Notre travail s’inscrit dans une conception fonctionnaliste de la mémoire qui se donne pour objectif de décrire le fonctionnement de la mémoire plus que sa structure. Notre assise théorique est basée sur le modèle Act-in qui postule que la mémoire est représentée par un ensemble de traces multidimensionnelles. Ces traces comporteraient l’ensemble des dimensions d’une expérience (e.g., motrices, sensorielles, émotionnelles). Pour rendre compte de l’émergence des connaissances, ce modèle repose sur deux mécanismes : l’activation et l’intégration. Notre travail avait pour objectif de spécifier les relations fonctionnelles entre activation et intégration à travers les mécanismes perceptifs et les mécanismes mnésiques. Nous avons également proposé un mécanisme d’interaction, permettant de rendre compte de la formation des traces sensorielles en mémoire. Comme le modèle Act-in conçoit les traces en mémoire comme étant multidimensionnelles, nous avons étudié les différentes relations entre mécanismes d’intégration, interaction et activation via le prisme de la multimodalité. Ce travail s’est organisé autour de deux grands axes expérimentaux, un premier tourné vers l’intégration en perception et l’autre vers l’intégration en mémoire.Dans un premier axe, nous avons introduit la notion d’interaction multimodale pour rendre compte des relations entre modalités sensorielles dans des tâches perceptives. Nous avons montré que lorsque des interactions sensorielles étaient systématiquement répétées, les performances de sujets étaient meilleures que celles observées dans un contexte multimodal dans lequel les modalités sensorielles n’entretenaient pas de lien. Nous avons mesuré à l’aide d’un outil mathématique, le Race Model, le gain multi-sensoriel dans diverses conditions. Nous avons montré que le Race Model mesurait un gain multi-sensoriel essentiellement lorsque la tâche n’impliquait pas de processus mnésiques (i.e., détection). Selon nous, cela montre que cet outil mathématique est plus sensible à l’interaction multimodale, lorsque les composants sensoriels ne sont pas intégrés en mémoire.Dans un second axe, nous avons développé un paradigme expérimental permettant de mesurer les effets d’un encodage sensoriel sur une récupération ultérieure (i.e., catégorisation, reconnaissance et rappel libre). Nous avons montré qu’une association multimodale congruente lors d’un encodage (e.g., image de chien et aboiement du chien) améliorait significativement les performances dans diverses tâches de mémoire. Selon nous, l’activation des dimensions auditives associées au sein de la trace explique cette facilitation lors de la récupération. Nous avons également montré qu’une association multimodale non congruente lors de l’encodage (e.g., image d’un chien et bruit blanc) perturbait la récupération en mémoire à long terme. Ce résultat apporte un argument supplémentaire en faveur des modèles de mémoire qui postulent que les connaissances sont avant tout sensorielles.Pour résumer, ce travail a permis dans un premier temps de proposer un mécanisme d’interaction multimodale nécessaire à l’intégration des composants sensoriels en mémoire. Dans un second temps, nous avons montré que des modalités sensorielles associées lors de l’encodage pouvait être réactivées ultérieurement et faciliter le traitement uniquement si les modalités sensorielles étaient sémantiquement congruentes. Ce résultat renforce la conception d’une mémoire organisée autour de connaissances avant tout sensorielles.Enfin, les résultats que nous obtenons suggèrent que la mémoire et la perception partagent des traitements communs car un trait perceptivement absent peut influencer un trait perceptivement présent et réciproquement. Cela nous permet d’envisager une relation horizontale entre mémoire et perception et remet en question la conception traditionnelle top-down des liens entre mémoire et perception. / Our conception of memory has the aim to describe the memory process more than the memory architecture. Our theoretical approach is based on the Act-in model, postulating that memory is represented by a multidimensional set of traces. These traces should include all dimensions of an experience (e.g., sensory-motor and emotional components). This model relies on two mechanisms (i.e., activation and integration) in order to reveal the emergence of knowledge. The aim of this work was to specify the functional relationships between activation and integration through memory and perception mechanisms. We also proposed a mechanism of interaction, to understand the formation of sensory memory traces. The model Act-in is composed by multidimensional memory traces. Thus, we studied the relationship between integration, interaction and activation through multimodality. This work was organized around two main axis. On one hand perceptual integration and on the other hand the memory integration.In the first axis, we have introduced the concept of multimodal interaction to show the relationship between sensory modalities in perceptual tasks. Our results revealed that when sensory interactions were systematically repeated, the performance of subjects were better than those observed in a context in which multimodal sensory modalities did not maintain a link. We measured using a mathematical tool, the Race Model, multi-sensory gain under various conditions. We have shown that the Race Model measured multi-sensory gain, mainly when the task did not involve memory processes (i.e., detection). This mathematical tool seems to be more sensitive to multimodal interaction, when the sensory components are not integrated into memory.In the second axis, we used an experimental paradigm to measure the effects of sensory encoding on subsequent retrieval tasks (i.e., categorization, recognition and free recall). Our results showed that a congruent multimodal association at encoding (e.g., image of dog and the dog barking) improved performance in various memory tasks. It seems that the activation of the sensory dimensions could explain the facilitation during retrieval. Moreover, an incongruent multimodal association at encoding (e.g., image of a dog and white noise) disturbed performance from retrieval in long-term memory. This result provides a further argument supporting sensory-based memory model.In summary, we propose a multimodal interaction mechanism for the integration of sensory components in memory. Secondly, we have shown that sensory modalities associated during encoding could be reactivated later and facilitate the processing only when the sensory modalities were semantically congruent. This result improves the assumption that memory is sensory-based.Finally, theses results suggest that memory and perception share common features. The reactivation of a sensory dimension can influence the perceptual dimension processing and vice versa. This allows us to consider a horizontal relationship between memory and perception. In such case, the traditional relationship between memory and perception, as assumed to be top-down, could be questioned.

A integração audiovisual é capaz de melhorar a performance e a aprendizagem unissensorial. Esta integração ocorre mesmo quando uma das informações sensoriais não é consciente ao indivíduo, e.g. informação semântica auditiva pode impactar percepção visual inconsciente. No âmbito da percepção visual não consciente, o fluxo da informação fica restrito ao início do processamento cortical, não alcançando áreas de alta ordem, como a rede parietal-frontal. Considerando que as interações multissensoriais no córtex podem ocorrer desde estágios iniciais do processamento, levantamos a hipótese que a apresentação de estímulos visuais não conscientes pode beneficiar a aprendizagem auditiva de percepção de notas musicais. Neste estudo, testamos sujeitos em um paradigma de aprendizagem auditiva. Os indivíduos tinham como tarefa identificar seis notas diferentes separadas por 50 cents, ou ¼ de tom entre si. Os grupos foram divididos de acordo com o treinamento: auditivo (A), Auditivo + visual não consciente congruente (AV), e Auditivo + visual não consciente incongruente (AVi). Eles passaram por testes pré- e pós-treinamento de escolha forçada dentre seis alternativas somente com informação auditiva. Registramos dados de Eletroencefalografia (EEG) ao longo do experimento. A performance foi calculada por meio do Desvio Médio Absoluto das respostas com relação às notas corretas. Resultados comportamentais mostraram que o grupo AV não somente teve uma melhor performance durante o treinamento, quando a informação visual não consciente estava presente, como também apresentou um maior efeito do treinamento (melhora de pré- para pós-treinamento). Ambos os controles não diferiram entre si. Também mostramos que estes efeitos são devidos às notas da extremidade da escala. Os resultados de EEG mostram que a banda theta tem um papel fundamental na melhora da performance através do aumento da sincronização em áreas centrais e temporais, e da conectividade funcional entre córtices visuais e auditivos. Estes resultados são uma demonstração que asinterações multissensoriais ocorridas sem consciente são fortes o suficiente para aumentar a aprendizagem auditiva. Concluimos também que a conectividade funcional entre áreas corticais de processamento inicial aumenta depois de poucos minutos de treinamento. Além disso, esta tese levanta novas possibilidades para protocolos de aprendizagem perceptual auditiva, especialmente aqueles aplicado para aprendizagem de reconhecimento de notas musicais / Audiovisual integration may improve unisensory perceptual performance and learning. Interestingly, this integration may occur even when one of the sensory modalities is not conscious to the subject, e.g., semantic auditory information may impact nonconscious visual perception. Studies have shown that the flow of nonconscious visual information is mostly restricted to early cortical processing, without reaching higher-order areas, such as the parieto-frontal network. Thus, because multisensory cortical interactions may already occur in early stages of processing, we hypothesized that nonconscious visual stimulation without semantic information might facilitate auditory pitch learning. In this study we used a pitch learning paradigm, in which individuals had to identify six pitches in a scale with constant intervals of 50 cents. Subjects were assigned to one of three training groups: the test group (Auditory + congruent unconscious visual, AV), and two control groups (Auditory only, A, and Auditory + incongruent unconscious visual, AVi). Auditory-only tests were done before and after training in all groups. Electroencephalography (EEG) was recorded throughout the experiment. Results show that the test group (AV, with congruent nonconscious visual stimuli) performed better during the training, and showed a greater improvement from pre- to post-test. Control groups did not differ from one another. Changes in the AV group were mainly due to performances in the first and last pitches of the scale. We also observed consistent EEG patterns associated with this performance improvement in the AV group, especially higher theta-band synchronization among central and temporal areas, and stronger theta-band functional connectivity between visual and auditory cortices. Therefore, we show that nonconscious multisensory interactions are powerful enough to boost auditory perceptual learning, and that increased functional connectivity between early visual and auditory cortices after training might play a role in this effect. Moreover, weprovide a methodological contribution for future studies on auditory perceptual learning, particularly those applied to relative and absolute pitch training

The classic distinction between the body schema and the body image received renewed interest in cognitive psychology, in part because of the attempts by the leading psychologist Charles Spence and his co-authors to synthesise a mounting body of research into the multisensory nature and functional properties of the neural structures in primate cortex that are sensitive and responsive to cross-modal stimuli generated from the body and objects located close to the body, and the famous rubber hand illusion which purported to illustrate how the perception and understanding of what counts as one’s body, i.e., our body image, can be manipulated to include foreign, body-part-like, objects such as a rubber hand. This approach was intended to settle age old questions about how the body schema – the system sub-personal sensorimotor system that shapes, facilitates and regulates motor control – is implemented in the brain and address historic confusions about how the body schema should be understood as an explanatory concept, as well as the problems surrounding the body schema and image distinction on the grounds of the persistent conflation between the two concepts. However, after offering several proposals as to how the body schema should be used to organise and interpret the empirical data, the distinction fell out of favour with Spence and his colleagues on the grounds of the very problems they intended to resolve. The proposed solution is an alternative theoretical framework that, I shall argue, never materialised. Instead, the various definitions they disseminate, I will claim, simply serve to further perpetuate the same problems and confusions about the body schema. Thus, the current state of the literature on the body image and schema in cognitive psychology is in dire need of a conceptual framework that would help us situate and interpret the important empirical data. I propose that we revisit the philosophical debates that were inspired by the philosopher Shaun Gallagher as part of his project to provide a conceptual analysis of the body schema and image distinction and vindicate its status as an important explanatory device for the explanatory ambitions of embodied cognition. Gallagher’s analysis opens up important questions about how the sub-personal multisensory processes of the body schema not only facilitate moment-by-moment motor behaviours, but how they shape and optimise motor control across developmental timelines, as well the importance of the embodied configuration of an agent and its particular eco-niche for shaping and facilitating its motor behaviours. The second important argument of the thesis is that the response to Gallagher’s analysis has simply served to suppress the line of research that Gallagher inspired because the questions his analysis raises have been overshadowed by more general disputes between Gallagher and his opponents about the shape an analysis of the body schema from the perspective of embodied cognition should take. As such, potentially promising lines of research in relation to the body schema have since dried up. As part of my attempt to make progress on the issues that are laid out at the first and second stages of the thesis, the third stage will involve an exploration into the seminal Bayesian approach to understanding cross-modal cue optimisation as it applies to object perception (Banks & Ernst, 2002) and the recent extension of this paradigm to the multimodal sensorimotor processes that underpin motor behaviour in action-oriented cognitive science (e.g., Friston, 2010). The conclusion of the thesis is that the move from an embodied to an action-oriented analysis of the body schema, and the conceptual distinction of which it is part, provides us with the right kind of theoretical resources to begin to pursue fruitful avenues of research that allow us to begin to address the questions set out by Gallagher’s analysis whilst avoiding (some of) the pitfalls that beset the embodied approach. In the final chapter I use this model of the body schema to illustrate how it can provide the basis for working back up towards a comprehensive theory of the body image and schema distinction, which I then bring to bear on current, as-yet-unaddressed, issues in developmental psychology.

The present study aimed to investigate intranasal trigeminal sensitivity in a large sample of patients with anosmia due to different etiologies. We investigated the trigeminal detection threshold for formic acid in healthy controls (n = 96) and patients with anosmia due to head trauma (n = 18) or sinonasal disease (n = 54). Anosmics exhibited higher thresholds compared with normosmics (p < 0.001). In addition, thresholds were found to be higher in patients with posttraumatic anosmia compared to anosmics with sinonasal disease (p < 0.001). The data indicate that (1) loss of olfactory sensitivity in humans may be associated with a decreased sensitivity towards trigeminal stimuli and (2) alteration of intranasal trigeminal function is stronger in patients with posttraumatic anosmia compared to patients with sinonasal disease. This may have implications for the medicolegal investigation of anosmic patients where trigeminal stimuli are frequently used to assess the patient’s response bias. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

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Thèse de doctorat réalisé en cotutelle avec l'Université catholique de Louvain, Belgique (Faculté de médecine, Institut de Neuroscience) / Percevoir et synchroniser ses mouvements à une pulsation régulière en musique est une capacité largement répandue chez l’Homme, et fondamentale aux comportements musicaux. La pulsation et la métrique en musique désignent généralement une organisation temporelle périodique perçue à partir de stimuli acoustiques complexes, et cette organisation perceptuelle implique souvent une mise en mouvement périodique spontanée du corps. Cependant, les mécanismes neuraux sous-tendant cette perception sont à l’heure actuelle encore méconnus. Le présent travail a donc eu pour objectif de développer une nouvelle approche expérimentale, inspirée par l’approche électrophysiologique des potentiels évoqués stationnaires, afin d’explorer les corrélats neuraux à la base de notre perception de la pulsation et de la métrique induite à l’écoute de rythmes musicaux. L’activité neurale évoquée en relation avec la perception d’une pulsation a été enregistrée par électroencéphalographie (EEG) chez des individus sains, dans divers contextes : (1) dans un contexte d’imagerie mentale d’une métrique appliquée de manière endogène sur un stimulus auditif, (2) dans un contexte d’induction spontanée d’une pulsation à l’écoute de patterns rythmiques musicaux, (3) dans un contexte d’interaction multisensorielle, et (4) dans un contexte de synchronisation sensorimotrice. Pris dans leur ensemble, les résultats de ces études corroborent l’hypothèse selon laquelle la perception de la pulsation en musique est sous-tendue par des processus de synchronisation et de résonance de l’activité neurale dans le cerveau humain. De plus, ces résultats suggèrent que l’approche développée dans le présent travail pourrait apporter un éclairage significatif pour comprendre les mécanismes neuraux de la perception de la pulsation et des rythmes musicaux, et, dans une perspective plus générale, pour explorer les mécanismes de synchronisation neurale. / The ability to perceive a regular beat in music and synchronize to it is a widespread human skill. Fundamental to musical behavior, beat and meter refer to the perception of periodicities while listening to musical rhythms, and usually involve spontaneous entrainment to move on these periodicities. However, the neural mechanisms underlying entrainment to beat and meter in Humans remain unclear. The present work tests a novel experimental approach, inspired by the steady-state evoked potential method, to explore the neural dynamics supporting the perception of rhythmic inputs. Using human electroencephalography (EEG), neural responses to beat and meter were recorded in various contexts: (1) mental imagery of meter, (2) spontaneous induction of a beat from rhythmic patterns, (3) multisensory integration, and (4) sensorimotor synchronization. Our results support the view that entrainment and resonance phenomena subtend the processing of musical rhythms in the human brain. Furthermore, our results suggest that this novel approach could help investigating the link between the phenomenology of musical beat and meter and neurophysiological evidence of a bias towards periodicities arising under certain circumstances in the nervous system. Hence, entrainment to music provides an original framework to explore general entrainment phenomena occurring at various levels, from the inter-neural to the inter-individual level.

La vision joue un rôle très important dans la prévention du danger. La douleur a aussi pour fonction de prévenir les lésions corporelles. Nous avons donc testé l’hypothèse qu’une hypersensibilité à la douleur découlerait de la cécité en guise de compensation sensorielle. En effet, une littérature exhaustive indique qu’une plasticité intermodale s’opère chez les non-voyants, ce qui module à la hausse la sensibilité de leurs sens résiduels. De plus, plusieurs études montrent que la douleur peut être modulée par la vision et par une privation visuelle temporaire. Dans une première étude, nous avons mesuré les seuils de détection thermique et les seuils de douleur chez des aveugles de naissance et des voyants à l’aide d’une thermode qui permet de chauffer ou de refroidir la peau. Les participants ont aussi eu à quantifier la douleur perçue en réponse à des stimuli laser CO2 et à répondre à des questionnaires mesurant leur attitude face à des situations douloureuses de la vie quotidienne. Les résultats obtenus montrent que les aveugles congénitaux ont des seuils de douleur plus bas et des rapports de douleur plus élevés que leurs congénères voyants. De plus, les résultats psychométriques indiquent que les non-voyants sont plus attentifs à la douleur. Dans une deuxième étude, nous avons mesuré l’impact de l'expérience visuelle sur la perception de la douleur en répliquant la première étude dans un échantillon d’aveugles tardifs. Les résultats montrent que ces derniers sont en tous points similaires aux voyants quant à leur sensibilité à la douleur. Dans une troisième étude, nous avons testé les capacités de discrimination de température des aveugles congénitaux, car la détection de changements rapides de température est cruciale pour éviter les brûlures. Il s’est avéré que les aveugles de naissance ont une discrimination de température plus fine et qu’ils sont plus sensibles à la sommation spatiale de la chaleur. Dans une quatrième étude, nous avons examiné la contribution des fibres A∂ et C au traitement nociceptif des non-voyants, car ces récepteurs signalent la première et la deuxième douleur, respectivement. Nous avons observé que les aveugles congénitaux détectent plus facilement et répondent plus rapidement aux sensations générées par l’activation des fibres C. Dans une cinquième et dernière étude, nous avons sondé les changements potentiels qu’entrainerait la perte de vision dans la modulation descendante des intrants nociceptifs en mesurant les effets de l’appréhension d’un stimulus nocif sur la perception de la douleur. Les résultats montrent que, contrairement aux voyants, les aveugles congénitaux voient leur douleur exacerbée par l’incertitude face au danger, suggérant ainsi que la modulation centrale de la douleur est facilitée chez ces derniers. En gros, ces travaux indiquent que l’absence d’expérience visuelle, plutôt que la cécité, entraine une hausse de la sensibilité nociceptive, ce qui apporte une autre dimension au modèle d’intégration multi-sensorielle de la vision et de la douleur. / Vision is important for avoiding encounters with objects in the environment that may imperil physical integrity. Since pain also plays a major role in preventing bodily injury, we tested whether, in the absence of vision, pain hypersensitivity would arise from an adaptive shift to other sensory channels. Indeed, a wealth of literature indicates that blindness leads to sensory compensation and crossmodal plasticity. Furthermore, studies have shown that pain perception can be modulated by vision and by temporary visual deprivation. In a first study, we measured innocuous and noxious thermal thresholds using a Peltier-based thermotester in congenitally blind and normal sighted participants. We also assessed their suprathreshold pain ratings using a CO2 laser device and evaluated their attitude towards daily pain encounters using questionnaires on attention and anxiety. Results show that congenitally participants have lower pain thresholds and higher suprathreshold pain ratings. The psychometric data further indicates that they are more attentive to pain compared to their sighted peers. In a second study, we investigated whether visual experience has an impact on pain perception by replicating the first study in late blind participants. Results indicate that individuals who lost sight later in life are similar to the sighted in every aspect of pain perception that we measured. In a third study, we tested whether blind individuals have supranormal skills in detecting small and quick increases in temperature, as these thermal cues of the environment might help identifying and avoiding potentially harmful objects. Results show that congenitally blind participants outperform their sighted peers and that they are more susceptible to spatial summation of heat. In a fourth study, we examined the contribution of A∂ and C-fibres to blind individuals’ nociceptive processing, as these fibres are thought to signal the first and second pain, respectively. Our findings indicate that congenital blindness leads to an enhanced detection to C-fibre mediated sensations and to faster reaction times to these nociceptive inputs. In a fifth and final study, we probed the potential changes in the descending modulation of nociceptive inputs following visual deprivation by measuring the effects of psychological factors like anticipation and anxiety on blind individuals’ pain perception. Results show that congenitally blind participants are more sensitive to pain in response to uncertainty about threat, suggesting that they are more susceptible to top-down modulation of pain. Overall, this work indicates that visual deprivation from birth, but not later in life, causes a leftward shift in the stimulus–response function to nociceptive stimuli and lends new support to a model of sensory integration of vision and pain processing.

La kinesthésie chez l’Homme repose sur le traitement des multiples informations sensorielles générées au cours de l’action. Notre démarche expérimentale vise à évaluer l’apport respectif des sensibilités proprioceptive musculaire, tactile et visuelle à la perception des mouvements du corps. Utilisant des leurres sensoriels capables de créer des illusions kinesthésiques, nous recherchons, lors d'approches psychophysiques et en neuroimagerie, les règles et aires cérébrales impliquées dans la fusion multisensorielle. Ce travail confirme que chacune des trois modalités véhicule des informations pertinentes pour le système nerveux central (SNC), qui se combinent différemment selon la vitesse du mouvement et les modalités en présence. Tact et vision véhiculent des informations cinématiques redondantes, complémentaires de la proprioception, relatives aux mouvements du corps dans son environnement. Elles semblent plus fiables pour coder des mouvements lents (Blanchard et al., 2011, 2013). L'IRMf met en lumière un réseau de convergence hétéromodal de perception d’un mouvement de la main et confirme que les régions pariéto-cérebello-insulaires sont le siège de processus d'intégration supramodaux. En combinant trois signaux sensoriels différents, ce travail fournit la preuve originale de leur intégration à différents niveaux du SNC, des aires primaires, jusqu’aux aires supérieures du traitement de l’information. Rappelant le modèle de "Modality Appropriateness" de Welch & Warren (1986), nos résultats soutiennent l'idée d'une pondération des entrées, optimisant la kinesthésie, en fonction de leur relative pertinence à coder un évènement donné. / Human kinesthesia is based on the processing of a great amount of sensory information available during action. To assess the respective contribution of muscle proprioception, vision and touch of self-movement perception, our experimental approach relies on sensory lures likely to generate illusory sensations of movement. In psychophysics and functional neuroimaging (fMRI) experimental setting, we try to better understand how and where this "multisensory fusion" occurs. This work confirms that each modality conveys kinesthetic information relevant for the central nervous system (CNS), is combined in a non-equivalent way according to the velocity of encoded movement and sensory modalities involved. Tact and vision seem to provide redundant cinematic information about body movements relatively to environment, complementary to muscle proprioceptive signals and seem to be more reliable for coding small velocities (Blanchard et al., 2011, 2013). Our neuroimaging results highlight a heteromodal network involved during kinesthesia and confirms that a supramodal insulo-cerebello-parietal region is the substrate for trisensory integration processing. By combining three kinesthetic signals from different sensory origins, this work provides evidence of integration at different levels of the CNS. Recalling the "Modality Appropriateness" model of Welch & Warren (1986), our results also support the idea of a weighted integration of sensory inputs, which would optimize kinesthesia, based on their relative relevance to encode a given event.

Percevoir et synchroniser ses mouvements à une pulsation régulière en musique est une capacité largement répandue chez l’Homme, et fondamentale aux comportements musicaux. La pulsation et la métrique en musique désignent généralement une organisation temporelle périodique perçue à partir de stimuli acoustiques complexes, et cette organisation perceptuelle implique souvent une mise en mouvement périodique spontanée du corps. Cependant, les mécanismes neuraux sous-tendant cette perception sont à l’heure actuelle encore méconnus. Le présent travail a donc eu pour objectif de développer une nouvelle approche expérimentale, inspirée par l’approche électrophysiologique des potentiels évoqués stationnaires, afin d’explorer les corrélats neuraux à la base de notre perception de la pulsation et de la métrique induite à l’écoute de rythmes musicaux. L’activité neurale évoquée en relation avec la perception d’une pulsation a été enregistrée par électroencéphalographie (EEG) chez des individus sains, dans divers contextes : (1) dans un contexte d’imagerie mentale d’une métrique appliquée de manière endogène sur un stimulus auditif, (2) dans un contexte d’induction spontanée d’une pulsation à l’écoute de patterns rythmiques musicaux, (3) dans un contexte d’interaction multisensorielle, et (4) dans un contexte de synchronisation sensorimotrice. Pris dans leur ensemble, les résultats de ces études corroborent l’hypothèse selon laquelle la perception de la pulsation en musique est sous-tendue par des processus de synchronisation et de résonance de l’activité neurale dans le cerveau humain. De plus, ces résultats suggèrent que l’approche développée dans le présent travail pourrait apporter un éclairage significatif pour comprendre les mécanismes neuraux de la perception de la pulsation et des rythmes musicaux, et, dans une perspective plus générale, pour explorer les mécanismes de synchronisation neurale. / The ability to perceive a regular beat in music and synchronize to it is a widespread human skill. Fundamental to musical behavior, beat and meter refer to the perception of periodicities while listening to musical rhythms, and usually involve spontaneous entrainment to move on these periodicities. However, the neural mechanisms underlying entrainment to beat and meter in Humans remain unclear. The present work tests a novel experimental approach, inspired by the steady-state evoked potential method, to explore the neural dynamics supporting the perception of rhythmic inputs. Using human electroencephalography (EEG), neural responses to beat and meter were recorded in various contexts: (1) mental imagery of meter, (2) spontaneous induction of a beat from rhythmic patterns, (3) multisensory integration, and (4) sensorimotor synchronization. Our results support the view that entrainment and resonance phenomena subtend the processing of musical rhythms in the human brain. Furthermore, our results suggest that this novel approach could help investigating the link between the phenomenology of musical beat and meter and neurophysiological evidence of a bias towards periodicities arising under certain circumstances in the nervous system. Hence, entrainment to music provides an original framework to explore general entrainment phenomena occurring at various levels, from the inter-neural to the inter-individual level. / Thèse de doctorat réalisé en cotutelle avec l'Université catholique de Louvain, Belgique (Faculté de médecine, Institut de Neuroscience)

Le schéma corporel est une représentation interne et dynamique du corps, de la morphologie, et des positions relatives des segments corporels. Celui-ci serait le support à partir duquel une motricité adaptée va pouvoir se mettre en place. L’objectif principal de ce travail doctoral était d’évaluer plus précisément cette intrication entre schéma corporel et comportements moteurs. Nous avons ainsi évalué à la fois l'effet de différentes distorsions du schéma corporel sur le comportement moteur, et inversement l'effet des comportements moteurs sur la modulation éventuelle du schéma corporel.Tout d’abord, nous avons testé si la distorsion morphologique du schéma corporel rapportée récemment dans l’anorexie mentale avait un retentissement sur la locomotion des patientes, dans une tâche de passabilité d’ouvertures (Etude 1). Les patientes ont effectivement tourné leurs épaules pour des largeurs d’ouvertures qui, compte tenu de leur nouvelle morphologie, ne nécessitaient pas une telle contorsion. Des comportements moteurs identiques ont été observés chez une patiente ayant perdu massivement et rapidement du poids, mais sans souffrir d’anorexie mentale (Etude 2). Ces résultats dans leur ensemble soulignent la rigidité du schéma corporel face à des changements corporels majeurs, ainsi que son incidence forte sur le comportement moteur dans l’anorexie mentale.Dans un deuxième temps, nous avons induit chez le sujet sain, grâce au paradigme miroir, souvent utilisé en réadaptation motrice, une distorsion entre schéma corporel et segments corporels, afin d’en évaluer les conséquences sur le comportement moteur volontaire (coordination bimanuelle, Etude 3) et involontaire (post-effet moteur, Etude 4). Les résultats de nos études font apparaître que la modulation des comportements moteurs dans le paradigme miroir serait plus liée aux afférences proprioceptives du bras face au miroir ou encore à une meilleure répartition des processus attentionnels, plutôt qu’à la distorsion du schéma corporel via le miroir.Enfin, nous avons testé si les comportements moteurs, ou tout du moins l’intention motrice à l’origine, pouvaient en retour moduler le schéma corporel et le sens du mouvement (Etude 5). Les illusions de mouvement induites dans le paradigme miroir ont bien été modulées selon que l’intention motrice du bras soumis à l’illusion soit congruente ou non avec le sens du mouvement illusoire généré.Compte tenu de l’implication de l’intention motrice dans la mise à jour du schéma corporel, nous suggérons que la prise en charge des troubles du schéma corporel (e.g. dans l’anorexie mentale), souvent basée sur une réadaptation visuelle de la représentation du corps, devrait être complétée par une remédiation sensori-motrice.Mots clefs : schéma corporel, comportement moteur, anorexie mentale, paradigme miroir, kinesthésie / The body schema is an internal and dynamic representation of the body, of the relative positions of body parts, but also of their metrics. It is supposed to be the support for motor behavior to develop appropriately. The main purpose of this doctoral work was to better assess this entanglement between body schema and motor behaviors. Specifically, we sought to evaluate how different motor behaviors are affected by distortions of the body schema, and conversely how the body schema could be modulated by motor behaviors.First, we tested whether the distortion between body schema and body morphology, recently reported in the anorexia nervosa patients, had an impact on their motor behaviors during a locomotion task of door crossing (Study 1). Results show that these patients are actually turning their shoulders for door widths which, given their body morphology, do not require such a contortion. Similar motor behaviors were observed on a patient who lost weight massively and quickly, without suffering from anorexia nervosa (Study 2). Altogether these results confirm the rigidity of body schema towards major body changes, as well as its significant impact on motor behavior in anorexia nervosa.In the second part of this work, we sought to experimentally induce a visual distortion between body schema and segmental positions in healthy subjects, with a mirror paradigm, usually used as therapeutic tool, and to assess the implications for a voluntary motor behavior (bimanual coordination task - Study 3) and an involuntary one (post-contraction response- Study 4). These results show that modulation on motor behaviors is more related to proprioceptive inputs from one arm facing the mirror or better allocation of attention, rather than distortions of the body schema and mirror itself.Finally, our last aim was to test whether the motor behavior, or at least the original motor intention, could in turn modulate the body schema (Study 5). Our results revealed that illusions of movement induced in the mirror paradigm were regulated by whether the participant conducted a motor intention, with the arm subject to the illusion, that was congruent or not with the induced illusory motion.Given the involvement of motor intention in updating the body schema, we suggest that the treatment of body schema disorders (e.g. anorexia nervosa), often based on a visual rehabilitation of the body representation, should be supplemented by a sensorimotor remediation.Keywords: body schema, motor behavior, anorexia nervosa, mirror paradigm, kinesthesia