Investigating the encoding of visual stimuli by forming neural circuits in the cat primary visual cortex

Contexte La connectomique, ou la cartographie des connexions neuronales, est un champ de recherche des neurosciences évoluant rapidement, promettant des avancées majeures en ce qui concerne la compréhension du fonctionnement cérébral. La formation de circuits neuronaux en réponse à des stimuli environnementaux est une propriété émergente du cerveau. Cependant, la connaissance que nous avons de la nature précise de ces réseaux est encore limitée. Au niveau du cortex visuel, qui est l’aire cérébrale la plus étudiée, la manière dont les informations se transmettent de neurone en neurone est une question qui reste encore inexplorée. Cela nous invite à étudier l’émergence des microcircuits en réponse aux stimuli visuels. Autrement dit, comment l’interaction entre un stimulus et une assemblée cellulaire est-elle mise en place et modulée? Méthodes En réponse à la présentation de grilles sinusoïdales en mouvement, des ensembles neuronaux ont été enregistrés dans la couche II/III (aire 17) du cortex visuel primaire de chats anesthésiés, à l’aide de multi-électrodes en tungstène. Des corrélations croisées ont été effectuées entre l’activité de chacun des neurones enregistrés simultanément pour mettre en évidence les liens fonctionnels de quasi-synchronie (fenêtre de ± 5 ms sur les corrélogrammes croisés corrigés). Ces liens fonctionnels dévoilés indiquent des connexions synaptiques putatives entre les neurones. Par la suite, les histogrammes peri-stimulus (PSTH) des neurones ont été comparés afin de mettre en évidence la collaboration synergique temporelle dans les réseaux fonctionnels révélés. Enfin, des spectrogrammes dépendants du taux de décharges entre neurones ou stimulus-dépendants ont été calculés pour observer les oscillations gamma dans les microcircuits émergents. Un indice de corrélation (Rsc) a également été calculé pour les neurones connectés et non connectés. Résultats Les neurones liés fonctionnellement ont une activité accrue durant une période de 50 ms contrairement aux neurones fonctionnellement non connectés. Cela suggère que les connexions entre neurones mènent à une synergie de leur inter-excitabilité. En outre, l’analyse du spectrogramme dépendant du taux de décharge entre neurones révèle que les neurones connectés ont une plus forte activité gamma que les neurones non connectés durant une fenêtre d’opportunité de 50ms. L’activité gamma de basse-fréquence (20-40 Hz) a été associée aux neurones à décharge régulière (RS) et l’activité de haute fréquence (60-80 Hz) aux neurones à décharge rapide (FS). Aussi, les neurones fonctionnellement connectés ont systématiquement un Rsc plus élevé que les neurones non connectés. Finalement, l’analyse des corrélogrammes croisés révèle que dans une assemblée neuronale, le réseau fonctionnel change selon l’orientation de la grille. Nous démontrons ainsi que l’intensité des relations fonctionnelles dépend de l’orientation de la grille sinusoïdale. Cette relation nous a amené à proposer l’hypothèse suivante : outre la sélectivité des neurones aux caractères spécifiques du stimulus, il y a aussi une sélectivité du connectome. En bref, les réseaux fonctionnels «signature » sont activés dans une assemblée qui est strictement associée à l’orientation présentée et plus généralement aux propriétés des stimuli. Conclusion Cette étude souligne le fait que l’assemblée cellulaire, plutôt que le neurone, est l'unité fonctionnelle fondamentale du cerveau. Cela dilue l'importance du travail isolé de chaque neurone, c’est à dire le paradigme classique du taux de décharge qui a été traditionnellement utilisé pour étudier l'encodage des stimuli. Cette étude contribue aussi à faire avancer le débat sur les oscillations gamma, en ce qu'elles surviennent systématiquement entre neurones connectés dans les assemblées, en conséquence d’un ajout de cohérence. Bien que la taille des assemblées enregistrées soit relativement faible, cette étude suggère néanmoins une intrigante spécificité fonctionnelle entre neurones interagissant dans une assemblée en réponse à une stimulation visuelle. Cette étude peut être considérée comme une prémisse à la modélisation informatique à grande échelle de connectomes fonctionnels.

Rôle de la protéine kinase C dans la désensibilisation hétérologue des récepteurs [bêta]₁-et [bêta]₂-adrénergiques

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

ARM processor modeling at a cycle accurate level in systemC

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Tests d'indépendance de deux séries chronologiques stationnaires univariées

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Contribution à l'évaluation de l'équilibre quasi-statique à l'aide d'une plate-forme de force

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude des réponses immunitaires humorales et cellulaires dirigées contre la protéine F du virus de l'hépatite C

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Validation de deux méthodes d'évaluation de la douleur aiguë en médecine d'urgence

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Caractérisation de l'inactivation du chromosome X chez l'humain à la naissance : distribution et transmission des ratios d'inactivation

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Rôle du réticulum endoplasmique lors de la phagocytose et l'implication de son recrutement sur les fonctions du phagosome

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mesure de cohérence stéréoscopique : effet du vieillissement et du microstrabisme

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Autoritarismes étatiques et régulation religieuse du politique en République démocratique du Congo : analyse discursive de la parole épiscopale catholique sur les élections (1990-2015)

Centrée essentiellement autour de la parole épiscopale congolaise, la présente recherche porte sur les articulations de la religion et du politique dans une perspective limitée au catholicisme en RDC. En prenant pour base empirique la ville de Kinshasa, elle thématise les effets des dynamiques religieuses sur les fermentations sociales et les changements politiques dans un contexte d’autoritarisme. Celui-ci est, dans ce travail, problématisé comme le fait conjoint de l’institution étatique et de l’organisation religieuse catholique. Le choix de cette approche relationnelle basée sur les interactions entre religion et politique, permet d’inscrire ce travail dans le champ d’études des sciences des religions. L’approche retenue s’appuie également sur les avancées de la sociologie politique et éclaire la régulation religieuse du politique, rarement étudiée par les sciences humaines. Cette recherche s’inscrit donc à l’intersection entre l’histoire, la sociologie, les sciences politiques, l’anthropologie, l’analyse du discours, la philosophie et la théologie. Sa thèse centrale est organisée autour d’une question principale : comment la religion participe-t-elle à la régulation du politique dans le contexte d’autoritarisme caractéristique de la RDC ? La réponse à cette question croise l’approche fonctionnelle de la religion et l’analyse des déclarations institutionnelles de l’épiscopat congolais. Elle esquisse les relations entre, d’une part, contextes et événements sociopolitiques et d’autre part, discours et pratiques religieuses. Elle construit la scène religieuse à partir de la trajectoire sociopolitique, économique et culturelle de la RDC entre 1990 et 2015, sous les Présidents J.-D. Mobutu, L.-D. Kabila et J. Kabila. Elle étudie l'offre normative de sens de leurs éminences J.-A. Malula, F. Etsou et L. Monsengwo. L’analyse de la rhétorique de l’épiscopat sur les élections vérifie la plausibilité sociale et l’efficience politique de la parole épiscopale congolaise. Elle se ressource dans la pragmatique de la communication telle que mise en œuvre dans l’analyse argumentative du discours de R. Amossy et dans celle du discours politique de P. Charaudeau. En mettant la focale sur l’objet linguistique « vérité des urnes », la recherche pose au niveau normatif, juridique et éthique, le problème de l’institutionnalisation d’un État de droit en RDC. Les élaborations sur ce dernier niveau s’articulent autour de l’inscription de l’éthique dans l’agir politique. L’examen des modes conventionnels d’action des chrétiens (élections de 2006 et 2011) et non conventionnels (marche des chrétiens de 1992 et 2012) conduit à éclairer les modes de reproduction ou de contestation de l’autoritarisme étatique par l’organisation religieuse. Il permet de promouvoir une démocratie des valeurs et d’action adossée à la parrhêsia. L’introduction de l’aléthique dans la vie publique donne à voir la parole épiscopale congolaise comme un discours ethopoïétique. C’est sur ce point précis que les élaborations de M. Foucault sur la parrhêsia aident à thématiser la capacité de la religion à informer et à influencer la démocratisation de la RDC. De là, la requête formulée pour un nouveau système d’action institutionnelle de l’organisation religieuse, susceptible de promouvoir le courage de la vérité en situation autoritaire. Cette innovation permet de tenir ensemble les valeurs démocratiques et les valeurs de l’Évangile, en les corrélant à la cohérence axiologique, à la probité morale et à l’intégrité existentielle des protagonistes de la démocratisation de la RDC.

Perspectives esthétique et compositionnelle d’une dialectique entre le son et la musique

Visant à contribuer à la pérennité de la musique d’art instrumentale, cette thèse aborde plusieurs sujets la concernant, autant sur les plans théorique et esthétique que pratique et compositionnel. Les deux principaux contextes observés sont ceux de la modernité et de l’économie de marché. Le premier, par le triomphe de la raison technicienne, aurait conduit à l’autonomie de l’art désormais confronté aux risques de l’autoréférence. Le deuxième, par la pression exercée sur le compositeur à la base de la chaîne création-production-diffusion, compromettrait cette autonomie qu’elle avait pourtant contribuée à rendre possible. Or, l’autonomie de l’art, en tant que conquête sur les plans esthétique, social, politique, économique et intellectuel, représente un enjeu de taille, puisque d’éventuelles compromissions envers des impératifs extérieurs impliquent un recul sur tous ces plans. Pour répondre à cette problématique, la thèse explore des pistes de réflexions et d’opérations pour réaffirmer – en le revendiquant – ce que la musique d’art possède en propre et qui mérite encore d’être entendu, militant ainsi pour la survie de ce qui la rend possible. Plus précisément, la dialectique du son et de la musique que je développe ici me permet, dans un premier temps, d’aborder les médiations successives conduisant des ondes mécaniques à se structurer dans notre conscience jusqu’à se transmettre à nous sous forme de patrimoine; puis, dans un deuxième temps, de décrire ma propre intention de communication par la musique en analysant deux œuvres de ma composition : Musique d’art pour quintette à cordes et Musique d’art pour orchestre de chambre II (partie 1.). Musique d’art pour quintette à cordes est une œuvre-concert de soixante-cinq minutes pour quatuor à cordes et contrebasse, spatialisation, traitement et mise en espace des musiciens. Il s’agit d’un projet de recherche-création de mon initiative que j’ai aussi mené à titre de producteur. Musique d’art pour orchestre de chambre II (partie 1.) est une œuvre de commande de quatorze minutes. Le retour critique portant sur l’ensemble des composantes caractéristiques du média ouvre la voie à une corrélation plus étroite entre son contenu et sa forme privilégiée de présentation, le concert. Cette corrélation peut amener le public à désirer visiter les œuvres et apprécier leur signification, préservant la musique d’art comme mode spécifique de connaissance du monde.

Dynamic Programming Approaches for Estimating and Applying Large-scale Discrete Choice Models

People go through their life making all kinds of decisions, and some of these decisions affect their demand for transportation, for example, their choices of where to live and where to work, how and when to travel and which route to take. Transport related choices are typically time dependent and characterized by large number of alternatives that can be spatially correlated. This thesis deals with models that can be used to analyze and predict discrete choices in large-scale networks. The proposed models and methods are highly relevant for, but not limited to, transport applications. We model decisions as sequences of choices within the dynamic discrete choice framework, also known as parametric Markov decision processes. Such models are known to be difficult to estimate and to apply to make predictions because dynamic programming problems need to be solved in order to compute choice probabilities. In this thesis we show that it is possible to explore the network structure and the flexibility of dynamic programming so that the dynamic discrete choice modeling approach is not only useful to model time dependent choices, but also makes it easier to model large-scale static choices. The thesis consists of seven articles containing a number of models and methods for estimating, applying and testing large-scale discrete choice models. In the following we group the contributions under three themes: route choice modeling, large-scale multivariate extreme value (MEV) model estimation and nonlinear optimization algorithms. Five articles are related to route choice modeling. We propose different dynamic discrete choice models that allow paths to be correlated based on the MEV and mixed logit models. The resulting route choice models become expensive to estimate and we deal with this challenge by proposing innovative methods that allow to reduce the estimation cost. For example, we propose a decomposition method that not only opens up for possibility of mixing, but also speeds up the estimation for simple logit models, which has implications also for traffic simulation. Moreover, we compare the utility maximization and regret minimization decision rules, and we propose a misspecification test for logit-based route choice models. The second theme is related to the estimation of static discrete choice models with large choice sets. We establish that a class of MEV models can be reformulated as dynamic discrete choice models on the networks of correlation structures. These dynamic models can then be estimated quickly using dynamic programming techniques and an efficient nonlinear optimization algorithm. Finally, the third theme focuses on structured quasi-Newton techniques for estimating discrete choice models by maximum likelihood. We examine and adapt switching methods that can be easily integrated into usual optimization algorithms (line search and trust region) to accelerate the estimation process. The proposed dynamic discrete choice models and estimation methods can be used in various discrete choice applications. In the area of big data analytics, models that can deal with large choice sets and sequential choices are important. Our research can therefore be of interest in various demand analysis applications (predictive analytics) or can be integrated with optimization models (prescriptive analytics). Furthermore, our studies indicate the potential of dynamic programming techniques in this context, even for static models, which opens up a variety of future research directions.

Adieu New York, bonjour Paris ! : les enjeux esthétiques et culturels des appropriations du jazz dans le monde musical savant français (1900-1930)

Thèse réalisée en cotutelle avec l'Université Paris-Sorbonne et l'Université de Montréal. Composition du jury : M. Laurent Cugny (Université Paris-Sorbonne) ; M. Michel Duchesneau (Université de Montréal) ; M. Philippe Gumplowicz (Université d'Evry-Val d'Essonne) ; Mme Barbara Kelly (Keele University - Royal Northern College of Music) ; M. François de Médicis (Université de Montréal) ; M. Christopher Moore (Université d'Ottawa)

Traitement des émotions évoquées par les expressions faciales, vocales et musicales à la suite d’un traumatisme craniocérébral

Le traitement des émotions joue un rôle essentiel dans les relations interpersonnelles. Des déficits dans la reconnaissance des émotions évoquées par les expressions faciales et vocales ont été démontrés à la suite d’un traumatisme craniocérébral (TCC). Toutefois, la majorité des études n’ont pas différencié les participants selon le niveau de gravité du TCC et n’ont pas évalué certains préalables essentiels au traitement émotionnel, tels que la capacité à percevoir les caractéristiques faciales et vocales, et par le fait même, la capacité à y porter attention. Aucune étude ne s’est intéressée au traitement des émotions évoquées par les expressions musicales, alors que la musique est utilisée comme méthode d’intervention afin de répondre à des besoins de prise en charge comportementale, cognitive ou affective chez des personnes présentant des atteintes neurologiques. Ainsi, on ignore si les effets positifs de l’intervention musicale sont basés sur la préservation de la reconnaissance de certaines catégories d’émotions évoquées par les expressions musicales à la suite d’un TCC. La première étude de cette thèse a évalué la reconnaissance des émotions de base (joie, tristesse, peur) évoquées par les expressions faciales, vocales et musicales chez quarante et un adultes (10 TCC modéré-sévère, 9 TCC léger complexe, 11 TCC léger simple et 11 témoins), à partir de tâches expérimentales et de tâches perceptuelles contrôles. Les résultats suggèrent un déficit de la reconnaissance de la peur évoquée par les expressions faciales à la suite d’un TCC modéré-sévère et d’un TCC léger complexe, comparativement aux personnes avec un TCC léger simple et sans TCC. Le déficit n’est pas expliqué par un trouble perceptuel sous-jacent. Les résultats montrent de plus une préservation de la reconnaissance des émotions évoquées par les expressions vocales et musicales à la suite d’un TCC, indépendamment du niveau de gravité. Enfin, malgré une dissociation observée entre les performances aux tâches de reconnaissance des émotions évoquées par les modalités visuelle et auditive, aucune corrélation n’a été trouvée entre les expressions vocales et musicales. La deuxième étude a mesuré les ondes cérébrales précoces (N1, N170) et plus tardives (N2) de vingt-cinq adultes (10 TCC léger simple, 1 TCC léger complexe, 3 TCC modéré-sévère et 11 témoins), pendant la présentation d’expressions faciales évoquant la peur, la neutralité et la joie. Les résultats suggèrent des altérations dans le traitement attentionnel précoce à la suite d’un TCC, qui amenuisent le traitement ultérieur de la peur évoquée par les expressions faciales. En somme, les conclusions de cette thèse affinent notre compréhension du traitement des émotions évoquées par les expressions faciales, vocales et musicales à la suite d’un TCC selon le niveau de gravité. Les résultats permettent également de mieux saisir les origines des déficits du traitement des émotions évoquées par les expressions faciales à la suite d’un TCC, lesquels semblent secondaires à des altérations attentionnelles précoces. Cette thèse pourrait contribuer au développement éventuel d’interventions axées sur les émotions à la suite d’un TCC.