Les relations entre les fonctions cognitives (FCog), les variables d’effort maximal et les facteurs de risques cardiovasculaires ont été peu étudiées chez des sujets obèses. Les objectifs de notre étude étaient: 1) de comparer les FCog chez des sujets obèses ayant une aptitude aérobie plus ou moins grande (HF-OB et LF-OB) aux FCog de sujets sains appariés par l’âge (SSAA) et 2) de trouver des prédicteurs indépendants des FCog parmi les variables d’effort et les facteurs de risques cardiovasculaires mesurés. Quarante-neuf sujets obèses et 14 SSAA ont été recrutés. Les participants ont effectué un test d’effort cardiopulmonaire incrémental maximal (avec mesure d’échanges gazeux et bioimpédance cardiographique) sur ergogycle. Les FCog ont été mesurées à l’aide d’une batterie de tests neuropsychologiques. Les sujets obèses étaient divisés en deux groupes selon que leur V ̇O2pic/masse maigre était au-dessus ou en-dessous de la médiane du V ̇O2pic /masse maigre du groupe (HF-OB ou LF-OB, respectivement). La flexibilité, la vitesse de traitement et la mémoire à court-terme n’étaient pas statistiquement différentes entre les HF-OB et les SSAA et ces deux groupes démontraient de meilleures performances dans ces domaines que les LF-OB. Les SSAA avaient de meilleures performances aux tests d’inhibition que les LF-OB et les HF-OB. En résumé, une plus grande aptitude aérobie chez des sujets obèses était associée à des FCog préservées dans tous les domaines évalués, sauf l’inhibition. / The relationship between cognitive function (CF), peak exercise parameters and cardiovascular risk factors has been poorly studied in obese subjects (OB). The goals of this study were: 1) to compare CF in higher-fitness and lower-fitness OB (HF-OB and LF-OB) vs. age-matched healthy controls (AMHC) according to their aerobic fitness level (V ̇O2peak) and 2) to find independent predictors of CF within the measured cardiovascular risk factors and peak exercise parameters. Forty nine OB and 14 AMHC were recruited. Maximal cardiopulmonary exercise test (with gas exchange analysis and impedance cardiography) was performed during an incremental ergocycle test. As well, CF was measured with a neuropsychological test battery. Obese subjects were divided into 2 groups according to the median V ̇O2peak divided by lean body mass (V ̇O2peak/LBM): the obese lower-fitness (LF-OB, n=22) and the obese higher-fitness (HF-OB, n=27). Cognitive flexibility, processing speed and short-term memory were not statistically different in HF-OB vs. AMHC and those two groups showed better performances in these domains when compared to the LF-OB group. The AMHC group performed better in tests measuring inhibition compared to the LF-OB and HF-OB groups. In summary, higher aerobic fitness in obese subjects was associated with preserved CF in every evaluated domains except for inhibition.

La stimulation transcrânienne par courant alternatif (tACS) est une technique de stimulation non invasive du cerveau qui est d’un intérêt croissant, entre autres pour ses effets sur les ondes cérébrales intrinsèques. Par opposition à la stimulation transcranienne par courant direct (tDCS), la tACS permet l’administration d’un courant sinusoïdal ajusté à la fréquence endogène individuelle d’un individu. Les oscillations cérébrales constituant la bande de fréquence alpha (8-12 Hz) sont parmi les plus étudiées en raison de leurs associations variées avec les fonctions et états cérébraux. Un nombre important d’études ont montré l’efficacité de la tACS de diverses façons pour augmenter la puissance de l’activité EEG dans la bande de fréquence alphal’onde alpha. Cependant, l’hétérogénéité des paramètres de stimulation, particulièrement l’intensité, rend l’implémentation de nouveaux protocoles ardue. En effet, il n’y a actuellement aucun consensus sur les paramètres optimaux de stimulation pour moduler l’activité EEG dans la bande de fréquence alphal’onde alpha. Ce projet a pour but de documenter l’impact différentiel de contrôler les caractéristiques de stimulation tACS, soit l’intensité, la fréquence et le site (antérieur ou postérieur) de stimulation. À cette fin, 20 participants en santé ont pris part à notre étude, chacun soumis à 4 conditions de stimulation tACS, échelonnées sur 2 jours (2 blocs par jour). Pour chaque condition expérimentale, la stimulation tACS a été administrée de façon continue via 2 électrodes pendant 20 minutes. Deux conditions actives de tACS ont été réalisées aux sites PO7-PO8 (Système International EEG 10-10), l’une à Fréquence Alpha Individuelle (IAF) et l’autre à Fréquence Theta Individuelle (ITF), qui ont été prédéterminées par une session EEG, au repos et les yeux ouverts, de 5 minutes a priori. Deux conditions de stimulation ont été effectuées avec les électrodes de stimulation positionnées aux sites F3F4 (Système International EEG 10-20), à IAF ou à intensité SHAM (montée de courant 15 secondes seulement). L’intensité de stimulation a été ajustée en respectant le degré de confort de chaque participant, selon une échelle standardisée de désagréabilité (≤ 40 sur 100), et ne pouvait excéder 6 mA. La seconde séance journalière était exécutée 180 minutes après la première séance de tACS. Afin d’évaluer les niveaux de fatigue, les participants ont eu à réaliser une tâche psychomotrice de vigilance (PVT) durant la tACS. Toutes les conditions ont été contrebalancées. Les résultats suggèrent que la tACS ajustée à IAF a été plus efficace que les conditions ITF et SHAM afin d’augmenter la puissance alpha. Pour les deux sites de stimulation IAF tACS, l’augmentation de puissance spectrale la plus importante a été obtenue en tACS antérieure; par contre cette augmentation est distale et spécifique aux générateurs alpha, en pariéto-occipital. Pour ce qui est du montage tACS postérieur, l’augmentation alpha est observée pour les deux régions cérébrales, frontale et postérieure, tout en démontrant un effet d’augmentation préférentiel sur la puissance alpha, versus les autres bandes de fréquence theta et beta. Cette étude propose une évidence préliminaire que la tACS ajustée à IAF à plus hautes intensités est bien tolérée et démontre que l’optimisation de la technique peut avoir un impact prometteur dans le domaine. / Transcranial alternating current stimulation (tACS) is a non-invasive brain stimulation technique increasingly used for its modulating effect on intrinsic brain oscillations. In comparison to transcranial direct current stimulation (tDCS), tACS allows the administration of a sinusoidal current adjusted to one’s endogenous measured frequency. Oscillations within the alpha band range (8-12 Hz) are among the most studied, given their various associations with brain functions and states. A number of studies have proven to be effective in increasing alpha power using tACS through diverse methods. However, the heterogeneity of stimulation parameters, notably the intensity, makes it difficult to implement new tACS protocol. Indeed, there is currently no consensus on optimal stimulation parameters to modulate the alpha rhythm. The current project aimed to document the differential impact of controlling for key tACS stimulation characteristics, namely the stimulation intensity, the stimulation frequency and the stimulation site (anterior or posterior). To this end, we conducted a study, in which 20 healthy participants underwent four different tACS conditions conducted over two non-consecutive days (2 blocks per day). In each experimental condition, tACS stimulation was continuously delivered via two electrodes for a total duration of 20 minutes. Two active tACS conditions were administered at electrode sites PO7-PO8 (10-10 International System) at either the Individual’s Alpha Frequency (IAF) or at the Individual’s Theta Frequency (ITF), which were a priori determined via a 5-minute pre-stimulation EEG recording with eyes open at rest. Two stimulation conditions were performed with stimulating electrodes positioned over F3-F4 electrode sites, at IAF or sham intensity (ramp-up of 15 seconds). The stimulation intensity was set according to the participant’s own rating of unpleasantness on a standardized unpleasantness scale (≤ 40 out of 100) and could not exceed 6 mA. The second tACS condition was administered 180 minutes after the first tACS condition. To assess for fatigue levels, participants were asked to perform a psychomotor vigilance task (PVT) during tACS. All conditions were counterbalanced. Results suggest that alpha tACS stimulation adjusted to IAF was effective in increasing alpha power. Of the two stimulating sites, anterior alpha tACS stimulation induced greatest increases in alpha power, maximal when set to IAF, although specific to alpha generators’ site. Posterior alpha tACS stimulation showed overall increase both over frontal and posterior brain areas. These effects persisted at the 60-minute recording for the anterior tACS only. The current pilot study provides preliminary evidence that posterior tACS stimulation adjusted to IAF at higher intensities is well tolerated and shows potential as an effective brain stimulation technique to increase posterior alpha power.

La dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) touche actuellement un million de Canadiens, ce qui en fait la principale cause de perte de vision au Canada. La DMLA cause l’apparition d’une tache aveugle au niveau de la macula – la zone centrale de la vision. Cette tache aveugle affecte la vision centrale rendant les perceptions visuelles floues ou déformées. L’impact de cette condition est considérable puisqu’elle rend impossible la conduite, difficile la lecture et entraîne ultimement une cécité totale. La DMLA a également été identifiée comme facteur de risque de la dépression et de l’isolement sociale, ce qui porte d’autant plus atteinte à la qualité de vie des patients. Une des avenues de réadaptation pour les patients est d’améliorer leur utilisation de leur fonction visuelle résiduelle, notamment la vision périphérique. Le but de la présente recherche est d’investiguer le potentiel réadaptatif d’un entraînement imposant l’utilisation de la vision périphérique chez des participants en bonne santé en présence d’une perte de vision centrale simulée. Une compréhension des changements dans les comportements des mouvements oculaires en présence d'un scotome artificiel central aidera à développer des programmes de réadaptation pour les personnes atteint de DMLA et plus largement les personnes présentant une perte visuelle centrale. Les résultats démontrent une adaptation des stratégies visuelles des participants, entraînant une augmentation de la performance, une réduction des temps de réponse et une meilleure discrimination, suggérant ainsi que l’entraînement est susceptible de contribuer à la réadaptation des personnes atteintes de pertes visuelles centrales. / Age Macular Degeneration (AMD) currently affects one million Canadians, making it the leading cause of vision loss in Canada. AMD causes the appearance of a blind spot on the macula – the central area of vision. This blind spot affects the central vision making visual perceptions blurry or distorted. The impact of this condition is considerable since it impedes driving as well as reading and ultimately leads to total blindness. AMD has also been shown to be a risk factor for depression and social isolation, further compromising quality of life for patients. One of the avenues of rehabilitation for patients is to improve their use of their residual visual function, in particular their peripheral vision. The purpose of the present research is to investigate the rehabilitative potential of training requiring the use of peripheral vision in healthy participants in the presence of a simulated central vision loss. An understanding of changes in eye movement patterns in the presence of a central artificial scotoma will help develop rehabilitation protocols for people with AMD and more broadly people with central visual loss. Results demonstrate an adaptation of visual strategies among participants, resulting in increased performance, reduced response times and better discrimination, suggesting that training is likely to contribute to the rehabilitation of people with central vision loss.

Les variations d’efficacité du traitement visuel dans le temps ont été étudiées par échantillonnage temporel aléatoire. Vingt-quatre adultes ont identifié des stimuli composés de bruit blanc visuel et d’images d’objets familiers (expérience 1) ou de visages célèbres (expérience 2). Le ratio signal-bruit variait à travers le temps selon des fonctions d’échantillonnage générées par l’intégration d’ondes sinusoïdales de différentes fréquences (5 à 55 Hz) et de phases et amplitudes aléatoires. Des vecteurs de classification (VC) temporels ont été calculés en soustrayant la somme pondérée des ratios signal-bruit associés aux mauvaises réponses de celle associée aux bonnes réponses. Des images de classification (IC) temps-fréquence ont été obtenues en appliquant la même procédure aux résultats d’analyses temps-fréquence réalisées sur la fonction d’échantillonnage de chaque essai. Les VC temporels des deux expériences sont très variables entre les participants. Par contre, les IC temps-fréquence sont remarquablement similaires à travers les participants (cohérence inter-sujets de .93 et .57 pour l’expérience 1 et 2 respectivement). Des comparaisons par test t nous indiquent de nombreuses différences entre les IC temps-fréquence des objets et visages familiers, mais aussi des objets non familiers et des mots analysés dans des études précédentes. Ainsi, ces IC sont sensibles à la classe de stimuli présentés, mais aussi à la familiarité de ces derniers. Les résultats témoignent d’une variation rapide dans l’efficacité de l’encodage visuel durant les 200 premières millisecondes d’exposition au stimulus et suggèrent que les IC du domaine temps-fréquence reflètent un aspect hautement fondamental du traitement visuel, hypothétiquement rattaché aux oscillations cérébrales. / Variations in visual processing effectiveness through time were investigated using random temporal stimulus sampling. Twenty-four adults named photographs of either familiar objects (experiment 1) or famous faces (experiment 2). Stimuli were made by a linear combination of the target image and high density white visual noise. Signal-to-noise ratio varied throughout the 200 ms stimulus duration. A new temporal sampling function was generated on each trial by the integration of random amplitude and phase sinusoidal waves of frequency between 5 and 55 Hz (in 5 Hz steps). Temporal classification vectors (CV) were calculated by subtracting the weighted sum of the signal-to-noise ratio associated to errors from that associated to correct responses. Time-frequency classification images (CI) were obtained by applying the same procedure on the outcome of time-frequency analyses applied to the sampling functions of each trial. In both experiments, the temporal CVs were highly variable across participants, but the time-frequency CIs were remarkably similar across participants (inter-subject coherence of .93 and .57 for experiments 1 and 2 respectively). T-tests revealed multiple differences between the time-frequency CIs obtained with familiar objects and faces, but also with non-familiar objects and words analyzed in previous studies. Therefore, theses CIs are sensitive to stimulus type, but also to stimulus familiarity. The present results indicate rapid variations of visual encoding effectiveness in the initial 200 ms of stimulus exposure and suggests that the time-frequency CIs tap a highly fundamental aspect of visual processing, hypothetically linked to brain oscillations.

Le vieillissement normal peut être accompagné par un déclin cognitif incluant une diminution du contrôle attentionnel, une fonction exécutive nous permettant de concentrer notre attention tout en inhibant les distractions. De plus, des études antérieures ont démontré que la musique de fond peut améliorer certaines fonctions exécutives, autant chez les jeunes que chez les personnes âgées. Sachant que le vieillissement normal est caractérisé par un déclin du contrôle attentionnel qui n’est pas observé chez leurs cadets, cette étude vise à explorer si l’effet de la musique de fond sur le contrôle attentionnel est le même chez les personnes âgées et les jeunes adultes. Pour ce faire, 19 personnes âgées (62 à 74 ans) ainsi que 21 jeunes adultes (20 à 32 ans) ont effectué la tâche flanker d’Eriksen, qui évalue le contrôle attentionnel, dans trois conditions : en écoutant de la musique de fond stimulante, relaxante et en silence. Comme attendu, les temps de réaction étaient plus lents pour les essais non congruents que pour les essais congruents. Cette différence, appelée l’effet flanker, était significativement plus grande sous la condition de musique relaxante comparativement aux deux autres conditions. De plus, l’effet flanker était le même dans les deux groupes d’âge. Pour conclure, la musique relaxante nuit au contrôle attentionnel des personnes âgées et des jeunes adultes, comparativement à la musique stimulante et au silence. / Normal aging can be accompanied by a cognitive decline including a decrease in attentional control, an executive function allowing us to focus attention while inhibiting distractors. Also, previous studies demonstrated that background music can enhance some executive functions, both in young and older adults. Knowing that normal aging is characterised by a decline in attentional control that is not observed in their younger peers, this study aims to explore if the effect of background music on attentional control is the same in older and young adults. To do so, 19 older adults (62-74) as well as 21 young adults (20-32) performed the Eriksen’s flanker task, evaluating attentional control, under the exposition of three conditions: stimulating and relaxing music and silence. As expected, reaction time (RT) was slower for the incongruent trials and faster for the congruent ones. However, this difference, called the flanker effect, was significantly greater under the relaxing music condition compared to others, due to a combination of much slower RT in incongruent trials and faster RT in congruent ones. The flanker effect was the same in both age groups. In conclusion, relaxing music impairs attentional control of older and young adults compared to stimulating music and silence.

L’adversité précoce présente une variété de conséquences nuisibles d’ordre cognitif, émotionnel, comportemental ou reliées à la santé. Plusieurs formes d’adversité durant l’enfance peuvent perturber le développement et générer du stress. L’adversité précoce est associée à de moindres volumes hippocampiques, ce qui pourrait être expliqué par l’effet neurotoxique de taux élevés de glucocorticoïdes générés par du stress chronique et l’influence d’expériences précoces et aversives. Les stratégies de navigation représentent la méthode selon laquelle un individu navigue dans l’environnement. En explorant un nouvel environnement, on peut choisir d’utiliser une stratégie spatiale dépendant de l’hippocampe basée sur une carte cognitive ou une stratégie réponse dépendant du noyau caudé basée sur une succession de virages. Nous voulions vérifier s’il existe une association entre les stratégies de navigation et l’adversité familiale précoce. Nous avons donc supposé que les individus utilisant une stratégie spatiale durant le Labyrinthe Virtuel 4/8 (une tâche de navigation à double solution) obtiendraient des scores d’adversité familiale précoce plus faibles que ceux employant une stratégie réponse. Nous supposions aussi que les enfants ayant des scores d’adversité familiale plus élevés présenteraient une performance de mémoire réduite comparativement à ceux aux scores plus faibles. Nous avons observé que les enfants avec un score élevé d’adversité familiale avaient une performance de mémoire réduite dans le Labyrinthe Virtuel 4/8 lorsque comparés au groupe à faible score. Cela soutient que la mémoire serait négativement affectée par l’adversité familiale vécue précocement. Cela suggère aussi l’existence potentielle d’une interaction plus complexe entre l’adversité précoce et les systèmes de mémoire. / Experiencing early adversity presents many varied detrimental consequences, whether they be cognitive, emotional, behavioral or health related. Various forms of adverse manifestations can perturb a child’s development and generate stress. Early adversity shows a lot of associations with lesser hippocampal volumes, which could be explained by the neurotoxic effect of elevated glucocorticoid levels due to chronic stress and the influence of adverse experience at an early age. Navigation strategies represent an individual’s method to navigate in an environment. When exploring a new environment, they may choose to use a hippocampus-dependent spatial strategy, which relies on a cognitive map, or a caudate nucleus-dependent response strategy based on a succession of turns. We wanted to verify if there was an association between navigation strategies and early family adversity. We hypothesised that individuals who use a spatial strategy on the 4/8 Virtual Maze (a dual-solution navigation task) would have a lesser cumulative score of early family adversity. It was also supposed that our group with a high risk of family adversity would manifest a reduced memory performance. We found that our group with a high risk of family adversity had shown reduced memory performance in the 4/8 Virtual Maze when compared to the low-risk group. This supported our initial supposition that memory would be affected by family adversity during early childhood. Our findings support the detrimental effect of early family adversity on memory performance. This also suggests the lingering of a more complex interaction between early adversity and the memory systems.

Introduction. L'humour est un processus cognitif complexe qui peut entraîner un état émotionnel positif d’amusement. La réponse émotionnelle déclenchée par l'humour possède plusieurs bénéfices pour la santé. Son utilisation en recherche et lors d’essais cliniques est d’ailleurs de plus en plus fréquente. Malheureusement, l’appréciation de l’humour varie considérablement d’un individu à l’autre, et entraîne des réponses émotionnelles très différentes. Cette variabilité, rarement prise en compte dans les études de recherche, est donc importante à quantifier pour pouvoir évaluer de manière robuste les effets de l’humour sur la santé. Objectifs. Ce projet de maîtrise vise à explorer différentes modalités permettant d’établir une mesure objective de l'appréciation de l'humour via des techniques d'apprentissage automatique et d'apprentissage profond. Les caractéristiques de la vidéo, les expressions faciales et l'activité cérébrale ont été testées comme prédicteur potentiels de l’intensité de l'amusement. Étude 1. Dans notre première étude, les participants (n = 40) ont regardé et évalué des vidéos humoristiques et neutres pendant que leurs expressions faciales étaient enregistrées. Pour chaque vidéo, nous avons calculé le mouvement moyen, la saillance et deux scores sémantiques. L’algorithme d’arbres aléatoire a été entraîné sur les caractéristiques des vidéos et le sourire des participants afin de prédire à quel point le participant a évalué la vidéo comme étant drôle, et ce, à trois moments durant la vidéo (début, milieu et fin). De plus, nous avons utilisé l'expression faciale du participant pour explorer la dynamique temporelle de l'appréciation de l'humour tout au long de la vidéo et ses impacts sur la vidéo suivante. Nos résultats ont montré que les caractéristiques des vidéos permettent de bien classifier les vidéos neutres et les vidéos humoristiques, mais ne permettent pas de différencier les intensités d'humour. À l’inverse, le sourire est un bon prédicteur de l’intensité de l’amusement au sein des vidéos humoristiques (contribution=0.53) et est la seule modalité à fluctuer dans le temps; montrant ainsi que l'appréciation de l'humour est plus grande à la fin de la vidéo et après la vidéo. Étude 2. Notre deuxième étude a utilisé des techniques d'apprentissage profond afin de prédire l’intensité de l’amusement ressenti par les participants (n = 10) lorsqu’ils visionnaient des vidéos humoristiques avec un casque EEG commercial. Nous avons utilisé un algorithme LSTM pour prédire les intensités d'amusement vi (faible, modéré, élevé, très élevé) en fonction d'une seconde d'activité cérébrale. Les résultats ont montré une bonne transférabilité entre les participants et une précision de décodage dépassant 80% d’exactitude. Conclusion. Les caractéristiques de la vidéo, les expressions faciales des participants et l'activité cérébrale ont permis de prédire l'appréciation de l'humour. À partir de ces trois modalités, nous avons trouvé que les réactions physiologiques (expression faciale et activité cérébrale) prédisent mieux les intensités de l’amusement tout en offrant une meilleure précision temporelle de la dynamique d'appréciation de l'humour. Les futures études employant l'humour gagneraient à inclure le niveau d’appréciation, mesuré via le sourire ou l’activité cérébrale, comme variable d’intérêt dans leurs protocoles expérimentaux. / Introduction. Humour is a complex cognitive process that can result in a positive emotional state of amusement. The emotional response triggered by humour has several health benefits and is used in many research and clinical trials as treatments. Humour appreciation varies greatly between participants and can trigger different levels of emotional response. Unfortunately, research rarely considers these individual differences, which could impact the implication of humour in research. These researches would benefit from having an objective method to detect humour appreciation. Objectives. This master's thesis seeks to provide an appropriate solution for an objective measure of humour appreciation by using machine learning and deep learning techniques to predict how individuals react to humorous videos. Video characteristics, facial expressions and brain activity were tested as potential predictors of amusement’s intensity. Study 1. In our first study, participants (n=40) watched and rated humorous and neutral videos while their facial expressions were recorded. For each video, we computed the average movement, saliency and semantics associated with the video. Random Forest Classifier was used to predict how funny the participant rated the video at three moments during the clip (begging, middle, end) based on the video's characteristics and the smiles of the participant. Furthermore, we used the participant's facial expression to explore the temporal dynamics of humour appreciation throughout the video and its impacts on the following video. Our results showed that video characteristics are better to classify between neutral and humorous videos but cannot differentiate humour intensities. On the other hand, smiling was better to determine how funny the humorous videos were rated. The proportion of smiles also had more significant fluctuations in time, showing that humour appreciation is greater at the end of the video and the moment just after. Study 2. Our second study used deep learning techniques to predict how funny participants (n=10) rated humorous videos with a commercial EEG headset. We used an LSTM algorithm to predict the intensities of amusement (low, medium, high, very high) based on one second of brain activity. Results showed good transferability across participants, and decoding accuracy reached over 80%. Conclusion. Video characteristics, participant's facial expressions and brain activity allowed us to predict humour appreciation. From these three, we found that physiological reactions (facial expression and brain activity) better predict funniness intensities while also offering a better temporal precision as to when humour appreciation occurs. Further studies using humour would benefit from adding physiological responses as a variable of interest in their experimental protocol.

Les plaques amyloïdes, composées d’agrégats de protéines bêta-amyloïde, sont l’un des principaux marqueurs physiopathologiques de la maladie d’Alzheimer et peuvent s’accumuler jusqu’à trois décennies avant les premiers signes cliniques. Il n’est pas encore bien établi dans quelle mesure le vieillissement cognitif normal pourrait dépendre de la présence de cette pathologie cérébrale. Par ailleurs, la réserve cognitive reflète le décalage parfois observé entre le niveau de pathologie et les manifestations cliniques de démence. En plus d’être associée à un risque réduit de développer une maladie neurodégénérative, la réserve cognitive rend compte d’une susceptibilité réduite de présenter un déclin cognitif associé au vieillissement normal. Cependant, la littérature demeure mitigée quant à l’effet protecteur de la réserve cognitive face à une charge amyloïde élevée à un stade où la cognition est cliniquement normale. L’objectif général de cette thèse était donc d’acquérir une meilleure compréhension de la relation entre la charge amyloïde, la cognition et la réserve cognitive au sein du vieillissement normal. Cette question de recherche a été étudiée grâce à la participation d’un groupe de 104 personnes âgées (77 femmes, âge moyen de 73 ans). Suivant une procédure de dépistage permettant de recruter uniquement des aînés sans trouble cognitif, une batterie d’épreuves neuropsychologiques a été administrée à partir de laquelle une mesure de mémoire épisodique a été extraite. Puis, l’imagerie par résonance magnétique et la tomographie par émission de positons ont permis d’établir la charge amyloïde de chaque participant. La première étude avait comme objectif de documenter chez cette population, d’une part, l’impact de la charge amyloïde sur l’efficience de la mémoire épisodique, et d’autre part, l’effet de la scolarité sur cette relation. Les résultats de cette étude ont permis d’appuyer l’idée que la performance en mémoire épisodique est associée à la charge amyloïde, relation qui est modérée par la scolarité. Plus précisément, cette association demeure significative jusqu’à 13.5 années d'études, alors qu’au-delà de ce seuil, la pathologie n’a plus d’impact sur les performances en mémoire. Ce résultat est cohérent avec celui démontrant que les performances en mémoire épisodique des participants ayant un diplôme d’études secondaires et collégiales étaient significativement affectées par les dépôts amyloïdes comparativement au groupe d’universitaires. La deuxième étude visait à évaluer l’effet protecteur d’autres proxys de réserve cognitive reconnus comme pouvant compenser les effets de l’âge et d’une pathologie cérébrale, soit la profession, le vocabulaire et les activités cognitivement stimulantes liées au style de vie. L’effet de différents indexes composites de réserve ont aussi été examinés. Lorsque considérés individuellement, seule la profession modère significativement la relation entre la charge amyloïde et la mémoire épisodique. Enfin, la combinaison de la profession et de la scolarité démontre la plus grande taille d'effet relativement à la modération de l’impact du fardeau amyloïde sur la mémoire épisodique. Cette thèse met en évidence l’impact de la charge amyloïde sur l’efficience de la mémoire épisodique dans le vieillissement normal. Néanmoins, les personnes âgées cognitivement normales ayant une réserve cognitive mieux développée seraient protégées contre l’effet délétère qu’entraîne cette pathologie sur la mémoire épisodique. / Amyloid plaques, aggregates of beta-amyloid proteins, are one of the main pathophysiologic markers of Alzheimer's disease and can accumulate up to three decades before the first clinical signs. It is unclear to what extent normal cognitive aging might depend on the presence of this brain pathology. Furthermore, cognitive reserve reflects the discrepancy that can be observed between the level of pathology and the clinical manifestations of dementia. In addition to being associated with a reduced risk of developing a neurodegenerative disease, cognitive reserve accounts for the reduced susceptibility to cognitive decline associated with aging. However, whether cognitive reserve may help withstand the effect of high amyloid load among cognitively normal older adults is still unclear. The general objective of this thesis was therefore to gain a better understanding of the relationship between amyloid load, cognition and cognitive reserve in normal aging. This research question was investigated through a sample of 104 older adults (77 women, mean age 73 years). Following a screening procedure which allowed to recruit only older adults with clinically normal cognition, a battery of neuropsychological tests was administered from which a measure of episodic memory was extracted. Participants underwent magnetic resonance imaging and positron emission tomography in order to quantify beta-amyloid load in each participant. The first study aimed to better characterize in this population, on the one hand, the impact of amyloid deposition on the efficiency of episodic memory, and on the other hand, the effect of education against this pathology. Performance in episodic memory was significantly associated with amyloid load, and this relationship was moderated by education. More precisely, the association remained significant up to 13.5 years of education, whereas beyond this threshold, amyloid load no longer had an impact on episodic memory performances. This result is consistent with the fact that the episodic memory performance of participants with a high school and college diploma were significantly affected by amyloid deposits compared to participants with a university degree. The second study aimed to investigate the protective effect of cognitive reserve against amyloid burden by means of other well-documented proxies of cognitive reserve that help better cope with age or pathology, such as occupation, vocabulary and cognitively stimulating lifestyle activities. The effect of different composite indexes of cognitive reserve was also examined. Taken individually, only occupation significantly moderated the relationship between amyloid load and episodic memory. In addition, when combined with education, this composite index of cognitive reserve demonstrated the largest effect size relatively to the moderation of the impact of amyloid burden on episodic memory. This thesis highlights the impact of amyloid load on episodic memory efficiency in normal aging. Furthermore, cognitively normal older adults with higher cognitive reserve appear to be protected against the deleterious effect of amyloid load on episodic memory.

Le vaste domaine de l’amélioration cognitive traverse les applications comportementales, biochimiques et physiques. Aussi nombreuses sont les techniques que les limites de ces premières : des études de pauvre méthodologie, des pratiques éthiquement ambiguës, de faibles effets positifs, des effets secondaires significatifs, des couts financiers importants, un investissement de temps significatif, une accessibilité inégale, et encore un manque de transfert. L’objectif de cette thèse est de proposer une méthode novatrice d’intégration de l’une de ces techniques, le neurofeedback, directement dans un paradigme d’apprentissage afin d’améliorer la performance cognitive et l’apprentissage. Cette thèse propose les modalités, les fondements empiriques et des données à l’appui de ce paradigme efficace d’apprentissage ‘bouclé’. En manipulant la difficulté dans une tâche en fonction de l’activité cérébrale en temps réel, il est démontré que dans un paradigme d’apprentissage traditionnel (3-dimentional multiple object tracking), la vitesse et le degré d’apprentissage peuvent être améliorés de manière significative lorsque comparés au paradigme traditionnel ou encore à un groupe de contrôle actif. La performance améliorée demeure observée même avec un retrait du signal de rétroaction, ce qui suggère que les effets de l’entrainement amélioré sont consolidés et ne dépendent pas d’une rétroaction continue. Ensuite, cette thèse révèle comment de tels effets se produisent, en examinant les corrélés neuronaux des états de préparation et de performance à travers les conditions d’état de base et pendant la tâche, de plus qu’en fonction du résultat (réussite/échec) et de la difficulté (basse/moyenne/haute vitesse). La préparation, la performance et la charge cognitive sont mesurées via des liens robustement établis dans un contexte d’activité cérébrale fonctionnelle mesurée par l’électroencéphalographie quantitative. Il est démontré que l’ajout d’une assistance- à-la-tâche apportée par la fréquence alpha dominante est non seulement appropriée aux conditions de ce paradigme, mais influence la charge cognitive afin de favoriser un maintien du sujet dans sa zone de développement proximale, ce qui facilite l’apprentissage et améliore la performance. Ce type de paradigme d’apprentissage peut contribuer à surmonter, au minimum, un des limites fondamentales du neurofeedback et des autres techniques d’amélioration cognitive : le manque de transfert, en utilisant une méthode pouvant être intégrée directement dans le contexte dans lequel l’amélioration de la performance est souhaitée. / The domain of cognitive enhancement is vast, spanning behavioral, biochemical and physical applications. The techniques are as numerous as are the limitations: poorly conducted studies, ethically ambiguous practices, limited positive effects, significant side-effects, high financial costs, significant time investment, unequal accessibility, and lack of transfer. The purpose of this thesis is to propose a novel way of integrating one of these techniques, neurofeedback, directly into a learning context in order to enhance cognitive performance and learning. This thesis provides the framework, empirical foundations, and supporting evidence for a highly efficient ‘closed-loop’ learning paradigm. By manipulating task difficulty based on a measure of cognitive load within a classic learning scenario (3-dimentional multiple object tracking) using real-time brain activity, results demonstrate that over 10 sessions, speed and degree of learning can be substantially improved compared with a classic learning system or an active sham-control group. Superior performance persists even once the feedback signal is removed, which suggests that the effects of enhanced training are consolidated and do not rely on continued feedback. Next, this thesis examines how these effects occur, exploring the neural correlates of the states of preparedness and performance across baseline and task conditions, further examining correlates related to trial results (correct/incorrect) and task difficulty (slow/medium/fast speeds). Cognitive preparedness, performance and load are measured using well-established relationships between real-time quantified brain activity as measured by quantitative electroencephalography. It is shown that the addition of neurofeedback-based task assistance based on peak alpha frequency is appropriate to task conditions and manages to influence cognitive load, keeping the subject in the zone of proximal development more often, facilitating learning and improving performance. This type of learning paradigm could contribute to overcoming at least one of the fundamental limitations of neurofeedback and other cognitive enhancement techniques : a lack of observable transfer effects, by utilizing a method that can be directly integrated into the context in which improved performance is sought.

La gestion des situations difficiles par les enseignants en classe est l'un des grands défis de l'enseignement. Les situations de conflit peuvent mobiliser des émotions fortes chez eux. Par conséquent, ils sont susceptibles de développer des maladies physiques ou mentales (Carlotto, 2010; Lineback, McCarthy et Reiser, 2015). Certains en viennent à abandonner la profession. En raison du manque d’expérience des enseignants débutants, ils sont plus facilement sujets à l’épuisement professionnel, car leurs premières années d’expériences sont marquées par une phase de choc de la réalité, d’insécurité et de surcharges émotionnelles (Huberman, 1989; Pelletier, 2015). Certains chercheurs ont étudié cette situation en quête de solutions pour aider les enseignants à gérer leurs émotions : les compétences socioémotionnelles (Collaborative for academic social and emotional learning, 2003; Yoder, 2014). Néanmoins, la majorité de ces recherches concernent les enseignants en salle de classe (Corcoran et Tormey, 2012; Zinsser, Deham, Curby et Shewark, 2015) et très peu présentent la situation des enseignants d'éducation physique débutants. Cette étude s’est penchée sur les émotions et les compétences socioémotionnelles d’un enseignant d’éducation physique débutant lors de la gestion de classe où il était interpellé par une situation difficile. Dans le cadre de notre recherche, nous avons choisi l'étude de cas. Cette recherche vise à cerner et décrire les émotions et identifier et comprendre les compétences socioémotionnelles mobilisées par le participant. Notre recherche est donc basée sur le paradigme interprétatif, car elle nous incite à comprendre la perspective du participant (Godoy, 1995). Nous avons constaté qu’il est possible d’acquérir ces compétences, malgré le manque de connaissances théoriques de l’enseignant à ce sujet. En fait, le participant a mobilisé toutes les cinq compétences socioémotionnelles à l’aide de cinq différentes ressources, qui sont : des expériences précédentes, des disciplines universitaires, des formations continues, des échanges avec les collègues de profession et, surtout de la psychothérapie personnelle. / The management of difficult situations by teachers in the classroom is one of the greatest challenges in teaching. Conflict situations can mobilize strong emotions for teachers. As a result, they are likely to develop physical or mental illnesses (Carlotto, 2010; Lineback, McCarthy and Reiser, 2015). Some of them may eventually leave the profession. Due to the lack of experience of beginning teachers, they are more easily subject to professional burnout, as their first years of experience are marked by a phase of reality shock, insecurity and emotional overloads (Huberman, 1989; Pelletier, 2015). Some researchers have studied it in search of solutions to help teachers manage their emotions: socioemotional skills (Collaborative for academic social and emotional learning, 2003; Yoder, 2014). However, the majority of this research concerns classroom teachers (Corcoran and Tormey, 2012; Zinsser, Deham, Curby and Shewark, 2015) and very little of this research has focused on beginning teachers in physical education. This study looked at the emotions and socio-emotional skills of a beginning teacher in physical education when managing a classroom in which he was confronted with a difficult situation. For the purposes of our research, we chose the case study. This research aimed to identify and describe the emotions and understand the participant’s mobilized socio-emotional skills. Our research is therefore based on the interpretive paradigm, as it encourages us to understand the participant's perspective (Godoy, 1995). We found that it is possible to acquire these skills, despite the teacher's lack of theoretical knowledge on this subject. In fact, the participant mobilized all five socio-emotional skills using five different resources, which are: previous experiences, academic disciplines, continuing education, exchanges with professional colleagues and, above all, personal psychotherapy.