L’objectif de ce mémoire était de comparer le contrôle visuo-locomoteur en fauteuil roulant manuel et motorisé chez des personnes expérimentées en fauteuil roulant. Des individus ayant une lésion de la moelle épinière ont été recrutés, soient plus précisément 12 usagers de fauteuil roulant manuel et 10 de fauteuil roulant motorisé. Les participants devaient naviguer avec leur fauteuil roulant à une vitesse naturelle en ligne droite, lors de changement de direction et lors de contournement d’obstacle. Les résultats n’ont démontré aucune différence entre les groupes concernant le comportement navigationel et la coordination de la réorientation du corps et du fauteuil roulant. Le comportement visuel semblait dépendre davantage des exigences environnementales. Ainsi, les usagers en fauteuil roulant manuel et motorisé ont adopté des stratégies navigationnelles et une coordination temporelle visuo-locomotrice similaires lors de changements de direction et de contournements d’obstacle. Les résultats ont également démontré des similitudes dans la coordination visuo-locomotrice avec la marche bipède, suggérant ainsi une généralisation des stratégies visuo-locomotrices parmi différents modes de locomotion. Ces résultats pourront aider à l’évaluation et à l’entraînement des habiletés en fauteuil roulant manuel et motorisé par les cliniciens, en plus d’aider au développement de technologies d’assistance à la navigation basées sur le contrôle visuo-locomoteur des personnes expérimentées en fauteuil roulant. / The objective of this master’s thesis was to compare the visuo-locomotor control in manual and power wheelchair in experienced wheelchair users. Therefore, individuals with a spinal cord injury were recruited; more precisely 12 manual wheelchair users and 10 power wheelchair users. The participants were asked to navigate with their own wheelchair at natural self-selected speed straight-ahead, while changing direction and while circumventing an obstacle. No difference between groups was found for the navigational behavior as well as for the temporal body and wheelchair coordination. Specific gaze behavior depended predominantly on the environmental demands. In conclusion, manual and power wheelchair users adopted similar navigational strategies and body and wheelchair coordination while changing direction and circumventing an obstacle. These results also demonstrated similarities with visuo-locomotor coordination with biped gait, which suggest a generalization in visuo-locomotor coordination strategies across different locomotor modes. Such results may help evaluating and training WC skills, as well as developing assistive navigational technologies based on one’s natural visuo-locomotor control.

L’objectif principal de ce projet est d’évaluer les performances cognitives et motrices d’un groupe d’enfants nés prématurément (24-36 semaines de gestation) âgés de 9 ans (N=9; âge moyen: 9.41(0.65) ans) et de les comparer à celles, d’un groupe d’enfants nés à terme du même âge (N=7; âge moyen: 9.39(0.62) ans). Le protocole utilisé, un paradigme d’attention divisée avec enjambée d’obstacle, est de nature écologique afin de représenter les exigences auxquelles les enfants d’âge scolaire font face lors d’activité sportives et récréatives. Des analyses de mouvement en trois dimensions ont été utilisées afin de quantifier les performances cognitives et motrices. Les participants ont marché sous quatre conditions de marche : marche seule, marche avec obstacle, marche avec le test de Stroop-Animal et marche avec obstacle et test de Stroop-Animal. Les résultats obtenus démontrent que l’écart entre les performances entre les groupes augmente à mesure que la tâche devient plus complexe. Ces résultats confirment que les enfants prématurés ont plus de difficultés à performer des tâches cognitives et motrices complexes. Les enfants nés prématurément sont aptes à effectuer des tâches motrices complexes mais doivent modifier leur attention et la concentrer sur celles-ci afin de les réussir. / The aim of this study was to evaluate cognitive and motor performances of preterm children (24-36 weeks of gestation) aged 9 years (N=9; mean age: 9.41(0.65) years) and to compare them to full term born children’s (N=7; mean age: 9.39(0.62) years) performances. The protocol used, obstacle negotiation while dual tasking, was ecological in nature and represented motor and cognitive challenges that school-aged children face while performing recreational and sporting activities. Three dimentional movement analysis were done in order to quantify cognitive and motor performances. Participants walked under four conditions: unobstructed walking, obstructed walking, walking with Animal-Stroop task, and obstructed walking with Animal-Stroop task. Results demonstrate that the differences in performance between groups increases as the tasks become harder. These results confirm that premature children when facing a complex environment involving both cognitive and motor tasks will show decrements/adjustments in both tasks. This population is able to perform complex tasks but needs to reallocate their attention to focus on the motor requirements of the task in order to succeed.

Ce mémoire doctoral vise à approfondir les connaissances dans le domaine de la réadaptation, de la neurostimulation et de la pratique mentale basée sur l’imagerie motrice (IM). Très peu d’études ont mesuré les effets de ces deux techniques en combinaison et il existe à notre connaissance seulement une étude ayant mesuré les effets de ces deux techniques au niveau du membre inférieur. Concrètement, l’objectif principal du mémoire doctoral est de mesurer les effets de l’IM combinée à la stimulation transcrânienne à courant continu (STCC) sur les performances motrices d’une séquence complexe de mouvements de la jambe chez des sujets sains. Une étude expérimentale d’une seule séance, avec un protocole en double aveugle, placebo contrôle, a été réalisée auprès de 36 adultes sains. Les sujets ont été divisés aléatoirement en trois groupes égaux, soit un groupe recevant une stimulation anodale active du cortex moteur de la jambe combinée à l’IM, un groupe recevant une stimulation placebo combinée à l’IM et un groupe recevant une stimulation placebo combinée à une tâche de lecture. Les sujets devaient apprendre puis réaliser une séquence complexe de huit mouvements avec la jambe dominante, afin de mesurer la précision et la vitesse des séquences complétées. Les résultats ont démontré un effet d’acquisition de la séquence, soit immédiatement et 30 minutes après l’intervention, de même que des capacités d’IM équivalentes et ce pour tous les groupes. Cependant, contrairement à nos hypothèses, les résultats n’ont démontré aucun effet additionnel de l’IM ou de la combinaison de l’IM et de la neurostimulation sur le nombre de séquences correctement exécutées ou sur le temps d’exécution. Ce mémoire doctoral contribue toutefois à l’avancement des connaissances en démontrant la pertinence de réaliser des études auprès de populations saines afin de valider les paramètres d’intervention avant l’utilisation des interventions auprès de populations cliniques. / This doctoral thesis aimed at further developing knowledge on novel techniques to improve rehabilitation notably neurostimulation and mental practice based on motor imagery (MI). Very few studies have combined these two techniques and only one study combined these two techniques to investigate its effects on the lower limb. More precisely, the objective of this doctoral thesis is to study the effects of mental practice based on motor imagery (MI) combined with transcranial direct current stimulation (tDCS) on leg motor performances in healthy subjects, using a complex foot-movements sequence. A single session experimental study was conducted, using a double blind, placebo controlled protocol with 36 healthy adults. Subjects were randomly assigned to one of three equal groups: one receiving active anodal stimulation over the leg region of the motor cortex combined with motor imagery training, one receiving sham stimulation combined with motor imagery training and one receiving sham stimulation combined with a reading task. Subjects had to learn then execute a complex 8-movement sequence with their dominant leg; the goal being to measure accuracy and speed of completed sequences. Results showed new skill acquisition, immediately after and 30 minutes after the intervention in all groups. Results also showed that all three groups had similar MI abilities. However, contrary to our hypothesis, our results showed no additional effect of MI training or of the combination of MI training and stimulation, measured by an increase number of correctly performed sequences or by an decreased in execution time, suggesting that motor performances were similar for all three groups. This doctoral thesis contributes to scientific knowledge by showing the relevance of conducting research with healthy populations in order to validate the interventions before implementing the interventions with a clinical population.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / Le travail accompli au cours de mes études de doctorat permet de mieux comprendre l'organisation et le mode d'opération du cortex moteur. Les études rapportées dans cette thèse décrivent la relation entre l'activité du cortex moteur primaire et l'activité motrice qu'elle génère. Elles lèvent le voile sur certaines interactions intrinsèques du cortex moteur et apportent ainsi des éclaircissements importants sur son mode de fonctionnement. Cette thèse est d'abord constituée d'une introduction présentant l'organisation générale des structures impliquées dans le contrôle des mouvements. Elle comprend également quelques discussions sur des études antérieures pertinentes aux projets de recherches présentés par la suite. Ceux-ci constituent le corps de la thèse. Ils sont présentés sous forme de trois articles, rédigés en anglais. Le premier couvre plusieurs propriétés d'entrée-sortie du cortex moteur du chat sous anesthésie. Différentes conditions d'activation corticale sont analysées et mises en relation avec les réponses motrices afin d'évaluer les caractéristiques du contrôle corticomoteur. Le second article discute des interactions entre les sorties motrices de deux points du cortex moteur. Il y est démontré que l'activité musculaire et les mouvements évoqués par l'activation corticale simultanée de deux points corticaux se combinent de façon linéaire. Quant au troisième article, il traite d'un mécanisme de couplage fonctionnel entre les points corticaux impliquant la levée d'inhibition. Les résultats présentés prouvent qu'il est possible pour deux points corticaux contrôlant des muscles antagonistes d'interagir et de combiner leur sorties motrices. Le dernier chapitre de la thèse comprend d'abord la présentation de données anatomiques du cortex moteur permettant de mieux comprendre et d'évaluer les principaux résultats obtenus lors de mon doctorat. Il est complété par une discussion générale apportant une interprétation plus élaborée des résultats obtenus, tout en les plaçant dans un contexte plus large. Il s'en dégage une vue d'ensemble rassemblant toutes les observations rapportées dans cette thèse et résumant l'avancement scientifique qu'elle apporte.

Bien que l’imagerie motrice positive ait été bien étudiée et est utilisée en réhabilitation, l’effet de l’imagerie motrice négative est beaucoup moins connu. Le but de cette recherche était de définir si l’intention et/ou l’imagerie motrice négative serait en mesure de réduire l’effet d’une stimulation magnétique transcrânienne (SMT) sur le cortex moteur. Vingt participants ont reçu trente stimulations de SMT dans trois situations différentes : En restant passif, en portant une attention particulière aux sensations dans leur main ou en tentant de réduire l’effet de la SMT. La moitié des participants ont utilisé une stratégie d’imagerie motrice, l’autre moitié leur intention. Dans les deux cas, l’amplitude dans la condition de modulation n’a pas été réduite de façon significative. / Although positive motor imagery has been widely studied and is used in rehabilitation, the effect of negative motor imagery on our motor system is less well understood. Our goal was to ascertain whether intention and/or negative visual imagery is effective in decreasing the twitch resulting from transcranial magnetic stimulation (TMS) over the primary motor cortex. Twenty participants received 30 TMS stimulations in three different conditions: remaining passive, paying particular attention to the sensations in their hand, and attempting to modulate the amplitude of the resulting movement. To do this, half the participants used an imagery strategy, whereas the other half used an intention strategy. In both cases, amplitude in the modulation condition was not significantly reduced.

La dextérité, notamment la pince de précision (i.e., opposition pouce-index) est une fonction très développée chez l’homme. Elle est basée sur l’habileté à contrôler précisément et indépendamment les forces et mouvements des doigts en relation avec les contraintes de la tâche. Les muscles de la main responsables du mouvement des doigts sont gouvernés par le système corticospinal (CS) latéral. La principale source de ce système CS est l’aire motrice primaire (M1), laquelle possède des projections CS directes sur les motoneurones des muscles de la main. Cependant, d’autres projections CS en provenance des aires motrices non primaires ont été trouvées, notamment en provenance de l’aire motrice supplémentaire (SMA). Chez l’homme, la fonctionnalité de cette voie dans le contrôle habile des doigts a peu été étudiée. L’objectif de cette thèse est d’étudier, chez l’homme, l’implication des projections CS de la SMA lors de contrôle manuel précis de force. Pour ce faire, nous avons utilisé la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) et l’électroencéphalographie (EEG).A travers différentes études, nous avons pu mettre en évidence l’importante implication de la SMA dans la dextérité. Il semblerait que cette aire puisse agir en parallèle à M1 en régulant directement l’excitabilité des motoneurones de la moelle épinière. En conclusion, nos résultats suggèrent que M1 et SMAp ont une influence directe et efficace sur la production de force pendant des tâches motrices manuelles fines. / Human dexterity is a highly developed function based on the ability to independently and precisely control forces and movements of the fingers related to the constraints of the task. Hand muscles for finger movements are steered by the lateral corticospinal (CS) system. The main source of this CS system is the primary motor area (M1), which has direct CS projections on motoneurons innervating hand muscles. Recently, CS projections from non-primary motor area have also been found, especially from the supplementary motor area (SMA). However, the functionality of this CS tract in human manual force control is little studied. The aim of this thesis was to study the implication of the CS projections from SMA in precision manual force control, using electroencephalography (EEG) and transcranial magnetic stimulation (TMS).Altogether, the results obtained in our different studies show the important implication of SMA in dexterity. It appears that this area can act in parallel with M1, directly influencing excitability of spinal motoneurons. We conclude that M1 and SMA both have direct and efficient influence on force production during fine manual motor tasks.

Ce travail de thèse visait à étudier les effets de l'immobilisation de courte durée d'un membre sur les processus cognitifs impliqués dans la planification et le contrôle des mouvements. Précisément, nous avons examiné l'impact d'une immobilisation de courte durée du membre supérieur (main droite ou gauche) sur la représentation mentale des actions de ce membre. Pour cela, nous avons eu recours à une tâche d'imagerie motrice implicite (rotation mentale de stimuli corporels), en partant du principe qu'un ensemble de processus cognitifs similaires sont sollicités que l'action soit réellement ou simplement simulée. Nos résultats indiquent que l'inactivité physique modifie le fonctionnement des processus cognitifs permettant la réalisation et l'optimisation des actions. L'immobilisation de courte durée du membre supérieur altère la capacité des sujets à se représenter mentalement des actions. L'effet de ces perturbations (changement de stratégie d'imagerie, transfert inter-membre…) peut varier d'un individu à l'autre, ainsi qu'en fonction des contraintes de la tâche d'imagerie implicite et de la durée de l'immobilisation. Un second objectif visait à examiner le potentiel de l'imagerie motrice explicite pour réactiver le système sensorimoteur suite à la période d'immobilisation de la main. Nous montrons qu'une pratique mentale en imagerie motrice kinesthésique pendant la période d'immobilisation permet de contrecarrer les perturbations fonctionnelles induite par la restriction d'exercice. / The present thesis focused on the effects of short-term limb immobilization on the cognitive level of action control. Especially, we examined the influence of short-term upper-limb immobilization (right or left-hand) on the mental representation of action. To this aim, an implicit motor imagery task (mental rotation of body-stimuli) was used, assuming similar processes between motor simulation and motor execution. Results showed that physical inactivity affects the cognitive processing of action. Short-term upper-limb immobilization impaired the ability to mentally represent action. The immobilization-induced effects (switch from a motor to a visual imagery strategy, inte-limb transfer…) may vary from one individual to another, and may depend on the constraints of the implicit imagery task or with the period of immobilization (24h vs. 48h). A second aim of this thesis was to examine the potential of explicit motor imagery to reactivate the sensorimotor system after the period of sensorimotor restriction. We showed that kinesthetic imagery practice during the period of immobilization can counteract the functional impairment induced by sensorimotor restriction.

Le présent travail a pour objectif principal l'étude du rôle fonctionnel de la syllabe en production verbale orale et écrite de mots isolés.<br />Suite à une tentative de définition de « ce qu'est exactement une syllabe » dans une Introduction, nous avons rapporté des arguments en faveur d'un rôle fonctionnel de cette unité en perception visuelle et auditive.<br />Le Chapitre I présente une revue de la littérature portant sur la production verbale orale et écrite conceptuellement dirigée (Caramazza & Miceli, 1990 ; Dell, 1986 ; Levelt, Roelofs, & Meyer, 1999). Les différents niveaux de traitement (conceptuel, syntaxique, lexical et moteur) et les propositions concernant les mécanismes de traitement impliqués à chacune de ces étapes sont présentés. Une attention particulière a été portée aux propositions des principaux modèles concernant le rôle de la syllabe dans les processus d'accès lexical et de planification motrice.<br />Le Chapitre II est consacré à un effet qui est à l'origine d'un vif débat : l'effet d'amorçage syllabique. Ferrand, Segui et Grainger (1996) ont montré que la présentation d'un groupe de segments correspondant à la première syllabe d'un mot (e.g., ba-baleine ; balbalcon) facilite plus la dénomination qu'un groupe de segments plus court (e.g., ba-balcon) ou plus long (bal-baleine). Nous avons essayé de répliquer ce résultat en dénomination orale d'images (Expériences 2a, 2b et 3). Nous avons rapporté des données en faveur de l'hypothèse du recouvrement segmental (Sciller, 1998, 1999, 2000). Nous avons ensuite testé si le temps de présentation de l'amorce (Expérience 4) et le moment de présentation du groupe de segments (Expérience 5) pouvaient expliquer l'absence d'effet d'amorçage syllabique. Là encore, les données sont en accord avec l'hypothèse du recouvrement segmental (Schiller, 1998, 1999, 2000). Nous avons aussi exploré la possibilité d'obtenir cet effet en production verbale écrite (Expériences 1a et 1b).<br />Dans le Chapitre III, nous avons testé l'hypothèse selon laquelle les latences d'initialisation de mots monosyllabiques devraient être plus courts que celles de mots bisyllabiques, si la syllabe joue un rôle fonctionnel en production verbale orale et écrite. Des études pour les deux modalités ont répondu par la négative (Bachoud-Levi et al., 1998 ; Lambert, 1999 ; Lambert et al., sous presse ; Roelofs, 2002b). Toutefois, Meyer, Roelofs et Levelt, (2003) ont proposé qu'un critère temporel de réponse (Lupker et al., 1997) influence l'instant d'initialisation de la réponse. En conséquence, un effet du nombre de syllabes peut apparaître. Nous avons essayé de répliquer ce résultat en production verbale orale (Expérience 6) et de l'étendre à la production verbale écrite (Expérience 7). Toutefois, nous n'avons pas rapporté de données en faveur de l'hypothèse de Meyer et collaborateurs (2003) pour les deux modalités.<br />Le Chapitre IV a pour objectif de faire une synthèse des résultats que nous avons obtenus et de proposer des perspectives de recherches.

L'approche constructiviste de l'émotion considère que les traits émotionnels ne sont pas des propriétés intrinsèques des objets mais se construisent " ici et maintenant " lors de l'interaction sensorimotrice individu/environnement. Notre objectif dans ce travail de thèse était de mettre en évidence des effets réciproques entre l'action et l'évaluation émotionnelle, fondés sur le caractère hédonique de la fluence motrice, c'est-à-dire l'aisance avec laquelle une action est réalisée. Nous avons choisi de manipuler la fluence motrice par des mouvements latéralisés des mains exécutés lors d'une tâche de jugement de valence. En effet, il existe des liens marqués entre valence et latéralité, de sorte que le côté dominant d'un individu est associé à la valence positive (Casasanto, 2009). Nous comparons des conditions de congruence et de non-congruence entre la valence des items et le geste de réponse. Nos résultats ont montré des influences bidirectionnelles des actions et de l'évaluation basées sur deux processus distincts. D'une part lors d'un jugement de valence, un effet de compatibilité facilite la réalisation du geste de réponse compatible grâce à la fluence motrice. D'autre part la fluence d'un comportement moteur entraine, par un effet d'attribution, des variations dans l'évaluation de mots neutres ou connotés positivement et négativement. De plus, nos travaux ont mis en évidence le rôle du dispositif de réponse (échelle de jugement de valence et localisation des touches de réponse) sur l'évaluation émotionnelle, soulignant le caractère situé du jugement. Ces résultats sont discutés à la lumière de la conception constructiviste de l'émotion en accord avec une approche incarnée et située de la cognition.

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