Thèses sur le sujet « Perception visuo-Spatiale »

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

Nous avons étudié les déficits d'orientation spatiale et visuo-constructifs dans le vieillissement normal et dans la maladie d'Alzheimer (MA). Dans un premier temps, nous avons utilisé un labyrinthe à échelle humaine pour explorer les déficits d'apprentissage de trajets dans la MA. Ces patients sont en difficulté face à des situations de planification des déplacements et dans des tâches nécessitant la manipulation mentale de représentations mais sont capables de se déplacer par guidance. Dans un deuxième temps, nous avons étudié les troubles visuo-constructifs dans le dessin du cube et de l'horloge, depuis les données des cohortes en population Paquid et 3 Cités. Les résultats montrent des erreurs même chez les sujets âgés non déments dans les deux dessins ainsi que l'existence d'erreurs plus fréquemment commises par les sujets déments. Connaître les processus cognitifs engagés dans ces tâches est nécessaire pour développer des stratégies de compensation
We studied impairments in spatial orientation and in visuo-constructive abilities in normal ageing and Alzheimer's disease (AD). Firstly, thanks to experimentations in a human-sized maze we investigated navigation deficits in AD. The patients were impaired in planning and unable to acquire a mental representation of their environment. Consequently, they were impaired in tasks requiring a mental manipulation but they could walk following a guided path. Secondly, we studied visuo-constructive impairments appearing in a cube and a clock drawing. Data were collected among two French population-based cohorts : Paquid and 3 City studies. Results evidence the occurence of some types of errors in non demented patients and some other types occuring more frequently in dementia. Knowing cognitive processes involved in these domains is necessary to develop compensatory strategies

Nous ne pouvons tout voir. L'attention, notre capacité à filtrer et moduler les informations, nous permet d'interagir de façon efficace avec le monde. Nous avons utilisé une technique non-invasive de modulation de l'activité cérébrale, la Stimulation Magnétique Transcrânienne (SMT) pour manipuler l'activité d'une région clé du réseau de l'attention spatiale, le champ oculomoteur frontal (FEF) droit. L'accent est mis sur les connexions anatomiques observées en IRM de diffusion sous-tendant la modulation de la perception visuelle. Après avoir présenté nos connaissances tirées de données comportementales, physiologiques et anatomiques ainsi que les techniques utilisées, nous présentons nos études qui montrent une amélioration des performances visuelles après des impulsions simples ou des trains d'impulsions de SMT à une fréquence spécifique (30Hz) appliqués sur le FEF droit juste avant l'apparition d'une cible visuelle. Nous examinons ensuite si des différences interindividuelles de connectivité anatomique influencent la modulation perceptive induite par SMT. Nous décrivons un faisceau fronto-tectal qui connecte le FEF avec le colliculus supérieurs et montrons que la probabilité de connexion entre ces deux régions dans l'hémisphère droit influence la contribution du FEF sur la détection visuelle. Nous décrivons aussi les trois branches du faisceau longitudinal supérieur et démontrons l'influence de la 1ère branche dans l'hémisphère droit sur la modulation visuelle induite par des trains de SMT à 30 Hz. Ces résultats suggèrent un rôle important de la connectivité anatomique dans la possibilité de synchroniser les aires d'un réseau à une fréquence spécifique
We are unable to see everything. Attention, our ability to filter, select and modulate information, allows us to interact efficiently with the world. We employed a non-invasive brain stimulation technique, the Transcranial Magnetic Stimulation (TMS), to manipulate in humans the activity of a key area of the attentional network, the right Frontal Eye Field (FEF). Our work focuses on the characterization with diffusion MRI of anatomical connections and their role underlying the modulation of visual perception. We first introduce previous behavioral, physiological and anatomical findings and the techniques used in our work. We then present evidence showing an improvement of visual performances tied to activity patterns consisting in either single pulses or frequency-specific rhythmic TMS bursts (30Hz) applied over the right FEF, prior to the onset of a visual target. We also examine whether inter-individual differences in white matter connectivity could influence the modulatory role that the FEF exerts on visual perception. We describe a fronto-tectal pathway connecting the FEF with the superior colliculus and show that the probability of connection between these two sites in the right hemisphere influences the FEF contributions to visual detection. We also characterize the three branches of the superior longitudinal fasciculus connecting frontal and parietal lobes and demonstrate an influence of its first branch in the right hemisphere on visual modulation induced by frequency-specific TMS bursts. Our results suggest a crucial role in the modulation of visual perception of the anatomical connectivity to synchronize areas of a network at a specific frequency

L'étude des anomalies latéralisées dans le traitement de l'information visuo-spatiale des patients schizophrènes a été abordée selon deux approches : 1/ par analogie avec le syndrome de négligence spatiale unilatérale, trouble asymétrique de la cognition visuo-spatiale ; 2/ par analogie avec l'individu sain. Cette double approche a permis de montrer que dans la schizophrénie il existait une anomalie latéralisée se manifestant par un biais gauche accentué dans la bissection manuelle de lignes ; ce biais est indépendant de la perception, mais implique des processus attentionnels (caractérisés par une réponse accentuée à la présence d'un indice à l'extrémité droite de la ligne), et des processus représentationnels (caractérisés par un biais gauche dans la ligne mentale des nombres). Dans l'ensemble, ce profil de performances est qualitativement similaire à celui observé dans l'héminégligence. Toutefois, ce profil paraît quantitativement plus proche de celui observé chez l'individu sain, et pourrait donc correspondre à une accentuation de l'asymétrie hémisphérique naturelle. Enfin, l'implication du cortex pariétal dans la schizophrénie a été abordée du fait de son rôle primordial dans la cognition visuo-spatiale des individus sains et des patients héminégligents.

La navigation et les modes de déplacement intéressent la communauté scientifique depuis maintenant près d'un demi siècle. Cependant, l’augmentation de l’incidence des troubles dégénératifs du système nerveux central chez l’homme rend plus prégnante la nécessité de compréhension de la navigation et de l’influence du temps sur celle-ci. S'il est connu chez l'homme comme chez le rongeur que l'avancée en âge affecte les capacités à se déplacer dans de vastes environnements, peu de données sont disponibles quant aux processus cognitifs impliqués dans ce type de comportement et leurs éventuelles modulations avec l'âge. La définition des stratégies utilisées, l’incidence respective des mécanismes allocentriques et égocentriques, la capacité de mise en œuvre d’une stratégie au moment demandé, lors d’un rappel à court ou à long délai, l’influence du temps qui passe sont autant de questions que nous avons abordées dans ce travail de thèse. Afin d’effectuer ces études, nous avons développé des tâches en environnements virtuels modélisés sur ordinateur et utilisé des tests neuropsychologiques nécessitant la mobilisation des compétences visuo-spatiales. Dans une première étude utilisant une épreuve de localisation spatiale, les résultats obtenus mettent en évidence chez les personnes âgées, une altération des aptitudes lors de la mise en œuvre d’une stratégie allocentrique, sans atteinte des performances égocentriques. La deuxième étude utilisant une version virtuelle du test de la piscine de Morris reconnu comme une tâche allocentrique chez le rongeur, conforte ces données. De façon similaire dans les deux études, les personnes âgées présentent une altération de la sélection et de l’exécution de la stratégie de déplacement qui s’avère optimale pour résoudre la tâche spatiale. Nous avons également mis en évidence une difficulté, chez ces mêmes participants, à utiliser une représentation mentale globale de l’espace, sans toutefois qu’il soit possible de distinguer si l’origine de cette difficulté vient d’une altération de la formation ou de la récupération de cette « carte cognitive ». Le temps pourrait également jouer son rôle de par le délai entre l'acquisition d'une information spatiale et le moment où il est nécessaire de l’utiliser à nouveau. En étudiant l’effet du délai sur la trace mnésique spatiale, nous avons observé que les sujets jeunes utilisant de façon prédominante une stratégie allocentrique voyaient leurs performances diminuer lors d’un rappel après quatre semaines alors que celles des sujets âgés restaient inchangées. Ceci soulève bien entendu la question de la différence d’encodage des informations entre les sujets jeunes et âgés, avec un versant plus détaillé chez les sujets jeunes, mais surtout s’intègre au sein du débat actuel sur l’existence d’une modification de la trace mnésique qui pourrait selon la théorie des traces multiples de la consolidation, évoluer vers un souvenir plus schématisé avec le délai. Les résultats d’une dernière étude dans laquelle nous manipulons le contexte environnemental de la piscine virtuelle de Morris, amène des arguments en faveur d’une « schématisation » du souvenir au cours de la consolidation, en mettant en évidence une absence de discrimination par les participants, d’un changement des repères spatiaux lors d’un rappel de l’information après six semaines de délai. Toutes ces données sont discutées dans le cadre du débat actuel de la consolidation, notamment sur la contribution de l’hippocampe dans le stockage et le rappel des informations anciennes. A la lumière de nos données, nous proposons une vue intégrative du fonctionnement de l’interface hippocampo-corticale lors des rappels après un court et long délai, en fonction de l’âge
While the detrimental effects of human aging on cognitive functions are well documented, how normal aging affects spatial memory processing and the organization of recent and long-term memories remains unclear. What are the cognitive strategies used when confronted to spatial navigation in large environments? How are the selection and use of these strategies affected by aging? How are recent and long-term remote memories organized as a function of aging during systems-level consolidation? These are the questions we sought to address during the course of this Ph.D. thesis by developing a series of virtual environments aimed at assessing spatial navigation and memory performance in young adults and aged participants. In a first series of experiments, participants were tested for object location memory in a virtual environment (a medieval castle) that enabled shifts in spatial viewpoints between study and test. Aged participants exhibited poor performance relative to young adults only in the shifted view conditions, thus providing strong evidence for a decline in allocentric, but not egocentric, spatial memory. In contrast to young adults, aged participants exhibited difficulties in processing efficiently distal cues of the environment and were less prone to adopt allocentric strategies. Manipulations of the spatial layout of the environment led us to the conclusion that aging seems to preferentially interfere with the capacity to form or use mental representations built upon all pieces of the environmental features which typically, are never in full view in real world large-scale environments. In a second set of experiments, participants were tested in an ecologically-relevant virtual version of the Morris water maze which mimics that classically used in rodents. Aged participants performed more poorly compared to middle-aged and young adults and formed a more schematic spatial memory. They favoured a directional single cue-based strategy to locate the hidden platform contrasting with young adults who formed complex geometrical relationships between distal cues of the environment. A neuropsychological test battery confirmed that binding of unrelated items and abilities to mentally manipulate information were two processes involved in solving the water maze task. Thus, upon acquisition, aged participants had difficulties in forming experientially detailed cognitive maps and in binding unrelated features of the environment into a cohesive spatial memory, possibly indicative of altered hippocampal-frontal circuitry. We next proceeded to examine the organization of spatial memory as a function of time. Long-term memory assessed 4 weeks after acquisition revealed that performance decreased more rapidly in young adults compared to elderly participants, suggesting that the passage of time differentially affects the content of spatial memory, richly detailed spatial memories being more vulnerable to decay than schematic ones. This concept of memory transformation (i.e. memories are not stored in the cortex in their original form) was supported by findings of a last experiment in which we provide evidence that participants failed in detecting changes in the spatial layout of the pool as memories matured over time. All these findings are discussed in the context of the current debate about the concept of memory consolidation which opposes the standard model of memory consolidation to the multiple trace theory, two views which make different predictions about the contribution of the hippocampus to remote memory storage and retrieval. In light of our own findings, we attempt to propose an integrative view of the functioning of the hippocampal-cortical interface during recent and remote memory retrieval as a function of normal aging

L’attention et l’Adaptation Saccadique (AS) sont des composants essentiels de la perception visuelle, le premier renforce le traitement sensoriel des items sélectionnés, le second maintient la précision des mouvements des yeux vers ceux-ci. Ils partagent aussi une dichotomie : les saccades volontaires et l’orientation endogène de l’attention suivent nos buts internes tandis que les saccades réactives et l’orientation exogène répondent aux changements soudains dans l’espace visuel. Leurs substrats neuronaux se superposent en partie. Enfin, chacun impacte l’autre au niveau comportemental. Ce travail de doctorat étudie l’hypothèse d’un couplage fonctionnel entre attention et AS.Toutes nos études chez l’humain sain reposent sur la mesure des performances attentionnelles avant et après l’exposition à l’AS (ou contrôle). Dans la première nous avons exploré les bases neurophysiologiques du couplage réactif/exogène en magnétoencéphalographie. Dans la suivante nous avons comparé l’orientation exogène mesurée par un paradigme de Posner avant et après AS réactive. La dernière, basée sur le même modèle, explorait la modalité volontaire/endogène. Nos résultats montrent que l’AS augmente l’activité oscillatoire gamma et renforce l’orientation de l’attention spatiale. Nous proposons que le couplage repose sur la co-activation de populations neuronales par la plasticité oculomotrice et l’attention au niveau du Cortex Pariétal Postérieur (CPP). Cette activation émerge initialement d’un double effet du cervelet qui inhibe le CPP gauche et active le CPP droit. Cet effet augmente la dominance hémisphérique droite et le biais attentionnel vers la gauche. Notre travail ouvre des perspectives de rééducation des déficits visuo-attentionels
Attention and Saccadic Adaptation (SA) are critical components of visual perception, the former enhancing sensory processing of selected objects, the latter maintaining the eye movements accuracy towards them. Also, a similar dichotomy could be applied to both: voluntary saccades and endogenous attentional shifts follow internal goals while reactive saccades and exogenous shifts are elicited by sudden changes in the environment. Further, their neural substrates partially overlap and they impact each other behaviorally. This PhD work investigates the hypothesis of a functional coupling linking attention and SA in healthy humans. Our experimental contributions all rely on the measurement of attentional performances before and after an exposure to SA (or control). In the first study, we recorded brain magnetic fields to investigate neurophysiological bases of the reactive/exogenous coupling. In the second study, we compared exogenous orienting measured in a Posner-like paradigm before and after reactive SA. Finally, using the same design, the third experiment investigated the voluntary/endogenous modality. We found that SA increased gamma band activity and boosted the orienting of spatial attention. We thus propose that this functional coupling relies on neuronal populations co-activated by both oculomotor plasticity and attention in the Posterior Parietal Cortex (PPC). The initial activation would emerge from a dual effect of the cerebellum inhibiting the left PPC and activating the right PPC. This effect would increase the right hemispheric dominance and the leftward attentional bias. This work opens new perspectives for the rehabilitation of visuoattentional deficits

A ce jour, pour rendre compte du traitement de l'information visuo-spatiale, l'hypothèse dominante est celle du calepin visuo-spatial (Baddeley, 1986), qui renvoie aux modèles structuralistes de la mémoire. Cependant ces types de modèles postulant l'existence de plusieurs modules autonomes sont actuellement remis en question et les théories fonctionnelles récentes défendent l'idée d'un système mnésique unique. C'est dans cette perspective que se situe notre recherche qui s'organise autour de trois questions. La première consiste à définir les différents traitements visuo-spatiaux mis en œuvre lors de la manipulation d'informations visuo-spatiales. La seconde tente d'établir des profils comportementaux des traitements visuo-spatiaux caractéristiques du vieillissement normal et pathologique (Alzheimer). La troisième porte sur l'expression de la flexibilité cognitive chez des sujets âgés lors de la résolution du problème des blocs de Corsi (épreuve visuo-spatiale séquentielle). Deux expériences ont été réalisées dans lesquelles les participants (personnes âgées souffrant de maladie d'Alzheimer et personnes âgées contrôle) devaient résoudre la tâche des blocs de Corsi, dans sa version ordre direct (expérience 1) et dans ces versions ordre direct et indirect (expérience 2). Les données ont été exploitées en recourant à une méthodologie d'analyse de protocoles individuels permettant une analyse qualitative à un degré suffisamment fin des réponses des sujets. Dans la première expérience, nous nous sommes intéressée aux différentes erreurs rencontrées lors de la résolution de l'épreuve. Dans la seconde étude, nous avons étendu nos analyses aux traitements visuo-spatiaux inhérents à ces erreurs. Les résultats obtenus ont permis de définir cinq grands traitements visuo-spatiaux (le traitement vectoriel, vectoriel partiel, identité stricte, approximatif et mixte), de mettre en évidence des profils comportementaux concernant le traitement vectoriel partiel et identité stricte pour les sujets âgés sains lors de la condition indirecte et de montrer l'expression de flexibilité cognitive spontanée chez les sujets Alzheimer et sains lors des traitements visuo-spatiaux séquentiels. Nos analyses ont ainsi permis de proposer une approche différente du traitement de l'information visuo-spatiale en substituant le concept de traitement visuo-spatial à celui de calepin visuo-spatial ainsi que d'approfondir les connaissances de celui-ci aussi bien dans le vieillissement normal que pathologique (Alzheimer) en analysant les sujets en action.

Si de nombreux travaux ont été consacrés aux représentations spatiales chez le jeune adulte, la nature des modèles spatiaux, les processus qui président à leur construction et la façon dont ils se développent sont encore loin d'être compris. L'originalité de cette thèse tient au fait d'étudier conjointement les composantes cognitives et langagières dans l'acquisition des représentations d'itinéraires virtuels par des enfants (de 5 à 11 ans) et des adultes, ainsi que les différences individuelles liées à des capacités générales variées. Dans une première partie, la thèse présente les principaux concepts de la cognition spatiale issus des travaux menés chez l'adulte ainsi que l'état des connaissances théoriques et empiriques actuelles sur le développement des représentations spatiales chez l'enfant. Un chapitre s'intéresse ensuite au rôle du langage dans la construction des représentations spatiales et un autre à celui de la mémoire de travail. Afin de mieux comprendre le type de représentation qu'un enfant élabore au cours de son développement, une deuxième partie de la thèse présente trois expériences étudiant le développement des connaissances sur les repères et la route. Les deux premières études ont permis d'observer une augmentation qualitative et quantitative de la connaissance des repères, c'est-à-dire des entités spécifiques qui jalonnent un itinéraire, mais également de la connaissance de la succession de ces repères et des directions empruntées. Le rôle particulier des repères situés à un changement de direction est attesté chez l'adulte comme chez l'enfant. L'augmentation de ces connaissances avec l'âge est observée avec des tâches de production et de reconnaissance, aussi bien verbales que non-verbales. Ces résultats suggèrent l'existence d'une seule représentation commune ou de deux formats de représentations fortement reliés. Le lien important entre les informations verbales et non-verbales dans les représentations est attesté par l'observation d'un biais de type sémantique dans la reconnaissance visuelle de repères. Cependant, l'analyse des différences interindividuelles a mis en évidence le rôle de capacités visuo-spatiales telles que la perception des directions, mais pas d'influence des capacités langagières sur la capacité de représentation d'itinéraire. Une troisième étude explore le rôle des composantes verbales et visuo-spatiales de la mémoire de travail dans le développement des représentations spatiales au moyen d'un paradigme de double tâche lors de la mémorisation d'itinéraires. L'implication, notamment de la composante spatiale de la mémoire de travail au cours de la mémorisation d'itinéraire, est mise en évidence chez l'enfant. Ce résultat renforce l'idée de la dominance d'une forme de codage visuo-spatial dans le développement de la représentation qui évoluerait au profit de codages plus verbaux ou mixtes. En conclusion, cette thèse montre le développement de la capacité à se représenter un itinéraire au cours de l'enfance, attesté par des tâches de nature et de format variés. Si cette représentation semble impliquer à la fois des composantes verbales et non-verbales, ces dernières semblent être plus importantes chez l'enfant. La dernière partie de la thèse propose une discussion des implications de ces résultats pour le développement de la cognition spatiale chez l'enfant, ainsi que des perspectives pour les recherches futures
Although many studies have investigated spatial representation in young adults, little is still known about the processes underlying how they construct spatial models, the nature of these models, and how they develop in children. The originality of this thesis is two-fold: it studies both cognitive and linguistic processes involved in how children (5 to 11 years) and adults construct representation of virtual routes; it also examines individual differences in these processes. The first part of this thesis begins with a chapter that presents the main concepts underlying spatial cognition, as well as some experimental evidence concerning adults' spatial knowledge and the development of this knowledge during childhood. A second chapter then focuses on the role of language and a third one on the role of working memory in the construction of spatial representations. In order to understand how children construct spatial representation during development, a second part of the thesis presents three experiments investigating the development of landmark and route knowledge. The first two studies show developments in the quality and quantity of knowledge concerning both landmarks (i.e. specific entities encountered along the route) and the route (i.e. the sequential order of actions and landmarks). They also provide evidence supporting the specific role of landmarks associated with changes of direction ("decisional" landmarks) in children and adults. Developmental changes in spatial knowledge were assessed by both verbal and non-verbal measures, suggesting the existence of a unique representation or of two representations that are strongly related. The relation between verbal and non-verbal information in participants' representations is evidenced by their bias toward choosing a related landmark of the same semantic category, regardless of its visual characteristics. Nevertheless, analyses show that visuo-spatial abilities such as the perception of directions, but not verbal abilities, play a main role in accounting for individual differences. The third study, investigates verbal and visuo-spatial components of working memory, using a dual task paradigm in which participants performed a verbal or spatial interference task while memorizing routes. The results support the idea that representing itineraries mostly involves a spatial mode of encoding in children and a more verbal or mixed encoding in adults. To conclude, this thesis shows a development in children's capacity to build spatial representations of virtual routes. Although their representation seems to integrate both verbal and non-verbal components, non-verbal abilities appear to be most essential for children. The last part of the thesis discusses the implications of our results for our understanding of the development of spatial cognition in children, as well as future perspectives and conclusions

Les Tactile Vision Substitution system, destinés à l'origine aux personnes déficientes visuelles, permettent de percevoir tactilement des objets à distance sans contact avec eux. Trois approches ont été menées. Dans la première, nous avons défini quelques caractéristiques sensorielles du dispositif. On a montré que la perception des écartements de deux lignes verticales suit une loi puissance. On a mesuré un seuil de discrimination spatiale de 3. 24 cm. La seconde approche porte sur l' "acuité" visuo-tactile du dispositif linguale. Nous avons mesuré chez des sujets voyants une acuité de 1/43, puis après entraînement une acuité de 1/22 chez un sujet voyant et un sujet non-voyant. La troisième approche porte sur la perception de la profondeur. Dans cette expérience la tâche est d'indiquer la position et la taille de deux sphères présentées à des sujets voyants et aveugles congénitaux, les premiers réussissent la tâche et non les seconds, malgré deux apprentissage massifs
Tactile Vision substution system, intended originally for the visual deficient persons, allow to perceive objects at distance without contact with them. Three approaches were led. In the first one, we defined some sensory characteristics of the device. We showed that the perception of the spaces of two vertical lines follows a law power. We have to measure a tresholf of spatial discrimination 3. 24 cm. The second approach concerned the visuo-tactile lingual "acuity". We measured at sighed subjects an acuity of 1/43, then after training an acuity of 1/22. Third approach door on the depth percepction. In this experiment the task is to indicate the position and the size of two spheres presented to sighted subjects and congenital blind persons. The first makes a success of the task and not of the seconds, in spite of two massive learnings

Ce travail porte sur la pénétrabilité de la vision de bas niveau opérationnalisée par la recherche visuelle. Sur la base des variations de l'anisotropie qui caractérise le codage des orientations en vision de bas niveau. La première série d'expériences montre que l'effet d'un cadre incliné sur l'anisotropie est préalable à l'activité de recherche et sensible aux indices de surface en favorisant les informations les plus éloignées. Confortant l'idée d'une interprétation visuo-posturale de l'effet cadre, la deuxième série d'expériences met en évidence des différences inter-individuelles reliées à la dépendance-indépendance à l'égard du champ visuel. La troisième série d'expériences montre l'intervention des représentations mnésiques, par le biais de l'orientation canonique, sur l'anisotropie. Cet ensemble de recherches, conforté par des données neuropsychologiques, met en évidence l'intégration précoce des informations visuo-posturales et mnésiques lors du traitement visuel.

Les effets de la dissociation des référentiels spatiaux sur la perception de l'espace multimodal sont évalués au moyen d'une tâche de fusion Visuo-Auditive (VA). Une étude princeps de fusion VA (Godfroy et al. , 2003) révèle une organisation symétrique de l'espace par rapport au plan sagittal médian. Les systèmes sensoriels visuel et auditif codent l’information spatiale dans des référentiels différents, oculo-centré pour la vision et céphalo-centré pour l'audition. Une première expérimentation montre que la dissociation des référentiels unimodaux, engendrée par une fixation visuelle latérale provoque un décalage de l'espace de fusion VA dont l'axe de symétrie s'établit en position intermédiaire entre l'orientation de la tête et du regard. Cet effet est reproduit dans une 2e expérimentation effectuée dans l’obscurité. Ce résultat conduit à proposer une prise en compte simultanée de la position de la tête et des yeux pour la présentation d'information VA. Pour contourner cette contrainte de conception, une 3e expérimentation analyse l'influence d'indices visuels structurant l'espace allocentré sur la fusion VA. L'effet de dissociation des référentiels spatiaux égocentrés sur la fusion VA est retrouvé, il est robuste et régulier, peu dépendant de l'environnement. La nature intégrative du processus de fusion VA est confirmée, sa résultante perceptive dépend du codage spatial de chacune des modalités. Le référentiel VA n'apparait pas comme le fruit d'une transformation incomplète d'une représentation crânio-centré vers une représentation oculocentrée mais, comme le suggèrent les données de l'électrophysiologie (Snyder, 2005), comme une représentation idiosyncratique de l’espace
Frames of reference dissociation effect on the multisensory space is estimated in a Visual-Auditory (VA) fusion task. Godfroy et al. (2003), showed that there is a symmetrical organization of the VA space relative to the mid sagittal plane. Spatial information is coded differently in visual and auditory sensory systems, eye-centred for vision, head-centred for audition. A first experiment shows a reference frame dissociation effect, VA fusion space is symmetrically organized relative to an intermediary axis inbetween head and eye position when fixation cross is laterally shifted. In a 2nd experiment in total darkness, this effect is also found. Hence, head and eye position for VA information displays need to be accounted for. To bypass this eye position effect, a third experiment investigates allocentric visual cues influence. Again, multisensory space perception still depends on the eye-in-head position. The dissociation of egocentric reference frames effect on VA fusion is robust and regular, visual cues provided by the environment are not so relevant. These results confirm that VA fusion is an integrative phenomenon; it depends on the spatial coding of each sensory modality. VA reference frame seems not to reflect an intermediate stage in a reference frame transformation from head-centred to eye-centred, but rather as electrophysiological data proposed (Snyder, 2005), an idiosyncratic representation of space

Ce travail de thèse présente la première démonstration d'effets consécutifs cognitifs de l'adaptation prismatique, chez le sujet sain, permettant de proposer un modèle de négligence spatiale unilatérale. L'adaptation prismatique affecte la représentation de l'espace péripersonnel, personnel et la représentation des nombres, suggérant un lien étroit entre l'adaptation prismatique et un noyau commun de représentations spatiales. De plus, ce travail suggère, chez le sujet sain, un lien de causalité entre l'absence de détection consciente du conflit inter-sensoriel et sensori-moteur lors l'exposition aux prismes et le développement d'effets consécutifs amples et durables. L'ensemble de ces résultats, associé à une étude concernant l'adaptation prismatique chez une patiente avec lésion bilatérale du cortex pariétal postérieur supérieur, permet de discuter les structures cérébrales fonctionnellement impliquées dans le développement de l'adaptation prismatique.

L'objectif de ces travaux a été d'étudier, à partir des potentiels évoqués, l'implication des voies ventrale (qui sous-tend le traitement expert de l'écrit) et dorsale (qui sous-tend des processus phonologiques et attentionnels) lors de la reconnaissance visuelle des mots chez des adultes dyslexiques. Les spécificités des sujets dyslexiques ont été isolées en les comparant à deux groupes contrôles, appariés sur : l'âge (i.e., des lecteurs experts) et sur le niveau de lecture (i.e., des mauvais lecteurs). Les résultats montrent des déficits du traitement expert de l'écrit, phonologiques et de la détection du conflit spécifiques aux sujets dyslexiques. Nos données montrent aussi des déficits du traitement expert des mots familiers et d'orientation de l'attention communs aux sujets dyslexiques et mauvais lecteurs. Les résultats sont discutés dans le cadre du modèle LCD, de la théorie du mapping phonologique et d'une implication précoce de l'orientation attentionnelle dans la lecture.

En constatant l'influence de la nature tridimensionnelle et multisensorielle du monde sur le fonctionnement du cerveau, ce projet s'est axé sur l'étude de la cognition humaine par le biais d'expériences écologiques, en particulier la perception visuelle et la navigation. Les outils de neuro-imagerie actuels entravent la mobilité des participants et ne reflètent donc pas toute la complexité des activités du quotidien. Pour y remédier, ce projet a développé des méthodes d'acquisition et d'interprétation de l'activité cérébrale dans des conditions de mobilité. À cette fin, de récents progrès techniques ont été mobilisés pour garantir l’extraction robuste des signaux cérébraux issus d’enregistrements d'électro-encéphalographie (EEG) pendant le mouvement. Pour enrichir l'interprétation de la dynamique corticale en exploitant pleinement la résolution temporelle accrue de l'EEG, l'approche mobile brain/body imaging a été adoptée, préconisant le couplage des données EEG avec des mesures biométriques telles que les mouvements du corps et des yeux. L'objectif principal de cette thèse était de mieux comprendre les changements dans la cognition visuo-spatiale au cours du vieillissement sain. L’orientation dans l’espace, une aptitude essentielle au quotidien, repose sur l'intégration de multiples signaux sensoriels, parmi lesquels la vision est centrale. Une forte motivation à étudier ce sujet est que le vieillissement est associé à un déclin des capacités d’orientation, ce qui affecte l'autonomie et le bien-être des personnes âgées et peut mener à l'isolement et à des troubles neurodégénératifs. En étant plus proches des conditions écologiques de la navigation, les résultats obtenus remettent en question certains points de vue établis de la littérature. Ils apportent un nouvel éclairage sur la dynamique des mécanismes neuronaux sous-tendant les aptitudes visuo-spatiales, et en particulier dans les régions sélectives aux scènes. En rapportant un contrôle déficient de l'attention, évident au niveau cortical, associé à une tendance systématique à regarder vers le bas, ils illustrent les effets néfastes du vieillissement visuel sur la navigation. En outre, ce projet s'est intéressé au potentiel de l’EEG mobile pour évaluer des thérapies de restauration visuelle au cours de tâches visuo-spatiales pertinentes pour les activités quotidiennes. Étudier les marqueurs corticaux associés à la récupération visuelle favorise une analyse objective de leur efficacité. En particulier, l'analyse EEG a mis en évidence un rythme alpha occipital, typique du traitement normal de l’information visuelle, induit par une nouvelle thérapie optogénétique chez un patient atteint de rétinite pigmentaire. Ces résultats peuvent avoir des implications socio-économiques substantielles étant donné le vieillissement de la population mondiale et l'augmentation associée de la prévalence des troubles visuels. Les fruits de cette recherche pourront se traduire en recommandations en matière d'urbanisme pour favoriser l’orientation des personnes âgées dans des environnements complexes. Ils pourront également servir à développer des thérapies de restauration visuelle plus efficaces afin d’accroître leur impact dans la vie quotidienne des patients. En conclusion, ces travaux soulignent l'importance des expériences écologiques pour comprendre la cognition et la perception humaine. En s'appuyant sur l'EEG mobile et des paradigmes innovants, ils ont contribué aux domaines de la cognition visuo-spatiale, du vieillissement sain et de la restauration visuelle. Ces résultats peuvent avoir des répercussions sur l'amélioration de l'autonomie des personnes âgées et des patients malvoyants. Cette thèse a été réalisée au sein d'un écosystème collaboratif, bénéficiant des ressources et de l'expertise de l'Institut de la Vision de Paris. La coopération avec d'autres instances de recherche a largement contribué à enrichir son approche méthodologique et à élargir le champ de ses applications
Based on the observation that the three-dimensional and multisensory nature of the world shapes the functioning of the brain, this doctoral project focused on the study of human cognition through ecological experiments, particularly in the context of visual perception and spatial navigation. Current neuroimaging tools restrict the mobility of participants and thus fail to capture the full complexity of everyday activities. In order to overcome these limitations, this project developed methods to acquire and interpret brain activity under mobile conditions. To this end, recent technological improvements were leveraged to facilitate robust extraction of brain-related signals from electro-encephalography (EEG) recordings during motion. To deepen the interpretation of cortical dynamics by fully exploiting the potential of the improved temporal resolution of EEG, the mobile brain/body imaging approach was adopted, which advocates the co-registration of neural recordings with biometric measures such as body and eye movements. The primary goal of this thesis was to better understand changes in visuo-spatial cognition during healthy aging. Spatial navigation, a ubiquitous skill in everyday life, relies on the integration of multiple sensory inputs, among which vision plays a central role. A major motivation for research on this topic is that aging is associated with a decline in navigational abilities, which affects the autonomy and well-being of older adults and may lead to isolation and neurodegenerative disorders such as Alzheimer's disease. By adopting an approach that considers more ecological aspects of spatial navigation, the results of this work challenge some established views in the literature on visuo-spatial cognition. They provide novel insights into the dynamic neural mechanisms underlying spatial behavior, and in particular into the scene-selective regions whose activity was modulated by expectations generated by natural environments. By illustrating how a downward gaze bias may interact with an impaired control of attention evident at the cortical level, they shed light on the detrimental effects of visual aging on navigation. Furthermore, this project addressed the potential of mobile neuroimaging tools in the evaluation of visual restoration therapies for retinal diseases while patients performed visuo-spatial tasks relevant to daily activities. The study of neural markers associated with visual recovery promotes an objective assessment of the effectiveness of therapeutic interventions. In particular, EEG frequency analysis helped unravel an occipital alpha rhythm typical of natural visual processing induced by a novel optogenetic therapy in a late-stage retinitis pigmentosa patient. These findings may have substantial socio-economic implications given the aging of the global population and the associated increase in the prevalence of visual disorders. The outcomes of this research may be translated into urban planning recommendations to help older adults navigate complex, unfamiliar environments. They can also contribute to the development of more effective visual restoration therapies, ultimately making a significant difference in the daily lives of low vision patients. In conclusion, this doctoral thesis emphasized the importance of ecological experiments for understanding human cognition and perception. By using mobile EEG and innovative paradigms, it contributed to the fields of visuo-spatial cognition, healthy aging, and visual restoration therapies. Its findings may have broader implications for improving the autonomy of older adults and visually impaired patients. This thesis was carried out within a collaborative ecosystem, benefiting from the resources and expertise of the Paris Vision Institute. Cooperation with other research institutions, both national and international, contributed greatly to enrich its methodological approach and broaden the scope of its applications

L'autisme est une variation développementale d'origine neurobiologique qu'on dit envahissante parce qu'il se manifeste dans plusieurs aires du développement. Ces atypies se manifestent dans le domaine de la communication, de la socialisation et de la vie imaginative. S'y ajoutent des comportements répétitifs et des intérêts restreints. (American Psychiatrie Association, 1994). Le tableau clinique de l'autisme varie considérablement selon l'âge, le quotient intellectuel et, s' il y a lieu, les conditions médicales associées. Faute d'un modèle neurologique validé des signes présents dans l'autisme, de nombreux travaux de recherche se sont orientés vers l'identification des particularités cognitives associés aux symptômes cliniques de l'autisme (Frith & Happé, 1994; Rumsey & Hamburger, 1988; Baron-Cohen, 1985). Plusieurs travaux ont révélé, chez des personnes autistes, un profil cognitif caractérisé par des dissociations significatives (atteintes vs fonctionnement normal ou supérieur), largement répliquées, que ce soit à l'intérieur d'un même « domaine » cognitif (Shah & Frith, 1993) ou entre des traitements de matériels distincts (Sous-tests du Wechsler: Rumsey & Hamburger (1988) ; Objets entre eux: Cipolotti, Robinson, Blair & Frith (1999); Visage vs. objets: Behrman et al. (2006)). Le but de ce travail de recherche était de caractériser les surfonctionnements spatiaux et perceptuels chez les personnes autistes et, le cas échéant, de déterminer les fonctions dont la supériorité entraîne un accroissement de la performance dans un nombre étendu de domaines (Morton & Frith, 1995). Cette thèse représente la première investigation systématique de la relation entre le traitement perceptif général et les pics d' habiletés visuo-spatiales chez les personnes autistes. Après avoir succinctement présenté les caractères généraux de l'autisme, les principaux résultats concernant les caractéristiques cognitives de ce trouble et les modèles qui en rendent compte seront présentés. Parmi les modèles de surfonctionnement cognitif, les habiletés spatiales et perceptuelles rapportées chez les personnes autistes seront exposées. Enfin, à l'aide des cadres théoriques de la neuropsychologie cognitive, le présent travail présentera deux études de groupe avec des participants autistes de haut niveau dans lesquelles les principales dimensions cognitives évaluées seront abordées. Le premier volet sera consacré à l'étude des habiletés d'orientation spatiale des personnes autistes. Le deuxième volet se penchera sur l'évaluation des habiletés perceptuelles chez cette population. Enfin, les implications des résultats obtenus seront discutées en relation avec les modèles actuels de surfonctionnements cognitifs en autisme. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Autisme, Surfonctionnement, Perception visuelle, Cognition spatiale, Neuropsychologie.