Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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

Le sens de verticalité constitue un référentiel spatial fondamental pour percevoir et agir dans l'espace. Il permet notamment de déterminer la position de notre corps par rapport à la direction de la gravité et participe à l’organisation du contrôle postural chez l’homme. L'évaluation du sens de verticalité pour une meilleure compréhension des troubles posturaux et spatiaux de patients ayant présentés un accident vasculaire cérébral (AVC) devient pratique courante. Cependant, l’absence de standardisation et de connaissances des qualités psychométriques des mesures de la perception de la verticale limite considérablement l’utilisation clinique de ces outils et l’élaboration d’essais thérapeutiques pour le suivi des troubles posturaux en pathologie neurologique. L’AVC constitue également le modèle lésionnel humain privilégié pour l’étude du sens de verticalité. L'identification des aires cérébrales sous-tendant les processus d’intégration multisensorielle du sens de verticalité reposent majoritairement sur de techniques modernes d’analyse lésionnelle. Cependant, les connaissances des bases cérébrales de la construction et de la mise à jour du sens de verticalité sont encore partielles et appellent à des travaux complémentaires. Nos travaux de recherche visaient à améliorer notre compréhension du sens de verticalité par l’étude de ces altérations en pathologie vasculaire cérébrale, selon une double approche méthodologique et physiopathologique. Nous avons montré que l’évaluation de la perception visuelle de la verticale dans les suites d’un AVC requiert une installation précise des patients (maintien droit du tronc et de la tête chez les patients présentant des troubles posturaux) et doit être basée sur un minimum de 10 essais pour assurer une fidélité inter-essais élevée. Dans ces conditions d’évaluation, l’orientation de la verticale visuelle présente une excellente fidélité inter- et intra-évaluateur, garantissant la fiabilité de cette mesure pour la pratique et la recherche cliniques. Concernant la perception posturale de la verticale, nous proposons une procédure simplifiée et standardisée du test de la roue pour l’évaluation des biais contralésionnels de la verticale posturale après AVC hémisphérique. Enfin, nous identifions au moyen d’une analyse statistique lésionnelle un réseau d’aires corticales et sous-corticales impliqué dans la perception visuelle et posturale de la verticale. Le cœur de ces régions polymodales du sens de verticalité est centré sur le cortex operculo-insulaire et le thalamus postérolatéral, avec une nette prédominance hémisphérique droite et un chevauchement des aires nodales du cortex vestibulaire. Nos résultats nous permettent de mieux comprendre les bases cérébrales du sens de verticalité et constituent des guides importants pour l'utilisation clinique de la mesure du sens de verticalité.Mots clés: Sens de verticalité, AVC, méthodologie d’évaluation, bases neurales, cortex vestibulaire / The sense of verticality is a major spatial referential for perception and action in space. It allows determining our body position relatively to the gravity and it contributes to the organization of the postural control in humans. The assessment of the sense of verticality for a better understanding of postural and spatial disorders in stroke patients becomes common practice. However, the lack of standardization and psychometrical studies of the verticality perception assessment limits considerably the clinical integration of these tools and the development of therapeutic clinical trials for the follow-up of postural disorders in neurological diseases. Stroke is also the primary model for studying the sense of verticality. The identification of neural bases underlying the multisensory integration processes of the sense of verticality is based essentially on modern techniques of lesion analysis. However, our knowledge of the neural bases of the construction and updating of the sense of verticality are partial and require further studies. Our research aimed to improve our understanding of the sense of verticality through study of these disorders after stroke, according to a methodological and physiopathological dual approach. We showed that the assessment of the visual vertical perception after stroke requires a specific postural setting (the trunk and the head maintained upright in stroke patients with postural disorders) and should be based on 10 trials to achieve a high inter-trials reliability. Under these conditions, visual vertical orientation has excellent inter- and intrarater reliability, ensuring the reliability of this measure for both clinical practice and research. For the postural perception of the vertical, we proposed a simplified and standardized procedure with the wheel test to assess contralesional postural vertical biases after hemispheric stroke. Finally, by means of a lesional statistical analysis, we identified a cortical and subcortical areas network of the visual and postural vertical perception. The polymodal regions of the sense of verticality are centered on the operculo-insular cortex and the posterolateral thalamus, with a right hemisphere predominance and a partial overlap with the core regions of the vestibular cortex. Our results provide a better understanding of the neural bases of the sense of verticality in humans and constitute guidelines for the clinical use of the verticality perception measures.Keywords: Sense of verticality, stroke, assessment methodology, neural bases, vestibular cortex.

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

Contexte : Jusqu’à 90% des fumeurs qui tentent d’arrêter de fumer vont rechuter dans l’année suivant la date d’arrêt. L’impulsivité, au même titre que le « craving », a démontré être un bon facteur de prédiction de la rechute tabagique. Ainsi, la présente étude visait à évaluer, à l’aide de la neuroimagerie fonctionnelle, l’influence de l’impulsivité sur les mécanismes neuronaux du « craving » de la cigarette. Parmi les régions cérébrales impliquées dans le « craving » de la nicotine, les cortex préfrontal dorsolatéral, orbitofrontal et cingulaire sont d’importantes structures dans les processus de contrôle de soi. Méthodes : 31 fumeurs chroniques ont passé une session de neuroimagerie durant laquelle ils devaient regarder des images appétitives de cigarettes et des images neutres. Ils ont ensuite dû inscrire le « craving » ressenti à la vue des images et répondre à un questionnaire portant sur les traits de personnalité de l’impulsivité (BIS-11). Résultats : Tel qu’attendu, le score d’impulsivité était positivement corrélé au « craving » rapporté par les participants à la vue d’images de cigarettes. Au niveau cérébral, plus les fumeurs présentaient de forts traits d’impulsivité, moins grande était l’activité du cortex cingulaire postérieur (CCP) durant le « craving ». Enfin, l’activité du CCP présentait une connectivité fonctionnelle négative avec l’insula, le cortex préfrontal dorsolatéral et le cortex cingulaire antérieur. Conclusions : Comme le CCP est le siège des processus de mentalisation et de référence à soi, nous suggérons que plus les fumeurs étaient impulsifs, moins ils prenaient conscience de leur état et moins ils en exerçaient un contrôle, donc plus ils ressentaient de forts « cravings ». En poussant plus loin, nos résultats mettent l’accent sur l’aspect identitaire (le soi, les mémoires autobiographiques) et l’aspect d’introspection en toxicomanie : deux avenues à explorer. / Background: 90% of cigarette smokers attempting to quit smoking relapse by one-year following their quit date. Impulsivity, as well as cue-induced cravings, have been shown to be good predictors of relapse for tobacco smoking; however, no study to date has examined their interaction and its neural substrates. The goal of this study was to determine the neural influence of trait impulsivity during functional imaging of cue-induced cigarette cravings. Among the brain regions involved in nicotine craving, the dorsolateral prefrontal cortex, the orbitofrontal as well as the cingulate cortex all play a significant role in self-control processes. Methods: Thirty-one chronic smokers passively viewed appetitive smoking-related and neutral images while being scanned. Participants also reported their level of craving and completed the BIS-11, a measure of trait impulsivity. Results: As hypothesized, we observed a significant positive relationship between impulsivity scores and reported craving. Impulsivity scores were negatively correlated with activity in the posterior cingulate cortex (PCC). The insula, dorsal anterior cingulate cortex and dorsolateral prefrontal cortex presented a negative connectivity with the PCC. Conclusions: Given that the PCC is involved in mentalization and self-relevant processing, it is possible that greater trait impulsivity in smokers is associated to a lower tendency to understand and use one’s mental and physical state to guide behavior. This may weaken their capacity for self-control and consequently, promotes more automatic and stronger cue-elicited smoking urges. Furthermore, our results highlight the important but undervalued role of identity (the self and autobiographic memories) and mindfulness in addiction.

Contexte : Jusqu’à 90% des fumeurs qui tentent d’arrêter de fumer vont rechuter dans l’année suivant la date d’arrêt. L’impulsivité, au même titre que le « craving », a démontré être un bon facteur de prédiction de la rechute tabagique. Ainsi, la présente étude visait à évaluer, à l’aide de la neuroimagerie fonctionnelle, l’influence de l’impulsivité sur les mécanismes neuronaux du « craving » de la cigarette. Parmi les régions cérébrales impliquées dans le « craving » de la nicotine, les cortex préfrontal dorsolatéral, orbitofrontal et cingulaire sont d’importantes structures dans les processus de contrôle de soi. Méthodes : 31 fumeurs chroniques ont passé une session de neuroimagerie durant laquelle ils devaient regarder des images appétitives de cigarettes et des images neutres. Ils ont ensuite dû inscrire le « craving » ressenti à la vue des images et répondre à un questionnaire portant sur les traits de personnalité de l’impulsivité (BIS-11). Résultats : Tel qu’attendu, le score d’impulsivité était positivement corrélé au « craving » rapporté par les participants à la vue d’images de cigarettes. Au niveau cérébral, plus les fumeurs présentaient de forts traits d’impulsivité, moins grande était l’activité du cortex cingulaire postérieur (CCP) durant le « craving ». Enfin, l’activité du CCP présentait une connectivité fonctionnelle négative avec l’insula, le cortex préfrontal dorsolatéral et le cortex cingulaire antérieur. Conclusions : Comme le CCP est le siège des processus de mentalisation et de référence à soi, nous suggérons que plus les fumeurs étaient impulsifs, moins ils prenaient conscience de leur état et moins ils en exerçaient un contrôle, donc plus ils ressentaient de forts « cravings ». En poussant plus loin, nos résultats mettent l’accent sur l’aspect identitaire (le soi, les mémoires autobiographiques) et l’aspect d’introspection en toxicomanie : deux avenues à explorer. / Background: 90% of cigarette smokers attempting to quit smoking relapse by one-year following their quit date. Impulsivity, as well as cue-induced cravings, have been shown to be good predictors of relapse for tobacco smoking; however, no study to date has examined their interaction and its neural substrates. The goal of this study was to determine the neural influence of trait impulsivity during functional imaging of cue-induced cigarette cravings. Among the brain regions involved in nicotine craving, the dorsolateral prefrontal cortex, the orbitofrontal as well as the cingulate cortex all play a significant role in self-control processes. Methods: Thirty-one chronic smokers passively viewed appetitive smoking-related and neutral images while being scanned. Participants also reported their level of craving and completed the BIS-11, a measure of trait impulsivity. Results: As hypothesized, we observed a significant positive relationship between impulsivity scores and reported craving. Impulsivity scores were negatively correlated with activity in the posterior cingulate cortex (PCC). The insula, dorsal anterior cingulate cortex and dorsolateral prefrontal cortex presented a negative connectivity with the PCC. Conclusions: Given that the PCC is involved in mentalization and self-relevant processing, it is possible that greater trait impulsivity in smokers is associated to a lower tendency to understand and use one’s mental and physical state to guide behavior. This may weaken their capacity for self-control and consequently, promotes more automatic and stronger cue-elicited smoking urges. Furthermore, our results highlight the important but undervalued role of identity (the self and autobiographic memories) and mindfulness in addiction.

Cette thèse traite la typologie rythmique, c'est-à-dire la catégorisation des langues en différentes classes sur la base de phénomènes rythmiques. Les études de ce domaine ont débuté avec Pike (1945) et Abercrombie (1967), qui ont introduit la célèbre dichotomie de langues à isochronie accentuelle (ou isoaccentuelles) et à isochronie syllabique (ou isosyllabiques). Depuis que de nombreuses études ont démenti les hypothèses d'isochronie syllabique et accentuelle, il a été proposé (cf. Bertinetto, 1981, et Dauer 1983) que l'impression perceptuelle d'isochronie soit issue des propriétés structurelles de chaque langue, comme par exemple la présence/absence de clusters consonantiques complexes et de réduction vocalique. Plus récemment, certains auteurs ont élaboré des corrélats acoustiques de ces propriétés (cf. Ramus, Nespor & Mehler, 1999, Grabe & Low, 2002, etc.) basés sur des mesures de durée des séquences vocaliques et consonantiques. Les recherches présentées dans cette thèse se situent exactement dans ce cadre. On présente certaines expériences basées essentiellement sur un corpus d'échantillons sonores comparables de 61 locuteurs de 21 langues, récoltés et segmentés manuellement dans ce but. La structure de la thèse est plutôt atypique, dans les sens où elle n'est pas divisée en deux parties nettement séparées, une présentant l'état de l'art, l'autre exposant les expériences, mais s'efforce de fondre ces deux aspects. Chaque chapitre se concentre sur une ou plusieurs problématiques liées au rythme des langues et contient une discussion des études sur le sujet ainsi qu'une analyse des expériences menées. La recherche dans le domaine de la typologie rythmique, du début jusqu'aux approches plus modernes, est exposée dans le chapitre 2 en suivant le leitmotiv de la dichotomie traditionnelle qui oppose les langues isosyllabique et isoaccentuelles. Ce chapitre présente également une expérience inspirée par des publications récentes (cf. Wagner & Dellwo, 2004, et Asu & Nolan, 2006): la distance entre attaques syllabiques (une mesure abandonnée dans les approches modernes mais qui a été au centre de l'attention dans le passé) est utilisée comme indice de complexité syllabique. Cette mesure fournit des valeurs encourageantes sur des échantillons dans 5 langues par un locuteur multilingue (donc dans des conditions extrêmement contrôlées), mais les résultats sont moins convaincants lorsqu'ils sont appliqués à des données de plusieurs locuteurs et plusieurs langues. Le chapitre 3 se concentre plus spécifiquement sur les corrélats du rythme. Les principales études dans ce domaine sont exposées avec une discussion des formules et des problématiques pratiques et méthodologiques, comme la normalisation de la vitesse d'élocution et les critères utilisés lors de la segmentation. Sont ensuite présentées et analysées les valeurs des nombreux corrélats du rythme (notamment %V, ΔC, ΔV, varcoC, varcoV, rPVI, nPVI, cCCI et vCCI) pour le corpus entier de 21 langues. Les différents corrélats produisent parfois des valeurs différentes pour des langues spécifiques, mais le cadre générale reste à peu près inaltéré: les langues dites isoaccentuelles tendent à avoir une plus grande variabilité de durées vocaliques et consonantiques par rapport aux langues dites isosyllabiques et isomoraïques. Une expérience finale fournit un point de départ pour avancer des hypothèses à propos de l'inclusion de fo et intensité dans les modèles du rythme. L'implémentation et le fonctionnement de Correlatore sont illustrés dans le chapitre 4. Ce logiciel a été développé dans le cadre de la thèse avec le but d'automatiser le calcul des corrélats du rythme et se révèle un outil extrêmement utile. Le chapitre 5 introduit le thème de la variation et de la variabilité du rythme. Après une analyse des rares études dans ce domaine, on présente les résultats des corrélats sur des données spécifiques selon une approche qui ouvre des perspectives intéressantes. Il est démontré que la variabilité des valeurs des corrélats n'indique pas simplement une instabilité de ceux-ci, mais suit un schéma cohérent, avec des valeurs croissantes de variabilité selon l'échelle intra-locuteur / inter- locuteur / inter-dialecte et inter-langue. Finalement, le focus se déplace au niveau de la perception, puisque la capacité présumée de catégoriser des stimuli linguistiques sur la base du rythme de la part d'auditeurs naïfs a été peu étudiée jusqu'à présent. A la suite d'une discussion concernant les différentes procédures de dé-lexicalisation, on présente un test perceptif administré à 43 participants. Les résultats mettent en doute l'affirmation que la dichotomie de langues isoaccentuelles et isosyllabiques soit enracinée dans la perception. Les conclusions discutent l'efficacité des corrélats rythmiques et la possibilité d'inclure fo et intensité dans un modèle du rythme. On argumente à la fin l'exigence de passer à une représentation scalaire et bipolaire du rythme des langues.

En utilisant des approches qualitative and quantitative cette thèse démontre que les aspects intangibles des espaces architecturaux influencent le bien-être humain. Le but est de faire savoir que les espaces intérieurs ont un impact sur le bien-être et que l’architecture peut être considérée comme une solution pour satisfaire les besoins des usagers. Dans la première étude, l’approche qualitative est explorée en utilisant la narration pour identifier les aspects intangibles des espaces intérieurs qui affectent le bien-être. Une discussion s’articule autour du Modèle de Réponses Expérientielles des Humains (Model of Human Experiential Responses to Space) et de son importance comme outil pour déterrer les caractéristiques environnementales qui influencent le bien-être et qui peut être utile pour les professionnels du design. Les résultats démontrent que 43 catégories sont interprétées comme étant des aspects intangibles et servent de canevas pour trois autres études. Les résultats démontrent que certaines caractéristiques environnementales similaires dans les résidences et les bureaux augmentent le sentiment de satisfaction et de bien-être. Dans la deuxième étude, une approche quantitative est explorée en utilisant les neurosciences et l’architecture afin de mesurer comment les espaces architecturaux affectent le bien-être. Le concept de neuroscience / environnement / comportement est utilisé où huit corrélats neuroscientifiques (Zeisel 2006) sont investigués afin de mesurer les effets du cerveau sur les espaces architecturaux. Les résultats démontrent que l’environnement peut affecter l’humeur, le niveau d’attention et le niveau de stress chez les humains et peut également augmenter leur performance. Les deux études contribuent aux connaissances que les caractéristiques environnementales affectent l’humeur et le niveau de satisfaction de la même façon dans les espaces résidentiels et dans les espaces de bureaux. Un bon environnement qui énergise les employés peut affecter leur performance au travail de façon positive (Vischer 2005). / This research uses qualitative and quantitative approaches in order to demonstrate how intangible aspects of architectural spaces influence human well-being. The goal is to increase awareness that interior spaces do impact human well-being and that architecture can be regarded as a solution to satisfy space users’ needs. In the first study a qualitative approach is explored through narrative inquiry in order to identify intangible aspects of residential and office spaces that affect human well-being. A discussion is built around the Model of Human Experiential Responses to Space and its purpose as a tool to unearth environmental characteristics that enhance well-being and can be of value to design professionals. Results show that 43 categories are interpreted as being intangible aspects of architectural spaces that influence human well-being. These categories are then used for three other studies to find out if there are any underlying regularities in environmental characteristics that affect user moods and feelings. Results show that similar environmental characteristics heighten sense of satisfaction and well-being for both residential and office space users. In the second study, a quantitative approach is applied to neurosciences and architecture in order to measure how architectural spaces influence human well-being. Neuroscience and environment / behaviour concepts are used where eight brain-based neuroscientific correlates (Zeisel 2006) are investigated in order to measure brain effects on architectural spaces. Neuroscientific outcomes reveal that the environment can affect human moods, ability to focus attention and stress levels and may also heighten task performance. Both studies contribute to knowing how space users feel environmental characteristics affect their mood and satisfaction. They reveal that people’s moods may be affected similarly in residential or office space settings and that a good environment that energizes employees will affect their work performance in a positive way (Vischer 2005).