L’attention visuelle est un processus cognitif qui priorise le traitement de l’information visuelle d’une région particulière du champ visuel. En électroencéphalographie, la méthode des potentiels reliés aux évènements permet l’extraction de composantes associées à divers processus cognitifs. La N2pc, une composante latéralisée caractérisée par une déflexion négative entre 180 et 300 ms post-stimulus du côté controlatéral à l’hémichamp dans lequel l’attention est déployée, reflète les processus impliqués dans le déploiement de l’attention visuo-spatiale. De nombreuses études antérieures ont soulevé plusieurs facteurs pouvant moduler cette composante, provenant d’autant de processus de bas niveau que de processus de haut niveau. Cette présente étude comporte une série d’expériences qui approfondit les connaissances sur le rôle de l’attention sur le traitement et la représentation des items dans les champs récepteurs des aires extrastriées du cortex visuel. Ces études démontrent ainsi que l’attention peut effectivement éliminer l’influence d’un distracteur dissimilaire à la cible lorsque celui-ci se retrouve dans le même champ visuel que l’item auquel l’attention est attribuée. Cependant, lorsque l’item est similaire à la cible, son influence ne peut être éliminée. De plus, cette présente étude identifie le rôle des filtres précoces et tardifs de haut niveau sur la sélection attentionnelle. / Visual attention is a cognitive process that improves the limited capacity of the visual system by prioritising the processing of information within the attended area of the visual field. Using the event-related potentials method, components associated to such cognitive processes can be extracted from electroencephalographic activity. The N2pc, a lateralized component characterised by a negative deflection between 180 – 300 ms post-stimulus in the posterior electrodes of the hemisphere contralateral to the attended visual hemifield, reflects processes associated to the deployment of visuospatial attention. Previous studies have identified numerous factors, both from bottom-up and top-down influences, capable of modulating this component. The present study expands our understanding of attention on the processing of information from within and between receptive fields in the extrastriate visual cortex. Particularly, the present study shows that attention can be dissociated from salient items when these are dissimilar to the target and that their influence is eliminated when this particular item is located within the same receptive field as the attended item. Additionally, this study recognizes the influence of early and late target-filter processes on attentional selection.

L’attention visuelle est un processus cognitif qui priorise le traitement de l’information visuelle d’une région particulière du champ visuel. En électroencéphalographie, la méthode des potentiels reliés aux évènements permet l’extraction de composantes associées à divers processus cognitifs. La N2pc, une composante latéralisée caractérisée par une déflexion négative entre 180 et 300 ms post-stimulus du côté controlatéral à l’hémichamp dans lequel l’attention est déployée, reflète les processus impliqués dans le déploiement de l’attention visuo-spatiale. De nombreuses études antérieures ont soulevé plusieurs facteurs pouvant moduler cette composante, provenant d’autant de processus de bas niveau que de processus de haut niveau. Cette présente étude comporte une série d’expériences qui approfondit les connaissances sur le rôle de l’attention sur le traitement et la représentation des items dans les champs récepteurs des aires extrastriées du cortex visuel. Ces études démontrent ainsi que l’attention peut effectivement éliminer l’influence d’un distracteur dissimilaire à la cible lorsque celui-ci se retrouve dans le même champ visuel que l’item auquel l’attention est attribuée. Cependant, lorsque l’item est similaire à la cible, son influence ne peut être éliminée. De plus, cette présente étude identifie le rôle des filtres précoces et tardifs de haut niveau sur la sélection attentionnelle. / Visual attention is a cognitive process that improves the limited capacity of the visual system by prioritising the processing of information within the attended area of the visual field. Using the event-related potentials method, components associated to such cognitive processes can be extracted from electroencephalographic activity. The N2pc, a lateralized component characterised by a negative deflection between 180 – 300 ms post-stimulus in the posterior electrodes of the hemisphere contralateral to the attended visual hemifield, reflects processes associated to the deployment of visuospatial attention. Previous studies have identified numerous factors, both from bottom-up and top-down influences, capable of modulating this component. The present study expands our understanding of attention on the processing of information from within and between receptive fields in the extrastriate visual cortex. Particularly, the present study shows that attention can be dissociated from salient items when these are dissimilar to the target and that their influence is eliminated when this particular item is located within the same receptive field as the attended item. Additionally, this study recognizes the influence of early and late target-filter processes on attentional selection.

L'étude des anomalies latéralisées dans le traitement de l'information visuo-spatiale des patients schizophrènes a été abordée selon deux approches : 1/ par analogie avec le syndrome de négligence spatiale unilatérale, trouble asymétrique de la cognition visuo-spatiale ; 2/ par analogie avec l'individu sain. Cette double approche a permis de montrer que dans la schizophrénie il existait une anomalie latéralisée se manifestant par un biais gauche accentué dans la bissection manuelle de lignes ; ce biais est indépendant de la perception, mais implique des processus attentionnels (caractérisés par une réponse accentuée à la présence d'un indice à l'extrémité droite de la ligne), et des processus représentationnels (caractérisés par un biais gauche dans la ligne mentale des nombres). Dans l'ensemble, ce profil de performances est qualitativement similaire à celui observé dans l'héminégligence. Toutefois, ce profil paraît quantitativement plus proche de celui observé chez l'individu sain, et pourrait donc correspondre à une accentuation de l'asymétrie hémisphérique naturelle. Enfin, l'implication du cortex pariétal dans la schizophrénie a été abordée du fait de son rôle primordial dans la cognition visuo-spatiale des individus sains et des patients héminégligents.

Nous ne pouvons tout voir. L'attention, notre capacité à filtrer et moduler les informations, nous permet d'interagir de façon efficace avec le monde. Nous avons utilisé une technique non-invasive de modulation de l'activité cérébrale, la Stimulation Magnétique Transcrânienne (SMT) pour manipuler l'activité d'une région clé du réseau de l'attention spatiale, le champ oculomoteur frontal (FEF) droit. L'accent est mis sur les connexions anatomiques observées en IRM de diffusion sous-tendant la modulation de la perception visuelle. Après avoir présenté nos connaissances tirées de données comportementales, physiologiques et anatomiques ainsi que les techniques utilisées, nous présentons nos études qui montrent une amélioration des performances visuelles après des impulsions simples ou des trains d'impulsions de SMT à une fréquence spécifique (30Hz) appliqués sur le FEF droit juste avant l'apparition d'une cible visuelle. Nous examinons ensuite si des différences interindividuelles de connectivité anatomique influencent la modulation perceptive induite par SMT. Nous décrivons un faisceau fronto-tectal qui connecte le FEF avec le colliculus supérieurs et montrons que la probabilité de connexion entre ces deux régions dans l'hémisphère droit influence la contribution du FEF sur la détection visuelle. Nous décrivons aussi les trois branches du faisceau longitudinal supérieur et démontrons l'influence de la 1ère branche dans l'hémisphère droit sur la modulation visuelle induite par des trains de SMT à 30 Hz. Ces résultats suggèrent un rôle important de la connectivité anatomique dans la possibilité de synchroniser les aires d'un réseau à une fréquence spécifique. / We are unable to see everything. Attention, our ability to filter, select and modulate information, allows us to interact efficiently with the world. We employed a non-invasive brain stimulation technique, the Transcranial Magnetic Stimulation (TMS), to manipulate in humans the activity of a key area of the attentional network, the right Frontal Eye Field (FEF). Our work focuses on the characterization with diffusion MRI of anatomical connections and their role underlying the modulation of visual perception. We first introduce previous behavioral, physiological and anatomical findings and the techniques used in our work. We then present evidence showing an improvement of visual performances tied to activity patterns consisting in either single pulses or frequency-specific rhythmic TMS bursts (30Hz) applied over the right FEF, prior to the onset of a visual target. We also examine whether inter-individual differences in white matter connectivity could influence the modulatory role that the FEF exerts on visual perception. We describe a fronto-tectal pathway connecting the FEF with the superior colliculus and show that the probability of connection between these two sites in the right hemisphere influences the FEF contributions to visual detection. We also characterize the three branches of the superior longitudinal fasciculus connecting frontal and parietal lobes and demonstrate an influence of its first branch in the right hemisphere on visual modulation induced by frequency-specific TMS bursts. Our results suggest a crucial role in the modulation of visual perception of the anatomical connectivity to synchronize areas of a network at a specific frequency.

Le phénomène de Clignement Attentionnel (Attentional Blink, AB), fait référence à une diminution transitoire du rapport exact d’une deuxième cible (C2) si celle-ci est présentée trop tôt après une première cible (C1) lors d’une présentation visuelle sérielle rapide (rapid serial visual presentation, RSVP), et ce, quand les deux cibles doivent être rapportées. Cette étude a examiné l’existence possible d’asymétries hémisphèriques dans le traitement attentionnel ainsi que l’éventualité que la présentation de cibles à deux hémisphères différents puisse diminuer le AB chez des participants neurologiquement sains et l’abolir dans le cas d’un patient callosotomisé. Pour ce faire, nous avons employé un paradigme modifié du AB dans lequel les cibles pouvaient apparaître dans n’importe quelle de quatre RSVP, une dans chaque quadrant du champ visuel, pour permettre des essais dans lesquels les deux cibles puissent être présentées au même hémisphère et d’autres où chaque cible était présentée à un hémisphère différent. Bien que nous n’ayons trouvé aucune diminution de l’effet AB lors de présentation inter-hémisphérique, dans les deux populations à l’étude, le taux de bonnes réponses globales à la deuxième cible était plus élevé quand les cibles étaient présentées à des hémisphères différents. Nous avons également trouvé un avantage de l’hémisphère gauche chez le patient callosotomisé. / The Attentional Blink (AB) refers to a transient impairment in the accurate report of a second target (T2) if it closely follows the presentation of a first target (T1) in a rapid serial visual presentation (RSVP), when both targets must be reported. This study investigated both the possibility of hemispheric asymmetries of attentional processes as well as the possibility that presenting targets to different hemispheres could diminish the AB in neurologically intact participants and abolish it in the case of a split-brain patient. To do so, a modified AB paradigm was used in which targets could appear in any of four simultaneous RSVP streams, one in each quadrant of the visual field, so as to have trials in which both targets were presented to the same hemispheres and trials in which targets were presented to different hemispheres. Although no evidence of a diminished AB was observed by presenting targets to separate hemispheres, in both neurologically intact individuals and the split-brain patient, overall accuracy was higher when targets were presented to separate hemispheres. A left hemisphere advantage was only observed in the split-brain patient.

L’influence de la couleur dans les mécanismes perceptuels et attentionnels a été étudiée. Quatre couleurs (le rouge, le vert, le bleu et le jaune) ont été calibrées individuellement à travers la technique heterochromatic flicker photometry. Suivant cela, les participants ont déployé leur attention à une cible (un cercle de couleur avec une ligne orientée). Les données électrophysiologiques ont été enregistrées pendant que les sujets performaient la tâche de recherche visuelle, et les analyses ont été basées sur les potentiels évoqués (PÉs). Trois composantes des PÉs ont été examinées : la posterior contralateral positivity (Ppc); la N2pc, reflétant le déploiement de l’attention visuo-spatiale et la temporal and contralateral positivity (Ptc). Des conditions dans lesquelles la cible était bleu ou rouge, lorsque comparées à des conditions avec une cible jaune ou verte suscitaient une N2pc plus précoce. Une amplitude plus élevée est aussi observée pour les cibles rouges pour les composantes Ppc et Ptc, reflétant une sélectivité pré-attentionelle. Ces résultats suggèrent de la prudence dans l’interprétation de données comparant des cibles de différentes couleurs dans des tâches de PÉs, et ce même lorsque les couleurs sont équiluminantes. / We investigated how target color affected behavioral and electrophysiological results in a visual search task. Perceptual and attentional mechanisms were tracked using the N2pc component of the event-related potential and other lateralized components. Four colors (red, green, blue, or yellow) were calibrated for each participant for luminance through heterochromatic flicker photometry and equated to the luminance of grey distractors. Each visual display contained 10 circles, 1 colored and 9 grey, each of which contained an oriented line segment. The task required deploying attention to the colored circle, which was either in the left or right visual hemifield. Three lateralized ERP components relative to the side of the lateral colored circle were examined: a posterior contralateral positivity (Ppc) prior to N2pc, the N2pc, reflecting the deployment of visual spatial attention, and a temporal and contralateral positivity (Ptc) following N2pc. Red or blue stimuli, as compared to green or yellow, had an earlier N2pc. Both the Ppc and Ptc had higher amplitudes to red stimuli, suggesting particular selectivity for red. The results suggest that attention may be deployed to red and blue more quickly than to other colors and suggests special caution when designing ERP experiments involving stimuli in different colors, even when all colors are equiluminant.

Cette étude prédictive vise à explorer le développement de la Mémoire de Travail ainsi que le rôle joué par l’identification des mots écrits dans ce développement. La population concernée par ce travail est composée de deux groupes : un groupe d’enfants tout-venant de GSM, de CP et de CE1 qui ont participé à l’étude longitudinale et un groupe de sujets présentant des troubles de la lecture de CE1 qui ont été évalué une seule fois. Les résultats concernant les données des sujets tout-venant révèlent une amélioration progressive des performances aux épreuves évaluant les différents composants de la MT (modèle de MT de Baddeley & Hitch, 1974) entre la GSM et le CE1 ainsi qu’une différentiation progressive de la MT pendant cette période du développement. De plus, les résultats montrent que l’entrée dans l’écrit est impliquée dans le développement et la différentiation de la MT et que les liens entre la lecture et la MT ne sont pas dus exclusivement à l’implication de facteurs linguistiques, phonologiques ou métaphonologiques généraux dans les tâches mesurant ces deux habiletés. Enfin, les résultats provenant de l’analyse des données des sujets dyslexiques soutiennent l’hypothèse selon laquelle la lecture jouerait un rôle primordial dans le développement de la MT en montrant que ces sujets présentent une organisation structurale de la MT différente de celle des sujets tout-venant du même niveau scolaire. / This study aims to explore the role that learning to read plays in Working Memory development. The population for this research was split into two groups. The first group, which was studied longitudinally, consisted of kindergartners and first and second graders attending a regular school. The second group, which was assessed only once, consisted of poor readers in second grade. The results from the first group revealed a progressive increase in WM capacity as well as a progressive differentiation of this system (WM model of Baddeley & Hitch, 1974) between kindergarten and the second grade. Moreover, the results showed that learning to read plays a role in WM development and that the relation between these abilities is not strictly due to the involvement of more general linguistic or phonological abilities in the tasks used for the assessment of WM and reading. Finally, the poor readers’ results support the hypothesis suggesting that reading plays a fundamental role in WM development. In fact, the structural organization of WM in these children is different from the one found in children of the same education level in the other group.

L’attention et l’Adaptation Saccadique (AS) sont des composants essentiels de la perception visuelle, le premier renforce le traitement sensoriel des items sélectionnés, le second maintient la précision des mouvements des yeux vers ceux-ci. Ils partagent aussi une dichotomie : les saccades volontaires et l’orientation endogène de l’attention suivent nos buts internes tandis que les saccades réactives et l’orientation exogène répondent aux changements soudains dans l’espace visuel. Leurs substrats neuronaux se superposent en partie. Enfin, chacun impacte l’autre au niveau comportemental. Ce travail de doctorat étudie l’hypothèse d’un couplage fonctionnel entre attention et AS.Toutes nos études chez l’humain sain reposent sur la mesure des performances attentionnelles avant et après l’exposition à l’AS (ou contrôle). Dans la première nous avons exploré les bases neurophysiologiques du couplage réactif/exogène en magnétoencéphalographie. Dans la suivante nous avons comparé l’orientation exogène mesurée par un paradigme de Posner avant et après AS réactive. La dernière, basée sur le même modèle, explorait la modalité volontaire/endogène. Nos résultats montrent que l’AS augmente l’activité oscillatoire gamma et renforce l’orientation de l’attention spatiale. Nous proposons que le couplage repose sur la co-activation de populations neuronales par la plasticité oculomotrice et l’attention au niveau du Cortex Pariétal Postérieur (CPP). Cette activation émerge initialement d’un double effet du cervelet qui inhibe le CPP gauche et active le CPP droit. Cet effet augmente la dominance hémisphérique droite et le biais attentionnel vers la gauche. Notre travail ouvre des perspectives de rééducation des déficits visuo-attentionels / Attention and Saccadic Adaptation (SA) are critical components of visual perception, the former enhancing sensory processing of selected objects, the latter maintaining the eye movements accuracy towards them. Also, a similar dichotomy could be applied to both: voluntary saccades and endogenous attentional shifts follow internal goals while reactive saccades and exogenous shifts are elicited by sudden changes in the environment. Further, their neural substrates partially overlap and they impact each other behaviorally. This PhD work investigates the hypothesis of a functional coupling linking attention and SA in healthy humans. Our experimental contributions all rely on the measurement of attentional performances before and after an exposure to SA (or control). In the first study, we recorded brain magnetic fields to investigate neurophysiological bases of the reactive/exogenous coupling. In the second study, we compared exogenous orienting measured in a Posner-like paradigm before and after reactive SA. Finally, using the same design, the third experiment investigated the voluntary/endogenous modality. We found that SA increased gamma band activity and boosted the orienting of spatial attention. We thus propose that this functional coupling relies on neuronal populations co-activated by both oculomotor plasticity and attention in the Posterior Parietal Cortex (PPC). The initial activation would emerge from a dual effect of the cerebellum inhibiting the left PPC and activating the right PPC. This effect would increase the right hemispheric dominance and the leftward attentional bias. This work opens new perspectives for the rehabilitation of visuoattentional deficits

A ce jour, pour rendre compte du traitement de l'information visuo-spatiale, l'hypothèse dominante est celle du calepin visuo-spatial (Baddeley, 1986), qui renvoie aux modèles structuralistes de la mémoire. Cependant ces types de modèles postulant l'existence de plusieurs modules autonomes sont actuellement remis en question et les théories fonctionnelles récentes défendent l'idée d'un système mnésique unique. C'est dans cette perspective que se situe notre recherche qui s'organise autour de trois questions. La première consiste à définir les différents traitements visuo-spatiaux mis en œuvre lors de la manipulation d'informations visuo-spatiales. La seconde tente d'établir des profils comportementaux des traitements visuo-spatiaux caractéristiques du vieillissement normal et pathologique (Alzheimer). La troisième porte sur l'expression de la flexibilité cognitive chez des sujets âgés lors de la résolution du problème des blocs de Corsi (épreuve visuo-spatiale séquentielle). Deux expériences ont été réalisées dans lesquelles les participants (personnes âgées souffrant de maladie d'Alzheimer et personnes âgées contrôle) devaient résoudre la tâche des blocs de Corsi, dans sa version ordre direct (expérience 1) et dans ces versions ordre direct et indirect (expérience 2). Les données ont été exploitées en recourant à une méthodologie d'analyse de protocoles individuels permettant une analyse qualitative à un degré suffisamment fin des réponses des sujets. Dans la première expérience, nous nous sommes intéressée aux différentes erreurs rencontrées lors de la résolution de l'épreuve. Dans la seconde étude, nous avons étendu nos analyses aux traitements visuo-spatiaux inhérents à ces erreurs. Les résultats obtenus ont permis de définir cinq grands traitements visuo-spatiaux (le traitement vectoriel, vectoriel partiel, identité stricte, approximatif et mixte), de mettre en évidence des profils comportementaux concernant le traitement vectoriel partiel et identité stricte pour les sujets âgés sains lors de la condition indirecte et de montrer l'expression de flexibilité cognitive spontanée chez les sujets Alzheimer et sains lors des traitements visuo-spatiaux séquentiels. Nos analyses ont ainsi permis de proposer une approche différente du traitement de l'information visuo-spatiale en substituant le concept de traitement visuo-spatial à celui de calepin visuo-spatial ainsi que d'approfondir les connaissances de celui-ci aussi bien dans le vieillissement normal que pathologique (Alzheimer) en analysant les sujets en action.

Le phénomène de Clignement Attentionnel (Attentional Blink, AB), fait référence à une diminution transitoire du rapport exact d’une deuxième cible (C2) si celle-ci est présentée trop tôt après une première cible (C1) lors d’une présentation visuelle sérielle rapide (rapid serial visual presentation, RSVP), et ce, quand les deux cibles doivent être rapportées. Cette étude a examiné l’existence possible d’asymétries hémisphèriques dans le traitement attentionnel ainsi que l’éventualité que la présentation de cibles à deux hémisphères différents puisse diminuer le AB chez des participants neurologiquement sains et l’abolir dans le cas d’un patient callosotomisé. Pour ce faire, nous avons employé un paradigme modifié du AB dans lequel les cibles pouvaient apparaître dans n’importe quelle de quatre RSVP, une dans chaque quadrant du champ visuel, pour permettre des essais dans lesquels les deux cibles puissent être présentées au même hémisphère et d’autres où chaque cible était présentée à un hémisphère différent. Bien que nous n’ayons trouvé aucune diminution de l’effet AB lors de présentation inter-hémisphérique, dans les deux populations à l’étude, le taux de bonnes réponses globales à la deuxième cible était plus élevé quand les cibles étaient présentées à des hémisphères différents. Nous avons également trouvé un avantage de l’hémisphère gauche chez le patient callosotomisé. / The Attentional Blink (AB) refers to a transient impairment in the accurate report of a second target (T2) if it closely follows the presentation of a first target (T1) in a rapid serial visual presentation (RSVP), when both targets must be reported. This study investigated both the possibility of hemispheric asymmetries of attentional processes as well as the possibility that presenting targets to different hemispheres could diminish the AB in neurologically intact participants and abolish it in the case of a split-brain patient. To do so, a modified AB paradigm was used in which targets could appear in any of four simultaneous RSVP streams, one in each quadrant of the visual field, so as to have trials in which both targets were presented to the same hemispheres and trials in which targets were presented to different hemispheres. Although no evidence of a diminished AB was observed by presenting targets to separate hemispheres, in both neurologically intact individuals and the split-brain patient, overall accuracy was higher when targets were presented to separate hemispheres. A left hemisphere advantage was only observed in the split-brain patient.