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Les thèses soutenues au LNC

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Les thèses récemment soutenues au LNC

 2015

Mathieu Servant

Mécanismes de prise de décision dans des environnements conflictuels : Approches comportementales, computationnelles et électrophysiologiques.
Thèse soutenue le 30/11/2015

La prise de décision perceptive est un processus délibératif consistant à choisir une proposition catégorielle ou un plan d’action parmi plusieurs alternatives sur la base d’information sensorielle. Elle a été modélisée à partir de la fin des années 60 par des mécanismes d’échantillonnage séquentiel (e.g., modèle de diffusion, accumulateur balistique, etc.). Selon ces modèles, l’information sensorielle est accumulée au cours du temps jusqu’à un seuil décisionnel, à partir duquel une réponse motrice est exécutée. La découverte récente de corrélats neuronaux de ces modèles fonctionnels chez le primate non humain a considérablement renforcé leur validité. Les mécanismes neurophysiologiques d’accumulation d’information sensorielle ont été peu étudiés chez l’homme. De plus, le champ de recherche sur la prise de décision perceptive s’est largement focalisé sur des contextes expérimentaux simples et peu écologiques. Cette tendance s’est récemment inversée avec l’apparition de nouveaux modèles à échantillonnage séquentiel capturant la performance comportementale dans des tâches représentatives d’expériences de vie quotidienne, nécessitant un filtrage de l’information non pertinente. Ce travail de thèse propose un test empirique de cette nouvelle génération de modèles à partir d’études comportementales (expérience 1) et électrophysiologiques (expériences 2 et 3) chez l’homme. La première expérience visait à déterminer si les lois chronométriques traditionnellement observées dans des tâches de choix simples restent valides dans des contextes expérimentaux plus écologiques, et si les nouveaux modèles de prise de décision peuvent expliquer ces lois. La deuxième expérience testait la dynamique d’accumulation d’information prédite par les modèles grâce à l’analyse d’activations électromyographiques infraliminaires (i.e., trop faibles pour générer une réponse mécanique). La dernière expérience étendait cette méthodologie par une analyse en densité de courant de signaux électroencéphalographiques en regard des cortex moteurs. Si ces trois études valident les hypothèses générales des nouveaux modèles de décision, elles démontrent certains problèmes architecturaux, notamment sur les liens entre accumulation d’évidence et contrôle sensori-moteur. Nous proposons une série d’extensions théoriques et computationnelles permettant d’expliquer nos observations empiriques. Ces travaux participent ainsi à la réconciliation de deux disciplines ayant longtemps évolué en parallèle : les neurosciences cognitives et la psychologie mathématique.

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Thèse Servant 2015

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Romain Chaumillon

Dominance oculaire : implications neurophysiologiques et conséquences au niveau de la visuo-motricité.
Thèse soutenue le 25/06/2015

Les informations visuelles sont prépondérantes pour guider le comportement. Malgré une bonne connaissance du système visuel, un phénomène représentant une latéralisation de celui-ci, le phénomène de dominance oculaire (DO), reste mal compris et finalement peu étudié. Nos travaux de thèse ont permis de démontrer que cette DO exerce une large influence sur différentes étapes de la transformation des informations visuelles en mouvements manuels ou oculaires et que celle-ci s’exprime en interaction avec d’autres latéralisations du système nerveux telles que les latéralisations manuelle et des réseaux attentionnels. Nous montrons également son influence sur les processus de transfert d’information entre les deux hémisphères du cerveau. Enfin, nos travaux comportent des retombées cliniques directes : ils introduisent une méthode de quantification plus précise de la DO utilisable par les cliniciens pour une meilleure réussite de certaines techniques chirurgicales. En conclusion, nous montrons que la DO constitue un aspect important de la latéralisation du cerveau humain, relativement négligé jusqu’à présent.
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 2014

Éléonore Duvelle

Rôle de l’hippocampe dans la représentation du but – approche comportementale et électrophysiologique.
Thèse soutenue le 10/12/2014

L’hippocampe joue un rôle majeur dans la cognition spatiale. Des neurones hippocampiques (les cellules de lieu) sont actifs quand l’animal occupe un lieu particulier de l’environnement. D’autres neurones sont ‘silencieux’. Récemment, une étude a montré que les cellules de lieu présentaient une activité secondaire quand les rats attendaient une récompense dans une zone-but. L’activité principale correspondrait à l’élaboration d’une représentation de l’espace. En revanche, la nature de l’activité secondaire au but est encore méconnue. Afin de tester si l’activité au but reflète une représentation spatiale du but ou un signal lié à la récompense, nous avons mis au point une tâche de navigation dans laquelle les rats peuvent choisir entre deux zones-buts pour obtenir une récompense. La quantité de récompense associée à chaque zone était modulée, ce qui modifiait leur valeur. Nous avons enregistré l’activité unitaire des neurones de CA1 et CA3 chez des rats réalisant cette tâche. Les rats localisent les deux emplacements et adaptent leurs choix en fonction de la valeur des buts. Une majorité de cellules de lieu et de cellules ‘silencieuses’, dans CA1 et CA3, présentent une activité liée au but. Cette activité est indépendante de la valeur des buts et des choix des rats. Enfin, la plupart des neurones ne présentent cette activité que pour l’un des deux buts, ce qui indique un codage spatial. Nos résultats suggèrent que l’hippocampe code les informations pertinentes concernant l’aspect spatial du but. Une telle représentation du but pourrait être utilisée en coopération avec des structures impliquées dans la prise de décision pour optimiser la navigation dirigée vers un but.
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Anahid Saradjian

Les informations sensorielles peuvent être atténuées de la périphérie jusqu’au cortex durant le mouvement. Notre hypothèse est que l’information somatosensorielle serait facilitée durant la planification du pas où il serait inopportun de supprimer ces informations cruciales. Nous avons enregistré les potentiels somatosensoriels (SEPs) évoqués par vibration bilatérale des muscles des chevilles afin de stimuler la proprioception. Les résultats montrent que la composante évoquée corticale précoce restait inchangée mais une composante tardive négative était significativement augmentée durant la planification du pas. Pour tester si cette facilitation proprioceptive était due aux contraintes d’équilibre, la même expérience fut effectuée en microgravité où cette facilitation disparut, malgré la restauration d’un cadre de référence spatial. Cette facilitation tardive survint pendant l’imagerie motrice kinesthésique d’un pas planifié, démontrant que l’imagerie mentale intègrerait les contraintes d’équilibre et posturales requises pour la tâche, ceci étant confirmé par la disparition de cette facilitation lors de la planification du pas imaginé en microgravité.

Ceci démontre au niveau neurophysiologique, une modulation de la transmission des afférences sensorielles selon leur pertinence pour planifier un mouvement. Cette facilitation résulterait de mécanismes prédictifs reliés à l’importance de contrôler l’équilibre du corps avant l’initiation du pas, car ce processus survint durant la planification d’un pas exécuté ou imaginé. Il serait basé sur un modèle interne de l’action impliquant des lois physiques du mouvement (1-g modèle) car cette facilitation fut supprimée en microgravité.



Pierre Yves Jacob
Rôle du cortex entorhinal médian dans le traitement des informations spatiales. Etudes comportementales et électrophysiologiques.
Thèse soutenue le 24/01/2014

Depuis la découverte des cellules grilles chez le rat, le cortex entorhinal médian (CEM) suscite un intérêt majeur dans les études sur les bases neurales de la navigation spatiale. L’activité multi-positionnelle de ces neurones forme un quadrillage unique dans tout environnement, à l’image d’un système de coordonnées universel qui serait utilisé pour calculer une position, une direction et une distance. Le CEM contient également un ensemble de neurones dont la décharge peut être modulée par la direction de la tête, à la fois par la position et la direction, ou par les limites d’un environnement. A la lumière de ces propriétés spatio-sélectives, les hypothèses actuelles suggèrent que le CEM ait un rôle important dans les mécanismes de traitement des informations spatiales liées aux mouvements de l’animal (informations idiothétiques). Par ailleurs, l’activité spatiale du CEM serait nécessaire pour former la représentation spatiale de l’hippocampe, caractérisée par la présence de cellules de lieu qui sont sélectivement activées lorsque l’animal occupe une position spécifique dans l’espace. Le travail de recherche réalisé au cours de cette thèse s’intéresse à la nature des représentations spatiales formées par le CEM. Tout d’abord, nous montrons que le CEM code spécifiquement une information de distance, l’une des composantes nécessaires pour que l’animal puisse réaliser un type de navigation reposant sur les informations idiothétiques, appelé intégration des trajets. Puis, nous observons que le système vestibulaire, une source importante d’informations idiothétiques, influence l’activité thêta du CEM et permet la modulation de ce rythme thêta par la vitesse de déplacement des animaux. Ensuite, nous montrons que l’activité du CEM est nécessaire à la stabilité de l’activité des cellules de lieu. Parallèlement, nous observons que l’activité des cellules grilles du CEM est modifiée par les informations contenues dans l’environnement (allothétiques). Dans leur ensemble, nos résultats montrent que le CEM traite et intègre des informations idiothétiques mais aussi des informations allothétiques. Ces données suggèrent que la carte spatiale du CEM ne fournit pas une métrique universelle reposant sur les informations idiothétiques, mais possède un certain degré de flexibilité en réponse aux changements environnementaux. De plus, cette carte spatiale entorhinale n’est pas requise pour la formation de l’activité spatiale des cellules de lieu, contrairement à ce que suggère l’hypothèse dominante.
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Thèse Jacob 2014
Thèse Jacob 2014

 2013

Jean-Arthur MICOULAUD FRANCHI

Organisation et envahissement perceptuels dans la schizophrénie : Analyse psychophysiologique et neurophysiologique.
Thèse soutenue le 12/12/2013

L’objectif de cette thèse a été de développer des outils d’exploration des modifications perceptuelles lors de l’écoute de sons complexes dans la schizophrénie et de confronter les résultats de ces outils à des données neurophysiologiques. Deux types de modifications perceptuelles ont été retrouvées par les travaux d’inspiration phénoménologique dans la schizophrénie : i) des modifications de l’organisation perceptuelle et ii) des modifications en lien avec l’envahissement perceptuel. Concernant l’organisation perceptuelle, les rapports phénoménologiques ont fait l’objet de validations expérimentales principalement dans le domaine de la perception visuelle mais non auditive. Concernant l’envahissement perceptuel, aucune étude expérimentale n’a exploré les données issues des rapports phénoménologiques. Le premier résultat de notre thèse est d’avoir confirmé dans la modalité auditive des modifications de l’organisation perceptuelle lors de l’écoute de sons complexes. En effet, nous avons montré, chez les patients souffrant de schizophrénie comparativement aux témoins, d’une part une difficulté de catégorisation des sons environnementaux de type son d’impact, et d’autre part, une modification de la perception de la familiarité et de la bizarrerie pour des sons environnementaux et abstraits, indiquant une modification d’organisation des données de l’audition dans une forme univoque et consensuelle. Le deuxième résultat de notre thèse est d’avoir confirmé, par une méthode d’induction perceptuelle consistant à présenter des stimuli plus ou moins envahissants, la présence d’un sentiment d’envahissement perceptuel plus important chez les patients souffrants de schizophrénie comparativement aux témoins. Cet envahissement perceptuel était corrélé significativement avec une mesure neurophysiologique du filtrage sensoriel par potentiels évoqués dans le paradigme des doubles clics audio (diminution d’amplitude de la composante P50 au deuxième stimulus comparativement au premier stimulus). Nous avons également traduit et validé en langue française un auto-questionnaire appelé Sensory Gating Inventory (SGI) permettant de compléter l’évaluation psychophysiologique des modifications perceptuelles reliées aux anomalies du filtrage sensoriel. Nos résultats soulignent : i) d’un point de vue expérimental l’intérêt de développer des outils d’analyse des modifications de la perception utilisant des sons complexes dans une perspective écologique et des mesures neurophysiologiques par potentiels induits, ii) d’un point de vue neuroscientifique l’intérêt d’hypothèses fondées sur des travaux d’inspiration phénoménologique, et iii) d’un point de vue thérapeutique la nécessité de tenir compte des modifications perceptuelles dans la prise en charge en thérapie cognitivo-comportementale, remédiation cognitive ou neurofeedback des patients souffrant de schizophrénie.

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Thèse Micoulaud 2013
Thèse Micoulaud 2013


Isabel Suárez Del Chiaro
Le rôle de l’attention dans le contrôle de l’interférence : une approche comportementale et neuropsychologique.
Thèse soutenue le 12/12/2013

Le contrôle de l’interférence est à l’œuvre dans nos actions de tous les jours. Il nous permet de sélectionner les actions pertinentes pour la réalisation d’un but dans un environnement saturé d’informations provenant de sources diverses. Néanmoins, la question de savoir si ce processus nécessite des ressources attentionnelles ou pas reste posée. Pour y répondre, nous avons organisé notre travail en deux parties, la première basée sur une approche comportementale s’intéresse au contrôle de l’interférence en situation de restriction attentionnelle (protocole de double-tâche) et la deuxième centrée sur l’étude de patients étudie ce même contrôle chez des individus présentant un trouble de l’attention avec hyperactivité (TDAH). Ce manuscrit se décompose en trois parties. La première, introductive, comprend elle-même trois chapitres, chacun présentant les éléments de base essentiels à la compréhension des hypothèses et des protocoles développés dans la partie expérimentale. Le premier chapitre décrit les principales notions et modèles en lien avec le traitement de l’information et le contrôle de l’interférence ainsi que les outils méthodologiques qui y sont liés. Dans un second chapitre, nous avons présenté quelques informations concernant le TDA/H. Le troisième chapitre est consacré aux processus attentionnels. La deuxième partie de cette thèse expose les contributions expérimentales sous la forme de trois articles expérimentaux. Le premier article regroupe 4 expériences comportementales utilisant le paradigme de la double tâche et a pour objectif l’étude de la relation existant entre attention et contrôle de l’interférence, il fait l’objet d’une soumission à Experimental Psychology. Le deuxième article, en préparation en vue d’être soumis à Neuropsychology, compare les capacités de contrôle de l’interférence chez des patients adultes présentant un 6TDA/H à celles d’un groupe d’adultes contrôles et met en évidence l’intérêt d’utiliser à la fois la dynamique temporelle des processus et l’activité électromyographique (EMG). Finalement, le troisième article, sous presse dans Cognitive Neuropsychology, interprète les déficits de patients avec un TDA/H dans une tâche de bissection temporelle dans le cadre du modèle de l’horloge interne. Enfin, ce mémoire se termine par une dernière partie qui correspond à une discussion générale et à la présentation de quelques perspectives de recherche.
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Thèse Suarez 2013
Thèse Suarez 2013

Fanny Barlaam
Maturation et apprentissage du contrôle postural anticipé au cours de l’adolescence : Expressions motrice et cérébrale. Thèse soutenue le 9/12 2013

Agir dans son environnement passe par l’utilisation d’une fonction d’anticipation programmant l’action à réaliser mais également les conséquences de l’action sur la posture de référence. La fonction d’anticipation s’appuie sur les représentations du corps et de l’action, qui sont en perpétuelle évolution au cours de la vie. L’adolescence étant caractérisée par une modification majeure du corps et une maturation cérébrale intense, ce travail de thèse a cherché à évaluer les liens qui unissent fonction d’anticipation, représentations du corps et de l’action et maturation cérébrale durant cette période charnière. La fonction d’anticipation a été étudiée au moyen de la tâche bimanuelle de délestage qui met en jeu l’utilisation d’un bras postural, qui supporte le poids, et d’un bras manipulateur, qui le déleste. Dans cette tâche, la fonction d’anticipation passe par l’expression des ajustements posturaux anticipés (APAs). Caractérisés par une inhibition précoce des muscles fléchisseurs du bras postural chez l’adulte, les APAs annulent l’effet déstabilisateur du mouvement sur la posture de référence. Des enregistrements cinématiques, électromyographiques et électroencéphalographiques ont été utilisés conjointement pour explorer la maturation et la construction d’une représentation sensori-motrice au cours de l’adolescence. Bien qu’une stagnation des performances de stabilisation posturale soit reportée, les APAs à l’adolescence se caractérisent par une amélioration de la latence d’apparition de l’inhibition des muscles. Chez l’adulte, les APAs s’expriment par une désynchronisation du rythme mu et une onde positive au dessus du cortex sensori-moteur impliqué dans la stabilisation posturale. Les caractéristiques temporelles des signatures électrophysiologiques varient à l’adolescence. Ainsi, l’amélioration de la fonction d’anticipation serait sous-tendue par une maturation de ces activités électrophysiologiques à l’adolescence. L’apprentissage d’un nouveau contrôle postural est caractérisé, aussi bien chez l’adulte que chez l’adolescent, par une amélioration rapide puis plus lente des performances de stabilisation posturale. L’acquisition du contrôle anticipé repose sur la maitrise du réglage temporel de l’inhibition des muscles fléchisseurs, qui est plus tardive chez les adolescents. Une intégration des retours proprioceptifs en provenance de l’action permettrait la construction d’une nouvelle représentation sensorimotrice. Exprimée par la maitrise des paramètres temporels, la réactualisation des représentations de l’action et du corps à l’adolescence passerait par une meilleure intégration des informations proprioceptives, qui serait défaillante à l’adolescence. La maturation des régions cérébrales impliquées dans ces représentations serait également capitale

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Thèse Barlaam 2013
Thèse Barlaam 2013

 2012

Pierre-Yves Chabeauti

Adaptation des représentations internes de l’action à la microgravité : continuum fonctionnel de la perception à l’exécution.
Thèse soutenue le 11/06/2012

Quel rôle joue la gravité dans les représentations internes de l’action ? Au-delà des contraintes d’équilibre, le vecteur gravitaire influence-t-il l’action de façon globale, jusqu’à la perception des mouvements de nos semblables ? Ces questions ont été celles qui ont guidé mes travaux de thèse. L’originalité de notre approche a été de placer l’exécution et la perception de l’action dans un « continuum fonctionnel » s’articulant autour des représentations internes de l’action. Pour ce faire, l’outil de choix qui est commun aux trois expériences qui sont présentées ici est la microgravité (0G).

Au cours de cette thèse les adaptations des représentations internes de l’action à la microgravité ont été étudiées à travers trois expériences aux paradigmes bien différents : contrôle postural en microgravité, imagerie mentale en microgravité, imagerie cérébrale fonctionnelle lors de la perception de mouvements humains exécutés avec ou sans la gravité.

Les expériences de cette thèse montrent que les représentations internes de l’action se nourrissent des informations graviceptives pour se construire et s’adapter constamment, que ce soit en terme de perception ou d’exécution motrice. Cependant, dans certaines conditions telle que la microgravité à court terme, apparaît un ordre de priorité. En effet, le SNC est capable de mettre en place des solutions immédiates et efficaces pour l’exécution, alors qu’une latence plus longue est observée dans la recalibration des modèles internes sur la base des afférences sensorielles fortement perturbées. Enfin, nous avons mis en évidence en imagerie cérébrale fonctionnelle, chez des sujets sans expérience aucune de microgravité, que la perception du mouvement humain est efficace même lorsque ce dernier est exécuté en apesanteur, bien que des réseaux cérébraux différents soient mis en jeux.
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Thèse Chabeauti 2012