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.

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

Dans le but d'étendre la portée du concept de boucle phonologique (Baddeley, 1986), une tâche de rappel sériel différé est employée pour étudier l'interférence pendant un intervalle de rétention. Dans l'expérience 1, la durée de l'intervalle de rétention (0, 5,15 et 30 sec.) et la nature de la tâche intercalée (aucune activité, suppression articulatoire et poursuite visuomotrice) sont manipulées. Seule la suppression détériore la performance et l'allongement de l'intervalle n'exacerbe pas la détérioration en suppression articulatoire. Dans l'expérience 2 où la position de la suppression articulatoire dans l'intervalle est manipulée, une suppression située dans la deuxième moitié de l'intervalle produit un effet moins prononcé que celle située dans la première moitié. Les résultats obtenus sont comparables à ceux qu'on observe habituellement en utilisant le rappel sériel immédiat et, ils supportent le modèle de mémoire de travail en montrant que ses prédictions ne sont pas spécifiques à une procédure méthodologique particulière. Par ailleurs, les résultats de l'expérience 2 suggèrent que l'activité d'autorépétition de la boucle phonologique est un processus hétérogène.

La présente recherche porte sur le rôle de la mémoire de travail dans l'activité d'estimation temporelle prospective. La méthodologie adoptée est l'analyse d'interférence en situation de double tâche, alors qu'une tâche de production d'intervalles temporels mesure la variation de la durée subjective pendant qu'une autre tâche complexe et dynamique, soit un jeu vidéo informatisé, fait fluctuer les ressources cognitives disponibles au passage du temps. Les résultats obtenus ne permettent pas de démontrer une interférence spécifique de l'estimation subjective du temps en présence d'un traitement plus important en mémoire de travail. Les résultats sont discutés en relation avec l'influence de différentes variables exogènes apportées par le jeu vidéo. Finalement une meilleure connaissance du jeu Save the Whale incite à poursuivre l'étude des processus cognitifs supérieurs impliqués dans la perception temporelle par l'utilisation de ce jeu informatisé.

Certaines études ont expliqué le phénomène d’interférence entre une tâche d’estimation temporelle et une tâche non temporelle comme étant dû au fait que lorsque ces deux tâches sont exécutées en même temps, celles-ci sollicitent simultanément la mémoire à court terme. Dans la présente étude, nous voulons vérifier s’il est possible de généraliser les résultats de ces recherches à d’autres durées que celles avec lesquelles l’interférence a été observée. Le sujet exécute une tâche de prospection mnémonique demandant un traitement en mémoire à court terme durant une tâche de reproduction temporelle. Les trois durées centrales utilisées dans la tâche de reproduction temporelle sont: 2s, 4s et 6s. Dans la première expérience, neuf durées autour de ces valeurs centrales sont utilisées, la durée à reproduire étant variée de façon aléatoire d’un essai à l’autre. L’effet observé n’est pas significatif. Dans la deuxième expérience, les mêmes durées centrales sont utilisées, mais avec une variation inter-blocs de ces valeurs. Un effet significatif du nombre d'items à traiter en mémoire à court terme pour toutes les durées utilisées est alors observé. Ces résultats suggèrent que le traitement en mémoire à court terme interfère avec la reproduction de durées allant jusqu’à 7 secondes.

Fortin, Rousseau, Bourque, et Kirouac (1993) ont démontré que des sujets entraînés à produire des intervalles temporels de deux secondes allongent l'intervalle produit lorsqu'ils doivent effectuer en même temps une tâche de prospection mnémonique. Cet allongement les a amené à proposer que la production d'intervalles temporels était sous le contrôle de la mémoire à court terme (MCT). Par ailleurs, Rammsayer & Lima, (1992) suggèrent que les mécanismes supportant la discrimination de la durée diffèrent selon la durée des intervalles à discriminer. Des mécanismes cognitifs, comme la MCT, opéreraient pour des durées longues (1,000ms), alors que des mécanismes sensoriels opéreraient pour des durées courtes (100ms). La présente étude veut vérifier le rôle de la MCT dans la production d'intervalles de 1,000ms et moins. Douze sujets ont produit des séries de happes cadencées du doigt à des intervalles de 1,000, 500, et 250ms. Avant chaque série, ils mémorisaient un ensemble de 2 ou 5 lettres. Ils débutaient la série et des lettre-sondes apparaissaient à un rythme d'environ 1 à la seconde. Ils devaient compter le nombre de sondes faisant partie de l'ensemble mémorisé. Les résultats montrent que la durée produite augmente de façon significative en fonction de la taille de l'ensemble mémorisé pour les intervalles de500ms et 1,000ms et non pour l'intervalle de 250ms. Il semble que la production de frappes rapides ne soit pas sous le contrôle de la MCT.

Les dysfonctions mnémoniques constituent un aspect important de la symptomatologie de la schizophrénie (SZ). Le but de la présente étude consiste à caractériser les déficits en mémoire à court terme (MCT), plus précisément de déterminer la contribution relative de la capacité limitée du traitement de l’information en MCT par opposition à un affaissement de l’attention sélective chez les personnes qui souffrent de SZ. Cette étude comparative comprend 18 patients qui souffrent de SZ et 19 participants témoins. La magnitude de la diminution de la performance par l’interpolation de stimuli non pertinents à l’intérieur d’une séquence à mémoriser- l’effet sandwich (Hitch, 1975; Tremblay, Nicholls, Parmentier & Jones, sous presse) - sera examinée en M C T spatiale. Cette nouvelle procédure est très semblable au Digit Span Distractibility Test utilisé en MCT verbale (Oltmanns & Neale, 1975). Les résultats suggèrent que les performances déficitaires en MCT spatiale chez les patients qui souffrent de SZ s ’expliquent davantage par une capacité limitée du traitement de l’information en MCT. Par conséquent, les patients atteints de SZ ne semblent pas plus sensibles à la distraction que les participants témoins. Ces résultats divergent de ceux obtenus en MCT verbale, démontrant une sensibilité accrue à la distraction.

Des recherches antérieures montrent que l’exécution d’un traitement d’ordre temporel en MCT interfère avec l’estimation du temps (Fortin & Champagne, 1998; Fortin & Massé, 1999). La présente expérience compare l’effet d’un traitement d’information d’ordre spatial en MCT sur la production d’un intervalle temporel, à celui d’un traitement d’ordre temporel. Les résultats montrent que les intervalles produits s’allongent significativement en fonction du nombre d’items dans la condition de jugement d’ordre temporel, alors que cet effet n’est pas observé dans la condition de jugement d’ordre spatial. La nature du traitement d’ordre semble déterminer la quantité d’interférence sur la tâche de production. Plus précisément, la composante temporelle, dans le traitement d’ordre, interférerait spécifiquement avec l’estimation du temps. L’examen des données individuelles suggère que l’élément critique dans l’effet d’interférence serait la nature séquentielle du traitement d’ordre.

Certaines études ont démontré que le fait d'augmenter le degré de segmentation d'un intervalle temporel améliore la représentation subjective de ce dernier et facilite la tâche temporelle. Dans la présente étude, l'effet de la séquence des événements non temporels sera évalué de deux façons (haute-segmentation et faible-segmentation) dans une situation où les sujets effectuent une tâche de prospection mnémonique pendant l'encodage de l'intervalle-cible à reproduire. Dans l'expérience 1, les sujets répondent le plus rapidement possible à la tâche de prospection mnémonique. les résultats observés n'appuient pas la théorie de segmentation possiblement en raison de la réponse motrice qui agit comme marqueur temporel et élève ainsi le degré de segmentation de l'intervalle-cible dans les deux conditions expérimentales. Dans l'expérience 2, la réponse à la tâche de prospection mnémonique est alors intégrée à la tâche de reproduction temporelle. les résultats confirment l'hypothèse de segmentation puisqu'il n'y a que dans la condition faible-segmentation que les reproductions temporelles diminuent en fonction du nombre d'items dans l'ensemble-mémoire. la représentation subjective de l'intervalle-cible s'avérant plus difficile, la charge cognitive en mémoire de travail affecte davantage la tâche temporelle.

L'un des défis des modèles animaux de la schizophrénie réside dans la reproduction du syndrome « d'hypofrontalité ». Chez l'animal, l'administration répétée de phencyclidine (PCP) est jugée efficace pour modéliser la symptomatologie positive et négative de la schizophrénie, incluant les dysfonctions du cortex préfrontal (cPF). Toutefois, la capacité de ce modèle à altérer la cognition associée au cPF repose sur seulement deux preuves empiriques, non reproduites, chez le rat. L ‘article intégré dans ce mémoire présente deux expériences où la performance de rats traités au PCP est évaluée dans une tâche de mémoire de l'ordre temporel dépendante de l'intégrité du cPF. Les résultats démontrent que l'injection répétée de PCP n ‘altère pas la discrimination de récence. Cette incapacité à induire une dysfonction du cPF chez le rat est compatible avec d ‘autres résultats négatifs obtenus dans notre laboratoire. La supériorité du modèle PCP dans la reproduction de l'hypofrontalité est remise en cause.