The Aim of the Study: The aim of this diploma thesis is to capture the change of clinical state of patients with spinal cord injury while watching videos of virtual reality fot three 3 months using ASIA assessment. The goal is to determine the effect of the change of clinical state on the patient's quality of life while using SQUALA and on their imagery ability (WIAQ) while a therapeutic video of virtual reality is regularly played through virtual reality headset. Methods: The research was conducted with 7 probands (n=7, 5 males, 2 females) aged between 31 and 61 years (the average age of 49,6 years), which regular visitors of Centrum Paraple, o. p. s. The propands who participated in research suffer with incomplete spinal lesion. Before any intervention the probands were assessed by ASIA, standardised assessment to estimate neurological level of spinal lesion by assigning the number of motor and sensitive points in each segment. The assessment was conducted by proffessional and specificly trained staff of Centrum Paraple, o. p. s. Furthermore the probands completed the psychological questionnaires to evaluate their quality of life (SQUALA) and imagery ability of the movement (WIAQ) in the pacient with spinal cord injury. As in the beginnig, so in the end of the research the ASIA was conducted once...

Title: Virtual Reality in Comprehensive Rehabilitation of People with Spinal Cord Injury Objectives: The main aim of this work was to find out how the virtual reality in comprehensive rehabilitation affects individuals with spinal cord injury who took part in social rehabilitation stay at Centrum Paraple, o.p.s. The research was focused on the awareness of virtual reality, probands' subjective reactions to therapeutic video, and comparison of these reactions between individuals with complete and incomplete spinal cord injury. Furthermore, potential interest in this form of therapy within the future comprehensive rehabilitation of probands was investigated. Methods: Twenty seven probands in the 18-70 age range, with complete or incomplete spinal cord injury took part in the quantitative research. During their social rehabilitation stay at Centrum Paraple, o.p.s., probands were shown three and half minute long therapeutic video through VR headset. Probands completed an input and output questionnaire. The input questionnaire mapped previous experience with virtual reality and inquired about probands' interest to try out virtual reality during social rehabilitation stay. The output questionnaire focused on subjective evaluation of perceptions and feelings as well as closer information about probands....

Il a été suggéré que la similarité physique entre un observateur et une action observée facilite la perception et la compréhension d’action. Par exemple, l’observation d’un acteur exécutant des gestes de la main ayant une signification culturelle est associée à une augmentation de l’excitabilité corticospinale lorsque les deux individus sont de la même ethnicité (Molnar-Szakacs et al., 2007). La perception tactile serait également facilitée lorsqu’un individu regarde un modèle de sa propre race être touché (Serino et al., 2009), tandis que des études en imagerie cérébrale fonctionnelle suggèrent la présence d’activations plus importantes dans le cortex cingulaire lorsqu’un sujet observe une personne de son propre groupe racial ressentir de la douleur (Xu et al., 2009). Certaines études ont lié ces résultats à un mécanisme de résonance motrice, possiblement associé au système des neurones miroirs (SNM), suggérant que la représentation de l’action dans les aires motrices est facilitée par la similarité physique. Toutefois, la grande majorité des stimuli utilisés dans ces études comportent une composante émotionnelle ou culturelle pouvant masquer les effets purement moteurs liant la similarité physique à un mécanisme de résonance motrice. De plus, la sélectivité de l’activation du SNM face à des stimuli biologiques a récemment été remise en question en raison de biais méthodologiques. La présente thèse présente trois études visant à évaluer l’effet de la similarité physique et des caractéristiques biologiques d’un mouvement sur la résonance motrice à l’aide de mesures comportementales et neurophysiologiques. À cet effet, l’imitation automatique de mouvements de la main, l’excitabilité corticospinale et la désynchronisation du rythme électroencéphalographique mu ont servi de marqueurs de l’activité du SNM. Dans les trois études présentées, la couleur de la peau et l’aspect biologique du stimulus observé ou imité ont été systématiquement manipulés. Nos données confirment la sélectivité du SNM pour le mouvement biologique en démontrant une réponse imitative plus rapide et une désynchronisation du rythme mu plus prononcée lors de la présentation de stimuli biologiques comparativement à des stimuli non-biologiques répliquant les aspects physiques du mouvement humain. Les deux mêmes mesures montrent une réponse neurophysiologique et comportementale équivalente lorsque l’action est exécutée par un agent de couleur similaire ou dissimilaire au participant. Nous rapportons aussi un effet surprenant de la similarité physique sur l’excitabilité corticospinale, où l’observation d’une action exécutée par un agent de couleur différente est associée à une activation plus grande du cortex moteur primaire droit de participants de sexe féminin. Prises dans leur ensemble, ces données suggèrent que la similarité physique avec une action observée ne module généralement pas l’activité du SNM au niveau des aires sensorimotrices en l’absence de composantes culturelles et émotionnelles. De plus, les résultats présentés suggèrent que le SNM est sélectif au mouvement biologique plutôt qu’à l’aspect kinématique du mouvement. / It has been suggested that physical similarity with an observed model facilitates action perception and understanding. For example, increased corticospinal excitability is found in participants observing actors of their own ethnicity performing culture-specific hand movements (Molnar-Szakacs et al., 2007). Tactile perception is also said to be increased when individuals watch a model of the same race being touched (Serino et al., 2009). Moreover, imaging data suggest that stronger activations are observed in the cingulate cortex when a subject observes a person of their own race feeling pain (Xu et al., 2009). Some studies have linked these findings with a motor resonance mechanism, possibly associated with the mirror neuron system (MNS), suggesting that action representation in motor areas is facilitated by physical similarity. However, most of the observed stimuli in those studies include emotional or cultural components, which may blur the link between physical similarity and motor resonance per se. The present thesis is comprised of three studies that aimed at evaluating the effect of physical similarity on motor resonance using stimuli that are purely motor in nature. The effect of physical similarity on motor responses during action observation was assessed with behavioral and electrophysiological measures. To this end, imitation of simple finger movements, as well as corticospinal excitability and mu rhythm desynchronization during passive observation of simple finger movements was evaluated, using stimuli that were similar or dissimilar to the participant in terms of skin color. In line with previous results, observation of biological movement resulted in faster reaction times and greater mu desynchronization compared to non-biological movement. Physical similarity with the imitated or observed hand did not affect imitation speed or mu desynchronization. It did, however, have a surprising effect on corticospinal excitability, where the amplitude of transcranial magnetic stimulation-induced motor evoked potentials was greater in the right hemisphere of female participants observing hand movement executed by hands of a different color. These data suggest that physical similarity with an observed action in terms of skin color does not modulate MNS activity in sensorimotor cortex when cultural and emotional components are absent. The present results also strengthen the notion that the motor cortex node of the MNS is tuned to the biological nature of an observed action.

La découverte dans le cerveau du singe macaque de cellules visuo-motrices qui répondent de façon identique à la production et la perception d’actes moteurs soutient l’idée que ces cellules, connues sous le nom de neurones-miroirs, encoderaient la représentation d’actes moteurs. Ces neurones, et le système qu’ils forment, constitueraient un système de compréhension moteur; par delà la simple représentation motrice, il est également possible que ce système participe à des processus de haut niveau en lien avec la cognition sociale. Chez l’humain adulte, des études d’imagerie récentes montrent d’importants chevauchements entre les patrons d’activité liés à l’exécution d’actes moteurs et ceux associés à la perception d’actions. Cependant, malgré le nombre important d’études sur ce système de résonance motrice, étonnamment peu se sont penchées sur les aspects développementaux de ce mécanisme, de même que sa relation avec certaines habiletés sociales dans la population neurotypique. De plus, malgré l’utilisation répandue de certaines techniques neurophysiologiques pour quantifier l’activité de ce système, notamment l’électroencéphalographie et la stimulation magnétique transcrânienne, on ignore en grande partie la spécificité et la convergence de ces mesures dans l’étude des processus de résonance motrice. Les études rassemblées ici visent à combler ces lacunes, c'est-à-dire (1) définir l’existence et les propriétés fonctionnelles du système de résonance motrice chez l’enfant humain, (2) établir le lien entre ce système et certaines habiletés sociales spécifiques et (3) déterminer la validité des outils d’investigation couramment utilisés pour mesurer son activité. Dans l’article 1, l’électroencéphalographie quantitative est utilisée afin de mesurer l’activité des régions sensorimotrices chez un groupe d’enfants d’âge scolaire durant la perception d’actions de la main. On y démontre une modulation de l’activité du rythme mu aux sites centraux non seulement lors de l’exécution de tâches motrices, mais également lors de l’observation passive d’actions. Ces résultats soutiennent l’hypothèse de l’existence d’un système de résonance motrice sensible aux représentations visuelles d’actes moteurs dans le cerveau immature. L’article 2 constitue une étude de cas réalisée chez une jeune fille de 12 ans opérée pour épilepsie réfractaire aux médicaments. L’électroencéphalographie intracrânienne est utilisée afin d’évaluer le recrutement du cortex moteur lors de la perception de sons d’actions. On y montre une modulation de l’activité du cortex moteur, visible dans deux périodes distinctes, qui se reflètent par une diminution de la puissance spectrale des fréquences beta et alpha. Ces résultats soutiennent l’hypothèse de l’existence d’un système de résonance motrice sensible aux représentations auditives d’actions chez l’enfant. L’article 3 constitue une recension des écrits portant sur les données comportementales et neurophysiologiques qui suggèrent la présence d’un système de compréhension d’action fonctionnel dès la naissance. On y propose un modèle théorique où les comportements d’imitation néonataux sont vus comme la résultante de mécanismes d’appariement moteurs non inhibés. Afin de mesurer adéquatement la présence de traits empathiques et autistique dans le but de les mettre en relation avec l’activité du système de résonance motrice, l’article 4 consiste en une validation de versions françaises des échelles Empathy Quotient (Baron-Cohen & Wheelwright, 2004) et Autism Spectrum Quotient (Baron-Cohen et al., 2001) qui seront utilisées dans l’article 5. Les versions traduites de ces échelles ont été administrées à 100 individus sains et 23 personnes avec un trouble du spectre autistique. Les résultats répliquent fidèlement ceux obtenus avec les questionnaires en version anglaise, ce qui suggère la validité des versions françaises. Dans l’article 5, on utilise la stimulation magnétique transcrânienne afin d’investiguer le décours temporel de l’activité du cortex moteur durant la perception d’action et le lien de cette activité avec la présence de traits autistiques et empathiques chez des individus normaux. On y montre que le cortex moteur est rapidement activé suivant la perception d’un mouvement moteur, et que cette activité est corrélée avec les mesures sociocognitives utilisées. Ces résultats suggèrent l’existence d’un système d’appariement moteur rapide dans le cerveau humain dont l’activité est associée aux aptitudes sociales. L’article 6 porte sur la spécificité des outils d’investigation neurophysiologique utilisés dans les études précédentes : la stimulation magnétique transcrânienne et l’électroencéphalographie quantitative. En utilisant ces deux techniques simultanément lors d’observation, d’imagination et d’exécution d’actions, on montre qu’elles évaluent possiblement des processus distincts au sein du système de résonance motrice. En résumé, cette thèse vise à documenter l’existence d’un système de résonance motrice chez l’enfant, d’établir le lien entre son fonctionnement et certaines aptitudes sociales et d’évaluer la validité et la spécificité des outils utilisés pour mesurer l’activité au sein de ce système. Bien que des recherches subséquentes s’avèrent nécessaires afin de compléter le travail entamé ici, les études présentées constituent une avancée significative dans la compréhension du développement et du fonctionnement du système de résonance motrice, et pourraient éventuellement contribuer à l’élaboration d’outils diagnostiques et/ou de thérapeutiques chez des populations où des anomalies de ce système ont été répertoriées. / The discovery of cells in the macaque brain that respond both to action production and perception brings support to the hypothesis that these mirror-neurons (MN) code for the representation of action. These cells, and the system they form (the so-called mirror neuron system; MNS), appear to underlie action understanding by simulating the perceived action into the observer’s brain. Beyond simple action understanding, it has been suggested that this system contributes to higher-order processes related to social cognition. In human adults, recent imaging studies have shown important ovelaps in the activity patterns during both action production and execution, supporting the existence of a system similar to that shown in monkeys. However, surprisingly few studies have investigated the presence and the development of the MNS in the human child, and its relationship with socio-cognitive abilities in healthy individuals. Moreover, we still ignore the specificity of measures widely used to assess this system. The studies that follow aim at clarifying these issues. More specifically, the main objectives of this work are to : (1) establish the existence and the properties of motor resonance mechanisms in children; (2) clarify the relationship between activity of the MNS and social abilities in healthy individuals; and (3) determine the specificity of neurophysiological tools widely used to measure MNS activity in humans. In the first article, quantitative electroencephalography is used to assess the activity of sensorimotor regions in a group of school-age children during the observation of simple hand movements. We show a modulation of mu rhtyhm activity at central sites not only during motor production, but also during passive action observation. These results support the existence of an action-execution pairing system sensitive to visual actions in the immature brain. In the second article, we present an experiment conducted in a 12 year-old child undergoing presurgical monitoring for intractable epilepsy. Intracranial electroencephalography is used to assess motor cortex involvement in the perception of action-related sounds. We show a modulation of motor cortex activity at two distinct time-periods in the alpha and beta bands. These results suggest the presence of a motor matching system sensitive to auditory stimuli in the child’s brain. In the third article, we present an overview of behavioral and neurophysiological data supporting the idea that an action-understanding system is present from birth in humans. We propose a theoretical model whereby neonatal imitation is the result on an uninhibited motor resonance system. In order to adequatly measure the presence of empathic and autistic traits in healhy individuals to assess their link with motor resonance, article 4 consists of a french validation of questionnaires used in the fifth article, the Empathy Quotient (Baron-Cohen & Wheelwright, 2004) and the Autism Spectrum Quotient (Baron-Cohen et al., 2001). Translated versions of these scales were administered to 100 healthy adults and 23 individuals with autistic spectrum disorders. Our results replicate faithfully those obtained with the original version of the scales. In the fifth article, transcranial magnetic stimulation is used to assess the timecourse of motor cortex activity during action observation, as well as its relationship with empthic and autistic traits in healthy individuals. We show that the motor cortex is rapidly modulated following movement onset, and that its activity correlates with specific socio-cognitives measures. These results suggest the presence of a rapid mechanism taking place in the motor resonance system that is related to social ability. The sixth acticle aims at clarifying the specificity of the neurophysiological tools used in the preceeding studies to quantify MNS, namely transcranial magnetic stimulation and quantitative electroencephalography. Using both techniques simultaneously during action observation, imagination and execution, we show that these measures capture different aspects of motor resonance. In summary, this thesis aims at documenting the existence of a motor resonance mechanism in children, establishing the relationship between MNS activity and socio-cognitive traits and assessing the specificity of the measures used to quantify activity within this system. Although further studies are needed to complete the task begun here, these studies contribute significantly to our understanding of the development and function of motor resonance mechanism is humans. In the long run, they could contribute to the elaboration of diagnostic markers, and ultimately therapeutic targets, in clinical populations where abnormalities of this system have been documented.

Os criminosos seriais que atuam no cometimento do crime de furto possuem modos de operação (Modus operandi) distintos e, que podem ser identificados através da análise dos exames periciais utilizando-se redes neurais. No sistema proposto, identificado um determinado modo de operação, um analista forense utilizando as informações adicionais coletadas e as hipóteses geradas pelos peritos de campo tem a competência de definir conjuntos de ações periciais complementares, que serão adicionados aos registros do modo identificado. Durante um novo exame pericial, em tempo real, a sub-rotina auxiliar analisa os blocos de dados enviados pelos peritos criminais de campo e, em caso de similaridade com um modo de operação anteriormente identificado, envia a eles um conjunto de ações complementares que, a critério do responsável em campo, pode ou não ser usado para alterar o procedimento de campo escolhido. Neste trabalho definimos Neurônios Espelho como sendo a associação das redes neurais para a identificação de padrões com a planilha de trabalho, utilizada pelo analista forense para a definição de ações complementares, com a sub-rotina auxiliar que verifica os blocos de informação recebidos e, que pode identificar partes de um modo de operação, remetendo para os peritos de campo um conjunto de ações complementares. Esta definição deve-se a descoberta pela neurobiologia de um tipo especifico de neurônio que tem a capacidade de disparar ao receber um input sensorial ativando uma área de memória que, em consequência, pode ativar outras áreas de memória ou enviar um comando motor. Neste trabalho foram desenvolvidos os programas de rede neural utilizados para a identificação dos modos de operação parcial e o final, além, das planilhas de trabalho para a elaboração das ações complementares e a sub-rotina auxiliar para identificação em tempo real dos modos de operação parciais. O treinamento da rede foi efetuado com 98 ocorrências e na verificação de validade foram utilizados 10 ocorrências. / The serial criminals who operate in the commission of the crime of theft have different modes of operation (modus operandi) and which may be identified through the analysis of forensic examinations using neural networks. In the proposed system, identified a particular mode of operation, a forensic analyst using the information collected and the hypotheses generated by field experts have the competence to define sets of complementary expert shares, which will be added to the records so identified. During a new forensic examination, in real time, the auxiliary subroutine examines data blocks sent by forensic experts in the field and, in the case of similarity to previously identified a mode of operation, sends them a complementary set of actions that the discretion of the responsible in the field, or can not be used to change the procedure chosen field. In this paper we define Mirror Neurons as the association of neural networks to identify patterns with the worksheet, used by forensic analyst for the definition of complementary actions, with the auxiliary subroutine that checks the blocks of information received and that can identify parts of a mode of operation, referring to field experts a set of complementary actions. This definition should be discovered by the neurobiology of a specific type of neuron that has the ability to shoot while receiving a sensory \"input\" activating an area of memory that, in consequence, can activate other areas of memory or send a motor command. This work programs of neural network used for identifying the modes of operation and the final part were developed, in addition, the worksheets for the elaboration of complementary actions and the auxiliary subroutine for real-time identification of the modes of partial operation. Network training was performed with 98 occurrences and validity check 10 events were used.

In dieser Studie wird umfassend untersucht, wie sich die sympathetic imagination im Werk von J.M. Coetzee entwickelt. Zugrunde liegt die Annahme, dass die Art und Weise wie J.M. Coetzee seine sympathetic imagination zum Einsatz bringt die Empathiefähigkeit des Lesers zu steigern vermag. Ausgangspunkt für die Untersuchung und deren zentrale Analysekategorien für die Besprechung der Romane Coetzees ist ein Blick auf Spiegelneuronen als neuronale Grundlage für Empathie, ein relative neues und stetig sich erweiterndes Feld. Geteilte Aufmerksamkeit (shared attention) und Perspektivübernahme (perspective-taking) bilden den Mittelpunkt bei neurowissenschaftlichen Diskussionen über den Zusammenhang zwischen Spiegelneuronen und Empathie. Eine Analyse von Coetzees Romanen zeigt, dass in seiner Literatur vergleichbare Mechanismen zur Wirkung kommen. / The following study attempts a comprehensive evaluation of how the sympathetic imagination evolves in the works of J.M. Coetzee. The underlying assumption is that the way Coetzee employs his sympathetic imagination in his fiction enhances the reader’s empathetic capabilities. A starting point for the central categories of analysis and the close readings of his novels will be a brief exploration of the neuronal basis of empathy as discussed in the context of the discovery of and continuously extending research on mirror neurons as the neurological basis for empathy. Shared attention and perspective-taking constitute the focus of neuroscientific discussions of the connection between empathy and mirror neurons. A close look at Coetzee’s fiction will reveal comparable mechanisms in literary representation.

Os criminosos seriais que atuam no cometimento do crime de furto possuem modos de operação (Modus operandi) distintos e, que podem ser identificados através da análise dos exames periciais utilizando-se redes neurais. No sistema proposto, identificado um determinado modo de operação, um analista forense utilizando as informações adicionais coletadas e as hipóteses geradas pelos peritos de campo tem a competência de definir conjuntos de ações periciais complementares, que serão adicionados aos registros do modo identificado. Durante um novo exame pericial, em tempo real, a sub-rotina auxiliar analisa os blocos de dados enviados pelos peritos criminais de campo e, em caso de similaridade com um modo de operação anteriormente identificado, envia a eles um conjunto de ações complementares que, a critério do responsável em campo, pode ou não ser usado para alterar o procedimento de campo escolhido. Neste trabalho definimos Neurônios Espelho como sendo a associação das redes neurais para a identificação de padrões com a planilha de trabalho, utilizada pelo analista forense para a definição de ações complementares, com a sub-rotina auxiliar que verifica os blocos de informação recebidos e, que pode identificar partes de um modo de operação, remetendo para os peritos de campo um conjunto de ações complementares. Esta definição deve-se a descoberta pela neurobiologia de um tipo especifico de neurônio que tem a capacidade de disparar ao receber um input sensorial ativando uma área de memória que, em consequência, pode ativar outras áreas de memória ou enviar um comando motor. Neste trabalho foram desenvolvidos os programas de rede neural utilizados para a identificação dos modos de operação parcial e o final, além, das planilhas de trabalho para a elaboração das ações complementares e a sub-rotina auxiliar para identificação em tempo real dos modos de operação parciais. O treinamento da rede foi efetuado com 98 ocorrências e na verificação de validade foram utilizados 10 ocorrências. / The serial criminals who operate in the commission of the crime of theft have different modes of operation (modus operandi) and which may be identified through the analysis of forensic examinations using neural networks. In the proposed system, identified a particular mode of operation, a forensic analyst using the information collected and the hypotheses generated by field experts have the competence to define sets of complementary expert shares, which will be added to the records so identified. During a new forensic examination, in real time, the auxiliary subroutine examines data blocks sent by forensic experts in the field and, in the case of similarity to previously identified a mode of operation, sends them a complementary set of actions that the discretion of the responsible in the field, or can not be used to change the procedure chosen field. In this paper we define Mirror Neurons as the association of neural networks to identify patterns with the worksheet, used by forensic analyst for the definition of complementary actions, with the auxiliary subroutine that checks the blocks of information received and that can identify parts of a mode of operation, referring to field experts a set of complementary actions. This definition should be discovered by the neurobiology of a specific type of neuron that has the ability to shoot while receiving a sensory \"input\" activating an area of memory that, in consequence, can activate other areas of memory or send a motor command. This work programs of neural network used for identifying the modes of operation and the final part were developed, in addition, the worksheets for the elaboration of complementary actions and the auxiliary subroutine for real-time identification of the modes of partial operation. Network training was performed with 98 occurrences and validity check 10 events were used.

Activation of brain regions that make up the mirror neuron system (MNS) is thought to reflect processing and perceiving behavior, action, and intentionality of other organisms. Sensing and perceiving motor behavior in others is an important component of understanding and participating in social interactions. Children with chromosome 22q11.2 deletion syndrome (22q11.2DS) are diagnosed with serious medical, cognitive, and socio-emotional symptoms. Atypical development and function of the MNS may underpin some aspects of socio-emotional impairment and autism spectrum disorder (ASD)-like symptomology reported. This study of the MNS investigates differences in activation in the operculum, sensorimotor areas, and basal ganglia (BG) in children with 22q11.2DS compared to typically-developing (TD) controls. Twenty-nine children (22q11.2DS: n=15; TD: n=16) between ages 7-16 viewed videos of a human hand manipulating various household objects during a functional magnetic resonance imaging (fMRI) scan. In Analysis 1, children with 22q11.2DS had less extensive brain activation than TD children in the operculum, sensorimotor areas, and BG. In Analysis 2, children with 22q11.2DS had the same results as Analysis 1 with the exception of sensorimotor areas not being highly active in either group. In both analyses, fMRI signal change from baseline to video did not differ significantly between groups. Processing efficiency in children with 22q11.2DS may be lower or more variable when compared to TD peers. This is the first study comparing children with 22q11.2DS to TD peers specifically looking at MNS activation within the operculum region to assess higher cognitive functioning, somatosensory cortex for sensory interpretation, and basal ganglia for gross motor activity. Future studies should compare brain activation between children with ASD and those with 22q11.2DS during an MNS task as the next step to further clarify the origin of ASD symptoms reported in this population.

Kundenorientierung ist ein maßgeblicher Erfolgsfaktor für Unternehmen. Entscheidenden Einfluss hierauf besitzen Mitarbeiter mit Kunden-Kontakt, die sich in Bedürfnisse der Kunden einfühlen können und die ihr Wissen mit anderen Mitarbeitern im Unternehmen teilen. In einem schrittweisen und systematischen Vorgehen werden in dieser Arbeit betriebswirtschaftliche und neurowissenschaftlichen Erkenntnisse zusammengeführt und hierdurch dargelegt, welche Faktoren im Unternehmen diese Gehirnleistung des Einfühlens begünstigen. Die Mehr-Ebenen-Analyse erfolgt ausgehend von der Unternehmensebene, insbesondere Phänomenen der Unternehmenskultur, über die Ebene der Beziehungen zwischen Kunden und Mitarbeitern bis hin zur Ebene des sozialen Gehirns.

La découverte dans le cerveau du singe macaque de cellules visuo-motrices qui répondent de façon identique à la production et la perception d’actes moteurs soutient l’idée que ces cellules, connues sous le nom de neurones-miroirs, encoderaient la représentation d’actes moteurs. Ces neurones, et le système qu’ils forment, constitueraient un système de compréhension moteur; par delà la simple représentation motrice, il est également possible que ce système participe à des processus de haut niveau en lien avec la cognition sociale. Chez l’humain adulte, des études d’imagerie récentes montrent d’importants chevauchements entre les patrons d’activité liés à l’exécution d’actes moteurs et ceux associés à la perception d’actions. Cependant, malgré le nombre important d’études sur ce système de résonance motrice, étonnamment peu se sont penchées sur les aspects développementaux de ce mécanisme, de même que sa relation avec certaines habiletés sociales dans la population neurotypique. De plus, malgré l’utilisation répandue de certaines techniques neurophysiologiques pour quantifier l’activité de ce système, notamment l’électroencéphalographie et la stimulation magnétique transcrânienne, on ignore en grande partie la spécificité et la convergence de ces mesures dans l’étude des processus de résonance motrice. Les études rassemblées ici visent à combler ces lacunes, c'est-à-dire (1) définir l’existence et les propriétés fonctionnelles du système de résonance motrice chez l’enfant humain, (2) établir le lien entre ce système et certaines habiletés sociales spécifiques et (3) déterminer la validité des outils d’investigation couramment utilisés pour mesurer son activité. Dans l’article 1, l’électroencéphalographie quantitative est utilisée afin de mesurer l’activité des régions sensorimotrices chez un groupe d’enfants d’âge scolaire durant la perception d’actions de la main. On y démontre une modulation de l’activité du rythme mu aux sites centraux non seulement lors de l’exécution de tâches motrices, mais également lors de l’observation passive d’actions. Ces résultats soutiennent l’hypothèse de l’existence d’un système de résonance motrice sensible aux représentations visuelles d’actes moteurs dans le cerveau immature. L’article 2 constitue une étude de cas réalisée chez une jeune fille de 12 ans opérée pour épilepsie réfractaire aux médicaments. L’électroencéphalographie intracrânienne est utilisée afin d’évaluer le recrutement du cortex moteur lors de la perception de sons d’actions. On y montre une modulation de l’activité du cortex moteur, visible dans deux périodes distinctes, qui se reflètent par une diminution de la puissance spectrale des fréquences beta et alpha. Ces résultats soutiennent l’hypothèse de l’existence d’un système de résonance motrice sensible aux représentations auditives d’actions chez l’enfant. L’article 3 constitue une recension des écrits portant sur les données comportementales et neurophysiologiques qui suggèrent la présence d’un système de compréhension d’action fonctionnel dès la naissance. On y propose un modèle théorique où les comportements d’imitation néonataux sont vus comme la résultante de mécanismes d’appariement moteurs non inhibés. Afin de mesurer adéquatement la présence de traits empathiques et autistique dans le but de les mettre en relation avec l’activité du système de résonance motrice, l’article 4 consiste en une validation de versions françaises des échelles Empathy Quotient (Baron-Cohen & Wheelwright, 2004) et Autism Spectrum Quotient (Baron-Cohen et al., 2001) qui seront utilisées dans l’article 5. Les versions traduites de ces échelles ont été administrées à 100 individus sains et 23 personnes avec un trouble du spectre autistique. Les résultats répliquent fidèlement ceux obtenus avec les questionnaires en version anglaise, ce qui suggère la validité des versions françaises. Dans l’article 5, on utilise la stimulation magnétique transcrânienne afin d’investiguer le décours temporel de l’activité du cortex moteur durant la perception d’action et le lien de cette activité avec la présence de traits autistiques et empathiques chez des individus normaux. On y montre que le cortex moteur est rapidement activé suivant la perception d’un mouvement moteur, et que cette activité est corrélée avec les mesures sociocognitives utilisées. Ces résultats suggèrent l’existence d’un système d’appariement moteur rapide dans le cerveau humain dont l’activité est associée aux aptitudes sociales. L’article 6 porte sur la spécificité des outils d’investigation neurophysiologique utilisés dans les études précédentes : la stimulation magnétique transcrânienne et l’électroencéphalographie quantitative. En utilisant ces deux techniques simultanément lors d’observation, d’imagination et d’exécution d’actions, on montre qu’elles évaluent possiblement des processus distincts au sein du système de résonance motrice. En résumé, cette thèse vise à documenter l’existence d’un système de résonance motrice chez l’enfant, d’établir le lien entre son fonctionnement et certaines aptitudes sociales et d’évaluer la validité et la spécificité des outils utilisés pour mesurer l’activité au sein de ce système. Bien que des recherches subséquentes s’avèrent nécessaires afin de compléter le travail entamé ici, les études présentées constituent une avancée significative dans la compréhension du développement et du fonctionnement du système de résonance motrice, et pourraient éventuellement contribuer à l’élaboration d’outils diagnostiques et/ou de thérapeutiques chez des populations où des anomalies de ce système ont été répertoriées. / The discovery of cells in the macaque brain that respond both to action production and perception brings support to the hypothesis that these mirror-neurons (MN) code for the representation of action. These cells, and the system they form (the so-called mirror neuron system; MNS), appear to underlie action understanding by simulating the perceived action into the observer’s brain. Beyond simple action understanding, it has been suggested that this system contributes to higher-order processes related to social cognition. In human adults, recent imaging studies have shown important ovelaps in the activity patterns during both action production and execution, supporting the existence of a system similar to that shown in monkeys. However, surprisingly few studies have investigated the presence and the development of the MNS in the human child, and its relationship with socio-cognitive abilities in healthy individuals. Moreover, we still ignore the specificity of measures widely used to assess this system. The studies that follow aim at clarifying these issues. More specifically, the main objectives of this work are to : (1) establish the existence and the properties of motor resonance mechanisms in children; (2) clarify the relationship between activity of the MNS and social abilities in healthy individuals; and (3) determine the specificity of neurophysiological tools widely used to measure MNS activity in humans. In the first article, quantitative electroencephalography is used to assess the activity of sensorimotor regions in a group of school-age children during the observation of simple hand movements. We show a modulation of mu rhtyhm activity at central sites not only during motor production, but also during passive action observation. These results support the existence of an action-execution pairing system sensitive to visual actions in the immature brain. In the second article, we present an experiment conducted in a 12 year-old child undergoing presurgical monitoring for intractable epilepsy. Intracranial electroencephalography is used to assess motor cortex involvement in the perception of action-related sounds. We show a modulation of motor cortex activity at two distinct time-periods in the alpha and beta bands. These results suggest the presence of a motor matching system sensitive to auditory stimuli in the child’s brain. In the third article, we present an overview of behavioral and neurophysiological data supporting the idea that an action-understanding system is present from birth in humans. We propose a theoretical model whereby neonatal imitation is the result on an uninhibited motor resonance system. In order to adequatly measure the presence of empathic and autistic traits in healhy individuals to assess their link with motor resonance, article 4 consists of a french validation of questionnaires used in the fifth article, the Empathy Quotient (Baron-Cohen & Wheelwright, 2004) and the Autism Spectrum Quotient (Baron-Cohen et al., 2001). Translated versions of these scales were administered to 100 healthy adults and 23 individuals with autistic spectrum disorders. Our results replicate faithfully those obtained with the original version of the scales. In the fifth article, transcranial magnetic stimulation is used to assess the timecourse of motor cortex activity during action observation, as well as its relationship with empthic and autistic traits in healthy individuals. We show that the motor cortex is rapidly modulated following movement onset, and that its activity correlates with specific socio-cognitives measures. These results suggest the presence of a rapid mechanism taking place in the motor resonance system that is related to social ability. The sixth acticle aims at clarifying the specificity of the neurophysiological tools used in the preceeding studies to quantify MNS, namely transcranial magnetic stimulation and quantitative electroencephalography. Using both techniques simultaneously during action observation, imagination and execution, we show that these measures capture different aspects of motor resonance. In summary, this thesis aims at documenting the existence of a motor resonance mechanism in children, establishing the relationship between MNS activity and socio-cognitive traits and assessing the specificity of the measures used to quantify activity within this system. Although further studies are needed to complete the task begun here, these studies contribute significantly to our understanding of the development and function of motor resonance mechanism is humans. In the long run, they could contribute to the elaboration of diagnostic markers, and ultimately therapeutic targets, in clinical populations where abnormalities of this system have been documented.