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Central neuropathic pain (CNP) is one of the most challenging pain problems to treat. Therefore, it has become increasingly important to study the pathological mechanisms for spinal cord lesions leading to the development and maintenance of a central neuropathic pain state. Clinical, electrophysiological and pharmacological studies have suggested that different pain symptoms may be linked with different underlying mechanisms, i.e., spontaneous pain (SP) and evoked pain (EP) may be the clinical correlates of different types of CNP. The general aim of the studies in this thesis was to examine central pain mechanisms using a single condition of central nervous system (CNS) disease and comparing patients according to the type of their symptoms. We hypothesized that within a group of patients with a macroscopically similar CNS lesion, i.e., cervical syringomyelia, different clinical (pain) symptoms would be linked with different pathological mechanisms. Syringomyelia provided an interesting opportunity in this regard, because the syringeal cavity can be localized easily, it affects predominantly sensory spinal tracts that play a major role for the development of neuropathic pain and it may induce SP and/or EP symptoms or even present with no pain symptoms at all. In order to study the mechanisms of central neuropathic pain, a multimodal assessment was performed. This multimodal assessment provided information on the structural and functional status of sensory spinal tracts. Functional investigations appropriate to explore the somatosensory system and in particular the nociceptive system included quantitative sensory testing (QST), laser-evoked potentials (LEP) and somatosensory-evoked potentials (SEP). Furthermore, diffusion tensor imaging with 3D-tractography (DTI-FT) was used to examine the structural status of the spinal cord. In brief, chapter 2 of this thesis describes the validation of DTI-FT for the study of spinal sensory tracts. In Chapter 3 central neuropathic pain mechanisms are examined through the relationship between neuropathic pain and lesions of spinal sensory tracts. Oscillatory brain rhythms and their influence on neuropathic pain are explored in Chapter 4. Chapter 5 describes the use of supraliminal thermonociceptive stimulations to quantify the intensity of experimentally-evoked pain in patients with syringomyelia. How the modulation of laser-evoked potentials by response inhibition may allow recognizing the presence of supracortical modulation of nociceptive brain processes, is described in Chapter 6. Further reflections on the use of multimodal assessments of the somatosensory system, on future research protocols in central neuropathic pain and on the possibilities of diffusion tensor imaging can be found in Chapter 7 of this manuscript. A new method to analyze somatosensory event-related potentials, i.e., the automated single trial approach, is explained and validated in Appendix B. (MED 3) -- UCL, 2010

A large body of behavioral studies has evidenced attentional biases towards emotions in anxiety. Anxious people show enhanced detection, faster orienting and sustained attention towards threat stimuli, as for instance fearful or angry faces. This bias phenomenon has often been attributed to an hypervigilance to threat cues. However, an alternative explanation has proposed a main implication of disengagement process. Hence, controversies remain about the exact nature of the attentional processes implicated in the development of emotional biases. Due to their excellent temporal resolution, ERPs allow to explore the timing of emotional modulation and to identify which stages of cognitive processing (e.g. perceptive, attentional or executive) are affected and involved. As a consequence, we conducted six ERPs studies in order to answer to four questions: first, where is located the cognitive origin of emotional biases in anxiety, and what is the role of anxiety subtypes Second, do some emotions give rise to more pronounced processing biases? Third, what kind of attentional processes are mostly involved in the deployment of emotional biases? Fourth, does the addition of a depressive state modify the level of occurrence of emotional biases? Our thesis presents insights from six ERPs studies approaching social anxiety and trait anxiety through different paradigms, and shows how these points can be clarify. First, we observed that social anxiety is associated with enhanced perceptive processing of faces, indexed by increased P1/N1 waves. This initial orientation towards faces objects is followed by difficulties to disengage attentional resources from them, leading to reduced visual processing of subsequent targets to detect. In contrast, trait-anxiety did not modulated perceptive or attentional stages of cognitive processing but rather impacted on later stages related to response preparation (P300). Beside, the modulation of the emotional appraisal stage, indexed by the N300 component, was a common point between social anxiety and trait-anxiety. Lastly, the addition of an anxious state and depressive affects alters the strategic deployment of attentional resources towards emotional stimuli. Bias towards threat was not amplified in sub-clinical anxious states, but social anxiety was correlated with a perceptual hypervigilance towards all types of emotional expressions, positive or negative. To sum up, these studies suggest earlier modulations of emotional processing linked to social anxiety, while trait-anxiety influences later decisional stage through hyper-reactivity. Theoretical implications and clinical applications are raised, and different propositions concerning futures works are proposed. Un grand nombre d'études comportementales ont démontré la présence de biais attentionnels envers les émotions dans les états anxieux. Notamment, l'anxiété est associée à une détection accrue de stimuli menaçants, comme par exemple des visages exprimant la peur ou la colère, ainsi qu'à une orientation plus rapide et une attention soutenue envers ceux-ci. Ce phénomène de biais a été attribué à une hypervigilance aux indices de menace, mais une hypothèse alternative propose une implication majeure des processus de désengagement de l'attention. Finalement, des controverses subsistent quant à la nature des processus cognitifs impliqués dans le développement de biais émotionnels dans l'anxiété. Grâce à leur résolution temporelle de l'ordre de la milliseconde, les potentiels évoqués sont à même d'explorer le timing des modulations émotionnelles et d'identifier quelles étapes du traitement cognitif sont affectées et impliquées dans la g��n��ration de biais émotionnels en lien avec l'anxiété. En conséquence, notre thèse propose six études utilisant l'électrophysiologie en vue de répondre à quatre questions de recherche : premièrement, quels sont les corrélats électrophysiologiques d'éventuels biais attentionnels envers les expressions faciales émotionnelles dans les états anxieux, et en quoi le type d'anxiété peut-il modifier leurs caractéristiques ? Deuxièmement, existe-t-il des émotions particulièrement sujettes à l'apparition d'un biais attentionnel ? Troisièmement, quels sont les mécanismes attentionnels impliqués dans la génération des biais émotionnels dans l'anxiété ? Et, enfin, quel est le rôle d'une comorbidité dépressive sur le plan du niveau de survenue d'un éventuel biais émotionnels ? Les résultats de six études électrophysiologiques récentes approchant l'anxiété sociale et l'anxiété trait à travers différents paradigmes seront présentés. Ceux-ci mettent l'accent sur des différences majeures entre ces deux troubles sur le plan des modulations électrophysiologiques qu'ils engendrent. Premièrement, l'anxiété sociale est associée à une amplification du traitement perceptif des visages émotionnels, indexée par un complexe N1/P1 d'amplitude accrue. Cette orientation initiale de l'attention vers les visages est suivie de difficultés à désengager l'attention de ceux-ci, aboutissant à un traitement réduit de cibles présentées ultérieurement. A l'opposé, l'anxiété-trait n'affecte pas les phases perceptives ou attentionnelles du traitement cognitif, mais bien les étapes plus tardives associées à la préparation de la réponse (P300). Toutefois, la modulation de l'étape d'évaluation émotionnelle, indexée par le composant N300, est commune à l'anxiété sociale et l'anxiété trait. Enfin, le cumul d'affects dépressifs altère l'étape d'allocation stratégique des ressources attentionnelles envers les stimuli émotionnels. Le biais envers la menace ne s'avère pas modulé par l'anxiété sous-clinique, mais l'anxiété sociale engendre une hypervigilance perceptive envers les expressions faciales émotionnelles, tant positives que négatives. En résumé, nos études suggèrent des modulations précoces du traitement émotionnel en lien avec l'anxiété sociale, et des modulations plus tardives associées & l'anxiété-trait. Les implications théoriques de ces observations sont discutées, de même que leurs potentielles implications cliniques, et différentes propositions de recherches futures sont développées en guise de conclusion. (PSY 3) -- UCL, 2009

Etude de la dynamique temporelle de la catégorisation faciale depuis la détection d'un visage dans le champ visuel jusqu'a l'encodage d'une représentation individuelle du visage. Investigation de cette dynamique temporelle via l'électrophysiologie chez le sujet humain (potentiels évoqués). / Temporal dynamics of face visual categorization : an electrophysiological (event-related potentials) approach (PSY 3) -- UCL, 2007

L'être humain est pourvu des multiples canaux sensoriels par lesquels il appréhende le monde. Un critère fondamental à notre adaptation est notre capacité à établir des relations entre les différentes informations que nos sens perçoivent. Cette capacité est notamment cruciale dans nos interactions sociales puisque nous devons constamment intégrer en une représentation unifiée les informations visuelles (telles que les visages), auditives (telles que les voix) et verbales (telles que le discours ou le nom) afin de pouvoir identifier nos interlocuteurs. Sachant que le traitement des principales informations qui nous permettent d'identifier les personnes (visages, voix et nom de famille) est sous-tendu par l'activation de régions cérébrales spécifiques et distinctes les unes des autres, la question qui se pose est de savoir comment le cerveau opère pour créer une représentation unifiée des personnes que nous connaissons. Dans la première partie de cette thèse, nous passerons en revue différentes études qui ont tenté de cerner les régions cérébrales impliquées dans le traitement (perception et reconnaissance) de chaque type d'information. Le premier chapitre sera consacré aux corrélats cérébraux du traitement des visages, le second à ceux impliqués dans le traitement des noms propres, le troisième à ceux impliqués dans le traitement des voix. Ces processus seront chaque fois abordés sous l'angle de la neuropsychologie cognitive, de l'imagerie cérébrale fonctionnelle et de l'électrophysiologie. Un quatrième chapitre théorique sera consacré à l'étude des processus associatifs entre ces trois types d'informations, et nous verrons que rares sont les études qui ont directement examiné les activités cérébrales spécifiques à la récupération d'associations entre informations relatives à l'identité des personnes. L'approche expérimentale sera abordée dans la seconde partie de cette thèse. Les quatre études décrites dans cette partie se basent sur les résultats de l'étude de Campanella et al. (2001) qui, par PET-scan, ont examiné les régions cérébrales activées par la récupération d'associations entre visages et noms propres. Utilisant la méthode soustractive, consistant en la soustraction de deux conditions unimodales d'une condition bimodale, ces auteurs ont montré une activation d'un réseau d'aires cérébrales latéralisé dans l'hémisphère gauche et incluant notamment le lobule pariétal inférieur, interprété comme étant une région de convergence multimodale où s'opère l'intégration des différentes informations perçues par les sujets. La méthode soustractive sera utilisée dans toutes les expériences décrites dans cette section. La première étude de cette thèse, utilisant la même méthodologie appliquée à la méthode électrophysiologique des potentiels évoqués, aura pour but d'examiner le décours temporel des activités observées par Campanella et al. (2001). La seconde étude en potentiels évoqués aura pour but d'examiner si les activités observées dans les deux études pré-citées sont spécifiques aux processus associatifs entre visages et noms propres, ou s'ils reflètent des processus plus généraux permettant de lier tout objet visuel à son nom. Les études 3 et 4 viseront quant à elles à définir si le lobule pariétal inférieur gauche est impliqué dans l'intégration de stimulations exclusivement visuelles, ou si il est impliqué dans le " binding " de tout type d'information relative aux personnes, quelle que soit les modalités de présentation. Dans ce cadre, l'étude 3 examinera les corrélats cérébraux impliqués dans la récupération d'associations entre visages et voix. L'étude 4 examinera cette question au moyen de l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle. La dernière partie de cette thèse sera consacrée à l'interprétation de l'ensemble des résultats des 4 expériences décrites précédemment. L'accent y sera mis sur la latence d'apparition des ondes spécifiques aux conditions associatives, apparaissant en même temps que les activités propres au traitement de chaque type d'information, ainsi que sur le rôle du gyrus pariétal inférieur gauche dans l'intégration des représentations des différents attributs par lesquels nous identifions les personnes. (PSY 3)--UCL, 2006

Numbers convey different meanings when used in different contexts (Wiese, 2003). In a cardinal context, a number will tell us how many entities are in a set and convey quantity meaning. In an ordinal context, a number will refer to the relative position (or rank) of one element within a sequence; non-numerical ordered series (e.g. the letters of the alphabet) can also be used to provide meaningful order information. Because quantity and order are linked up with each other in the cognitive number domain (the larger the quantity a number refers to, the later it is located in the conventional number sequence), the question of whether they rely on some common or distinct underlying mechanism(s) is theoretically relevant and was addressed in the present thesis. Experimental studies showed evidence of both similarities (similar distance and SNARC effects, recruitment of parietal and frontal regions, and conjoint impairment or preservation after brain damage) and dissociations (different developmental course, dissociation after cerebral lesion, and specific behavioural markers) between quantity and order neuro-functional processes. The aim of the present thesis was to clarify the relationship between numerical quantity and order processing and to test the hypothesis that they rely on (at least partially) dissociated mechanisms. We tested this hypothesis in a single case study, an electrophysiological study and in two behavioural experiments. In the neuropsychological study, we reported the case of patient CO, who showed Gerstmann syndrome after bilateral parietal damage and became unable to process sequence order relations (e.g. he couldn't recite the number sequence backwards, nor decide whether a number, letter, day or month comes before or after a given target in the corresponding sequence, and he was unable to verify the order of items in a pair). Nonetheless, the patient had largely preserved quantity processing abilities (he could compare numbers and dot patterns to find the smaller or larger, and showed a standard distance effect, he could produce a number smaller or larger than a given target, and match dot patterns with Arabic numerals). Overall, CO's pattern of performance was interpreted as reflecting the involvement of different mechanisms when processing quantity or sequence order relations. Our electrophysiological study corroborated this finding since different spatio-temporal patterns of the distance effect were observed when subjects had to process numbers in a quantity comparison task or in an order judgment task. Quantity processing elicited an early distance effect over the P2p component on left parietal sites, whereas the distance effect was slightly delayed and bilaterally distributed in the numerical order judgment task; and this latter task additionally recruited prefrontal regions on a later (P3-counterpart) component. Finally, our behavioural study further emphasized the involvement of different mechanisms underlying the processing of quantity and numerical order and provided some evidence about the nature of these specific mechanisms. In the number comparison (quantity) task, the standard distance effect was proposed to reflect the involvement of a magnitude comparison mechanism; whereas the reverse distance effect observed in the numerical order verification task was taken as evidence for the recruitment of a serial search (recitation) process. Besides, the pair-order effect was also found to specifically affect order but not quantity judgments. Taken together, the data collected in the present thesis lend further support to the hypothesis that quantity and numerical order rely on distinct processing mechanisms that can be damaged selectively after cerebral lesions, that recruit similar brain areas but with a different spatio-temporal course and that show specific behavioural markers. (PSY 3)--UCL, 2005

(MED - Sciences médicales) -- UCL, 1999