Environnement et capacités cognitives chez le rat : compétition entre les facteurs qui influencent les stratégies spatiales

RESUME Ce travail se propose de discuter des résultats comportementaux observés chez des rats obtenus dans trois paradigmes expérimentaux différents : le bassin de Morris (Morris Water Maze, Morris, 1984) ; la table à trous (Homing Board, Schenk, 1989) et le labyrinthe radial (Radial Arm Maze, Olton et Samuelson, 1976). Les deux premières tâches sont spatiales et permettent un apprentissage de place en environnements contrôlés, et la troisième est une tâche comportementale qui différencie deux habiletés particulières, celle d'élimination (basée sur la mémoire de travail) et celle de sélection (basée sur la mémoire de référence). La discussion des résultats porte sur les stratégies de navigation utilisées par les animaux pour résoudre les tâches et plus précisément sur les facteurs qui peuvent influencer le choix de ces stratégies. Le facteur environnemental (environnement contrôlé) et le facteur cognitif (vieillissement) représentent les variables étudiées ici. C'est ainsi que certaines hypothèses communément acceptées ont été malmenées par nos résultats. Or si l'espace est habituellement supposé homogène (toutes les positions spatiales présentent le même degré de difficulté lors d'un apprentissage en champ ouvert), ce travail établit qu'une position associée -sans contiguïté - à l'un des trois indices visuels situés dans la périphérie de l'environnement est plus difficile à apprendre qu'une position située entre deux des trois indices. Deuxièmement, alors qu'il est admis que l'apprentissage d'une place dans un environnement riche requiert le même type d'information. dans la bassin de Morris (tâche nagée) que sur la table à trous (tâche marchée), nous avons montré que la discrimination spatiale en bassin ne peut être assurée par les trois indices visuels périphériques et nécessite la présence d'au moins un élément supplémentaire. Enfin, l'étude du vieillissement a souvent montré que l'âge réduit les capacités cognitives nécessaires à la navigation spatiale, conduisant à un déficit général des performances d'un animal sénescent, alors que dans notre travail, nous avons trouvé les animaux âgés plus performants et plus efficaces que les adultes dans une tâche particulière de collecte de nourriture. Ces expériences s'inscrivent dans une étude générale qui met à l'épreuve le modèle théorique proposé pax Schenk et Jacobs (2003), selon lequel l'encodage de la carte cognitive (Tolman, 1948 ; O'Keefe et Nadel, 1978) se ferait dans l'hippocampe par l'activité de deux modules complémentaires :d'une part le CA3 - Gyrus Denté pour le traitement d'une trame spatiale basée sur des éléments directionnels et Jou distribués en gradient (bearing map) et d'autre part le CAl - Subiculum pour le traitement des représentations locales basées sur les positions relatives des éléments fixes de l'environnement (sketch map). SUMMARY This work proposes to talk about behavioural results observed in three different experimental paradigms with rats: the Morris Water Maze (Morris, 1984); the Homing Board (Schenk, 1989) and the Radial Arm Maze (Olton and Samuelson, 1976). The two first tasks are spatial ones and allow place learning in controlled environments. The third one is a behavioural task which contrasts two particular skills, the elimination (based on working memory) and the selection one (based on reference memory). The topic of the discussion will be the navigation strategies used by animals to solve the different tasks, and more precisely the factors which can bias this strategies' choice. The environmental (controlled) and the cognitive (aging) factors are the variables studied here. Thus, some hypotheses usually accepted were manhandled by our results. Indeed, if space is habitually homogenously considered (all spatial positions present the same degree of difficulty in an open field learning), this work establishes that an associated position -without being adjacent - to one of the three visual cues localised in the environmental periphery is more difficult to learn than a configurationnel position (situated between two of the three cues). Secondly, if it is received that place learning in a rich environment requires the same information in the Morris water maze (swimming task) that on the Homing board (walking task), we showed that spatial discrimination in the water maze can't be provided by the three peripheral cue cards and needs the presence of a supplementary cue. At last, aging studies often showed that oldness decreases cognitive skills in spatial navigation, leading to a general deficit in performances. But, in our work, we found that senescent rats were more efficient than adult ones in a special food collecting task. These experiments come within the scope of a general study which tests the theoretical model proposed by Jacobs and Schenk (2003), according to which the cognitive map's encoding (Tolman, 1948, O'Keefe and Nadel, 1978) should take place in the hippocampus by two complementary modules, first the DG-CA3 should encode directional and/or gradients references (the bearing map), and secondly the Subiculum-CAl should process locale elements (the sketch map).

Visuo-motor and cognitive procedural learning in children with basal ganglia pathology.

We investigated procedural learning in 18 children with basal ganglia (BG) lesions or dysfunctions of various aetiologies, using a visuo-motor learning test, the Serial Reaction Time (SRT) task, and a cognitive learning test, the Probabilistic Classification Learning (PCL) task. We compared patients with early (<1 year old, n=9), later onset (>6 years old, n=7) or progressive disorder (idiopathic dystonia, n=2). All patients showed deficits in both visuo-motor and cognitive domains, except those with idiopathic dystonia, who displayed preserved classification learning skills. Impairments seem to be independent from the age of onset of pathology. As far as we know, this study is the first to investigate motor and cognitive procedural learning in children with BG damage. Procedural impairments were documented whatever the aetiology of the BG damage/dysfunction and time of pathology onset, thus supporting the claim of very early skill learning development and lack of plasticity in case of damage.

Emotionally negative stimuli can overcome attentional deficits in patients with visuo-spatial hemineglect.

Left unilateral spatial neglect resulting from right brain damage is characterized by loss of awareness for stimuli in the contralesional side of space, despite intact visual pathways. We examined using fMRI whether patients with neglect are more likely to consciously detect in the neglected hemifield, emotionally negative complex scenes rather than visually similar neutral pictures and if so, what neural mechanisms mediate this effect. Photographs of emotional and neutral scenes taken from the IAPS were presented in a divided visual field paradigm. As expected, the detection rate for emotional stimuli presented in the neglected field was higher than for neutral ones. Successful detection of emotional scenes as opposed to neutral stimuli in the left visual field (LVF) produced activations in the parahippocampal and anterior cingulate areas in the right hemisphere. Detection of emotional stimuli presented in the intact right visual field (RVF) activated a distributed network of structures in the left hemisphere, including anterior and posterior cingulate cortex, insula, as well as visual striate and extrastriate areas. LVF-RVF contrasts for emotional stimuli revealed activations in right and left attention related prefrontal areas whereas RVF-LVF comparison showed activations in the posterior cingulate and extrastriate visual cortex in the left hemisphere. An additional analysis contrasting detected vs. undetected emotional LVF stimuli showed involvement of left anterior cingulate, right frontal and extrastriate areas. We hypothesize that beneficial role of emotion in overcoming neglect is achieved by activation of frontal and limbic lobe networks, which provide a privileged access of emotional stimuli to attention by top-down modulation of processing in the higher-order extrastriate visual areas. Our results point to the importance of top-down regulatory role of the frontal attentional systems, which might enhance visual activations and lead to greater salience of emotional stimuli for perceptual awareness.

Habiter touristique et agencement de l'espace urbain : le cas de Los Angeles : recherche sur le concours des compétences des individus quant à leurs manières de faire avec les épreuves spatiales d'une métapole touristique

Vivre, c'est passer d'un espace à un autre en essayant le plus possible de ne pas se cogner déclamait George Pérec. Cet énoncé poétiquement géographique pourrait résumer d'une certaine façon le défi de connaissance saisi par cette recherche. L'enjeu consiste effectivement à envisager le fait à'habiter, entendu dans son acception du « faire avec de l'espace » de la part des individus, comme n'allant pas de soi, de mettre en exergue le caractère problématique que constitue la pratique d'un lieu pour un individu. A ce titre, l'une des propositions de ce travail est de considérer tout lieu comme un assemblage d'épreuves spatiales face auxquelles les individus sont confrontés. La question se pose alors de savoir comment les individus font avec ces épreuves spatiales. L'hypothèse défendue dans ce travail est celle de la mobilisation, par ces derniers, de compétences - ressortissant d'une « capacité à » telle qu'exprimée par Wittgenstein dans le domaine linguistique, c'est-à-dire d'une « maîtrise technique » - et d'un capital spatial - que l'on peut faire synthétiquement correspondre à l'expérience accumulée par un individu en terme de pratique de lieux. L'argumentation étaye l'hypothèse que les manières d'habiter touristiquement une métropole dépendent notamment de ces deux éléments interdépendants dont dispose tout individu de façon variable et évolutive ; leur importance, sans déterminer aucunement des pratiques spécifiques, participe d'une maîtrise accrue de l'espace, d'une facilité pour faire avec les épreuves spatiales, atténuant le caractère potentiellement contraignant de ces dernières. Il s'agit donc d'une enquête menant une réflexion tout à la fois sur la dimension actorielle des individus, mais également sur le lieu en tant qu'espace habité : travailler sur cette question revient à investir la question de l'agencement urbain d'un lieu, c'est-à-dire d'appréhender la façon dont une configuration urbaine (les épreuves spatiales coïncidant avec les principales caractéristiques de cette dernière) est habitée, et plus particulièrement en l'occurrence ici, est habitée touristiquement. Pour aborder empiriquement cette problématique, l'enquête se focalise donc sur les touristes : d'une part pour leur faible degré de familiarité avec le lieu pratiqué (faire avec cet espace ne relève donc pas d'une routine) et d'autre part parce que leur présence dorénavant massive au sein des métropoles a des effets sur l'agencement de ces lieux qu'il est nécessaire d'envisager. Le laboratoire utilisé est celui de Los Angeles, cette aire urbaine de 18 millions de résidents : son étalement considérable, l'absence d'un centre-ville historiquement important, et la forte prégnance de sa métrique automobile étant des caractéristiques qui font de ce lieu un « exceptionnel normal » aux épreuves spatiales particulièrement proéminentes. La recherche avance à ce titre des arguments permettant d'en souligner un agencement, par les manières d'habiter des touristes, différencié du modèle classique de la métropole touristique : pour exprimer cette singularité, l'enquête étaye l'hypothèse consistant à qualifier ce lieu de métapole touristique. - Living is moving from one space to another while trying not to collide claimed George Pérec. This poetically geographic statement could in a way sum up the challenge seized by this research. The challenge is indeed to consider the fact of dwelling, in the sense of "make do with space" on the part of individuals, as not an evidence but highlighting the problematic characteristics of the practice of a place by people. Accordingly, one of the proposals of this work is to consider each place as a gathering of spatial stakes against which individuals are faced. The question then arises how are individuals facing these spatial stakes. The hypothesis debated in this work is that of the mobilization of skills such as "the ability of' as expressed by Wittgenstein in the linguistic field, i.e. a "technical mastery" - and a spatial capital - that can synthetically correspond to the experience accumulated by one single individual in terms of practice of places. Argument supports the hypothesis that the ways of touristically dwelling a metropolis depend on these two interdependent elements which everyone deal with in a variable and scalable manner; their importance, without determining any specific practices, participates in an increased proficiency of space, easing to make do with the space stakes, moderating the potentially binding character of the latter. It is therefore a survey leading a reflection both on the actorial dimension of individuals, but also on the place as a living space: working on this issue is exploring the question of the urban layout of a place, i.e. to understand how an urban configuration (the space stakes coinciding with the main features of the latter) is inhabited, and in particular in the present case, is touristically dwelled. To empirically address this issue, the inquiry therefore focuses on tourists: on the one hand for their low degree of familiarity with the place (make do with this space is therefore not a routine) and secondly because their now massive presence within the metropolis has effects on the layout of these places that is necessary to consider. The laboratory used is that of Los Angeles, this urban area of 18 million residents: its considerable spread, the absence of an historically important downtown» and high salience of "automobile metric" are features that make this place a "normal exceptional" with particularly prominent space stakes. Hence, research advances the arguments underlining the layout, by the ways of tourists dwelling different from the classical model of the metropolis: to express this uniqueness, the survey supports hypothesis to describe this place as a tourist metapolis.

Visuo-motor pathways in humans revealed by event-related fMRI.

Whether different brain networks are involved in generating unimanual responses to a simple visual stimulus presented in the ipsilateral versus contralateral hemifield remains a controversial issue. Visuo-motor routing was investigated with event-related functional magnetic resonance imaging (fMRI) using the Poffenberger reaction time task. A 2 hemifield x 2 response hand design generated the "crossed" and "uncrossed" conditions, describing the spatial relation between these factors. Both conditions, with responses executed by the left or right hand, showed a similar spatial pattern of activated areas, including striate and extrastriate areas bilaterally, SMA, and M1 contralateral to the responding hand. These results demonstrated that visual information is processed bilaterally in striate and extrastriate visual areas, even in the "uncrossed" condition. Additional analyses based on sorting data according to subjects' reaction times revealed differential crossed versus uncrossed activity only for the slowest trials, with response strength in infero-temporal cortices significantly correlating with crossed-uncrossed differences (CUD) in reaction times. Collectively, the data favor a parallel, distributed model of brain activation. The presence of interhemispheric interactions and its consequent bilateral activity is not determined by the crossed anatomic projections of the primary visual and motor pathways. Distinct visuo-motor networks need not be engaged to mediate behavioral responses for the crossed visual field/response hand condition. While anatomical connectivity heavily influences the spatial pattern of activated visuo-motor pathways, behavioral and functional parameters appear to also affect the strength and dynamics of responses within these pathways.

Visuo-spatial processing in a dynamic and a static working memory paradigm in schizophrenia.

Recent findings suggest that the visuo-spatial sketchpad (VSSP) may be divided into two sub-components processing dynamic or static visual information. This model may be useful to elucidate the confusion of data concerning the functioning of the VSSP in schizophrenia. The present study examined patients with schizophrenia and matched controls in a new working memory paradigm involving dynamic (the Ball Flight Task - BFT) or static (the Static Pattern Task - SPT) visual stimuli. In the BFT, the responses of the patients were apparently based on the retention of the last set of segments of the perceived trajectory, whereas control subjects relied on a more global strategy. We assume that the patients' performances are the result of a reduced capacity in chunking visual information since they relied mainly on the retention of the last set of segments. This assumption is confirmed by the poor performance of the patients in the static task (SPT), which requires a combination of stimulus components into object representations. We assume that the static/dynamic distinction may help us to understand the VSSP deficits in schizophrenia. This distinction also raises questions about the hypothesis that visuo-spatial working memory can simply be dissociated into visual and spatial sub-components.

Working memory in schizophrenia: dynamic visuo-spatial information processing

Working memory, commonly defined as the ability to hold mental representations on line transiently and to manipulate these representations, is known to be a core deficit in schizophrenia. The aim of the present study was to investigate the visuo-spatial component of the working memory in schizophrenia, and more precisely to what extent the dynamic visuo-spatial information processing is impaired in schizophrenia patients. For this purpose we used a computerized paradigm in which 29 patients with schizophrenia (DSMIV, Diagnostic Interview for Genetic Studies) and 29 age and sex matched control subjects (DIGS) had to memorize a plane moving across the computer screen and to identify the observed trajectory among 9 plots proposed together. Each trajectory could be seen max. 3 times if needed. The results showed no difference between schizophrenia patients and controls regarding the number of correct trajectory identified after the first presentation. However, when we determine the mean number of correct trajectories on the basis of 3 trials, we observed that schizophrenia patients are significantly less performant than controls (Mann-Whitney, p _ 0.002). These findings suggest that, although schizophrenia patients are able to memorize some dynamic trajectories as well as controls, they do not profit from the repetition of the trajectory presentation. These findings are congruent with the hypothesis that schizophrenia could induce an unbalance between local and global information processing: the patients may be able to focus on details of the trajectory which could allow them to find the right target (bottom-up processes), but may show difficulty to refer to previous experience in order to filter incoming information (top-down processes) and enhance their visuo-spatial working memory abilities.

Nouvelle méhode d'étude en nature des relations spatiales et sociales chez Crocidura russula (Mammalia, Soricidae)

Une méthode de marquage radioactif simultané de deux musaraignes est décrite. Comme instruments, 2 compteurs a scintillation portatifs et un dispositif d'enregistrement automatique à 20 sondes ont été utilisés. Les musaraignes ont été respectivement marquées avec un filament de 100 µ Ci et 600 µ Ci. Avant l'enregistrement simultané il faut déterminer pour chaque individu le domaine vital et l'emplacement des nids et calibrer les instruments. Cette technique est appliquée à une population de Crocidura russula. Elle permet d'étudier les relations spatio-temporelles des individus durant leur activité et repos (occupation commune d'un nid).

Développer les habiletés sociales par le jeu

L'entraînement des habiletés sociales est une intervention utile pour améliorer le fonctionnement interpersonnel de personnes qui ont un diagnostic de schizophrénie. Les nouvelles connaissances sur la cognition sociale doivent être intégrées dans l'entraînement. Cet article présente des ajouts en ce sens apportés au jeu Compétence et les résultats préliminaires d'une étude pilote d'évaluation de cette nouvelle version.