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L’épilepsie est l’une des maladies neurologiques la plus fréquente et est définie par une prédisposition du cerveau à générer des crises d’épilepsie. Les crises d’épilepsie sont définies par l’ensemble des symptômes et signes consécutifs à une activation anormale d’une population de neurones. Dans de nombreux types d’épilepsie, les crises d’épilepsie surviennent préférentiellement durant le sommeil. Sur la base de cette observation clinique, j’émets l’hypothèse qu’une connaissance des mécanismes favorisant les crises d’épilepsie durant le sommeil devrait permettre de mieux comprendre, de manière générale, les mécanismes à l’origine des crises d’épilepsie. Dans ce travail de thèse, j’explore cette hypothèse à travers deux études investiguant l’interaction entre les activités épileptiques et celles relatives au sommeil. Dans la première, je m’intéresse à l’activité cérébrale spontanée précédant une activité épileptique, avec l’hypothèse d’y identifier des activités propres au sommeil. Dans la deuxième, j’étudie les principales signatures électrophysiologiques du sommeil, avec l’hypothèse qu’elles sont altérées chez les sujets souffrant d’épilepsie. Mon travail démontre, d’une part, qu’un type spécifique d’activité cérébrale – généralement propre au sommeil – précède certaines activités épileptiques. D’autre part, mon travail établit que l’existence d’un foyer épileptique est associée à une modification de l’expression des signatures électrophysiologiques du sommeil. Cette thèse renforce nos connaissances sur les interactions entre épilepsie et sommeil sur le plan électrophysiologique, et ouvre une nouvelle voie de recherche pour mieux comprendre les mécanismes sous-jacents à l’expression des activités épileptiques.

Les théories cognitives considèrent régulièrement le répertoire de réponses parmi les multitudes de facteurs modulant l’utilisation de comportements agressifs en situations sociales, mais peu d’études explorent le concept à l’aide de mesures adéquates reflétant la nature automatique et instantanée des processus cognitifs qui s’y jouent. Cette étude se base sur de précédents travaux faisant l’utilisation de potentiels reliés aux évènements (PRE) pour l’étude de certains aspects du traitement de l’information sociale liée à l’agression. L’activité électrique du cerveau des participants fut enregistrée pendant la lecture de scénarios sociaux hostiles mettant en scènes des réactions hypothétiques à des provocations ambiguës. Les participants placés dans le groupe agressif ont montré une N400 plus ample suivant la lecture d’un mot cible décrivant une réaction non-hostile face à une situation problématique que les participants non-agressifs. Cette déflexion fut également observée chez les participants non-agressifs, mais elle n’est pas statistiquement significative. Cette différence peut être comprise comme une déficience d’accès aux réponses non-hostiles chez les participants agressifs. La présente étude met en évidence les différences au niveau du répertoire de réponses chez les personnes agressives et non-agressives et démontre l’utilité des techniques PRE dans l’étude des processus cognitifs sous-tendant les comportements agressifs., Behavioral script repertoires are often discussed in socio-cognitive theories as part of the multitude of factors that modulate the use of aggressive behavior in response to problematic social situations, yet few studies explored the concept with measures capable of properly navigating the instantaneous and automatic access to such repertoires. This study bases itself on previous works using event-related potential (ERP) techniques to study aspects of social information processing of aggression. Participants’ brain activity was recorded as they read somewhat hostile social scenarios involving hypothetical behavioral responses to provocations. Participants in the aggressive group showed a statistically significant larger negative shift around 400 ms in the ERP waveform following the reading of a target word describing a non-hostile reaction to a problematic social situation than of a target word describing a hostile reaction, compatible to an N400 effect. Though observed as well, this N400 effect was statistically non-significant in the nonaggressive group. This group difference could be understood as a deficiency in accessing nonaggressive behavioral responses in script repertoires for aggressive individuals. The present study showcases some of the differences between aggressive and nonaggressive people regarding the access to the script repertoire and further proves the usefulness of ERP techniques in the study of cognitive processes underlying aggression.

Some odors have the property of enhancing the taste perception, whether it is sweet, salty, acidic or umami. It is therefore possible to enhance the perception of a taste by using odorant ingredients in food. The integration of taste and odor results in the perception of a unique quality for the food, called the flavor. The mechanism that results from this integration, called odor-induced taste enhancement (OITE), has been little studied in the literature in normal weight (NW) and obese (OB) individuals. It has been observed that the odor-induced taste enhancement is higher in OB compared to NP, for a single product tested. The brain structures involved in OITE have already been identified, but no study has compared this flavor network between populations of different weight status. Moreover, the organization of the flavor network and the identification of the integrating areas remain poorly studied. In the obese individual, some of these brain structures show a reduction in grey matter density which could lead to a reduction in the functionality of these brain areas. The aim of this thesis was twofold, i) to identify variations in OITE between OB and NW populations and ii) to identify brain mechanisms that allow the OITE in both normalweight and obese individuals. In particular, we were interested in the temporal course of information processing leading to OITE. This thesis work is divided into 2 main research axes and 4 studies. The first axis concerns the study of weight gain (obesity) on the perception of OITE by sensory evaluation methods. The first study allowed the development of a sensory evaluation method based on a classification task in order to highlight OITE. The second study aimed to test 17 sweet and salty drinks to investigate the perceptual variability of OITE between the two populations. Our results show that OITE is more prominent and present in OB than in NW. Moreover, some enhancements were population-specific, which points towards a different exposure to the tested flavors, related to diets. The second axis of research focused on highlighting the organization of the cerebral network of the flavor and the comparison of the OITE networks between the two populations. The third study optimized an experimental design of stimulation favoring a maximal and rapid release of odorants through the retronasal pathway, in EEG conditions. Finally, in a fourth study, the brain organization of OITE was compared in both populations for 4 sweet and salty solutions. The first EEG results seem to confirm the integration of odor and taste in high-level brain structures in both groups. These high-level brain areas would project feedback loops to the primary sensory areas to produce OITE. Moreover, in people with obesity, we identified that late information processing was lower. Despite the lower amplitude, we can imagine that neurons would gain in efficiency, by increasing the number of synapses to process information leading to a more important OITE, observed in people living with obesity., Certaines odeurs possèdent la propriété d’augmenter la perception d’un goût qu’il soit sucré, salé, acide ou umami. Il est ainsi possible de renforcer la perception d’un goût en utilisant des ingrédients odorants dans les aliments. L’intégration du goût et de l’odeur résulte en la perception d’une qualité unique pour l’aliment, appelée la flaveur. Le mécanisme qui découle de cette intégration, appelé le renforcement du goût par l’odeur (RGO), a été peu étudié dans la littérature chez des personnes de poids normal (NP) et en situation d’obésité (OB). Il a été observé un renforcement plus important chez les personnes OB comparées aux personnes NP, pour un seul produit. Les structures cérébrales impliquées dans ce mécanisme de renforcement ont déjà été identifiées, mais aucune étude n’a porté sur la comparaison de ce réseau de la flaveur entre populations au statut pondéral différent. De plus, l’organisation du réseau de la flaveur et l’identification des zones intégratrices demeurent peu étudiés. Chez la personne atteinte d’obésité, certaines de ces structures cérébrales présentent une réduction de la densité de matière grise ce qui pourrait conduire à une réduction de la fonctionnalité de ces aires cérébrales. L’objectif de cette thèse était double, i) identifier les variations de RGO entre les populations OB et NP et ii) identifier les mécanismes cérébraux permettant le renforcement du goût par l’odeur à la fois chez des personnes normopondérales et atteintes d’obésité. Plus particulièrement, nous nous sommes intéressés au décours temporel du traitement de l’information donnant lieu au RGO. Ce travail de thèse se divise en 2 grand axes de recherche et 4 études. Le premier axe concerne l’étude de la prise de poids (obésité) sur la perception du RGO par des méthodes d’évaluation sensorielle. La première étude a permis de développer une méthode d’évaluation sensorielle basée sur une tâche de classement afin de mettre en évidence le RGO. La seconde étude visait à tester 17 boissons sucrées et salées pour étudier la variabilité perceptive du RGO entre les deux populations. Nos résultats montrent que le RGO est plus important et plus présent chez les OB que chez NP. Par ailleurs, certains renforcements sont spécifiques d’une population ce qui pointe vers une exposition différente aux flaveurs testées, liée à des régimes alimentaires différents. Le second axe de recherche a porté sur la mise en évidence de l’organisation du réseau cérébral de la flaveur et la comparaison du réseau RGO entre les deux populations. La troisième étude a permis d’optimiser un design expérimental de stimulation favorisant un relargage maximal et rapide des odorants par la voie rétronasale, en condition EEG. Enfin, dans une quatrième étude, l’organisation cérébrale du RGO a été comparée chez les deux populations, pour 4 solutions sucrées et salées. Les premiers résultats EEG semblent confirmer l’intégration de l’odeur et du goût par des structures cérébrales de haut niveau, chez les deux groupes. Ces aires cérébrales de haut niveau rétroprojetteraient vers les aires primaires sensorielles pour produire le RGO. De plus, chez les OB, nous avons identifié que les processus de traitement tardif de l’information étaient plus faible. Bien que l’amplitude soit plus faible, nous pouvons imaginer que les neurones gagneraient en efficience, par l’augmentation du nombre de synapses pour traiter l’information menant à un RGO plus important, observé chez la personne atteinte d’obésité.

International audience; La perception des phonèmes diffère de celle d’autres événements acoustiques tels que les bruits ou larespiration. Dans quelle mesure la perception est-elle affectée si un phonème non-natif ressemble à untel bruit extra-linguistique ? Pour examiner cette question, nous avons étudié la perception de [h] et de[ʔ] dans des mots allemands chez des apprenants francophones en utilisant l’encéphalographie (EEG).L’activité cérébrale des sujets est enregistrée lors d’un paradigme auditif passif de type oddball, connupour susciter une Mismatch Negativity (MMN). En somme, 40 participants ont été recrutés : 20 enAllemagne et 20 en France. Les résultats montrent que l’opposition [h]-[ʔ] ne suscite pas de réponseMMN chez les participants : ni chez les natifs, ni chez les apprenants. Cependant, en description,nous observons des négativités. Modifier le calcul de la MMN par la suite pourrait nous permettre demieux exploiter les enregistrements EEG.

Les cauchemars sont des rêves très dysphoriques, bien remémorés au réveil, dont le contenu est souvent caractérisé par la présence de menace à la survie, la sécurité ou l’intégrité physique. Les cauchemars surviendraient surtout durant le sommeil paradoxal. Bien qu’il s’agisse pour la plupart des gens d’une expérience rare et bénigne, il est de plus en plus apparent que les cauchemars entretiennent des liens avec la psychopathologie. Plusieurs populations psychiatriques ont une fréquence des cauchemars supérieure à la population générale. Au-delà d’être simplement associés à la psychopathologie, les cauchemars peuvent par exemple prédire le développement du trouble de stress post-traumatique, constituer un facteur de risque pour le suicide, ou amplifier des difficultés de régulation émotionnelle. Ainsi, les cauchemars peuvent être pertinents pour la clinique. Malgré cela, leur pathophysiologie demeure un sujet peu exploré. Plus spécifiquement, il existe peu de recherche portant sur leurs corrélats neuronaux. Selon le modèle neurocognitif des cauchemars, les cauchemars constitueraient un échec de la fonction normale des rêves, qui serait d’aider à la régulation émotionnelle en mêlant le contenu de mémoires émotionnellement négatives à celui d’autres mémoires plus neutres, permettant ainsi l’extinction de ces mémoires négatives. La fonction du rêve, et donc la présence de cauchemars, reposerait sur un réseau limbique-préfrontal composé du cortex préfrontal médian et cingulaire antérieur, de l’hippocampe et de l’amygdale. L’objectif de cette thèse est d’étudier les mécanismes cérébraux potentiellement impliqués dans les cauchemars de manière à tester le modèle neurocognitif des cauchemars. Dans une première étude, nous avons utilisé l’analyse spectrale pour comparer l’activité EEG à l’éveil et durant le sommeil entre 18 participants rapportant des cauchemars fréquents et 15 participants contrôles. Les résultats démontrent davantage d’activité 2-5Hz à l’éveil, en sommeil lent et en sommeil paradoxal, principalement aux électrodes centrales et frontales, chez les participants avec cauchemars comparativement aux participants contrôles. Ces résultats étaient plus apparents en sommeil paradoxal. Ces résultats répliquent partiellement une étude antérieure démontrant une activité 3-4Hz plus importante pour des participants avec cauchemars que des contrôles. L’apport original de l’étude réside surtout dans sa démonstration d’altérations de l’activité EEG visibles autant durant l’éveil que durant le sommeil, ce qui constitue un appui à la continuité éveil-sommeil avancée par le modèle neurocognitif des cauchemars. Dans une deuxième étude, nous avons utilisé la tomographie par émission monophotonique pour enregistrer le flux sanguin cérébral régional (une mesure indirecte de l’activité neuronale) de 18 participants avec cauchemars fréquents durant le visionnement d’images émotionnellement négatives ou neutres. Les résultats démontrent que la sévérité des cauchemars est associée négativement au FSCr de régions inclues dans le modèle neurocognitif (cortex cingulaire antérieur et préfrontal médian), mais aussi d’autres régions corticales (frontales, temporales, insula). En résumé, cette thèse apporte un appui partiel au modèle neurocognitif des cauchemars, mais souligne également certaines limites du modèle et propose de nouvelles avenues de recherche pour comprendre les mécanismes neuronaux des cauchemars. Cette thèse souligne aussi des implications cliniques à l’étude des corrélats neuronaux des cauchemars, notamment par rapport à la compréhension des traitements (pharmacologiques ou non-pharmacologiques)., Nightmares are defined as highly dysphoric dreams that are well-remembered upon awakening, frequently involving threats to survival, security or physical integrity. They are thought to happen most frequently during rapid eye movement sleep. For most people, nightmares are a rare occurrence and are mostly benign. However, research shows that nightmares are linked to psychopathology. Many psychiatric populations have an elevated nightmare frequency compared to the general population. In addition to being associated with psychopathology, nightmares can for example predict the development of post-traumatic stress disorder, be a risk factor for suicide, or diminish emotional regulation capabilities. Therefore, nightmares can be relevant to clinical practice. However, research about their pathophysiology is lacking. More specifically, there is a lack of research on the neural correlates of nightmares. According to the neurocognitive model of nightmares, nightmares are a breakdown of the normal function of dreams. Dreams are thought to help emotional regulation by combining emotionally negative memories with more neutral memories, thereby extinguishing these negative memories. The function of dreams, and therefore the occurrence of nightmares, is thought to be supported by a limbic-prefrontal circuit comprising medial prefrontal and anterior cingulate cortices, hippocampus, and amygdala. The aim of this dissertation is to study brain mechanisms involved in nightmares, thereby testing the neurocognitive model of nightmares. In study 1, we used spectral analysis to compare EEG activity in wake and sleep between 18 frequent nightmare recallers and 15 control participants. The results show higher 2-5Hz activity during wake, non-REM and REM sleep, mainly for central and frontal derivations, for frequent nightmare recallers compared to controls. Differences were most apparent for REM sleep. These results partly replicate past work showing heightened 3-4Hz activity in frequent nightmare recallers compared to controls. It improves upon past work by demonstrating cross-state alterations of EEG activity, thereby supporting the cross-state continuity assumption of the neurocognitive model of nightmares. In study 2, we used single photon emission tomography to obtain regional cerebral blood flow (an indirect measure of neuronal activity) from 18 frequent nightmare recallers while they were viewing pictures with a negative or neutral emotional valence. Results demonstrate that the severity of nightmares is negatively associated with brain regions included (medial prefrontal and anterior cingulate cortices) and not included (frontal, temporal and insular regions) in the neurocognitive model of nightmares. In sum, this dissertation offers partial support to the neurocognitive model of nightmares, while also highlighting limits of the model and proposing ideas for future investigations on the neural correlates of nightmares. This dissertation also discusses some clinical implications of the study of the neural correlates of nightmares, most importantly providing a better understanding of nightmare-reducing treatments (pharmacological or non-pharmacological).

La perception de la parole est multi sensorielle, dynamique et prédictive. Lorsque disponibles, les informations visuelles articulatoires permettent à l’auditeur ou l’auditrice de désambiguïser le signal acoustique de parole et, de là, facilitent la compréhension du message linguistique perçu. Le code orthographique, quant à lui, est un deuxième code visuel artificiel qui se traduit par ses aspects figés non prédictifs et une relation arbitraire avec le signal acoustique de parole. Cette étude en électroencéphalographie a pour objectif d’explorer l’influence d’indices visuels, articulatoires et orthographiques, sur les mécanismes d’intégration audiovisuelle. En inscrivant les mouvements articulatoires dans un contexte figé et non dynamique proche du code orthographique, nous avons cherché à comparer l’influence possible de ces deux types d’indices visuels lors de la perception de mots parlés lors de deux tâches de décision phonémique (DP) et de décision lexicale (DL). Nous nous sommes intéressés à l’étude des potentiels évoqués auditifs, et notamment du complexe N1/P2. Aucune intégration audiovisuelle n’a été observée pour la composante N1. Concernant la composante P2, un phénomène de supra-additivité a pu être observé. Ces résultats se rapprochent de ceux obtenus lors d’études de situations d’intégration audiovisuelle d’évènements non vocaux et non prédictibles. D’un point de vue comportemental, pour les deux tâches, une baisse des pourcentages de réponses correctes a été observée dans le cas d’une incongruence entre signal acoustique et signal visuel orthographique. De plus, lors de la seule tâche de DP, une telle influence de la congruence audiovisuelle sur les temps de réponse a également été observée lors de la présentation de stimuli orthographiques. Cette étude souligne indirectement l’importance des aspects prédictifs et dynamiques de la parole dans les mécanismes d’intégration audio-visuo-labiale. Les données comportementales permettent néanmoins d’observer une influence des seuls stimuli orthographiques sur la perception auditive et suggèrent une possible intégration audio-visuo-orthographique plus tardive.

In the last few years, emotions and cognition, and in particular the link between the two, have fascinated scientists around the world, giving rise to a large body of research in psychology, cognitive science and neuroscience. One of the cognitive functions that has drawn the attention of researchers, in line with its emotional modulation, is episodic memory. Thus, research work carried out in humans has largely agreed on one point: emotions improve episodic memory, a phenomenon which is called Emotional Enhancement of Memory (EEM). While the EEM has been extensively investigated in the adult population, the nature of the interaction between memory and emotions remains largely unexplored during development. However, childhood is a critical period during which major changes emerge in brain function, underpinning the cognitive and emotional development of children until adulthood. This thesis work therefore focused, primarily, on the study of the EEM in typically developing (TD) children in order to highlight potential developmental modulations compared to the adult population. Secondly, in order to broaden our knowledge of the EEM during development, this thesis work adopted a neuropsychological approach with the study of this phenomenon in children and adolescents with a neurodevelopmental disorder called Williams-Beuren syndrome (WBS). Thus, several experimental studies were conducted in order to evaluate the EEM in TD children and individuals with WBS, both with behavioral assessments, including encoding and retrieval tasks of emotional (negative and positive) and neutral stimuli, as well as with neurophysiological measures using electroencephalography (EEG). In particular, the behavioral evaluations examined episodic memory as a whole, taking into account its two main components, i.e. item memory and associative memory. The results obtained in this research work highlighted, for the first time, the emergence of an EEM in both item and associative memory in TD children aged 8 to 11 years, which is similar to that of young adults. First clues of the modulation of neural responses during the encoding of emotional stimuli that can predict behavioral memory performance were also shown in TD children. In addition, this research work provided the first evidence of the emergence of an EEM in children and adolescents with WBS aged 8 to 18 years, which appeared similarly to a group of young TD children. Overall, this thesis work helped to demonstrate that EEM is a robust phenomenon, established early in development and which does not seem to be affected by the immaturity of certain memory processes in TD children, nor by the alteration of these processes in the case of WBS.; Ces dernières années, les émotions et la cognition, et en particulier le lien entre ces deux domaines, ont fasciné les scientifiques du monde entier, donnant naissance à de nombreux travaux de recherche en psychologie, sciences cognitives et neurosciences. L’une des fonctions cognitives qui a éminemment attirée l’attention des chercheurs, en lien avec la modulation émotionnelle à laquelle elle est assujettie, est la mémoire épisodique. Aussi, les travaux de recherche réalisés chez l’Homme se sont largement accordés sur un point : les émotions participent à l’amélioration de la mémoire épisodique, un phénomène qui, dans la littérature, porte le nom de Emotional Enhancement of Memory (EEM). Si ce phénomène a amplement été étudié dans la population adulte, la nature de l’interaction entre mémoire et émotions reste largement inexplorée au cours du développement ontogénétique. Or, l’enfance est une période charnière durant laquelle des modifications majeures émergent au niveau du fonctionnement cérébral, sous-tendant le développement cognitif et émotionnel de l’enfant jusqu’à l’âge adulte. Ce travail de thèse s’est donc centré, dans un premier temps, sur l’étude de l’EEM chez l’enfant au développement typique (DT) afin de mettre en exergue de potentielles modulations développementales comparativement à la population adulte. Dans un deuxième temps, afin d’élargir nos connaissances sur l’EEM au cours du développement, ce travail de thèse a adopté une approche neuropsychologique avec l’étude de ce phénomène auprès d’enfants et d’adolescents porteurs d’un trouble neuro-développemental appelé syndrome de Williams-Beuren (SWB). Ainsi, plusieurs études expérimentales ont été conduites afin d’évaluer l’EEM chez l’enfant au DT et dans le SWB, à la fois avec des évaluations comportementales, comprenant des tâches d’encodage et de récupération en mémoire de stimuli émotionnels (négatifs et positifs) et neutres, ainsi qu’avec des mesures neurophysiologiques grâce à l’électro-encéphalographie (EEG). En particulier, les évaluations comportementales se sont intéressées à l’analyse de la mémoire épisodique dans sa globalité, c’est-à-dire en tenant compte de ses deux composants principaux qui sont la mémoire de l’item et la mémoire associative. Les résultats obtenus dans ce travail de recherche ont permis, pour la première fois, de mettre en évidence l’émergence d’un EEM à la fois en mémoire de l’item et en mémoire associative chez les enfants au DT âgés de 8 à 11 ans, et ceci de façon similaire à des jeunes adultes. Des premiers indices de la modulation des réponses neuronales lors de l’encodage de stimuli émotionnels pouvant prédire les performances comportementales en mémoire, ont également été apportés chez les enfants au DT. Par ailleurs, ce travail de recherche a contribué à fournir des premières preuves de l’émergence d’un EEM chez les enfants et adolescents porteurs du SWB âgés de 8 à 18 ans, qui apparaissait de façon similaire à un groupe de jeunes enfants au DT. Dans l’ensemble, ce travail de thèse a permis de démontrer que l’EEM est un phénomène robuste, qui se mettrait en place précocement au cours du développement et qui ne semblerait pas être affecté par l’immaturité de certains processus mnésiques observée chez les enfants au DT, ni par l’altération de ces processus dans le cas du SWB.

National audience; Le déclin des capacités cognitives des pilotes lié à l'âge peut mener à l'erreur et altérer ainsi la sécurité des vols. Cette thèse se propose d'étudier différentes solutions d'assistance afin de réduire l'impact du vieillissement sur les performances des pilotes. Des interviews ont fait émerger deux grandes problématiques : la baisse des capacités attentionnelles pouvant être compensée par l'utilisation de différentes modalités d'alarmes, et le déclin cognitif, dont les conséquences peuvent être atténuées par le développement d'interfaces soutenant le pilote dans ses tâches de pilotage. Nous prévoyons de tester ces solutions en vol simulé et/ou en vol réel.

Reading literature is an act of high cultural, social and cognitive value. However, there is little experimental evidence for its causal impact on our behavior. In 2013 Kidd and Castano demonstrated that reading literary fiction, as opposed to non-fiction or popular fiction, can instantly improves our ability to interpret facial emotions and to represent what others are thinking and feeling (cf. “Theory of Mind”). Framed within an embodied approach to cognition, in this thesis we (i) provide a theoretical foundation for the brain mechanisms that could explain and predict potential effects of consuming literary fiction on the reader. The “Ling-Sim” model (Cayol & Nazir 2020) links language processing to emulators of the motor system and provides new insights into why and how language processing could take advantage of brain systems that evolved for purposes other than communication. Because a series of more recent studies shed doubt on Kidd and Castano’s initial results and because we assume that the performance-based tests used in these studies (cf. RMET; Baron-Cohen 2001) might not be sufficiently sensitive to systematically capture subtle effects occurring after reading, we (ii) developed a new test, the FExIT, that allows seizing dispositional and situational context effects on the perception of facial emotions. We then (iii) used the FExIT, in combination with ERP (event related potentials) measures, in a pre- and post-reading design because we hypothesized that facial stimuli could acquire affective valence through the prior reading of literary texts. Different groups of participants read one of the experts taken from categories initially defined by Kidd and Castano (e.g. literary fiction, genre fiction and non-fiction). However, our results showed no modulations of participant’s response to emotional faces after reading; neither on the behavioral nor on the electrophysiological level. In a next step (iv) we analyzed our text material so as to verify whether the coarse distinction between “literary fiction”, “popular fiction” and “nonfiction” can be defined more objectively on the level of the text material. These text-analyses confirmed that it is easy to distinguish narrative texts (literary and popular) from expository texts by their use of certain word categories (i.e. verbs, nouns, personal pronouns, imageable nouns, adjectives, etc.). However, it is far from easy to distinguish between “literary” versus “genre” fiction. With the idea that the impact of literary fiction on cognitive processes might not manifests in the perception of facial emotions, we (v) recorded brain activity during and after reading narrative texts and expository texts (documentaries). The results of this last study support the notion that access to the fictional world is mediated by different brain processes than those triggers by factual texts (e.g. Graesser et al. 1980; Mar and Rain 2015), and point to text-variables that facilitate mental enactment as critical variables (i.e. simulation of content and perspective taking). Finally, in the context of this thesis, (vi) we also developed a French version of the “Authors Recognition Test” (ART; Stanovich et West 1989; Acheson et al. 2008), the F-ART, so as to be able to estimate reading habits of our participants. Our expectations for this thesis were not met because we could not provide any solid evidence that consuming a certain type of literature has an immediate impact on our behavior. However, with the elaboration of a novel theoretical frame in the domain of embodied language processing (the Ling -Sim model), with the development of the FExIT and the F-ART, and with the demonstration that brain activity does differ after reading a certain type of literature, we have contributed to the advancement of our understanding of the brain-body interactions through which we have evolved and shaped our culture., Bien que la lecture d’une œuvre littéraire soit considérée comme un acte d’une grande valeur autant culturelle que sociale, les preuves expérimentales de son impact sur les comportements sont presque inexistantes. En 2013 Kidd et Castano démontraient que lire de la fiction littéraire, et non pas de la fiction de genre ou de la non-fiction, améliore d’une manière causale notre aptitudes à interpréter les émotions faciales et la « théorie de l’esprit ». En privilégiant le cadre de la cognition incarnée, nous (i) fournissons dans cette thèse une base théorique sur les mécanismes cérébraux qui pourraient expliquer et prédire les effets potentiels de la consommation de fiction littéraire sur le lecteur. Le modèle « Ling-Sim, » (Cayol & Nazir 2020), relie traitement du langage et émulateurs du système moteur et permet de comprendre pourquoi et comment le langage tire parti des régions cérébrales initialement dédiées à d’autres fonctions que la communication. Parce que les études réplicatives des données de kidd et Castano n’ont pas abouti à un véritable consensus et aussi parce-que nous pensons que les tests utilisés jusque-là (cf. RMET ; Baron-Cohen 2001) ne sont pas suffisamment sensibles pour capturer systématiquement les effets subtils qui pourraient survenir immédiatement après la lecture, nous avons (ii) développé un nouveau test, le FExIT (Cayol et Nazir, soumis), qui permet notamment de capturer les effets dispositionnel et situationnel sur la perception des émotions faciales. Nous avons ensuite (iii) utilisé le FExIT, combiné avec des mesures des potentiels évoqués, avant et après la lecture des catégories de textes proposées par Kidd et Castano (e.g. fiction littéraire, fiction de genre et non-fiction) dans l’hypothèse que les stimuli faciaux peuvent acquérir préférentiellement une valence affective à travers les textes littéraires. L’objectif suivant (iv) était de savoir s’il existait des composantes relatives au texte capables d’expliquer la distinction grossière faite entre « fiction littéraire », « fiction de genre » et « non-fiction ». Ces analyses confirment qu’il est facile de distinguer les textes narratifs (littéraires et populaires) des textes factuels sur l’emploi de catégorie simplistes (i.e. verbes, noms, etc.) mais beaucoup moins de justifier une distinction entre la qualité littéraire (littérature versus fiction de genre). Avec l’idée que l’impact de la fiction littéraire sur les processus cognitifs ne se manifeste pas dans la perception des émotions des visages, nous avons (v) enregistré l’activité cérébrale pendant et après la lecture de récits littéraires et de textes explicatifs (documentaires). Cette fois les résultats soutiennent la notion que l’expérience de la littérature est médiatisée par des processus cérébraux autres que ceux des textes factuels (e.g. Graesser et al. 1980 ; Mar and Rain 2015) et pointent vers l’utilisation de variables textuelles critiques pour le déclenchement de ces activités (i.e. simulation, contenu et prise de perspectives). Dans le cadre de cette thèse, (vi) nous avons également développé une version française du « Test de reconnaissance des auteurs » (ART ; Stanovich et West 1989 ; Acheson et al. 2008), le F-ART, afin de pouvoir estimer les habitudes de lecture de nos participants. Les résultats de cette thèse n’ont pas satisfait nos attentes puisque nous n'avons pas pu fournir de preuves solides que la lecture d'un certain type de littérature a un impact immédiat sur notre comportement. Cependant, avec l'élaboration d'un nouveau cadre théorique dans le domaine du traitement du langage incarné (le modèle Ling-Sim), avec le développement du FExIT et du F-ART, et avec la démonstration que l'activité cérébrale qui suit la lecture est dépendante d’un certain style, nous avons contribué à l’enrichissement des connaissances sur les interactions cerveau-corps à travers lesquelles notre espèce a évolué et a construit la culture dans laquelle nous vivons.

Les potentiels reliés aux événements (PRÉ) sont très couramment utilisés comme méthode de mesure de l’attention visuelle. Certaines composantes PRÉ comme la N2pc et la P3 sont largement considérées comme marqueurs du déploiement de l’attention. Afin d’investiguer s’il est possible de déterminer la localisation sur laquelle l’attention est dirigée ou encore la présence ou non de l’attention à une localisation donnée, une tâche d’indiçage spatial a été utilisée. L’indice indiquait l’une de quatre localisations sur laquelle les participants devaient diriger leur attention. L’indice spatial utilisé était de nature exclusivement symbolique, impliquant que l’attention devait être déplacée de façon volontaire. L’analyse des signaux ÉEG captés alors que les participants réalisaient la tâche a été effectuée en faisant usage d’une technique d’apprentissage machine. Un classificateur de type SVM (Support Vector Machine) a ainsi été utilisé afin de prédire la présence ou l’absence d’attention à une localisation en utilisant le signal ÉEG associé aux cibles et aux distracteurs. Un taux de précision de 75% (p < 0,001) a été obtenu lors de cette classification, le niveau du hasard se trouvant à 50%. Un classificateur de type DSVM (SVM à dendrogramme) a été utilisé afin de prédire le locus précis de l’attention en utilisant le signal ÉEG relié aux cibles uniquement. Dans ce problème de classification, un taux de prédiction exacte de 51,7% (p < 0,001) a été obtenu, le niveau du hasard étant de 25%. Les résultats indiquent qu’il est possible de distinguer le locus attentionnel à partir des PRÉ dans un espace de +/- 0,4 degrés d’angle visuel et ce, avec des taux de précision dépassant largement le niveau du hasard., Event related potentials (ERP) are commonly used as a method of measuring visual attention. ERP components such as N2pc and P3 are largely considered as markers of attention deployment. In order to investigate the possibility of predicting the locus and the presence or absence of attention, a spatial cueing task was used. A cue indicated one of the four locations on which subjects had to direct their attention. The spatial cue was exclusively symbolic, implying that attention had to be oriented voluntarily. The analysis of the EEG signal which was measured as subjects carried out the task was performed using machine learning. An SVM (Support Vector Machine) classifier was used to predict the presence or absence of attention at one location, using the EEG signal associated with targets and distractors. A decoding accuracy of 75% (p < 0,001) was achieved for this classification, with a chance level of 50%. A DSVM (Dendrogram SVM) was used to predict the precise locus of attention using the EEG signal linked to targets only. In this classification problem, a decoding accuracy of 51,7% (p < 0,001) was achieved, with a chance level of 25%. These results suggest that it is possible to distinguish the locus of attention from ERPs in a +/- 0,4 degrees of visual angle space with decoding accuracies considerably above chance.

La fatigue est l’un des symptômes les plus fréquents et persistants chez les victimes de commotion cérébrale. Au cours des dernières années, des signes d’altérations cognitives post-commotionnelles à la suite d’un effort aérobie, soit une forme de fatigue dont la cause est physique plus que cognitive, ont été trouvés à court et à long terme chez des athlètes étudiants. Or, puisque ces athlètes évoluent dans un contexte où ils doivent non seulement performer dans leur discipline sportive, mais aussi à l’école ou au travail, il convient de se demander si un effort mental soutenu n’aurait pas le même effet chez cette population. L’objectif de cette étude était donc de déterminer si des athlètes étudiants ayant subi une commotion cérébrale (groupe HC) se sentent plus fatigués ou ont davantage tendance à se fatiguer mentalement que ceux n’ayant jamais subi de commotion cérébrale (groupe ST). Les sujets devaient répondre à une série de questionnaires auto-rapportés. Ils devaient aussi compléter une tâche informatisée recrutant les fonctions exécutives avant et après avoir répondu à une épreuve de raisonnement, d’une durée d’une heure, visant à simuler un examen scolaire. Leur réaction physiologique à la tâche était mesurée via un appareil d’électroencéphalographie et un cardiofréquencemètre. Si dans l’ensemble les résultats n’appuient pas l’hypothèse initiale, les deux groupes ont montré des différences notables dans leur façon de répondre à la tâche. Nous avons notamment constaté l’absence d’un effet de pratique à la condition la plus facile ainsi qu’une variabilité de la performance généralement plus élevée chez les sujets avec un historique de commotion cérébrale. De plus, contrairement au groupe témoin, ceux qui rapportaient des symptômes plus importants de fatigue cognitive quotidienne, de somnolence et de dépression montraient également une moins bonne précision à la tâche après un effort cognitif soutenu. Ces résultats suggèrent que les commotions cérébrales pourraient avoir pour effet d’accroître la sensibilité de certains individus à l’effort cognitif. De futures études devraient se pencher sur cette relation afin de la confirmer et d’en comprendre les causes., Fatigue is one of the most common and persistent symptoms in concussion victims. In recent years, signs of post-concussive cognitive impairment following aerobic exertion, a form of fatigue whose cause is more physical than cognitive, have been found in both shortand long-term in student athletes. However, since these athletes evolve in a context where they must not only perform in their sport, but also at school or at work, it is worth asking whether sustained mental effort would have the same effect in this population. The objective of this study was therefore to determine whether student athletes who have suffered a concussion (HC group) feel more tired or are more likely to become mentally fatigued than those who have never suffered a concussion (ST group). Subjects were asked to complete a series of self-report questionnaires. They were also required to complete a computerized task recruiting executive functions before and after completing a one-hour reasoning test meant to simulate a school examination. Their physiological response to the task was measured using electroencephalography and a heart rate monitor. While the results do not support the original hypothesis, the groups showed significant differences in the way they responded to the task. Particularly, we found the absence of a practice effect at the easiest condition as well as a generally higher performance variability in subjects with a history of concussion. In addition, unlike the control group, those who reported greater symptoms of daily cognitive fatigue, drowsiness and depression also showed poorer task accuracy after sustained cognitive effort. These results suggest that concussions may have the effect of increasing the sensitivity of some individuals to cognitive effort. Future studies should investigate this relationship in order to confirm it and understand its causes.

Gait initiation is a motor program not fully automatized which varies according to attentional capacities. Motor deficits and cognitive decline, including attention, develops with ageing and Parkinson’s disease and may lead to risk of falls.The main objective was to better characterize and modulate the interaction between step initiation and visuospatial attention at behavioral and cortical level.We first produced a state of the art in the literature on dual tasks’ paradigms with gait initiation and a cognitive task. A very limited number of studies on this topic were carried out despite a promising potential for risk of falls’ prediction.To analyze the attention-locomotion interplay, we tested a paradigm combining the Attention Network Test with gait initiation on young subjects. Accordingly, the interaction could be characterized.After validating abnormal coupling between initial posture, preparation phases and gait execution in patients with freezing of gait, the attention-step initiation interplay was investigated. An impairment in executive control does exist, but without any specific repercussion on step initiation.A functional connectivity EEG analysis at resting state and during an attentional task allowed to investigate further cognitive decline in patients with freezing of gait. An overdependence on the environment as potential compensatory mechanism was observed.Eventually, a research protocol that aims to modulate the attention-locomotion interaction via a combination of structured cognitive training and methylphenidate treatment was initiated., L’initiation de la marche est un programme moteur qui n’est pas entièrement automatisé et varie selon les capacités attentionnelles. Des troubles moteurs et un déclin cognitif, notamment attentionnel, se développent avec le vieillissement et la maladie de Parkinson, ce qui entraîne un risque de chute.L’objectif principal a été de mieux caractériser et de moduler l’interaction entre initiation du pas et attention visuo-spatiale au niveau comportemental et cortical.Nous avons d’abord fait un état des lieux de la littérature sur les paradigmes de double tâche avec initiation de la marche et tâche cognitive. Ceux-ci ont été peu étudiés malgré un potentiel prometteur pour la prédiction du risque de chute.Pour analyser l’interaction attention-locomotion, nous avons testé un paradigme combinant l’Attention Network Test avec l’initiation du pas chez de jeunes adultes. L’interaction a pu être caractérisée.Après validation du couplage anormal entre posture initiale et phases de préparation et exécution de la marche chez les patients avec enrayage cinétique, l’interaction attention-initiation du pas y a été étudiée. Un défaut de contrôle exécutif existe, mais sans répercussion spécifique sur l’initiation du pas.Une analyse de la connectivité fonctionnelle EEG à l’état de repos et lors d’une tâche attentionnelle a permis d’investiguer davantage le déclin cognitif chez les patients avec enrayage cinétique. Une sur-dépendance à l’environnement comme potentiel mécanisme compensateur a été observée.Enfin, un protocole de recherche qui vise à moduler l’interaction attention-locomotion via la combinaison d’un entraînement cognitif structuré et un traitement au méthylphénidate a été entamé.

Diagnostic difficulties are common in neurological and psychiatric disciplines, where clinicians lack physiological markers to characterise some diseases, especially in their early forms. In recent years, the use of electroencephalography and more specifically high resolution (EEG-HR) has become more common in the clinical exploration of brain pathologies such as depression, coma or neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease. Brain activity is easily recorded with the EEG, and the identification of this activity makes it possible to single out areas of the brain and the time course triggered by specific stimuli. The analysis of the EEG signal, and therefore its processing, remains relatively complex due to a low signal-to-noise ratio. In conventional studies, these problems are overcome by averaging a large number of trials in different individuals. However, these methods are difficult to transpose to a clinical approach where only one subject has to be examined, due to a high inter-individual variability. This observation calls for the development of more robust approaches to overcome an extremely unfavourable signal-to-noise ratio. Machine learning methods, in particular Support Vector Machines (SVMs), have the ability to distinguish EEG events that are difficult or even impossible to distinguish with conventional techniques. They thus offer the possibility to go from statistical results at group level to a personalised result and consequently to a given diagnosis. In this thesis work we propose an exploration of how best to extract relevant information from EEG recordings. As a preliminary step, we present a systematic review of the literature regarding the application of SVM to the EEG. We highlight the necessity to explore the full range of SVM parameters and to extract signal characteristics for optimal and reproducible performance. We then establish whether the neuromarkers of new song learning are affected or not by music liking through group analysis, as part of the differential diagnosis of depression and Alzheimer's disease. We then apply SVM to our data to construct individual classification models, and we study the influence of hyperparameters optimisation. Finally, we examine the reliability of a genetic algorithm to optimise feature extraction prior to SVM classification, for the differential diagnosis of pathological states of consciousness.; Les difficultés diagnostiques sont fréquentes dans les disciplines neurologiques et psychiatriques, où les cliniciens manquent de marqueurs physiologiques pour caractériser certaines maladies, en particulier dans leurs formes débutantes. Depuis quelques années, le recours à l'électroencéphalographie et plus spécifiquement haute résolution (EEG-HR) devient plus courant dans l'exploration clinique des pathologies cérébrales, telles que la dépression, le coma ou les maladies neurodégénératives comme la maladie d'Alzheimer. L'activité cérébrale est aisément enregistrée avec l’EEG, et l'identification de cette activité permet d'isoler les zones du cerveau et le décours temporel déclenché par des stimuli spécifiques. L’analyse du signal EEG, et donc son traitement, reste relativement complexe en raison d’un faible rapport signal sur bruit. Dans les études conventionnelles, ces problèmes sont surmontés en faisant la moyenne d'un grand nombre d'essais chez des individus différents. Toutefois, ces méthodes sont difficiles à transposer à une approche clinique où un seul sujet doit être examiné, du fait d’une forte variabilité inter-individuelle. Ce constat appelle le développement d'approches plus robustes pour pallier un rapport signal sur bruit extrêmement défavorable. Les méthodes d'apprentissage automatique, en particulier les Machines à Vecteurs de Support (SVM) ont la capacité de distinguer des événements EEG qui sont difficilement, voire non distinguables, avec les techniques conventionnelles. Elles offrent dès lors la possibilité de passer de résultats statistiques au niveau du groupe à un résultat personnalisé et par conséquent à un diagnostic donné. Nous proposons dans ce travail de thèse une exploration de la meilleure façon d'extraire les informations pertinentes des enregistrements EEG. Dans un premier temps, nous présentons une revue systématique de la littérature concernant l’application du SVM à l’EEG. Nous mettons en évidence la nécessité d’explorer l’ensemble des paramètres du SVM et d’extraction des caractéristiques du signal pour une performance optimale et reproductible. Nous établissons ensuite si les neuromarqueurs de l'apprentissage de nouvelles chansons sont affectés ou non par l'appréciation musicale via une analyse de groupe, dans le cadre du diagnostic différentiel dépression et maladie d’Alzheimer. Puis nous appliquons le SVM à nos données pour construire des modèles de classification individuels, et nous étudions l’influence de l’optimisation des hyperparamètres. Enfin, nous examinons la fiabilité d’un algorithme génétique pour optimiser l’extraction des caractéristiques avant une classification SVM, pour le diagnostic différentiel des états de conscience pathologiques.

This thesis focuses on the study of the cognitive and neural mechanisms involved in emotional expressions discrimination through fast periodic visual stimulation (FPVS) combined with electroencephalographic recording (EEG). More specifically, three main questions are asked: Is there an influence of an emotional context (complex visual scenes with positive or negative content) on emotional face processing? (Study 1); What are the mechanisms involved in the detection of dynamic and brief emotional expression changes when faces are embedded in natural surroundings? (Study 2); What are the neural basis underlying dynamic and brief emotional changes measured with intracerebral electrophysiological recordings (stereo-electroencephalography - SEEG)? (Study 3). The research findings highlight 1) a fast integration of emotional facial expressions and complex visual scenes over occipito-temporal cortex; 2) the human brain capacity to detect dynamic and brief emotional expression changes despite the high variability of the stimuli (viewpoint, age, ethnic group and surrounding context); 3) the role and differential implication of two key brain regions in the perception of emotional changes: the amygdala and the fusiform gyrus. These main results are discussed in the light of the literature. The conclusion leads to future research perspectives., Cette thèse porte sur l’étude des mécanismes cognitifs et neurophysiologiques impliqués dans la discrimination des expressions émotionnelles par le biais de la stimulation visuelle périodique rapide couplée à l’enregistrement éléctroencéphalographique (EEG). Plus spécifiquement, l’accent est mis sur trois questions clés : Le contexte émotionnel (scènes visuelles à valence positive ou négative) influence-t-il la perception et la reconnaissance des expressions faciales ? (Expérience 1) ; Quels sont les mécanismes impliqués dans la détection de changements dynamiques et rapides des expressions présentées au sein de scènes naturelles ? (Expérience 2) ; Quelles sont les bases neuronales qui sous-tendent la perception des changements dynamiques et rapides des expressions émotionnelles au moyen d’enregistrements électrophysiologiques intracérébraux (stéréo-électroencéphalographie – SEEG) ? (Expérience 3). Les études réalisées ont permis de mettre en évidence : 1) une intégration rapide des expressions faciales émotionnelles et des scènes visuelles complexes au sein du cortex occipito-temporal ; 2) la capacité du cerveau humain à détecter des changements expressifs dynamiques et rapides des visages, et ce malgré la grande variabilité des images présentées (point de vue, âge, origine ethnique et arrière-plan) ; 3) le rôle et l’implication différentielle de deux régions cérébrales clés dans la perception des changements expressifs des visages : l’amygdale et le gyrus fusiforme. Ces principaux résultats sont discutés au regard de la littérature. La conclusion ouvre sur des perspectives de recherche futures.

The Brain-Machine Interface allows a recovery of the upper limb motricity through cerebral plasticity with the closing of the sensory-motor loop. In order to allow a grasping movement of the upper limb through the BCI, it is necessary to be able to detect properly the subject's cerebral signal, more particularly the intention to act. Material and method: a Study of the feasibility Which Described the cerebral signal in 10 healthy subjects was carried out during one year. The brain signal was analyzed using a non-invasive, EEGbased, Tmsi MCI device during global and fine upper limb grasping tasks. The main objective was to show the ability of this system to detect intention to act. Subjects performed 3 tasks: key grip, grasping and bimanual grasping, 12 Times each, and a rest phase. Results: the BCI Tmsi device made it possible to detect the intention to act, by broadening the acquisitions of the brain signal initially studied and thus allowing a combination of customized frequency bands optimizing the capabilities of the classifier in its analysis of the signal. It was not possible to include post-stroke patients due to technical issues and recruitment difficulties during the health crisis. Conclusion: the BCI Tmsi device used for our study allows the detection of the intention to act in 10 healthy subjects. It is now necessary to use this BCI to study the cerebral signal of vascular hemiplegic patients included in the EPrehension Stroke protocol, in order to use the BCI as a trigger for a finger extensor FES system.; L’Interface Cerveau-machine permet une récupération de la motricité du membre supérieur via la plasticité cérébrale grâce à une fermeture de la boucle sensori-motrice. Afin de permettre un mouvement de préhension du membre supérieur via une ICM, il est nécessaire de pouvoir détecter correctement le signal cérébral du sujet notamment l'intention d’agir. Matériel et méthode : une étude de faisabilité, descriptive du signal cérébral chez 10 sujets sains a été réalisé pendant un an. Le signal cérébral a été analysé via un dispositif d’ICM Tmsi, non invasif, basé sur l’EEG, lors de tâches de préhension globale et fine du membre supérieur. L’objectif principal était de montrer la capacité de ce système à détecter l’intention d’agir. Les sujets réalisaient 3 tâches : key grip, grasping et grasping bimanuel, avec 12 répétitions pour chacune d’entre elles, et une phase de repos. Résultats : le dispositif d’ICM Tmsi a permis de détecter l’intention d’agir, par élargissant des acquisitions du signal cérébral étudié initialement et en autorisant par ce fait une combinaison de bandes de fréquence personnalisée optimisant les capacités du classificateur dans son analyse du signal. Il a été impossible d’inclure des patients post AVC du fait de problèmes techniques rencontrés, ainsi que de difficultés de recrutement dans le contexte de crise sanitaire. Conclusion : le dispositif d’ICM Tmsi utilisé pour notre étude permet de détecter l'intention d’agir chez 10 sujets sains. Il est nécessaire maintenant d’utiliser cette ICM pour étudier le signal cérébral de patients hémiplégiques vasculaires inclus dans le protocole EPréhension Stroke, pour espérer utiliser l’ICM comme déclencheur d’un système de SEF d’extenseurs des doigts.

La N2pc et la N2pb sont des composantes électrophysiologiques négatives qui reflètent le déploiement de l’attention. Nous avons examiné l'activité postérieure controlatérale induite par des cibles latérales (N2pc) et l’activité bilatérale (N2pb) induite par des cibles placées sur la ligne médiane verticale, activités qui n’avaient jamais été comparées directement. Des affichages visuels comportant des diamants de couleur saillante (éléments saillants) parmi des distracteurs étaient présentés à des participants. Les effets attentionnels furent isolés en soustrayant une condition contrôle ne contenant que des distracteurs aux conditions comportant aussi des éléments saillants. L’étude a révélé deux facteurs critiques : le nombre d’éléments saillants et l’hémichamp vertical dans lequel ils apparaissaient. Pour l’hémichamp bas, l’amplitude des composantes augmentait avec le nombre d’éléments et avaient des distributions spatiales similaires, suggérant que la N2pb agirait comme une N2pc « bilatérale », et reflèterait des générateurs similaires. Pour l’hémichamp haut, les composantes augmentaient aussi avec le nombre d’éléments, mais les distributions se sont révélées étonnamment positives et plus centrées sur le cuir chevelu, suggérant des générateurs inversés pour les deux champs visuels. Enfin, le décalage de 50 ms enregistré entre l'activité ipsilatérale et controlatérale explique l’onde différentielle biphasique créée par la soustraction « contra minus ipsi ». Une N2pc négative plus petite précédemment rapportée pour les stimuli de l'hémichamp haut reflétait probablement le lobe négatif de cette onde différentielle biphasique (dominée par la réponse ipsilatérale). Ces résultats appellent à une séparation systématique des données entre les champs haut et bas dans les études portant sur l'attention visuo-spatiale., N2pc and N2pb are negative ERP components reflecting attentional deployment but have never been directly compared. We explored to what extent they reflect similar underlying mechanisms of attention by comparing the contralateral activity elicited by lateral oddballs (N2pc) to the bilateral signal (N2pb) elicited by vertical midline oddballs. In different tasks, we used a multi-frame procedure to present pop-out color diamonds (oddballs) among distractors. A homogeneous condition contained only distractors (0 oddballs) and served as a control condition that was subtracted from oddball-present conditions to isolate attention effects. The number of oddballs (1, 2, or 3) and the vertical hemifield containing them (upper vs. lower) were two critical factors. For the lower hemifield, the signal amplitude increased with the number of oddballs, otherwise had similar effects and scalp distributions, suggesting N2pb acts as a bilateral N2pc and likely reflects similar underlying generators. For the upper hemifield, they also both increased with the number of oddballs, but the scalp distributions were positive and more centered, suggesting inverted generators across the two vertical hemifields. Ipsilateral activity occurred about 50 ms after contralateral activity and of a similar magnitude, producing a biphasic contra minus ipsi difference wave. Previously reported smaller negative N2pc components for upper hemifield stimuli likely reflected the negative lobe of this biphasic difference wave (dominated by the ipsilateral response). The results compel us to argue for the importance of a systematic separation of data for upper vs. lower hemifields in studies of visuo-spatial attention.

La stimulation transcrânienne par courant alternatif (tACS) est une technique de stimulation non invasive du cerveau qui est d’un intérêt croissant, entre autres pour ses effets sur les ondes cérébrales intrinsèques. Par opposition à la stimulation transcranienne par courant direct (tDCS), la tACS permet l’administration d’un courant sinusoïdal ajusté à la fréquence endogène individuelle d’un individu. Les oscillations cérébrales constituant la bande de fréquence alpha (8-12 Hz) sont parmi les plus étudiées en raison de leurs associations variées avec les fonctions et états cérébraux. Un nombre important d’études ont montré l’efficacité de la tACS de diverses façons pour augmenter la puissance de l’activité EEG dans la bande de fréquence alphal’onde alpha. Cependant, l’hétérogénéité des paramètres de stimulation, particulièrement l’intensité, rend l’implémentation de nouveaux protocoles ardue. En effet, il n’y a actuellement aucun consensus sur les paramètres optimaux de stimulation pour moduler l’activité EEG dans la bande de fréquence alphal’onde alpha. Ce projet a pour but de documenter l’impact différentiel de contrôler les caractéristiques de stimulation tACS, soit l’intensité, la fréquence et le site (antérieur ou postérieur) de stimulation. À cette fin, 20 participants en santé ont pris part à notre étude, chacun soumis à 4 conditions de stimulation tACS, échelonnées sur 2 jours (2 blocs par jour). Pour chaque condition expérimentale, la stimulation tACS a été administrée de façon continue via 2 électrodes pendant 20 minutes. Deux conditions actives de tACS ont été réalisées aux sites PO7-PO8 (Système International EEG 10-10), l’une à Fréquence Alpha Individuelle (IAF) et l’autre à Fréquence Theta Individuelle (ITF), qui ont été prédéterminées par une session EEG, au repos et les yeux ouverts, de 5 minutes a priori. Deux conditions de stimulation ont été effectuées avec les électrodes de stimulation positionnées aux sites F3F4 (Système International EEG 10-20), à IAF ou à intensité SHAM (montée de courant 15 secondes seulement). L’intensité de stimulation a été ajustée en respectant le degré de confort de chaque participant, selon une échelle standardisée de désagréabilité (≤ 40 sur 100), et ne pouvait excéder 6 mA. La seconde séance journalière était exécutée 180 minutes après la première séance de tACS. Afin d’évaluer les niveaux de fatigue, les participants ont eu à réaliser une tâche psychomotrice de vigilance (PVT) durant la tACS. Toutes les conditions ont été contrebalancées. Les résultats suggèrent que la tACS ajustée à IAF a été plus efficace que les conditions ITF et SHAM afin d’augmenter la puissance alpha. Pour les deux sites de stimulation IAF tACS, l’augmentation de puissance spectrale la plus importante a été obtenue en tACS antérieure; par contre cette augmentation est distale et spécifique aux générateurs alpha, en pariéto-occipital. Pour ce qui est du montage tACS postérieur, l’augmentation alpha est observée pour les deux régions cérébrales, frontale et postérieure, tout en démontrant un effet d’augmentation préférentiel sur la puissance alpha, versus les autres bandes de fréquence theta et beta. Cette étude propose une évidence préliminaire que la tACS ajustée à IAF à plus hautes intensités est bien tolérée et démontre que l’optimisation de la technique peut avoir un impact prometteur dans le domaine., Transcranial alternating current stimulation (tACS) is a non-invasive brain stimulation technique increasingly used for its modulating effect on intrinsic brain oscillations. In comparison to transcranial direct current stimulation (tDCS), tACS allows the administration of a sinusoidal current adjusted to one’s endogenous measured frequency. Oscillations within the alpha band range (8-12 Hz) are among the most studied, given their various associations with brain functions and states. A number of studies have proven to be effective in increasing alpha power using tACS through diverse methods. However, the heterogeneity of stimulation parameters, notably the intensity, makes it difficult to implement new tACS protocol. Indeed, there is currently no consensus on optimal stimulation parameters to modulate the alpha rhythm. The current project aimed to document the differential impact of controlling for key tACS stimulation characteristics, namely the stimulation intensity, the stimulation frequency and the stimulation site (anterior or posterior). To this end, we conducted a study, in which 20 healthy participants underwent four different tACS conditions conducted over two non-consecutive days (2 blocks per day). In each experimental condition, tACS stimulation was continuously delivered via two electrodes for a total duration of 20 minutes. Two active tACS conditions were administered at electrode sites PO7-PO8 (10-10 International System) at either the Individual’s Alpha Frequency (IAF) or at the Individual’s Theta Frequency (ITF), which were a priori determined via a 5-minute pre-stimulation EEG recording with eyes open at rest. Two stimulation conditions were performed with stimulating electrodes positioned over F3-F4 electrode sites, at IAF or sham intensity (ramp-up of 15 seconds). The stimulation intensity was set according to the participant’s own rating of unpleasantness on a standardized unpleasantness scale (≤ 40 out of 100) and could not exceed 6 mA. The second tACS condition was administered 180 minutes after the first tACS condition. To assess for fatigue levels, participants were asked to perform a psychomotor vigilance task (PVT) during tACS. All conditions were counterbalanced. Results suggest that alpha tACS stimulation adjusted to IAF was effective in increasing alpha power. Of the two stimulating sites, anterior alpha tACS stimulation induced greatest increases in alpha power, maximal when set to IAF, although specific to alpha generators’ site. Posterior alpha tACS stimulation showed overall increase both over frontal and posterior brain areas. These effects persisted at the 60-minute recording for the anterior tACS only. The current pilot study provides preliminary evidence that posterior tACS stimulation adjusted to IAF at higher intensities is well tolerated and shows potential as an effective brain stimulation technique to increase posterior alpha power.

La reconnaissance visuelle est un processus temporel : d’abord, l’information visuelle est reçue sur notre rétine de manière continue à travers le temps; ensuite, le traitement de l’information visuelle par notre cerveau prend un certain temps à s’effectuer; finalement, notre perception est toujours fonction autant des expériences acquises dans le passé que de l’input sensoriel présent. Les interactions entre ces aspects temporels de la reconnaissance sont rarement abordées dans la littérature. Dans cette thèse, nous évaluons l’échantillonnage de l’information visuelle à travers le temps pendant une tâche de reconnaissance, comment il se traduit dans le cerveau et comment il est modulé par des attentes spécifiques. Plusieurs études indiquent que nos attentes modulent notre perception. Comment l’attente d’un objet spécifique influence nos représentations internes demeure cependant largement inconnu. Dans le premier article de cette thèse, nous utilisons une variante de la technique Bubbles pour retrouver avec précision le décours temporel de l’utilisation d’information visuelle pendant la reconnaissance d’objets, lorsque les observateurs s’attendent à voir un objet spécifique ou non. Nous observons que les attentes affectent la représentation de différents attributs différemment et qu’elles ont un effet distinct à différents moments pendant la réception d’information visuelle. Dans le deuxième article, nous utilisons une technique similaire en conjonction avec l’électroencéphalographie (EEG) afin de révéler pour la première fois le traitement, à travers le temps, de l’information reçue à un moment spécifique pendant une fixation oculaire. Nous démontrons que l’information visuelle n’est pas traitée de la même manière selon le moment auquel elle est reçue sur la rétine, que ces différences ne sont pas explicables par l’adaptation ou l’amorçage, qu’elles sont d’origine au moins partiellement descendante et qu’elles corrèlent avec le comportement. Finalement, dans le troisième article, nous approfondissons cette investigation en utilisant la magnétoencéphalographie (MEG) et en examinant l’activité dans différentes régions cérébrales. Nous démontrons que l’échantillonnage de l’information visuelle est hautement variable selon le moment d’arrivée de l’information sur la rétine dans de larges parties des lobes occipitaux et pariétaux. De plus, nous démontrons que cet échantillonnage est rythmique, oscillant à diverses fréquences entre 7 et 30 Hz, et que ces oscillations varient en fréquences selon l’attribut échantillonné., Visual recognition is a temporal process: first, visual information is continuously received through time on our retina; second, the processing of visual information by our brain takes time; third, our perception is function of both the present sensory input and our past experiences. Interactions between these temporal aspects have rarely been discussed in the literature. In this thesis, we assess the sampling of visual information through time during recognition tasks, how it is translated in the brain, and how it is modulated by expectations of specific objects. Several studies report that expectations modulate perception. However, how the expectation of a specific object modulates our internal representations remains largely unknown. In the first article of this thesis, we use a variant of the Bubbles technique to uncover the precise time course of visual information use during object recognition when specific objects are expected or not. We show that expectations modulate the representations of different features differently, and that they have distinct effects at distinct moments throughout the reception of visual information. In the second article, we use a similar method in conjunction with electroencephalography (EEG) to reveal for the first time the processing, through time, of information received at a specific moment during an eye fixation. We show that visual information is not processed in the same way depending on the moment at which it is received on the retina, that these differences cannot be explained by simple adaptation or repetition priming, that they are of at least partly top- down origin, and that they correlate with behavior. Finally, in a third article, we push this investigation further by using magnetoencephalography (MEG) and examining brain activity in different brain regions. We show that the sampling of visual information is highly variable depending on the moment at which information arrives on the retina in large parts of the occipital and parietal lobes. Furthermore, we show that this sampling is rhythmic, oscillating at multiple frequencies between 7 and 30 Hz, and that these oscillations vary according to the sampled feature.

This Phd thesis is about the theoretical and practical stakes of the possibilities for cross-over between neurosciences and cinema. It takes as a starting point my project Emotive Cinema (2014). This is a prototype of neuro-interactive cinema, where the screenplay of the film is affected by the viewer’s emotional state (first part).This led us towards a theoretical questioning concerning emotions and perception (part two and three), applied to the cinematic situation, traversing different fields, such as the neurosciences, philosophy, psychology and psychoanalysis. Different approaches which have the common aim of better understanding the spectator's experience. The fourth part of the thesis seeks to imagine the future evolutions of cinema. The hypothesis has a tight proximity with sciences, which is why we are presenting therapeutic prototypes for psycho-somatic issues, as well as cinematic prototypes. This concludes with the recent explorations of Emotive Cinema into Virtual Reality, Emotive VR , a neuro-interactive prototype of a film in 360° and VR untitled Freud's last hypnosis” , which is presented as the practical part of the Phd.; La thèse porte sur les enjeux théoriques et pratiques du croisement entre dispositif cinématographique et neurosciences. Le point d'étude initial est le cas du Cinéma émotif, réalisé par l'auteur en 2014, qui est un prototype de cinéma neuro-interactif dans lequel les émotions influencent le scénario du film (première partie). Cet exemple nous invite à une réflexion théorique sur les émotions et la perception (parties deux et trois), en convoquant de façon trans-disciplinaire des notions philosophiques et scientifiques A chaque fois l'enquête a pour enjeu de mieux comprendre ce qu'est l'expérience psycho-physiologique du spectateur de cinéma, s'intéressant aussi à des approches thérapeutiques qui explore la dimension psycho-somatique, comme le mesmérisme, l'hypnose et la psychanalyse. La quatrième partie se projette dans les possibles du cinéma à venir. Alors que le numérique multiplie les possibilités techniques, les nouveaux outils de mesure physiologiques donnent des indications sur l'expérience intérieure du spectateur, qui peuvent devenir des données d'interaction implicites avec le film. Les questions d'immersion et d'interaction, réactivés par la réalité virtuelle sont abordés à la lumière des parties précédentes, en s'appuyant sur une conception phénoménologique de la perception. La thèse se termine sur la présentation du dispositif neuro-interactif en réalité virtuelle et 360°, Emotive VR, avec son film pilote sur Freud, réalisé par l'auteur et constituant la partie pratique de la thèse.

International audience; Rapid relaxation devices developed by private companies propose rapid solutions to fight against stress or anxiety. However, there have been insufficient scientific studies on these devices. In a previous article, we evaluated the variation of 15 physiological and psychological parameters before and after relaxation in 4 groups of participants using 3 different rapid (15 minute) relaxation devices with sensorial immersion and a control group using no device. This pilot study included 40 participants, 12 males and 28 females, aged 27-68 years old with an average of 42.7 ± 11.5 years old and showed that some parameters were more relevant for the analysis of these relaxation devices and suggested some differences in the relaxation processes between devices. We hypothesized that by analyzing physiological parameters recorded during the rapid relaxation process in the same population, we could unravel the previously observed pre-post treatment variations. The measurements included brain wave electroencephalography (Muse2 EEG) recordings, respiration rhythm (mechanical abdominal movements) and heart rate variability parameters (PPG signals). The objective of the study was to identify the physiological parameters recorded during relaxation of interest to discriminate the groups and to study the effects of the devices on these parameters. The EEG recordings showed differences in dominant waves between groups. In addition, the Be-Breathe intervention group exhibited a decreased respiration rate compared to the control group, and a simultaneous increase in heart rate variability parameters, while other groups showed less significant variations in their respiration or heart rate variables, which was confirmed by a k-means cluster analysis. We discuss how these variations observed during rapid relaxation could contribute to the differences that we previously observed pre and post relaxation interventions. Finally, we built a model to determine which parameters discriminate best between the groups.; Les dispositifs de relaxation rapide développés par des entreprises privées proposent des solutions rapides pour lutter contre le stress ou l'anxiété. Cependant, les études scientifiques sur ces dispositifs sont insuffisantes. Dans un article précédent, nous avons évalué la variation de 15 paramètres physiologiques et psychologiques avant et après la relaxation dans 4 groupes de participants utilisant 3 différents appareils de relaxation rapide (15 minutes) avec immersion sensorielle et un groupe témoin n'utilisant aucun appareil. Cette étude pilote a inclus 40 participants, 12 hommes et 28 femmes, âgés de 27 à 68 ans avec une moyenne de 42,7 ± 11,5 ans et a montré que certains paramètres étaient plus pertinents pour l'analyse de ces dispositifs de relaxation et suggéraient des différences dans le processus de la relaxation entre les appareils. Nous avons émis l'hypothèse qu'en analysant les paramètres physiologiques enregistrés au cours du processus de relaxation rapide dans la même population, nous pourrions démêler les variations pré-post-traitement précédemment observées. Les mesures comprenaient des enregistrements d'électroencéphalographie des ondes cérébrales (Muse2 EEG), du rythme respiratoire (mouvements abdominaux mécaniques) et des paramètres de variabilité de la fréquence cardiaque (signaux PPG). L'objectif de l'étude était d'identifier les paramètres physiologiques enregistrés lors de la relaxation qui pourraiet être d'intérêt pour discriminer les groupes et étudier les effets des dispositifs sur ces paramètres. Les enregistrements EEG ont montré des différences dans les ondes dominantes entre les groupes. De plus, le groupe d'intervention Be-Breathe a présenté une diminution de la fréquence respiratoire par rapport au groupe témoin et une augmentation simultanée des paramètres de variabilité de la fréquence cardiaque, tandis que d'autres groupes ont montré des variations moins significatives de leurs variables de respiration ou de fréquence cardiaque, ce qui a été confirmé par un Analyse de cluster k-means. Nous discutons de la façon dont ces variations observées lors d'une relaxation rapide pourraient contribuer aux différences que nous avons précédemment observées avant et après les interventions de relaxation. Enfin, nous avons construit un modèle pour déterminer quels paramètres permettent le mieux de discriminer les groupes.

International audience; Ce papier présente un ensemble de données original d'interactions contrôlées, en se concentrant sur l'étude des feedbacks. Il s'agit d'enregistrements de différentes conversations entre un médecin et un patient, jouées par des acteurs. Dans ce corpus, le patient est principalement un auditeur et produit différents feedbacks, dont certains sont (volontairement) incongrus. De plus, ces conversations ont été resynthétisées dans un contexte de réalité virtuelle, dans lequel le patient est joué par un agent artificiel. Le corpus final est constitué de différents films de conversations humain-humain, ainsi que les mêmes conversations rejouées dans un contexte humain-machine, ce qui donne le premier corpus parallèle humain-humain/humain-machine. Le corpus est ensuite enrichi de différentes annotations multimodales aux niveaux verbal et non verbal. De plus, ce corpus a été enrichi de données de perception subjective et de données neurophysiologique. Nous avons en effet conçu une expérience au cours de laquelle différents participants devaient regarder les films du corpus et donner une évaluation de l'interaction. Au cours de cette tâche, nous avons mesuré l’activité cérébrale du participant par électroencéphalographie. L'ensemble de données Brain-IHM est conçu dans un triple but : 1/ étudier les feedbacks en comparant les feedbacks congruents versus incongruents 2/ comparer la perception des feedbacks produit par l’humain versus la machine 3/ étudier les bases cérébrales de la perception des feedbacks.