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During the second half of the nineteenth century in Great Britain, a substantial number of articles, conferences and books were dedicated to the mind-body problem. This period was indeed marked by the Darwinian theory, the development of brain sciences, together with the fight for intellectual leadership between some scientists and traditional authorities. A certain number of scientists rejected the theological tutelage of science as well as the metaphysical studies of the mind. They defended an experimental approach to the mind-body problem. Therefore, they started developing their own philosophy of mind. The most controversial thesis debated in this overall context was the thesis of epiphenomenalism formulated by Thomas Huxley in 1874. He argued that mind was causally inefficient, thus saying that the conscious will was an illusion. The defence of this astonishing position is related to two other main ideas: metaphysical agnosticism and the mechanical conception of the world. Even though it was widely accepted among Huxley’s close colleagues, this thesis was criticised by some people who also defended a scientific study of the mind. The mind-body problem thus appeared to us as a new way to enter the controversies of this time. Its study enabled us to identify a philosophical movement, which we labelled “Victorian psycho-physiological philosophy” and which this work aims at providing a global and systematic exploration of. The main authors of this study are the following: Thomas Henry Huxley, John Tyndall, William Clifford, Henry Maudsley, Alexander Bain, William B. Carpenter, George Henry Lewes and George Romanes.; Dans la seconde moitié du XIXᵉ siècle britannique, le nombre d’ouvrages, d’articles ou de conférences se rapportant au problème des rapports entre l’esprit et le corps est particulièrement conséquent. En effet, cette époque est caractérisée par la formulation de la théorie de l’évolution de Darwin, par l’émergence des sciences du cerveau, et par une lutte pour l’autorité intellectuelle entre les élites traditionnelles et certains scientifiques fraîchement arrivés sur la scène culturelle. Dans ce cadre, des scientifiques, rejetant la tutelle métaphysique ou théologique de la science, souhaitent aussi arracher la question de l'esprit des mains des métaphysiciens et théologiens, pour proposer une étude expérimentale des liens entre phénomènes physiques et phénomènes mentaux. Ils s'aventurent alors sur le terrain de la philosophie de l'esprit, proposant leurs propres théories concernant les relations de l'esprit et du corps. La thèse centrale et très discutée est celle de l’épiphénoménisme, telle qu’elle a été présentée par Thomas Henry Huxley en 1874. Elle stipule l'inefficacité causale des états mentaux sur le corps, animal ou humain, et fait de la volonté une illusion de la conscience. La formulation originaire de l'épiphénoménisme est par ailleurs solidaire de deux autres thèses centrales : l'agnosticisme métaphysique et la conception mécaniste du monde. Toutefois, certains scientifiques ou philosophes qui militent en faveur d’une prise en compte de la physiologie dans l’étude de l’esprit ne souscrivent pas à l’épiphénoménisme. Les critiques formulées à l’encontre de l’automatisme de Huxley ne proviennent donc pas uniquement des défenseurs de la liberté métaphysique et de la responsabilité humaine. Par ailleurs, il est possible de relever des nuances voire des désaccords théoriques chez les divers adhérents à l’automatisme. Le problème des rapports de l’esprit et du corps constitue à nos yeux une nouvelle porte d’entrée dans les débats de cette époque. Il nous a permis d’identifier un mouvement philosophique que nous avons qualifié de « philosophie psychophysiologique victorienne » et dont cette thèse a pour ambition d'être la première exploration globale et systématique. Les principaux auteurs étudiés sont les suivant : Thomas Henry Huxley, John Tyndall, William Clifford, Henry Maudsley, Alexander Bain, William B. Carpenter, George Henry Lewes et George Romanes.

During the second half of the nineteenth century in Great Britain, a substantial number of articles, conferences and books were dedicated to the mind-body problem. This period was indeed marked by the Darwinian theory, the development of brain sciences, together with the fight for intellectual leadership between some scientists and traditional authorities. A certain number of scientists rejected the theological tutelage of science as well as the metaphysical studies of the mind. They defended an experimental approach to the mind-body problem. Therefore, they started developing their own philosophy of mind. The most controversial thesis debated in this overall context was the thesis of epiphenomenalism formulated by Thomas Huxley in 1874. He argued that mind was causally inefficient, thus saying that the conscious will was an illusion. The defence of this astonishing position is related to two other main ideas: metaphysical agnosticism and the mechanical conception of the world. Even though it was widely accepted among Huxley’s close colleagues, this thesis was criticised by some people who also defended a scientific study of the mind. The mind-body problem thus appeared to us as a new way to enter the controversies of this time. Its study enabled us to identify a philosophical movement, which we labelled “Victorian psycho-physiological philosophy” and which this work aims at providing a global and systematic exploration of. The main authors of this study are the following: Thomas Henry Huxley, John Tyndall, William Clifford, Henry Maudsley, Alexander Bain, William B. Carpenter, George Henry Lewes and George Romanes.; Dans la seconde moitié du XIXᵉ siècle britannique, le nombre d’ouvrages, d’articles ou de conférences se rapportant au problème des rapports entre l’esprit et le corps est particulièrement conséquent. En effet, cette époque est caractérisée par la formulation de la théorie de l’évolution de Darwin, par l’émergence des sciences du cerveau, et par une lutte pour l’autorité intellectuelle entre les élites traditionnelles et certains scientifiques fraîchement arrivés sur la scène culturelle. Dans ce cadre, des scientifiques, rejetant la tutelle métaphysique ou théologique de la science, souhaitent aussi arracher la question de l'esprit des mains des métaphysiciens et théologiens, pour proposer une étude expérimentale des liens entre phénomènes physiques et phénomènes mentaux. Ils s'aventurent alors sur le terrain de la philosophie de l'esprit, proposant leurs propres théories concernant les relations de l'esprit et du corps. La thèse centrale et très discutée est celle de l’épiphénoménisme, telle qu’elle a été présentée par Thomas Henry Huxley en 1874. Elle stipule l'inefficacité causale des états mentaux sur le corps, animal ou humain, et fait de la volonté une illusion de la conscience. La formulation originaire de l'épiphénoménisme est par ailleurs solidaire de deux autres thèses centrales : l'agnosticisme métaphysique et la conception mécaniste du monde. Toutefois, certains scientifiques ou philosophes qui militent en faveur d’une prise en compte de la physiologie dans l’étude de l’esprit ne souscrivent pas à l’épiphénoménisme. Les critiques formulées à l’encontre de l’automatisme de Huxley ne proviennent donc pas uniquement des défenseurs de la liberté métaphysique et de la responsabilité humaine. Par ailleurs, il est possible de relever des nuances voire des désaccords théoriques chez les divers adhérents à l’automatisme. Le problème des rapports de l’esprit et du corps constitue à nos yeux une nouvelle porte d’entrée dans les débats de cette époque. Il nous a permis d’identifier un mouvement philosophique que nous avons qualifié de « philosophie psychophysiologique victorienne » et dont cette thèse a pour ambition d'être la première exploration globale et systématique. Les principaux auteurs étudiés sont les suivant : Thomas Henry Huxley, John Tyndall, William Clifford, Henry Maudsley, Alexander Bain, William B. Carpenter, George Henry Lewes et George Romanes.

Two themes have puzzled the research on developmental and learning disorders for decades. First, some of the risk and protective factors behind developmental challenges are suggested to be shared and some are suggested to be specific for a given condition. Second, language-based learning difficulties like dyslexia are suggested to result from or correlate with non-linguistic aspects of information processing as well. In the current study, we investigated how adults with developmental dyslexia or ADHD as well as healthy controls cluster across various dimensions designed to tap the prominent non-linguistic theories of dyslexia. Participants were 18–55-year-old adults with dyslexia (n = 36), ADHD (n = 22), and controls (n = 35). Non-linguistic theories investigated with experimental designs included temporal processing impairment, abnormal cerebellar functioning, procedural learning difficulties, as well as visual processing and attention deficits. Latent profile analysis (LPA) was used to investigate the emerging groups and patterns of results across these experimental designs. LPA suggested three groups: (1) a large group with average performance in the experimental designs, (2) participants predominantly from the clinical groups but with enhanced conditioning learning, and (3) participants predominantly from the dyslexia group with temporal processing as well as visual processing and attention deficits. Despite the presence of these distinct patterns, participants did not cluster very well based on their original status, nor did the LPA groups differ in their dyslexia or ADHD-related neuropsychological profiles. Remarkably, the LPA groups did differ in their intelligence. These results highlight the continuous and overlapping nature of the observed difficulties and support the multiple deficit model of developmental disorders, which suggests shared risk factors for developmental challenges. It also appears that some of the risk factors suggested by the prominent non-linguistic theories of dyslexia relate to the general level of functioning in tests of intelligence., SCOPUS: ar.j, info:eu-repo/semantics/published

This post-doctoral dissertation (habilitation) aims to provide a detailed synthesis of my research activities performed after my PhD, across the 2011-2019 period. I have gathered and presented some works with the intention to better describe and understand the limitations to physical exercise in chronic respiratory disorders (CRD). My approach suggests a complementary between whole-body exercise tests and isolated muscle assessments. The usefulness of these tests is exemplified through the presentation of several studies conducted in people with cystic fibrosis, chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and obstructive sleep apnea.Collectively, some of our results suggest that each maximal and submaximal whole-body exercise test has its own interests and limitations. These tests should be viewed as complementary rather than interchangeable. The choice and frequency for the use of these tests should be considered with an individualized approach, taking into consideration the nature of the disease, its severity, some events modulating disease progression and hospital resources. Whole-body exercise tests, albeit useful to det ct and quantify exercise intolerance, are often less adapted to identify some of the underlying physiological mechanisms. In particular, the various neuromuscular abnormalities observed in people with CRD legitimize the evaluation of physical abilities using tests that isolate peripheral muscle function.Despite arguments supporting peripheral muscle abnormalities in cystic fibrosis, our studies suggest a preserved muscle metabolic function and contractility during local fatiguing exercises in individuals with mild to moderate lung disease. Some of our recent works now investigate the potential influence of CFTR genotype severity on peripheral muscle function in people with cystic fibrosis. Beyond peripheral factors, there are strong evidences supporting corticospinal abnormalities in CRD, especially in severe phenotypes, possibly linked with peripheral muscle dysfunction in these individuals. We found that cerebrovascular and corticospinal abnormalities observed at rest in people with severe obstructive sleep apnea persisted during physical exercise, with a potential contribution to reduced muscle strength, increased muscle fatigability or reduced maximal aerobic capacities.The last part of this dissertation is dedicated to the presentation of future research perspectives. I propose a rationale that legitimate the examination of limitations to physical exercise in aging individuals with CRD in demanding cognitive-motor contexts. We are currently investigating the hypothesis of a particular increase in muscle fatigability in people with COPD during cognitive-motor dual-tasks, related with abnormalities in central command. The traditional neuromuscular indicators are, however, somewhat limited for the understanding of such a complex phenomenon, which is influenced by several interconnected components (i.e. cortical, spinal, muscular). We are currently developing a methodology for facilitating the use of various indicators of neuromuscular complexity derived from nonlinear dynamics, in the specific context of muscle fatigability. The use of such indicators adapted to the study of the complexity of the neuromuscular system will allow shedding light on the psychophysiological limitations experienced by the individuals with CRD in demanding cognitive-motor contexts. Such investigations will favor the development of new treatment modalities in these specific populations; Ce mémoire d’habilitation à diriger des recherches a pour objectif de présenter une synthèse détaillée de mes activités de recherche post-thèse, sur la période 2011-2019. Ces travaux ont été regroupés et présentés dans l’objectif général d’une meilleure caractérisation et compréhension des limitations à l’effort dans les maladies respiratoires chroniques (MRC). L’approche que je développe ici suggère une complémentarité des évaluations de la tolérance à l’effort global d’une part, et de la fonction musculaire périphérique d’autre part. L’intérêt de ces tests est illustré ici au travers de plusieurs études conduites chez des personnes atteintes de mucoviscidose, de bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) et du syndrome d'apnée obstructive du sommeil. Collectivement, certains de nos résultats suggèrent que les tests d’effort globaux, qu’ils soient maximaux ou sous-maximaux, présentent tous leur propres limites et intérêts. Ces tests ne sont pas interchangeables mais plutôt complémentaires. Le choix et la fréquence d’utilisation de ces tests doivent se faire selon une approche individualisée, en fonction de la pathologieconsidérée, de sa sévérité, de certains évènements conditionnant l’évolution de la maladie, et des ressources du centre hospitalier. Ces tests globaux, utiles pour détecter une intolérance à l’effort, restent peu adaptés pour identifier certains mécanismes physiologiques sous-jacents.En particulier, les différentes anomalies neuromusculaires retrouvées dans les MRC justifient une évaluation des aptitudes physiques sur des efforts isolant la fonction neuromusculaire. Malgré la présence d’un rationnel élevé en faveur d’anomalies périphériques dans la mucoviscidose, nos travaux suggèrent une fonction contractile et métabolique normale au cours d’efforts fatigants localisés chez des personnes avec atteinte légère à modérée. Certains de nos travaux actuels visent maintenant à déterminer si la sévérité de la mutation CFTR pourrait jouer un rôle sur la présence d’anomalies musculaires dans cette maladie. Au-delà d’arguments périphériques, il existe un rationnel élevé en faveur d’anomalies corticospinales en lien avec la dysfonction musculaire dans les phénotypes les plus sévères de certaines MRC. Certains de nos travaux ont notamment montré que les anomalies corticospinales et cérébrovasculaires présentes au repos chez des individus apnéiques sévères persistaient au cours de l’exercice, pouvant contribuer à la réduction de force musculaire, à l’augmentation de la fatigabilité musculaire ou encore à une réduction des capacités maximales aérobies.La dernière partie de ce mémoire est dédiée à la présentation de différentes perspectives de recherche. Je propose un rationnel justifiant de s’intéresser aux limitations à l’effort des individus MRC âgés dans des contextes cognitivo-moteur exigeants. Nous testons actuellement l’hypothèse d’une fatigabilité musculaire particulièrement accrue chez des personnes BPCO en condition de double tâche cognitivo-motrice, en lien notamment avec des anomalies de la commande centrale. Les indicateurs neuromusculaires classiques sont cependant limités pour la compréhension d’un phénomène aussi complexe, sous l’influence de différentes interactions corticales, spinales et musculaires. Ainsi, nous développons actuellement une méthodologie afin de faciliter l’utilisation de différents indicateurs de complexité neuromusculaire, issus de la dynamique non-linéaire, en condition de fatigabilité musculaire. L’utilisation d’indicateurs adaptés à l’étude de la complexité du système neuromusculaire permettra une meilleure compréhension des limitations psychophysiologiques éprouvées par les individus MRC dans des contextes cognitivo-moteurs exigeants, pouvant favoriser à terme le développement de nouvelles modalités de prise en charge pour ces populations spécifiques.

This post-doctoral dissertation (habilitation) aims to provide a detailed synthesis of my research activities performed after my PhD, across the 2011-2019 period. I have gathered and presented some works with the intention to better describe and understand the limitations to physical exercise in chronic respiratory disorders (CRD). My approach suggests a complementary between whole-body exercise tests and isolated muscle assessments. The usefulness of these tests is exemplified through the presentation of several studies conducted in people with cystic fibrosis, chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and obstructive sleep apnea.Collectively, some of our results suggest that each maximal and submaximal whole-body exercise test has its own interests and limitations. These tests should be viewed as complementary rather than interchangeable. The choice and frequency for the use of these tests should be considered with an individualized approach, taking into consideration the nature of the disease, its severity, some events modulating disease progression and hospital resources. Whole-body exercise tests, albeit useful to det ct and quantify exercise intolerance, are often less adapted to identify some of the underlying physiological mechanisms. In particular, the various neuromuscular abnormalities observed in people with CRD legitimize the evaluation of physical abilities using tests that isolate peripheral muscle function.Despite arguments supporting peripheral muscle abnormalities in cystic fibrosis, our studies suggest a preserved muscle metabolic function and contractility during local fatiguing exercises in individuals with mild to moderate lung disease. Some of our recent works now investigate the potential influence of CFTR genotype severity on peripheral muscle function in people with cystic fibrosis. Beyond peripheral factors, there are strong evidences supporting corticospinal abnormalities in CRD, especially in severe phenotypes, possibly linked with peripheral muscle dysfunction in these individuals. We found that cerebrovascular and corticospinal abnormalities observed at rest in people with severe obstructive sleep apnea persisted during physical exercise, with a potential contribution to reduced muscle strength, increased muscle fatigability or reduced maximal aerobic capacities.The last part of this dissertation is dedicated to the presentation of future research perspectives. I propose a rationale that legitimate the examination of limitations to physical exercise in aging individuals with CRD in demanding cognitive-motor contexts. We are currently investigating the hypothesis of a particular increase in muscle fatigability in people with COPD during cognitive-motor dual-tasks, related with abnormalities in central command. The traditional neuromuscular indicators are, however, somewhat limited for the understanding of such a complex phenomenon, which is influenced by several interconnected components (i.e. cortical, spinal, muscular). We are currently developing a methodology for facilitating the use of various indicators of neuromuscular complexity derived from nonlinear dynamics, in the specific context of muscle fatigability. The use of such indicators adapted to the study of the complexity of the neuromuscular system will allow shedding light on the psychophysiological limitations experienced by the individuals with CRD in demanding cognitive-motor contexts. Such investigations will favor the development of new treatment modalities in these specific populations; Ce mémoire d’habilitation à diriger des recherches a pour objectif de présenter une synthèse détaillée de mes activités de recherche post-thèse, sur la période 2011-2019. Ces travaux ont été regroupés et présentés dans l’objectif général d’une meilleure caractérisation et compréhension des limitations à l’effort dans les maladies respiratoires chroniques (MRC). L’approche que je développe ici suggère une complémentarité des évaluations de la tolérance à l’effort global d’une part, et de la fonction musculaire périphérique d’autre part. L’intérêt de ces tests est illustré ici au travers de plusieurs études conduites chez des personnes atteintes de mucoviscidose, de bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) et du syndrome d'apnée obstructive du sommeil. Collectivement, certains de nos résultats suggèrent que les tests d’effort globaux, qu’ils soient maximaux ou sous-maximaux, présentent tous leur propres limites et intérêts. Ces tests ne sont pas interchangeables mais plutôt complémentaires. Le choix et la fréquence d’utilisation de ces tests doivent se faire selon une approche individualisée, en fonction de la pathologieconsidérée, de sa sévérité, de certains évènements conditionnant l’évolution de la maladie, et des ressources du centre hospitalier. Ces tests globaux, utiles pour détecter une intolérance à l’effort, restent peu adaptés pour identifier certains mécanismes physiologiques sous-jacents.En particulier, les différentes anomalies neuromusculaires retrouvées dans les MRC justifient une évaluation des aptitudes physiques sur des efforts isolant la fonction neuromusculaire. Malgré la présence d’un rationnel élevé en faveur d’anomalies périphériques dans la mucoviscidose, nos travaux suggèrent une fonction contractile et métabolique normale au cours d’efforts fatigants localisés chez des personnes avec atteinte légère à modérée. Certains de nos travaux actuels visent maintenant à déterminer si la sévérité de la mutation CFTR pourrait jouer un rôle sur la présence d’anomalies musculaires dans cette maladie. Au-delà d’arguments périphériques, il existe un rationnel élevé en faveur d’anomalies corticospinales en lien avec la dysfonction musculaire dans les phénotypes les plus sévères de certaines MRC. Certains de nos travaux ont notamment montré que les anomalies corticospinales et cérébrovasculaires présentes au repos chez des individus apnéiques sévères persistaient au cours de l’exercice, pouvant contribuer à la réduction de force musculaire, à l’augmentation de la fatigabilité musculaire ou encore à une réduction des capacités maximales aérobies.La dernière partie de ce mémoire est dédiée à la présentation de différentes perspectives de recherche. Je propose un rationnel justifiant de s’intéresser aux limitations à l’effort des individus MRC âgés dans des contextes cognitivo-moteur exigeants. Nous testons actuellement l’hypothèse d’une fatigabilité musculaire particulièrement accrue chez des personnes BPCO en condition de double tâche cognitivo-motrice, en lien notamment avec des anomalies de la commande centrale. Les indicateurs neuromusculaires classiques sont cependant limités pour la compréhension d’un phénomène aussi complexe, sous l’influence de différentes interactions corticales, spinales et musculaires. Ainsi, nous développons actuellement une méthodologie afin de faciliter l’utilisation de différents indicateurs de complexité neuromusculaire, issus de la dynamique non-linéaire, en condition de fatigabilité musculaire. L’utilisation d’indicateurs adaptés à l’étude de la complexité du système neuromusculaire permettra une meilleure compréhension des limitations psychophysiologiques éprouvées par les individus MRC dans des contextes cognitivo-moteurs exigeants, pouvant favoriser à terme le développement de nouvelles modalités de prise en charge pour ces populations spécifiques.

Neurofeedback (NFB) is an operant conditioning procedure whereby an individual learns to self-regulate the electrical activity of his/her brain. Initially developed as a treatment intervention for pathologies with underlying EEG dysfunctions, NFB is also used as a training tool to enhance specific cognitive states required in high-performance situations. The original idea behind the NFB training effect is that the changes should only be circumscribed to the trained EEG frequencies. The EEG frequencies which are not used as feedback frequencies should be independent and not affected by the neurofeedback training. Despite the success of sensorimotor rhythm NFB training in cognitive performance enhancement, it remains unclear whether all participants can intentionally modify the power densities of specifically selected electroencephalographic (EEG) frequencies. In the present study, participants were randomly assigned to either a control heart rate variability (HRV) biofeedback (HRV) training group or a combination of HRV biofeedback and neurofeedback (HRV/NFB) training group. This randomized mixed design experiment consisted of two introductory theoretical lessons and a training period of 6 weeks. We investigated the evolution of the different EEG frequency bands of our two experimental groups across and within session. All the participants exhibited EEG changes across and within session. However, within the HRV/NFB training group, untrained EEG frequencies have been significantly modified, unlike some of the trained frequencies. Moreover, EEG activity was modified in both the HRV group and the HRV/NFB groups. Hence, the EEG changes were not only circumscribed to the trained frequency bands or to the training modality., SCOPUS: ar.j, info:eu-repo/semantics/published

Low arousal states (especially boredom) have been shown to be more deleterious to learning than high arousal states, though the latter have received much more attention (e.g., test anxiety, confusion, and frustration). Aiming at profiling arousal in the classroom (how active students are) and examining how activation levels relate to achievement, we studied sympathetic arousal during two runs of an elective advanced physics course in a real classroom setting, including the course exam. Participants were high school students (N = 24) who were randomly selected from the course population. Arousal was indexed from electrodermal activity, measured unobtrusively via the Empatica E4 wristband. Low arousal was the level with the highest incidence (60% of the lesson on average) and longest persistence, lasting on average three times longer than medium arousal and two times longer than high arousal level occurrences. During the course exam, arousal was positively and highly correlated (r = .66) with achievement as measured by the students' grades. Implications for a need to focus more on addressing low arousal states in learning are discussed, together with potential applications for biofeedback, teacher intervention, and instructional design. (DIPF/Orig.)

L’humaniste et réformateur protestant Melanchthon fonde sa conception d’un spectacle édifiant de la condition humaine sur la tragédie antique autant que sur la Bible et sur l’histoire universelle. La tragédie est le lieu où se pensent la liberté humaine et son aliénation : elle montre comment la psychophysiologie, qui fonde la condition humaine, est orientée vers le péché, car les personnages tragiques illustrent la menace du furor qui pèse toujours sur l’équilibre de la raison et de la volonté.

Diagramme

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The objective of the present dissertation is to investigate a long-lasting question of whether there is psychophysiological response patterns specificity to basic emotions, with innovative data analysis method. For the purpose of eliciting the five basic emotions (amusement, sadness, anger, fear and disgust), 15 standardized film clips in German were carefully selected. Moreover, three psychophysiological signals, trapezius Electromyography (tEMG), Electrodermal activity (EDA) and Electrocardiogram (ECG) were recorded during the period of emotion elicitation. The Support Vector Machines (SVMs) were utilized as the classification algorithm and Sequential Forward Selection was used as the feature selection method. Two kinds of validation method, 10-fold cross-validation and leave-one-subject-out cross-validation were utilized for obtaining the subject-dependent and the subject-independent models, respectively. The subject-independent models perform better than the subject-dependent models on totally unseen participants, which indicates individual responses patterns. The averages of classification rates of both models are above the chance level, which indicates psychophysiological response patterns specificity to basic emotions. SVM is an efficient classifier for the psychophysiological-based film induced emotion classification. 16 features are essential to the present question and tEMG contributes a lot among them.

Aujourd’hui, il est bien établi que la variabilité cardiaque est un facteur de pronostic important dans les pathologies coronariennes mais le constat n’est pas toujours aussi clair concernant sa relation avec la santé mentale. Les compétences émotionnelles quant à elles sont considérées comme une ressource pour les individus car la recherche montre des associations claires entre celles-ci et la santé mentale, somatique et psychosomatique. Cependant, les processus physiologiques sous-jacents à ces associations sont très peu investigués à l’heure actuelle. La variabilité cardiaque pourrait être l’un de ces mécanismes. Cette thèse a dès lors pour objectif principal d’étudier la variabilité cardiaque, les compétences émotionnelles, les interactions entre ces deux facteurs et leurs liens avec la santé. Les résultats principaux montrent une relation entre les compétences émotionnelles et les symptômes dépressifs ainsi qu’anxieux tant chez des sujets « tout-venant » que chez des patients présentant une pathologie coronarienne. Néanmoins, un effet tampon de la variabilité cardiaque sur la relation entre les compétences émotionnelles et les symptômes dépressifs est observé chez les sujets « tout-venant ». Cet effet n’est pas retrouvé chez les patients coronariens. De plus, la variabilité cardiaque et les compétences émotionnelles ne semblent pas prédire le pronostic de ces patients. Finalement, les résultats sont débattus en retenant l’idée principale que la variabilité cardiaque reflète le fonctionnement du système nerveux parasympathique qui permet à l’individu d’économiser et récupérer des ressources après un stress. Cette théorie expliquerait l’effet protecteur de la variabilité cardiaque sur la relation entre un déficit au niveau des processus émotionnels et la santé mentale. Cependant, les zones d’ombres et le peu d’études permettant de comparer ces résultats sont également mis en avant., Doctorat en Sciences psychologiques et de l'éducation, info:eu-repo/semantics/nonPublished

In the hippocampus, the consolidation of long-term associative memories occurs rapidly and requires few or even only one-trial presentation of a learning task, suggesting that the encoding of memories occurs very fast at the cellular level. Spike timing-dependent plasticity (STDP) is considered one of the most suitable models to investigate learning and memory processes in the brain at the cellular level. It consists of the repetitive temporal correlation between one excitatory postsynaptic potential (EPSP) and either a single or a burst of postsynaptic action potentials (AP or spikes). In this dissertation the actions of endogenous dopamine and BDNF/TrkB signaling in t-LTP at hippocampal Schaffer collateral (Sc)-CA1 synapses, using two novel different STDP paradigms that consist of only six repeats (6x) of either 1EPSP/1AP or 1EPSP/4AP were investigated. Overall, 6x 1:1 t-LTP is likely to have a presynaptic locus of expression and requires the activation of NMDA receptors (R) and L-type Ca2+ channels. This type of plasticity was antagonizing by the combination of both D1-like and D2-like dopamine receptor blockers. TrkB receptor seems to be also involved but not the BDNF release. In contrast, 6x 1:4 t-LTP has a postsynaptic expression locus triggering the trafficking of GluA2-lacking AMPARs into the membrane. However, it was unaffected by the presence of selective blockers for NMDAR, L-type Ca2+ channels, mGluR1 or mGluR5, but requires postsynaptic Ca2+ elevation. Activation of D2-like receptors showed to be critical for the induction of 6x 1:4 t-LTP but not BDNF/TrkB receptor signaling. Interestingly, STDP experiments using the same spike pattern but with a higher number of repeats (70x 1:1 and 35x 1:4) revealed a different outcome. T-LTP induced with 70x 1:1 relies on presynaptic mechanisms and requires only D1-like dopamine receptor but not TrkB receptor activation. However, 35x 1:4 t-LTP has postsynaptic locus expression and depends on BDNF/TrkB signaling. These two types of plasticity can be induced in the same cell, indicating that a single CA1 pyramidal neuron hosts multiple types of plasticity that can be triggered by the variation in the patterns and number of pre- and postsynaptic activation. These findings provide new insights into the processing properties and information storage at the single-cell level., Im Hippocampus erfolgt die Konsolidierung von langanhaltenden assoziativen Gedächtnis schnell und bedarf nur wenigen oder nur einer einzigen Präsentation des Lernreizes. Folglich muss auch die Einspeicherung des Gedächtnisinhaltes auf zellulärer Ebene sehr schnell erfolgen. Die Spike timing-dependent plasticity (STDP) wird dabei als eines der besonders geeigneten Modelle zur Untersuchung zellulärer Grundlagen von Lern- und Gedächtnisvorgängen im Gehirn angesehen. STDP wird durch eine wiederholte, fast zeitgleiche Auslösung von einem erregenden postsynaptischen Potential (EPSP) und entweder, einem einzelnen bzw. multiplen postsynaptischen Aktionspotentialen (APs oder Spikes) induziert. Hier wird der Einfluss von endogenem Dopamin und BDNF/TrkB-Signalwegen auf die t-LTP an Schaffer Kollateral-CA1 Synapsen des Hippocampus untersucht. Dabei werden 2 verschiedene STDP Paradigmen mit jeweils 6 Wiederholungen von 1EPSP/1AP oder 1EPSP/4AP verwendet. Es konnte gezeigt werden, dass das 6x 1:1 t-LTP höchstwahrscheinlich präsynaptisch exprimiert wird und dass dabei sowohl NMDA Rezeptoren als auch L-Typ Ca2+ Kanäle beteiligt sind. Diese Plastizitätsform kann durch eine Kombination von D1- und D2-ähnlichen Dopaminrezeptor-Antagonisten blockiert werden. Weiterhin wurde eine TrkB-Rezeptorbeteiligung in Abwesenheit von BDNF festgestellt. Im Gegensatz dazu hat das 6x 1:4 t-LTP einen postsynaptischen Expressionsort, der durch Einbau von GluA2-freien AMPA Rezeptoren in die Membran ausgelöst wird. Diese LTP ist unabhängig von NMDAR, L-Typ Ca2+ Kanäle, mGluR1 oder mGluR5, bedarf aber dennoch einer postsynaptischen Erhöhung des Ca2+ Levels. Die Aktivierung von D2-ähnlichen Rezeptoren ist für die Expression des 6x 1:4 t-LTP wichtig, während der BDNF/TrkB-Signalweg nicht aktiviert wird. Interessanterweise, wiesen STDP Experimente mit demselben Paarungsmuster aber höherer Anzahl von Wiederholungen (70x 1:1 und 35x 1:4) einen anderen molekularen Mechanismus auf. Die 70x 1:1 t-LTP hat zwar einen präsynaptischen Expressionsort, wird allerdings alleinig von D1-ähnlichen Rezeptoren ohne eine zusätzliche Beteiligung von BDNF oder TrkB Rezeptoren gesteuert. Die 35x 1:4 t-LTP hat einen postsynaptischen Expressionsort und ist abhängig vom BDNF/TrkB-Signalweg. Diese zwei Typen von Plastizität können in einer Zelle nacheinander ausgelöst werden, d.h. eine CA1-Pyramidenzelle kann verschiedene Plastizitätsformen ausprägen, die durch unterschiedliche Variationen von Stimulationsmustern und –wiederholungen von prä- und postsynaptischer Aktivierung ausgelöst werden. Diese Befunde lassen Rückschlüsse auf die Verarbeitung und Prozessierung von Gedächtnisinhalten auf dem Level einer Einzelzelle zu.

Ausgangspunkt der vorliegenden Arbeit war die bis heute offen gebliebene und kontrovers diskutierte Frage nach der physiologischen Spezifität von Emotionen und damit der eindeutigen und objektiven Differenzierung von Emotionen. Dass Emotionen mit einer relativ eindeutigen und differenzierbaren Erlebniskomponente einhergehen, ist subjektiv und bezogen auf den allgemeinen Menschenverstand unbestritten. Umstritten ist jedoch was diese eindeutige, auf Alltagswissen, beruhende Differenzierbarkeit von Emotionen bewirkt. Bezogen auf die eine Emotion begleitende physiologische Erregung, bedeutet dies die Frage: wird jede Emotion durch ein je spezifisches Muster an physiologischen (autonomen, kortikalen, muskulären) Reaktionen definiert, unabhängig davon unter welchen Bedingungen eine Emotion entsteht, oder zeigen physiologische Reaktionen nur die spezifischen Anforderungen an, die mit einer Emotion einhergehen und weniger die Emotion selber. Beginnend mit den Arbeiten von Charles Darwin und William James, die eine evolutionäre bzw. physiologische Grundlage für die Entstehung und Differenzierung unterschiedlicher emotionaler Qualitäten nahelegten, haben sich zahlreiche Forscher und Forschungsgruppen mit der Frage beschäftigt ob psychophysiologische Muster existieren, die konsistent bestimmte emotionale Phänomene begleiten. Obwohl zahlreiche empirische Befunde, eine Differenzierung von Emotionen durch psychophysiologische Muster nahelegen (z.B. Bradley & Lang, 2000; Cacioppo et al., 2000; Stephens, et al., 2010 Christie & Friedman, 2004), besteht immer noch kein Konsens bezüglich deren Konkordanz (z.B. Mauss & Robinson 2009; Kreibig, 2010). Übersichtsarbeiten und Metaanalysen kommen entsprechend häufig zu dem Schluß, dass keine emotionsspezifischen physiologische Reaktionsmuster existieren, oder dass emotionsspezifische physiologische Reaktionen zwar existieren, aber mittels der Methoden der Psychophysiologie nicht differenziert erfasst werden können. Diese zweite Bewertung der empirischen Befundlage lässt sich insofern erweitern, dass die bisherigen Ansätze der psychophysiologischen Emotionsforschung methodische Schwächen und theoretische Rahmenbedingungen aufwiesen, die die Suche nach differenzierbaren, physiologischen Mustern erschwert haben. In jüngerer Zeit wurden einige Studien veröffentlicht die einen Pattern Classification Ansatz verwendeten um Emotionen zu differenzieren und physiologische Emotionsspezifität nachzuweisen (z.B. Friedman et al, 2014; Kragel & LaBar, 2013). Trotz beträchtlicher methodischer Heterogenität zwischen diesen Studien, bezüglich der verwendeten Analyseverfahren, Induktionsmethoden und induzierten Emotionen, lässt sich ein substantielles Maß an Differenzierung zwischen verschiedenen diskreten Emotionen feststellen. Jedoch schmälert die Tatsache einer unterschiedlichen Anzahl an a priori festgelegten Emotionskategorien und die unzureichend verwendete Kreuzvalidierung anhand einer externen Stichprobe, die Bedeutung der bisher erzielten Ergebnisse innerhalb dieses Forschungsansatzes. Eine vergleichende Betrachtung der Differenzierbarkeit von diskreten Emotionen durch physiologische Reaktionsparameter auf unterschiedlichen Reaktionsebenen und in unterschiedlichen Induktionskontexten findet in der Regel nicht statt. Im Unterschied zu vorherigen Emotionsklassifizierungsstudien wird eine größere Stichprobe an Emotionskategorien und physiologischen Reaktionsparametern analysiert, wobei neben der autonomen und behavioralen Reaktionsebene auch die kortikale Aktivität in die Vorhersage der Emotionskategorie einbezogen wird. Bisherige Versuche Emotionen anhand physiologischer Reaktionsmuster in einem multivariaten Ansatz zu diskriminieren, verwendeten zumeist ein reduziertes Set an Reaktionsparametern die in der Regel auf einer oder zwei Reaktionsebenen anzusiedeln sind. In zwei Experimenten wurden insgesamt 10 diskret definierte Emotionen (Angst, Ärger, Trauer, Ekel, Freude, Humor und Erotik und zusätzlich drei Kontrollkategorien: Neutral, Positiv und Aktion) mittels Bildern bzw. Filmausschnitten induziert und die physiologische Reaktion anhand 33 physiologischer Reaktionsparameter operationalisiert. Subjektive Angaben dienten einem Manipulationscheck und der Analyse der kognitiven Repräsentation diskreter Emotionen. Im Rahmen einer gestuften Parameterauswahl und anschließenden Klassifizierungsanalyse (Pattern Classification Ansatz), wird die Diskriminierung zwischen den unterschiedlichen Emotionskategorien anhand der Klassifizierungswahrscheinlichkeiten geprüft. In einem dritten Experiment wurden die subjektiven, physiologischen und klassifikatorischen Ergebnisse in Abhängigkeit der verwendeten Induktionsmethode innerhalb einer Stichprobe verglichen. In beiden Induktionskontexten zeigte sich eine vergleichbar hohe und signifikante Trefferquote. Gleichzeitig zeigen sich jeweils deutliche Unterschiede in den Trefferquoten einzelner Emotionskategorien in Abhängigkeit vom Induktionskontext. Dies bestätigt die empirische Befundlage bezüglich des Einflusses des Induktionskontextes auf die Effektivität der Emotionsinduktion und zeigt darin die differentielle Wechselwirkung der Induktionsmethode und der durch sie induzierten Emotion. Beide Induktionsmethoden sind global betrachtet ähnlich effektiv; beide Induktionsmethoden unterscheiden sich jedoch in ihrer Effektivität zur Induktion bestimmter diskreter Emotionen. Eine objektive, vom Individuum unabhängige Oberationalisierung von Emotionen ist möglich. Es existieren distinkte physiologische Reaktionsmuster für Basisemotionen. Allerdings variieren diese Reaktionsmuster stimulusspezifisch und damit ist die Diskriminierbarkeit von Emotionen kontextspezifisch.

In dieser Dissertation werden neuropsychologische Effekte der transkutanen Vagusnervstimulation sowie ihr therapeutisches Potential im klinischneuropsychologischen Bereich untersucht. Die ersten beiden Studien zielen auf GABAerge Neuromodulation durch tVNS ab. Diese wird als einer der neuronalen Wirkmechanismen der tVNS diskutiert, doch die Evidenzlage ist noch ungenügend. Es wird eine Modulation der automatischen Motorinhibition durch tVNS gezeigt, welche eng mit der GABA-Konzentration im motorischen Kortex assoziiert ist. Andererseits findet sich kein Effekt von tVNS auf visuelle bistabile Perzeption, die eng mit der GABA-Konzentration im visuellen Kortex assoziiert ist. Da die Ergebnisse der beiden Studien kein konsistentes Bild ergeben, ist in dieser Arbeit ein zusätzlicher Studienentwurf enthalten, in dem per MEG gemessene Hirnoszillationen als Indikator für GABAerge Neuromodulation durch tVNS genutzt werden sollen. In der dritten Studie kommt eine Aufgabe zum Einsatz, in der Antwortkonflikte erzeugt werden. Es wird gezeigt, dass tVNS die globale und konfliktspezifische Performanz verbessern sowie frontomediale Theta-Aktivität, einen elektrophysiologischen Index für Konfliktkontrolle, verstärken kann, was das klinisch-neuropsychologische Potenzial der tVNS verdeutlicht. In der vierten Studie werden tonische Pupillengröße und ereigniskorrelierte Pupillenantworten als Indikator für noradrenerge Neuromodulation durch tVNS und als potentieller Biomarker für tVNSResponsivität untersucht. Es zeigt sich kein systematischer Einfluss der tVNS auf die Pupillenmaße. In einem zusätzlichen Bericht wird exploriert, ob Vagussensorisch evozierte Potenziale (VSEP) helfen können, Responder und Nichtresponder zu identifizieren. Im Gesamtfazit hat diese Arbeit das klinische Potenzial der tVNS bestätigt. Die Wirkmechanismen und Determinanten für erfolgreiche Anwendung der tVNS sind jedoch noch ungenügend verstanden., This thesis focuses on neuropsychological effects of transcutaneous vagus nerve stimulation (tVNS) and its potential as a prospective treatment for neuropsychological deficits. The first two studies target behavioral and electrophysiological indices that might support a GABAergic neuromodulation by tVNS. GABAergic neuromodulation is one of the assumed mechanisms of action of tVNS, but the evidence in its favor is sparse. It is shown that tVNS modulates automatic motor inhibition, a process associated to GABA in the motor cortex, but not visual bistable perception, which is associated to GABA in the visual cortex. Moreover, the former effect is restricted to the contralateral brain hemisphere relative to the stimulation, suggesting a possible lateralization of the effect. Since these findings are not fully consistent with respect to GABAergic neuromodulation, a study proposal is enclosed in which GABAergic neuromodulation will be further scrutinized using MEG. The third study investigates effects of tVNS on executive control of action. It is shown that tVNS enhances global and conflict-specific behavioral performance in a cued go-nogochange task as well as conflict-related electrophysiological frontal midline theta responses, rendering it a promising candidate treatment for executive control deficits. The fourth study probes the potential of pupillometry as a non-invasive marker for tVNS responsiveness. No systematic modulation of pupil size readouts by tVNS is found. In an additional short report, it is explored whether vagussensory evoked potentials (VSEP) can help to separate responder and nonresponder groups of individuals. It is concluded that tVNS is a promising clinical method, and its further investigation for neuropsychological applications is promising. On the other hand, its mechanisms of action are still poorly understood and warrant further investigation.

Behavioural Gerontology is concerned with the interaction of the aging individual and their environment. One aspect of behavioural gerontology has focussed on the use of behaviourist methods to improve the functioning and quality of life of individuals with dementia. Positive reinforcement techniques have shown to have an effect on dementia related behavioural excesses (wandering, disruptive vocalisations), behavioural deficits (incontinence, self feeding) and mood changes (depression). One of the major concerns of using reinforcement techniques in the case of dementia is maintenance of the behavioural changes with the continual implementation of the intervention. Research has indicated that individuals with dementia meet behavioural extinction criteria at an advanced rate in comparison with individuals without dementia. Thus for a behavioural change to be successfully maintained it requires diligence on the part of the caregiver and/or nursing home staff. In the case of dementia care centres and nursing homes, when using behavioural interventions to modify the behavioural symptoms of dementia, there needs to be a considerable overlap between Behavioural Gerontology and Organisational Behavioural Management to ensure the successful maintenance of behavioural change.

Mindfulness was introduced in the Western world by Jon Kabat-Zinn in 1979. He defined it as “awareness that arises through paying attention, on purpose, in the present moment, non-judgmentally.” Since then, research on mindfulness-based interventions (MBIs) has increased exponentially both in health and disease, including in patients with neurodegenerative diseases such as dementia and Parkinson’s disease. Research on the effect of mindfulness and multiple sclerosis (MS) only recently gained interest. Several studies completed since 2010 provided evidence that mindfulness improves quality of life (QoL), depression and fatigue in MS patients. In addition to patient-reported outcome measures, potential effects on cognitive function have been investigated only to a very limited extent. However, research on laboratory biomarkers and neuroimaging, capable to deliver proof-of-concept of this behavioral treatment in MS, is mainly lacking. In this perspective, we illustrate possible neurobiological mechanisms, including the tripartite interaction between the brain, the immune system and neuroendocrine regulation, through which this treatment might affect multiple sclerosis symptoms. We propose to (1) include immunological and/or neuroimaging biomarkers as standard outcome measures in future research dedicated to mindfulness and MS to help explain the clinical improvements seen in fatigue and depression; (2) to investigate effects on enhancing cognitive reserve and cognitive function; and (3) to investigate the effects of mindfulness on the disease course in MS., SCOPUS: ar.j, info:eu-repo/semantics/published

info:eu-repo/semantics/published

Transcranial direct current stimulation (tDCS) of the cerebellum is emerging as a novel non-invasive tool to modulate the activity of the cerebellar circuitry. In a single blinded study, we applied anodal tDCS (atDCS) of the cerebellum to assess its effects on brain entropy and brain rhythms during self-paced sequential finger movements in a group of healthy volunteers. Although wearable electroencephalogram (EEG) systems cannot compete with traditional clinical/laboratory set-ups in terms of accuracy and channel density, they have now reached a sufficient maturity to envision daily life applications. Therefore, the EEG was recorded with a comfortable and easy to wear 14 channels wireless helmet (Epoc headset; electrode location was based on the 10–20 system). Cerebellar neurostimulation modified brain rhythmicity with a decrease in the delta band (electrode F3 and T8, p < 0.05). By contrast, our study did not show any significant change in entropy ratios and laterality coefficients (LC) after atDCS of the cerebellum in the 14 channels. The cerebellum is heavily connected with the cerebral cortex including the frontal lobes and parietal lobes via the cerebello-thalamo-cortical pathway. We propose that the effects of anodal stimulation of the cerebellar cortex upon cerebral cortical rhythms are mediated by this key-pathway. Additional studies using high-density EEG recordings and behavioral correlates are now required to confirm our findings, especially given the limited coverage of Epoc headset., SCOPUS: ar.j, info:eu-repo/semantics/published

We investigated age differences in associations among self-reported experiences of tense and energetic arousal, physiological activation indicated by heart rate, and working-memory performance in everyday life. The sample comprised 92 participants aged 14-83 years. Data were collected for 24 hr while participants pursued their normal daily routines. Participants wore an ambulatory biomonitoring system that recorded their cardiac and physical activity. Using mobile phones as assessment devices, they also provided an average of 7 assessments of their momentary experiences of tense arousal (feeling nervous) and energetic arousal (feeling wide-awake) and completed 2 trials of a well-practiced working-memory task. Experiences of higher energetic arousal were associated with higher heart rate in participants younger than 50 years of age but not in participants older than that, and energetic arousal was unrelated to within-person fluctuations in working-memory performance. Experiences of tense arousal were associated with higher heart rate independent of participants' age. Tense arousal and physiological activation were accompanied by momentary impairments in working-memory performance in middle-aged and older adults but not in younger individuals. Results suggest that psychological arousal experiences are associated with lower working-memory performance in middle-aged and older adults when they are accompanied by increased physiological activation and that the same is true for physiological activation deriving from other influences. Hence, age differences in cognitive performance may be exaggerated when the assessment situation itself elicits tense arousal or occurs in situations with higher physiological arousal arising from affective experiences, physical activity, or circadian rhythms.

Emotional learning is an essential adaptive function that mainly occurs through aversive and appetitive conditioning. Despite a comparable evolutionary and clinical significance, appetitive conditioning has rarely been studied in humans, in contrast to aversive conditioning. This divergence might be explained by the difficulty in finding effective appetitive stimuli that elicit strong physiological reactions, and/or by a potential lack of sensitivity of the psychophysiological measures typically used to detect appetitive conditioning. However, promising findings suggest that the postauricular reflex (PAR) and the startle eyeblink reflex may be sensitive to appetitive stimuli. The present study therefore aimed to determine whether these two reflexes represent suitable psychophysiological indicators of human appetitive conditioning. To this end, we adopted a differential appetitive conditioning procedure, in which one neutral figure (CS+) was contingently paired with a pleasant odor (US), whereas another neutral figure (CS-) was never paired with any odor. Taken together, our results revealed that the PAR was specifically potentiated in response to the CS+ only during acquisition, demonstrating its sensitivity to the appetitive contingencies. Likewise, CS-US contingency and CS liking ratings reflected successful appetitive conditioning. In contrast, we found no startle eyeblink reflex modulation in response to the CS+, and no effect of appetitive conditioning on SCR. Our findings hence indicate that the postauricular reflex is a sensitive measure of human appetitive conditioning, therefore representing a valuable tool for further investigating the basic mechanisms underlying emotional learning in humans, as well as their dysfunctions in related disorders.