Flow is a mental state characterised by a feeling of energised focus, complete involvement and success when fully immersed in an activity. The dimensions of and the conditions required for flow to occur have been explored in a broad spectrum of situational contexts. The close relationship between flow and peak performance sparked an interest in ways to induce flow. However, any process of flow induction requires a measure to trace the degree to which flow is in fact occurring. Self-reports of the flow experience are subjective and provide ad hoc information. Psycho-physiological measures, such as EEG, can provide objective and continuous indications of the degree to which flow is occurring. Unfortunately few studies have explored the relationships between psycho-physiological measures and flow. The present study was an attempt to determine the EEG correlates of flow under conditions of peak performance. Twenty participants were asked to perform a continuous visuomotor task 10 times. Time taken per task was used as an indicator of task performance. EEG recordings were done concurrently. Participants completed an Abbreviated Flow Questionnaire (AFQ) after each task and a Game Flow Inventory (GFI) after having finished all 10 tasks. On completion, performance times and associated flow scores were standardised where after the sample was segmented into a high flow - peak performance and a low flow - low performance level. Multi-variate analysis of variance (MANOVA) was conducted on the performance, flow and EEG data to establish that a significant difference existed between the two levels. In addition, a one-way analysis of variance between high and low flow data was conducted for all variables and main effects were established. Inter-correlations of all EEG data at both levels were then conducted across four brain sites (F3, C3, P3, O1). In high flow only, results indicated increased lobeta power in the sensorimotor cortex together with a unique EEG pattern showing beta band synchronisation between the prefrontal and sensori-motor areas and de-synchronisation between all other areas, while all other frequencies (delta, theta, alpha, lobeta, hibeta, and gamma) remained synchronised across all scalp locations. These findings supported a theoretical neuropsychological model of flow. / Psychology / D. Com. (Consulting Psychology)

Thesis (MScEng (Electrical and Electronic Engineering))--University of Stellenbosch, 2009. / ENGLISH ABSTRACT: Brain-Computer Interface (BCI) monitors brain activity by using signals such as EEG, EcOG, and MEG, and attempts to bridge the gap between thoughts and actions by providing control to physical devices that range from wheelchairs to computers. A crucial process for a BCI system is feature extraction, and many studies have been undertaken to find relevant information from a set of input signals. This thesis investigated feature extraction from EEG signals using two different approaches. Wavelet packet decomposition was used to extract information from the signals in their frequency domain, and cepstral analysis was used to search for relevant information in the cepstral domain. A BCI was implemented to evaluate the two approaches, and three classification techniques contributed to finding the effectiveness of each feature type. Data containing two-class motor imagery was used for testing, and the BCI was compared to some of the other systems currently available. Results indicate that both approaches investigated were effective in producing separable features, and, with further work, can be used for the classification of trials based on a paradigm exploiting motor imagery as a means of control. / AFRIKAANSE OPSOMMING: ’n Brein-Rekenaar Koppelvlak (BRK) monitor brein aktiwiteit deur gebruik te maak van seine soos EEG, EcOG, en MEG. Dit poog om die gaping tussen gedagtes en fisiese aksies te oorbrug deur beheer aan toestelle soos rolstoele en rekenaars te verskaf. ’n Noodsaaklike proses vir ’n BRK is die ontginning van toepaslike inligting uit inset-seine, wat kan help om tussen verskillende gedagtes te onderskei. Vele studies is al onderneem oor hoe om sulke inligting te vind. Hierdie tesis ondersoek die ontginning van kenmerk-vektore in EEG-seine deur twee verskillende benaderings. Die eerste hiervan is golfies pakkie ontleding, ’n metode wat gebruik word om die sein in die frekwensie gebied voor te stel. Die tweede benadering gebruik kepstrale analise en soek vir toepaslike inligting in die kepstrale domein. ’n BRK is geïmplementeer om beide metodes te evalueer. Die toetsdata wat gebruik is, het bestaan uit twee-klas motoriese verbeelde bewegings, en drie klassifikasie-tegnieke was gebruik om die doeltreffendheid van die twee metodes te evalueer. Die BRK is vergelyk met ander stelsels wat tans beskikbaar is, en resultate dui daarop dat beide metodes doeltreffend was. Met verdere navorsing besit hulle dus die potensiaal om gebruik te word in stelsels wat gebruik maak van motoriese verbeelde bewegings om fisiese toestelle te beheer.

The aims of the present thesis were two fold. The first aim was to investigate the relationship between self-referential and emotional processing. The second aim was to investigate the extent to which self-referential processing is altered as a function of mood. In order to address these two aims, a variety of behavioural and physiological measures were recorded and a new methodology was employed in the following experimental chapters. The aim of experiment one was to investigate how non-dysphoric and dysphoric individuals evaluate the emotional valence and self-referential content of word stimuli at a behavioural level. A self-positivity bias was identified in non-dysphoric individuals, positive words were rated as self-referential and negative words were rated as non-self-referential. Compared to non-dysphoric individuals, dysphoric individualsâ evaluations of self-reference but not emotional valence were altered. Event-related potentials (ERPs) were employed in experiment two to investigate self-referential processing at a neural level. A two stage model of processing was identified in which, an evaluation of emotional valence was found to occur prior to an interaction between self-reference and emotional valence. A self-positivity bias was identified in the ERP component known as the N400. ERP waves were more negative going to self negative and non-self-positive words when compared to self-positive and non-self-negative words. This bias was explained in terms of the semantic mismatch hypothesis. The aim of experiment three was to investigate how the neural processing of self-referential and emotional information is altered as a function of mood. Differences between nondysphoric and dysphoric individuals were identified during the early stages of ii processing in an emotion task. Between group differences were identified during the later stages of processing in a self-reference task, around 400 ms. Skin conductance and heart rate were employed in experiment four to examine autonomic responses during self-referential and emotional processing in healthy individuals. Both decision-making tasks were found to elicit similar physiological responses. These findings were taken to suggest that a large component of self-referential processing involves the processing of emotional information. Finally, the aim of experiment five was to investigate if person-referent processing was altered during the experience of a negative mood. The behavioural and neural responses of non-dysphoric and dysphoric individuals were compared across self-referent and other-referent decision-making tasks. Between group differences were specific to the self-reference task at the behavioural level. However, group differences were identified in both the self-referent and other-referent tasks at the neural level. The results provide partial support for the hypothesis that negative mood is associated with specific impairments in self-referential processing. Overall the results of the present thesis illustrate that the processing of emotional information plays a large role in self-referential decision-making. Furthermore, the N400 was found be involved in this type of decision-making at the semantic level. Negative mood was associated with greater changes in self-referential processing than in other forms of emotional or person-referent processing. In the final chapter, a two stage model is proposed to account for self-referential processing. The implications of this model are discussed in terms of two macro-cognitive theories, interacting cognitive subsystems (ICS) and SPAARs. Finally, the limitations and future directions for developing this line of research are outlined.

Résumé : L’interaction entre la douleur et le système moteur est bien connue en clinique et en réadaptation. Il est sans surprise que la douleur est un phénomène considérablement invalidant, affectant la qualité de vie de ceux et celles qui en souffrent. Toutefois, les bases neurophysiologiques qui sous-tendent cette interaction demeurent, encore aujourd’hui, mal comprises. Le but de la présente étude était de mieux comprendre les mécanismes corticaux impliqués dans l’interaction entre la douleur et le système moteur. Pour ce faire, une douleur expérimentale a été induite à l’aide d’une crème à base de capsaïcine au niveau de l’avant-bras gauche des participants. L'effet de la douleur sur la force des projections corticospinales ainsi que sur l’activité cérébrale a été mesuré à l’aide de la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) et de l’électroencéphalographie (EEG), respectivement. L’analyse des données EEG a permis de révéler qu'en présence de douleur aiguë, il y a une augmentation de l’activité cérébrale au niveau du cuneus central (fréquence têta), du cortex dorsolatéral préfrontal gauche (fréquence alpha) ainsi que du cuneus gauche et de l'insula droite (toutes deux fréquence bêta), lorsque comparée à la condition initiale (sans douleur). Également, les analyses démontrent une augmentation de l'activité du cortex moteur primaire droit en présence de douleur, mais seulement chez les participants qui présentaient simultanément une diminution de leur force de projections corticales (mesurée avec la TMS t=4,45, p<0,05). Ces participants ont également montré une plus grande connectivité entre M1 et le cuneus que les participants dont la douleur n’a pas affecté la force des projections corticospinales (t=3,58, p<0,05). Ces résultats suggèrent qu’une douleur expérimentale induit, chez certains individus, une altération au niveau des forces de projections corticomotrices. Les connexions entre M1 et le cuneus seraient possiblement impliquées dans la survenue de ces changements corticomoteurs. / Abstract : The interaction between pain and the motor system is well-known in clinic. For instance, it is well documented that pain significantly complicates the rehabilitation of the patients. The aim of the present study was to better understand the cortical mechanisms underlying the interaction between pain and the motor system. Nineteen healthy adults participated in the study. The effect of pain (induced with a capsaicin cream) on brain activity and on the corticomotor system was assessed with electroencephalography (EEG) and transcranial magnetic stimulation (TMS), respectively. For EEG, 15 non-overlapping, 2-seconds artifacts were randomly selected for each participant. Intracranial source current density and functional connectivity was determined using sLORETA software. When participants experienced experimentally-induced inflammatory pain, their resting state brain activity increased significantly in the central cuneus (theta frequency), left dorsolateral prefrontal cortex (alpha frequency), and both left cuneus and right insula (beta frequency; all ts >3.66; all ps<0.01). A pain-evoked increase in the right primary motor cortex (M1) activity was also observed (beta frequency), but only among participants who showed a simultaneous reduction in the strength of the corticospinal projections (quantified using the recruitment curves obtained with TMS; t=4.45, p<0.05). These participants further showed greater beta motor-cuneus connectivity than participants for whom pain did not affect M1 somatotopy (t=3.58, p<0.05). These results suggest that pain-evoked increases in M1 beta power are intimately tied to alterations in corticospinal system. Moreover, we provide evidence that beta motor-cuneus connectivity is related to the corticomotor alterations induced by pain.

In everyday life we regularly update our expectations about the locations at which sensory events may occur, and about the motor responses that are appropriate in a given situation. The experiments in this thesis investigated the neural correlates of perceptual processes and motor preparation during human decision making, and the regions that causally contribute to decision making in the human brain. In Chapter 3, I used electroencephalography (EEG) to investigate whether alpha-band (~8-14 Hz) oscillations provide a graded index of participants’ preparatory attentional states. Time-frequency analysis revealed that manipulating spatial certainty regarding the location of an upcoming visual target led to parametric changes in the lateralization of preparatory occipito-parietal alpha oscillations, and to parametric modulation of parieto-central beta-band (~15-25 Hz) power typically associated with response preparation. In Chapter 4, I used EEG to investigate whether evolution of lateralization of sensorimotor alpha- and beta-band activity reflected participants’ evolving expectations about an upcoming motor response. Lateralization of activity in both frequency bands varied parametrically with the available evidence, suggesting such lateralized activity correlates with participants’ internal decision variables. Further analysis identified unique contributions to lateralized and non-lateralized oscillatory activity due to the prior evidence, evidence update, and surprise related to the observed information at each stage of the task. In Chapter 5, I extended the paradigm developed in Chapter 4 for use with online repetitive transcranial magnetic stimulation (TMS) and concurrent EEG recording. Delivery of TMS during decision making allowed investigation of the causal role played by a left hemisphere medial intraparietal region that is the putative human homologue of the macaque medial intraparietal cortex (MIP). MIP stimulation disrupted decision-making behaviour by biasing participants’ decisions against contralateral-to-stimulation (i.e., right-handed) responses. Comparison of the magnitude of TMS-induced changes in behaviour and beta-band activity demonstrated that the intraparietal cortex plays a causal role both in decision making and in the appearance of beta-band activity over the motor cortex. In Chapter 6, the broader consequences of the experimental work presented in this thesis are discussed, in addition to promising directions for future research.

Les troubles anxieux sont parmi les troubles psychiatriques les plus souvent diagnostiqués chez les adolescents. Ces troubles sont souvent accompagnés de nombreuses comorbidités, dont des difficultés de sommeil. L’objectif principal de cette thèse est de caractériser l’activité corticale à l’éveil et pendant le sommeil à l’aide de l’EEG quantifié chez une population d’adolescents présentant un trouble anxieux, et de la comparer à un groupe témoin d’adolescents. Dans un second temps, on cherche à savoir si l’activité EEG des patients anxieux corrèle avec différentes mesures cliniques. Deux études permettent de répondre à ces objectifs, une première portant sur l’activité EEG au cours de l’éveil, et une seconde portant sur l’activité EEG au cours du sommeil (SL et SP). La première étude démontre que l’activité EEG des deux groupes ne présente pas de différence à l’EEG le soir. Par contre, le matin, les patients anxieux présentent une activité significativement supérieure à celle des contrôles aux électrodes centrales (0,75-10 Hz et 13-20 Hz) ainsi qu’aux électrodes occipitales (2,5-7,75 Hz). Dans la seconde étude, nous avons analysé l’activité EEG absolue et relative en SL et en SP. Nous avons trouvé une activité absolue significativement supérieure à l’EEG de la région centrale chez les participants du groupe anxieux : en SLP (stades 3 et 4) sur l’ensemble des bandes de fréquence, en stade 2 sur les bandes de fréquence thêta, alpha et beta seulement. Finalement, en SP, les différences sont trouvées en alpha et beta, et non en thêta et delta. Les résultats obtenus à ces deux études suggèrent la présence de mécanismes de synchronisation et de filtrage inadéquats au niveau de la boucle thalamo-corticale, entraînant une hypervigilance du SNC. Quant aux corrélations entre l’activité EEG et les mesures cliniques, les résultats obtenus dans les deux études révèlent que les fréquences lentes (thêta et delta) de l’activité d’éveil le matin corrèlent à la fois avec l’anxiété de trait et d’état et les fréquences rapides (Alpha et Beta) de l’EEG du sommeil corrèlent sélectivement avec l’anxiété d’état. Il semble donc exister un lien entre les mesures cliniques et l’activité EEG. Une hausse d’activité EEG pourrait être un indicateur de la sévérité accrue des symptômes anxieux. / Anxiety disorders are among the most diagnosed psychiatric disorders in the adolescent population. These disorders are often accompanied by different comorbidities, such as sleep problems. The main objective of this thesis is to characterize the cortical activity during wake and sleep, using quantified EEG, in a population of adolescents presenting an anxiety disorder, and to compare these results to those of a control group of adolescents. Secondly, we wish to verify if the EEG activity of the anxious participants correlates with different clinical measures. Two different studies are conducted in order to attain our objectives, the first one being on the EEG activity during wake, and the second being on the EEG activity during sleep (slow wave sleep and rapid eye movement sleep). The first study reveals that the EEG activity from both groups does not differ in the evening. However, in the morning, anxious participants display an increased activity on central electrodes (0.75-10 Hz and 13-20 Hz), and on occipital electrodes (2.5-7.75 Hz). In the second study, we demonstrate that anxious participants show an increased absolute EEG activity on central electrodes: in slow wave sleep (stages 3 and 4), it is found on all frequency bands, in stage 2, it is found on the theta, alpha and beta frequency bands. Finally, in rapid eye movement sleep, the differences are only in alpha and beta, and not in theta and delta. These data suggest the impairment of thalamo-cortical gating mechanisms in adolescents with anxiety disorders, leading to CNS hyperarousal. As for the correlations between the EEG activity and the clinical measures, the results from our studies reveal that the slow frequencies (theta and delta) of morning wake EEG correlate with both trait and state anxiety, while fast frequencies (alpha and beta) from the sleep EEG correlate specifically with state anxiety. Thus, there appears to be an association between EEG activity and clinical measures. An increased EEG activity could be an indicator of the severity of the anxious symptoms.

La grossesse est un moment charnière de la vie où la femme reconsidère les bienfaits de chacune de ses habitudes de vie. Il est bien connu que l'activité physique apporte des bénéfices pour la cognition des enfants et des adultes, mais est-ce aussi le cas des femmes enceintes? Et qu'en est-il de l'enfant à naitre? L’objectif général de cette thèse était d’examiner l'effet de l'interaction entre l'activité physique et la grossesse sur les fonctions cognitives de la mère et de l'enfant. Une première étude démontre que la cognition de la femme enceinte diminue lors du troisième trimestre sans effet de condition physique. Une seconde étude présente les effets d'une séance d'activité physique sur plusieurs habiletés cognitives des femmes enceintes. On retrouve chez elles une diminution de la mémoire de travail et de la capacité d'attention soutenue alors qu'il n'y a pas d'effet chez la femme non enceinte. Enfin, une dernière étude présente l'impact de l'activité physique pratiquée tout au long de la grossesse sur le cerveau du nouveau-né. Cette étude démontre que les nouveau-nés de mères actives présentent des réponses neurophysiologiques plus matures que les enfants de mères sédentaires. L'ensemble de ces résultats démontre que la grossesse entraine des déficits cognitifs. De plus, les fonctions cognitives de la femme enceinte seront réduites à la suite d'une séance d'activité physique. Il serait donc préférable pour elle de ne pas prévoir son activité physique avant une activité qui nécessite ses capacités cognitives. Elle devrait tout de même effectuer de l'activité physique tout au long de sa grossesse afin d'offrir le meilleur départ possible dans la vie à son enfant. / Pregnancy is a pivotal moment in life when a woman reconsiders the value of each of her lifestyle choices. It is well known that physical activity brings benefits for cognition in children and adults, but is this also the case for pregnant women? What about their children? The overall objective of this thesis was to examine the effect of the interaction between physical activity and pregnancy on the cognitive functions of the mother and of the child. A first study shows that the cognition of pregnant women decreases during the third trimester and is not affected by their fitness level. A second study shows the effects of an exercise session on several cognitive abilities of pregnant women. We observed that pregnant women's self-monitoring ability is poorer than that of control women and that pregnant women's self-monitoring and sustained attention diminish after a bout of acute cardiovascular exercise. Finally, a third study shows the impact of physical activity performed throughout pregnancy on the brain of the newborn. This study demonstrates that newborns of active mothers have more mature neurophysiological responses than children of sedentary mothers. Taken together, these results demonstrate that pregnancy induces cognitive deficits. In addition, the cognitive functions of pregnant women are impaired as a result of an exercise session. Thus, they should not plan to exercise before a cognitively demanding activity. Nonetheless, women should still exercise regularly during pregnancy to provide the best possible start in life for their child.

Le processus de vieillissement humain est un processus complexe qui varie grandement d’une personne à l’autre. Malgré l’ampleur des recherches faites sur le sujet, il reste encore beaucoup à explorer et à comprendre. Cette thèse propose trois expériences qui nous permettent d’améliorer notre compréhension des changements qui s’opèrent dans la mémoire de travail visuelle et l’attention visuospatiale avec la prise en âge. La première expérience propose d’examiner les changements dans les capacités de mémoire de travail visuelle entre des jeunes adultes, des adultes âgés sains et des personnes atteintes de trouble cognitif léger (TCL). De plus, grâce à un suivi fait avec les personnes ayant un TCL, nous avons pu examiner si des différences existaient au niveau comportemental entre les âgés qui ont déclinés vers un type de démence et ceux dont l’état est resté stable. Plusieurs techniques peuvent être utilisées pour étudier les effets du vieillissement sur le cerveau. Les tests neuropsychologiques et les tâches comportementales présentées dans la première expérience en sont un exemple. La neuroimagerie peut aussi s’avérer particulièrement utile. En effet, certaines mesures électrophysiologiques, aussi appelées potentiels reliés aux évènements (PRE), sont associées à des fonctions cognitives précises. Ces composantes nous permettent de suivre ces processus et d’observer les modulations causées par les caractéristiques des stimuli ou l’âge par exemple. C’est le cas de la N2pc (négativité 2 postérieure controlatérale) et de la SPCN (sustained posterior contralateral negativity), des composantes électrophysiologiques liées respectivement à l’attention visuospatiale et la mémoire de travail visuelle. On connait bien ces deux composantes ainsi que les facteurs qui les modulent, or elles sont peu utilisées pour les changements qui occurrent dans l’attention et la mémoire de travail visuelle dans le cadre du processus de vieillissement. Les deuxième et troisième expériences proposent d’utiliser une tâche de recherche visuelle (nombre d’items de couleur et identification d’une relation spatiale entre deux items de couleur) afin d’explorer les changements observables sur ces composantes électrophysiologiques. La deuxième expérience examine l’efficacité d’un paradigme à présentations multiples (‘multiple frame’) afin de mesurer la N2pc et la SPCN chez de jeunes adultes. La troisième expérience a pour but d’examiner les effets du vieillissement normal sur l’amplitude et la latence de la N2pc et la SPCN en utilisant le même type de tâche de recherche visuelle. / Human ageing is a complex process that varies a lot from one person to the other. Despite the scope of research of that subject, there is still a lot to explore. This thesis proposes three experiments that will help increase our understanding of the many changes in visual working memory and visuospatial attention seen in ageing. The first experiment assesses the changes in visual working memory capacities between young adults, healthy older adults, and persons with MCI. Furthermore, we were able to do a follow-up with the persons with MCI and determine which ones remained in a stable cognitive state and the ones that decline toward mild dementia, providing us with the opportunity to test for potential behavioral differences allowing us to distinguish between them. Many techniques, such as neuropsychological tests and behavioral tasks, can be used to study the effects of ageing on the brain. Neuroimaging techniques can be particularly useful. In fact, many electrophysiological measures, called event-related potentials (ERPs), are linked to specific cognitive functions which allow us to follow those processes and observe the modulations caused by stimuli characteristics or ageing for example. This is the case of the N2pc (negativity 2 posterior contralateral) and the SPCN (sustained posterior contralateral negativity), two ERPs linked to visuospatial attention and visual working memory. While they are both well-known in the literature, not many studies are using them as a way to examine the changes appearing in the visuospatial attention and the visual working memory during the normal ageing process. The second and third experiment use a visual search task (including 2 conditions: counting the number of items presented and identify a specific spatial relation between 2 coloured items) to explore the changes seen on those ERPs. The second experiment wants to assess the efficiency of a multiple frame paradigm to measure the N2pc and the SPCN with young adults. The third experiment wants to examine the effects of normal ageing on the amplitude and the latency of the two components using the same type of visual search task.

L’amblyopie est un trouble développemental de la vision binoculaire. Elle est typiquement caractérisée par des atteintes de l’acuité visuelle et de la stéréoscopie. Toutefois, de plus en plus d’études indiquent la présence d’atteintes plus étendues telles que les difficultés d’attention visuelle ou de lecture. L’amblyopie est généralement expliquée par une suppression interoculaire au niveau cortical, considérée comme chronique ou permanente à l’extérieur de la période développementale. Or, un nombre croissant d’études suggèrent que des interactions binoculaires normales seraient présentes chez les amblyopes adultes. Dans une première étude, nous avons tenté d’identifier un marqueur électrophysiologique de la vision binoculaire. Nous avons enregistré des potentiels évoqués visuels chez des observateurs normaux à qui l’on a induit une dysfonction binoculaire. Les interactions binoculaires étaient caractérisées à l’aide de patrons (facilitation, moyennage et suppression) en comparant les réponses monoculaires et binoculaires. De plus, ces interactions étaient quantifiées à partir d’index d’intégration continus en soustrayant la somme des réponses monoculaires de la réponse binoculaire. Les résultats indiquaient que les patrons d’interaction n’étaient pas optimaux pour estimer les performances stéréoscopiques. Ces dernières étaient, en revanche, mieux expliquées par notre index d’intégration binoculaire. Ainsi, cette étude suggère que l’électrophysiologie est un bon prédicteur de la vision binoculaire. Dans une deuxième étude, nous avons examiné les corrélats neuronaux et comportementaux de la suppression interoculaire chez des amblyopes adultes et des observateurs normaux. Des potentiels évoqués visuels stationnaires ont été enregistrés en utilisant un paradigme de suppression par flash. La suppression était modulée par un changement de contraste du stimulus flash (10, 20, 30, ou 100%), ou le suppresseur, qui était présenté soit dans l’œil dominant ou non-dominant (ou amblyope). Sur le plan comportemental, la suppression interoculaire était observée indépendamment de l’œil stimulé par le flash chez les contrôles. Au contraire, chez les amblyopes, la suppression était asymétrique (c’est-à-dire supérieure lorsqu’elle provenait de l’œil dominant), ce qui suggérait une suppression chronique. De manière intéressante, l’œil amblyope a supprimé l’œil dominant à haut niveau de contraste. Sur le plan électrophysiologique, l’effet de suppression interoculaire observé à la région occipitale était équivalent dans chaque groupe. Toutefois, les réponses électrophysiologiques à la région frontale chez les amblyopes n’étaient pas modulées comme celles des contrôles; la suppression de l’œil amblyope était manifeste même à bas contraste. Nous résultats supportent ainsi l’existence d’interaction binoculaire fonctionnelle chez les amblyopes adultes ainsi que l’implication d’un réseau cortical étendu dans la suppression interoculaire. En somme, l’amblyopie est une condition complexe dont les atteintes corticales et les déficits fonctionnels semblent globaux. L’amblyopie ne doit plus être considérée comme limitée à une dysfonction de l’aire visuelle primaire. La suppression interoculaire semble un point central de cette problématique, mais encore beaucoup d’études seront nécessaires afin de déterminer l’ensemble des mécanismes impliqués dans celle-ci. / Amblyopia is a developmental dysfunction of binocular vision. It is typically characterized by visual acuity and stereopsis deficits. However, presence of more spread deficits such as problems in visual attention and reading are beginning to be reported in literature. Amblyopia is generally explained by interocular suppression at cortical level, which is considered to be chronic or permanent outside the developmental period. Nevertheless, a growing body of evidence suggests that normal binocular interactions are still present in amblyopic adults. In the first study, we tried to establish an electrophysiological marker of binocular vision. Visual evoked potentials (VEPs) were recorded in normal observers for whom binocular dysfunction was induced. Patterns of binocular interaction were categorized (facilitation, averaging or suppression) by comparing monocular and binocular responses. Quantitative and continuous indexes of binocular integration were also calculated (binocular response minus the sum of monocular responses). Results indicated that patterns of interaction were not optimal to account for stereoscopic performance. The latter was, however, best explained by binocular integration indexes. This study shows evidence of predicting binocular vision based on a novel index that allows continuous quantification of binocular transient-VEP responses. In the second study, we examined the behavioural and neural correlates of interocular suppression in amblyopic adults and controls using a flash suppression paradigm while recording steady-state visual evoked potentials (ssVEP). The strength of suppression was manipulated by changing the contrast (10, 20, 30 or 100%) of the "flash", or the suppressor, and the stimulus was presented either in the dominant (or fellow) or non-dominant (or amblyopic) eye. At the behavioural level, interocular suppression was found regardless the eye origin of the flash for normal observers, but was asymmetric in the amblyopes, so that the suppression from the fellow eye was stronger, supporting a putative chronic suppression. Interestingly, the amblyopic eye suppressed the dominant eye at the highest contrast level. At the electrophysiology level, interocular suppression effects found over the occipital region were equivalent in both groups. However, ssVEP responses over the frontal region in the amblyopic observers were not modulated as those in controls; suppression of the amblyopic eye was manifest even at low contrast levels. Our findings support the existence of functional binocular interaction in adult amblyopia and the implication of a widespread cortical network in interocular suppression. To conclude, amblyopia is a complex condition with widespread cortical and functional deficits. It seems clear that it can’t be limited to a primary visual cortex dysfunction. Interocular suppression seems a core mechanism of the problematic, but more studies are necessary to determine more precise mechanisms implicated.

La douleur sociale est une forme de douleur non physique dérivant de la perception de l'exclusion sociale. L'importance de la compréhension de ses modulations comportementales et neuronales est fondamentale, car ses conséquences sur le long terme peuvent être très néfastes. Dans ce travail de thèse, j'ai exploré ces aspects à travers une étude comportementale à l‟aide d‟enregistrements par SCR (Skin Conductance Recording), et trois études en iEEG (électro-encéphalographie intracrânienne) chez des patients épileptiques. La première étude comportementale a exploré la direction dans laquelle l'exclusion sociale est influencée par une récompense et ses réactions sur le long terme. Ainsi, la récompense monétaire altère l'équilibre social et augmente l‟activité électrodermale. La personne ayant été exclue met alors en oeuvre des mécanismes de vengeance en défavorisant la personne qui l‟a exclue précédemment. Les études en iEEG ont été une fenêtre unique d'exploration du cerveau lors de différentes types de modulation de l'exclusion. Dans la première étude en iEEG, nous avons observé que la douleur sociale produit une activation des oscillations thêta (3-7 Hz), lors de d'exclusion, dans l'insula, l'ACC, le cortex préfrontal et le gyrus fusiforme. La deuxième étude iEEG s'est intéressée aux modulations produites par la douleur sociale dans BA 19 et BA 17 présentant des P1 d'amplitude majeure lors de l'observation des photos du joueur qui exclut. La troisième étude en iEEG a exploré la réponse neuronale de l'influence d'une variable monétaire lors de l'exclusion. Nos résultats démontrent que l'insula postérieure présente une activation thêta indépendante du fait que l'exclusion soit positive (exclusion et gain d'argent) ou encore négative (exclusion et perte d'argent), à la différence de l'insula antérieure, active seulement lors d'une exclusion négative / Pain is a form of social non-physical pain arising from the perception of social exclusion. The importance of understanding its behavioral and neuronal modulations has a critical value, since its long lasting consequences can be extremely harmful. In this thesis I firstly explored these issues through a behavioral SCR study (Skin Conductance Recording), and successively through three iEEG studies in patients with epilepsy (intracranial EEG). The SCR study explored the direction in which social exclusion is influenced by a reward and its long lasting reactions. Money affects social equilibrium and increases the SCR pics. The excluded individual implements revenge attitudes toward the person who excluded in a previuous interaction. The iEEG studies were a unique window for exploring the brain during different types of social pain modulations. In the first iEEG study, we found that social pain produced activation of theta oscillations (3-7 Hz) during exclusion in the insula, in the ACC, in the prefrontal cortex and in the fusiform face area. The second iEEG study wanted to explore deeply the primitive modulations produced by social pain in visual area. We found in BA 19 and BA 17 greater P1 peak amplitude during excluder pictures presentation. The third iEEG study investigated the neuronal modulations produced by a monetary reward during social pain. These results demonstrated that the posterior insula has a theta activation independent of whether the exclusion is positive (excluded but gaining money) or more negative (excluded but losing money), whereas the anterior insula, has a theta activation only during a negative exclusion