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.

Cette thèse a pour objectif de comparer les expressions émotionnelles évoquées par la musique, la voix (expressions non-linguistiques) et le visage sur les plans comportemental et neuronal. Plus précisément, le but est de bénéficier de l’indéniable pouvoir émotionnel de la musique afin de raffiner notre compréhension des théories et des modèles actuels associés au traitement émotionnel. Qui plus est, il est possible que cette disposition surprenante de la musique pour évoquer des émotions soit issue de sa capacité à s’immiscer dans les circuits neuronaux dédiés à la voix, bien que les évidences à cet effet demeurent éparses pour le moment. Une telle comparaison peut potentiellement permettre d’élucider, en partie, la nature des émotions musicales. Pour ce faire, différentes études ont été réalisées et sont ici présentées dans deux articles distincts. Les études présentées dans le premier article ont comparé, sur le plan comportemental, les effets d’expressions émotionnelles sur la mémoire entre les domaines musical et vocal (non-linguistique). Les résultats ont révélé un avantage systématique en mémoire pour la peur dans les deux domaines. Aussi, une corrélation dans la performance individuelle en mémoire a été trouvée entre les expressions de peur musicales et vocales. Ces résultats sont donc cohérents avec l’hypothèse d’un traitement perceptif similaire entre la musique et la voix. Dans le deuxième article, les corrélats neuronaux associés à la perception d’expressions émotionnelles évoquées par la musique, la voix et le visage ont été directement comparés en imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle (IRMf). Une augmentation significative du signal « Blood Oxygen Level Dependent » (BOLD) a été trouvée dans l’amygdale (et à l’insula postérieure) en réponse à la peur, parmi l’ensemble des domaines et des modalités à l’étude. Une corrélation dans la réponse BOLD individuelle de l’amygdale, entre le traitement musical et vocal, a aussi été mise en évidence, suggérant à nouveau des similarités entre les deux domaines. En outre, des régions spécifiques à chaque domaine ont été relevées. Notamment, le gyrus fusiforme (FG/FFA) pour les expressions du visage, le sulcus temporal supérieur (STS) pour les expressions vocales ainsi qu’une portion antérieure du gyrus temporal supérieur (STG) particulièrement sensible aux expressions musicales (peur et joie), dont la réponse s’est avérée modulée par l’intensité des stimuli. Mis ensemble, ces résultats révèlent des similarités mais aussi des différences dans le traitement d’expressions émotionnelles véhiculées par les modalités visuelle et auditive, de même que différents domaines dans la modalité auditive (musique et voix). Plus particulièrement, il appert que les expressions musicales et vocales partagent d’étroites similarités surtout en ce qui a trait au traitement de la peur. Ces données s’ajoutent aux connaissances actuelles quant au pouvoir émotionnel de la musique et contribuent à élucider les mécanismes perceptuels sous-jacents au traitement des émotions musicales. Par conséquent, ces résultats donnent aussi un appui important à l’utilisation de la musique dans l’étude des émotions qui pourra éventuellement contribuer au développement de potentielles interventions auprès de populations psychiatriques. / This thesis aims to compare emotional expressions evoked by music, voices (non-linguistic) and faces at a behavioral and neuronal level. Specifically, the goal was to exploit the emotional power of music to refine our understanding of theories and models associated with emotional processing. Moreover, it has been suggested that music’s surprising ability to evoke emotions might arise from its capacity to invade brain circuits dedicated to voice processing, although evidences are scarce in this regard. Therefore, a direct comparison between these stimulus categories could potentially help understand the bases of musical emotions. To do so, we conducted a series of experiments, which are presented in two separate published articles. Experiments presented in the first paper compared, at a behavioral level, the effect of emotions on memory across musical and vocal (non-linguistic) domains. Results revealed a systematic memory advantage for fear within both domains. Individual memory performances were also correlated across musical and vocal expressions. These results are thus consistent with the hypothesis of a similar behavioral processing between music and voices. In the second article, neural correlates associated with the perception of emotional expressions evoked by music, voices and faces were directly compared using functional magnetic resonance imaging (fMRI). Significant «Blood Oxygen Level Dependent» (BOLD) signal increase in the amygdala (and posterior insula) was found across domains and modalities in response to fear expressions. In addition, subject-specific amygdala BOLD signal responses for music and voice were correlated, again suggesting similarities across domains. Domain specific brain regions were also revealed. Namely, the fusiform gyrus (FG/FFA) for faces, the superior temporal sulcul (STS) in the case of voices, and an anterior portion of the superior temporal gyrus (STG) for musical expressions (fear & happiness), whose response appeared to be modulated by stimulus emotional intensity. Altogether, the results presented here suggest similarities but also differences in the processing of emotional expressions conveyed by visual and auditory modalities, and, within the audition, for different domains (music and voices). In particular, emotional expressions within the musical and vocal domains appear to share close similarities, especially in the case of fear. These data adds on to current knowledge about the emotional power of music and contribute to clarify some of the underlying perceptual mechanisms involved in processing musical emotions. Thus, these findings provide further support that music can be a useful tool in investigating emotions and that it could eventually contribute to develop potential interventions for psychiatric populations.

Bien que l’on ait longtemps considéré que les substrats cérébraux de la mémoire sémantique (MS) demeuraient intacts au cours du vieillissement normal (VN), en raison d’une préservation de la performance des personnes âgées à des épreuves sémantiques, plusieurs études récentes suggèrent que des modifications cérébrales sous-tendant le traitement sémantique opèrent au cours du vieillissement. Celles-ci toucheraient principalement les régions responsables des aspects exécutifs du traitement sémantique, impliqués dans les processus de recherche, de sélection et de manipulation stratégique de l’information sémantique. Cependant, les mécanismes spécifiques régissant la réorganisation cérébrale du traitement sémantique au cours du VN demeurent méconnus, notamment en raison de divergences méthodologiques entre les études. De plus, des données de la littérature suggèrent que des modifications cérébrales associées au vieillissement pourraient également avoir lieu en relation avec les aspects perceptifs visuels du traitement des mots. Puisque le processus de lecture des mots représente un processus interactif et dynamique entre les fonctions perceptuelles de bas niveau et les fonctions de plus haut niveau tel que la MS, il pourrait exister des modifications liées à l’âge au plan des interactions cérébrales entre les aspects perceptifs et sémantiques du traitement des mots. Dans son ensemble, l’objectif de la présente thèse était de caractériser les modifications cérébrales ainsi que le décours temporel du signal cérébral qui sont associés au traitement sémantique ainsi qu’au traitement perceptif des mots en lien avec le VN, ainsi que les relations et les modulations entre les processus sémantiques et perceptifs au cours du VN, en utilisant la magnétoencéphalographie (MEG) comme technique d’investigation. Dans un premier temps (chapitre 2), les patrons d’activation cérébrale d’un groupe de participants jeunes et d’un groupe de participants âgés sains ont été comparés alors qu’ils effectuaient une tâche de jugement sémantique sur des mots en MEG, en se concentrant sur le signal autour de la N400, une composante associée au traitement sémantique. Les résultats démontrent que des modifications cérébrales liées à l’âge touchent principalement les structures impliquées dans les aspects exécutifs du traitement sémantique. Une activation plus importante du cortex préfrontal inférieur (IPC) a été observée chez les participants jeunes que chez les participants âgés, alors que ces derniers activaient davantage les régions temporo-pariétales que les jeunes adultes. Par ailleurs, le lobe temporal antérieur (ATL) gauche, considéré comme une région centrale et amodale du traitement sémantique, était également davantage activé par les participants âgés que par les jeunes adultes. Dans un deuxième temps (chapitre 3), les patrons d’activation cérébrale d’un groupe de participants jeunes et d’un groupe de participants âgés sains ont été comparés en se concentrant sur le signal associé au traitement perceptif visuel, soit dans les 200 premières millisecondes du traitement des mots. Les résultats montrent que des modifications cérébrales liées à l’âge touchent le gyrus fusiforme mais aussi le réseau sémantique, avec une plus grande activation pour le groupe de participants âgés, malgré une absence de différence d’activation dans le cortex visuel extrastrié entre les deux groupes. Les implications théoriques des résultats de ces deux études sont ensuite discutées, et les limites et perspectives futures sont finalement adressées (chapitre 4). / While it has long been assumed that the organization of the brain network underlying semantic processing remains intact in normal aging, mainly due to older adults’ intact behavioral performance on semantic tasks, several recent studies suggest that brain changes underlying semantic processing operate during aging. These changes appear to affect mainly the brain regions responsible for the executive aspects of semantic memory (SM), involved in semantic search and selection processes, as well as the strategic manipulation of semantic knowledge. However, the specific mechanisms underlying cerebral reorganization of semantic processing in normal aging are not well understood, partly because of methodological differences among studies. Recent literature also suggests that brain changes may be observed in relation to visual perceptual aspects of word processing in older adults. Since reading words is a dynamic interactive process between low-level perceptual functions and higher-order processes such as semantic processing, there may be age-related changes in terms of brain interactions between perceptual and semantic aspects of word processing. The general aim of this thesis was to characterize the cortical changes and the time course of brain signal associated with semantic and perceptual processing of words, as well as the modulations between semantic and perceptual processes in normal aging, using magnetoencephalography (MEG) as the investigative method. Firstly (Chapter 2), the patterns of brain activation of two groups of healthy younger and older adults were compared relative to a semantic task participants carried out during MEG acquisition, by focusing on the signal around the N400, a component associated with semantic processing. The results indicate that brain changes associated with normal aging mainly affect structures involved in the executive aspects of semantic processing. Greater activation was observed in prefrontal cortex for younger relative to older adults, while the latter group of participants activated the temporoparietal region to a greater extent than young adults. Moreover, the left anterior temporal lobe (ATL), considered to be a central and amodal region of semantic processing, was also more activated by older than younger participants. Secondly (Chapter 3), specific patterns of brain activation of younger and healthy older adults were compared in relation to visual perceptual processing, by focusing on the 200 first milliseconds of cortical signal during word processing. The results show that the age-related brain changes affect the fusiform gyrus, as well as the semantic network, with greater activation found in these regions in the group of older participants relative to younger participants, while no difference in activation of the visual extrastriate cortex was found between groups. The theoretical implications of the results of these two studies are discussed. Finally, limitations of this thesis and future perspectives are addressed (Chapter 4).

Introduction : Une augmentation de la plasticité cérébrale est susceptible d’être impliquée dans la réallocation des régions corticales et dans les nombreuses altérations microstructurelles observées en autisme. Considérant les nombreux résultats démontrant un surfonctionnement perceptif et un fonctionnement moteur atypique en autisme, l’augmentation de la plasticité cérébrale suggère une plus grande variabilité individuelle de l’allocation fonctionnelle chez cette population, plus spécifiquement dans les régions perceptives et motrices. Méthode : Afin de tester cette hypothèse, 23 participants autistes de haut-niveau et 22 non-autistes appariés pour l’âge, le quotient intellectuel, les résultats au test des Matrices de Raven et la latéralité, ont réalisé une tâche d’imitation visuo-motrice dans un appareil d’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle (IRMf). Pour chaque participant, les coordonnées du pic d’activation le plus élevé ont été extraites des aires motrices primaires (Aire de Brodmann 4 (BA4)) et supplémentaires (BA6), du cortex visuo-moteur pariétal supérieur (BA7) ainsi que des aires visuelles primaires (BA17) et associatives (BA18+19) des deux hémisphères. L’étendue des activations, mesurée en fonction du nombre de voxels activés, et la différence d’intensité des activations, calculée en fonction du changement moyen d’intensité du signal ont également été considérées. Pour chaque région d’intérêt et hémisphère, la distance entre la localisation de l’activation maximale de chaque participant par rapport à celle de la moyenne de son groupe a servi de variable d’intérêt. Les moyennes de ces distances individuelles obtenues pour chaque groupe et chacune des régions d’intérêt ont ensuite été soumises à une ANOVA à mesures répétées afin de déterminer s’il existait des différences de variabilité dans la localisation des activations entre les groupes. Enfin, l’activation fonctionnelle générale à l’intérieur de chaque groupe et entre les groupes a également été étudiée. Résultats : Les résultats démontrent qu’une augmentation de la variabilité individuelle en terme de localisation des activations s’est produite à l’intérieur des deux groupes dans les aires associatives motrices et visuelles comparativement aux aires primaires associées. Néanmoins, malgré le fait que cette augmentation de variabilité dans les aires associatives soit partagée, une comparaison directe de celle-ci entre les groupes a démontré que les autistes présentaient une plus grande variabilité de la localisation des activations fonctionnelles dans le cortex visuo-moteur pariétal supérieur (BA7) et les aires associatives visuelles (BA18+19) de l’hémisphère gauche. Conclusion : Des stratégies différentes et possiblement uniques pour chaque individu semblent être observées en autisme. L’augmentation de la variabilité individuelle de la localisation des activations fonctionnelles retrouvée chez les autistes dans les aires associatives, où l’on observe également davantage de variabilité chez les non-autistes, suggère qu’une augmentation et/ou une altération des mécanismes de plasticité est impliquée dans l’autisme. / Background: An enhanced plasticity is suspected to play a role in various microstructural alterations, as well as in regional cortical reallocations observed in autism. Combined with multiple indications of enhanced perceptual functioning in autism, and indications of atypical motor functioning, enhanced plasticity predicts a superior variability in functional cortical allocation, predominant in perceptual and motor regions. Method: To test this prediction, we scanned 23 high-functioning autistic and 22 typical participants matched on age, FSIQ, Raven scores and handedness during a visuo-motor imitation task. For each participant, the coordinates of the strongest activation peak were extracted in the primary (Brodmann Area 4) and supplementary (BA6) motor cortex, the visuomotor superior parietal cortex (BA7), and the primary (BA17) and associative (BA18+19) visual areas. Mean signal changes for each ROI in both hemispheres, and the number of voxels composing the strongest activation peak were individually extracted to compare intensity and size of the signal between groups. For each ROI, in each hemisphere, and for every participant, the distance from their respective group average was used as a variable of interest to determine group differences in localization variability using repeated measure ANOVAs. Between-group comparison of whole-brain activation was also performed. Results: Both groups displayed a higher mean variability in the localization of activations in the associative compared to the primary visual or motor areas. However, despite this shared increased variability in associative cortices, a direct between-group comparison of the individual variability in localization of the activation revealed a significantly greater variability in the autistic than in the typical group in the left visuo-motor superior parietal cortex (BA7) and in the left associative visual areas (BA18+19). Conclusion: Different and possibly unique strategies are used by each autistic individual. That enhanced variability in localization of activations in the autistic group is found in regions typically more variable in non-autistics raises the possibility that autism involves an enhancement and/or an alteration of typical plasticity mechanisms.

La capacité du système visuel humain à compléter une image partiellement dévoilée et à en dériver une forme globale à partir de ses fragments visibles incomplets est un phénomène qui suscite, jusqu’à nos jours, l’intérêt de nombreux scientifiques œuvrant dans différents milieux de recherche tels que l’informatique, l’ingénierie en intelligence artificielle, la perception et les neurosciences. Dans le cadre de la présente thèse, nous nous sommes intéressés spécifiquement sur les substrats neuronaux associés à ce phénomène de clôture perceptive. La thèse actuelle a donc pour objectif général d’explorer le décours spatio-temporel des corrélats neuronaux associés à la clôture perceptive au cours d’une tâche d’identification d’objets. Dans un premier temps, le premier article visera à caractériser la signature électrophysiologique liée à la clôture perceptive chez des personnes à développement typique dans le but de déterminer si les processus de clôture perceptive reflèteraient l’interaction itérative entre les mécanismes de bas et de haut-niveau et si ceux-ci seraient sollicités à une étape précoce ou tardive lors du traitement visuel de l’information. Dans un deuxième temps, le second article a pour objectif d’explorer le décours spatio-temporel des mécanismes neuronaux sous-tendant la clôture perceptive dans le but de déterminer si les processus de clôture perceptive des personnes présentant un trouble autistique se caractérisent par une signature idiosyncrasique des changements d’amplitude des potentiels évoqués (PÉs). En d’autres termes, nous cherchons à déterminer si la clôture perceptive en autisme est atypique et nécessiterait davantage la contribution des mécanismes de bas-niveau et/ou de haut-niveau. Les résultats du premier article indiquent que le phénomène de clôture perceptive est associé temporellement à l’occurrence de la composante de PÉs N80 et P160 tel que révélé par des différences significatives claires entre des objets et des versions méconnaissables brouillées. Nous proposons enfin que la clôture perceptive s’avère un processus de transition reflétant les interactions proactives entre les mécanismes neuronaux œuvrant à apparier l’input sensoriel fragmenté à une représentation d’objets en mémoire plausible. Les résultats du second article révèlent des effets précoces de fragmentation et d’identification obtenus au niveau de composantes de potentiels évoqués N80 et P160 et ce, en toute absence d’effets au niveau des composantes tardives pour les individus avec autisme de haut niveau et avec syndrome d’Asperger. Pour ces deux groupes du trouble du spectre autistique, les données électrophysiologiques suggèrent qu’il n’y aurait pas de pré-activation graduelle de l’activité des régions corticales, entre autres frontales, aux moments précédant et menant vers l’identification d’objets fragmentés. Pour les participants autistes et avec syndrome d’Asperger, les analyses statistiques démontrent d’ailleurs une plus importante activation au niveau des régions postérieures alors que les individus à développement typique démontrent une activation plus élevée au niveau antérieur. Ces résultats pourraient suggérer que les personnes du spectre autistique se fient davantage aux processus perceptifs de bas-niveau pour parvenir à compléter les images d’objets fragmentés. Ainsi, lorsque confrontés aux images d’objets partiellement visibles pouvant sembler ambiguës, les individus avec autisme pourraient démontrer plus de difficultés à générer de multiples prédictions au sujet de l’identité d’un objet qu’ils perçoivent. Les implications théoriques et cliniques, les limites et perspectives futures de ces résultats sont discutées. / The human visual system has come to prevail over partially hidden boundaries and edges of objects in order to render a unified and holistic representation of the surrounding world. This phenomenon, also referred to as perceptual closure, was further investigated in the context of this current thesis. More precisely, this doctoral thesis aimed at examining the neural mechanisms underlying perceptual closure processes. In order to achieve this goal, the first study to track the spatio-temporal dynamics of electrical brain activity during a pictorial object recognition task to determine whether closure processes are reflect an interplay between low-level and higher-level mechanisms and whether they are solicited during early or late stages of visual processing. We found that perceptual closure is temporally linked to the occurrence of the N80 and P160 which is the earliest negative ERP component sensitive to closure processes reported until now in previous similar studies. Results indicate that closure processes are implicated earlier during visual processing of fragmented object images. We propose here that perceptual closure is a transitional process that reflects the proactive interactions between neural mechanisms trying to match fragmented current sensory input with memory representations. Furthermore, the second study sought to explore the time-course of neural correlates underpinning perceptual closure, during an object recognition task, to determine whether closure processes are associated with an abrupt or gradual change in ERP responses in adults with high functioning autism (HFA), Asperger’s Syndrome (AS) and in typically developing (TD) individuals. We found that, in individuals with HFA and AS, perceptual closure was associated with changes in early ERP (N80 and P160) responses for fragmentation and identification effects, while there were no significant modulations of later ERP responses. However, for TD individuals, perceptual closure was characterized by significant differences in early ERP responses (N80 and P160) between objects and non-objects as well as gradual modulations in late ERP responses for identification effects (450-550ms). Our results suggest that adults with autism rely mostly on low-level processes to achieve closure and do not illustrate the characteristic interplay between early and late ERP responses observed in typically developed individuals, thus revealing the atypicality of perceptual closure mechanisms in this population. We propose here that the interactive matching of incoming fragmented visual information with corresponding candidate object representations is atypical in individuals with autism. Following these articles, we will discuss the theoretical and clinical implications of this work. Finally, we will also propose limitations within our studies and discuss new perspectives for future research.

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

L’imagerie musicale involontaire (IMIN) est un phénomène mental extrêmement commun. Il peut être défini en tant que type d’imagerie mentale musicale qui devient consciente sans effort ou intentionnalité et qui n’est pas pathologique. La forme la plus connue d’IMIN est le « ver d’oreille », qui se présente généralement comme un court extrait musical tournant en boucle en tête et dont on se débarrasse difficilement. L’objectif principal de la présente thèse est d’investiguer les mécanismes cognitifs sous-tendant le phénomène puisque, malgré l’intérêt répandu dans les médias populaires, son étude expérimentale est récente et un modèle intégré n’a pas encore été proposé. Dans la première étude, l’induction expérimentale a été tentée et les caractéristiques des images mentales d’épisodes d’IMIN ont été investiguées. Dans le laboratoire, des chansons accrocheuses (versus des proverbes) ont été présentées répétitivement aux participants qui devaient ensuite les chanter le plus fidèlement possible. Ils ont par après quitté le laboratoire, une enregistreuse numérique en mains, avec la consigne d’enregistrer une reproduction vocale la plus fidèle possible de ce qu’ils avaient en tête lors de tous leurs épisodes d’IMIN sur une période de quatre jours, ainsi que de décrire leur timbre. L’expérience a été répétée deux semaines plus tard. Douze des dix-huit participants du groupe expérimental ont rapporté des pièces induites comme épisodes d’IMIN, ce qui confirme l’efficacité de la procédure d’induction. La tonalité et le tempo des productions ont ensuite été analysés et comparés à ceux des pièces originales. Similairement pour les épisodes d’IMIN induits et les autres, les tempi produits et, dans une moindre mesure pour les non-musiciens, les tonalités étaient proches des originaux. Le timbre décrit était généralement une version simplifiée de l’original (un instrument et/ou une voix). Trois études se sont ensuite intéressées au lien entre le potentiel d’IMIN et la mémorabilité. Dans une étude préliminaire, 150 chansons du palmarès francophone radiophonique ont été évaluées en ligne par 164 participants, sur leur niveau de familiarité, d’appréciation et de potentiel d’IMIN. Les pièces ont ensuite été divisées en groupes de stimuli à faible et à fort potentiel d’IMIN, qui ont été utilisés dans une tâche typique de rappel libre/reconnaissance, premièrement avec des francophones (pour qui les pièces étaient familières) et ensuite avec des non-francophones (pour qui les pièces étaient non-familières). Globalement, les pièces à fort potentiel d’IMIN étaient mieux rappelées et reconnues que les pièces à faible potentiel. Une dernière étude a investigué l’impact de la variabilité inter-stimulus du timbre sur les résultats précédents, en demandant à une chanteuse d’enregistrer les lignes vocales des pièces et en répétant l’expérience avec ces nouveaux stimuli. La différence précédemment observée entre les stimuli à fort et à faible potentiel d’IMIN dans la tâche de reconnaissance a ainsi disparu, ce qui suggère que le timbre est une caractéristique importante pour le potentiel d’IMIN. En guise de conclusion, nous suggérons que les phénomènes mentaux et les mécanismes cognitifs jouant un rôle dans les autres types de souvenirs involontaires peuvent aussi s’appliquer à l’IMIN. Dépendamment du contexte, la récupération mnésique des pièces peut résulter de la répétition en mémoire à court terme, de l’amorçage à court et long terme ou de l’indiçage provenant de stimuli dans l’environnement ou les pensées. Une des plus importantes différences observables entre l’IMIN et les autres souvenirs involontaires est la répétition. Nous proposons que la nature même de la musique, qui est définie par la répétition à un niveau micro- et macro-structurel en est responsable. / Involuntary Musical Imagery (INMI) is a widely prevalent musical phenomenon. It can be defined as a type of musical mental imagery that becomes accessible to consciousness without any effort or intent and that is not pathological. The best known form of INMI is the “earworm”, which usually presents as a short excerpt of music running repetitively through one’s mind and which is difficult to get rid of. The goal of the present thesis is to build a better understanding of the cognitive mechanisms at play, because, although the phenomenon is discussed abundantly in the popular literature and media, the scientific inquiries are recent and an integrated model has yet to be proposed. In the first study, experimental induction was attempted and the characteristics of INMI episodes’ mental images were assessed. In the laboratory, catchy songs (versus proverbs) were presented repeatedly to participants who had to sing them back (or reproduce the proverbs’ prosody) as accurately as possible. Participants then left for four days with a recording device, singing their INMI episodes as similarly as possible to their mental imagery and describing their timbre. The experiment was repeated two weeks later. Twelve out of the eighteen participants in the experimental group reported INMI episodes of the induced songs, which confirms the effectiveness of the induction procedure. The sung productions were then analyzed for key and tempo and were compared to the original versions. Produced tempi and, to a smaller extent in the case of non-musicians, keys were close to the originals, for both the induced and other INMI episodes. Described timbre was generally a simplified version of the original (one instrument and/or voice). Three studies then addressed the link between INMI potential and memorability. In a preliminary study, 150 francophone hit songs were evaluated online by 164 participants, as to their familiarity, liking and INMI potential. They were then divided into high and low INMI potential song groups and were used as stimuli in a typical free recall/recognition task, first with Francophones (for whom the songs were familiar) and then with non-Francophones (for whom the songs were unfamiliar). Globally, high INMI potential songs were better recalled and recognized than low INMI potential songs. A final study investigated the impact on the previous results of the timbre variability between songs, by asking a single female singer to make vocal recordings of the stimuli and repeating the experiment. The previously observed difference between high and low INMI potential songs on the recognition task disappeared, suggesting that timbre plays an important role in INMI potential. In conclusion, we suggest that mental phenomena and cognitive mechanisms applying to other involuntary thoughts and memories can also apply to INMI. Depending on the context, memory retrieval of the songs can happen as the result of short-term memory rehearsal, short and long-term priming or cuing from stimuli in the environment or thoughts. The biggest difference between INMI and other types of involuntary memories is repetition. We suggest that the nature of music, which is defined by repetition at a micro- and macro-structural level, explains this discrepancy.

Avec l’allongement de l’espérance de vie, il devient essentiel de mieux comprendre les changements cognitifs qui accompagnent le vieillissement normal. La mémoire de travail (MDT) est un système qui permet de maintenir temporairement et de manipuler une petite quantité d’informations ; c’est une fonction cognitive particulièrement importante, impliquée dans la réalisation d’un grand nombre d’activités quotidiennes complexes. L’affaiblissement de la MDT affecte l’ensemble du fonctionnement cognitif et a ainsi un impact sur l’autonomie. Cette thèse porte sur les effets du vieillissement normal sur la MDT et sur les fonctions de contrôle attentionnel (FCA) qui la sous-tendent : l’inhibition, l’alternance et la mise à jour. Nous nous intéressons également à l’éducation et à la pratique d’activités cognitivement stimulantes comme facteurs de protection du déclin de la MDT. L’objectif de la première étude (Chapitre II) était d’examiner les changements liés à l’avancée en âge sur la MDT et les FCA, sur une période de 5 ans. Les participants ont été évalués à deux reprises à 5 ans d’intervalle (Temps 1 ; Sylvain-Roy, Lungu, & Belleville, 2015a) avec trois tâches complexes de MDT (empan de phrases, Brown-Peterson et empan alphabétique) et plusieurs mesures d’inhibition, d’alternance et de mise à jour. Afin d’explorer la possibilité que le déclin sur 5 ans soit modulé par l’âge, nous avons séparé les participants en « jeunes-âgés » (âge moyen au Temps 1: 65,79) et « âgés-âgés » (âge moyen au Temps 1 : 75). Des analyses de variance répétées ont été conduites afin d’examiner l’effet du temps et l’interaction entre le temps et le groupe d’âge. Les analyses ont révélé un effet significatif du temps suggérant un déclin des performances après 5 ans sur l’ensemble des épreuves de MDT ainsi que pour les mesures d’inhibition et d’alternance. Aucune interaction entre le temps et le groupe d’âge n’a été mise en évidence, suggérant que les âgés-âgés ne présentent pas de déclin plus important que les jeunes-âgés. Cette étude montre que le vieillissement normal est marqué par d’importants changements généralisés aux trois tâches de MDT et à la plupart des FCA après seulement 5 ans et que le déclin est similaire quel que soit l’âge. Les implications théoriques et cliniques de ces résultats seront discutées. La deuxième étude (Chapitre III) avait pour objectif d’explorer l’effet de l’éducation et de la pratique d’activités cognitivement stimulantes sur le déclin de la MDT lors du suivi à 5 ans. Des régressions linéaires simples et multiples ont permis de mettre en évidence un effet protecteur de la pratique d’activités cognitivement stimulantes sur le déclin au Brown-Peterson pour l’ensemble des participants. Concernant l’éducation, les résultats indiquent une interaction avec l’âge pour les performances de base (Temps 1) et pour le déclin à la tâche de Brown-Peterson. Plus précisément, seuls les jeunes-âgés semblent protégés par l’effet de l’éducation au Temps 1 puis cet effet disparait entrainant même un déclin plus important des jeunes-âgés les plus éduqués par rapport aux âgés-âgés. Aucune interaction entre l’éducation et la pratique d’activités cognitivement stimulantes n’a été mise en évidence. Les deux autres tâches de MDT (empan de phrases et empan alphabétique) ne semblent bénéficier ni de l’éducation, ni des activités cognitivement stimulantes. Cette étude met en évidence un effet protecteur indépendant de la pratique d’activités cognitivement stimulantes et de l’éducation sur une tâche complexe de MDT. De plus, cette étude suggère que certains facteurs de protection pourraient avoir un effet différent selon l’âge. / With increasing life expectancy, it is becoming essential to better understand the cognitive changes associated with normal aging. Working memory (WM) is a limited capacity system that temporarily holds and manipulates a small amount of information; it is a particularly important cognitive function, involved in numerous complex daily activities. A WM impairment affects the whole cognitive functioning and thus has an impact on autonomy. This thesis assesses the age effects on WM and on attentional control functions (ACFs) that underlie this system: inhibition, shifting and updating. We are also interested in the effects of education and cognitively stimulating activities as protective factors on age-related WM decline. The first study (Chapter II) aimed at examining the age effects on WM and ACFs over a five-year period. Participants were evaluated twice over 5 years (Time 1; Sylvain-Roy, Lungu, & Belleville, 2015a) by three complex WM tasks (i.e., reading span, Brown-Peterson and alpha span) and multiple measures of inhibition, shifting and updating. In order to explore the possibility that decline over 5 years is modulated by age, we separated the participants into a “young-old” group (mean age at Time 1: 65.79) and an “old-old” group (mean age at Time 1: 75). Repeated analyses of variance were conducted in order to examine the effect of time and the interaction between time and group. Results showed a significant decline, over 5 years, for all three complex WM tasks and for measures of inhibition and shifting. Results showed no interaction between time and group, which indicated that the old-old group did not show a greater decline relative to young-old participants. This study shows that normal aging is marked by important and pervasive changes in WM and in most ACFs over a relatively short five-year period. Moreover, old-old and young-old participants show a similar rate of decline; theorical and clinical implications will be discussed. The second study (Chapter III) aimed at exploring effects of education and cognitively stimulating activities on WM decline. Simple and multiple linear regressions showed a protective effect of cognitively stimulating activities on decline for the Brown-Peterson task for all participants. Results also showed an interaction between age and education for baseline performances (Time 1) and for decline on the Brown-Peterson task. That is, only young-old participants seemed to benefit from education on baseline performances. This protective effect then recedes, leading to a greater decline over time for young-old compared to old-old participants. No interaction was found between education and cognitively stimulating activities. The other two WM tasks (i.e., reading span and alpha span) did not seem to benefit from protective effects of education or cognitively stimulating activities. This study shows a protective independent effect of education and the practice of cognitively stimulating activities on one complex WM task. Moreover, this study suggests that the impact of some protective factors could vary with age.

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