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International audience

The focuses of my thesis work are: a) the analysis of the audio-tactile binding problems (experiments on the linguistic domain) (chpt.1), b) the analysis and investigation of the audio-tactile temporal binding window (experiments with non-predictable unisensorial and multisensorial audio-tactile streams) (chpt.2), c) the sensory substitution theory (specifically the possibility to vehiculate auditory linguistic information through a tactile sensory substitution device) (chpt.3). The aim of the work was to find a sensory substitution device (tactile stimulation) that can effectively help hearing-impaired people to better understand speech. The results did not confirm the influence of the tactile stimulation on the auditory perception and did not show evidence for audio-tactile binding. In the discussion I analysed the methodological limits (stimuli, procedure) and the limits in the current knowledge that are crucial for the aims of this work (e.g. not sufficient knowledge on auditory perception of speech, time plasticity and duration of training, training procedures).; Les points forts de mon travail de thèse sont : a) l'analyse des problèmes de liaison audio-tactile (expériences dans le domaine linguistique) (chpt.1), b) l'analyse et l'investigation de la fenêtre de liaison temporelle audio-tactile (expériences avec des flux audio-tactiles unisensoriels et multisensoriels imprévisibles) (chpt.2), c) la théorie de substitution sensorielle (notamment la possibilité de transmettre des informations linguistiques auditives via un appareil tactile) (chpt.3). L'objectif de ce travail était de trouver un dispositif de substitution sensorielle (stimulation tactile) qui puisse aider efficacement les personnes malentendantes à mieux comprendre la parole. Les résultats n'ont pas confirmé l'influence de la stimulation tactile sur la perception auditive et n'ont pas démontré l'existence d'une liaison audio-tactile. Dans la discussion, j'ai analysé les limites méthodologiques (stimuli, procédure) et les limites des connaissances actuelles qui sont cruciales pour les objectifs de ce travail (par exemple, connaissances insuffisantes sur la perception auditive de la parole, la plasticité du temps et la durée de la formation, les procédures de formation).

International audience; Multisensory integration of stimuli occurring in the area surrounding our bodies gives rise to the functional representation of peripersonal space (PPS). PPS extent is flexible according to the affective context and the target of an action, but little is known about how social context modulates it. We used an audiotactile interaction task to investigate PPS of individuals during social interaction. Participants had to detect as fast as possible a tactile stimulus while task-irrelevant looming sounds were presented, while they were paired as collaborative dyads and as competitive dyads. We also measured PPS in participants seated near an inactive individual. PPS boundaries were modulated only when participants collaborated with a partner, in the form of an extension on the right hemispace and independently of the location of the partner. This suggests that space processing is modified during collaborative tasks. During collective actions, a supra-individual representation of the space of action could be at stake in order to adapt our individual motor control to an interaction as a group with the external world. Reassessing multisensory integration in the light of its potential social sensitivity might reveal that low-level mechanisms are modified by the need to interact with others.

The space near the body, called peripersonal space (PPS), was originally stud- ied in social psychology and anthropology as an important factor in interpersonal communication. It was later described by neurophysiological studies in monkeys as a space mapped with multisensory neurons. Those neurons discharge only when events are occurring near the body (be it tactile, visual or audio information), delineating the space that people consider as belonging to them. The human brain also codes events that are near the body differently from those that are farther away. This dedicated brain function is critical to interact satisfactorily with the external world, be it for defending oneself or to reach objects of interest. However, little is known about how this function is impacted by real social interactions. In this work, we have conducted several studies aiming at understanding the factors that contribute to the permeability and adaptive aspects of PPS.A first study examined lateral PPS for individuals in isolation, by measuring re- action time to tactile stimuli when an irrelevant sound is looming towards the body of the individual. It revealed an anisotropy of reaction time across hemispaces, that we could link to handedness. A second study explored the modulations of PPS in social contexts. It was found that minimal social instructions could influence the shape of peripersonal space, with a complex modification of behaviors in collaborative tasks that outreaches the handedness effect. The third study is a methodological investi- gation attempting to go beyond the limitations of the behavioral methods measuring PPS, and proposing a new direction to assess how stimuli coming towards the body are integrated according to their distance and the multisensory context in which they are processed.Taken together, our work emphasizes the importance of investigating multisen- sory integration in 3D space around the body to fully capture PPS mechanisms, and the potential impacts of social factors on low-level multisensory processes. Moreover, this research provides evidence that neurocognitive social investigations, in particu- lar on space perception, benefit from going beyond the traditional isolated individual protocols towards actual live social interactive paradigms.; L’homme ne perçoit pas l’espace de manière homogène : le cerveau code l’espace proche du corps différemment de l’espace lointain. Cette distinction joue un rôle primordial notre comportement social : l’espace proche du corps, appelé espace péripersonnel (EPP), serait une zone de protection du corps, où la présence d’un individu est perçue comme une menace. L’EPP a été initialement décrit par la psychologie sociale et l’anthropologie, comme un facteur de la communication humaine. L’EPP a été plus tard décrit chez le singe par des études de neurophysiologie comme un espace codé par des neurones multisensoriels. Ces neurones déchargent uniquement en réponse à des évènements sensoriels situés à une distance limitée du corps du singe (qu’ils soient tactiles, visuels ou auditifs). L’ensemble de ces neurones multisensoriels code ainsi l’EPP tout autour du corps. Ce codage exclusif de l’EPP est crucial pour interagir avec le monde extérieur, car c’est dans cet espace que sont réalisées les actions visant à protéger le corps ou visant à atteindre des objets autour de soi. Le codage mutlisensoriel de l’EPP pendant des interactions sociales est à ce jour peu étudié. Dans ce travail de recherche, nous avons réalisé plusieurs études en vu d’identifier des facteurs contribuant à la perméabilité de l’EPP et ses aspects adaptatifs. Une première étude a examiné les frontières latérales de l’EPP chez des individus seuls, en mesurant l’interaction d’une source sonore dynamique s’approchant du corps avec le temps de détection de stimulations tactiles. Cette étude a montré des différences dans la taille de l’EPP entre les deux hémi-espaces, qui seraient liées à la latéralité manuelle. Une seconde étude a exploré les modulations de l’EPP dans des contextes sociaux. Elle a montré que l’EPP est modifié lorsque des individus réalisent une tâche en collaboration. La troisième étude est une recherche méthodologique qui vise à dépasser les limitations des paradigmes comportementaux utilisés actuellement pour mesurer l’EPP. Elle propose de nouvelles pistes pour évaluer comment les stimuli approchant le corps sont intégrés en fonction de leur distance et du contexte multisensoriel dans lequel ils sont traités. L’ensemble de ces travaux montre l’intérêt d’étudier l’intégration multisensorielle autour du corps dans l’espace 3D pour comprendre pleinement l’EPP, et les impacts potentiels de facteurs sociaux sur les processus multisensoriels de bas-niveaux. De plus, ces études soulignent l’importance pour les neurosciences sociales de développer des protocoles expérimentaux réellement sociaux, à plusieurs participants.

The space near the body, called peripersonal space (PPS), was originally stud- ied in social psychology and anthropology as an important factor in interpersonal communication. It was later described by neurophysiological studies in monkeys as a space mapped with multisensory neurons. Those neurons discharge only when events are occurring near the body (be it tactile, visual or audio information), delineating the space that people consider as belonging to them. The human brain also codes events that are near the body differently from those that are farther away. This dedicated brain function is critical to interact satisfactorily with the external world, be it for defending oneself or to reach objects of interest. However, little is known about how this function is impacted by real social interactions. In this work, we have conducted several studies aiming at understanding the factors that contribute to the permeability and adaptive aspects of PPS.A first study examined lateral PPS for individuals in isolation, by measuring re- action time to tactile stimuli when an irrelevant sound is looming towards the body of the individual. It revealed an anisotropy of reaction time across hemispaces, that we could link to handedness. A second study explored the modulations of PPS in social contexts. It was found that minimal social instructions could influence the shape of peripersonal space, with a complex modification of behaviors in collaborative tasks that outreaches the handedness effect. The third study is a methodological investi- gation attempting to go beyond the limitations of the behavioral methods measuring PPS, and proposing a new direction to assess how stimuli coming towards the body are integrated according to their distance and the multisensory context in which they are processed.Taken together, our work emphasizes the importance of investigating multisen- sory integration in 3D space around the body to fully capture PPS mechanisms, and the potential impacts of social factors on low-level multisensory processes. Moreover, this research provides evidence that neurocognitive social investigations, in particu- lar on space perception, benefit from going beyond the traditional isolated individual protocols towards actual live social interactive paradigms.; L’homme ne perçoit pas l’espace de manière homogène : le cerveau code l’espace proche du corps différemment de l’espace lointain. Cette distinction joue un rôle primordial notre comportement social : l’espace proche du corps, appelé espace péripersonnel (EPP), serait une zone de protection du corps, où la présence d’un individu est perçue comme une menace. L’EPP a été initialement décrit par la psychologie sociale et l’anthropologie, comme un facteur de la communication humaine. L’EPP a été plus tard décrit chez le singe par des études de neurophysiologie comme un espace codé par des neurones multisensoriels. Ces neurones déchargent uniquement en réponse à des évènements sensoriels situés à une distance limitée du corps du singe (qu’ils soient tactiles, visuels ou auditifs). L’ensemble de ces neurones multisensoriels code ainsi l’EPP tout autour du corps. Ce codage exclusif de l’EPP est crucial pour interagir avec le monde extérieur, car c’est dans cet espace que sont réalisées les actions visant à protéger le corps ou visant à atteindre des objets autour de soi. Le codage mutlisensoriel de l’EPP pendant des interactions sociales est à ce jour peu étudié. Dans ce travail de recherche, nous avons réalisé plusieurs études en vu d’identifier des facteurs contribuant à la perméabilité de l’EPP et ses aspects adaptatifs. Une première étude a examiné les frontières latérales de l’EPP chez des individus seuls, en mesurant l’interaction d’une source sonore dynamique s’approchant du corps avec le temps de détection de stimulations tactiles. Cette étude a montré des différences dans la taille de l’EPP entre les deux hémi-espaces, qui seraient liées à la latéralité manuelle. Une seconde étude a exploré les modulations de l’EPP dans des contextes sociaux. Elle a montré que l’EPP est modifié lorsque des individus réalisent une tâche en collaboration. La troisième étude est une recherche méthodologique qui vise à dépasser les limitations des paradigmes comportementaux utilisés actuellement pour mesurer l’EPP. Elle propose de nouvelles pistes pour évaluer comment les stimuli approchant le corps sont intégrés en fonction de leur distance et du contexte multisensoriel dans lequel ils sont traités. L’ensemble de ces travaux montre l’intérêt d’étudier l’intégration multisensorielle autour du corps dans l’espace 3D pour comprendre pleinement l’EPP, et les impacts potentiels de facteurs sociaux sur les processus multisensoriels de bas-niveaux. De plus, ces études soulignent l’importance pour les neurosciences sociales de développer des protocoles expérimentaux réellement sociaux, à plusieurs participants.