Le système visuel a évolué de manière à prendre en compte les conséquences de nos mouvements sur notre perception. L’évolution nous a particulièrement doté de la capacité à percevoir notre environnement visuel comme stable et continu malgré les importants déplacements de ses projections sur nos rétines à chaque fois que nous déplaçons nos yeux, notre tête ou notre corps. Des études chez l’animal ont récemment montré que dans certaines aires corticales et sous-corticales, impliquées dans le contrôle attentionnel et dans l’élaboration des mouvements oculaires, des neurones sont capables d’anticiper les conséquences des futurs mouvements volontaires des yeux sur leurs entrées visuelles. Ces neurones prédisent ce à quoi ressemblera notre environnement visuel en re-cartographiant la position des objets d’importance à l’endroit qu’ils occuperont après l’exécution d’une saccade. Dans une série d’études, nous avons tout d’abord démontré que cette re- cartographie pouvait être évaluée de manière non invasive chez l’Homme avec de simples cibles en mouvement apparent. En utilisant l’enregistrement des mouvements des yeux combinés à des méthodes psychophysiques, nous avons déterminé la distribution des erreurs de re-cartographie à travers le champ visuel et ainsi découvert que la compensation des saccades oculomotrices se faisait de manière relativement précise. D’autre part, les patterns d’erreurs observés soutiennent un modèle de la constance spatiale basé sur la re-cartographie de pointeurs attentionnels et excluent d’autres modèles issus de la littérature. Par la suite, en utilisant des objets en mouvement continu et l’exécution de saccades au travers de leurs trajectoires, nous avons mis à jour une visualisation directe des processus de re-cartographie. Avec ce nouveau procédé nous avons à nouveau démontré l’existence d’erreurs systématiques de correction pour les saccades, qui s’expliquent par une re-cartographie imprécise de la position attendue des objets en mouvement. Nous avons par la suite étendu notre modèle à d’autres types de mouvements du corps et notamment étudié les contributions de récepteurs sous-corticaux (otoliths et canaux semi-circulaires) dans le maintien de la constance spatiale à travers des mouvements de la tête. Contrairement à des études décrivant une compensation presque parfaite des mouvements de la tête, nous avons observé une rupture de la constance spatiale pour des mouvements de roulis et de translation de la tête. Enfin, nous avons testé cette re-cartographie de la position des objets compensant un déplacement oculaire avec des cibles présentées à la limite du champ visuel, une re-cartographie censée placer la position attendue de l’objet à l’extérieur du champ visuel. Nos résultats suggèrent que les aires visuelles cérébrales impliquées dans ce processus de re-cartographie construisent une représentation globale de l’espace allant au-delà du traditionnel champ visuel. Pour finir, nous avons conduit deux expériences pour déterminer le déploiement de l’attention à travers l’exécution de saccades. Nous avons alors démontré que l’attention capturée par la présentation brève d’un stimuli est re-cartographiée à sa position spatiale correcte après l’exécution d’une saccade, et que cet effet peut être observé avant même l’initiation d’une saccade. L’ensemble de ces résultats démontre le rôle des pointeurs attentionnels dans la gestion du rétablissement des positions d’un objet dans l’espace ainsi que l’apport des mesures comportementales à un champ de recherche initialement restreint à l’électrophysiologie / The visual system has evolved to deal with the consequences of our own movements onour perception. In particular, evolution has given us the ability to perceive our visual world as stableand continuous despite large shift of the image on our retinas when we move our eyes, head orbody. Animal studies have recently shown that in some cortical and sub-cortical areas involved inattention and saccade control, neurons are able to anticipate the consequences of voluntary eyemovements on their visual input. These neurons predict how the world will look like after a saccadeby remapping the location of each attended object to the place it will occupy following a saccade.In a series of studies, we first showed that remapping could be evaluated in a non-invasive fashion in human with simple apparent motion targets. Using eye movement recordingsand psychophysical methods, we evaluated the distribution of remapping errors across the visualfield and found that saccade compensation was fairly accurate. The pattern of errors observedsupport a model of space constancy based on a remapping of attention pointers and excluded otherknown models. Then using targets that moved continuously while a saccade was made across themotion path, we were able to directly visualize the remapping processes. With this novel method wedemonstrated again the existence of systematic errors of correction for the saccade, best explainedby an inaccurate remapping of expected moving target locations. We then extended our model toother body movements, and studied the contribution of sub-cortical receptors (otoliths and semi-circular canals) in the maintenance of space constancy across head movements. Contrary tostudies reporting almost perfect compensations for head movements, we observed breakdowns ofspace constancy for head tilt as well as for head translation. Then, we tested remapping of targetlocations to correct for saccades at the very edge of the visual field, remapping that would place theexpected target location outside the visual field. Our results suggest that visual areas involved inremapping construct a global representation of space extending out beyond the traditional visualfield. Finally, we conducted experiments to determine the allocation of attention across saccades.We demonstrated that the attention captured by a brief transient was remapped to the correctspatial location after the eye movement and that this shift can be observed even before thesaccade.Taken together these results demonstrate the management of attention pointers to therecovery of target locations in space as well as the ability of behavioral measurements to address atopic pioneered by eletrophysiologists.

Quand un stimulus visuel de haut contraste précède et puis succède à la présentation d'une cible de faible contraste à la même position, la cible peut devenir non-reconnaissable ou même non-détectable. Cet effet de masquage a été étudié en profondeur et beaucoup de ses paramètres sont bien définis. Mais en utilisant une nouvelle méthode avec une séquence de masques et de cibles en mouvement, il est maintenant possible de séparer de manière perceptuelle et attentionnelle la cible des masques tout en conservant l'ordre d'apparition des masques et de la cible à chaque endroit. Cette thèse utilise cette technique de stimuli en mouvement pour répondre à trois questions qui ne pourraient pas être résolu en utilisant une méthode de masquage conventionnelle. Dans la première série d'expériences on a testé si l'attention portée au masque influence l'impact de celle-ci sur la cible. Nous avons utilisé un écran où une séquence masque-cible-masque apparaît à une position puis à chaque 'frame' suivant elle apparaît à la position adjacente. Cette méthode permet à l'observateur de suivre attentionellement la cible sur son trajet, tout en évitant les masques distracteurs qui paraissent être à côté de la cible spatialement et non temporellement. Quand les masques sont efficaces, la position de la cible paraît être vide. Nous comparons l'efficacité du masquage quand l'attention n'est pas dirigée vers les masques, à l'efficacité du masquage quand l'attention ne peut pas éviter les masques, comme dans le masquage conventionnel. Nous n'avons trouvé aucune différence significative entre les deux conditions attentionnelles, ce qui indique que l'attention portée sur les masques ne module pas leur efficacité. Ensuite nous avons testé l'importance de l'espacement dans la séquence masque-cible-masque. Il n'y avait pas plus de masquage quand les espacements étaient réduits, ce qui suggère que le masquage n'est pas le résultat de masquage latéral ou de 'crowding' (encombrement spatial) aux distances testées. Enfin nous avons comparé la contribution de chaque masque: celui qui précède la cible (le pré-masque) et celui qui suit la cible (post-masque). Nous avons trouvé que le pré-masque génère la majorité de l'effet de masquage tandis que le post-masque a peu d'influence. Dans la seconde série d'expériences nous avons étudié ce qu'il advient du stimulus masqué. En baissant le contraste de la cible juste en dessous de son seuil de détection et en lui donnant une couleur saillante, nous avons découvert un stade intermédiaire où les caractéristiques ('features') de la cible sont reportées à la position d'un des masques. Avec une série d'expérience nous avons montré que la cible est intégrée avec le masque qui la suit directement et temporellement à la même position. Finalement nous avons étudié si un stimulus qui est masqué à un niveau invisible peut quand même exercer une influence sur une cible proche dans un arrangement de crowding. Nous avons comparé la détection d'une cible avec deux flankers (distracteurs adjacent) dans la zone de crowding, à la détection d'une cible quand les deux flankers sont masqué et que leur position paraît être vide. Pour conclure, la méthode de séquence en mouvement a révélé de nouvelles caractéristiques du masquage qui ne pouvaient pas être examinées en utilisant des techniques de masquage conventionnelles. Premièrement nous avons découvert que l'efficacité du masque est comparable que l'attention soit dirigée sur le masque ou non. Deuxièmement nous avons montré que les caractéristiques d'une cible qui est supprimée à sa position physique peuvent apparaître à la position du masque qui la suit temporellement. Et finalement, nous avons examiné l'effet de flankers masqués sur une cible dans un arrangement de crowding. / When high contrast visual stimuli precede and follow a low contrast target at the same location, the target may become unrecognizable and even undetectable. This masking effect has been extensively studied and many of its parameters are well characterized. However, using a new technique with a moving sequence of masks and targets it is now possible to perceptually and attentionally separate the target from the masks while retaining the same temporal order of masks and target at each location. This thesis exploits this moving stimulus technique to ask three questions that could not be addressed in standard masking paradigms. In the first series of experiments we looked at whether attention to the mask affected its impact on the target. We used a display where the mask-target-mask sequence appears at one location and on each subsequent frame it appears in the adjacent location. This allows observers to attentively track the target across locations without attending to the masks which appear perceptually adjacent in space rather than in time. When the masks are effective, the observer sees a blank space at the target location. We compare the effectiveness of this masking when the masks are unattended to the effectiveness when the masks are attended as in standard masking. We found no significant difference between the two attentional conditions suggesting that attention to the masks does not modulate their effectiveness. We next examined the importance of the spacing within the mask-target-mask sequences. There was no increase in the masking effect as spacing was reduced, suggesting that the masking was not a consequence of lateral masking or crowding at the spacings we tested. Finally, we compared the contributions of each mask individually: the one that preceded the target (pre-mask) and the one that followed (post-mask). We found that the pre-mask generated the majority of the masking effect while the post-mask was of little influence. In the second series of studies we investigated the fate of a masked stimulus. By lowering the target contrast just below its detection threshold and giving it a salient color, we found an intermediate, "lurking" stage where the target's features migrate to one of the mask locations. Through a succession of experiments we found that the target is integrated with the mask directly following it in time at the same location. Finally we looked at whether a stimulus that is masked to invisibility can still exert influence over nearby targets in a crowding array. We compared the detection of a crowded target with two flankers, compared to the detection of a target when the two adjacent flankers are masked so that their locations appear empty. In conclusion, the moving sequence technique revealed new characteristics of masking that could not be examined in standard masking paradigms. First, we found that the effectiveness of a mask was the same whether it is attended or not. Second, we showed that once a masked target has been suppressed from its physical location, its features can be found "lurking" at the location of the mask that follows the target in time. Finally, we examined the effect of masked flankers on a target in a crowding paradigm.

L'objectif de cette thèse est d'étudier le développement des mécanismes sous-tendant l'exploration d'une scène visuelle. Les résultats montrent que les stratégies d'attention ambiante et focale émergent vers l'âge de 12 mois. La saillance détermine davantage les mouvements oculaires chez les enfants de moins de 6 ans que chez les plus âgés. En outre, les objets sémantiquement inconsistants avec le contexte visuel attirent similairement le regard des jeunes enfants et des adultes. Cependant, seuls les enfants sont plus rapidement attirés par les objets à saillance élevée que par ceux à saillance réduite. L'effet du niveau de vocabulaire sur l'analyse des scènes visuelles se trouve uniquement dans la condition objets consistants. Toutefois, la latence et la topographie des PEs sont modulées selon le niveau de vocabulaire. Nos résultats suggèrent que le contrôle des mouvements oculaires liés à l'analyse d'une scène visuelle se développe de la petite enfance jusqu'à l'enfance. Bien que les modes ambiant et focal soient présents durant la petite enfance, l'exploration d'une scène visuelle est surtout influencée par le mode focal. De plus, les jeunes enfants utilisent - semblablement aux adultes - le contexte visuel pour orienter leur attention visuelle. Aux stades précoces du développement, la saillance paraît un facteur déterminant pour l'allocation du regard. L'attention visuelle est également influencée par les compétences linguistiques des jeunes enfants. / This dissertation investigated developmental mechanism underlying scene exploration. The results showed that ambient and focal attention strategies emerge by 12 months of age. Saliency guided eye movements more in children younger than 6 years compared with older children. Additionally, objects that were semantically inconsistent with the scene context equally attracted the gaze in young children and adults. Children were, however, attracted faster to high salient than to low salient objects. High-producers looked longer to consistent objects than low-producers while both groups looked equally long to inconsistent objects. The N400 ERP component was more pronounced for inconsistent than for consistent scene-word pairs. Low-producers exhibited a later N400 effect over the right frontal recording sites while in high-producers the N400 effect was observed earlier over the left frontal sites. Our results suggest that eye movement control during scene viewing mature from infancy to childhood. Even though ambient and focal modes are present in early infancy, scene exploration is dominated by focal mode. Additionally, young children use scene context, similarly to adults, in guidance of their visual attention. However, during early stages of development saliency has a stronger effect on gaze allocation compared with adults. Visual attention was also influenced by linguistic skills in young children.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L’objectif de cette recherche est d’étudier la coordination temporelle entre l’organisation de la performance maternelle (chant et gestes des mains), les variations de l’attention visuelle et la vocalisation du bébé à 3 mois et à 6 mois au cours de la ‘chanson-action’ française ‘les marionnettes’. Le terme ‘chanson-action’ désigne des routines interactives associant une ‘mise en scène’ des mains (ici de la mère) coordonnée à un chant pour bébé. Le ‘chanter-bébé’ fait partie des premières stimulations musicales du bébé. Des recherches expérimentales ont mis en évidence qu’il possède plusieurs fonctions et qu’en particulier il maintient l’attention du bébé au cours des échanges. Les ‘chansons-actions’ apparaissent dans le cours des interactions précoces un peu avant le milieu de la première année du bébé. Or des expériences ont montré qu’à cet âge précoce le bébé semble déjà capable de partager son attention entre la mère et un autre centre d’intérêt dans certaines conditions, en particulier lorsque la mère manipule un objet familier. Les ‘chansons-actions’ apparaissent alors comme une situation naturelle permettant d’étudier l’aptitude du bébé à partager son attention. Nous avons donc cherché à tester l’hypothèse centrale selon laquelle l’organisation hiérarchisée de la performance maternelle et en particulier du chant devait fournir un cadre organisant les variations dynamiques de l’attention visuelle du bébé. Nous pensions de plus que l’organisation temporelle de ses vocalisations devait refléter sa sensibilité à cette organisation musicale et qu’il devait vocaliser à des moments saillants de la chanson-action. Nous avons choisi d’étudier les échanges de mêmes dyades à 3 mois et à 6 mois car ces âges sont périphériques à l’émergence spontanée des ‘chansons-actions’ dans le répertoire des routines interactives de la mère et du bébé. Nous voulions ainsi explorer l’évolution de la coordination entre l’organisation temporelle de la performance maternelle et les variations de l’attention du bébé.Nous avons étudié les échanges de 20 dyades à 3 mois (12 dyades ‘mère-garçon’ et 8 dyades ‘mère-fille’) et de 18 de ces mêmes dyades à 6 mois (10 dyades ‘mère-garçon’ et 8 dyades ‘mère-fille’). L’originalité de notre recherche est d’explorer l’évolution dynamique des variations de l’attention du bébé au cours de la chanson-action... / The aim of this study was to analyze the temporal coordination between the organization of the maternal performance (singing and hand gesturing), the visual attention and vocalization of the infant at 3- and 6-months during sequences of the French ‘action-song’ ‘les marionnettes’. The word ‘action-song’ is used to refer to interactive routines that combine hand gestures coordinated with a baby song. Infant-directed singing has been shown to be among the first musical stimulations addressed infants. Experimental studies have demonstrated that it possesses several functions and that one of them is maintaining the infant’s attention. Action-songs emerge in interactions at about 4-months. Experimental studies have proved that the infant exhibits the ability to share her attention between the mother and another object of interest, in particular when it is a familiar object that the mother holds in her hands. Actions-songs appear to be a natural situation that allows us to study this ability. We tested the central hypothesis that the hierarchical levels of maternal singing performance would provide a frame that would organize the dynamic variations of the infant’s visual attention. Moreover the infant would vocalize at specific moments of the musical structure of maternal singing. We studied the exchanges of the same dyads at 3- and 6-months to explore the developmental trajectory of the coordination between the temporal organization of the maternal performance and the infant’s visual attention.We studied the interactions of 20 dyads at 3 months (12 boys and 8 girls) and of 18 of those dyads at 6 months (10 boys and 8 girls). We performed both video and acoustic microanalyses to study the dynamic variations of infant’s attention during the action-song. Thus, each gaze orientation of the infant was associated with a specific element of the maternal singing. Our results showed that maternal singing was articulated at three hierarchical temporal levels (verse, line, pulse) both at 3- and at 6-months. At 3 months the infant’s attention was oriented mainly towards the mother’s face. The variations of the infant’s attention were coordinated with the phrasing of maternal singing and the infant reoriented her attention towards the hands just before the end of the verse. Infants’ vocalizations also occurred at the end of the verse. At 6-months, infants were more attentive to the mother’s hands. Six-month-olds reoriented her attention towards the mother’s face at the end of the verse. Infants’ vocalizations were synchronized with pulse of the maternal singing. Furthermore our results exhibited gender differences at 3- and at 6-months. The performance of mothers of boys was more regular than the performance of mothers of girls. We suggest that actions-songs provide a frame that scaffolds the ability of the infant to share her attention between the mother’s face and hands.

L'attention visuelle est un phénomène primordial pour la perception visuelle de notre environnement. Elle correspond à l'ensemble des mécanismes qui permettent la sélection d'information visuelle dans le but de la traiter en particulier. Lorsque volontaire, son orientation est considérée comme lente, contrairement à l'orientation de l'attention visuelle involontaire, qui est rapide et réflexive. Grâce à une étude de psychophysique humaine, nous montrons que le déplacement volontaire de l'attention est rapide mais qu'un ensemble de processus cognitifs ont jusqu'à présent masquer ce phénomène.Au niveau cérébral, l'orientation de l'attention visuelle est sous tendue par un réseau d'aires,impliquant le champ oculomoteur frontal (FEF) et l'aire latérale intrapariétale (LIP). En enregistrant l'activité unitaire des neurones de ces 2 aires de 2 macaques Rhésus impliqués dans une tâche de détection de cible nécessitant l'orientation volontaire de l'attention visuelle,nous montrons que ces 2 aires jouent un rôle différent. Ainsi FEF semble impliqué dans l'orientation des capacités attentionnellles et représente également la sélection de l'objet important. LIP n'est pas impliqué dans l'orientation de l'attention visuelle, en revanche, ses neurones présentent une réponse cognitive spécifique de la détection de la cible. Nos résultats suggèrent que FEF contrôle l'orientation volontaire de l'attention visuelle alors que LIP sert à la détection de la cible.Qui plus est, nous montrons l'existence dans FEF d'une nouvelle classe de cellules impliqués dans le contrôle exécutif des fonctions cognitives et notamment attentionnelles

Pour explorer le monde qui nous entoure nous bougeons sans cesse les yeux alternant entre des mouvements rapides ``les saccades'' et des moments d'immobilisation ``les fixations''. Quels sont les facteurs guidant ces mouvements oculaires? Comment les interpréter et les évaluer quantitativement? Cette thèse aborde ces questions lors de l'exploration libre de scènes naturelles, sous deux aspects: la modélisation et le recueil de données comportementales avec des enregistrements oculométriques. Le modèle proposé s'inspire fortement de la biologie et propose de prédire les régions dites saillantes (qui attirent les yeux) en utilisant un certain nombre de caractéristiques visuelles de bas niveaux, selon une démarche de traitement ascendante (``bottom-up'') compatible avec le contexte choisi d'exploration libre des scènes naturelles. Bien qu'il s'agisse de l'exploration de scènes statiques, un modèle dynamique spatio-temporel est également proposé considérant les séquences temporelles alternant les phases de stabilisation durant les fixations et les phases de déplacement durant les saccades. Les données comportementales et les données physiologiques ont permis l'établissement du modèle, ses évolutions et améliorations successives, puis sa validation. Ainsi, nous montrons que bien que la couleur soit présente partout et apparaisse dans plusieurs modèles de la littérature, celle-ci influence peu les mouvements oculaires des sujets. De même nous montrons que programmer plusieurs saccades en parallèle à partir d'un point de fixation comme cela a été montré dans des expériences de recherche de cible n'est pas compatible avec les données comportementales. Cette thèse propose aussi de nombreux outils méthodologiques pour comparer des données comportementales à des données issues d'un modèle et propose également une manière de tester l'importance relative de plusieurs caractéristiques visuelles de bas niveau sur la prédiction des mouvements oculaires.

Il a été suggéré (ex. Lavie, 1995) que l'attention visuelle opère en focalisant les « ressources perceptives » sur un endroit donné de la scène visuelle. La présente thèse s'intéresse (1) au profil spatial, c'est-à-dire la répartition dans l'espace visuel, des ressources perceptives et (2) aux effets de plusieurs facteurs sur la focalisation des ressources perceptives. Le profil spatial des ressources perceptives est indexé en utilisant plusieurs mesures, notamment un ensemble de mesures d'interférence (produite par des distracteurs) dans la tâche d'Eriksen (Eriksen & Hoffmann, 1972) et une mesure de performance à détecter une cible (apparaissant à un emplacement attendu ou non) dans la tâche de Posner (Posner, 1980). Dans tous les cas, le profil obtenu décrit un ‘chapeau mexicain' et cela est vrai que l'attention visuelle soit dirigée vers le centre ou vers la périphérie du champ visuel. Les effets de plusieurs facteurs sur la focalisation du ‘chapeau mexicain', c'est-à-dire sur l'efficience de l'attention visuelle, sont ensuite explorés. Tandis qu'augmenter la charge perceptive (la difficulté à extraire l'information perceptuelle) et l'anxiété causent une focalisation attentionnelle (c.à.d. un chapeau mexicain plus comprimé), augmenter la charge cognitive (la difficulté d'une tâche mentale effectuée en parallèle de la tâche d'attention visuelle) causent une défocalisation attentionnelle (c.à.d. un chapeau mexicain plus étalé). Ces résultats ont deux implications importantes. Tout d'abord, des différences au niveau des propriétés des stimuli et de la tâche (ex. charges perceptives ou cognitives) ou des caractéristiques individuelles (ex. anxiété) entre différentes études peuvent expliquer pourquoi certaines études ont rapporté un profil attentionnel décrivant un simple « gradient » et d'autres un profil attentionnel décrivant un « chapeau Mexicain » ; dans certaines études, les ressources perceptives étaient plus défocalisées, faisant passer un chapeau mexicain pour un gradient. Deuxièmement, contrairement à ce qui est suggéré dans l'influente théorie sur les charges perceptives et cognitives (Lavie, Hirst, de Fockert, & Viding, 2004), la focalisation des ressources perceptives n'est pas seulement contrôlée à un niveau perceptif, elle est aussi contrôlée à un niveau cognitif. Charger les processus cognitifs affecterait ce que l'on voit, entre un objet isolé (ex. l'arbre) ou les propriétés plus globales de la scène (ex. la forêt).

Le trafic multimédia sur IP connaît une forte croissance ces dernières années grâce à l'émer- gence de services comme la TV sur IP ou la vidéo à la demande (Video on Demand). Cependant, la Qualité d'Usage (QdU) associée à ce type de trafic n'est pas garantie, principalement à cause de la fluctuation de la Qualité de Service (QdS). Pour assurer un service de qualité acceptable, il est possible d'améliorer les paramètres de QdS ou même d'améliorer directement la QdU. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'étude de l'impact perceptuel de la variation de la QdU et à son amélioration. Nous proposons tout d'abord d'utiliser la transformation Mojette, une transformation de Radon discrète exacte, comme opérateur de network coding. Cette technique vise l'amélioration de la QdS en optimisant l'utilisation de la bande passante disponible. Nous proposons également une méthode de protection inégale perceptuelle de flux hiérarchiques par transformation Mojette. Ensuite, nous étudions les effets perceptuels des pertes de paquets sur des vidéos codées en H.264/AVC au travers de tests subjectifs d'évaluation de qualité. Ces tests mènent à l'identification de l'importance de la position spatiale de la perte dans l'image. Nous conduisons alors des expérimentations oculométriques pour identifier les régions d'intérêt de la vidéo. Partant d'une hiérarchie de la source guidée par ces régions d'intérêt, nous proposons des méthodes de protection perceptuelles inégales. Ces techniques de codage robuste, mettant en œuvre l'outil Flexible Macroblock Ordering (FMO) de H.264/AVC, sont fondées sur l'arrêt de la propagation spatio-temporelle des dégradations. L'évaluation de performances montre que les méthodes proposées sont efficaces contre les pertes de paquets ayant lieu dans les régions d'intérêt de la vidéo.

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