Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

La désignation est le geste de montrer un objet à une autre personne. La structure de la désignation est similaire à celle du discours verbal : la première personne " je " communique avec la seconde personne " tu " à propos de l'objet " il ". A partir de la description neuropsychologique d'un trouble acquis de la désignation, l'hétérotopagnosie ou incapacité à désigner le corps d'autrui, nous jetons les bases d'un nouveau modèle de la désignation impliquant la notion de seconde personne " tu ". Nous proposons et validons l'hypothèse que toute désignation implique de se représenter le point de vue de l'interlocuteur " tu " grâce à un référentiel hétérocentré. De plus, chez les patients hétérotopagnosiques comme chez les volontaires sains, désigner le corps d'autrui est plus difficile que désigner les objets. Nous expliquons ce phénomène par le fait que seul le corps humain vivant peut être à la fois sujet de communication et objet de communication. Poursuivant notre investigation sur la notion de seconde personne, nous montrons chez une patiente et chez les sujets sains que le corps des femmes est également plus difficile à désigner que celui des hommes. Les femmes seraient plus facilement considérées comme des sujets que les hommes. Enfin, nous avons recherché comment l'humain percevait la désignation réalisée par autrui comme témoignant d'une intention de communication à propos d'un objet. L'engagement dans une relation avec la seconde personne " tu " est nécessaire à cette compréhension. Au total, cette thèse apporte les premiers éléments expérimentaux sur les mécanismes de la relation de communication avec la seconde personne " tu ".

L'objectif de cette thèse est d'étudier le traitement des expressions faciales de douleur d'un point de vue psychophysique et neurophysiologique. Contrairement aux autres émotions dites de base, la douleur est à la fois une expérience sensorielle et émotionnelle, composantes qui se retrouvent sur l'expression faciale de douleur qui accompagne cette expérience. En ce sens, l'expression faciale de douleur semble être plus riche et complexe que l'expression faciale d'autres émotions, la rendant particulière. Dans une première partie de notre travail, nous avons montré, chez des sujets sains, que l'expression faciale de douleur engendrait un plus haut niveau d'empathie que l'expression faciale d'autres émotions. De plus, une présentation de ces visages masqués à 100 ms était suffisante pour permettre de détecter la douleur sur un visage de façon subliminale alors même que la reconnaissance du genre était impossible dans ces conditions. Dans une seconde partie, nous avons étudié le traitement implicite des expressions faciales de douleur chez des patients souffrant d'épilepsie réfractaire et explorés en stéréotaxie par des électrodes intracérébrales. Pour cela, nous avons détourné leur attention du caractère émotionnel des visages et enregistré des réponses évoquées aux visages expressifs. Les résultats montrent une activation précoce de l'insula antérieure (début de réponse à 131 ms ; pic à 180 ms post-stimulus) suivie d'une activation de l'amygdale (début à 273 ms ; pic à 363 ms). Cependant, ces activations antéro-insulaire et amygdalienne ne sont pas spécifiques de la douleur. L'insula postérieure semble également répondre à la présentation de visages exprimant la douleur mais l'amplitude de cette réponse ne diffère pas de celle de la réponse aux visages neutres. Ainsi, malgré les nombreuses informations que véhicule un visage de douleur, l'être humain est capable de le détecter très rapidement et d'être suffisamment empathique pour prodiguer l'aide appropriée à son prochain. Cette capacité serait permise grâce à l'insula antérieure, relai entre nociception et douleur / The aim of this work is to study painful facial expression processing through psychophysical and neurophysiological approaches. Contrary to the basic emotions, pain is both a sensory and an emotional experience and these two aspects are encoded in the facial expression of pain. In that sense, painful facial expressions are richer and more complex than the facial expression of others emotions. In a first phase, we showed that painful facial expressions trigger more empathy than other emotional facial expressions in healthy subjects. Moreover, a 100ms-masked presentation of faces is enough to subliminally detect pain but not gender. In a second phase, we studied pre-conscious processing of painful facial expressions in patients suffering from refractory epilepsy having intracranial electrodes implanted in the insular cortex and amygdala for stereotaxic exploration of epilepsy. To this purpose, we diverted the patients' attention from the emotional aspects of the faces by asking them to focus on the gender and we recorded evoked potentials to pain and other emotional faces. Results showed an early activation in the anterior part of the insula (onset latency around 131ms, peak latency 180ms post stimulus) followed by an amygdala response (onset latency around 273ms, peak latency 363ms post stimulus). Response to pain faces is larger than that to other emotional faces in anterior insula but anterior-insula and amygdala activations are not pain specific. Posterior part of the insula also responds to painful faces but the amplitude of the evoked potentials do not differ from that of potentials evoked by neutral faces. In this way, even if the pain face contains a great amount of information, the human- being is able to rapidly detect it and to be empathic enough to provide the help needed for others in pain. This ability would be possible through anterior insula activation, thought to be a relay between nociception and emotional reaction to pain

L'évaluation de la sonie globale d'un son non-stationnaire repose sur la transformation de nos sensations de sonie momentanées en une valeur scalaire unique reflétant notre impression globale a posteriori. Cette thèse approfondit la compréhension de ce processus dynamique dans le cas particulier de stimuli présentant des profils d'intensité croissants ou décroissants de quelques secondes. Partant de l'observation que les sons croissants sont perçus plus forts que les sons décroissants alors qu'ils contiennent la même énergie pendant la même durée, cette thèse aborde la question des origines de cette asymétrie perceptive sous différentes perspectives. Une approche systématique est adoptée afin d'évaluer les bases méthodologiques, contextuelles et physiques du phénomène. Il est montré que l'évaluation globale de la sonie d'un stimulus dynamique ne correspond pas une simple moyenne énergétique. Les jugements des auditeurs se fondent sur une intégration temporelle de la région la plus intense des stimuli, mais d'autres mécanismes sont impliqués; des asymétries dépendant de façon complexe et non-linéaire des caractéristiques du profil temporel et du niveau des stimuli sont observées. Les modèles de sonie actuels ne permettent pas directement d'expliquer ces résultats, ce qui soutient l'idée selon laquelle les mécanismes étudiés pourraient provenir de traitements auditifs ou décisionnels "haut-niveau" n'étant pas encore pris en considération dans ces modèles. De nouvelles perspectives de recherche pour l'étude du codage et du traitement de stimuli non-stationnaires par les systèmes sensoriels à partir d'asymétries perceptives avérées sont ainsi offertes. / Global loudness evaluation of a time-varying sound is based on the transformation of our momentary loudness sensations into a single scalar value that reflects our overall impression a posteriori. This thesis deepens the understanding of this dynamical process in the case of specific stimuli that rise or fall in level over a few seconds. Starting from the observation that rising tones are perceived louder than falling tones while both contain the same energy over the same duration, this thesis scrutinizes the origins of this perceptual asymmetry from various perspectives. A systematic approach is adopted to evaluate the methodological, contextual and physical bases of this phenomenon. It is demonstrated that global loudness evaluation of a dynamic stimulus does not correspond to a simple energetic mean. Listeners’ judgments rely on a temporal integration of the loudest region of the stimuli, but additional mechanisms are involved; asymmetries which depend on temporal profile characteristics and sound level in a complex and non-linear way are observed. Current loudness models cannot directly account for the effects highlighted throughout the different studies of this thesis, which supports the idea that the mechanism(s) under study might take place in high auditory or decisional stages not considered in these models. This research offers new perspectives to investigate the coding and the processing of time-varying stimuli by sensory systems from identified perceptual asymmetries.

L’objectif de ce travail de thèse était d’étudier l’implication des systèmes visuels magnocellulaire et parvocellulaire dans le traitement de langage écrit, spécialement dans l’identification des mots. Quatre études expérimentales ont été réalisées afin de documenter le rôle respectif de ces deux systèmes pour différentes composantes de la structure du mot écrit, la lettre (Etude 1), la longueur du mot (Etude 2) et l’enveloppe du mot (Etude 3), ainsi que le voisinage orthographique (Etude 4). La dissociation des deux sous-systèmes visuels se fondait sur leurs caractéristiques fonctionnelles spécifiques : sensibilité aux fréquences spatiales basses et au contraste de luminance pour le système magnocellulaire ; sensibilité aux fréquences spatiales moyennes et élevées et au contraste chromatique pour le système parvocellulaire. Les participants étaient des adultes jeunes normolecteurs et des enfants de 10-11 ans, lecteurs novices, afin d’envisager l’implication de chaque système visuel à deux étapes de leur développement : maturité chez l’adulte jeune ; en cours de maturation chez l’enfant. Les résultats ont confirmé le rôle prépondérant des traitements parvocellulaires, ce qui corroborait le privilège accordé au traitement des lettres et traits des lettres dans la reconnaissance visuelle des mots. Le traitement de la longueur du mot s’est en revanche révélé être une dimension sélectivement magnocellulaire. L’ensemble des résultats est discuté dans le cadre de l’approche coarse-to-fine. / The main objective was to study the implication of the magnocellular and the parvocellular visual systems in written language processing, specifically in word identification. Four studies were carried out to document the respective roles of these two systems, for different components of the written word structure, the letter (Study 1), the word length (Study 2), the word shape (Study 3) and the orthographic neighborhood (Study 4). The dissociation of the two visual systems was based on their specific functional characteristics: sensitivity to low spatial frequencies and luminance contrast for the magnocellular system; and sensitivity to medium and high spatial frequencies and chromatic contrast for the parvocellular system. The participants were young adult normal readers and 10-11 years-old children, novice readers, in order to consider the involvement of each visual system at two stages of their development: mature in young adults while still maturing in the children. The results confirmed the prominent role of parvocellular processing, which was consistent with the privilege accorded to the processing of letters and letters features in visual word recognition. On the other hand, word length processing has been shown to be a selectively magnocellular dimension. All results are discussed in the framework of the coarse-to-fine approach.

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Le comportement empathique d’autrui peut avoir un effet positif sur le ressenti douloureux. Dans le milieu médical, cette stratégie est encouragée par les soignants pour interagir et soutenir les patients. A l’inverse, la non-empathie c’est-à-dire une attitude négative envers la personne qui souffre est proscrite par crainte d’effets délétères. Comment l’empathie et la non-empathie d’autrui influencent-elles la perception douloureuse ? Investiguer cette problématique est l’objectif de ce travail de thèse. Dans la première partie de ce travail, nous avons construit et validé une manipulation expérimentale nous permettant de délivrer des feedbacks empathiques à des sujets recevant des stimulations nociceptives. Les commentaires empathiques ont réduit significativement l’intensité douloureuse des sujets (-12%). En revanche, les commentaires non-empathiques n’ont pas changé la cotation douloureuse, comparativement à une situation neutre. Ils sont néanmoins suffisants pour influencer la réponse autonomique à la douleur. Les analyses d’imagerie cérébrale (IRMf) ont montré que la modulation de l’intensité douloureuse par l’empathie passerait par des interactions entre les structures du réseau par défaut (vmPFC et CCP/Prec), le DLPFC et l’insula postérieure. Seule l’activité du CCP/Prec est capable d’intégrer le contenu des feedbacks empathiques. Cette structure en changeant sa connectivité fonctionnelle engagerait des mécanismes de contrôle (vmPFC) capables d’interagir avec l’insula postérieure et antérieure pour réduire la perception douloureuse. L’étude d’un tel système de modulation à l’échelle du réseau fonctionnel de la douleur a apporté des résultats concordants. / Other’s empathetic behavior can have a positive effect on pain perception. In medical setting it is a known strategy from caregivers to support and interact with their patients. Conversely, unempathy, having a negative attitude towards the suffering person is outlawed out of fear of induce deleterious effects. How do empathy and unempathy from others influence pain perception? Investigating this issue is the aim of this thesis. First, we built and approved an experiment delivering different types of empathetic feedbacks to subjects who received nociceptive stimulations. The empathetic comments significantly alleviated subjects’ pain ratings (-12 %). The unempathetic comments did not influence the subjects’ pain ratings in comparison with neutral situation. However, they influenced autonomic response related to pain. Neuro-imaging studies shown that the pain intensity modulation related to empathetic feedbacks involved interactions between the core structures of the default network (vmPFC and PCC/Prec), the DLPFC and the posterior insula. Functional activations revealed that only the posterior cingulate cortex/precuneus activity was able to integrate the empathetic feedbacks’ content. Changing its functional connectivity, this structure would engage control mechanisms (vmPFC) able to interact with the posterior and anterior insula to reduce pain perception. The study of such modulation system at the level of the pain functional network provided consistent results.

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L'implant cochléaire est une prothèse neurale implantée visant à restituer une sensation auditive chez des personnes souffrant de surdité neurosensorielle sévère à profonde. Si les performances en reconnaissance de la parole sont relativement bonnes dans le silence, elles chutent dramatiquement dans des environnements sonores complexes. L'une des principales limites de l'appareil vient du fait que chaque électrode stimule une large portion de la cochlée. Ainsi lorsque plusieurs électrodes sont activées les champs électriques produits interfèrent ce qui détériore la transmissions des informations sonores. Plusieurs modes de stimulation ont été proposés pour remédier à ce problème mais les améliorations en termes de reconnaissance de la parole restent limités. Dans ce projet, nous cherchons tout d'abord à expliquer via une simulateur acoustique, les résultats décevants obtenus avec le mode de stimulation bipolaire. Dans un deuxième temps nous tentons de mieux comprendre le comportement électrique de l'oreille interne implantée afin d'optimiser la stimulation multipolaire phased array (van den Honert et Kelsall 2007). Pour obtenir une stimulation efficace il faut par ailleurs s'assurer de l'état de la population neuronale à stimuler. Dans ce projet nous essayons donc de mieux comprendre l'interface électrode-neurones et d'identifier un possible corrélat psychophysique de l'état des neurones. Enfin nous discutons la possibilité de créer une stimulation optimale focalisée directement au niveau des neurones. / The cochlear implant is a neural prosthesis designed to restore an auditory sensation to people suffering from severe to profound sensorineural deafness. While satisfying speech recognition can be achieved in silence, their performance dramatically drop in more complex environments. One main limitations of the present device is due to the fact that each electrode stimulates a wide portion of the cochlea. As a result, when several electrodes are activated, the electrical field produced by different electrodes overlap which distorts the transmission of sound information. Several alternative stimulation modes have been proposed to overcome this issue but the benefit in terms of speech recognition remained limited. In this project, we first used an acoustic simulator of the cochlear implant to explain the desappointing results obtained with the bipolar stimuilation mode. We then try to better understand the electrical behavior of the implanted cochlea in order to optimize the multipolar phased array stimulation strategy ( van den Honert and Kelsall 2007). To achieve an efficient stimulation of the neural population it is necessary to determine the distribution of neural survival. In this project we aim to better understand the electrode-neuron interface and identify a possible psychophysical correlate of neural survival. Finally, we discuss the main results and the possibility to design an optimal stimulation strategy to achieve a spatially-focussed electrical field at the level of the nerve fibers.