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

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

Ce travail examine l’impact de la symptomatologie liée à l’état de stress post-traumatisme sur certains processus cognitifs, comme l’attention, la mémoire ou encore les fonctions exécutives, auprès d’enfants, d’adolescents et d’adultes. La première étude, évaluant l’attention, a mis en évidence que les enfants ayant des symptômes sub-cliniques ESPT se caractérisent par des biais attentionnels affectant les mots négatifs et reliés au traumatisme vécu, alors que les adultes n’en présentent que pour les items reliés au traumatisme. Les mécanismes inhibiteurs, chez les enfants ESPT, sont altérés pour les informations liées à la peur. Les adultes, en revanche, ont des troubles pour ces items uniquement lorsqu’ils ont un trouble comorbide. De surcroît, ce travail a permis de montrer que les troubles cognitifs présents dans l’ESPT sont intermittents, chez l’adolescent. En phase symptomatologique, les patients ESPT se distinguent par une diminution des performances pour la mémoire épisodique, la mémoire de travail et l’inhibition des informations liées à la peur. Lors de la rémission, les déficits cognitifs apparaissent comme plus importants, affectant la mémoire à court terme, la mémoire de travail, la mémoire épisodique, la vitesse de traitement de l’information. Trois mois après la rémission, ces déficits ne sont plus présents. Enfin, des marqueurs cliniques et cognitifs du risque de maintien ou de réapparition des symptômes ESPT ont été trouvés. Parmi eux la réaction subjective face au traumatisme, les symptômes résiduels, le fonctionnement de la mémoire épisodique ou encore les troubles attentionnels (inhibition et biais attentionnels) pourraient permettre d’identifier des profils d’individus présentant des risques de rechute importants. De façon générale, ce travail met en évidence les conséquences cognitives spécifiques des traumatismes dans l’enfance, ainsi que le rôle majeur de la comorbidité dans le maintien de ces déficits. / This work examine PTSD symptoms impact on cognition: attention, memory and executive functions to child, adolescent and adult. The first study, on attention, shows that child with sub-Clinical PTSD symptoms are characterized by attentional bias for negative and threat-Related stimuli. Adults have attentional impairment only for threat-Related information. Anxious symptoms leads to a generalization of attentional bias for child and adult. Inhibition, for PTSD child, present a deficit for threat-Related faces. This work shows that cognitive impairment on PTSD adolescents are irregular. During symptomatic phase, episodic memory, working memory and inhibition for threat-Related information are degraded. After therapy, cognitive impairment are more important: short-Term memory, working memory, episodic memory, treatment of information are distorted. Attentional bias for threat-Related stimuli and inhibition difficulties for anger and happy faces appear. Three month after, these impairment are not presented.Also, clinical and cognitive markers of chronic PTSD or relapse are found. Traumatic distress, residual symptoms, episodic memory or attentional impairment (attentional bias and inhibition) are identified as risk markers for PTSD. This work shows cognitive consequences of trauma in childhood and major function of co-Morbidity on these consequences.

Alors que les hypothèses de valence et de dominance hémisphérique droite ont longtemps été utilisées afin d’expliquer les résultats de recherches portant sur le traitement émotionnel de stimuli verbaux et non-verbaux, la littérature sur le traitement de mots émotionnels est généralement en désaccord avec ces deux hypothèses et semble converger vers celle du décours temporel. Cette dernière hypothèse stipule que le décours temporal lors du traitement de certains aspects du système sémantique est plus lent pour l’hémisphère droit que pour l’hémisphère gauche. L’objectif de cette thèse est d’examiner la façon dont les mots émotionnels sont traités par les hémisphères cérébraux chez des individus jeunes et âgés. À cet effet, la première étude a pour objectif d’évaluer l’hypothèse du décours temporel en examinant les patrons d’activations relatif au traitement de mots émotionnels par les hémisphères gauche et droit en utilisant un paradigme d’amorçage sémantique et une tâche d’évaluation. En accord avec l’hypothèse du décours temporel, les résultats obtenus pour les hommes montrent que l’amorçage débute plus tôt dans l’hémisphère gauche et plus tard dans l’hémisphère droit. Par contre, les résultats obtenus pour les femmes sont plutôt en accord avec l’hypothèse de valence, car les mots à valence positive sont principalement amorcés dans l’hémisphère gauche, alors que les mots à valence négative sont principalement amorcés dans l’hémisphère droit. Puisque les femmes sont considérées plus « émotives » que les hommes, les résultats ainsi obtenus peuvent être la conséquence des effets de la tâche, qui exige une décision explicite au sujet de la cible. La deuxième étude a pour objectif d’examiner la possibilité que la préservation avec l’âge de l’habileté à traiter des mots émotionnels s’exprime par un phénomène compensatoire d’activations bilatérales fréquemment observées chez des individus âgés et maintenant un haut niveau de performance, ce qui est également connu sous le terme de phénomène HAROLD (Hemispheric Asymmetry Reduction in OLDer adults). En comparant les patrons d’amorçages de mots émotionnels auprès de jeunes adultes et d’adultes âgés performants à des niveaux élevés sur le plan comportemental, les résultats révèlent que l’amorçage se manifeste unilatéralement chez les jeunes participants et bilatéralement chez les participants âgés. Par ailleurs, l’amorçage se produit chez les participants âgés avec un léger délai, ce qui peut résulter d’une augmentation des seuils sensoriels chez les participants âgés, qui nécessiteraient alors davantage de temps pour encoder les stimuli et entamer l’activation à travers le réseau sémantique. Ainsi, la performance équivalente au niveau de la précision retrouvée chez les deux groupes de participants et l’amorçage bilatéral observé chez les participants âgés sont en accord avec l’hypothèse de compensation du phénomène HAROLD. / While the right hemisphere and valence hypotheses have long been used to explain the results of research on emotional nonverbal and verbal stimuli processing, the literature on emotional word processing is highly inconsistent with both hypotheses, but appear to converge with the time course hypothesis. The time course hypothesis holds that in the processing of some parts of the semantic system the time course of activation is slower in the right hemisphere compared to the left hemisphere. The goal of this thesis was to find insight into the ways in which words with emotional words are processed in the cerebral hemispheres in young and older individuals. To this end, the first study investigated the time course hypothesis looking at the activation pattern of emotional words in the left and right hemispheres, using the priming paradigm and an evaluation task. Consistent with the time course hypothesis, the results in males revealed an early and later priming in the left and right hemispheres, respectively. The results for females, however, were consistent with the valence hypothesis, since positive and negative words were optimally primed in the left and right hemispheres, respectively. As females are considered more emotional than males, their results may be due to the nature of the task, which required an explicit decision concerning the target. The second study looked at the possibility that the preservation with age of the ability to process emotional words would follow the compensatory role of bilateral activation in high performing older individuals known as the HAROLD phenomenon (Hemispheric Asymmetry Reduction in OLDer adults). Comparing the pattern of emotional word priming in a group of equally high performing older and younger, it was shown that while priming occurred unilaterally in young participants, the pattern of priming in older participants appeared to be bilateral. The occurrence of priming in older adults occurred with a tiny delay, though, that may be due to an increase in sensory thresholds that causes older adults to need more time to encode stimuli and start activation through the semantic network. Thus, the bilateral pattern of priming and the equivalent level of performance in older adults provide behavioral evidence supporting the compensatory role of the HAROLD phenomenon.

Notre système visuel extrait d'ordinaire l'information en basses fréquences spatiales (FS) avant celles en hautes FS. L'information globale extraite tôt peut ainsi activer des hypothèses sur l'identité de l'objet et guider l'extraction d'information plus fine spécifique par la suite. Dans les troubles du spectre autistique (TSA), toutefois, la perception des FS est atypique. De plus, la perception des individus atteints de TSA semble être moins influencée par leurs a priori et connaissances antérieures. Dans l'étude décrite dans le corps de ce mémoire, nous avions pour but de vérifier si l'a priori de traiter l'information des basses aux hautes FS était présent chez les individus atteints de TSA. Nous avons comparé le décours temporel de l'utilisation des FS chez des sujets neurotypiques et atteints de TSA en échantillonnant aléatoirement et exhaustivement l'espace temps x FS. Les sujets neurotypiques extrayaient les basses FS avant les plus hautes: nous avons ainsi pu répliquer le résultat de plusieurs études antérieures, tout en le caractérisant avec plus de précision que jamais auparavant. Les sujets atteints de TSA, quant à eux, extrayaient toutes les FS utiles, basses et hautes, dès le début, indiquant qu'ils ne possédaient pas l'a priori présent chez les neurotypiques. Il semblerait ainsi que les individus atteints de TSA extraient les FS de manière purement ascendante, l'extraction n'étant pas guidée par l'activation d'hypothèses. / Our visual system usually samples low spatial frequency (SF) information before higher SF information. The coarse information thereby extracted can activate hypotheses in regard to the object's identity and guide further extraction of specific finer information. In autism spectrum disorder (ASD) however, SF perception is atypical. Moreover, individuals with ASD seem to rely less on their prior knowledge when perceiving objects. In the present study, we aimed to verify if the prior according to which we sample visual information in a coarse-to-fine fashion is existent in ASD. We compared the time course of SF sampling in neurotypical and ASD subjects by randomly and exhaustively sampling the SF x time space. Neurotypicals were found to sample low SFs before higher ones, thereby replicating the finding from many other studies, but characterizing it with much greater precision. ASD subjects were found, for their part, to extract SFs in a more fine-to-coarse fashion, extracting all relevant SFs upon beginning. This indicated that they did not possess a coarse-to-fine prior. Thus, individuals with ASD seem to sample information in a purely bottom-up fashion, without the guidance from hypotheses activated by coarse information.

Alors que les hypothèses de valence et de dominance hémisphérique droite ont longtemps été utilisées afin d’expliquer les résultats de recherches portant sur le traitement émotionnel de stimuli verbaux et non-verbaux, la littérature sur le traitement de mots émotionnels est généralement en désaccord avec ces deux hypothèses et semble converger vers celle du décours temporel. Cette dernière hypothèse stipule que le décours temporal lors du traitement de certains aspects du système sémantique est plus lent pour l’hémisphère droit que pour l’hémisphère gauche. L’objectif de cette thèse est d’examiner la façon dont les mots émotionnels sont traités par les hémisphères cérébraux chez des individus jeunes et âgés. À cet effet, la première étude a pour objectif d’évaluer l’hypothèse du décours temporel en examinant les patrons d’activations relatif au traitement de mots émotionnels par les hémisphères gauche et droit en utilisant un paradigme d’amorçage sémantique et une tâche d’évaluation. En accord avec l’hypothèse du décours temporel, les résultats obtenus pour les hommes montrent que l’amorçage débute plus tôt dans l’hémisphère gauche et plus tard dans l’hémisphère droit. Par contre, les résultats obtenus pour les femmes sont plutôt en accord avec l’hypothèse de valence, car les mots à valence positive sont principalement amorcés dans l’hémisphère gauche, alors que les mots à valence négative sont principalement amorcés dans l’hémisphère droit. Puisque les femmes sont considérées plus « émotives » que les hommes, les résultats ainsi obtenus peuvent être la conséquence des effets de la tâche, qui exige une décision explicite au sujet de la cible. La deuxième étude a pour objectif d’examiner la possibilité que la préservation avec l’âge de l’habileté à traiter des mots émotionnels s’exprime par un phénomène compensatoire d’activations bilatérales fréquemment observées chez des individus âgés et maintenant un haut niveau de performance, ce qui est également connu sous le terme de phénomène HAROLD (Hemispheric Asymmetry Reduction in OLDer adults). En comparant les patrons d’amorçages de mots émotionnels auprès de jeunes adultes et d’adultes âgés performants à des niveaux élevés sur le plan comportemental, les résultats révèlent que l’amorçage se manifeste unilatéralement chez les jeunes participants et bilatéralement chez les participants âgés. Par ailleurs, l’amorçage se produit chez les participants âgés avec un léger délai, ce qui peut résulter d’une augmentation des seuils sensoriels chez les participants âgés, qui nécessiteraient alors davantage de temps pour encoder les stimuli et entamer l’activation à travers le réseau sémantique. Ainsi, la performance équivalente au niveau de la précision retrouvée chez les deux groupes de participants et l’amorçage bilatéral observé chez les participants âgés sont en accord avec l’hypothèse de compensation du phénomène HAROLD. / While the right hemisphere and valence hypotheses have long been used to explain the results of research on emotional nonverbal and verbal stimuli processing, the literature on emotional word processing is highly inconsistent with both hypotheses, but appear to converge with the time course hypothesis. The time course hypothesis holds that in the processing of some parts of the semantic system the time course of activation is slower in the right hemisphere compared to the left hemisphere. The goal of this thesis was to find insight into the ways in which words with emotional words are processed in the cerebral hemispheres in young and older individuals. To this end, the first study investigated the time course hypothesis looking at the activation pattern of emotional words in the left and right hemispheres, using the priming paradigm and an evaluation task. Consistent with the time course hypothesis, the results in males revealed an early and later priming in the left and right hemispheres, respectively. The results for females, however, were consistent with the valence hypothesis, since positive and negative words were optimally primed in the left and right hemispheres, respectively. As females are considered more emotional than males, their results may be due to the nature of the task, which required an explicit decision concerning the target. The second study looked at the possibility that the preservation with age of the ability to process emotional words would follow the compensatory role of bilateral activation in high performing older individuals known as the HAROLD phenomenon (Hemispheric Asymmetry Reduction in OLDer adults). Comparing the pattern of emotional word priming in a group of equally high performing older and younger, it was shown that while priming occurred unilaterally in young participants, the pattern of priming in older participants appeared to be bilateral. The occurrence of priming in older adults occurred with a tiny delay, though, that may be due to an increase in sensory thresholds that causes older adults to need more time to encode stimuli and start activation through the semantic network. Thus, the bilateral pattern of priming and the equivalent level of performance in older adults provide behavioral evidence supporting the compensatory role of the HAROLD phenomenon.

Notre environnement visuel est riche en lumière, couleurs, traits, textures et formes. Pour appréhender cette richesse, nous déplaçons nos yeux tous les quarts de seconde à l'aide de mouvements très rapides appelés saccades. Une telle vision dite active a fait l’objet de multiples recherches, mais les interactions entre les systèmes visuel et oculomoteur ne sont pas clairement établies. Cette thèse vise à préciser ces interactions en étudiant si les délais temporels associés au traitement d'informations visuelles de plus en plus élaborées contraignent où et quand nos yeux bougent. Trois séries d'études comportementales menées chez l'homme et utilisant des paradigmes novateurs ont été réalisées. Elles nous ont permis de mettre en évidence que le traitement des contrastes d'orientation, tout comme le traitement des contrastes de luminance sont intégrés par le système saccadique. En effet, un stimulus (distracteur) différant d'un fond texturé par sa luminance ou son orientation dévie le regard de sa cible dans la même mesure, et ce, quelle que soit la latence des saccades. Néanmoins, le contraste de luminance conserve un rôle prédominant. Premièrement, il conduit au déclenchement plus précoce des saccades en comparaison avec le contraste d’orientation. Deuxièmement, dès lors qu'il entre en compétition avec des informations plus élaborées comme le contour, il suffit à déterminer la métrique des saccades. Ainsi, en accord avec l'architecture des systèmes visuel et oculomoteur, les traitements visuels influencent la programmation des saccades de manière ordonnée. / Our environment is rich in light, color, features, textures, and shapes. To extract this information, we move our eyes four times per second with rapid eye movements called saccades. This so-called active vision has been studied extensively, but the interactions between the visual and oculomotor systems have not been fully characterized yet. This thesis aims to clarify these interactions by investigating whether the delays in processing visual information of increasing complexity determine where and when our eyes move. The present work focuses on three types of basic visual processing for which the neural substrates are well established and predict a specific order in the programming of saccades at the level of the superior colliculus. We conducted three series of behavioral studies with human participants using novel experimental paradigms. These studies showed that orientation-contrast processing as well as early luminance-contrast processing are integrated in the saccadic system to the same extent. When aiming for a target stimulus, the eyes deviate toward a distractor stimulus in equal measure, irrespective of whether the distractor differed in luminance or orientation from a texture background and irrespective of saccade latency. However, the role of luminance contrast remains dominant. Firstly, luminance contrast triggers faster saccades than orientation contrast. Secondly, when luminance contrast competes with more complex information such as contour, solely luminance contrast determines saccade metrics. Therefore, visual processes influence saccade programming in a specific order that is consistent with the architecture of the visual and oculomotor systems.

La fovéa est la seule zone de la rétine où l’acuité visuelle est maximale. Les mécanismes qui visent à déterminer à quels endroits vont avoir lieu les prochaines fixations restent débattus. Certains auteurs suggèrent que les yeux sont principalement attirés par les zones les plus saillantes de la scène. D’autres suggèrent qu’ils sont orientés vers les objets. Les propriétés du système oculomoteur contraignent également les mouvements oculaires. L’objectif de cette thèse était de départager ces différents points de vue en examinant la contribution respective et le décours temporel des facteurs visuo-moteurs de bas niveau et des facteurs cognitifs de plus haut niveau dans la détermination des mouvements oculaires. Nous nous sommes focalisés sur trois phénomènes comportementaux clés : la tendance à bouger les yeux à proximité du centre des objets (Prefered-Viewing Location), les répercussions qu’ont ces positions d’atterrissage sur les durées initiales des fixations (Inverted Optimal-Viewing-Position) et les probabilités de refixation (Optimal-Viewing-Position). Nous avons observé que ces trois effets émergeaient, et ce, quel que soit le type de stimulus testé: des objets, des mots ou des objets sans signification. Cela suggère que ces effets reflètent les propriétés de bas niveau des systèmes visuel et oculomoteur. Par ailleurs, nous avons observé que l’endroit où les yeux atterrissaient au sein de l’objet était également influencé au fil du temps par les traitements de plus haut-niveau des propriétés du stimulus. Les saccades initiées plus tardivement atterrissaient plus proches de la zone la plus informative de l’objet. / High-quality vision is restricted to the fovea - a small region at the center of gaze. The mechanisms that determine which locations in a scene are selected for fixation remain debated. Some suggest that eye movements are mainly driven by the salient features in a scene. Others suggest that eye guidance is object based. The properties of the oculomotor system also strongly constrain eye behavior, but these have been neglected in most existing models. The purpose of this thesis was to disentangle between these different views, by investigating how low-level visuomotor factors versus higher-level cognitive factors contribute to eye movements towards and within isolated objects, and with which time course. We focused on three viewing-position effects: the tendency to move the eyes near the centers of objects (the PVL effect), and the repercussions these initial landing positions have on initial fixation durations (the I-OVP effect) and refixation probabilities (the OVP effect). We found that these three viewing-position effects emerged, and were comparable, in all stimulus types that we tested in this thesis: objects, words and even meaningless non-objects. This suggests that the effects reflect low-level properties of the visual and oculomotor systems. Furthermore, we found that where the eye moved within objects became influenced by ongoing processing of higher-level stimulus properties (e.g., object affordances) over time. Later- compared to early-triggered initial saccades, and even more so within-object refixations, were biased towards the most informative part of the objects, and away from their center of gravity.

Lorsque le système visuel est confronté à un nouvel environnement, un nombre trop important d’informations lui parvient en même temps. De façon précoce, avant tout mouvement oculaire, l’attention explore automatiquement la scène pour sélectionner les éléments d’intérêt. Des recherches récentes ont montré que cette exploration du champ visuel ne se faisait pas aléatoirement, mais se basait sur la saillance des éléments visuels. La saillance est une caractéristique qui émerge de la comparaison des éléments visuels entre eux, par exemple une fleur jaune dans un jardin de fleurs rouges va être considérée comme plus saillante que son voisinage. En permanence et de façon continue, une hiérarchie des éléments est établie à un niveau préattentif ; ils sont triés du plus au moins saillant, et l’attention se base sur cet organisation pour progresser dans le champ visuel. Les recherches présentées dans ce document avaient pour objectif d’investiguer les mécanismes de ce phénomène : quels sont les mécanismes cognitifs impliqués dans la progression de l’attention sur la base de la hiérarchie de la saillance ? Le présent document regroupe des articles qui cherchent à répondre à cette question grâce à des travaux en Psychologie expérimentale. Par ailleurs, de nombreux travaux de Psychologie, Neurophysiologie et Neuroimagerie se sont penchés sur le substrat neural de l’attention visuelle et ont révélé un ensemble de structures clés qui sous-tendraient les mécanismes responsables des fonctions attentionnelles. Cependant, vis-à-vis de la progression de l’attention sur la base de la saillance, seule une étude récente a pu apporter des indices quant au rôle de certaines voies visuelles. Les recherches présentées ici avaient donc également pour objectif de définir ces voies visuelles et les structures corticales et sous-corticales qui les composent, pour investiguer leurs rôles dans la hiérarchie de la saillance et la progression de l’attention. Le présent document regroupe des travaux qui ont exploré ces aspects par le biais de l’approche Psychophysique et Electroencéphalographique. / When confronted to a new environment, the visual system faces too much information intake and cannot process it all at once. Before any eye movement, early automatic attention explores the visual scene in order to select relevant items.Recent research revealed that the exploration of the visual scene is not a random process, but is based on the respective saliency of the items in the field. Salience is not a characteristic of an item per se but is emerging as a result of the comparison between an item and its visual neighborhood. For instance, a yellow flower in a garden of red flowers will be considered as more salient than the others in its visual neighborhood. Thus, a hierarchical ordering of the items is continuously established in a preattentive stage, and consists in a sorting of every element from the most to the least salient. Attention, then, relies on this hierarchy to progress in the visual field. The present dissertation had for objective to investigate the cognitive mechanisms involved in this phenomenon: what mechanisms support the salience-based progression of visual attention? Several papers are reported here and explored this question with experimental Psychology.Moreover, numerous works in Psychology, Neurophysiology and Neuroimaging took interest in the neural substrate of visual attention and revealed several key-structures that would subtend the mechanisms involved in attentional functions. However, when it comes to the salience-based progression of attention, only one study could bring cues of the involvement of certain visual pathways in this phenomenon. Another objective of the present dissertation was to define the cortical and sub-cortical structures that constitute those pathways, in order to explore their roles in the salience-base progression of attention. Several papers in the present report are investigating this aspect through Psychophysics and Electroencephalography studies.