Le vieillissement de la population à travers le monde nous amène à considérer sérieusement l'intégration dans notre quotidien de robots de service afin d'alléger les besoins pour la prestation de soins. Or, il n'existe pas présentement de robots de service suffisamment avancés pour être utiles en tant que véritables assistants à des personnes en perte d'autonomie. Un des problèmes freinant le développement de tels robots en est un d'intégration logicielle. En effet, il est difficile d'intégrer les multiples capacités de perception et d'action nécessaires à interagir de manière naturelle et adéquate avec une personne en milieu réel, les limites des ressources de calculs disponibles sur une plateforme robotique étant rapidement atteintes. Même si le cerveau humain a des capacités supérieures à un ordinateur, lui aussi a des limites sur ses capacités de traitement de l'information. Pour faire face à ces limites, l'humain gère ses capacités cognitives avec l'aide de l'attention sélective. L'attention sélective lui permet par exemple d'ignorer certains stimuli pour concentrer ses ressources sur ceux utiles à sa tâche. Puisque les robots pourraient grandement bénéficier d'un tel mécanisme, l'objectif de la thèse est de développer une architecture de contrôle intégrant un mécanisme d'attention sélective afin de diminuer la charge de calcul demandée par les différents modules de traitement du robot. L'architecture de contrôle utilisé est basée sur l'approche comportementale, et porte le nom HBBA, pour Hybrid Behavior-Based Architecture. Pour répondre à cet objectif, le robot humanoïde nommé IRL-1 a été conçu pour permettre l'intégration de multiples capacités de perception et d'action sur une seule et même plateforme, afin de s'en servir comme plateforme expérimentale pouvant bénéficier de mécanismes d'attention sélective. Les capacités implémentées permettent d'interagir avec IRL-1 selon différentes modalités. IRL-1 peut être guidé physiquement en percevant les forces externes par le bias d'actionneurs élastiques utilisés dans la direction de sa plateforme omnidirectionnelle. La vision, le mouvement et l'audition ont été intégrés dans une interface de téléprésence augmentée. De plus, l'influence des délais de réaction à des sons dans l'environnement a pu être examinée. Cette implémentation a permis de valider l'usage de HBBA comme base de travail pour la prise de décision du robot, ainsi que d'explorer les limites en termes de capacités de traitement des modules sur le robot. Ensuite, un mécanisme d'attention sélective a été développé au sein de HBBA. Le mécanisme en question intègre l'activation de modules de traitement avec le filtrage perceptuel, soit la capacité de moduler la quantité de stimuli utilisés par les modules de traitement afin d'adapter le traitement aux ressources de calculs disponibles. Les résultats obtenus démontrent les bénéfices qu'apportent un tel mécanisme afin de permettre au robot d'optimiser l'usage de ses ressources de calculs afin de satisfaire ses buts. De ces travaux résulte une base sur laquelle il est maintenant possible de poursuivre l'intégration de capacités encore plus avancées et ainsi progresser efficacement vers la conception de robots domestiques pouvant nous assister dans notre quotidien.

Ce travail propose une revue ciblée, philosophique et psychologique, des études de l’attention sélective au cours de la seconde moitié du XXé siècle. Il prend pour cible principale la thèse du débordement phénoménal proposée par Block: selon cette thèse, le contenu phénoménalement conscient est plus riche que le contenu effectivement disponible pour la formation de croyances et d’intentions d’action, et l’attention n’entre pas dans les ingrédients de base de la conscience.L’attention module l’accès conscient, le fait que certains contenus fassent l’objet de croyances ou soient remarqués. En me basant sur le phénomène de la cécité inattentionnelle, et en critiquant la conception du contenu mobilisée par Block, j’attaque la thèse du débordement phénoménal et argumente en faveur d’une conception dépendantiste de la conscience phénoménale, dans laquelle l’attention est le facteur qui conditionne la promotion de certains contenus vers la conscience, de manière à procurer une expérience phénoménale. Par ailleurs, j’examine un effet phénoménal remarquable associé à l’attention: celui de la saillance attentionnelle. Je défends une compréhension représentationnaliste de cet effet, en faisant de l’attention focale un modulateur de la résolution des représentations mentales conscientes. Ce travail s’inscrit dans une perspective naturaliste, et choisit de prendre au sérieux les contributions récentes des sciences cognitives à l’étude de la conscience:selon l’approche que je défends, la conscience est empiriquement manipulable - j’avance qu’elle ne l’est pas indépendamment de l’attention. / This work is a selective review of consciousness and attention studies over the last century. Itfocuses primarily on Ned Block’s ‘overflow thesis’. I argue against Block, by showing thatattention is a constitutive component of phenomenal consciousness: I defend a ‘dependency thesis’regarding attention and consciousness. This thesis is vindicated by a careful examination of Block’sempirical data, and by a criticism of his conception of content. I also tackle the issue of‘phenomenal salience’ - one of attention’s most typical effects - and provide a representationalaccount of this phenomenon: focal attention enhances the resolution of conscious content, therebylinking the phenomenal difference to a representational difference: focusing on an aspect of aperceptual scene changes what is consciously represented. This work is a first step in naturalizingthe mind; it relies heavily on the contributions of cognitive science to the study of consciousness.According to the accounts I favor, manipulations of consciousness are manipulations of attention.

Notre travail s’inscrit dans la problématique du stress au travail et traite des moyens d’évaluation du stress à déployer en matière de prévention. Par des méthodes d’évaluation implicites, nous avons d’abord étudié la prédiction de la vulnérabilité émotionnelle au stress, que nous avons définie comme la tendance individuelle à ressentir des émotions négatives en situation stressante. Nous avons focalisé nos travaux sur les liens entre l’anxiété non pathologique et la mémoire de travail, puis sur la relation entre l’anxiété et l’attention sélective. Nous avons mis en évidence le potentiel de deux tâches cognitives (la tâche de transformation de lettre et la dot-probe task) à prédire la vulnérabilité émotionnelle au stress. Par ailleurs, nous répliquons les résultats d’autres chercheurs démontrant : 1/ l’impact délétère d’un trait d’anxiété élevé sur les performances lors d’une tâche de mémoire de travail complexe réalisée en condition stressante, et 2/ que les individus au trait d’anxiété élevé se distinguent des sujets peu anxieux par des traitements attentionnels de l’information menaçante particuliers. Parallèlement, notre travail a consisté à élaborer et valider un outil informatisé de mesure explicite du stress et des émotions. Par ce dispositif, nous avons tenté de compléter la gamme des outils d’évaluation du stress déployés actuellement dans les entreprises. Notre outil (le QISE) constitue une solution capable d’évaluer le stress et l’anxiété en relation avec une situation ou une activité ciblée, au choix de l’évaluateur. La mesure se veut flexible, rapide à administrer et multidimensionnelle. Le développement de ce dispositif s’inscrit dans un projet plus large sur la Mesure et la Maitrise du Stress en Situation d’Apprentissage Informatisé (projet MASSAI) financé par la 11ème campagne FUI. Les solutions développées ou envisagées dans ce travail constituent des outils numériques pour la prévention du stress au travail. / The present research is part of the general domain of stress at work, and more precisely, deals with the question of preventing stressful situations in this context. First, the focus was made on the prediction, by implicit methods, of emotional vulnerability to stress. This concept has been defined as the individuals’ tendency to experience negative emotions in stressful situations. To this end, we examined the relationships between non-clinical anxiety and working memory capacities, as well as the relationships between anxiety and selective attention. These first analyses highlighted the potential of two cognitive tasks (the letter transformation task and the dot-probe task) to predict emotional vulnerability to stress. In addition, we replicated the results of previous research showing 1 / the negative impact of a high-trait anxiety on performance in a complex working memory task performed under stressful condition, and 2 / that individuals with high anxiety experience difficulties in disengaging their attention from threatening information. Second, the present work also consisted in the development and the validation of an explicit computerized measure of stress and emotions. With this program, we aimed at completing the range of tools currently available and used in the working context to assess stress. Our tool (the QISE) offers a solution to evaluate stress and anxiety in relation to a situation or an activity identified by the evaluator. This program presents several advantages such as its flexibility, its rapidity and its multidimensionality. The development of this program was also part of a larger project called MASSAI funded by the 11th FUI campaign. The set of solutions presented in this project aims at developing computerized tools for the prevention of stress in the working context.

Nos organes sensoriels sont sous un bombardement permanent d'informations provenant du monde extérieur dont seule une infime fraction est intéressante ou pertinente pour l'individu à chaque instant, comme par exemple le visage d'une personne recherchée au milieu d'une foule. Filtrer et extraire cette information sont des fonctions vitales du cerveau, mais les mécanismes neuronaux qui décident de la réussite ou l'échec de cette épreuve restent partiellement compris. La visée de ce projet est d'étudier la relation entre activité neurale de fond et performance comportementale dans des paradigmes nécessitant différents types d'attention, au moyen de techniques comportementales et de la neuroimagerie fonctionnelle. Le modèle théorique que j'évalue dans cette thèse postule une organisation hiérarchique de ces fonctions avec l'éveil comme fonction basique d'activation physiologique, la vigilance comme fonction intermédiaire et l'attention sélective comme niveau le plus élevé et spécifique. Nous proposons en outre que l'attention sélective et la vigilance emploient deux mécanismes orthogonaux ; ces deux versants du spectre attentionnel seront le focus des deux études expérimentales présentées dans ce manuscrit. Dans les deux cas, il s'agit de chercher un lien entre l'activité neuronale spontanée et la variabilité comportementale à travers des essais répétés.J'ai utilisé le paradigme de Stroop pour opérationnaliser l'attention sélective soumise à la distraction ; la couleur du mot écrit étant la cible et le mot lui-même un distracteur en conflit direct avec cette cible. Les résultats indiquent qu'une activité pré-stimulus plus élevée dans les aires frontales et ventrales pertinentes pertinentes pour la tâche corrèle essai par essai avec des temps de réponse plus rapides ; l’effet inverse est observé dans l’aire liée au traitement de la distraction (i.e. sensible à la forme des mots). De plus, la variabilité comportementale observée à travers les sujets corrèle avec la variabilité de l’effet préstimulus dans ces régions. Pour étudier la vigilance j’ai conçu un paradigme expérimental au cours duquel les sujets ont pour instruction de rapporter tout événement saillant dans la modalité auditive ou visuelle, sans aucun signal préparatoire permettant de prédire l’apparition du prochain stimulus ou sa nature. Confirmant nos résultats précédents, des temps de réactions plus rapides sont associés à une activité pré-stimulus plus élevée dans le réseau cingulo-thalamo-insulaire. De surcroît, une activité plus élevée dans le réseau du mode par défaut (DMN) est également associée à des réponses plus rapides alors que l’activité spontanée du réseau attentionnel dorsal (DAN) n’a aucun effet sur les temps de réaction aux essais visuels et un effet négatif sur ceux des essais auditifs. Des temps de réaction plus rapide sont également associés à une activité pré-stimulus plus élevée dans les aires sensorielles primaires, mais uniquement lorsque la modalité du stimulus subséquent est congruente avec l’aire de traitement sensoriel. Les conclusions générales qui découlent de cette thèse sont donc doubles : d’une part elle confirme la pertinence fonctionnelle des fluctuations neuronales spontanées pour le comportement, d’autre part elle apporte une première identification des structures neuronales impliquées dans la vigilance sans la confondre avec l’attention sélective. / How does the brain manage to efficiently select from the abundance of sensory input that information which is currently relevant, as, for example, a known face in a crowd? Filtering and extracting this information are essential functions of the brain, but the neural mechanisms underlying the success or failure of this cognitive operation are only partially understood. Together, the aim of this project is to study, using behavioral and imaging techniques, the relationship between spontaneous neural activity and behavioral performance in task settings involving several types of attention. The related working model I wish to assess in my thesis is that attentional functions are organized in a hierarchical manner, with arousal as a basic function, alertness as an intermediate function and selective attention as the highest and most specific level. I further propose that selective attention and tonic alertness employ two orthogonal mechanisms, those two sides of the attentional spectrum will be the focus of the two experiments presented in this manuscript. In both studies, our aim was to establish a link between spontaneous fluctuations of brain activity and behavioral variability across repeated trials I used the Stroop paradigm to operationalize selective attention under distraction, the target being the color of the ink in which the word is written, the word itself is then a distractor conflicting with the target. Results indicate that higher prestimulus activity in frontal and ventral regions relevant for the task correlates trial-by-trial with faster reaction times, the opposite effect is found in the area involved in the processing of distracting features (i.e. sensitive to the word form). Moreover, inter-subjects behavioral variability also correlated with the prestimulus effect variability in those regions. To study alertness, I designed an experimental paradigm where subjects are instructed to report whatever salient event occurs in the auditory or visual modality during the recording, without any preparatory cue allowing them to predict the timing or type of an upcoming stimulus. Confirming our previous results, faster reaction times were associated with a higher prestimulus activity in the cingulo-thalamo-insular network. Furthermore, higher prestimulus activity in the default mode network (DMN) was also tied to faster responses whereas dorsal attention network (DAN) activity was overall irrelevant and, on auditory trials, even detrimental to performance. Similarly, higher prestimulus activity in the primary sensory cortices was associated with faster responses, but those effects were confined to the respective modality or, for visual trials, most pronounced in the relevant retinotopic representation. The general conclusions resulting from this thesis are two-fold: first, it confirms the functional relevance of spontaneous neuronal fluctuations for behavior; on the other hand, it brings a first identification of the brain structures involved in alertness, without confusing it with selective attention.

L’apprentissage des relations entre événements dans notre environnement nous permetd’anticiper des futures cibles et guide notre comportement. Une partie de cet apprentissage alieu sans intention, i.e. implicitement. Notre capacité limitée de traitement, qui contraste avec larichesse de notre environnement, impose la sélection d’une partie des informations sensorielles.Quels stimuli sont donc sélectionnés quand on apprend des associations ? Dans quelle mesurel’apprentissage sollicite des ressources attentionnelles ? Cette thèse porte sur les interactionsentre l’attention et l’apprentissage associatif.Dans la première partie expérimentale, nous avons étudié si la capture attentionnellependant l’apprentissage associatif est modulée par la prédictibilité de la cible. Nous avonsconçu 2 études EEG dans lesquels nous avons manipulé la valeur de la contingence entre indiceet cible. Nous avons trouvé deux biais attentionnels différents. Dans la première expérience lescibles inattendues ont montré une priorité attentionnelle, tandis que dans la deuxième ce sontles cibles prédictibles qui ont été privilégiées, y compris quand l’apprentissage est implicite.Ceux deux biais attentionnels, qui ont déjà été décrits en référence aux cibles dans des modèlesattentionnels de l’apprentissage, pourraient être au service de buts comportementaux différents.Dans la deuxième partie, nous avons étudié si les ressources attentionnelles disponiblesaffectent la capacité à discriminer des associations entre un indice et une cible. Pour cela nousavons mesuré la sensibilité aux associations sous différentes contraintes attentionnelles, à l’aided’un paradigme de double tâche. Nos données montrent que la discrimination est diminué parune tâche de suppression articulatoire concurrente et abolie par une tâche de charge cognitiveélevée. Bien qu’il ait été suggéré que l’apprentissage associatif puisse être automatique, nosdonnées montrent qu’il sollicite des ressources attentionnelles considérables. / Learning relations between events in our environment allows us to anticipate futureoutcomes and guides our decisions. Part of this learning occurs without intention, implicitly.Given the enormous amount of information available, which contrasts with our limitedprocessing capacity, the selection of certain stimuli becomes crucial. So which stimuli do weselect when we learn associations? How do the available attentional resources modulatelearning? This thesis focuses on the intertwining between associative learning and attention.In the first experimental part, we investigated whether the deployment of attentionduring associative learning is modulated by expectations. In particular, we conducted twoEEG studies in which we manipulated the contingent relation between a cue and an outcome.We found two different attentional biases. In the first experiment, unexpected outcomescaptured attention preferentially whereas predictable outcomes were prioritized in the second,and importantly even when the learning of the associations was implicit. We argue that theseattentional biases, which have already been described in attentional models of associativelearning, likely serve different goals.In the second experimental part, we examined to what extent associative learningrequires attention. With that aim, we measured sensitivity to contingency in three studiesunder different attentional constraints. Our data show that the ability to assess associations isdiminished by an articulatory suppression secondary task and is abolished by a highlydemanding task. While it has been suggested that associative learning might be an automaticprocess, our findings demonstrate that attention is critical to contingency assessment.

Cette thèse explore le développement de modèles d'apprentissage automatique robustes et compositionnels en exploitant les connaissances issues des goulots d'étranglement cognitifs qui structurent l'apprentissage humain et la représentation des connaissances. Notre recherche explore des concepts ancrés dans trois goulots d'étranglement cognitifs : l'apprentissage itéré, l'oubli et le réapprentissage, et l'attention sélective. Tout d'abord, nous examinons l'apprentissage itéré (IL), une théorie qui explique l'émergence de la compositionnalité dans les langues humaines. Traditionnellement étudiée dans des jeux référentiels simples imitant des expériences de sciences cognitives, nous étendons son application à un contexte plus large de question-réponse visuelle (VQA) en utilisant des réseaux de modules neuronaux (NMNs). En traitant la communication entre un générateur de programme et le moteur d'exécution dans un NMN comme une langue émergente, nous encourageons la compositionnalité dans sa structure, ce qui conduit à une généralisation systématique améliorée. Nos résultats démontrent que l'IL amplifie la compositionnalité là où une préférence pour celle-ci existe, améliorant ainsi la performance des tâches. Ensuite, nous investiguons le goulot d'étranglement cognitif de l'oubli et du réapprentissage, qui permet aux humains d'intégrer de nouvelles connaissances plus efficacement avec les connaissances existantes. L'oubli est souvent émulé dans l'apprentissage automatique par des réinitialisations partielles de paramètres. Cependant, nous proposons que la minimisation consciente de la netteté (SAM) incarne le paradigme de l'oubli et du réapprentissage, en effectuant un oubli ciblé des biais indésirables uniquement lors de la perturbation pour calculer les gradients de mise à jour. Notre perspective de l'oubli perturbé résout les contradictions dans le récit de la minimisation de la netteté et propose également une perturbation améliorée qui surpasse le SAM standard. Nous concluons que l'oubli ciblé sans compromettre l'état appris du modèle peut significativement améliorer la généralisation et la robustesse. Enfin, nous explorons l'attention sélective, un mécanisme cognitif qui permet aux humains de se concentrer sur les aspects saillants de leur environnement. La taille limitée de notre mémoire de travail impose la simplicité des concepts auxquels nous prêtons attention, et des représentations plus larges nécessitent de prêter attention séparément à différents sous-ensembles de nos stimuli. Cette capacité à construire des représentations complexes à partir de plus simples permet en partie la compréhension compositionnelle et la généralisation humaine. Nous appliquons ce concept pour proposer SPARO, un nouveau module de lecture qui structure les encodages dans CLIP et DINO en collections de concepts auxquels on prête attention séparément. Chaque concept SPARO est produit par une seule tête d'attention avec une dimensionnalité limitée, imitant le goulot d'étranglement de l'attention humaine. Nous démontrons que la structuration des encodages avec un a priori pour l'attention sélective améliore la compositionnalité, la généralisation en aval et la capacité d'intervention manuelle pour filtrer les concepts pertinents. / This thesis explores the development of robust and compositional machine learning models by harnessing insights from cognitive bottlenecks that structure human learning and knowledge representation. Our research explores concepts rooted in three cognitive bottlenecks: iterated learning, forgetting and relearning, and selective attention. First, we examine iterated learning (IL), a theory that explains the emergence of compositionality in human languages. Traditionally studied in simple referential games mimicking cognitive science experiments, we extend its application to a broader context of visual question-answering (VQA) using neural module networks (NMNs). By treating the communication between a program generator and the execution engine in an NMN as an emergent language, we encourage compositionality in its structure, leading to improved systematic generalization. Our findings demonstrate that IL amplifies compositionality where a preference for it exists, thereby enhancing task performance. Next, we investigate the cognitive bottleneck of forgetting and relearning, which enables humans to integrate new knowledge more effectively with existing knowledge. Forgetting is often emulated in machine learning through partial parameter resets. However, we propose that sharpness-aware minimization (SAM) embodies the forget-and-relearn paradigm, performing targeted forgetting of undesirable biases, only during perturbation to compute update gradients. Our perturbed forgetting perspective addresses contradictions in the sharpness minimization narrative and also offers an improved perturbation that outperforms standard SAM. We conclude that targeted forgetting without compromising the model's learned state can significantly enhance generalization and robustness. Finally, we explore selective attention, a cognitive mechanism that enables humans to focus on salient aspects of their environment. The limited size of our working memory forces the simplicity of the attended concepts, and broader representations require separately attending to different subsets of our stimuli. This ability to construct complex representations from simpler ones in part enables human compositional understanding and generalization. We apply this concept to propose SPARO, a new read-out module that structures encodings in CLIP and DINO as collections of separately attended concepts. Each SPARO concept is produced through a single attention head with limited dimensionality, emulating the human attention bottleneck. We demonstrate that structuring encodings with a prior for selective attention enhances compositionality, downstream generalization, and the capacity for manual intervention to filter relevant concepts.

Cette thèse portait sur l'attention visuelle sélective, dans le domaine non-spatial, c'est-à-dire la capacité à favoriser le traitement perceptif de certains objets de la scène visuelle au détriment des autres. En particulier, l'objectif était d'étudier, à l'aide de tâches de recherche visuelle, les différentes interactions possibles entre les processus endogènes (liés aux intentions et connaissances du sujet) et les processus exogènes (liés aux caractéristiques perceptives des objets). Une première série d'expériences démontrait que la saillance pouvait présenter des effets relativement durables. Cependant, ces effets de saillance pouvaient être favorisés ou contrecarrés par des processus endogènes (induits par indiçage portant sur la taille), et modulés par l'amorçage perceptif. Une seconde série d'expériences démontrait que la résistance à l'interférence induite par un distracteur saillant dépendait de ressources attentionnelles centrales, et était modulée par la charge perceptive. Enfin, la troisième série d'expériences validait l'hypothèse d'une intégration entre des signaux endogènes et exogènes compatibles mais strictement distincts. La falsification de l'inégalité de Miller (1982) précisait que cette intégration reposait sur une coactivation effective, non sur une simple facilitation statistique entre signaux strictement indépendants. Le locus cognitif de cette intégration semble être le système perceptif. L'ensemble des données présentées souligne la flexibilité du contrôle attentionnel, et invite à développer un modèle général de l'attention visuelle sélective basé sur l'hypothèse de compétition biaisée (Desimone & Duncan, 1995). / This thesis was about visual selective attention, toward non-spatial features, that is, the ability to favour the perceptual processing of some objects in the visual scene, at the expense of others. In particular, the aim was to study, through visual search experiments, the various possible interactions between endogenous (linked with incentives and knowledge of subjects) and exogenous (linked with perceptual properties of the objects) processes. The first series of experiments showed long-lived salience effects. These salience effects could, hewever, be favoured or overriden by endogenous processes (induced by cueing the target size), and modulated by perceptual priming. The second series evidenced that resisting the interference induced by a salient distractor depended on central attentional resources, and was modulatted by perceptual load. Finally, the third series demonstrated that separate endogenous and exogenous signals could genuinely integrate. This integration could not be accounted for by a race between strictly independant signals, as evidenced by the falsification of the Miller's (1982) inequality. This integration might occur in the perceptual system. Theglobal set of data highlighted the flexibility of endogenous attentional control, and invited developping a general model of visual selective attention, on the basis of the biased competition hypothesis.

L’objectif principal de la présente thèse est d’étudier la nature multifactorielle des difficultés attentionnelles que présentent les personnes ayant subi un traumatisme craniocérébral léger (TCCL). Plus spécifiquement, nous avons voulu cerner l’impact des symptômes de douleur, ainsi que de facteurs émotifs et de personnalité, sur le fonctionnement attentionnel de personnes ayant eu un TCCL. Afin d’atteindre cet objectif, cette thèse présente trois articles. Dans le premier article, l’impact cognitif/neuropsychologique de la douleur chronique (DC) et de ses variables psychologiques concomitantes a été examiné par le biais d’une recension des écrits. Le deuxième article présente une étude expérimentale portant sur les relations entre des variables liées à la douleur et à l’affectivité, et le fonctionnement attentionnel de personnes ayant subi un TCCL étant à différents stades de récupération, comparativement à un groupe témoin normal. Enfin, un troisième article décrit une étude expérimentale qui a été menée afin d’explorer les associations entre certains facteurs de personnalité (neuroticisme, extraversion) et l’efficacité attentionnelle chez des participants normaux, ainsi que chez des personnes ayant subi un TCCL. Les résultats des articles présentés dans cette thèse démontrent que le TCCL en soi peut nuire au fonctionnement attentionnel, puisque des déficits de l’attention peuvent être observés sur des tâches neuropsychologiques qui mesurent les temps de réaction avec précision. Des variables concomitantes au TCCL peuvent aussi avoir un impact négatif sur l’attention sélective; la présence de symptômes de douleur nuit à la performance sur des tâches d’attention et certains traits de personnalité sont associés à l’efficacité attentionnelle ou aux symptômes post-commotionnels. Cette thèse montre donc que divers facteurs peuvent contribuer aux difficultés d’attention des personnes ayant subi un TCCL. Le neuropsychologue devrait utiliser des tâches sensibles aux atteintes, parfois plus subtiles, que présentent les personnes ayant eu un TCCL lorsqu’il tente de comprendre les difficultés attentionnelles de cette clientèle. De plus, les variables associées à la douleur et certains traits de personnalité devraient être systématiquement évalués lors de l’examen neuropsychologique post-TCCL. / The main goal of this thesis is to study the multifactorial nature of attentional difficulties presented by individuals having sustained a mild traumatic brain injury. Specifically, we sought to determine how pain symptoms, emotional factors, and personality variables impact attentional functioning following mild traumatic brain injury. To achieve this, the present thesis describes the findings of three articles. In the first article we reviewed studies that had investigated the cognitive/neuropsychological impact of pain symptoms, and of psychological variables related to chronic pain. The second article presents the findings of an experimental study in which we explored the relationships between symptoms of pain, emotional factors, and attentional functioning in individuals with mild traumatic brain injury in different phases of recovery. A third article describes the results of another experimental study exploring the associations between personality variables, and attentional efficacy in both normal individuals and in those having sustained a mild traumatic brain injury. Findings of the studies described in this thesis demonstrate that mild traumatic brain injury can decrease attentional efficacy, as attentional deficits can be observed on certain neuropsychological tasks that precisely measure reaction times. Variables concomitant to mild traumatic brain injury can also negatively impact attention; the presence of pain symptoms is associated with decreased performance on attention tasks, and certain personality traits are associated with attentional efficacy or with post-concussion symptoms. This thesis thus demonstrates that various factors contribute to the attentional difficulties presented by persons with mild traumatic brain injury. The neuropsychologist should opt to use cognitive tasks sensitive to mild brain injury when exploring the attentional complaints of these individuals. As well, a thorough evaluation of variables related to pain, and of personality traits should be systematically conducted in the context of a post-MTBI neuropsychological examination.

L’objectif principal de cette thèse était d’obtenir, via l’électrophysiologie cognitive, des indices de fonctionnement post-traumatisme craniocérébral léger (TCCL) pour différents niveaux de traitement de l’information, soit l’attention sélective, les processus décisionnels visuoattentionnels et les processus associés à l’exécution d’une réponse volontaire. L’hypothèse centrale était que les mécanismes de production des lésions de même que la pathophysiologie caractérisant le TCCL engendrent des dysfonctions visuoattentionnelles, du moins pendant la période aiguë suivant le TCCL (i.e. entre 1 et 3 mois post-accident), telles que mesurées à l’aide d’un nouveau paradigme électrophysiologique conçu à cet effet. Cette thèse présente deux articles qui décrivent le travail effectué afin de rencontrer ces objectifs et ainsi vérifier les hypothèses émises. Le premier article présente la démarche réalisée afin de créer une nouvelle tâche d’attention visuospatiale permettant d’obtenir les indices électrophysiologiques (amplitude, latence) et comportementaux (temps de réaction) liés aux processus de traitement visuel et attentionnel précoce (P1, N1, N2-nogo, P2, Ptc) à l’attention visuelle sélective (N2pc, SPCN) et aux processus décisionnels (P3b, P3a) chez un groupe de participants sains (i.e. sans atteinte neurologique). Le deuxième article présente l’étude des effets persistants d’un TCCL sur les fonctions visuoattentionelles via l’obtention des indices électrophysiologiques ciblés (amplitude, latence) et de données comportementales (temps de réaction à la tâche et résultats aux tests neuropsychologiques) chez deux cohortes d’individus TCCL symptomatiques, l’une en phase subaigüe (3 premiers mois post-accident), l’autre en phase chronique (6 mois à 1 an post-accident), en comparaison à un groupe de participants témoins sains. Les résultats des articles présentés dans cette thèse montrent qu’il a été possible de créer une tâche simple qui permet d’étudier de façon rapide et peu coûteuse les différents niveaux de traitement de l’information impliqués dans le déploiement de l’attention visuospatiale. Par la suite, l’utilisation de cette tâche auprès d’individus atteints d’un TCCL testés en phase sub-aiguë ou en phase chronique a permis d’objectiver des profils d’atteintes et de récupération différentiels pour chacune des composantes étudiées. En effet, alors que les composantes associées au traitement précoce de l’information visuelle (P1, N1, N2) étaient intactes, certaines composantes attentionnelles (P2) et cognitivo-attentionnelles (P3a, P3b) étaient altérées, suggérant une dysfonction au niveau des dynamiques spatio-temporelles de l’attention, de l’orientation de l’attention et de la mémoire de travail, à court et/ou à long terme après le TCCL, ceci en présence de déficits neuropsychologiques en phase subaiguë surtout et d’une symptomatologie post-TCCL persistante. Cette thèse souligne l’importance de développer des outils diagnostics sensibles et exhaustifs permettant d’objectiver les divers processus et sous-processus cognitifs susceptible d’être atteints après un TCCL. / The main objective of this thesis was to obtain, using cognitive electrophysiology, biomarkers of mild traumatic brain injury (TBI) for different levels of information processing such as selective attention, visuo-attentional decision making and processes associated with the execution of a deliberate response. The fundamental assumption was that the lesion-producing mechanisms as well as the pathophysiology associated with mTBI leads to visuo-attentional dysfunctions, at least during the sub-acute period following the mTBI (i.e. between 1 and 3 months post-trauma), as measured by a novel electrophysiological paradigm developed for this purpose. This thesis presents two articles describing the work accomplished to meet these objectives, and verify the underlying assumptions. The first article presents the approach used to create a novel visuo-spatial attention task enabling the identification of electrophysiological (amplitude, latency) and behavioural (reaction time) indexes related to early visual and attentional processing (P1, N1, N2-nogo, P2, Ptc), selective visual attention (N2pc, SPCN) and decision-making processes (P3b, P3a) in a group of normal participants (i.e. without neurological injury). The second article presents a study of the persisting effects of a mTBI on visuo-attentional functions through the identification of targeted electrophysiological markers (amplitude, latency), and from behavioural data (task-related reaction time and neuropsychological tests results) in two cohorts of symptomatic mTBI individuals, one during the sub-acute phase (3 first months post-injury), the other during the chronic phase (6 months to 1 year post-injury), in comparison to a group of normal control participants. The results presented in this thesis indicate that it was has been possible to create a simple, rapid and low-cost task enabling the study of the various levels of information processing involved in the deployment of visuospatial attention. Subsequently, the use of this task in patients with mTBI tested during the sub-acute phase or the chronic phase allowed to identify differential impairment and recovery profiles for each of the components studied. Indeed, while the early components associated with early visual information processing (P1, N1, N2) were intact, certain attentional (P2) and cognitive-attentionnal (the P3a, P3b) components were affected, suggesting dysfunction in the spatio-temporal dynamics of attention, orientation of attention, and working memory, in the short- and/or long-term following mTBI, this is the presence of neuropsychological deficits mostly in the sub-acute phase and of persisting post-mTBI symptomatology. This thesis emphasizes the importance of developing sensitive and comprehensive diagnostic tools allowing to objectively identify the various cognitive processes and sub-processes that are likely to be affected after a mTBI.