When wearing prism goggles that displace vision laterally, the initial pointing errors are rapidly corrected. When the goggles are removed after a sufficient period of prism adaptation (PA), there is an aftereffect in spatial responding in the opposite direction of the original displacement. In this study 24 participants were tested using a computerized PA procedure to explore the effects of displacement direction (left/right), type of feedback during adaptation (hand/indirect), and type of target (fixed/non-fixed) on pointing error during 180 PA trials and the time-course of the aftereffect when measured in two ways: Subjective Straight Ahead (SSA) pointing (proprioceptive guidance towards perceived straight-ahead) and Visual Open Loop (VOL) pointing (visual and proprioceptive performance when pointing toward a straight-ahead target). During the initial stage of adaptation, all groups adjusted pointing in the opposite direction of prismatic displacement. Pointing error was similar for left and right goggle groups, but was more accurate and faster to stabilize with hand than indirect feedback. After pointing stabilized, the left-goggle/hand feedback group reached beyond targets (‘over-corrected’ pointing error), while other conditions failed to fully adjust pointing and remained ‘under-corrected’. In all groups, SSA aftereffects were weak or absent, while VOL aftereffects endured for at least 40-minutes. VOL aftereffects were larger following hand-feedback at all post-PA latencies, and for left-goggle groups at early post-PA latencies. Target-type affected performance during the stabilized-phase of adaptation, but did not influence SSA or VOL aftereffects. These results suggest that computerized PA had induced changes in vision but not proprioception, and provide novel evidence that the technology induced reliable aftereffects following both hand and indirect feedback PA. The results, when considered together with the study’s strengths and weaknesses, provide insight into how future studies might assess computerized-PA can be used to explore more complex attention and space representation process in healthy-normal and patients suffering from unilateral neglect.

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L’adaptation des fonctions motrices permet l’optimisation des interactions avec l’environnement et ses modifications. Une des grandes questions posées à ce sujet concerne la spécificité des modifications implémentées. Dans la littérature traditionnelle sur l’adaptation visuo-manuelle au port de prismes, on retrouve une généralisation de l’adaptation à des positions spatiales non-apprises, mais un très faible transfert de l’adaptation aux autres effecteurs moteurs. Par contraste, les résultats thérapeutiques acquis chez le patient négligent depuis 12 ans suggèrent que l’adaptation visuo-manuelle peut produire des effets à tous les niveaux affectés par cette pathologie. Cette opposition apparente pose la question de la validité du modèle pathologique pour explorer l’adaptation sensori-motrice, et une façon d’y répondre est d’explorer les effets de l’adaptation sur les fonctions perturbées par la négligence chez le sujet normal. Ces trois volets de la littérature apportent des éclairages complémentaires sur la question de la généralisation des adaptations. Par la mise en évidence d’une généralisation des effets consécutifs de l’adaptation prismatique, notamment à un niveau transmodal, non impliqué dans la procédure d’adaptation per se, ce travail de thèse apporte des éléments pertinents en terme de niveau d’action et d’organisation des réseaux impliqués, laissant suggérer un effet de restructuration sur des représentations spatiales de haut niveau, permettant d’élargir l’orientation des stratégies de réhabilitation, par la mise en évidence d’une activation dynamique de fonctions et de réseaux liés à l’intégration multi-sensorielle, nécessaire aux représentations spatiales / Adaptation of motor functions allows optimization of interactions with environment and its alterations. One major question concerns specificity of implemented modifications. Classical data about visuo-manual adaptation to prisms reveal generalization of adaptation to non learned spatial locations, but a very poor transfer to others motor effectors. By contrast, therapeutic results obtained in neglect patients since 12 years suggest that visuo-manual adaptation could produce effects at various levels affected by neglect. This apparent opposition raises the question of validity of pathologic model to explore sensori-motor adaptation, and one way to answer is to explore effects of prism adaptation on disturbed functions by neglect in normal subject. These three sections of review bring out complementary lightings about question of adaptations generalization. By underlying generalization of after-effects of prism adaptation, in particular at a transmodal level, non implicated in adaptative procedure per se, these results bring some relevant arguments in terms of level of action and implicated networks organization, suggesting a restructuring effect on high level spatial representations, allowing to enlarge orientation of rehabilitative strategies. These results bring out a dynamic activation of functions and networks linked to multisensory integration, appropriate to spatial representations

Nous sommes fonctionnellement et structurellement asymétriques. La symétrie parfaite que nous expérimentons subjectivement en observant l'espace qui nous entoure est, dans une certaine mesure, une illusion. La cognition visuospatiale, comme indiqué par les tâches de bissection de lignes, est généralement biaisée à gauche chez les sujets sains et à droite suite à des lésions de l'hémisphère droit causant la Négligence Spatiale Unilatérale (NSU). Ces biais peuvent être modulés et l'adaptation prismatique (AP) a démontré sa capacité à réduire les symptômes de la NSU et à induire des comportements similaires à la NSU chez les individus sains. La question de savoir comment ce type d'adaptation sensorimotrice module la cognition spatiale est encore débattue. L'objectif de cette thèse était d'utiliser des approches comportementales et physiologiques, pour examiner les mécanismes sous-jacents des effets de l'AP sur la cognition visuospatiale d'individus sains. Dans une 1ère étude comportementale, nous avons observé la présence d'une dynamique temporelle des effets survenant après l'AP. Suite à ce premier résultat, nous avons testé sur une période de temps plus longue les effets faisant suite à l'AP déviant la vision vers la droite ou la gauche, et nous avons dévoilé, dans une 2ème étude, des dynamiques temporelles différentes en fonction de la direction de l'AP. Dans une 3ème étude, nous avons utilisé la stimulation magnétique transcrânienne pour étudier la physiologie sous-tendant la modulation visuospatiale efficacement induite par l'AP. Les résultats de cette thèse appellent à un raffinement des modèles actuels de l'action de l'AP sur la cognition visuospatiale / We are functionally and structurally asymmetric. The perfect symmetry we subjectively experience through vision of the space around us is, to some extent, an illusion. Visuospatial cognition, as indexed by performance on line bisection tasks, is generally biased leftward in healthy individuals and pathologically rightward after right brain damage causing unilateral spatial neglect (USN). These biases can be modulated and prism adaptation (PA) is capable of both alleviating USN symptoms and inducing a rightward shift (the so-called “neglect-like behavior”) in healthy individuals. How this type of sensorimotor adaptation modulates spatial cognition is still debated. The goal of this thesis was to use both behavioral and physiological approaches to investigate the underlying mechanisms of PA’s effects on visuospatial cognition in healthy individuals. In a first behavioral study we found the presence of a temporal dynamic in PA after-effects. Based on this first finding we tested, over a longer period of time the PA after-effects following both right and leftward PA and unveiled, with the second study, different temporal dynamics depending on PA direction. In a third study we used transcranial magnetic stimulation to investigate the physiology underlying the effective visuospatial modulation induced by PA. The results of this thesis call for a refinement of the current models of PA action on visuospatial cognition