du sommeil sur les dynamiques cérébrales associées à la consolidation en mémoire d'un apprentissage moteur. Deux groupes de participants sains (n =33) ont été entrainés sur une tâche d'appuis-bouton séquentiels avec leur main non-dominante pendant que leur activité cérébrale était enregistrée en MEG. Les participants ont ensuite réalisé la même tâche dans la MEG durant une session de retest trois jours après l'entrainement initial. Durant la première nuit suivant la session d'entrainement initial, le premier groupe a dormi normalement (groupe SG), alors que le second groupe a été privé de sommeil (groupe SDG). Les données comportementales ont montré une plus grande amélioration de la performance durant le retest comparativement à l'entrainement initial chez le groupe SG seulement, confirmant que le sommeil améliore la consolidation en mémoire. Les analyses des données MEG ont révélé une modulation de l'activité oscillatoire bêta durant la pratique au niveau du cortex moteur primaire (M1) dans le groupe SG. Spécifiquement, nous avons observé une diminution de la désynchronisation reliée au mouvement durant le retest comparativement à l'entrainement initial. Durant les périodes de repos inter-pratique, soit les courtes périodes de repos (15s) entrecoupées entre les blocs de pratique, une augmentation de la synchronisation des oscillations bêta dans les aires pariétales a été observée durant la session de retest comparativement à l'entrainement initial pour le groupe SG seulement. Finalement, une corrélation positive a été observée entre les changements intersession de la performance et de l'activité oscillatoire cérébrale dans le groupe SG: plus l'amélioration de la performance était grande, plus la diminution de la désynchronisation bêta reliée au mouvement dans l'hippocampe était grande. Ces résultats suggèrent que le sommeil favorise la consolidation en mémoire d'un apprentissage moteur et module l'activité oscillatoire associée à la pratique et aux périodes de repos dans un réseau moteur, pariétal et hippocampique. / It is well-established that the consolidation of newly acquired motor skills occurs offline, i.e., without further task practice, between practice sessions (Robertson et al., 2004a). There is increasing evidence that sleep plays a critical role in the motor memory consolidation process (King et al., 2017). The neural networks underlying motor learning and sleep-related memory consolidation have been extensively characterized (King et al., 2017) but less is known about the oscillatory brain dynamics supporting these processes. Magnetoencephalography (MEG) was used to characterize the effect of post-learning sleep on the oscillatory dynamics associated with motor memory consolidation. Two groups of young healthy participants (n = 33) were trained on a sequential finger-tapping task with their left non-dominant hand while their brain activity was recorded with MEG. The participants then performed the same task during a retest session taking place in the MEG three days after the initial training. During the first night following the initial training session, one group of participants slept normally (SG group), while the other group was totally sleep-deprived (SDG group). The behavioral results show greater performance improvement from training to retest in the SG as compared to the SDG, suggesting that sleep is beneficial for motor memory consolidation. MEG data analysis revealed a modulation of practice-related beta (18-25 Hz) oscillatory activity over the primary motor cortex (M1) in the SG group. Specifically, we observed a decrease in movement-related desynchronization during task practice during retest as compared to training. During inter-practice rest periods, i.e., the short rest blocks (15s) interspersed between blocks of task practice, greater beta synchronization was observed over parietal regions during the retest as compared to the initial training session in the SG group. Finally, a positive correlation was observed between inter-session changes in performance and oscillatory brain activity in the SG, such that the greater the performance improvement, the greater the decrease in task-related beta desynchronization in the hippocampus. These results suggest that sleep promotes motor memory consolidation and modulates the oscillatory activity associated with both task practice and inter-practice rest periods in a motor-parietal-hippocampal network.

Dans cette thèse, nous étudions la dynamique d'un automate a mémoire dont la fonction de transition est une fonction a seuil. Au chapitre 1, on présente différentes propriétés qui permettent de reconnaitre ou de réaliser une fonction a seuil donnée. Au chapitre 2 nous rappelons les résultats essentiels concernant la dynamique des automates a mémoire linéaires. Le chapitre 3 est consacre a l'étude de deux familles d'automates: automates a mémoire palindromiques et automates réversibles. Aux chapitres 4 et 5, on s'intéresse a la dynamique des automates a mémoire géométriques. Au chapitre 6, on ramène l'étude de la dynamique d'un automate a mémoire a seuil a la résolution d'un programme linéaire. On présente un algorithme qui pour un couple (k,p) permet de construire, s'il en existe, un automate a mémoire a seuil de taille de mémoire k admettant un cycle de longueur p. Cet algorithme nous a permis de construire des familles d'automates admettant des cycles de longueurs supérieures au double de la taille de la mémoire

The research of this Master thesis will focus on the guided tours telling the history of the jewish community of the Marais in Paris. Following several waves of migrations coming from different parts of the world, le Marais is seen primarily as a jewish district. With its numerous monuments and museums linked to the jewish community and its folkloric shops, le Marais is the jewish district of Paris for many Parisians and tourists. However, thanks to the research of historians, sociologists and anthropologists, we will see that the presence of this jewish community is not as strong as one would imagine. Besides its rich history, the district was one of the first to be protected as a whole thanks to a new law protecting the heritage. Using these datas plus a case-study of guided tours in le Marais, we will see why the district is particularly suited to guided tours about its jewish history and how its complexity allows the guide to use it in many different ways.

L'homme peut discriminer les caractéristiques acoustiques de bruits Gaussiens. Les mécanismes de la mémoire sensorielle à long terme ont récemment été étudiés en utilisant des segments de bruit répétés en continu, ou bruits cycliques (CNs) (Agus et al., 2010). Les sujets devaient discriminer des CNs d'autres bruits aléatoires, certains CNs cibles étant présentés plusieurs fois à l'insu des sujets. Une mémorisation à long terme de ces CNs cibles a été démontrée, soulevant des questions quant aux mécanismes mnésiques sous-jacents. Ici, nous avons étudié la robustesse de cette mémoire, en testant la reconnaissance implicite à long terme (1 mois) de CNs cibles transformés : son enroulé sur lui-même (CNs " looped "), ou brouillé (CNs " scrambled ", 10 ou 20 ms). Nous montrons que de très courts segments de bruit peuvent être stockés en mémoire à long terme (10 ms). Le rôle des structures (sous-corticales) dans cette reconnaissance à long terme a ensuite été étudié par IRMf. Nous observons une trace mnésique des CNs cibles impliquant les premiers relais de la voie auditive, en particulier le corps genouillé médian, ainsi que l'hippocampe. Enfin, nous avons exploré les limites de cette mémoire en présentant des CNs cibles de différentes durées dans une oreille, et des bruits purement aléatoires dans l'autre oreille ; les sujets devant localiser le CN. Un mois après, les sujets ont une reconnaissance implicite de CNs cibles aussi brefs que 10 ms, avec seulement 8 répétitions (80ms). Nous démontrons ainsi : 1) la capacité d'apprendre et de conserver en mémoire des segments de bruit aussi courts que 10 ms, 2) une trace mnésique sous-corticale, dans les régions impliqués dans la perception des sons, 3) ces résultats sont en accord avec les performances de reconnaissance prédites par un modèle d'apprentissage STDP. / Humans are able to detect acoustic features in Gaussian noise. Researchers recently used repeating noise segments [cyclic noises (CNs), presenting a segment of noise several times back to back] to investigate long-term sensory memory (Agus et al., 2010). They asked participants to discriminate CNs from plain noise, while implicitly presenting them with a few target CNs several times. The results demonstrated long-term memory for such sounds, which have raised several further questions. First, the robustness of memory for implicitly learned Gaussian sounds was tested using a similar paradigm. Participants' recognition memory was tested by presenting them with looped and scrambled (10 or 20-ms bin size) versions of target CNs 4 weeks post-learning. Our results suggest that neurons might code for very small bits of acoustic information (10 ms). Next, the spatial correlates of memory, specifically, the role of subcortical areas in storing auditory patterns was investigated. Using the same paradigm, participants performed the testing session during fMRI scanning. Implicit memory for target CNs was demonstrated and functional contrasts implicate the Medial Geniculate body and hippocampus. Lastly, we explored the mechanisms and resolution limits of this memory. Participants were presented with CNs in one ear and plain noise in the other ear, and had to localize the CN. Implicit and explicit memory for target CNs was tested 4 weeks later. Although participants lacked conscious memory, they were better at localizing target 10-ms CNs than novel CNs, even with 8 repeats (80 ms). Altogether we demonstrate: 1) the ability to learn and store short acoustic patterns (10 ms); 2) this memory is sub-cortical, in regions implicated in perception of sounds; and 3) these results are compatible with an STDP model of learning.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Cette thèse analyse les manifestations de la mémoire dans l'étude des mathématiques. L'hypothèse travaillée est la suivante : " la mémoire en mathématiques appartient aux organisations, institutions et savoirs ". La thèse se situe donc dans une approche anthropologique et se fonde sur l'analyse de l'activité d'étude pratiquée par des élèves et dirigée par des professeurs. Un modèle de la mémoire est propose, articule en trois instances : mémoire du savoir, mémoire pratique et mémoire ostensive. Les observations d'élèves aux prises avec l'étude - hors classe et en classe - montrent les articulations de ces trois instances et les effets des décisions didactiques du professeur. Elles sont complétées par l'analyse des productions de savoirs relatifs au début du calcul différentiel et intégral, notamment dans certains travaux de newton, Leibniz, Euler et Lagrange. Y est ajoutée l'étude de la dimension mémorielle dans la pratique mathématique telle que décrite par Descartes, afin d'analyser en quoi le savoir mathématique et sa pratique sont porteurs de mémoire, et quels sont les choix historiques faits afin de satisfaire cette condition. Dans une dernière partie, la thèse propose une voie, exemplifiée par l'expose d'une ingénierie didactique réalisée, afin que le travail personnel de la mémoire pratique des élèves puisse être dirige dans la classe par le professeur, et non entièrement laisse a la charge des élèves.

Cette thèse prend pour objet un aspect peu étudié de la mémoire, la mémoire de travail visuo-spatiale et se donne comme objectif d'étudier le maintien à court terme des informations visuo-spatiales, comme il a été mis en évidence dans le maintien du matériel verbal (boucle phonologique). La partie théorique est une revue de questions sur la mémoire immédiate et notamment les aspects visuels et spatiaux de la mémoire. La partie empirique est réalisée à partir de plusieurs expériences sur l'adulte normal et s'appuie sur le paradigme des tâches interférentes. La première recherche pose un cadre général en dissociant expérimentalement les trois modules du modèle de Mémoire de Travail de Baddeley et Hitch (1974). Un second groupe de recherches vise à montrer la fonctionnalité d'un mécanisme de rafraîchissement visuo-spatial en mettant en évidence un effet longueur de parcours et les facteurs qui le soutiennent à travers la mise au point d'une tâche de mémoire immédiate visuo-spatiale peu usitée. Un troisième groupe de recherches teste le caractère général de l'effet longueur de parcours. Une dernière recherche teste le fonctionnement du mécanisme de rafraîchissement dans le cadre général de la Mémoire de Travail.

Grâce au Rappel Episodique en Mémoire Autobiographique (REMA), l'individu est capable de remonter dans le temps et de rappeler les expériences passées dans leur contexte originel. L'objectif de ce travail de thèse est de mieux comprendre le processus de REMA et le point de vue associé. Le REMA est à l'interface de la mémoire épisodique et de la mémoire autobiographique (aujourd'hui modélisé dans le système de mémoire du self). Il permet l'accès contrôlé au dernier niveau du système de la mémoire du self. Il crée ainsi un rappel d'un événement spécifique avec des détails phénoménologiques du contexte d'encodage (Spécificité), une conscience autonoétique (Remember : sensation de ‘je me souviens') et une visualisation de la scène en point de vue Acteur. Le REMA chez les patients déprimés en rémission complète est déficitaire seulement pour le point de vue Acteur des souvenirs positifs. Le point de vue aurait un rôle majeur dans le déficit mnésique de la dépression. La dépression est également associée à un plus petit volume de la partie postérieure de l'hippocampe. Bien que cette structure soit importante pour l'étape de construction du REMA, le précuneus et de Cortex Préfrontal ventro-médian ont une activité privilégiée pour le point de vue associé au REMA. Ces deux régions cérébrales sont plus connectées lors du REMA en point de vue Acteur qu'en point de vue Spectateur. Chez des patientes en rémission d'un cancer du sein, le nombre de souvenirs avec une réponse du type ‘je me souviens' était inférieur au nombre de souvenirs du même type chez des sujets sains et était négativement corrélé à la partie postérieure de l'hippocampe. Cette partie postérieure de l'hippocampe était plus petite chez les patientes en rémission de cancer du sein que chez les sujets sains. Cette partie postérieure de l'hippocampe serait liée à la composante de conscience autonoétique -et de spécificité- du REMA tandis que le point de vue serait associé aux structures médianes antérieures (préfrontal) et postérieures (précunéus). Les résultats de nos travaux suggèrent que le point de vue pourrait être dissocié des autres composantes du REMA. Le point de vue jouerait un rôle essentiel dans l'évaluation de la cohérence des informations liées au self actuel et au self passé. Nous proposons que ce point de vue représente le calepin visuo-spatial du self exécutif dans le système de mémoire lié au self. L'étude du point de vue lors du rappel autobiographique pourrait permettre de mieux comprendre les processus de sémantisation des souvenirs personnels à partir des souvenirs autobiographiques épisodiques.