Cette thèse porte sur les bases neuronales des indices monoculaires statiques de la perception tridimensionnelle tels que la texture naturelle et les ombrages. <br />A l'aide d'enregistrements extra-cellulaires réalisés chez le singe vigile, nous montrons dans le premier chapitre que la texture naturelle d'un objet est encodée au sein de l'aire visuelle V4 sur la base de caractéristiques tels que sa luminance ou son hétérogénéité. <br />Dans le second chapitre, nous montrons que les neurones de V4 sont sensibles aux ombrages, indice puissant de la 3D. <br />Dans le troisième chapitre, nous nous intéressons aux latences de réponses des neurones de V4. Les temps de latence que nous relevons sont particulièrement courts en comparaison avec ceux rapportés dans la littérature. <br />Nos résultats indiquent que l'aire V4 participe au traitement de la forme 3D de l'objet en encodant les ombrages et la texture naturelle comme indices tridimensionnels.

La recherche sur le symbolisme animalier en Occident est un objet d'histoire à part entière que recouvre désormais le domaine pluridisciplinaire de la zoohistoire. Des études spécialisées montrent que diverses sources textuelles et iconographiques regorgent de nombreuses représentations simiesques, malgré le fait que cet animal soit peu présent physiquement sur le sol européen. Néanmoins, toutes les analyses de sources culturelles convergent en témoignant de manière très cohérente sur les multiples caractéristiques que l'homme occidental prête intrinsèquement à cet animal, mais dans un rapport diamétralement opposé à notre perception contemporaine de la figure simiesque, amusante et sympathique. En effet, de l'Antiquité jusqu'au milieu du XXe siècle, les représentations simiesques ont systématiquement une connotation péjorative. Ce mémoire de maîtrise porte sur la construction du mythe simiesque, sur sa présence symbolique itérative dans la culture et son utilisation dans la société. Une incursion dans le cadre spatio-temporel de la France au XVIe siècle, et en particulier dans un rapport historiographique étroit avec les guerres de Religion, s'avère être un terrain d'étude propice pour circonscrire de manière précise les concepts de représentation et d'identité en les appliquant aux échanges de la polémique religieuse entre les protestants et les catholiques. Durant cette période, la représentation simiesque sert d'arme symbolique et identitaire pour les polémistes religieux. Le but recherché est de discréditer l'autre en le représentant sous les traits animalisés du singe, qui endosse une multiplicité de rôles, allant de la figure d'inversion comique et carnavalesque du théâtre populaire à la figure diabolique et hérétique d'un théâtre infernal de la désolation. Les analyses démontrent une évolution diachronique dans l'utilisation de la représentation simiesque en France et qui suit sensiblement le même mouvement que celui des tensions politiques et sociales. En comparant les représentations conceptuelles du « singe religieux » produites par les polémistes des deux camps et sur un court demi-siècle, nous isolons un indicateur probant de l'histoire culturelle qui nous permet de mesurer et de suivre, avec d'autres manifestations symboliques connexes, l'évolution des changements socioculturels en cours dans l'histoire de la France. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Histoire culturelle, France, Renaissance, Guerres de Religion, Zoohistoire, Symbolisme animalier, Singe, Animalisation, Polémique religieuse, Tradition, Mythes, Représentation, Identité.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Un pilier d'une vie sociale fructueuse est la capacité de prédire correctement les actions des autres et de percevoir leurs états émotionnels. Des études d'interaction sociale chez les primates ont montré qu'ils sont capables de déduire ce que les autres peuvent entendre ou voir, et de prédire leurs émotions et intentions. Il a été montré qu'ils peuvent manifester différents degrés de comportements prosociaux, allant de la coopération jusqu'à des comportements altruistes et empathiques. Des études d'imageries fonctionnelles chez l'homme ont identifié l'insula antérieur (AI) comme une région cérébrale clé dans le traitement de l'empathie.Spécifiquement, cette région apparait comme l'aire intégratrice des activités liées à la douleur ressentie et observée, suggérant que l'empathie pourrait impliquer un modèle « miroir » des propriétés affectives et sensorielles de la douleur d'autrui. Cependant, les bases neuronales de ce processus n'ont pas encore été découvertes. Dans le but d'examiner le rôle de l'AI dans le traitement de l'empathie, nous avons enregistré l'activité des neurones dans l'AI de deux singes pendant qu'ils sont engagés dans une tâche sociale leur permettant de délivrer un stimulus aversif ou appétitif à leur partenaire, à lui-même ou à personne. Les résultats comportementaux ont montré que les singes prennent en compte le bien-être de leur partenaire. Les données neuronales rapportent différentes populations neuronales répondant aux stimuli aversif ou appétitif et ceux délivrés à soi ou à autrui. Notamment, la population neuronale répondant au stimulus aversif a montré trois profils d'activité : une représentation neuronale de l'expérience désagréable du partenaire, une représentation neuronale de sa propre sensation désagréable et une minorité de neurones montrant des propriétés miroirs entre soi et autrui. Nos résultats suggèrent un modèle neuronal de l'empathie représentant des propriétés distinctes entre l'expérience vécue et observée / A cornerstone of a successful social life is the ability to correctly predict others’ actions and empathically perceive their emotional states. Studies on primates’ social interaction have shown that thanks to their keen cognitive abilities monkeys are able to deduce what others can hear or see, and to predict others’ emotions and intentions. It has been shown that primates are able to display different degrees of prosocial behavior, from cooperation to even altruism and empathically driven behavior. Studies using fMRI techniques inhumans have identified the anterior insula (AI) as a key brain region in the processing of empathy. More precisely, this region emerged as the overlapping area activated for both experienced and observed pain,leading to the idea that empathy for pain may involve a mirror-matching model of the affective and sensory features of others' pain. However, the neuronal basis of this process has yet to be uncovered. In an attempt toextend and to investigate the role of the AI in the process of empathy we have recorded single cell activity inthe AI of two monkeys while they were engaged in a social task where based on the performed trials positiveor negative reinforcements could be delivered to self, another monkey, or nobody. Behavioral results showed that monkeys take into account the welfare of their partners even when this has no impact on their ownwelfare. Our neuronal findings report that distinct population of neurons respond differentially to outcomesfor self and other, and to appetitive and aversive outcomes. Interestingly the neuronal population responding to the aversive outcome showed mainly three profiles of activity: neuronal representation of conspecifics’unpleasant experience, neuronal representation of own unpleasant experience and a minority of neurons showing mirroring properties between self and other. Thus, our results suggest a neuronal model of empathy that accounts for the distinctive features between feeling and empathizing

L’apprentissage social améliore les performances non seulement chez l’homme et les primates non humains, mais aussi chez un grand nombre d’espèces. Chez le singe, les corrélats neuronaux de l’apprentissage individuel sont parfaitement connus, mais ceux de l’apprentissage social font cependant défaut, en partie à cause des conditions dans lesquelles il a été étudié, jusqu’à maintenant et qui n’étaient pas compatibles avec les enregistrements neuronaux. Ce travail aborde deux questions d’actualité : Les singes peuvent-ils apprendre par observation dans les conditions contraignantes de l’électrophysiologie ? L’apprentissage social est-il médié par les mêmes mécanismes et circuits cérébraux que l’apprentissage individuel par renforcement ? Nos résultats ont montré que les singes apprennent plus rapidement de l’expérience du model que de leur propre expérience, et que le bénéfice est plus important après observation des erreurs que des succès. L’activité neuronale du cortex préfrontal est modulée de façon parallèle aux résultats comportementaux. Nous proposons que l’apprentissage associatif, qu’il soit basé sur l’expérience individuelle ou celle d’autrui, implique les mêmes réseaux cérébraux incluant les cortex préfrontal, et qu’il est probablement médié par les mêmes mécanismes neuronaux de la prédiction de l’erreur durant l’apprentissage par renforcement. / Social learning improves the performance not only in humans and non-human primates, but in a host of animal species as well. In monkeys, the neuronal correlates of individual learning are well understood, but those of social learning are lacking partly because it has been addressed, so far, in conditions not compatible with neuronal recordings. Do monkeys learn by observation under the constraining conditions of electrophysiology? Is social learning mediated by the same brain circuits and mechanisms as individual, reinforcement based learning? This work addressed these two timely questions. Our findings showed that monkeys learn faster from the model’s experience than from their own experience, and that they benefit more from observed errors than from successes. Neuronal processing of observed errors in the prefrontal cortex parallels this behavioral result. We suggest that associative learning, whether based on individual or others’ experience, involves the same brain networks including prefrontal cortex, and is probably mediated by the same neuronal mechanisms of error prediction during reinforcement-based learning.

Le trouble obsessionnel-compulsif (TOC) est un trouble anxieux fréquent et invalidant. Pour un grand nombre de patients, il existe une résistance aux thérapeutiques actuellement disponibles, soulignant toute l'importance de mieux préciser la physiopathologie du TOC. Le principal objectif de cette thèse est d’étudier les altérations anatomiques et fonctionnelles des voies thalamo-corticales intéressant le cortex orbitofrontal (COF) et le cortex cingulaire antérieur (CCA) dans le TOC. Pour cela, nous avons utilisé plusieurs outils complémentaires permettant d’appréhender cette problématique sous différents angles méthodologiques.Concernant les altérations anatomiques associées au TOC, nous avons rapporté les données de méta-analyses des études de neuro-imagerie volumétrique et morphométrique ainsi que les résultats d'une étude originale d'imagerie volumétrique. Une diminution du volume orbitofrontal, une augmentation du volume thalamique et une relation entre ces modifications de volumes ont été observées chez les patients avec TOC comparativement aux témoins. Les modifications de densité de matière grise concernaient le COF et le putamen dans le sens d'une augmentation et les cortex pariétal et préfrontal dorsolatéral dans le sens d'une diminution dans le TOC.Concernant les altérations fonctionnelles associées au TOC, nous avons détaillé un travail de méta-analyse des études d'imagerie fonctionnelle, un travail expérimental chez le primate basé sur des manipulations pharmacologiques intra-cérébrales, puis un travail expérimental chez l'homme reposant sur le développement d'une tâche comportementale originale couplée à l'imagerie fonctionnelle. Dans notre méta-analyse, nous avons décrit la participation fonctionnelle de régions comme le COF, le thalamus et le striatum lorsque des symptômes obsessionnels et compulsifs étaient provoqués chez des patients. Chez le primate subhumain, nous avons montré qu'une hyperactivation du noyau ventral-antérieur, par levée de l'inhibition GABAergique, entraînait l'apparition de comportements pseudo-compulsifs. Ensuite, à l'aide d'une tâche originale qui mettait les sujets en situation de vérifier, nous avons mis en évidence que les dysfonctions orbitofrontales associées au doute lors de la prise de décision n'étaient pas modulées ni par les informations contextuelles (signaux d'erreur), ni par la réponse comportementale chez les patients avec TOC comparativement à des sujets témoins.Enfin, la superposition des cartes morphométriques et fonctionnelles a trouvé une relation entre les altérations anatomiques et fonctionnelles au sein du COF. Nos résultats soulignent toute l'importance des voies thalamo-orbitofrontales dans la physiopathologie du TOC. / Obsessive-compulsive disorder (OCD) is a frequent and disabling anxiety disorder. Available treatments are effective for most patients but impairing residual symptoms and treatment resistance are common in OCD patients. Therefore, a better understanding of OCD pathophysiology is essential for further improvement of therapeutic strategies. The main goal of my thesis was to assess the anatomical and funtional thalamocortical alterations associated with OCD. Concerning the anatomical thalamocortical alterations associated with OCD, we conducted two meta-analyses of anatomical neuroimaging studies and an original volumetric neuroimaging study. We reported a smaller thalamic volume and a greater orbitofrontal volume, but also an inverse relationship between the volume changes in OCD patients compared with healthy subjects. Furthermore, we showed that gray matter density within the orbitofrontal cortex and the putamen were enhanced in OCD. Concerning the functional thalamocortical alterations associated with OCD, we reported data coming from a meta-analysis of functional neuroimaging studies, an experimental study in subhuman primates using local brain pharmacological manipulations and an event-related neuroimaging study in OCD patients. In our meta-analysis, we showed that the orbitofrontal cortex, the thalamus and the striatum were involved in the mediation of OCD symptoms. In subhuman primates, the pharmacologically induced overactivity within the ventralanterior thalamic nucleus leaded to the emergence of compulsive-like behaviors. Then, in our neuroimaging study, we found that doubt-related orbitofrontal dysfunctions were not modulated by neither error signals nor compulsive-like behaviors in OCD patients, compared with healthy subjects. Finally, we described by using meta-analytic data that anatomical and functional brain alterations overlap with the lateral orbitofrontal cortex in OCD. In conclusion, our results suggest that the thalamo-orbitofrontal network may play a primary role in the genesis and mediation of OCD symptoms.

L’exposition du fœtus à l’éthanol est reconnue comme étant la principale cause de maladies évitables lors du développement. Une forte exposition à l’alcool durant la gestation peut occasionner des dysmorphies cranio-faciales et des retards mentaux, ainsi que des troubles d’apprentissages et du comportement. Le développement du système visuel est également perturbé chez une grande majorité d’enfants qui ont été exposés à l’alcool. Lorsque les doses prises sont élevées, le système visuel peut présenter une panoplie de symptômes comme une augmentation de la tortuosité des vaisseaux rétiniens, de la myopie, de l’hypermétropie, du strabisme et une hypoplasie du nerf optique. Cependant, très peu d’études se sont penchées sur les effets de plus faibles doses sur le développement du système visuel du primate. Le singe est un excellent modèle pour étudier le système visuel car il possède plusieurs similitudes avec l’humain tant au niveau développemental qu’au niveau structurel. De plus, le singe utilisé, le Chlrocebus aethiops sabeus, possède l’avantage que des individus de cette espèce ont une consommation naturelle et volontaire à l’alcool. Une étude (Clarren et al., 1990) a suggéré qu’une faible exposition à l’alcool du fœtus du primate non humain occasionnait une diminution du nombre de cellules ganglionnaires de la rétine (CGRs). Étant donné que le corps genouillé latéral dorsal (CGLd) reçoit la plupart de ses intrants de la rétine, il est raisonnable d’assumer que les couches rétino-récipientes du CGLd devraient être aussi affectées. Nous avons alors émis l’hypothèse que le CGLd devrait également subir une diminution du nombre de neurones. Pour la première fois, nous avons utilisé une méthode stéréologique pour quantifier le nombre de cellules dans les couches parvo- (P) et magnocellulaires (M) du CGLd. Contrairement à notre hypothèse de départ, nous n’avons pas observé de diminution dans le nombre global de neurones dans le CGLd des animaux exposés à l’alcool par rapport à des sujets contrôles, ni une diminution de son volume. Nous avons toutefois observé une diminution de la taille du corps cellulaire seulement dans la population M du CGLd. Ces résultats suggèrent que le système visuel est affecté par une faible exposition à l’alcool durant son développement qui devrait se traduire sur le comportement par des déficits dans les fonctions de la voie M. / An alcohol exposition during the gestation is recognized as the leading causes of preventable developmental disorders. A heavy exposure to ethanol can lead to a litany of symptoms ranging from cranio-facial dysmorphology and mental retardation to developmental learning and behavioural disorders. The visual system development is also the target for a high percentage of children exposed prenatally to alcohol. When the concentrations are relatively high, the visual system can show signs of increased tortuosity of the retina vessels, myopia, hyperopia, strabismus and hypoplasia of the optic nerve. Few studies have examined the effects of a moderate exposure to alcohol on the development of the primate visual system. The monkey is an excellent model to study the visual system because this model owns a lot of similarities with human at the developmental and structural levels. Moreover, the monkey used for this study, Chlrocebus sabeus, naturally and voluntarily consumes alcohol. One study (Clarren et al., 1990) suggested that a low dose exposure of alcohol induce a diminution of neurons in the ganglion retinal cell population. But, no information is given about the numbers and the cell population of neurons. We hypothesized that the lateral geniculate nucleus (LGN) should show a decrease in the number of neurons after moderate prenatal exposure to alcohol. The LGN is a key region because it is situated between the region that receives visual information, the retina, and the first visual region that analyzes the visual information, the primary visual cortex (V1). We utilized a stereological method to study the effects of moderate doses of alcohol on the neuronal population of the LGN in the non-human primate. In opposition to our hypothesis, we have not observed any diminution in the number of neurons or the volume of the LGN. However, we have found a diminution in the neuronal volume of only the magnocellular (M) region. These results suggest that the visual system is affected by a low dose of alcohol that should translate into deficits in the functions of the M pathway.

Nous avons analysé l'activité de population au sein du cortex visuel primaire en vue de comprendre (i) les mécanismes mis en jeu lors de l'intégration de l'information visuelle suite à un mouvement oculaire, et inversement (ii) de l'influence du traitement effectué au niveau de V1 sur la génération d'un mouvement oculaire.1. Nous avons enregistré des saccades de fixation, et mis en relation, essai par essai, ces mouvements avec la représentation de la position d'un stimulus local dans V1. Après une saccade de fixation, l'activité se déplace de façon cohérente dans V1. Le décours temporel des réponses au niveau des foyers pre- et post-saccadiques montre une dynamique biphasique. La taille du foyer d'activité augmente. Nous proposons que le comportement des populations de neurones s'explique par deux phénomènes principaux : (i) La réponse suppressive précoce attribuable à la décharge corollaire (ii) de connections latérales qui réactiveraient le foyer pre-saccadique.2. Nous avons enregistré l'OFR, et cherché à savoir si la réponse de V1 l'influençait. Les latences VSD précèdent les latences OFR. Il n'existe pas de corrélation à l'essai unique. Nous avons montré que la force et la dynamique des réponses de V1 n'étaient pas prédictives de l'OFR. La distance de la périphérie à un effet sur la réponse VSD, mais pas sur l'OFR. La dynamique de propagation de cette suppression, nous avons montré deux phases : une précoce sur l'ensemble de la carte, et une plus périphérique tardive. Nous proposons que la suppression précoce soit originaire de projections en retour de structures comme MT et MST, alors que la suppression plus lente s'explique par les connections horizontales. / We analyzed population activity in V1 to understand (i) the consequence of eye movements on integration of visual information, and (ii) the influence of the processing performed at the level of V1 on the generation of eye movements.1. We recorded fixational saccades, relating, trial-by-trial, these eye movements with the representation of the position of a local stimulus in V1. After a fixational saccade, activity moves consistently in V1. However, the time-course of responses display a biphasic dynamic. This results in a global increase of the extent of cortical activity representing the local stimulus. We propose that the behavior of populations of neurons studied is explained by the contribution of two main phenomena: (i) an early suppressive response that could be attributed to the corollary discharge and (ii) the lateral connections generating lateral interactions between pre and post-saccadic lci of activity.2. We recorded the ocular following response, determining whether the response of V1 influences the oculomotor response. We studied the contrast response function of the population V1 activity and the OFR. The dynamics of CRF for a local stimulus are similar and shifted in time. We found no correlations between the single trial latencies between V1 and the OFR. At the chosen scale, surround suppression was found to be distance-dependent only in V1. The dynamics of the surround suppression shows two phases: an early suppression present over a wide cortical area, and a later peripheral spread. We propose that the early surround suppression originates from feedback from MT and MST, while the later is explained by the horizontal connections.

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Notre environnement est complexe et changeant, ce qui apporte de l'incertitude dans les décisions de tous les jours. La capacité de détecter et résoudre l'incertitude est cruciale pour un comportement flexible et adapté. Notre hypothèse est que l'efficacité et la flexibilité comportementale en situation d'incertitude dépendent de la façon dont l'individu a appris à apprendre. Dans une 1ère étude, trois singes ont acquis un learning set pour une tâche aux règles stochastiques et changeantes. Leur réactivité aux évènements inattendus a augmenté lors de l'apprentissage, suivant l'évolution du degré d'incertitude environnementale. Cela a permis un transfert sans coût à une tâche plus complexe partageant la même structure, suggérant que les singes ont appris à apprendre la structure statistique de l'environnement. Nous avons ensuite étudié les mécanismes cérébraux sous-jacents à ce comportement flexible. Deux animaux ont reçu un implant d'électrocorticographie, sur les aires frontales et pariétales. Nous montrons d'abord, avec les données d'un animal, que des potentiels évoqués au feedback sont sensibles à la valence et au degré de surprise du feedback, et prédisent la stratégie à venir. Ensuite, nous présentons des résultats préliminaires montrant que des oscillations dans les bandes beta et thêta sont présentes au moment du feedback et de la décision, et que leur puissance est modulée de manière différente par les facteurs de la tâche. Ces résultats contribuent à révéler la complexité du réseau frontal pour la flexibilité comportementale, et ouvrent la voie à de nouvelles expériences pour comprendre comment ces mécanismes sont façonnés au cours du processus d'apprendre à apprendre / Our environment is both complex and changing, which triggers uncertainty in every decision we make. The ability to detect and solve the resulting uncertainty is crucial for adapted and flexible behavior. Our hypothesis is that behavioral efficiency and flexibility in an uncertain environment depend on the way the agent has learnt to learn. In a first study, 3 macaque monkeys developed a learning-set for a task with stochastic and changing rules. Monkey’s reactivity to unexpected feedback increased across learning and paralleled the evolution of the degree of environmental uncertainty. This enabled them to transfer, without cost, to a more complex task with the same structure, suggesting that they learned to learn the statistical structure of the environment. We then studied the cerebral mechanisms underpinning this flexible behavior. Two animals were implanted with an electrocorticography implant over the frontal and parietal areas. We first showed, using data from one animal, that feedback related potentials were sensitive to feedback valence and unexpectedness, and predictive of the upcoming behavioral strategy. Then, we present preliminary results showing that oscillations in the beta and theta bands can be recorded at the time of feedback and at the time of decision, and that their power is modulated differently depending on the various task factors. These results contribute to reveal the complexity of the frontal cortical network enabling behavioral flexibility and open new horizons for future research to understand how these mechanisms are shaped throughout the learning to learn process