Littérature scientifique sur le sujet « Perception visuo-Spatiale »

En dépit de nombreux travaux récents, la mémoire impliquant les tâches visuo-spatiales reste mal définie. Dans les deux expériences présentées, ont été introduites diverses tâches secondaires interférantes après deux tâches principales, de localisation spatiale ou de patterns visuels. Dans l’expérience 1, seule la tâche secondaire «visuelle» crée une interférence et uniquement pour la tâche principale des patterns visuels. Dans l’expérience 2, sont introduites deux tâches dites «visuospatiales» impliquant une intégration du visuel et du spatial. Ces tâches créent une forte interférence (-30 à -40%) aux deux tâches principales. Ces résultats semblent exclure que le «spatial» ait une composante motrice mais conduisent à l’hypothèse d’une mémoire visuospatiale intégrée, différente d’une mémoire visuelle ou imagée. Dans la troisième expérience, la tâche principale consiste à mémoriser une séquence d’emplacements dans un bi-cube. La tâche tridimensionnelle provoque une baisse de 14% par rapport à l’approche en perspective (2D1/2). Les représentations en relief sont proche du 2D1/2, c’est-à-dire de l’espace fabriqué par les indices perceptifs.

Cette thèse a pour objectif l’étude des effets du vieillissement sur les processus de l’imagerie mentale, à partir de tâches de maintien et de manipulation (rotations) des images mentales. Dans le but de préciser ces effets, outre l’analyse des performances, il nous est apparu important d’étudier les stratégies rapportées et les gestes produits lors de la résolution de ces tâches. Nous avons effectué 6 expériences, avec des participants jeunes et âgés, dans lesquelles nous avons testé l’influence de plusieurs facteurs expérimentaux, tels que la durée de maintien des images, leur complexité, les angles de rotation, l’interférence de la motricité,… sur les performances, sur les stratégies mises en œuvre et sur les gestes. Nous avons repris l’hypothèse de Kosslyn (1994) qui considère que les processus de haut niveau (liés aux transformations et aux manipulations des images mentales) seraient plus sensibles au vieillissement que les processus de bas niveau (maintien). Les résultats confirment cette hypothèse des effets du vieillissement sur les performances, mais révèlent aussi une influence essentielle du vieillissement sur les stratégies et la motricité spécifique impliquées dans les tâches de rotation mentale. Tout amène à penser que chaque participant, jeune ou âgé, a mis en œuvre une des stratégies cognitives et corporelles possibles, compte tenu de ses ressources cognitives disponibles et de la complexité de la tâche d’imagerie mentale. Ces recherches soulignent la nécessité d’une étude des patterns d’interaction dynamique des processus cognitifs, des stratégies et de la motricité afin de pouvoir renouveler les modèles théoriques de l’imagerie mentale et des effets du vieillissement
This thesis aims to study the effects of aging on the process of mental imagery, in maintenance and manipulation imagery tasks. In order to clarify these effects, in addition to performance analysis, we thought it is important to study strategies reported during the resolution of these imagery tasks. We conducted 6 experiments, with young and old participants, in which we tested the influence of several experimental factors, such as the duration of maintenance of images, their complexity, the angles of rotation, and the interference of motor tasks. . . On the performances and strategies. We have tested the assumption of Kosslyn (1994) who considers that the processes of high levels (manipulation of mental images) are more sensitive to the aging decline that low levels (maintenance of mental images). Our results confirm this hypothesis of aging effects on performances, but also reveal a major influence of aging on the strategies and on specific body movements involved in mental rotation. Everything suggests that each participant, young or old, has implemented one of the possible cognitive and body strategies, taken into account its available cognitive resources and the complexity of the mental imagery task. Our research underlined the need for a study of patterns of dynamic interaction of cognitive, strategic and motor processes in order to renew the theoretical models of imagery and mental effects of aging

La perception de la verticale repose sur l’intégration des informations vestibulaires, visuelles et somesthésiques. Elle est généralement étudiée dans la modalité visuelle (VVS) ou haptique (VHS) et plus rarement dans la modalité visuo-haptique (VVHS). Cette modalité pose la question de l’intégration des informations mises en jeu par ces deux modalités dans la perception multimodale et du modèle cognitif sous-jacent. Se pose également la question de l'effet des lésions cérébrales perturbant la perception spatiale (hémi-négligence) dans la perception de la verticale.Une comparaison des VVS, VHS et VVHS est réalisée dans les quatre premières études de cette thèse, chez des participants sains jeunes et plus âgés et chez des patients cérébro-lésés droits avecou sans troubles visuo-spatiaux. Les performances observées sont proches de la verticale gravitaire chez les participants sains pour les VVS et VVHS. La VHS (avec la main droite) est déviée, dans le sens horaire chez les jeunes participants et anti-horaire pour les participants plus âgés. La présence d’un cadre visuel perturbe les VVS et VVHS chez les participants dépendants à l'égard du champ.Les patients cérébro-lésés droits présentent une déviation anti-horaire des trois verticales, plus marquée pour la VHS. Les VVHS mesurées sont correctement prédites, dans toutes les conditions,par la somme des VVS et VHS pondérées par leurs précisions relatives. La variance de la VVHS est moindre que les variances des VVS et VHS. La VHS, systématiquement déviée dans ces quatre premières études, fait l’objet d’une évaluation détaillée dans les deux dernières études de cette thèse. Les résultats montrent que la VHS est déviée dans le sens horaire avec la main droite, dans le sens anti-horaire avec la main gauche chez les participants sains jeunes ; les déviations s’inversent avec l’âge. Par ailleurs, les performances sont systématiquement déviées dans le sens des positions initiales. Considérés ensemble, ces résultats montrent que la perception de la verticale implique les informations mises en jeu par les modalités visuelle et haptique mais avec une prépondérance de la première. Ce travail de thèse montre ainsi que la perception de la verticale subjective repose sur une intégration multimodale pondérée des informations sensorielles en accord avec le modèle statistique bayésien du maximum de vraisemblance. Ce mode d'intégration multi-sensorielle n'est pas altéré par l’âge ou la présence de lésions cérébrales affectant la perception visuo-spatiale. Plusieurs pistes restent à explorer, notamment, le poids de la contribution des informations vestibulaires dans la verticale subjective
The perception of the vertical direction is achieved through vestibular, visual and somatosensory information integration. It is studied in the visual (SVV), haptic (SHV) and less often in the visuo-haptic modality (SVHV). The latter raises the question of the integration of visual the information involved in the visual and haptic modalities and of the cognitive model underlying this integration. SVV, SHV and SVHV were compared in the first four studies of this thesis, inhealthy young and older subjects and in right-brain damaged patients with or without visuo-spatial disorders. Performances were closed to the gravity in healthy participants, for SVV as well as forSVHV. VHS, assessed with the right hand, was tilted clockwise in young participants and anticlockwise in older participants. The presence of a visual frame disrupted SVV and SVHV. The right-brain damaged patients had an anti-clockwise deviation of SVV and SVHV and the SHV was even more tilted. SVHV was well predicted from the sum of the SVV and SHV weighted by their relative variances in all conditions and the SVHV variances were lesser. SHV was evaluated in detail in the two last studies of this thesis because of the systematic tilt in the first four studies. The results show that the SHV is tilted clockwise with the right hand and anti-clockwise with the left hand in young healthy subjects. Moreover, deviations reversed in older group and performances are systematically tilted toward the initial positions in the two groups. Taken together, these results show that the way participants integrate visual and haptic information fits the maximum like lihoodmodel with a greater weighting of information available in visual modality and that ageing and right-brain lesions does not alter the multisensory integration. The weight of vestibular information in the subjective vertical, which has not been evaluated per se in this thesis, needs further investigations

Il a été établi que les troubles de la perception visuo-spatiale étaient fréquents dans la population d’enfants présentant des troubles des apprentissages et que 60% des enfants avec un trouble du neuro-développement ont un déficit de perception visuo-spatiale élémentaire (PVSE). Notre objectif en réalisant ce travail était double. D’une part un objectif de recherche fondamentale : mieux comprendre le rôle que joue la vision dans la cognition spatiale. Et d’autre part, un objectif clinique : mieux comprendre les déficits du développement de la PVSE et leurs conséquences fonctionnelles dans des contextes dans lesquels ils ne sont pas suffisamment pris en considération. Ainsi, nous avons évalué la prévalence des troubles de la PVSE chez des enfants présentant un déficit moteur dans le contexte d’une Paralysie cérébrale. Nous avons constaté que le développement de la PVSE était plus déficitaire avec une lésion cérébrale dans le contexte de la prématurité que dans le cas d’une lésion néonatale. Pour une meilleure compréhension de ce phénomène, nous nous sommes intéressés aux enfants nés prématurés sans lésion cérébrale qui consultent pour des troubles des apprentissages. Nous avons constaté que même en l’absence de trouble du neuro-développement, la prématurité était un facteur de risque supplémentaire de développer des troubles de la PVSE et notamment de la perception des grandeurs. Ces deux études laissent penser qu’un déficit de la PVSE serait lié au développement cérébral intra-utérin et serait indépendant de l’environnement dans lequel se réalise la maturation post-natale du cortex. Mais quel est le rôle que jouent les entrées sensorielles dans la perception et la cognition spatiale ? La littérature s’est principalement intéressée aux cécités congénitales et leur impact sur la cognition spatiale soulignant que la vision ne serait pas juste une modalité d’entrée comme une autre mais qu’elle interviendrait de façon cruciale dans le développement de la cognition spatiale. Peu de travaux ont évalué l’impact d’un déficit visuel partiel et progressif sur la perception spatiale, sur entrée visuelle ou non-visuelle, et sur la cognition spatiale et numérique. Nous avons montré une prévalence importante des troubles de la PVSE chez les personnes déficientes visuelles mais pas aveugles, et davantage en l’absence de champ visuel périphérique qu’en situation de baisse d’acuité visuelle. Ce constat est d’autant plus surprenant que nous avons démontré une absence de déficit de PVSE lors d’une étude évaluant le rôle de la vision périphérique chez des sujets sains. Ce déficit n’est donc pas lié à la saisie de l’information visuelle (qui peut être simulée expérimentalement chez le sujet sain) mais lié à un processus de plasticité maladaptative chez les patients, associé à l’atteinte chronique du champ visuel périphérique (une réorganisation corticale des aires visuelles ayant été démontrée en cas de rétinite pigmentaire). Nous avons constaté par ailleurs que ces patients développent moins de compensations haptiques et qu’ils sont en difficulté sur des tâches d’imagerie mentale. L’ensemble des déficients visuels montraient des difficultés en arithmétique mais pas à nos tâches de cognition numérique non-visuelle (sauf en cas de cécité congénitale), ce qui souligne l’importance d’utiliser des supports non-visuels pour apprendre et évaluer les compétences mathématiques chez les déficients visuels. La prise en compte des déficits de la PVSE est d’autant plus importante que les populations que nous avons étudiées sont plus à risque d’avoir des troubles dans les apprentissages et des échecs scolaires. À partir de ces travaux, nous pourrons envisager des prises en charges préventives adaptées et ne pas attendre l’échec scolaire pour agir
It was established that visuo-spatial perception troubles were frequent in children with learning disabilities and that 60% of children with neuro-developmental disabilities have a deficit of elementary visuo-spatial perception (EVSP). We had a double objective in this phD. The first one was for fundamental research: to understand more clearly the role that the vision plays in spatial cognition. The second objective was clinical: to understand more clearly the EVSP developmental deficit and its functional consequences in contexts where it is not taken into consideration enough. So, we evaluated the prevalence of EVSP troubles in children with a motor deficit in the context of cerebral palsy. Our results showed that the development of the EVSP was more problematic with brain damage in the context of prematurity than in the context of neonatal lesion. To better understand this phenomenon, we also tested EVSP in children born prematurely without cerebral lesion but with scholar complaints. We found that even without neuro-developmental disabilities, prematurity upgrades the risk of developing EVSP deficit, and particularly hinders length perception. These two studies made us think that EVSP deficit would be linked to cerebral intra-utero development and would be independent of the environment of postnatal maturation of the cortex. But what about the role of the sensory inputs in the development of spatial abilities? The literature has mainly been focused on congenital blindness and its impact on spatial cognition, highlighting that vision appears as a privileged modality in the development of spatial cognition. Few studies have evaluated the impact of partial and progressive visual impairment on spatial perception, tested in the visual or non-visual modality, and on spatial and numerical cognition. We demonstrated an important prevalence of EVSP troubles in visually impaired people with residual vision, more in the population with reduced peripheral visual field than in the population with decreased visual acuity. This finding contrasts with the demonstration that simulating a deficit of peripheral vision with gaze-contingent masking in healthy controls did not impact the EVSP accuracy. Altogether, this put forward that the EVSP deficit in patients with peripheral vision deficit is not linked to the restricted capture of visual information (that can be experimentally stimulated in healthy subjects) but is rather linked to a process of maladaptive plasticity, associated to the chronic lack of sensory input from peripheral vision (a reorganization of cortical visual areas has been demonstrated in neuroimaging for patients with retinitis pigmentosa). We have also found that these patients tend to develop less haptic compensations and to have more difficulties in mental imagery task. While all groups of visually impairment had difficulties in arithmetic, none, except people with congenital blindness, struggled in our non-visual numerical cognition tasks involving pointing toward a mental number line or bimanual magnitude estimation. This highlights the importance of using non-visual media to learn and evaluate the mathematical skills in visually impaired people. Accounting for EVSP deficits is important in the populations studied in this phD because they are at greater risk of learning disabilities and academic failure. Based on these studies, we can think at adapted preventive care and should not wait for academic failure to react

En dépit de beaucoup de travaux récents, cette "mémoire" reste mal définie et la terminologie est relativement confuse. L'objectif de notre travail sera tout d'abord d'identifier et de caractériser la capacité ainsi que la spécificité de la "mémoire visuo-spatiale", puis de s'intéresser à l'architecture du système. Contrairement à la conception de Baddeley (1986) qui supposait deux sous-systèmes fonctionnellement indépendants, l'un de nature visuelle et l'autre spatiale ; nous avons mis en évidence plusieurs composantes spécialisées telles que les localisations/directions, qui seraient intégrées et construites, au sein d'une mémoire visuospatiale (sans trait d'union). Afin de mieux situer cette mémoire par rapport aux différents processus mnésiques impliqués lors du traitement des informations visuospatiales, nous avons introduit les tâches secondaires après l'épreuve de mémorisation (situation d'interférence) et nous avons montré l'existence d'un processus de rafraîchissement correspondant à la mémoire de travail selon la conception de Baddeley. Puis pour des raisons méthodologiques, nous n'avons pas introduit les tâches secondaires pendant (paradigme de concurrence dans la conception des niveaux de traitement), mais avant la tâche de mémorisation (technique empruntée aux situations de "masquage" selon les théories perceptives). Nos données indiquent que la mémoire visuospatiale n'intervient pas lors des traitements précoces de type perceptif et concernant son rôle hypothétique lors de l'encodage et du stockage tel que le conçoit les niveaux de traitement, la question reste en suspend
In spite of many recent works, this "memory" remains badly defined and the terminology is relatively vague. The aim of this study was, first, to identify and characterize the capacity as well as the specificity of the "visuo-spatial memory", and second to examine its architecture. We found that tere are not two sub-systmes functionally independent, one of visual nature and the other one spatial (Baddeley, 1986), but that there are several specialized constituents such as locations/directions, which are integrated and built, within a visuospatial memory (withou hyphen). In order to locate this memory with regard to the various mnemonic processes involved during the treatment of visuospatial information, we introduced the secondary tasks after the memory task (situation of interference). We found the existende of a process of "refreshment" corresponding to the working memory according to Baddeley's theory. Then, for methodological reasons, we did not introduce the secondary tasks during the memory task (paradigm of competition in the conception of the levels of treatment), but before (technique borrowed from the situations of "masking" according to the perceptive theories). Our data indicates that the visuospatial memory is not activated during the early treatment of perceptives types, and that its hypothetical role during the encoding and during the stocking, as described in the theory of levels of treatment, still has to be clarified

L'objectif de ce travail est d'étudier l'élaboration de la représentation visuo-spatiale du texte pendant l'activité rédactionnelle. Pour cela, l'indicateur utilisé a été celui du souvenir de la localisation des mots du texte. Les expériences réalisées se déroulaient en deux phases : d'abord les participants traitaient un texte d'une page, puis ils localisaient certains des mots du texte. Les conditions de réalisation de la première phase ont été manipulées pour en mesurer l'impact sur les performances de localisation des mots. Trois questions ont été abordées : (1) la mise en évidence de la possibilité d'accéder à une représentation visuo-spatiale du texte, (2) la nature des ressources nécessaires à l'élaboration de cette représentation, (3) l'identification des indices à partir desquels s'élabore cette représentation. L'ensemble des résultats observés appuie l'hypothèse selon laquelle les rédacteurs élaborent pendant leur activité une représentation visuo-spatiale de leur texte
The purpose of this dissertation is to examine construction of the visual spatial representation of the text during writing. To reach that end, memory for words location in text was measured. Studies were conducted in two phases : in the first phase, participants processed one page long text, and in the second phase participants had to locate some of the words contained in the text. Different conditions of text processing in the first phase were manipulated to measure the impact of such differences on location performances. Three issues were addressed : (1) to show that writers can access visual spatial representation of their text, (2) to analyse the nature of resources involved in the construction of the text representation supporting memory for words location, (3) to examine the kind of information that is involved in the construction of this representation. The main conclusion is that writers construct a visual spatial representation of their text when composing their text

Cette thèse a pour objectif d'étudier le fonctionnement et la structure de la mémoire visuo-spatiale. Plus précisément, nos recherches analysent les différents processus cognitifs impliqués dans la réalisation d'une tâche de mémoire des localisations de formes visuelles. Nous avons effectué 7 expériences auprès de sujets normaux (jeunes te âgés) avec lesquelles nous avons testé l'influence de plusieurs facteurs expérimentaux, tels que le nombre et les types d'items, la durée d'encodage et le délai de maintien, le contexte spatial, le mode de représentation séquentielle et simultanée et l'exécution de tâches interférentes. . . Sur les performances mnésiques de relocalisation; Nous nous sommes appuyés sur le modèle de Postma, Kessels et Van Asselen (2004) qui considère que la tâche de relocalisation d'items identiques ferait intervenir principalement les processus mnésiques spatiaux tandis que la tâche de relocalisation d'items différents (objets) solliciterait à la fois les processus mnésiques spatiaux, les processus mnésiques visuels et un processus d'intégration combinant l'information spatiale à l'information visuelle ("spatial + identité visuelle"). Les résultats confirment l'hypothèse de Postma et al. (2004) et montrent une influence essentielle du nombre et du type d'items, ainsi que de l'âge des participants sur les performances mnésiques de relocalisation. Ces recherches soulignent la nécessité d'une approche multifactorielle de l'étude de la mémoire visuo-spatiale afin de pouvoir questionner et améliorer les modèles théoriques proposés
The objective of this thesis is to study the functioning and the sturcture of the visuo-spatial working memory. More precisely, we have analysed various processes implied in the object location memory task. We have conducted 7 experiments with normal subjects (young Ss and old Ss) while testing the influence of the following factors : number and type of items, encoding duration and maintenance delay, spatial context, sequential and simulteneous presentation, interference tasks. . . On the re-localisation memory performances. The Postma, Kessels and Van Asselen model (2004) considers that the re-localization of identical items would implicate mainly spatial memory process, whereas the localization of various items would, at the same time, implicate the spatial memory process, the visual memory process and integration process, that would bind spatial information with visual information ("spatial + visual identity"). Our results confirm the Postma et al. (2004) hypotesis and show a mainly influence of the member and the type of items and of the age of the participants on the re-localization performances. These researches underline the necessity of the multi-factors approach in the study of the visuo-spatial working memory in order to question and improve the theoretical models

L'attention visuospatiale est un mécanisme de sélection et de traitement d'information qui se manifeste explicitement par l'orientation de la tête ou du regard. En anticipation d'une nouvelle information, le foyer de l'attention s'oriente implicitement en vision périphérique pour dissocier l'orientation du regard et du foyer implicite vers deux emplacements distincts. Dans cette situation, la réaction à une cible qui apparaît à l'emplacement du foyer implicite s'améliore par rapport aux autres cibles qui pourraient s'afficher dans un emplacement non-attendu. La problématique de la thèse est d'étudier comment détecter l'emplacement du foyer de l'attention implicite par décodage de l'activité cérébrale mesurée en électro-encéphalographie (EEG) avant l'affichage d'une cible visuelle dans 3 expériences réalisées chez des sujets sains. La première expérience aborde la problématique dans une condition où l'indication sur l'emplacement de la cible est globalement non-informative pour les sujets. Cependant, leur activité cérébrale suggère que ce type d'indication a tendance à induire un état d'alerte, de préparation ou d'orientation de l'attention dans le temps plutôt que dans l'espace. En lien avec ce résultat, la deuxième expérience aborde la problématique dans une condition ambiguë où l'attention du sujet s'oriente vers un emplacement sans lien systématique avec le contenu des indications
Visuospatial attention is an information selection and processing mechanism whose overt manifestations consist of head or gaze shifts. In anticipation to new information, the focus of attention can also covertly shift to peripheral vision to share attention between two distinct locations: the overt one (center of gaze) and the covert one in periphery. In such a situation, the reaction to a target appearing at the focus of attention is enhanced with respect to targets appearing at unattended locations. This thesis addresses the problem of detecting the location of covert attention by decoding neural activity measured by electroencephalography (EEG) before target onset in 3 experiments on healthy subjects. The first experiment uses visuospatial cues that are non-informative about the target location. However, the neural activity reflects that non-informative cues tend to bring the subjects into a state related to alertness, motor preparation or temporal expectation rather than a spatial shift of attention. According to this result, the second experiment uses an ambiguous precueing condition in which the sujet's attention is shifted to spatial locations which bear a non-systematic relation to the information contained in the cues. With these ambiguous cues, we find that the proportion of targets displayed at unattended locations is equivalent to a non-informative condition, and that reaction speed and accuracy are dramatically impacted