Dans la société moderne, le stress s’avère un problème omniprésent. Un stress permanent peut entraîner divers problèmes mentaux et physiques notamment pour des personnes confrontées à des situations d'urgence comme par exemple des pompiers en intervention: il peut modifier leurs actions et les mettre en danger. Par conséquent, dans ce contexte, il est pertinent de chercher à évaluer le stress de la personne. Sur la base de cette idée, a été proposé le projet Psypocket qui vise à concevoir un système portable capable d'analyser précisément l'état de stress d'une personne en fonction de ses modifications physiologiques, psychologiques et comportementales, puis de proposer des solutions de rétroaction pour réguler cet état. Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet Psypocket. Nous y discutons de la faisabilité et de l'intérêt de la reconnaissance du stress à partir de données hétérogènes. Non seulement les signaux physiologiques, tels que l'électrocardiographie (ECG), l'élecchtromyographie (EMG) et l'activité électrodermale (EDA), mais aussi le temps de réaction (RT) sont adoptés pour discriminer différents états de stress d'une personne. Pour cela nous proposons une approche basée sur un classifieur SVM (Machine à Vecteurs de Support). Les résultats obtenus montrent que le temps de réaction peut-être un moyen d’estimation du niveau de stress de l’individu en complément ou non des signaux physiologiques. En outre, nous discutons de la faisabilité d'un système embarqué à même de réaliser la chaîne globale de traitement des signaux. Cette thèse contribue donc à la conception d’un système portable de reconnaissance du stress d'une personne en temps réel en adoptant des données hétérogènes, en l’occurrence les signaux physiologiques et le temps de réaction / In modern society, the stress of an individual has been found to be a common problem. Continuous stress can lead to various mental and physical problems and especially for the people who always face emergency situations (e.g., fireman): it may alter their actions and put them in danger. Therefore, it is meaningful to provide the assessment of the stress of an individual. Based on this idea, the Psypocket project is proposed which is aimed at making a portable system able to analyze accurately the stress state of an individual based on his physiological, psychological and behavioural modifications. It should then offer solutions for feedback to regulate this state.The research of this thesis is an essential part of the Psypocket project. In this thesis, we discuss the feasibility and the interest of stress recognition from heterogeneous data. Not only physiological signals, such as Electrocardiography (ECG), Electromyography (EMG) and Electrodermal activity (EDA), but also reaction time (RT) are adopted to recognize different stress states of an individual. For the stress recognition, we propose an approach based on a SVM classifier (Support Vector Machine). The results obtained show that the reaction time can be used to estimate the level of stress of an individual in addition or not to the physiological signals. Besides, we discuss the feasibility of an embedded system which would realize the complete data processing. Therefore, the study of this thesis can contribute to make a portable system to recognize the stress of an individual in real time by adopting heterogeneous data like physiological signals and RT

L'inhibition de réponse joue un rôle majeur dans le contrôle cognitif. Mais les relations entre activité cérébrale et comportement sont particulièrement difficiles à appréhender puisque la fonction est précisément destinée à prévenir tout comportement observable… Dans une première partie, nous proposons une revue de questions mettant en évidence la nécessité d'utiliser des méthodes psychophysiques adaptées. Nous proposons également une analyse systémique des travaux utilisant l'électroencéphalographie, méthode largement privilégiée pour sonder la dynamique des mécanismes inhibiteurs. Dans une seconde partie, nous mettons en œuvre ces propositions dans le cadre d'une étude combinée EEG/IRMf. Grâce à des méthodes avancées de traitement du signal EEG, nous suggérons la mise en jeu de mécanismes automatiques, non sélectifs, d'inhibition de réponse dès lors que le contexte événementiel est incertain. Il reposerait sur la pré-activation d'une circuiterie auto-inhibitrice dans le complexe moteur supplémentaire, implémenté par un large réseau médial frontopariétal. Dans les troisième et quatrième parties, nous montrons le rôle majeur de cette fonction dans d'autres processus cognitifs et illustrons les conséquences cliniques de son dysfonctionnement. Nous montrons en particulier que l'impulsivité n'est pas la seule expression des troubles du contrôle inhibiteur. La difficulté à initier une action constituerait, dans la maladie de Parkinson, une conséquence directe de ce dysfonctionnement. L'implication d'une dérégulation du système noradrénergique et de l'activité du noyau sous-thalamique dans l'occurrence du trouble est suggérée, et les perspectives thérapeutiques discutées / Response inhibition plays a major role in cognitive control. Understanding these mechanisms is essential because their dysfunctions may cause symptoms in many psychiatric and neurological diseases. The relationship between brain activity and behavior are particularly difficult to understand because the function of interest is specifically intended to prevent any observable behavior… In the first part, we propose a review of issues highlighting the need for a new theoretical model and adapted psychophysical methods. We also provide systematic analysis of studies using electroencephalography, widely preferred method for probing the dynamics of inhibitory mechanisms. Convergently, the review calls for revisiting both acquisition methods and processing methods of EEG signal used in conventional studies. In the second part, we implement these proposals by combining advanced treatment methods of EEG signal (blind source separation, analysis test by test, spectral analysis in the sources, location) and comparing these results with the fMRI data. We reveal the involvement of automatic and nonselective inhibitory mechanisms, when the context is uncertain. A large medial frontoparietal network would ensure the implementation. The involvement of an automatic behavior (when the environment becomes predictable) would require a top-down control that deactivates in advance the excitability of the self-inhibitory circuitry of the SMC. In the third and fourth sections, we show the key role of this function in other cognitive processes and illustrate the clinical consequences of its dysfunction. We show in particular that the difficulty in initiating an action (akinesia) would, in Parkinson’s disease, a direct consequence of this dysfunction. The involvement of the noradrenergic system and the activity of the subthalamic nucleus in the occurrence of the disorder are suggested, and therapeutic perspectives discussed

L'inhibition est au cœur du contrôle cognitif. Mais son étude est ardue parce qu'elle s'adapte mal des méthodes psychophysiologiques classiques. En effet si l'inhibition est efficacement implémentée, tout comportement observable est supprimé! En conséquence, les modèles psychologiques existants sont fragiles, et les méthodes d'imagerie rapportent des résultats discordants. Une méta-analyse a d'abord été utilisée pour montrer que les travaux classiques confondent activations liées aux mécanismes d'inhibition réactive et sélective et activations liées aux fonctions cognitives corolaires mises en jeu dans les tâches expérimentales. Cela nous a amené à proposer un modèle alternatif d'inhibition, conçu comme un verrouillage anticipé et non-sélectif (contrôle proactif). Ce modèle a d'abord été testé au moyen de deux expériences psychophysiques. Les résultats suggèrent que l'inhibition proactive est le mode de fonctionnement par défaut du système exécutif. Le modèle proactif a ensuite été éprouvé en même temps que ses deux concurrents (réactif sélectif et réactif non-sélectif) à l'aide d'une étude IRMf. Les résultats confirment que le modèle réactif sélectif est peu plausible, au contraire de ses deux concurrents plus récents et moins populaires. La dernière partie est consacrée aux conséquences cliniques de ce renversement théorique. Alors que le modèle standard assume que l'impulsivité est la seule conséquence de troubles de l'inhibition, le modèle proactif prédit aussi des difficultés à initier un mouvement. C'est ce que nous démontrons, en faisant le lien entre hyperactivation du réseau de contrôle proactif et l'akinésie chez le patient parkinsonien / The inhibition is a key function of the cognitive control. But its assessment is made difficult by its very definition. Indeed, if the inhibition is properly implemented, the observable outcomes are suppressed. In consequences, the existing psychological models are fragile, and the imaging results inconsistent. A meta-analysis was first used to prove that the classical studies confound activations related to the reactive and selective inhibition and the activity elicited by parallel functions involved in experimental tasks. This led us to propose a new model of inhibition, defined as proactive mechanisms implemented in anticipation of stimulation. This model was first tested with two behavioral experiments. The results suggest that proactive inhibition is the default mode of the executive control. The proactive model was then assessed together with its two competing models (reactive selective and reactive non-selective) in an fMRI study. The results confirmed that the reactive selective model is less plausible than the two non-selective models. Finally we focused on the clinical consequence of this theoretical upheaval. When the standard model predicts that the impulsivity is the only consequence of inhibition deficit, the proactive model also predicts a deficit in movement initiation. This is what we showed by associating a hyperactivation of the proactive control network and the akinesia in Parkinson’s disease

À la frontière entre neurosciences et intelligence artificielle, les neurosciences computationnelles tentent de comprendre les formidables capacités de calcul du cerveau, notamment l'efficacité du traitement de l'image par le système visuel. Mon travail est un double travail expérimental et de modélisation. Dans la partie expérimentale, je tente de déterminer les raisons qui font la précision et la rapidité des processus visuels. On présente brièvement (20-30 ms) des photographies contenant ou non des animaux au sujet qui doit relâcher un bouton quand l'image contient un animal. Le singe macaque réalise cette tâche avec une précision légèrement inférieure à celle de l'homme mais avec une plus grande rapidité. Je tente ensuite de contraindre la catégorisation pour déterminer le rôle à la fois des propriétés intrinsèques des images - couleur, luminance, nombre d'animaux présents, parties visibles de leurs corps, espèce de l'animal... - mais aussi de leurs propriétés extrinsèques - condition de présentation, effet de séquence, familiarité du stimulus, consigne... Bien que certaines conditions accélèrent la catégorisation, les réponses les plus précoces (dont on montre qu'elles ne sont pas spécifiques de certaines images), et les enregistrements EEGs correspondant au traitement de l'image ne sont que très peu affectés. Cela implique donc un traitement rapide massivement parallèle - quasiment automatique - des informations visuelles, où chaque neurone du système visuel peut difficilement émettre plus d'une décharge. À partir de ces contraintes, et de celles imposées par la structure du système visuel, j'ai construit un simulateur biologiquement plausible (SpikeNET) qui permet de simuler le comportement des neurones réels (de la détection de barres orientées jusqu'à la reconnaissance de visages). Les performances de ces modèles sont étonnantes du point de vue du traitement d'image et rivalisent avec les approches classiques en intelligence artificielle.

L'accomplissement d'un mouvement volontaire suppose la mise en jeu de processus de préparation qui prédéterminent l'efficacité du comportement moteur. Cette préparation motrice peut être dépendante de l'incertitude temporelle et/ou événementielle prise en compte par le système nerveux central en vue de réaliser l'acte moteur. Cependant, cette activité motrice intentionnelle est confrontée à deux exigences apparemment contradictoires qui sont d'une part, le mouvement de certains segments corporels orientés vers un but et d'autres part la stabilisation des autres segments du corps afin de maintenir l'équilibre. Ce travail vise à croiser les données issues du champ de la chronométrie mentale avec celles issues du domaine du contrôle postural en vue de mettre en évidence l'impact de la préparation motrice sur la coordination entre la posture et le mouvement. La recherche présentée ici a pour ambition de modifier la qualité de la préparation motrice afin 1) de montrer que la coordination posture/mouvement est dépendante des processus de préparation, et 2) d'évaluer cette préparation au regard des effets des différentes incertitudes temporelles et événementielles sur les ajustements posturaux anticipés (APAs).<br />Ainsi, ce travail doctoral supporte l'idée que la composante posturale d'une tâche posturo-cinétique est dépendante d'une certaine préparation. Cette dernière l'influence grâce aux différents impacts dont elle dispose sur le système de traitement de l'information.

L’objectif de ce projet de recherche était de vérifier la présence de changements de sensibilité de la rétine et du système circadien suite à deux semaines d'exposition à un milieu faiblement ou fortement éclairé, dans des conditions contrôlées en laboratoire. De plus, comme un changement de sensibilité peut modifier l'ajustement du système circadien au cycle jour-nuit extérieur, nous voulions également vérifier si la phase circadienne serait modifiée par le traitement et si la vigilance et l’humeur seraient affectées. Dix sujets ont été exposés à de la lumière tamisée (70 lux [LT]) et 10 ont été exposés à de la lumière vive (3000 lux [LV]) pendant 12 jours consécutifs en laboratoire de 8h45 à 19h00 tous les jours. L’exposition à la lumière a été mesurée 5 jours avant l’entrée au laboratoire dans l’habitat naturel du sujet et pendant la période en laboratoire à l’aide de l’Actiwatch-L®. La sensibilité rétinienne a été mesurée avant et après le traitement lumineux, par un électrorétinogramme (ERG) et la sensibilité circadienne, par le test de suppression de mélatonine salivaire. Tout au long du protocole, la vigilance, la somnolence et l'humeur ont été évaluées à plusieurs moments de la journée à intervalles prédéterminés. Après 12 jours d’exposition en lumière contrôlée, l’amplitude de l’onde-a au Vmax à l’ERG photopique a diminué en LV alors qu’elle a augmenté en LT. À l’ERG scotopique, une différence de sensibilité rétinienne (log K) entre les groupes avant le traitement expérimental s’est amenuisée à la fin du traitement (p=.053). La suppression de mélatonine après 90 minutes d’exposition au test de suppression a diminué en LV alors qu’il n’y a pas eu de modification en LT, cependant cette interaction n’était pas significative (p=.16). La phase circadienne des sujets exposés à LV a été devancée de 58 minutes (p=.04) alors qu’elle a été retardée de 26 minutes en LT (p=.32). Les mesures de vigilance subjective (EVA) ont indiqué que les sujets LV se considéraient plus éveillés que les sujets LT après le traitement (p=.02). Par contre, aucune différence n’est apparue quant aux mesures de performance psychomotrice ni de l’humeur. L’histoire lumineuse n’a pas modifié la sensibilité rétinienne dans le sens prévu par les hypothèses alors qu’il y a eu une tendance vers une augmentation de la sensibilité circadienne en condition de lumière tamisée. L’amélioration de la vigilance subjective après l’exposition en LV n’a pas été soutenue par les résultats de la performance psychomotrice. L’histoire lumineuse n’a eu aucun effet sur l’humeur des sujets. Cette étude souligne l’importance d’utiliser des mesures permettant de départager les effets immédiats d’un traitement lumineux des effets à long terme autant sur le plan rétinien que circadien. Il reste également complexe d’étudier en laboratoire des changements adaptatifs qui se produisent dans le milieu naturel en raison du confinement et des modifications physiologiques et psychologiques pouvant y être associées. / The purpose of this study was to evaluate the impact of two weeks exposure in a dim or bright light environment on retinal and circadian sensitivity to light in a controlled laboratory setting. Given that a change in sensitivity to light could modify the circadian adjustment to the external light-dark cycle, it was expected that the circadian phase would be modified with the light treatment and have an effect on alertness and mood. Ten participants were exposed to a dim light (DL) environment (70 lux) and 10 participants to a bright light (BL) environment (3000 lux) 10 hours per day for 12 consecutive days. Light exposure was measured 5 days prior to the onset of the experiment in the subject’s natural environment and during the entire laboratory experiment with an Actiwatch-L®. Retinal function was assessed with the electroretinogram (ERG). Circadian light sensitivity was evaluated with a salivary melatonin suppression test. Retinal and circadian sensitivity measures were taken before and after the experimental condition. Alertness, sleepiness and mood were measured several times per day at fixed intervals. After 12 days of controlled light exposure, the amplitude of amax of the photopic ERG was decreased in BL whereas it was increased in DL. In scotopic ERG, there was a difference in the retinal sensitivity (log K) between the two groups before light treatment that disappeared at the end of light exposure (p=.053). The percentage of melatonin suppression after 90 minutes exposure to the melatonin suppression test was decreased in BL while it did not changed in DL condition. This interaction, however, did not reach significance (p=.16). We measured a 58 minutes phase advance in the BL condition (p=.04) and a 26 minutes phase delay in DL (p=.32). Measures of subjective vigilance (EVA) suggested that BL subjects were more alert after the light treatment than DL subject (p=.02). However, there was no difference in the psychomotor vigilance task or mood. Light history did not modify the retinal sensitivity as predicted by the hypotheses. However, there was a trend toward an increased circadian sensitivity in the dim light condition. The improvement of subjective vigilance in the BL condition was not supported by the results at the psychomotor vigilance task. Light history had no effect on the mood of the subjects. Long-term effects of a light treatment are difficult to isolate from shorter direct effects of light. Moreover, the study of adaptative environmental changes that spontaneously appeared in the field are possibly masked in a laboratory setting where confinement could induce physiological and psychological changes.

Jouer un instrument de musique demande l’interaction des informations provenant de multiples sens. Cette expérience sensorielle a des effets sur les réseaux corticaux et sur les habiletés comportementales chez les musiciens professionnels qui pratiquent pour plusieurs années. L’entrainement musical semble avoir un effet sur les sens, incluant le toucher, mais peu de recherches se sont penchées sur les habiletés tactiles chez les musiciens. L’objectif de cette thèse est d’évaluer les capacités tactiles unisensorielles et multisensorielles non musicales chez les musiciens à l’aide de méthodologies comportementales. La première étude avait pour objectif d’évaluer les temps de réaction auditifs, tactiles, et audiotactiles chez les musiciens. Les temps de réaction de 16 musiciens et 19 membres d’un groupe témoin ont été évalués. Les résultats de cette recherche suggèrent que les musiciens ont des temps de réaction significativement plus rapide pour des stimulations auditives, tactiles, et audiotactiles. La seconde étude avait comme objectif d’évaluer l’interaction d’informations audiotactiles temporelle et spectrale chez les musiciens. Les interactions audiotactiles de 13 musiciens et de 17 membres d’un groupe témoin ont été évaluées à l’aide d’illusions multisensorielles. Les résultats de cette recherche suggèrent que seulement l’interaction audiotactile temporelle est significative différente entre les groupes. La troisième étude avait pour objectif d’évaluer la localisation spatiale tactile chez les musiciens. La localisation spatiale tactile chez 17 musiciens et 20 membres d’un groupe témoin a été évaluée à l’aide de tâche de jugement d’ordre temporel tactile. Les résultats de cette recherche suggèrent que les musiciens ont un taux d’erreur plus élevé pour localiser des stimulations tactiles quand leurs bras sont croisés, mais qu’ils ont des temps de réaction plus rapides pour cette tâche. Généralement, les résultats de ces recherches suggèrent qu’un entrainement musical à long terme améliore les capacités tactiles unisensorielles et multisensorielles, mais seulement pour certaines tâches. D’autres études sont requises afin de mieux comprendre les facteurs de l’entrainement musical menant à ces changements. / Playing a musical instrument requires the integration of information from multiple senses. The long-term sensory training from playing a musical instrument for many years has effects on cortical networks and behavioral abilities. Touch is a sensory modality that seems to be altered by musical training, but little research has focused on the tactile abilities of musicians. The objective of this thesis is to assess non-musical unisensory and multisensory tactile abilities in musicians using behavioral methodologies. The first study aimed at evaluating simple auditory, tactile, and audiotactile reaction times in musicians. Reaction times of 16 musicians and 19 controls were evaluated. The results of this study suggest that musicians have significantly faster response times for auditory, tactile, and audiotactile stimulations. The second study aimed at evaluating the integration of temporal and spectral audiotactile information in musicians. Audiotactile interactions of 13 musicians and 17 controls were evaluated using multisensory illusions. The results of this research suggest that only temporal audiotactile interactions are different for musicians. The third study aimed at assessing temporal tactile localization in musicians using tactile temporal order judgement task. Temporal tactile localization was evaluated in 17 musicians and 20 members of a control group. The results of this study suggest that musicians have a higher error rate to localize tactile stimulations when their arms are crossed but generally have faster reaction times for this task. All of these results suggest that musicians have altered tactile abilities. Overall, these results suggest that long-term musical training alters specific unisensory and multisensory tactile abilities. Further studies are required to better understand the factors of musical training leading to these changes and why certain interactions remain unchanged.

L’objectif de ce travail a été d’analyser les effets d’une préparation motrice sur l’activité des motoneurones (MN). Pour cela, des protocoles expérimentaux combinant l’enregistrement unitaire de l’activité des unités motrices des muscles extenseurs du poignet avec des paradigmes de préparation motrice de nature temporelle ont été utilisés chez l’Homme. L’analyse des caractéristiques de la décharge tonique des MN montre un allongement des intervalles inter-potentiels associé à une diminution de leur variabilité durant la période préparatoire, bien avant que la réponse motrice ne soit déclenchée. Ces changements démontrent clairement l’implication de mécanismes inhibiteurs spinaux au cours de la préparation motrice pouvant s’exercer au travers d’interneurones prémotoneuronaux. Il est montré que les modulations d’activité motoneuronales induites par la préparation motrice ne sont ni spécifiques au muscle effecteur de la réponse motrice ni prédictifs de la performance. Il est proposé que l’inhibition exercée sur les MN pendant la préparation motrice constitue un mécanisme généralisé de frein pour retenir le déclenchement prématuré de la réponse motrice, tandis que la diminution de variabilité dans la décharge serait un phénomène de compensation, permettant de produire des forces stables malgré la désactivation motoneuronale. L’implication du niveau motoneuronal dans la préparation motrice montre qu’une information au préalable influence l’état du système moteur jusqu’à son élément le plus périphérique, supportant ainsi le caractère hautement distribué des processus préparatoires. Ce travail a également conduit à proposer l’utilisation de l’entropie approximative pour l’analyse de l’activité motoneuronale, permettant d’éviter les écueils liés aux méthodes classiques d’analyse tout en respectant l’hypothèse d’un codage neuronal temporel. / The aim of this work was to analyze the effects of motor preparation on motoneuron (MN) activity. For this purpose, recordings of wrist extensor muscles motor unit activity were combined with time motor preparation paradigms in Human. Changes in the MN tonic discharge were found to occur during preparatory period, i.e. well before it is time to act. These changes were a lengthening of the mean inter-spike interval associated with a decrease of its variability. These data clearly demonstrate that spinal inhibitory mechanisms are activated during motor preparation and suggest the involvement of premotoneuronal interneurons. The modulations of motoneuronal activity induced by the motor preparation are neither specific to the agonist muscle involved in the motor response nor predictive of the performance. It is assumed that the inhibition acting on the MN during the motor preparation constitutes a general braking mechanism serving to prevent premature motor response, whereas the decrease of discharge variability would be a compensatory phenomenon, allowing to produce an efficient steady force in spite of lower motoneuronal activation. The involvement of the motoneuronal level in motor preparation demonstrates that advance information may influence the state of the motor system, including even the most peripheral motor neurons in the spinal cord, which supports the idea that motor preparation involves highly distributed functional processes. In addition, this work led us to argue in favor of the approximate entropy analysis as a suitable method for analyzing spike trains, allowing to detect changes in the regularity of the time-ordered inter-spikes intervals.

L’intégration de stimulations provenant de modalités sensorielles différentes nous offre des avantages perceptifs tels qu’une meilleure discrimination et une accélération des temps de réponse (TR) face aux évènements environnementaux. Cette thèse a investigué les effets de la position spatiale de stimulations visuelles et tactiles sur le gain de redondance (GR), qui correspond à une réduction du temps de réaction lorsque deux stimulations sont présentées simultanément plutôt qu’isolément. La première étude a comparé le GR lorsque les mêmes stimulations visuotactiles sont présentées dans une tâche de détection et une tâche de discrimination spatiale. Les stimulations étaient présentées unilatéralement dans le même hémichamp ou bilatéralement dans les hémichamps opposés. Dans la tâche de détection, les participants devaient répondre à toutes les stimulations, peu importe leur localisation. Les résultats de cette tâche démontrent que les stimulations unilatérales et bilatérales produisent un GR et une violation du modèle de course indissociables. Dans la tâche de discrimination spatiale où les participants devaient répondre seulement aux stimulations présentées dans l’hémichamp droit, les TR aux stimulations bilatérales étaient moins rapides. Nous n’avons pas observé de différence entre le GR maximal obtenu dans l’une ou l’autre des tâches de cette étude. Nous concluons que lorsque l’information spatiale n’est pas pertinente pour accomplir la tâche, les stimulations unilatérales et bilatérales sont équivalentes. La manipulation de la pertinence de l’information spatiale permet donc d’induire une altération du GR en fonction de la localisation des stimulations. Lors d’une seconde étude, nous avons investigué si la différence entre les gains comportementaux résultants de l’intégration multimodale et intramodale dépend de la configuration spatiale des stimulations. Les résultats montrent que le GR obtenu pour les conditions multimodales surpasse celui obtenu pour les stimulations intramodales. De plus, le GR des conditions multimodales n’est pas influencé par la configuration spatiale des stimulations. À l’opposé, les stimulations intramodales produisent un GR plus important iii lorsque les stimulations sont présentées bilatéralement. Nos résultats suggèrent que l’intégration multimodale et intramodale se distinguent quant au GR qu’ils produisent et quant aux conditions nécessaires à cette amélioration. La troisième étude examine le rôle du corps calleux (CC) dans l’observation du GR obtenu pour les stimulations multimodales et intramodales lorsque celles-ci sont présentées unilatéralement et bilatéralement. Quatre patients ayant une agénésie congénitale du corps calleux (AgCC) et un patient callosotomisé ont été comparés à des individus normaux dans une tâche de détection. Dans l’ensemble, les résultats suggèrent que le CC n’est pas nécessaire pour l’intégration interhémisphérique de stimulations multimodales. Sur la base d’études précédentes démontrant le rôle des collicules supérieurs (CS) dans l’intégration multimodale, nous concluons qu’en l’absence du CC, les bénéfices comportementaux résultants d’un traitement sous-cortical par les CS ne reflètent pas les règles d’intégration observées dans les études neurophysiologiques chez l’animal. / The integration of stimuli from the same or different modalities offers many benefits such as enhanced discrimination and accelerated reaction to objects. This thesis investigates the effects of stimuli’s spatial location on the redundancy gain (RG) obtained with cross-modal and within-modal stimulations. The RG is a decrease in reaction times (RT) when two or more stimuli are presented simultaneously rather than a single stimulation. The first study investigated cross-modal visuo-tactile integration in a single reaction time task and a choice reaction time task. Each unisensory stimulus was presented to either the left or right hemispace, and multisensory stimuli were presented in a unilateral (e.g. visual right/tactile right) or bilateral configuration (e.g. visual right/tactile left). The first task was a simple reaction time (SRT) paradigm where participants had to responded to all stimulations, irrespective of spatial position. Results showed that multisensory gain and coactivation were the same for spatially aligned and misaligned visuotactile stimulations. In the second task, a choice reaction time (CRT) paradigm where participants responded to rightsided stimuli only, bilateral stimuli yielded slower reaction times. No difference in multisensory gain was found between the SRT and CRT tasks for unilateral stimulations. Overall, the results suggest that when spatial information is task-irrelevant, multisensory integration of unilateral and bilateral stimuli is equivalent. However, manipulating task requirements can alter this effect. In the second study, we investigated if the behavioral enhancements resulting from within-modal and cross-modal integration depend on the spatial congruency of the redundant stimuli. Results show that the redundancy gains (RG) obtained from the cross-modal conditions were far greater than those obtained from combinations of two visual or two tactile targets. Moreover, we found that the spatial alignment of the targets did not influence the RG obtained in cross-modal conditions, whereas within-modal stimuli produced a greater RG when the targets where delivered in separate hemispaces. These results suggest that within-modal and cross-modal integration are not only distinguishable by the amount of facilitation they produce, but also by the spatial configuration under which this facilitation occurs. The third study examines the role of the corpus callosum (CC) in mediating the RG observed for unilateral and bilateral cross-modal integration. Using a simple detection task, we tested four congenitally acallosal and one callosotomized individuals. No significant difference between congenitally acallosal individuals and controls were found for unilateral within-modal conditions or for multisensory conditions. Overall, these results demonstrate that the CC in not required to integrate cross-modal information across hemispheres and that intrahemispheric processing is preserved in acallosal individuals. Based on previous studies demonstrating the role of the superior colliculus in multisensory integration, our results suggest that in the absence of the CC, the behavioral benefit resulting from subcortical processing by the superior colliculus does not reflect the neurophysiological constraints of multisensory integration.

Nous avons étudié les effets de la baisse de la vigilance sur les mécanismes de contrôle de l'erreur lors d'une tâche de temps de réaction de choix (TR). Lors de la première expérience, la baisse de vigilance a été obtenue par un éveil prolongé de 26 heures. Dans les expériences deux et trois, on a diminué le niveau de vigilance par voie pharmacologique en choisissant de n'affecter qu'une des voies neurochimiques impliquées dans l'éveil (voie histaminergique puis voie dopaminergique) pour déterminer si les indices du contrôle de l'erreur seraient ou non affectés de la même façon qu'après un éveil prolongé. Si oui, cela supposerait un effet redondant des systèmes neurochimiques impliqués dans l'éveil sur le contrôle de l'erreur, dans le cas contraire, cela supposerait une influence spécifique de ces différents systèmes sur le contrôle de l'erreur. Le contrôle de l'erreur peut être décomposé en contrôle proactif et contrôle réactif. Ce contrôle de l'erreur est dit en ligne s'il opère au cours d'un essai, hors-ligne s'il s'opère d'un essai sur l'autre.La privation de sommeil affecte le contrôle de l'erreur proactif en ligne et le contrôle de l'erreur réactif. La baisse de l'activité histaminergique n'affecte que le contrôle de l'erreur réactif et on n'a pas mis en évidence d'effets de la déplétion dopaminergique sur le contrôle de l'erreur. Les effets observés sur le contrôle de l'erreur par la baisse de vigilance induite par la privation de sommeil n'étaient pas reproduits par la baisse de vigilance induite par les déplétions des activités dopaminergiques et histaminergiques, suggérant des influences spécifiques de ces deux voies sur le contrôle de l'erreur. / To study the impact of a vigilance decrease on error monitoring mechanisms in healthy participants, electromyogram and electroencephalogram were recorded during a choice reaction time task. The aim of experiment one was to decipher which indices of error monitoring at the behavioral and electrophysiological levels, were altered by sleep deprivation. In experiments two and three, decreases in vigilance were obtained through pharmacological treatments. We attempted to selectively inhibit one arousal system (either by acting on the histaminergic or on the dopaminergic pathway), so as to determine whether indices of error monitoring would be affected in the same way than after extended wakefulness. Proactive (implemented before an error execution) and reactive modes (implemented after an error execution) of error monitoring were distinguished. Within each mode, we further distinguished on-line (implemented within-trial) and off-line (between-trials) processes.Proactive off-line monitoring was unaffected by the decrease in vigilance, whether this caused by extended wakefulness, histaminergic depeltion or dopaminergic depletion). Sleep deprivation affected proactive on-line and off-line monitoring and reactive control. Histaminergic depletion affected only reactive control and reactive control seemed insensitive to dopaminergic depletion.As sleep deprivation, both histaminergic and dopaminergic depletion induced decrease in vigilance. However, effects of sleep deprivation on error monitoring were entirely reproduced neither by histaminergic nor by dopaminergic depletion, suggesting specific influences of the corresponding systems on error monitoring.