cneuromod.ca / Les Corrélations Inter-Sujets (ISC) des signaux corps-cerveaux permettent-elles de repérer les processus affectifs partagés par deux individus ? Le présent mémoire propose une approche complémentaire pour étudier les ISC corps-cerveaux en réponse à des récits audiovisuels en analysant les enregistrements multimodaux de six participants ayant regardé quatre saisons de la série télévisée Friends. Nous avons tenté de déterminer si une activité cardiaque synchronisée, mesurée à l'aide des ISC du rythme cardiaque (HR-ISC), se produit dans les mêmes fenêtres temporelles qu’une synchronisation de l’activité localisée dans les aires cérébrales reliées aux émotions chez chaque paire de sujets séparément. Les analyses ISC de l'activité cérébrale (mesurée avec imagerie par résonance magnétique fonctionnelle; IRMf) et cardiaque (mesurée avec la photopléthysmographie; PPG) ont été effectuées dans le contexte d'une tâche de visionnement libre incluse dans le projet Courtois-Neuromod (Bellec & Boyle, 2019; Boyle et al., 2022) consistant à écouter des épisodes de Friends. Des ISC temporelles univariées ont été utilisées pour estimer le degré de synchronisation propre à chaque paire d'individus. Nos résultats, en accord avec la littérature, ont montré un niveau plus élevé d’ISC cérébrales pour les aires sensorielles que pour les aires non-sensorielles (Kauppi et al., 2010; Nastase et al., 2019). Les paires de sujets ont également montré un niveau significatif de synchronisation cardiaque moyenne. Contrairement à notre hypothèse, la modélisation de la variabilité des ISC cérébrales et cardiaques chez chaque paire de sujets suggère que la synchronisation cardiaque ne coïncide pas linéairement avec une synchronisation temporellement stable ou localisée de l’activité cérébrale. / Can shared affective processes of two individuals be tracked down by brain-body Inter-Subject Correlations (ISC)? We propose a complementary approach to investigating brain-body ISC in response to audiovisual narratives by analyzing multimodal recordings from six subjects who watched four seasons of the Friends TV show. We specifically asked whether consistent cardiac activity assessed using heart rate ISC (HR-ISC) yields localized synchronization in emotional areas of the brain in each pair of subjects. ISC analyses of brain (functional magnetic resonance imaging; fMRI) and cardiac (photoplethysmography; PPG) activity were carried out in the context of a free viewing task included in the Courtois-Neuromod project (Bellec & Boyle, 2019; Boyle et al., 2022). Univariate temporal ISC were used to estimate the degree of synchronization specific to each pair of individuals. Our results are in line with the literature in showing a distinctive level of Brain-ISC for sensory and non-sensory areas (Kauppi et al., 2010; Nastase et al., 2019). Moreover, every subject showed a significant level of cardiac synchronization as nonparametric hypothesis testing reports average HR-ISC is larger than zero. Modeling the variability of Brain-ISC and HR-ISC in specific pairs of subjects suggests that cardiac synchronization does not linearly coincide with temporally stable nor localized synchronization in the brain. On this ground, we suggest that subjects submitted to the same audiovisual narrative might not synchronize as they access a shared cognitive representation (Madsen & Parra, 2022; Nastase et al., 2019) but rather as they perform similar “mental actions” (Sandved-Smith et al., 2021).

Lien vers le GitHub contenant tous les outils programmés dans le cadre du mémoire : https://github.com/neurok8050/eda-optimisation-processing-tool / L’activité électrodermale (EDA), particulièrement la skin conductance response (SCR), est un signal psychophysiologique fréquemment utilisé en recherche en psychologie et en neuroscience cognitive. L’utilisation de l’EDA entraîne son lot de défis particulièrement son prétraitement. En effet, encore très peu de recherches effectuent un prétraitement adéquat. Notre objectif est donc de promouvoir l’utilisation du prétraitement du signal SCR et de proposer des recommandations pour les chercheurs en fournissant des données sur l’impact du prétraitement sur la capacité à discriminer les SCR entre deux conditions expérimentales. En utilisant des travaux similaires, nous avons testé les effets de combinaisons de prétraitement utilisant différentes méthodes de filtrage, différentes méthodes de remise à l’échelle, l’inclusion d’une étape de détection automatique des artefacts de mouvement et en utilisant différentes métriques opérationnalistes (le peak-scoring (PS) et l’aire sous la courbe (AUC)) et d’approches par modèle. Enfin, nous avons testé si une seule combinaison de filtrage pourrait être utilisée avec différents jeux de données ou si le prétraitement devrait plutôt être ajusté individuellement à chaque jeu de données. Nos résultats suggèrent que 1) l’inclusion d’une étape de détection automatique des artefacts de mouvements n’affecte pas significativement la capacité à discriminer entre deux conditions expérimentales, 2) l’approche par modèle semble être un peu meilleure à discriminer entre deux conditions expérimentales et 3) la meilleure combinaison de prétraitement semble variée en fonction du jeu de données utilisé. Les données et outils présentés dans ce mémoire devraient permettre de promouvoir et faciliter le prétraitement du signal SCR. / Electrodermal activity (EDA), particularly the skin conductance response (SCR) is a psychophysiological signal frequently used in research in psychology and in cognitive neuroscience. Nevertheless, using EDA comes with some challenges notably in regard to its preprocessing. Indeed, very few research teams adequately preprocess their data. Our objective is to promote the implementation of SCR preprocessing and to offer some recommendations to researchers by providing some data on the effect of preprocessing on the SCR ability to discriminate between two experimental conditions. Based on similar work, we have tested the effect of preprocessing combinations using different filtering methods, different rescaling methods, the inclusion of an automatic motion detection step while using different operationalist metrics (peak-scoring (PS) and area under the curve (AUC)) and different model-based approach metrics. Finally, we tested if only one combination could be used across different datasets or if the preprocessing should be optimized individually to each dataset. Our results show that 1) the inclusion of the automatic motion detection step did not significantly impact the ability to discriminate between two experimental conditions, 2) the model-based approach seems to be slightly better at discriminating between two experimental conditions and 3) the best combination of preprocessing seems to vary between different datasets. The data and tools presented in this master thesis should promote and facilitate SCR signal preprocessing.

Die vorliegende Studie untersuchte emotionale Reaktionen im Experimentaldesign einer aversiven, differentiellen klassischen Konditionierung (CS = zwei männliche, neutral valente Gesichter; olfaktorischer UCS = vergorene Hefe) bei je vierzehn männlichen generalisierten Sozialphobikern (DSM-VI) und gesunden Kontrollpersonen. In Erwartung einer erhöhten Konditionierbarkeit, einer Extinktionsresistenz sowie einer Generalisierung auf störungsrelevante Fazialreize bei den Sozialphobikern wurden die konditionierten Reaktionen über subjektiv-verbale Urteile (Valenz, Erregung, Kontingenz), den Schreckreflex (M. orbicularis oculi links, Indikator subcorticaler Reizverarbeitung der Angst), die bilateral erhobene Aktivität des M. corrugator supercilii (Indikator für den negativ emotionalen Fazialausdruck) sowie die Herzrate (Indikator der allgemeinen psychophysiologischen Aktivierung) gemessen. Die Konditionierung verlief in beiden Experimentalgruppen erfolgreich (Valenz, Erregung, Kontingenz) und hypothesenkonform. Im Gegensatz zu den Gesunden resultierten für die Sozialphobiker eine erhöhte Konditionierbarkeit (Schreckreflexlatenz und -amplitude, Herzratendezeleration), eine Extinktionsresistenz (Erregung, Schreckreflexnullreaktionen, Corrugator) sowie eine Reizgeneralisierung (Erregung, Kontingenz, Schreckreflexlatenz, Corrugator, Herzratendezeleration). Die Befunde sprechen außerdem für eine unterschiedliche emotionale Reizverarbeitung über den Experimentalverlauf. Die Sozialphobiker reagierten in der Akquisition vorrangig in den Parametern Erregung, Kontingenz, Schreckreflex und Herzrate (Gesunde: Corrugator) sowie in der Extinktion hinsichtlich Erregung, Schreckreflex und Corrugator (Gesunde: Kontingenz). Das Valenzurteil ergab hingegen keine Gruppenspezifik. / The present study investigated the emotional responses of aversive differential Pavlovian conditioning with two male neutral faces as conditioned stimuli (CS) and a foul odor (fermented yeast) as unconditioned stimulus (UCS) in fourteen male generalized social phobics (DSM-VI) and healthy controls. The aim of this investigation was to examine the hypotheses of enhanced acquisition, delayed extinction and generalization of faces, as they represented socially relevant stimuli, concerning social phobics. Subjective indicators of conditioned response were valence, arousal and awareness. The startle reflex (recorded from left m. orbicularis oculi) was used as a measure of subcortical emotional processing. Bilaterally corrugator muscle activity (as an indicator of negative emotional facial response) and heart rate (as an indicator of general physiological activation) served as psychophysiological assessment of conditioning. Both groups were successfully conditioned as reflected by differential responses of all three subjective parameters. The results were consistent with the hypotheses. Compared to controls, social phobics showed an increased acquisition (startle latency and magnitude, heart rate deceleration), an extinction resistance (arousal, startle zero reactions, corrugator) as well as a generalization of CS types (arousal, awareness, startle latency, corrugator, heart rate deceleration). In addition the findings suggested that the emotional stimuli processing in participants are distinct. The social phobics in particular reacted to arousal, contingency awareness, startle and heart rate in acquisition (controls: corrugator) and to arousal, startle and corrugator in extinction (controls: awareness). There was no difference between groups regarding valence judgement.

Mit der vorliegenden Arbeit sollte die Anwendbarkeit mobiler psychophysiologischer Meßmethoden unter psychosomatischen Therapiebedingungen erprobt werden. Bei Patienten einer psychosomatischen Station wurde mit Hilfe des portablen Blutdruckmeßgeräts SpaceLabs[tm] der Blutdruck gemessen. Außerdem zeichnete das Vitaport[tm]-Gerät, das ebenfalls portabel ist, verschiedene Biosignale auf. Parallel gaben die Patienten Stimmungen und Beschwerden in einen Palmtop-Computer (Psion[tm]3) ein. Sie nahmen bei laufender Messung an verschiedenen, in der Abteilung routinemäßig eingesetzten Psychotherapiesitzungen teil. Es traten methodische Probleme auf: Die Bewegungsaktivität der Patienten beeinflußte die Meßergebnisse besonders des EMGs. Atemfrequenz und Hautleitwert konnten mit der zur Verfügung stehenden Software nicht ökonomisch ausgewertet werden. Die Aufzeichnung der psychologischen Daten war problemlos, allerdings erwies sich die Erfassung von Stimmungen und Beschwerden vor und nach der Therapie als zu unsensibel auf Veränderungen. Auch auf dem bisherigen probatorischen Niveau ließen sich inhaltliche Ergebnisse darstellen: Während der tiefenpsychologisch fundierten Einzelgesprächstherapie waren die systolischen Blutdruckwerte höher als bei den anderen Therapieformen. Gleichzeitig war der Ärger signifikant niedriger. Dies weist auf eine besondere Perzeption der Einzeltherapie hin. Die Funktionelle Entspannung wies gegen Ende der Therapiephase auffällig niedrige Herzfrequenzwerte auf, was zu der theoretisch angestrebten Entspannung am Ende der Therapie passen könnte. Patienten mit psychoneurotischen Störungen hatten eine höhere Herzfrequenz in Ruhe. Dies spricht nach psychophysiologischem Verständnis für einen höheren Grad von Anspannung. Diese Patienten reagierten auf Musiktherapie mit Entspannung; für Patienten mit Somatisierungsstörungen stellte die Kunsttherapie den stärksten aversiven Reiz dar. Mit den mobilen psychophysiologischen Meßmöglichkeiten könnte in Zukunft eine Methode heranwachsen, die eine sinnvolle Erweiterung der bisher eng umgrenzten Therapieevaluationsmöglichkeiten darstellt. / The purpose of this trial was to test mobile psychophysiological measurment techniques during psychosomatical therapy. SpaceLabs[tm] measured the blood pressure of psychosomatical patients, and Vitaport[tm] recorded biological signals including electromyogram, pulse, skin-conductance, breathing-frequency and motile activity. Patients entered their moods and discomforts using a Psion[tm]3 palmtop computer. During the measurement patients took part in the routine meetings in the psychotherapy ward. There were some problems with the methodology: The motile activity of patients affected the measurement, particularly with respect to the electromyogram. Breathing frequency and skin conductance could not be evaluated economically using the existing software. Psychological parameters were easy to measure, however the before-and after-therapy-measurement was not sensitive enough to detect any changes. Although the purpose of this trial was only to explore the possibility of measurement, there were some results with respect to the content: During the individual’s psychoanalytical therapy higher blood-pressure and less anger were recorded than during all other therapies. That could have resulted from a special perception of the therapy. At the end of "Funktionelle Entspannung" (functional relaxation), pulse rates were generally low. That could be explained by the relaxation, that is the theoretical aim of this therapy. Patients with psychoneurotical diseases had higher pulse rates during repose, perhaps due to a higher level of tension. These patients tended to relax during music therapy. Patients with somatisations, tended to have strong aversions to art therapy. In conclusion, mobile psychophysiological measurement could become a effective way to evaluate therapy.

Durant les dernières décennies, un courant important d’études s’est développé autour des effets de la publicité électorale, spécialement sur les attitudes et le comportement de vote, s’appuyant principalement sur des données d’enquête. Cependant, peu de travaux ont été menés sous une perspective communicationnelle explorant les effets immédiats des publicités politiques, outre ceux aux États-Unis. Cette étude explore comment 15 publicités électorales audiovisuelles canadiennes variant en fonction de l’intensité de leur ton émotionnel influencent les réponses psychophysiologiques des électeurs envers le message. Au total, 60 participants ont pris part à des séances durant lesquelles la fréquence cardiaque et la conductivité de la peau ont été captées. Les niveaux de plaisir et de déplaisir ressenti à l’égard de ces publicités, les réponses cognitives et la mémorisation des publicités ont été mesurés pour mieux comprendre les étapes du processus de traitement de l’information comme l’encodage, le stockage et la récupération. Le modèle de la capacité limitée à traiter l’information médiatique de Annie Lang (2000, 2013) a été mis à profit. Les résultats ont mis en évidence un effet positif des publicités électorales coactives sur le niveau d’attention des électeurs, lesquelles ont généré des réponses légèrement défavorables envers le parti annonceur. Les résultats ont aussi mis en lumière l’influence négative des publicités déplaisantes, puisque les réponses cognitives reliées étaient défavorables, confirmant l’effet boomerang (pervers) des publicités négatives. / In recent years, there has been a growing body of work focusing on the effects of political advertising, particularly on attitudes and voting behavior, relying mostly on survey data. However, there is very little work from a communication perspective, especially outside the US, exploring the immediate impact of political ads. This study investigates how 15 audio-visual Canadian political ads, varying according to the intensity of their emotional tone, affect voters’ psychophysiological responses toward the message. A total of 60 participants took part in a lab experiment where heart rate and skin conductance were monitored. The valence experienced toward these ads, cognitive responses and memorizing were also measured to access the processing steps of information, as encoding, storage and retrieval based on the Annie Lang’s (2013; 2000) Limited Capacity Model of Mediated Message Processing. Results showed a positive impact of coactive political ads on voters’ level of attention, linked with lightly unfavorable cognitive responses. They also indicated a negative impact of unpleasant ads, as cognitive responses related were unfavorable, generating a Boomerang effect.

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L’objectif de cette thèse a été de développer des outils d’exploration des modifications perceptuelles lors de l’écoute de sons complexes dans la schizophrénie et de confronter les résultats de ces outils à des données neurophysiologiques. Le premier résultat de notre thèse est d’avoir confirmé dans la modalité auditive des modifications de l’organisation perceptuelle lors de l’écoute de sons complexes. En effet, nous avons montré, chez les patients souffrant de schizophrénie comparativement aux témoins, d’une part une difficulté de catégorisation des sons environnementaux de type son d’impact, et d’autre part, une modification de la perception de la familiarité et de la bizarrerie pour des sons environnementaux et abstraits, indiquant une modification d’organisation des données de l’audition dans une forme univoque et consensuelle.Le deuxième résultat de notre thèse est d’avoir confirmé, par une méthode d’induction perceptuelle consistant à présenter des stimuli plus ou moins envahissants, la présence d’un sentiment d’envahissement perceptuel plus important chez les patients souffrants de schizophrénie comparativement aux témoins. Cet envahissement perceptuel était corrélé significativement avec une mesure neurophysiologique du filtrage sensoriel par potentiels évoqués dans le paradigme des doubles clics audio (diminution d’amplitude de la composante P50 au deuxième stimulus comparativement au premier stimulus). Nous avons également traduit et validé en langue française un auto-questionnaire appelé Sensory Gating Inventory (SGI) permettant de compléter l’évaluation psychophysiologique des modifications perceptuelles reliées aux anomalies du filtrage sensoriel. / The aim of this PhD was to develop tools for analyzing perceptual modifications induced by complex sounds in schizophrenia and to relate these changes to neurophysiological data. The first result of our work enabled to confirm that complex sounds modify the auditory perceptual organization. Indeed, we first showed a deficit of categorization of environmental sounds (impact sounds) in patients with schizophrenia compared with controls, and secondly a difference in the perception of familiarity and strangeness for environmental and abstract sounds, indicating a modification of data organization of hearing in a unique and consensual form.The second result of our work revealed, by a perceptual induction method, the presence of a larger perceptual sense of inundation in patients suffering from schizophrenia compared with controls when submitted to more or less invasive stimuli. This perceptual inundation was significantly correlated with a neurophysiological measurement of sensory gating with evoked responses in the paradigm of double audio clicks (decrease in amplitude of the P50 component after the second stimulus as compared to the first stimulus). We have also translated a self-administered questionnaire called “Sensory Gating Inventory” (SGI) to French and validated it in order to complete the psychophysiological assessment of perceptual changes related to abnormal sensory gating.

Dans une perspective commerciale et en se basant sur la théorie de la communication de SHANNON et WEAWER, sur le modèle de Yale de JANIS et HOVLAND et sur divers travaux de PIAGET, nous avons dégagé deux grands facteurs concourant à la formation de l'image du transport collectif urbain : - la satisfaction des attentes liées aux déplacements, ces attentes se définissant généralement lors des premières utilisations régulières des modes, - les chocs émotionnels consécutifs à des événements considérés comme surprenants ou inhabituels et concernant la sphère Transport. L'analyse de quarante entretiens semi-directifs permet d'une part d'apprécier leur importance, et d'autre part de constater que l'image se structure plutôt à certaines périodes de la vie ou à l'occasion de certains événements. Ceci encourage l'élaboration d'une politique commerciale différenciée et devrait permettre à ses concepteurs d'orienter les actions en y intégrant cette dimension d'image.

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Le syndrome de Gilles de la Tourette (SGT), le trouble obsessionnel compulsif (TOC) et les comportements répétitifs centrés sur le corps (CRCC) sont trois troubles qui présentent de nombreuses similarités, autant d’ordre phénoménologique que neuroanatomique et fonctionnel. Toutefois, malgré une recension des écrits pointant vers un possible spectre incluant ces trois troubles, les études qui ont contrasté ceux-ci se font peu nombreuses. Étudier les processus cognitifs affectés dans chacune de ces conditions cliniques permettrait alors d’offrir une meilleure compréhension des différences et des similarités entre celles-ci. D’ailleurs, l’utilisation des potentiels évoqués comme technique d’imagerie cérébrale offre l’avantage de mesurer l’activité cérébrale avec une excellente résolution temporelle. Les composantes de potentiels évoqués permettent alors de refléter certains processus cognitifs, notamment les processus attentionnels et mnésiques, qui sont connus comme étant potentiellement affectés dans ces trois troubles. Notre objectif était donc de comparer l’amplitude de trois composantes (P200, N200 et P300) entre des groupes de participants atteints du SGT (n=24), du TOC (n=18) et des CRCC (n=16), qui ont tous été appariés à un groupe contrôle (n=59) dans une tâche de oddball visuelle cognitive. Nos résultats n’ont d’abord montré aucune différence intergroupe pour la P200 et la N200 lorsqu’on contrôle pour les symptômes anxio-dépressifs, ce qui laisse présager que les processus cognitifs reflétés par ces composantes sont intacts dans ces populations cliniques. En ce qui a trait à la composante P300, nos résultats ont montré une diminution de l’effet oddball P300 pour les groupes SGT et TOC comparativement au groupe contrôle, alors qu’un effet oddball intact a été observé pour le groupe CRCC. Les analyses de localisation de sources ont révélé des activations dans le gyrus lingual et le gyrus occipital moyen pour le groupe TOC, ce qui le distingue des deux autres groupes cliniques et du groupe contrôle. En effet, ceux-ci ont plutôt montré des activations dans le cortex cingulaire pour la génération de cet effet oddball. Ainsi, il semblerait que les groupes SGT et TOC présentent des déficits dans la mémoire de travail, tels que dégagés par les altérations de la composante P300, mais que des régions cérébrales différentes soient impliquées dans la génération de ces activations anormales. / Tourette Syndrome (TS), Obsessive-Compulsive Disorder (OCD) and Body-Focused Repetitive Behaviors (BFRB) are three disorders that share many similarities in terms of phenomenology, neuroanatomy and functionality. However, despite a literature review pointing towards a possible spectrum including these three disorders, only a few studies compared them in the same context. Studying the cognitive processes affected by these clinical conditions would provide a better understanding of their differences and similarities. Moreover, using EventRelated Potentials (ERP) as a brain imaging technique offers the advantage of measuring brain activity with excellent temporal resolution. The ERP components can then reflect specific cognitive processes, notably attentional and memory processes, which are known to be potentially affected in these three disorders. Our aim was, therefore, to compare the amplitude of three ERP components (P200, N200, and P300) across groups of participants with TS (n=24), OCD (n=18), and BFRB (n=16), all of whom were matched to a control group (n=59), in a cognitive visual oddball task. Our results initially showed no group differences for the P200 and N200 when controlling for anxiety and depressive symptoms, suggesting that the cognitive processes reflected by these components are intact in these clinical populations. Concerning the P300 component, our results showed a decrease in the P300 oddball effect for the SGT and OCD groups compared to the control group, whereas an intact oddball effect was observed for the BFRB group. Furthermore, source localization analyses revealed activations in the lingual and middle occipital gyrus for the OCD group, distinguishing it from the other two clinical groups and the control group. Indeed, these groups showed activations in the cingulate cortex to generate this oddball effect. Thus, it seems that the TS and OCD groups show deficits in working memory, as revealed by alterations in the P300 component, but those different brain regions are involved in generating these distinct activations.