Ce travail doctoral questionne le processus d’intégration des informations visuelles et gravito-inertielles à l’origine de comportements perceptivo-moteurs. Pour cela, nous avons manipulé l’orientation dans le plan sagittal d’une scène visuelle, du corps ou du vecteur gravito-inertiel, grâce à la rotation de cette scène ou du corps et par centrifugation. Nous avons mesuré les conséquences de ces modifications sur la capacité à localiser le corps ou une cible par le biais d’un mouvement de pointage manuel. Au cours de 3 expérimentations, nous avons manipulé un ensemble de facteurs associés au contexte de présentation des stimulations visuelles et gravito-inertielles (e.g., dynamique de rotation : rapide vs. lente), à la combinaison de ces stimulations (i.e., congruence vs. incongruence spatiale), au mode de réponse spatiale (i.e., tâche de détection de l’inclinaison, pointage discret ou continu) et aux caractéristiques individuelles (i.e., style perceptif). De façon générale, les études réalisées montrent que les règles de pondération sensorielle dépendent de l’interaction entre ces différents facteurs. Nous avons pu ainsi déterminer 2 grands types d’effets sur la pondération sensorielle : i) La non congruence spatiale entre les stimulations entraine une dominance relative des informations gravito-inertielles quelles que soient la tâche ou les caractéristiques de la scène visuelle ; ii) Par contraste, lorsque ces stimulations sont congruentes, les règles de pondération sensorielle dépendent de la tâche (i.e., perceptive vs. sensorimotrice). / This dissertation investigates the integration process of visual and gravitoinertial cues at the origin of perceptual-motor skills. To that aim, we manipulated sagittal orientation of a visual scene, the body and the gravitoinertial vector by means of scene and body rotations, as well as centrifugation. Self-orientation perception and target localization were analyzed during these modifications. In 3 experiments we modulated several factors associated with i) the presentation of visual and gravitoinertial stimulations (e.g., rotation dynamics: fast vs. slow), ii) the combination of these stimulations (i.e., spatial congruence vs. non-congruence), iii) the task (i.e., self-tilt detection, continuous and discrete arm pointing movements), iv) individual characteristics (i.e., perceptive style). Overall, we show that sensory integration rules depend on these interacting factors. Two global effects were revealed on sensory weighting: i) spatial non-congruence between stimulations induces relative gravitoinertial dominance, whatever the task or visual scene properties; ii) by contrast, spatial congruence between stimulations could be associated to sensory weighting rules which are task dependent (i.e., perceptive vs. sensorimotor).

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Afin d’effectuer un mouvement de la main, le système nerveux doit mettre en commun des informations issues de plusieurs sens : c’est l’intégration multisensorielle. Le cortex pariétal postérieur est une interface sensorimotrice qui est impliquée dans le processus d’intégration multisensorielle. Si cette région est endommagée, les patients présentent un trouble visuomoteur dénommé ataxie optique qui se caractérise par une difficulté à réaliser des mouvements visuellement guidés de la main. À ce jour, les mécanismes qui sous-tendent l’intégration multisensorielle pour l’action ne sont pas encore totalement connus. Le premier axe de ma thèse consiste à définir, chez les sujets sains, comment les informations visuelles et somatosensorielles sont intégrées pendant la planification d’un mouvement de pointage. Le deuxième axe s’intéresse aux troubles sensorimoteurs associés à l’ataxie optique qui permettent une meilleure compréhension des fonctions du cortex pariétal postérieur dans la planification motrice et le contrôle du mouvement. / To execute reach movements, the central nervous system needs to combine informationfrom different sensory modalities, a process knows as multisensory integration. Theposterior parietal cortex is a sensorimotor interface implicated in multisensory integrationprocesses. Patients with a damage to this region exhibit a visuomotor deficit called opticataxia. Patients with optic ataxia present difficulties in performing hand visually-guidedmovements. To date, the mechanisms underlying multisensory integration are still notfully understood. The first aime of my thesis is to determine how visual and somatosensoryinformation are integrated in healthy participants, during the planning of pointingmovements. I will then focus on the sensorimotor deficits observed in optic ataxia whichenable a better understanding of the functions of the posterior parietal cortex in motorplanning and online control.

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Au cours des dernières années, les autorités sanitaires ont recommandé une réduction de la teneur en sel et en gras dans la consommation alimentaire quotidienne. Cependant, les aliments à teneur réduite en sel et en gras sont souvent peu appréciés par les consommateurs, ce qui a amené au développement des recherches sur les stratégies possibles pour maintenir l’acceptabilité des aliments tout en réduisant les teneurs en ces ingrédients. Dans cette thèse, l’intégration multi-sensorielle et les cinétiques de libération du sel et des arômes mesurées in vitro ont été étudiés pour évaluer leur potentialité à compenser une réduction en sel et matière grasse d’un fromage modèle de composition variable et d’un fromage réel (type trappiste).Dans une première étape, une approche sensorielle a permis d’étudier les interactions multi-sensorielles arômes-saveurs-texture pour les formages modèles et réels. La structure et la perception sensorielle de vingt-quatre modèles fromagers variant en composition (2 niveaux de gras, 2 de sel, 2 de pH à l’emprésurage) et aromatisés avec un arôme de sardine (associé au sel), d'un arôme de beurre (associé au gras) ou non aromatisés (témoin) ont été caractérisés par des mesures rhéologiques (compression uniaxiale) et des mesures sensorielles (profil descriptif). Les résultats ont montré une influence de la composition sur la structure et la texture perçue des produits. Par ailleurs, l’arôme sardine a conduit à une perception plus salé ; l’arôme de beurre a permis de renforcer la perception du caractère gras. Toutefois cette influence des arômes sur les autres dimensions sensorielles est fonction de la texture des produits donc de leur composition et de leur structure. Ces résultats ont été étendus à des fromages réels avec toutefois des spécificités. Si l’arôme sardine renforce la perception du sel, seul l’arôme de beurre associé à l’arôme de sardine permet de renforcer le caractère gras.Dans une deuxième étape, une approche physico-chimique a été développée pour explorer les cinétiques de libération des stimuli odorants et sapides dans des conditions simulant la mastication in vitro à l’aide d’un simulateur de mastication. L’objectif était d’utiliser les données ainsi obtenues pour expliquer l’influence de la structure des produits et de leur déstructuration lors de la mastication sur les effets sensoriels observés dans la première étape. Les modèles fromagers et les fromages réels ont été ainsi étudiés. La libération des composés volatils a été évaluée en connectant le simulateur de mastication à un spectromètre de masse à pression atmosphérique (PTR-MS) ; la libération du sodium a été suivie grâce à une sonde de conductivité. Les résultats ont montré une influence des trois paramètres de composition (teneur en matière grasse, en sel et pH à l’emprésurage) sur les cinétiques de la libération des arômes. Cette variation dépend néanmoins de la nature de l’arôme suivi ; les arômes plus hydrophobes étant moins sensibles aux variations de la teneur en matière grasse et plus sensibles aux variations de pH et donc à la structure du produit. La cinétique de libération du sel lors de la mastication in vitro est aussi largement influencée par la composition et la structure des produits. Outre la teneur en sel qui conditionne les quantités libérées, la teneur en matière grasse et le pH à l’emprésurage module la cinétique de libération du sel. Au final, ces travaux montrent une importante contribution de la cinétique de libération et donc probablement de la temporalité des sensations dans perception globale du sel et de la matière grasse lors de la consommation d’un aliment complexe. / In recent years, health authorities worldwide advise for a reduction of salt and fat in daily food consumption. However, foods with reduced salt and fat content are often not appreciated by consumers, Therefore, the formulation of low-salt-fat foods that maintain acceptability is a major concern in food research. In this thesis, the multi-sensory integration and release kinetics of flavor compounds were explored as strategies to compensate for salt and fat reduction in cheese products (model cheeses and real cheeses). The objective was to better understand the mechanisms leading to aroma and salt release during mastication and to evaluate how the matrix composition and structure influence salt and aroma release profile.Multisensory integration approach to compensate for salt and fat reduction was studied in a first step. The structure and sensory perception of 24 cheese models varying in composition (2 levels of fat, 2 salt, 2 pH at renneting) and flavored with either a sardine aroma (associated to salt), a butter aroma (associated to fat) or not flavoured (control) were characterised by rheological measurements (uniaxial compression) and sensory evaluation (descriptive analysis). The results demonstrated an influence of the composition on the products structure and perceived texture. Furthermore, a significant saltiness enhancement was induced by sardine aroma while significant fat perception enhancement was induced by butter aroma. However, this influence of the aroma on other sensory dimensions depends on the texture of the products thus on their composition and structure. These results have been extended to real cheeses but with specificities. If the sardine flavor enhanced the perception of salt, only butter-sardine-flavor enhanced the perception of fat.In a second step, a physico-chemical approach was developed to explore the release kinetic of flavor compounds during in vitro breakdown using a chewing simulator. The aim was to use these data to explain the influence of the structure of model cheeses and real cheeses and their breakdown during chewing on sensory effects observed in the first step. Volatile compounds release was monitored by connecting the chewing simulator to a proton transfer reaction-mass spectrometry (PTR-MS), while salt release was monitored using a conductivity probe. Results showed that product composition and structure (fat, salt and pH at renneting) influenced aroma release, which however depends on the nature of the aroma: the more hydrophobic compounds are less sensitive to variations in fat content and more sensitive to variations in pH and therefore to the products structure. The salt release kinetic during in vitro chewing was also influenced by the composition and structure of the products. Indeed, beyond salt content which determined the amount of salt released, fat content and the pH at renneting modulated the release kinetic. In conclusion, this work showed a significant impact of the flavor compounds release kinetic and probably of temporality of sensations on the overall perception of salt and fat when consuming a complex food.

Le maintien de la stabilité posturale est généralement décrit comme le résultat de l’intégration de plusieurs modalités sensorielles : vision, proprioception, tactile plantaire et système vestibulaire. Bien qu’étant une source riche d’informations spatiales, l’audition a été très peut étudiée dans ce cadre. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à l’influence spécifique du son sur la posture.La première partie de ces travaux concerne la mise en place et la caractérisation perceptive d’un système de spatialisation ambisonique d’ordre 5. Ce système permet de générer et de déplacer des sons dans tout l’espace 3D entourant l’auditeur, ainsi que de synthétiser des espaces sonores immersifs et réalistes.Ensuite, ce système a été utilisé comme un outil pour la génération de stimuli adaptés à l’étude de l’influence du son sur la posture. Ainsi, la posture debout statique de sujets jeunes et en bonne santé a été étudiée dans un ensemble de cinq expériences posturales. Les résultats de ces différentes études montrent que l’information auditive spatiale peut être intégrée dans le système de régulation posturale, et permettre aux sujets d’atteindre une meilleure stabilité posturale.Deux pistes sont évoquées pour interpréter cette stabilisation : d’un côté, l’utilisation des indices acoustiques pour construire une carte spatiale de l’espace environnant, représentation par rapport à laquelle les sujets peuvent se stabiliser ; de l’autre, des phénomènes d’intégration multi-sensorielle, où la modalité auditive permettrait de potentialiser l’intégration des différentes informations fournies par les autres modalités impliquées dans le contrôle postural. / Postural control is known to be the result of the integration by the central nervous system of several sensory modalities. In the literature, visual, proprioceptive, plantar touch and vestibular inputs are generally mentioned, and the role of audition is often neglected, even though sound is a rich and broad source of information on the whole surroundind 3D space. In the frame of this PhD, we focused on the specific role of sound on posture. The first part of this work is related to the design, the set-up and the perceptual evaluation of a fifth order ambisonics sound spatialization system. This system makes it possible to generate and move sound sources in the 3D space surrounding the listener and also to synthesize immersive and realistic sound environments. Then, this sound spatialization system was used as a tool to generate sound stimuli used in five different postural tests. In these tests, we studied the static upright stance of young and healthy subjects. The results of these studies show that the spatial auditory information can be integrated in the postural control system, allowing the subjects to reach a better stability.Two complementary trails are proposed to explain these stabilizing effects. Firstly, the spatial acoustic cues can contribute to the building of a mental representation of the surrounding environment; given this representation, the subjects could improve their stability. Secondly, we introduce multisensory integration phenomena: the auditory component could facilitate the integration of the other modalities implied in the postural control system.

Ces travaux de thèse portent sur la mise en place d’une stratégie de sonification qui vise à proposer un retour sonore pouvant se substituer au bruit moteur dans les véhicules électriques, rendant au conducteur les informations qu’il transmet habituellement sur la dynamique du véhicule.Pour cela, nous nous sommes basés sur une première phase d’analyse qui nous a permis d’étudier comment le bruit automobile influence notre perception du mouvement. A partir de deux expériences menées en simulateur de conduite, nous avons pu relier le retour sonore et la vitesse perçue par le conducteur, définissant ainsi la métaphore du bruit moteur sur laquelle s’appuie le contrôle des sons de synthèse.De façon similaire au bruit moteur, le retour sonore proposé informe le conducteur par l’intermédiaire de sa variation de hauteur tonale. Pour arriver à un son qui informe le conducteur efficacement et qui reste acceptable sur toute la gamme de vitesse du véhicule, nous nous sommes appuyés sur l’illusion de glissando infini de Shepard-Risset, qui nous permet de donner un retour d’information précis grâce à une hauteur tonale qui varie rapidement tout en restant contenue dans une plage de fréquence restreinte.L’apport de cette stratégie a enfin été testé lors de deux expériences, la première portant sur l’influence de ce retour sonore sur la perception de la vitesse des conducteurs, la seconde sur leur comportement dans une tâche de freinage. Ces deux études ont montré un effet significatif du retour sonore qui suggère que ces informations sont bien intégrées par les conducteurs, faisant de ces sons un candidat prometteur pour devenir le « bruit moteur » des véhicules de demain. / This thesis aims to build an auditory display to sonify electric vehicles. Our goal consisted in bringing back to the driver the motion information, which is usually provided by the combustion engine noise.The first stage of this work consisted in analyzing how automotive noises can influence drivers’ perception of motion. We conducted two driving simulator experiments to study drivers’ speed perception in presence of different automotive noises. These results provided a link between the acoustic feedback and the speed perceived by the driver, on which we based our sonification strategy.Similarly to combustion engine noise, the acoustic feedback proposed in this work informs the driver via its pitch variation. We used the Shepard Risset glissando illusion to sonify the whole speed range of the vehicle. Pitch circularity in the construction of these sounds provides a precise information on small speed variation with fast pitch variations, and is in addition restrained within a narrow bandwith.We then tested the contribution of this strategy in two experiments. The first dealt with the influence of the proposed sounds on drivers’ speed perception ; the second with their behavior in a common braking task. These studies showed that the drivers easily integrate the information brought by this sound, and that it influences their perception of motion and modifies their driving behavior. These inputs make the proposed sound a good candidate to become the new « engine noise » of future electric cars.

L'objectif de cette thèse est d'identifier les bases neurales de la représentation de soi chez le primate non-humain, par une approche d'imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle. Nous avons pour cela étudié la convergence multimodale 1) à l'échelle de l'aire par la description de la cartographie du sillon intraparietal dans un contexte de stimulations auditives, tactiles et visuelles et 2) à l'échelle du cerveau entier où nous décrivons précisément les sites de convergence visuo-tactile au niveau cortical. Nous avons également étudié le phénomène d'intégration multisensorielle dans un contexte visuo-tactile dynamique, pour lequel nous montrons que les effets comportementaux (étude psychophysique menée chez l'homme) et le réseau d'activations cortical sont maximisés quand le stimulus visuel prédit le stimulus tactile plutôt que lors de leur présentation simultanée. Enfin, nous avons étudié la représentation de l'espace en caractérisant les bases neurales de l'espace proche et de l'espace lointain à partir d'un dispositif expérimental naturaliste et nous montrons l'existence de deux réseaux corticaux qui traitent séparément les informations appartenant à l'espace proche et à l'espace lointain / The aim of this thesis is to investigate the neural basis of self-representation in the non human primate. We studied the multimodal convergence both 1) at the area level precisely mapping auditory, tactile and visual convergence in the intraparietal sulcus and 2) at the whole brain level capturing the spatial pattern of visuo-tactile cortical convergence. We also investigated the neural network subserving multisensory integration in a dynamical visuo tactile context, showing that the strongest behavioral and cortical are obtained when the visual stimuli is predictive of the tactile stimulus rather than during simultaneous presentations. Finally, we studied the representation of space by characterizing the neural bases of near space and far space in a real naturalistic environment, thus providing the neural grounds for the observed behavioral and neuropsychological dissociation between near and far space processing

Nous percevons mieux notre corps et notre environnement si l’on tient compte de plusieurs sources sensorielles en même temps. Mais tous les systèmes sensoriels déclinent progressivement au cours du vieillissement. Cette thèse a contribué à mieux comprendre comment les perceptions multisensorielles et les réseaux cérébraux qui les sous-tendent sont modifiés chez la personne âgée. Ce travail souligne l’existence d’une repondération des informations sensorielles et une facilitation générale des processus d’interaction entre les sens pour optimiser la perception des mouvements du corps ou la perception de textures dès 65 ans. Au niveau cérébral, l'effondrement des processus inhibiteurs avec l'âge entrainerait une moins bonne sélection des réseaux et expliquerait les troubles perceptifs. Néanmoins, les personnes âgées pourraient bénéficier d’un recrutement cérébral moins spécifique pour surmonter au moins partiellement ces déclins sensoriels. / We can better perceive our body and our environment if we take into account several sensory sources at the same time. However, all sensory systems gradually decline with aging. This thesis contributes to a better understanding of how multisensory perceptions and the underlying brain networks are modified in the elderly. This work highlights both a reweighting of sensory information and a general facilitation of interaction processes between the senses to optimize the perception of body movements or the perception of textures as soon of 65 years old. At the brain level, the break-down of inhibitory processes with age would lead to a poorer selection of networks and would explain perceptual disorders. Nevertheless, older people could benefit from less specific brain recruitment to at least partially compensate these sensory declines.

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.