Introduction: Le tremblement physiologique peut être décrit comme étant des oscillations involontaires des membres; ayant des tendances sinusoïdales. Ces oscillations sont présentes dans tous les membres mais sont de si petite amplitude qu'elles ne peuvent être perçues à l'oeil nu. Les oscillations du tremblement physiologique peuvent être séparées en composantes. Les composantes de basse fréquence sont générées par des forces mécaniques et réflexes alors que la majorité des composantes de haute fréquence sont principalement générées par des oscillations provenant du système nerveux central. Nous avons récemment démontré que l'amplitude du tremblement physiologique de l'index pouvait être volontairement réduite. Ceci nous a donc permis de postuler qu'une influence corticale (i.e. commande volontaire) peut être exercée sur les composantes du tremblement physiologique. La relation entre le tremblement des deux mains a déjà été étudiée afin de déterminer si les oscillations de haute fréquence sont générées par un ou plusieurs oscillateurs centraux. Les résultats de ces études suggèrent que les composantes centrales sont générées par de multiples oscillateurs qui les transmettent de façon unilatérale donc, ces oscillateurs seraient indépendants. Nous avons formulé l'hypothèse qu'une tentative de modulation volontaire de l'amplitude du tremblement physiologique changera la relation entre les oscillateurs en les synchronisant. Ceci résulterait en une augmentation de la cohérence entre les oscillations du tremblement des deux index. Objectif: Vérifier si une tentative de modulation de l'amplitude du tremblement physiologique modifie la relation entre les oscillations. Méthode: Trente cinq droitiers ont accepté de faire partie de cette étude. Le tremblement physiologique a été mesuré sur les index des deux mains à l'aide de lasers de déplacement. L'activité électromyographique de l'extensor digitorum communis et du flexor digitorum superficialis des deux avant-bras a été enregistré pour contrôler l'activité musculaire. La fréquence cardiaque et la respiration ont aussi été enregistrées durant chaque essai pour tenter d'identifier si ces paramètres étaient modifiés durant une tentative de modulation. Trois conditions d'enregistrement ont été utilisées: A) condition témoin; B) condition de modulation de l'amplitude du tremblement; et C) condition de co-contraction. Quatre essais ont été enregistrés pour chaque condition. Résultats: L'amplitude du tremblement physiologique a été significativement réduite lors de la tâche de modulation. De plus, cette réduction a aussi été observée du côté controlatéral. Lors de la condition de co-contraction, l'amplitude du tremblement de l'index droit a significativement augmenté mais pas celle du côté controlatéral. La réduction d'amplitude observée lors de la condition de modulation s'est produite uniquement dans les basses fréquences pour la main dominante alors que pour la main non-dominante, une réduction significative a été démontrée dans toutes les bandes de fréquence. La cohérence entre les oscillations du tremblement lors de la condition témoin dans toutes les bandes de fréquence est faible; ce qui démontre l'indépendance des deux mains. De plus, les résultats ont démontrés que la cohérence lors de la tentative de modulation n'était pas significativement différente de celle de la condition témoin et ce, dans toutes les bandes de fréquence. Donc, lors de la condition de modulation, les deux mains sont restées indépendantes. II est à noté que dans toutes les bandes de fréquence, la cohérence la plus élevée a été observée lors de la condition de cocontraction. Aucune différence significative entre les conditions n'a pu être observée pour les caractéristiques de fréquence cardiaque telle la fréquence cardiaque moyenne et les intervalles R-R (NN50 et pNN50). De plus, aucune différence significative n'a été observée pour la respiration entre les conditions. Par contre, lorsque les participants sont séparé en deux groupes, soit ceux capable de réduire l'amplitude de leur tremblement physiologique et ceux qui n'en sont pas capable, les résultats démontrent que ceux capables de réduire avaient une respiration plus rapide et plus profonde lors de la condition témoin. Conclusion: Nos résultats confirment que l'amplitude du tremblement physiologique peut être réduite volontairement, et que cette réduction s'est produite bilatéralement. De plus, la basse cohérence lors de la condition témoin confirme que des oscillateurs multiples génèrent le tremblement physiologique. La tentative de modulation n'a cependant pas changé la relation spectrale entre les deux côtés puisque la cohérence est demeurée basse. Donc, une commande centrale pour réduire l'amplitude du tremblement n'augmente pas la synchronisation entre les oscillateurs responsables pour les composantes centrales du tremblement physiologique donc, les oscillateurs ne sont pas reliés entre eux. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Tremblement, Bimanuel, Modulation, Laser, Cohérence.

Reproduction de : Thèse doctorat : Acoustique : Le Mans : 2003. / Titre provenant de l'écran-titre.

Th. doct.-ing.--Méc. des fluides--Toulouse--I.N.P., 1984. N°: 346.

Contexte : La compréhension de la parole dans le silence est dépendante des mécanismes de codage de l’enveloppe temporelle du signal sonore. Une anomalie du codage (d’origine infectieuse, immunitaire, génétique, tumorale, ou environnementale) entraine irrémédiablement une diminution des performances audiométriques vocales. Les méthodes d’exploration fonctionnelle de la cochlée (potentiels d’action composite du nerf auditif, potentiel évoqués auditifs précoces) utilisent des stimuli sonores simples (clics, bouffées tonales) pour détecter une anomalie de codage des indices temporels. Le but de cette étude était de développer une méthode électrophysiologique capable de mesurer les réponses du nerf auditif à des stimuli modulés en amplitude.Matériel et méthodes : La réponse électrophysiologique du nerf auditif a été mesurée à l’aide d’une électrode placée sur la niche de la fenêtre ronde de la cochlée de gerbilles et de rats vieillissants. Les stimuli acoustiques consistaient en des bandes de bruit de 20 secondes modulées sinusoïdalement en amplitude et centrées sur 4, 8 et 16 kHz. Nous avons étudié le niveau, la profondeur de modulation, la fréquence de modulation et la fréquence porteuse.Résultats : Notre étude sur le modèle de perte sélective neuronale (ouabain) montre que l’analyse des potentiels globaux cochléaires permet de détecter une perte de fibres à basse activité spontanée dans le nerf auditif, résultat important car indétectable (« surdités cachées ») actuellement avec les tests utilisés en routine en clinique (EcoG et PEA) (Batrel, Huet, Hasselmann et al, Plos One 2017). Ensuite, en combinant le stimulus de cette étude avec une fonction sinusoïdale, nous avons développé et validé une méthode pour évaluer la qualité de codage de l’enveloppe par le nerf auditif. Nous avons appliqué cette méthode sur un modèle de vieillissement (rat Sprague-Dawley). Nos résultats suggèrent que le viellissement entraine une modifcation du phénotype des fibres du nerf auditif sans pertes de fibres associées (article Occelli, Hasselmann et al, soumis à eNeuro). Conclusion : Notre travail démontre qu’il est indispensable d’élargir le nombre de techniques d’exploration fonctionnelle de la cochlée car les tests utilisés en routine en clinique ne permettent pas de déceler des déficits subtils d’encodage dans le nerf auditif. La mesure de l’activité soutenue des fibres permet de détecter la perte sélective des neurones à basse activité spontanée, indétectable avec les méthodes classiques. Le changement de phénotype des fibres observé au cours du vieillissement du rat Sprague-Dawley est détectable avec notre méthode alors qu’il ne l’est pas avec le potentiel d’action composite du nerf auditif. / Background: Speech intelligibility in quiet is critically dependent on the temporal envelope of a sound signal. An abnormal coding of this temporal cue (due to infectious, immune, genetic, tumoral or environmental of origin) implies a decrease of speech recognition scores. The current proxy to probe deafness in clinical framework (Compound Action Potential of the auditory nerve, auditory brainstem responses) uses simplistic stimuli (clicks, tone bursts) to detect a such abnormal coding of the temporal cues. The aim of this study was to develop a new electrophysiology method in murins able to measure the auditory nerve responses to amplitude-modulation stimuli.Material and methods: The electrophysiology response of the auditory nerve was recorded using an electrode implanted onto the round window niche on normal-hearing gerbil cochlea and aging rat cochlea. The acoustical stimuli consisted of 20 seconds sinusoidally amplitude-modulated noise-band centered on 4, 8 and 16 kHz. We have studied varying sound level, the modulation depth, the modulation frequency and the carrier frequency.Results: Our study on the selective fiber loss ouabain model show the mass potentials recorded at the round window enable the detection of low spontaneous rate fibers in gerbil auditory nerve. This result is important because the current clinical used tests aren’t enough sensitive to detect a such coding impairment (CAP, ABR) (Batrel, Huet, Hasselmann et al., 2017). Then we combined the stimulus of this previous study with a sinusoidal function to develop a new method to assess the envelope coding by the auditory nerve. We validated this new method. Last, we used our method on an aging model (Sprague-Dawley rat). Our results suggest aging leads to a phenotype change of auditory nerve fibers without associated fiber loss (article Occelli, Hasselmann et al, submitted to eNeuro).Conclusion: Our study shows it’s indispensable to expand the number of tools to probe the cochlea because the current clinical used tests aren’t enough sensitive to detect subtle deficits of encoding in the auditory nerve. The recording of the fiber sustained activity enable to detect the selective loss of low-spontaneous rate neurons. A such loss is undetectable with classical clinical tools. The phenotype change of fibers we observed in aging Sprague-Dawley rats is detectable with our method whereas it’s not using the compound action potential of the auditory nerve.

Au cours des dernières années, la photonique intégrée sur silicium a progressé rapidement. Les modulateurs issus de cette technologie présentent des caractéristiques potentiellement intéressantes pour les systèmes de communication à courte portée. En effet, il est prévu que ces modulateurs pourront être opérés à des vitesses de transmission élevées, tout en limitant le coût de fabrication et la consommation de puissance. Parallèlement, la modulation d’amplitude multi-niveau (PAM) est prometteuse pour ce type de systèmes. Ainsi, ce travail porte sur le développement de modulateurs de silicium pour la transmission de signaux PAM. Dans le premier chapitre, les concepts théoriques nécessaires à la conception de modulateurs de silicium sont présentés. Les modulateurs Mach-Zehnder et les modulateurs à base de réseau de Bragg sont principalement abordés. De plus, les effets électro-optiques dans le silicium, la modulation PAM, les différents types d’électrodes intégrées et la compensation des distorsions par traitement du signal sont détaillés.Dans le deuxième chapitre, un modulateur Mach-Zehnder aux électrodes segmentées est présenté. La segmentation des électrodes permet la génération de signaux optiques PAM à partir de séquences binaires. Cette approche permet d’éliminer l’utilisation de convertisseur numérique-analogique en intégrant cette fonction dans le domaine optique, ce qui vise à réduire le coût du système de communication. Ce chapitre contient la description détaillée du modulateur, les résultats de caractérisation optique et de la caractérisation électrique, ainsi que les tests systèmes. De plus, les tests systèmes incluent l’utilisation de pré-compensation ou de post-compensation du signal sous la forme d’égalisation de la réponse en fréquence pour les formats de modulation PAM-4 et PAM-8 à différents taux binaires. Une vitesse de transmission de 30 Gb/s est démontrée dans les deux cas et ce malgré une limitation importante de la réponse en fréquence suite à l’ajout d’un assemblage des circuits radiofréquences (largeur de bande 3 dB de 8 GHz). Il s’agit de la première démonstration de modulation PAM-8 à l’aide d’un modulateur Mach-Zehnder aux électrodes segmentées. Finalement, les conclusions tirées de ce travail ont mené à la conception d’un deuxième modulateur Mach-Zehnder aux électrodes segmentées présentement en phase de test, dont les performances montrent un très grand potentiel. Dans le troisième chapitre, un modulateur à réseau de Bragg à deux sauts de phase est présenté. L’utilisation de réseaux de Bragg est une approche encore peu développée pour la modulation. En effet, la réponse spectrale de ces structures peut être contrôlée précisément, une caractéristique intéressante pour la conception de modulateurs. Dans ces travaux, nous proposons l’ajout de deux sauts de phase à un réseau de Bragg uniforme pour obtenir un pic de transmission dans la bande de réflexion de celui-ci. Ainsi, il est possible d’altérer l’amplitude du pic de transmission à l’aide d’une jonction pn. Comme pour le deuxième chapitre, ce chapitre inclut la description détaillée du modulateur, les résultats des caractérisations optique et électrique, ainsi que les tests systèmes. De plus, la caractérisation de jonctions pn à l’aide du modulateur à réseau de Bragg est expliquée. Des vitesses de transmission PAM-4 de 60 Gb/s et OOK de 55 Gb/s sont démontrées après la compensation des distorsions des signaux. À notre connaissance, il s’agit du modulateur à réseau de Bragg le plus rapide à ce jour. De plus, pour la première fois, les performances d’un tel modulateur s’approchent de celles des modulateurs de silicium les plus rapides utilisant des microrésonateurs en anneau ou des interféromètres Mach-Zehnder. / In recent years, silicon photonics has developed quickly. Modulators coming from this technology show potentially interesting characteristics for short reach communication systems. In fact, these modulators are expected to reach high transmission speeds, while limiting the fabrication cost and the systems power consumption. At the same time, pulse amplitude modulation (PAM) is promising for this type of systems. Thus, this work focuses on the development of silicon modulators for the transmission of PAM signals. In the first chapter, the necessary theoretical concepts to silicon modulators designing are presented. Mach-Zehnder modulators and Bragg grating modulators are the main focus of this section. Moreover, the theory surrounding electro-optical effects in silicon, PAM modulation, integrated electrodes and digital signal processing is detailed. In the second chapter, a segmented Mach-Zehnder modulator is presented. The electrodes segmentation enables optical PAM signals generation using binary signaling. This approach eliminates the need for an external digital-to-analog converter by integrating this function in the optical domain, in order to try to lower the communication system cost. This chapter contains a detailed modulator description, optical and electrical characterization results and system tests. Furthermore, the system tests include the application of pre-compensation and post-compensation to the signal by equalizing its frequency response for PAM-4 and PAM-8 modulation formats at different binary rates. A transmission speed of 30 Gb/s is demonstrated in both cases, despite the limited frequency response obtained after the RF circuit packaging was added (8 GHz 3 dB bandwidth). This is the first PAM-8 modulation demonstration using a segmented Mach-Zehnder modulator. Finally, the conclusions from this work have led to a second segmented Mach-Zehnder modulator design currently under test, whose performances are showing great potential. In the third chapter, a dual phase-shift Bragg grating modulator is presented. The use of Bragg gratings for modulation is an approach still largely unexplored. Indeed, the spectral response of these structures can be precisely controlled; an interesting characteristic for modulators. In this work, we propose to add two phase-shifts to a uniform Bragg grating to create a sensitive transmission peak in its reflection band. Thus, the transmission peak amplitude can be changed with the help of a pn junction. Similarly to the second chapter, this chapter includes a detailed modulator description, optical and electrical characterization results and system tests. Additionally, the pn junction characterization using the Bragg grating modulator is explained. Transmission speed up to 60 Gb/s PAM-4 and 55 Gb/s OOK are demonstrated after the compensation of the signal distortions. To our knowledge, this is the fastest Bragg grating modulator demonstrated to the day. urthermore, for the first time, the performances of a Bragg grating modulator are approaching those of the typically faster micro-ring or Mach-Zehnder silicon modulators.

Ce mémoire présente une nouvelle méthode permettant de caractériser la phase spectrale d'impulsions courtes se propageant dans de la fibre optique. L'information sur la phase des impulsions est extraite de l'analyse du signal temporel généré par l'interférence entre deux bandes spectrales sélectionnées par un réseau de Bragg. L'accord du réseau de Bragg, par l'application d'une contrainte sur la fibre optique, permet de déterminer la phase relative de toutes les composantes spectrales. Afin d'obtenir une bonne résolution spectrale, le réseau de Bragg est constitué d'une structure de type Fabry-Perot distribué qui transmet deux bandes spectrales distinctes selon la polarisation du signal indicent. Nous traitons le cas d'une modulation en amplitude périodique du signal analysé, avec une validation expérimentale, et nous menons des simulations pour une modulation en amplitude pseudoaléatoire. Nous discutons des limites de cette méthode de caractérisation et nous mettons en évidence l'importance de bien contrôler la polarisation du signal incident. Finalement, nous expliquons pourquoi cette méthode ne s'applique pas à une modulation en amplitude pseudo-aléatoire.

Le travail de thèse traite de l'analyse des signaux et des images par décomposition modale empirique (EMD) et par modèles AM-FM. Dans la première partie de cette thèse, nous apportons des cadres théoriques à l'EMD 1D et 2D. Nous approchons localement les enveloppes supérieures et inférieures, dans le processus de tamisage de l'EMD, par des opérateurs continus. Par suite, nous formulons différemment la moyenne locale et prouvons que les itérations du tamisage 1D et 2D peuvent être approchées par des équations aux dérivées partielles (EDP) bien posées. Nous apportons des justifications théoriques et proposons des caractérisations analytiques des modes empiriques 1D et 2D. Ce travail a permis d'éclaircir de nombreux points et notions relatifs à l'EMD, et définis en 1D comme en 2D, que de manière très intuitive ou sur la base de simulations numériques contrôlées. Nous apportons de la sorte des contributions théoriques à l'EMD 1D et 2D, initialement définie par un algorithme et dont la principale limite est le manque de cadre théorique. Enfin, nous proposons de nouveaux algorithmes EMD 1D et 2D, et résolvons numériquement les EDP proposées en 1D et 2D. Nous illustrons nos approches par EDP sur de nombreux signaux et images. Dans la seconde partie, nous étudions les modèles AM-FM pour l'analyse d'images. Ces modèles se basent sur une décomposition des images en composantes regroupant les niveaux de gris des parties texturées (AM), d'une part, et une partie contenant la géométrie de l'image (FM), d'autre part. Nous proposons d'abord une amélioration de la démodulation d'images large bande. Dans un deuxième temps, nous explorons la démodulation d'images avec les opérateurs de Teager-Kaiser d'ordres supérieurs (HODEO 2D), en proposant de meilleurs algorithmes de démodulation, basés sur les HODEO 2D. Nous proposons ensuite une application à la segmentation d'images sonar et illustrons nos approches sur de nombreuses images. Les résultats sont comparés à ceux obtenus avec l'algorithme DESA (Discrete Energy Separation Algorithm) et l'approche par image analytique.

La consommation d'énergie des centres de données est un enjeu majeur. Leurs communications internes représentent près du quart de cette consommation. Les technologies de commutation optique ont en principe une meilleure efficacité énergétique que les solutions actuelles. Ce travail porte sur les réseaux optiques en mode paquet pour des centres de données de petite et moyenne taille. Il s'est déroulé dans le cadre du projet EPOC (Energy Proportional and Opportunistic Computing) qui s'intéresse à la réduction de la consommation d'énergie d'un centre de données alimenté partiellement par des sources renouvelables. Une hypothèse clé est l'absence d'un réseau de stockage dédié réduisant ainsi la consommation des interconnexions. Par contre, afin de pouvoir éteindre certains serveurs selon la charge de travail et l'énergie disponible, le débit doit être de l'ordre de 100 Gbit/s. Après un état de l'art des réseaux optiques pour centre de données nous choisissons une solution reposant sur une infrastructure entièrement passive et des émetteurs rapidement accordables en longueur d'onde, proposée récemment dans la littérature (POPI).Nous étudions les limitations dues aux composants (pertes d'insertion, plage d'accord et espacement des canaux). Nous proposons une extension (E-POPI) qui permet d'augmenter le nombre de serveurs connectés en utilisant plusieurs plages de longueurs d'onde. Pour les centres de données de plus grande taille nous proposons un réseau à deux étages (intra- et inter-racks) opérant respectivement dans les bandes C et L, POPI+. La connexion entre étages se fait via une passerelle transparente dans un sens et opaque dans l'autre. Différentes solutions de contrôle des deux étages sont détaillées.Un des éléments essentiels de faisabilité de ces architectures est de concilier la montée en débit avec les pertes du réseau passif d'interconnexion. Les techniques cohérentes des transmissions longue distance ne sont pas actuellement envisageables pour un centre de données. Nous avons donc étudié les formats PAM 4 et 8, par simulation avec différents débits (jusqu'à 112 Gbit/s et récepteurs (PIN, APD et SOA-PIN) et aussi, expérimentalement, à 12 et 18 Gbit/s. Nous avons développé une méthode de compensation des distorsions générées par les différents composants qui procure un compromis entre précision de correction et temps de calcul.Ces résultats nous permettent de déterminer les pertes d'insertion tolérables. Nous les combinons avec les limitations liées à la plage d'accord des émetteurs et à l'encombrement spectral des canaux occupant des fenêtres multiples de 12,5 GHz pour dimensionner les différentes architectures. Les réseaux POPI, E-POPI et POPI+ permettent respectivement la connexion de 48, 99 et 2352 entités à 112 Gbit/s. Nos évaluations tiennent compte d'une possible dispersion des caractéristiques des principaux composants. / Data-center energy consumption is nowadays a major issue. Intra-data-center networking accounts almost for a quarter of the data-center total power consumption. Optical switching technologies could provide higher power efficiency than current solutions based on electrical-packet switching. This work focuses on optical-packet-switched networks for small- and medium-size data centers. It takes part of the EPOC (Energy-Proportional and Opportunistic Computing) project, which main interest consists on reducing the overall power consumption of a data center partially powered by renewable sources. A key assumption is that our data center does not rely on a dedicated storage network, in order to reduce the consumption of those interconnections. In addition, with the aim of being able to turn off some servers according to the workload and the available energy, the bit rate must be close to 100 Gbit/s. We have chosen, after studying the state of the art of data-center interconnects, a purely passive network architecture based on fast-wavelength-tunable transmitters under the name of POPI.We study POPI's limitations due to its components (insertion loss, tuning range and channel spacing). We then propose an extension called E-POPI that allows to increase the number of connected servers by using several transmission bands. For larger data centers, we propose POPI+, a two-stage infrastructure for intra- and inter-rack communications operating in the C and L bands, respectively. The connection between both stages is done via a transparent gateway in one direction and an opaque one in the other. We discuss different control solutions for both stages.The feasibility of these architectures depends on, among other factors, dealing with bit-rate increasing and power losses of a passive interconnect. Coherent long-distance-transmission techniques are not currently suited to data centers. We therefore studied PAM 4 and 8 modulation formats with direct detection. On one hand, by simulation, with different bit rates (up to 112 Gbit/s) and receivers (PIN, APD and SOA-PIN) and, on the other hand, experimentally, at 12 and 18 Gbit/s. We have developed a method for compensating the distortions generated by the different network components. Our method takes into account a good tradeoff between correction accuracy and computation time.Simulation results allow us to determine the amount of insertion loss that may be supported. We then combine these results with the limitations of transmitters-tuning range and channel spacing using multiple of 12.5 GHz slots for dimensioning the proposed architectures. POPI, E-POPI and POPI+ interconnects allow the connection of 48, 99 and 2352 entities, respectively, at 112 Gbit/s. Our assessments take into account a potential dispersion of the characteristics of the main architecture components.

Cette recherche visait à clarifier les mécanismes de bas niveau impliqués dans la détection de la modulation de fréquence (FM). Les sons naturels véhiculent des modulations d’amplitude et de fréquence saillantes essentielles à la communication. L’analyse des réponses de neurones auditifs du noyau cochléaire montre que les propriétés spectro-temporelles des stimuli de FM de basse cadence sont représentées par deux mécanismes distincts basés sur le verrouillage en phase à l’enveloppe temporelle (ENV) et à la structure temporelle fine (TFS). La contribution relative de chaque mécanisme s’avère très dépendante des paramètres de stimulation (fréquence porteuse, cadence de modulation et profondeur de modulation) mais aussi du type de neurones, chacun étant spécialisé pour un type de représentation ou l'autre. L’existence de ces deux mécanismes de codage neuronal a été confirmée chez les auditeurs humains en utilisant deux paradigmes psychophysiques. Les résultats de ces études démontrent également que le mécanisme de codage de TFS est efficace dans des conditions d'écoute défavorables (e.g. en présence de modulations interférentes). Cependant, le mécanisme de codage de TFS est susceptible de se dégrader avec l'âge et plus encore avec la perte auditive, alors que le mécanisme de codage d’ENV semble relativement épargné. Deux modèles computationnels ont été développés afin d’expliquer les contributions des indices d’ENV et de TFS dans le système auditif normal et malentendant. / This research aimed at clarifying the low-level mechanisms involved in frequency-modulation (FM) detection. Natural sounds convey salient amplitude- and frequency-modulation patterns crucial for communication. Results from single auditory neurons in the cochlear nucleus show that the spectro-temporal properties of low-rate FM stimuli are accurately represented by two distinct mechanisms based on neural phase-locking to temporal envelope (ENV) and temporal fine structure (TFS) cues. The relative contribution of each mechanism was found to be highly dependent on stimulus parameters (carrier frequency, modulation rate and modulation depth) and also on the type of neuron, with clear specializations for one type of representation or the other. The validity of those two neural encoding mechanisms was confirmed for human listeners using two psychophysical paradigms. Results from those studies also demonstrate that the TFS coding mechanism is efficient in adverse listening conditions, like in the presence of interfering modulations. However, the TFS coding mechanism is prone to decline with age and even more with hearing loss, while the ENV coding mechanism seems relatively spared. Two computational models were developed to fully explain the contributions of ENV and TFS cues in the normal and impaired auditory system.

Les signaux de communication, dont la parole, contiennent des modulations d'amplitude et de fréquence relativement lentes qui jouent un rôle capital dans l'identification et la discrimination des sons. Le but de ce programme de recherche doctorale est de comprendre plus finement les mécanismes impliqués dans la perception de l'AM et de la FM, et de clarifier les effets du vieillissement et de la perte auditive neurosensorielle sur ceux-ci. Les seuils auditifs de détection d'AM et de FM sont mesurés pour des sujets normo-entendants (NE) jeunes et âgés, ainsi que pour des sujets malentendants (ME) âgés, à basse fréquence porteuse (500 Hz) et à basse cadence de modulation (2 et 20 Hz). Le nombre de cycles de modulation, N, varie entre 2 et 9. Les seuils de détection de FM sont mesurés en présence d'une AM interférente, de façon à contraindre l'utilisation des indices d’enveloppe temporelle. Pour l'ensemble des groupes, les seuils de détection d'AM et de FM sont meilleurs à 2 qu'à 20 Hz. La sensibilité à l'AM et la FM s'améliore lorsque N augmente, démontrant une intégration temporelle des indices d’AM et de FM. Pour l’AM, les effets du vieillissement et de la perte auditive sont antagonistes: aux deux cadences de modulation, la sensibilité à l'AM décline avec l'âge, tandis qu'elle s'améliore en présence d'une perte auditive. L'intégration temporelle est similaire pour les deux groupes de NE, tandis que l'intégration temporelle est améliorée chez les sujets ME. Pour la sensibilité à la FM, l'âge dégrade sélectivement les seuils de détection de FM à basse cadence de modulation, tandis que la perte auditive a un effet délétère global aux deux cadences de modulation. L'intégration temporelle est similaire pour l'ensemble des groupes. Deux modèles computationnels (mono-bande et multi-bandes) utilisant un banc de filtres de modulation et un processus d'appariement de gabarit sont développés pour rendre compte des données. Pris ensemble, les données psychophysiques et de modélisation suggèrent que: 1) pour des cadences de modulation rapides, la détection d'AM et de FM sont encodés par un mécanisme commun, probablement basé sur les indices d’enveloppe temporelle. A l'inverse, à basse cadence de modulation, l'AM et la FM sont encodés par des mécanismes distincts, utilisant probablement et respectivement des indices d’enveloppe temporelle et de structure temporelle fine; 2) le vieillissement dégrade la sensibilité à l'AM et la FM (i.e. les indices d’enveloppe temporelle et de structure temporelle fine), mais affecte plus fortement ces derniers; 3) la perte auditive n'affecte pas la sensibilité à l'AM (indices d’enveloppe temporelle), mais dégrade la sensibilité à la FM aux deux cadences de modulation; 4) Les processus décisionnels et mnésiques impliqués dans l'intégration temporelle d'AM et de FM sont préservés par le vieillissement. En présence d'une perte auditive, l'intégration temporelle d'AM est améliorée, probablement en raison de la perte de compression cochléaire, tandis que l'intégration temporelle en FM reste préservée. Toutefois, certains aspects de l’efficacité de traitement (modélisés par un bruit interne) déclinent avec l’âge et encore plus fortement avec une perte auditive. Les implications de ces résultats pour la définition, le diagnostic et la réhabilitation de la presbyacousie sont discutés. / Communication sounds, including speech, contain relatively slow (<5-10 Hz) patterns of amplitude modulation (AM) and frequency modulation (FM) that play an important role in the discrimination and identification of sounds. The goal of this doctoral research program was to better understand the mechanisms involved in AM and FM perception and to clarify the effects of age and hearing loss on AM and FM perception. AM and FM detection thresholds were measured for young and older normal-hearing (NH) listeners and for older hearing-impaired (HI) listeners, using a low carrier frequency (500 Hz) and low modulation rates (2 and 20 Hz). The number of modulation cycles, N, varied between 2 to 9. FM detection thresholds were measured with and without an interfering AM to disrupt temporal-envelope cues. For all groups of listeners, AM and FM detection thresholds were lower for the 2-Hz than for the 20-Hz rate. AM and FM sensitivity improved with increasing N, demonstrating temporal integration for AM and FM detection. As for AM thresholds, opposite effects of age and hearing loss were observed: AM sensitivity declines with age, but improves with hearing loss at both modulation rates. Temporal integration of AM cues was similar across NH listeners, but better for HI listeners. As for FM sensitivity, ageing degrades FM thresholds at the low modulation rate only, whereas hearing loss has a deleterious effect at both modulation rates. Temporal integration of FM cues was similar across all groups. Two computational models (a single-band and a multi-band version) using the modulation filterbank concept and a template-matching decision strategy were developed in order to account for the data. Overall, the psychophysical and modeling data suggest that: 1) at high modulation rates, AM and FM detection are coded by a common underlying mechanism, possibly based on temporal-envelope cues. In contrast, at low modulation rates, AM and FM are coded by different mechanisms, possibly based on temporal-envelope cues and temporal-fine-structure cues, respectively. 2) Ageing reduces sensitivity to both AM and FM (i.e., both temporal-envelope and temporal-fine-structure cues), but more so for the latter. 3) Hearing loss does not affect sensitivity to AM (temporal-envelope cues) but impairs FM sensitivity at both rates. 4) The memory and decision processes involved in the temporal integration of AM and FM cues are preserved with age. With hearing loss, the temporal integration of AM cues is enhanced, probably due to the loss of amplitude compression, while the temporal integration of FM cues remains unchanged. Still, some aspects of processing efficiency (as modeled by internal noise) decline with age and even more following cochlear damage. The implications for the definition, diagnosis and rehabilitation of presbyacysis are discussed.