abstract: Temporal-order judgments can require integration of self-generated action-events and external sensory information. In a previous study, it was found that participants are biased to perceive one’s own action-events to occur prior to simultaneous external events. This phenomenon, named the “Egocentric Temporal Order Bias”, or ETO bias, was demonstrated as a 67% probability for participants to report self-generated events as occurring prior to simultaneous externally-determined events. These results were interpreted as supporting a feed-forward, constructive model of perception. However, the empirical data could support many potential mechanisms. The present study tests whether the ETO bias is driven by attentional differences, feed-forward predictability, or action. These findings support that participants exhibit a bias due to both feed-forward predictability and action, and a Bayesian analysis supports that these effects are quantitatively unique. Therefore, the results indicate that the ETO bias is largely driven by one’s own action, over and above feed-forward predictability. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Psychology 2020

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<p>We investigated 1) how objects come to serve as landmarks in spatial memory and more specifically how they form part of an allocentric cognitive map and 2) how humans encode multiple connected spatial environments. In both sets of experiments, participants performing a virtual driving task incidentally learned the layout of a town and locations of objects or stores in that town. Their spatial memory and recognition memory for the objects or stores were subsequently tested. To assess whether the objects were encoded allocentrically, we developed a new measurement, pointing consistency. We found that when participants had more limited experience of the environment spatial memory for objects at navigationally relevant locations was more consistent across tested viewpoints than for objects at navigationally less relevant locations. When participants’ attention was focused on the appearance of objects, the navigational relevance effect was eliminated, whereas when their attention was focused on the objects’ locations, this effect was enhanced, supporting the hypothesis that when objects are processed in the service of navigation, rather than merely being viewed as objects, they engage qualitatively distinct attentional systems and are incorporated into an allocentric spatial representation. The results were consistent with evidence from the neuroimaging literature that when objects are relevant to navigation, they not only engage the ventral “object processing stream”, but also the dorsal stream and medial temporal lobe memory system classically associated with allocentric spatial memory. Moreover, in the connected environments, our data were more consistent with the formation of local maps, regardless of whether the neighborhoods were learned together or separately. Only when all visible distinctions between neighborhoods were removed did people behave as if they formed one integrated map. These data are broadly consistent with evidence from rodent hippocampal place cell recordings in connected boxes, and with hierarchical models of spatial coding.</p> / Doctor of Philosophy (PhD)

La navigation et les modes de déplacement intéressent la communauté scientifique depuis maintenant près d'un demi siècle. Cependant, l’augmentation de l’incidence des troubles dégénératifs du système nerveux central chez l’homme rend plus prégnante la nécessité de compréhension de la navigation et de l’influence du temps sur celle-ci. S'il est connu chez l'homme comme chez le rongeur que l'avancée en âge affecte les capacités à se déplacer dans de vastes environnements, peu de données sont disponibles quant aux processus cognitifs impliqués dans ce type de comportement et leurs éventuelles modulations avec l'âge. La définition des stratégies utilisées, l’incidence respective des mécanismes allocentriques et égocentriques, la capacité de mise en œuvre d’une stratégie au moment demandé, lors d’un rappel à court ou à long délai, l’influence du temps qui passe sont autant de questions que nous avons abordées dans ce travail de thèse. Afin d’effectuer ces études, nous avons développé des tâches en environnements virtuels modélisés sur ordinateur et utilisé des tests neuropsychologiques nécessitant la mobilisation des compétences visuo-spatiales. Dans une première étude utilisant une épreuve de localisation spatiale, les résultats obtenus mettent en évidence chez les personnes âgées, une altération des aptitudes lors de la mise en œuvre d’une stratégie allocentrique, sans atteinte des performances égocentriques. La deuxième étude utilisant une version virtuelle du test de la piscine de Morris reconnu comme une tâche allocentrique chez le rongeur, conforte ces données. De façon similaire dans les deux études, les personnes âgées présentent une altération de la sélection et de l’exécution de la stratégie de déplacement qui s’avère optimale pour résoudre la tâche spatiale. Nous avons également mis en évidence une difficulté, chez ces mêmes participants, à utiliser une représentation mentale globale de l’espace, sans toutefois qu’il soit possible de distinguer si l’origine de cette difficulté vient d’une altération de la formation ou de la récupération de cette « carte cognitive ». Le temps pourrait également jouer son rôle de par le délai entre l'acquisition d'une information spatiale et le moment où il est nécessaire de l’utiliser à nouveau. En étudiant l’effet du délai sur la trace mnésique spatiale, nous avons observé que les sujets jeunes utilisant de façon prédominante une stratégie allocentrique voyaient leurs performances diminuer lors d’un rappel après quatre semaines alors que celles des sujets âgés restaient inchangées. Ceci soulève bien entendu la question de la différence d’encodage des informations entre les sujets jeunes et âgés, avec un versant plus détaillé chez les sujets jeunes, mais surtout s’intègre au sein du débat actuel sur l’existence d’une modification de la trace mnésique qui pourrait selon la théorie des traces multiples de la consolidation, évoluer vers un souvenir plus schématisé avec le délai. Les résultats d’une dernière étude dans laquelle nous manipulons le contexte environnemental de la piscine virtuelle de Morris, amène des arguments en faveur d’une « schématisation » du souvenir au cours de la consolidation, en mettant en évidence une absence de discrimination par les participants, d’un changement des repères spatiaux lors d’un rappel de l’information après six semaines de délai. Toutes ces données sont discutées dans le cadre du débat actuel de la consolidation, notamment sur la contribution de l’hippocampe dans le stockage et le rappel des informations anciennes. A la lumière de nos données, nous proposons une vue intégrative du fonctionnement de l’interface hippocampo-corticale lors des rappels après un court et long délai, en fonction de l’âge. / While the detrimental effects of human aging on cognitive functions are well documented, how normal aging affects spatial memory processing and the organization of recent and long-term memories remains unclear. What are the cognitive strategies used when confronted to spatial navigation in large environments? How are the selection and use of these strategies affected by aging? How are recent and long-term remote memories organized as a function of aging during systems-level consolidation? These are the questions we sought to address during the course of this Ph.D. thesis by developing a series of virtual environments aimed at assessing spatial navigation and memory performance in young adults and aged participants. In a first series of experiments, participants were tested for object location memory in a virtual environment (a medieval castle) that enabled shifts in spatial viewpoints between study and test. Aged participants exhibited poor performance relative to young adults only in the shifted view conditions, thus providing strong evidence for a decline in allocentric, but not egocentric, spatial memory. In contrast to young adults, aged participants exhibited difficulties in processing efficiently distal cues of the environment and were less prone to adopt allocentric strategies. Manipulations of the spatial layout of the environment led us to the conclusion that aging seems to preferentially interfere with the capacity to form or use mental representations built upon all pieces of the environmental features which typically, are never in full view in real world large-scale environments. In a second set of experiments, participants were tested in an ecologically-relevant virtual version of the Morris water maze which mimics that classically used in rodents. Aged participants performed more poorly compared to middle-aged and young adults and formed a more schematic spatial memory. They favoured a directional single cue-based strategy to locate the hidden platform contrasting with young adults who formed complex geometrical relationships between distal cues of the environment. A neuropsychological test battery confirmed that binding of unrelated items and abilities to mentally manipulate information were two processes involved in solving the water maze task. Thus, upon acquisition, aged participants had difficulties in forming experientially detailed cognitive maps and in binding unrelated features of the environment into a cohesive spatial memory, possibly indicative of altered hippocampal-frontal circuitry. We next proceeded to examine the organization of spatial memory as a function of time. Long-term memory assessed 4 weeks after acquisition revealed that performance decreased more rapidly in young adults compared to elderly participants, suggesting that the passage of time differentially affects the content of spatial memory, richly detailed spatial memories being more vulnerable to decay than schematic ones. This concept of memory transformation (i.e. memories are not stored in the cortex in their original form) was supported by findings of a last experiment in which we provide evidence that participants failed in detecting changes in the spatial layout of the pool as memories matured over time. All these findings are discussed in the context of the current debate about the concept of memory consolidation which opposes the standard model of memory consolidation to the multiple trace theory, two views which make different predictions about the contribution of the hippocampus to remote memory storage and retrieval. In light of our own findings, we attempt to propose an integrative view of the functioning of the hippocampal-cortical interface during recent and remote memory retrieval as a function of normal aging.

De nombreuses situations modifient les coordinations sensorimotrices (e.g., croissance, pathologie, interfaces optiques ou mécaniques). Le système nerveux doit alors s’adapter afin de préserver la précision de ses interactions avec l’environnement. Si l’adaptation visuomotrice à une altération de la direction visuelle par prismes latéraux a été largement étudiée, les mécanismes de l’adaptation visuomotrice à une altération des distances apparentes sont en revanche peu connus. Ce travail regroupe une série d’études de psychophysique explorant les mécanismes de l’adaptation visuomotrice à une altération des distances apparentes, lors d’une exposition à court terme dans l’espace de préhension. L’altération des distances apparentes a été réalisée par modification de la vergence à l’aide de prismes à bases externes. La manipulation des retours visuels a permis de mettre en évidence trois niveaux d’adaptation. Le premier niveau concerne la modification des distances perçues liée à l’augmentation de la vergence tonique. Cette modification résulte de la potentiation musculaire extra-oculaire (EMP) induite par une convergence soutenue. Le second niveau implique la recalibration du signal altéré de distance dérivé de la vergence par les signaux proprioceptivo-moteurs du membre supérieur exposé. Le troisième niveau résulte d’une réorganisation des commandes motrices du membre exposé. Aucune adaptation proprioceptive du membre exposé n’a été retrouvée. La nature des composantes adaptatives à une altération des distances apparentes diffère de celle classiquement décrite pour l’altération de la direction visuelle impliquant essentiellement des composantes proprioceptive et motrice. La contribution des composantes adaptatives sensorielles est déterminée par la précision respective de la localisation spatiale fondée sur la vision et sur la proprioception, qui diffère en latéral et en profondeur. D’autre part, les aspects géométriques de la perception des distances fondée sur la vergence ont été explorés par comparaison de l’adaptation visuelle aux prismes à bases externes (augmentant la demande en vergence d’un angle constant pour toutes les distances de fixation) et au téléstéréoscope (multipliant la demande en vergence pour toutes les distances de fixation). Quel que soit le dispositif optique utilisé, l’adaptation visuelle a consisté en un effet consécutif ne dépendant pas de la distance d’observation, contrairement aux résultats prédits sur la base du signal de vergence. / There are numerous situations in which sensorimotor coordination is altered (e.g., growth, pathology, optical or mechanical interfaces). In such situations, the nervous system must adapt so that the organism continues to interact successfully with the environment. While visuomotor adaptation to visual direction alteration by lateral prisms has been widely studied, the mechanisms underlying visuomotor adaptation to alteration of apparent distance remain poorly known. We performed a series of psychophysical studies to explore the various components of adaptation to alteration of apparent distance. Base-out prisms were used to alter apparent distance by modifying vergence demand. By manipulating visual feedback, we were able to demonstrate three adaptation levels. The first level corresponds to changes in perceived distance related to tonic vergence. These changes result from eye muscle potentiation (EMP) induced by sustained vergence. The second level involves a recalibration of the altered distance signal derived from vergence by limb proprioceptive-motor signals. The third level results from a reorganization of motor commands of the upper limb used. No limb proprioceptive component was identified. The nature of adaptive components to apparent distance alteration differs from that described for visual direction alteration, which involves essentially proprioceptive and motor components. This difference can be attributed to differences in accuracy between proprioception and vision for localization in depth or in lateral directions. The geometrical aspects of distance perception based on vergence were also explored by comparing visual adaptation to base-out prisms (introducing an offset in vergence demand) and to a telestereoscope (multiplying vergence demand for all fixation distances). Regardless of which optic device was used, the recalibration of the relationship between the vergence signal and perceived distance consisted in a constant bias over distances.

La domanda "Che cos’è lo spazio?" è sempre stata un tema centrale per la filosofia, ed è diventata di interesse anche per la psicologia cognitiva e per le neuroscienze, con una domanda cruciale strettamente legata: "Dove sono io?". Lo sforzo per collegare le risposte a queste due domande mira proprio a comprendere la complessa relazione che esiste tra lo spazio interno ed esterno, che è l'obiettivo finale di questo lavoro. L'idea è che la nostra posizione nel mondo influenzi fortemente il modo in cui codifichiamo, archiviamo e recuperiamo dalla memoria un layout spaziale. Inoltre, questo layout spaziale serve da impalcatura che vincola tutte le informazioni relative al nostro passato, presente e futuro, e tutte le esperienze legate al nostro corpo. All’interno di un approccio enattivo, si suggerisce una sincronizzazione continua (cioè, il “mental frame syncing") tra una rappresentazione allocentrica indipendente dal punto di vista allocentrica (i.e. che include solo relazioni oggetto-oggetto astratte) e una rappresentazione allocentrica dipendente dal punto di vista (i.e. che include informazioni sulla nostra direzione egocentrica attuale) possa permettere di posizionare il corpo nello “spazio memorizzato” rendendo più semplice la traduzione di questo in un “lived space” di cui si necessita per navigare, per ricordare il passato e per sentire il corpo. Sulla base di queste premesse teoriche, quattro studi sperimentali saranno presentati per studiare il ruolo del mental frame syncing come un principio di allineamento centrato sull’osservatore nei processi di codifica e di recupero delle informazioni. / The question "What is space?" has always been a central topic for philosophy, and a closely linked crucial question becomes of interest for cognitive psychology and neuroscience, that is "Where am I?" The efforts to answer these two questions are means to better understanding of the complex relation between the outer and the inner space, which is the final goal of this work. The idea is that that our bodily position in the world strongly affects the way in which we encode, store and retrieve a spatial layout. Moreover, this spatial layout serves as a scaffold, binding all the information of our past, present, future and body-related experiences. Within an enactive approach, it is suggested that this continuous synchronization (namely, the “mental frame syncing”) of an allocentric viewpoint-independent representation (i.e. including only abstract object-to-object relations) and an allocentric viewpoint-dependent representation (i.e. comprising information about our current heading) may permit to place current bodily position in the “memorized space" making easy the translation of it into a “lived space” that it is needed to navigate, remember the past and feel the body. On these theoretical premises, four experimental studies will be presented to investigate the role of mental frame syncing as an alignment principle centred on observer the processes of encoding and retrieval of information

La mémoire épisodique donne la capacité de voyager mentalement dans son propre passé. En cela,elle permet de faire fi du temps qui passe pour pouvoir revivre des événements passés. Ce travail dethèse évalue l’hypothèse selon laquelle la mémoire épisodique et la sensation de revivre un événementpassé (i.e., conscience autonoëtique) sont basées sur une fluence dans la reconstruction de l’épisode,reconstruction impliquant une mise à jour égocentrée. Cette proposition est développée dans le modèlede Gomez et collaborateurs (Gomez, Rousset & Baciu, 2009) qui propose que la mise à jourégocentrée permette de ré-instancier un point de vue spatialisé égocentré sur l’évènement remémoré.Ce travail de thèse a amené de nouveaux arguments en faveur de ce modèle, en évaluant à la foisl’approche attributionnelle de la mémoire épisodique et le lien fonctionnel entre la mise à jourégocentrée en ligne et la mémoire épisodique. Une première série d’études met en évidence uneinfluence de la fluence du processus de mise à jour égocentrée sur la conscience autonoëtique.L’augmentation artificielle de la fluence de mise à jour égocentrée, lors de la reconnaissance,augmente le sentiment de conscience autonoëtique et ce uniquement lorsque la reconnaissanceimplique une reconstruction. Une seconde série d’études permet de mettre en évidence un effetd’interférence du processus de mise à jour égocentrée en ligne sur la récupération épisodique.Actualiser sa position dans l’espace lors d’un déplacement a beau être un processus automatique, celaralentit spécifiquement le rappel de source. Enfin, une étude impliquant des patients atteints de lamaladie d’Alzheimer, met en évidence une dissociation entre les compétences en mise à jourégocentrée chez ces patients. Ces résultats sont discutés dans le cadre du modèle de Gomez etcollaborateurs et en regard d’une conception incarnée et située de la cognition. / Episodic memory makes it possible to mentally travel back in our own past; it breaks the law of theunidirectionality of time, and allows us to mentally relive past events. The main goal of this work wasto investigate whether episodic memory and the subjective feeling of reliving a past event (i.e.,autonoetic consciousness) arise from the fluency of the reconstruction process of the event. Thisreconstruction would involve the process of egocentric spatial updating with self-motion. Thishypothesis was first developed in Gomez and colleagues' model (Gomez, Rousset, & Baciu, 2009) thatsuggests that egocentric updating re-instances an egocentric spatial point of view on the rememberedevent. The present work brings additional behavioral evidences to this model by assessing both theconception of attributional episodic memory and the functional link between online egocentricupdating with self-motion and episodic memory. A first set of studies showed that enhancingartificially the fluency of the egocentric updating process, during the recognition phase, increasedautonoetic consciousness. Moreover, such phenomenon only happened when recognition involved areconstruction process. A second set of studies showed that performing an online egocentric updatingwith self-motion interfered with remembering. Although the updating of its own position though selfmotionis automatic, it specifically slows down source recall. Finally, a last study showed adissociation between preservations of and deficits of egocentric spatial updating abilities in patientssuffering from Alzheimer's disease. The results of these studies are discussed in the context of Gomezand colleagues' model, and in terms of embodied and situated cognition.

En dialogue humain-humain et humain-système, le terrain commun (constitué des informations que les locuteurs ont conscience de partager ; Clark & Marshall, 1981) sert de base à la production de références adaptées au partenaire (Isaacs & Clark, 1987 ; Powers et al., 2005). La production des références appartenant au terrain commun dépend de leur accessibilité en mémoire pour chaque partenaire : plus une référence est accessible, plus elle est susceptible d'être produite (Horton & Gerrig, 2005a, 2005b). En ce sens, la production de références appartenant au terrain commun fait l'objet d'un biais égocentrique, étant donné qu'elle reflète principalement l'état mental du partenaire produisant les références (Barr & Keysar, 2002 ; Keysar, 1997). L'objectif de la thèse est de montrer que l'accessibilité en mémoire des références du terrain commun influence non seulement l'adaptation à autrui, mais aussi la réutilisation des références, c'est-à-dire la production de références après leur intégration au terrain commun par les partenaires. Cinq expériences ont été réalisées en vue de caractériser la réutilisation des références en dialogue humain-humain et humain-système. Il s'agit également d'isoler les facteurs linguistiques et non-linguistiques susceptibles d'influencer l'accessibilité en mémoire des références appartenant au terrain commun. Les résultats ont confirmé que la réutilisation pendant le dialogue fait l'objet d'un biais égocentrique. La production par soi et par autrui au moment où les références sont intégrées au terrain commun constitue un déterminant important du niveau d'accessibilité de ces références. Par ailleurs, le niveau d'accessibilité des références varie au long de l'interaction. Sur la base de ces résultats, un nouveau modèle théorique est développé en vue de rendre compte du dialogue de manière dynamique. Les implications pour le dialogue humain-humain et humain-système sont discutées. / In human-human and human-system dialogue, the common ground (which includes the knowledge that the dialogue partners are aware of sharing; Clark & Marshall, 1981) serves as a basis for the production of partner-adapted references (Isaacs & Clark, 1987; Powers et al., 2005). The production of references which belong to the common ground is guided by their accessibility in memory from each speaker's point of view: the more accessible a reference, the more likely it is to be produced (Horton & Gerrig, 2005a, 2005b). In this sense, the production of references which belong to the common ground is subject to an egocentric bias, as it mainly reflects the state of mind of the speaking producing the references (Barr & Keysar, 2002; Keysar, 1997). The purpose of this thesis is to show that the accessibility in memory of the references which belong to the common ground guides not only partner-adaptation, but also reference reuse, that is, reference production after these references have been grounded by the speakers. Five experiments were conducted in order to characterize reference reuse in human-human and human-system dialogue. The aim was also to identify the linguistic and nonlinguistic factors which are likely to influence the accessibility in memory of the references which belong to the common ground. The results confirmed that reuse during dialogue is subject to an egocentric bias. Self- and partner-production at the time of reference grounding constitutes an important determinant of reference subsequent accessibility. What's more, reference accessibility varies throughout the interaction. On the basis of these results, a new theoretical model is developed in order to account for dialogue in a dynamic fashion. Implications for human-human and human-system dialogue are then discussed.

La mémoire épisodique donne la capacité de voyager mentalement dans son propre passé. En cela,elle permet de faire fi du temps qui passe pour pouvoir revivre des événements passés. Ce travail dethèse évalue l’hypothèse selon laquelle la mémoire épisodique et la sensation de revivre un événementpassé (i.e., conscience autonoëtique) sont basées sur une fluence dans la reconstruction de l’épisode,reconstruction impliquant une mise à jour égocentrée. Cette proposition est développée dans le modèlede Gomez et collaborateurs (Gomez, Rousset & Baciu, 2009) qui propose que la mise à jourégocentrée permette de ré-instancier un point de vue spatialisé égocentré sur l’évènement remémoré.Ce travail de thèse a amené de nouveaux arguments en faveur de ce modèle, en évaluant à la foisl’approche attributionnelle de la mémoire épisodique et le lien fonctionnel entre la mise à jourégocentrée en ligne et la mémoire épisodique. Une première série d’études met en évidence uneinfluence de la fluence du processus de mise à jour égocentrée sur la conscience autonoëtique.L’augmentation artificielle de la fluence de mise à jour égocentrée, lors de la reconnaissance,augmente le sentiment de conscience autonoëtique et ce uniquement lorsque la reconnaissanceimplique une reconstruction. Une seconde série d’études permet de mettre en évidence un effetd’interférence du processus de mise à jour égocentrée en ligne sur la récupération épisodique.Actualiser sa position dans l’espace lors d’un déplacement a beau être un processus automatique, celaralentit spécifiquement le rappel de source. Enfin, une étude impliquant des patients atteints de lamaladie d’Alzheimer, met en évidence une dissociation entre les compétences en mise à jourégocentrée chez ces patients. Ces résultats sont discutés dans le cadre du modèle de Gomez etcollaborateurs et en regard d’une conception incarnée et située de la cognition. / Episodic memory makes it possible to mentally travel back in our own past; it breaks the law of theunidirectionality of time, and allows us to mentally relive past events. The main goal of this work wasto investigate whether episodic memory and the subjective feeling of reliving a past event (i.e.,autonoetic consciousness) arise from the fluency of the reconstruction process of the event. Thisreconstruction would involve the process of egocentric spatial updating with self-motion. Thishypothesis was first developed in Gomez and colleagues' model (Gomez, Rousset, & Baciu, 2009) thatsuggests that egocentric updating re-instances an egocentric spatial point of view on the rememberedevent. The present work brings additional behavioral evidences to this model by assessing both theconception of attributional episodic memory and the functional link between online egocentricupdating with self-motion and episodic memory. A first set of studies showed that enhancingartificially the fluency of the egocentric updating process, during the recognition phase, increasedautonoetic consciousness. Moreover, such phenomenon only happened when recognition involved areconstruction process. A second set of studies showed that performing an online egocentric updatingwith self-motion interfered with remembering. Although the updating of its own position though selfmotionis automatic, it specifically slows down source recall. Finally, a last study showed adissociation between preservations of and deficits of egocentric spatial updating abilities in patientssuffering from Alzheimer's disease. The results of these studies are discussed in the context of Gomezand colleagues' model, and in terms of embodied and situated cognition.

Cette thèse est motivée par le diagnostic, l’évaluation, la maintenance et la promotion de l’indépendance des personnes souffrant de maladies démentielles pour leurs activités de la vie quotidienne. Dans ce contexte nous nous intéressons à la reconnaissance automatique des activités de la vie quotidienne.L’analyse des vidéos de type égocentriques (où la caméra est posée sur une personne) a récemment gagné beaucoup d’intérêt en faveur de cette tâche. En effet de récentes études démontrent l’importance cruciale de la reconnaissance des objets actifs (manipulés ou observés par le patient) pour la reconnaissance d’activités et les vidéos égocentriques présentent l’avantage d’avoir une forte différenciation entre les objets actifs et passifs (associés à l’arrière plan). Une des approches récentes envers la reconnaissance des éléments actifs dans une scène est l’incorporation de la saillance visuelle dans les algorithmes de reconnaissance d’objets. Modéliser le processus sélectif du système visuel humain représente un moyen efficace de focaliser l’analyse d’une scène vers les endroits considérés d’intérêts ou saillants,qui, dans les vidéos égocentriques, correspondent fortement aux emplacements des objets d’intérêt. L’objectif de cette thèse est de permettre au systèmes de reconnaissance d’objets de fournir une détection plus précise des objets d’intérêts grâce à la saillance visuelle afin d’améliorer les performances de reconnaissances d’activités de la vie de tous les jours. Cette thèse est menée dans le cadre du projet Européen Dem@care.Concernant le vaste domaine de la modélisation de la saillance visuelle, nous étudions et proposons une contribution à la fois dans le domaine "Bottom-up" (regard attiré par des stimuli) que dans le domaine "Top-down" (regard attiré par la sémantique) qui ont pour but d’améliorer la reconnaissance d’objets actifs dans les vidéos égocentriques. Notre première contribution pour les modèles Bottom-up prend racine du fait que les observateurs d’une vidéo sont normalement attirés par le centre de celle-ci. Ce phénomène biologique s’appelle le biais central. Dans les vidéos égocentriques cependant, cette hypothèse n’est plus valable.Nous proposons et étudions des modèles de saillance basés sur ce phénomène de biais non central.Les modèles proposés sont entrainés à partir de fixations d’oeil enregistrées et incorporées dans des modèles spatio-temporels. Lorsque comparés à l’état-de-l’art des modèles Bottom-up, ceux que nous présentons montrent des résultats prometteurs qui illustrent la nécessité d’un modèle géométrique biaisé non-centré dans ce type de vidéos. Pour notre contribution dans le domaine Top-down, nous présentons un modèle probabiliste d’attention visuelle pour la reconnaissance d’objets manipulés dans les vidéos égocentriques. Bien que les bras soient souvent source d’occlusion des objets et considérés comme un fardeau, ils deviennent un atout dans notre approche. En effet nous extrayons à la fois des caractéristiques globales et locales permettant d’estimer leur disposition géométrique. Nous intégrons cette information dans un modèle probabiliste, avec équations de mise a jour pour optimiser la vraisemblance du modèle en fonction de ses paramètres et enfin générons les cartes d’attention visuelle pour la reconnaissance d’objets manipulés. [...] / The rationale and motivation of this PhD thesis is in the diagnosis, assessment,maintenance and promotion of self-independence of people with dementia in their InstrumentalActivities of Daily Living (IADLs). In this context a strong focus is held towardsthe task of automatically recognizing IADLs. Egocentric video analysis (cameras worn by aperson) has recently gained much interest regarding this goal. Indeed recent studies havedemonstrated how crucial is the recognition of active objects (manipulated or observedby the person wearing the camera) for the activity recognition task and egocentric videospresent the advantage of holding a strong differentiation between active and passive objects(associated to background). One recent approach towards finding active elements in a sceneis the incorporation of visual saliency in the object recognition paradigms. Modeling theselective process of human perception of visual scenes represents an efficient way to drivethe scene analysis towards particular areas considered of interest or salient, which, in egocentricvideos, strongly corresponds to the locus of objects of interest. The objective of thisthesis is to design an object recognition system that relies on visual saliency-maps to providemore precise object representations, that are robust against background clutter and, therefore,improve the recognition of active object for the IADLs recognition task. This PhD thesisis conducted in the framework of the Dem@care European project.Regarding the vast field of visual saliency modeling, we investigate and propose a contributionin both Bottom-up (gaze driven by stimuli) and Top-down (gaze driven by semantics)areas that aim at enhancing the particular task of active object recognition in egocentricvideo content. Our first contribution on Bottom-up models originates from the fact thatobservers are attracted by a central stimulus (the center of an image). This biological phenomenonis known as central bias. In egocentric videos however this hypothesis does not alwayshold. We study saliency models with non-central bias geometrical cues. The proposedvisual saliency models are trained based on eye fixations of observers and incorporated intospatio-temporal saliency models. When compared to state of the art visual saliency models,the ones we present show promising results as they highlight the necessity of a non-centeredgeometric saliency cue. For our top-down model contribution we present a probabilisticvisual attention model for manipulated object recognition in egocentric video content. Althougharms often occlude objects and are usually considered as a burden for many visionsystems, they become an asset in our approach, as we extract both global and local featuresdescribing their geometric layout and pose, as well as the objects being manipulated. We integratethis information in a probabilistic generative model, provide update equations thatautomatically compute the model parameters optimizing the likelihood of the data, and designa method to generate maps of visual attention that are later used in an object-recognitionframework. This task-driven assessment reveals that the proposed method outperforms thestate-of-the-art in object recognition for egocentric video content. [...]