Fondements épistémologiques et représentations sociales d’enseignants d’histoire du secondaire à l’égard de l’enseignement de l’histoire et de la formation citoyenne

Cette thèse s’intéresse aux fondements épistémologiques et à la vision que des enseignants d’histoire au secondaire entretiennent à l’égard de l’enseignement de l’histoire et de la formation citoyenne. La réflexion s’inscrit dans le contexte de la refonte des programmes d’enseignement de l’histoire qui engage dorénavant les maîtres d’histoire à éduquer à la citoyenneté démocratique. Ce projet éducationnel repose sur le postulat suivant : l’apprentissage de l’histoire, de sa pensée et de sa méthode permet de former des individus capables de réflexion critique autonome et informée. Cette vision de l’enseignement de l’histoire implique que les élèves s’exercent à la pensée historienne, à l’analyse des sources et à la construction d’interprétations historiques. Ce faisant, ils développeraient une compréhension du monde fondée sur la maîtrise de concepts et une pensée complexe, ce qui servirait de ce fait la citoyenneté. La recherche a par ailleurs démontré que les maîtres avaient recours à des méthodes pédagogiques plus traditionnelles (Charland, 2003; Martineau, 1997). C’est donc à des changements de pratiques qu’appelle le ministère de l’Éducation. Or un tel changement ne se déclare pas « d’en haut ». Les convictions des maîtres sont lentes à se transformer et ce sont elles qui déterminent la formation historienne et citoyenne que recevront les élèves. Nous en avons fait notre objet d’étude pour cette recherche en recourant à la théorie des représentations sociales. Nous avons adopté le modèle du noyau central (Abric, 1994) et celui des principes organisateurs qui permet d’identifier les relations existantes entre plusieurs représentations. Nous avons effectué une recherche exploratoire de type qualitative. Des entretiens individuels semi-dirigés d’une durée moyenne de 120 minutes ont été réalisés avec un échantillon comptant 18 enseignants d’histoire au secondaire de Montréal, de Québec et de communautés amérindiennes du Québec. L’outil de cueillette et d’analyse des données s’inspire grandement des développements méthodologiques réalisés par la recherche sur les représentations sociales (évocation hiérarchisée continuée ou limitée, schémas conceptuels) (Abric, 1994; 1997). Les résultats permettent d’identifier les fondements épistémologiques et didactiques, le contenu et la structure, de même que les relations existant entre les représentations de l’enseignement de l’histoire et de la formation à la citoyenneté. Ils ont également mis en lumière les convictions idéologiques et pédagogiques des maîtres d’histoire.

Développement et évaluation d’un environnement informatisé d’apprentissage pour faciliter l’intégration des sciences et de la technologie

Par cette recherche, nous voulons évaluer de manière exhaustive les bénéfices qu’apporte l’ExAO (Expérimentation Assistée par Ordinateur) dans les laboratoires scolaires de sciences et technologie au Liban. Nous aimerions aussi qu’elle contribue d’une manière tangible aux recherches du laboratoire de Robotique Pédagogique de l’Université de Montréal, notamment dans le développement du µlaboratoire ExAO. Nous avons voulu tester les capacités de l’ExAO, son utilisation en situation de classe comme : 1. Substitut d’un laboratoire traditionnel dans l’utilisation de la méthode expérimentale; 2. Outil d’investigation scientifique; 3. Outil d’intégration des sciences expérimentales et des mathématiques; 4. Outil d’intégration des sciences expérimentales, des mathématiques et de la technologie dans un apprentissage technoscientifique; Pour ce faire, nous avons mobilisé 13 groupe-classes de niveaux complémentaire et secondaire, provenant de 10 écoles libanaises. Nous avons désigné leurs enseignants pour expérimenter eux-mêmes avec leurs étudiants afin d’évaluer, de manière plus réaliste les avantages d’implanter ce micro laboratoire informatisé à l’école. Les différentes mise à l’essai, évaluées à l’aide des résultats des activités d’apprentissage réalisées par les étudiants, de leurs réponses à un questionnaire et des commentaires des enseignants, nous montrent que : 1. La substitution d’un laboratoire traditionnel par un µlaboratoire ExAO ne semble pas poser de problème; dix minutes ont suffi aux étudiants pour se familiariser avec cet environnement, mentionnant que la rapidité avec laquelle les données étaient représentées sous forme graphique était plus productive. 2. Pour l’investigation d’un phénomène physique, la convivialité du didacticiel associée à la capacité d’amplifier le phénomène avant de le représenter graphiquement a permis aux étudiants de concevoir et de mettre en œuvre rapidement et de manière autonome, une expérimentation permettant de vérifier leur prédiction. 3. L’intégration des mathématiques dans une démarche expérimentale permet d’appréhender plus rapidement le phénomène. De plus, elle donne un sens aux représentations graphiques et algébriques, à l’avis des enseignants, permettant d’utiliser celle-ci comme outil cognitif pour interpréter le phénomène. 4. La démarche réalisée par les étudiants pour concevoir et construire un objet technologique, nous a montré que cette activité a été réalisée facilement par l’utilisation des capteurs universels et des amplificateurs à décalage de l’outil de modélisation graphique ainsi que la capacité du didacticiel à transformer toute variable mesurée par une autre variable (par exemple la variation de résistance en variation de température, …). Cette activité didactique nous montre que les étudiants n’ont eu aucune difficulté à intégrer dans une même activité d’apprentissage les mathématiques, les sciences expérimentales et la technologie, afin de concevoir et réaliser un objet technologique fonctionnel. µlaboratoire ExAO, en offrant de nouvelles possibilités didactiques, comme la capacité de concevoir, réaliser et valider un objet technologique, de disposer pour ce faire, des capacités nouvelles pour amplifier les mesures, modéliser les phénomènes physiques, créer de nouveaux capteurs, est un ajout important aux expériences actuellement réalisées en ExAO.

La notion de détail et ses enjeux (1830-1890)

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La conception de la modernité dans Holzwege de Heidegger

Ce mémoire portera sur le problème de la signification, dans la pensée de Heidegger, de la métaphysique moderne, à partir de la conception de l’histoire de l’être qu’il développe dans les années 1930. Plus précisément, nous nous baserons sur l’écrit Die Zeit des Weltbildes, que l’on retrouve dans le recueil nommé Holzwege, mais également, dans une moindre mesure, sur l’écrit Niezsches Wort « Gott ist tot » du même recueil. Nous commencerons par introduire le lecteur à l’idée qu’il se fait de la métaphysique en général dans son rapport à l’homme, et du nihilisme que constitue son histoire, lequel s’accentue à l’époque moderne. Nous rentournerons alors brièvement aux premiers commencements de la métaphysique, chez Parménide et Platon principalement, dans le but de dégager les aspects de la métaphysique moderne qui y ont trouvé leur source. C’est alors que nous entrerons dans le vif du sujet, en expliquant en quoi consiste l’inauguration de la métaphysique moderne chez Descartes qui, face à l’obligation religieuse, pose la confirmation autonome de la vérité qui trouve son lieu propre dans la conscience de soi. Il sera dès lors question de montrer précisément comment se fait cette confirmation par soi-même du vrai, au travers de certaines notions centrales de l’analyse heideggerienne : la pro-position, la présentation et la représentation, l’instauration, la production, l’obtention, la préhension et la compréhension, notamment. Nous analyserons ensuite le mouvement de la volonté du sujet qui sous-tend cette confirmation autonome du savoir jusqu’à son aboutissement chez des penseurs tels que Schopenhauer. Nous mettrons par le fait même en évidence le rapport fondamental, souligné par Heidegger, entre le sujet et son objet, l’homme moderne se soulèvant et se donnant lui-même le statut éminent de centre de référence de toute chose, rapportant à lui-même tout chose. Ce mémoire se terminera par l’analyse que fait Heidegger d’un phénomène propre à la modernité, et donc émanent de la métaphysique qui aura été examinée au préalable, soit la science moderne. Celle-ci constitue la voie privilégiée où l’homme moderne, après avoir sciemment pris position au centre du monde, peut « procéder » dans le monde comme dans son royaume, un monde qui se révèle alors comme étant essentiellement à sa disposition. La science, émanant selon Heidegger de la conception moderne de la vérité et de l’étant, se révèle alors non seulement comme une réalisation de la métaphysique qui aura été analysée dans les chapitres précédents, mais peut-être même comme le phénomène duquel Heidegger semble s’être inspiré pour développer son idée de la métaphysique moderne.

Que pensent les enseignants et les élèves du secondaire des TIC? : une étude des représentations sociales au Niger

Dans les pays africains en général et au Niger en particulier, l’ordinateur commence à trouver sa place au sein de l’école. Ce processus d’intégration pédagogique des technologies de l’information et de la communication est fortement dépendant des paramètres technologiques, pédagogiques et humains. Réussir ce processus, c’est connaitre les jugements et les attitudes des acteurs de cette école vis-à-vis de ces technologies. À partir des représentations sociales, nous pouvons connaître la manière de penser, de s'approprier, d'interpréter la réalité quotidienne d’un groupe d’individus vis-à-vis d’un objet, en l’occurrence ici, les TIC. Le premier objectif de notre recherche est de connaitre les représentations sociales que les enseignants du secondaire ont de l’ordinateur. Pour cela, nous avons mené une investigation auprès de vingt enseignants. À l’issue des entrevues, nous avons identifié des représentations sociales sur les attitudes des enseignants à l’égard de l’ordinateur, sur les risques de l’ordinateur à l’école et enfin sur les avantages de l’ordinateur à l’école. L’ensemble de ces représentations sociales met en évidence une attitude positive des enseignants vis-à-vis de l’ordinateur à l’école même si pour certains enseignants, l’ordinateur est un outil qui favorise la démotivation des élèves et qui est vu comme un concurrent potentiel. Notre second objectif est de connaître les représentations sociales des TIC chez des élèves. Cinquante élèves provenant de deux écoles ont constitué la population de notre étude. Après avoir soumis les entretiens recueillis à une analyse de contenu, nous sommes parvenu à des résultats qui mettent en évidence des représentations sociales sur les connaissances des TIC et sur son utilisation dans le cadre de l’apprentissage. Notre recherche devait aussi déterminer si les représentations sociales étaient fonction de la formation aux TIC. Les résultats du test d’hypothèse du Khi-carré montrent que la formation aux TIC n’influence pas l’émergence des représentations sociales. Le troisième objectif de notre recherche porte sur la construction d’une échelle de mesure des représentations sociales des TIC chez des élèves. Après avoir été élaborée l’échelle de mesure a été administrée à 265 élèves de deux lycées. Les résultats de l’analyse factorielle exploratoire montrent que l’échelle a une assez bonne cohérence interne. L’ensemble des résultats garantit la validité et la fidélité de l’échelle. L’ensemble des résultats montre que, bien que son utilisation soit très récente dans les écoles nigériennes, des représentations sociales ont été engendrées à l’endroit des TIC. Les contenus de ces représentations montrent des attitudes favorables aux TIC dans l’apprentissage.

Simulateur compilé d’une description multi-langage des systèmes hétérogènes

La conception de systèmes hétérogènes exige deux étapes importantes, à savoir : la modélisation et la simulation. Habituellement, des simulateurs sont reliés et synchronisés en employant un bus de co-simulation. Les approches courantes ont beaucoup d’inconvénients : elles ne sont pas toujours adaptées aux environnements distribués, le temps d’exécution de simulation peut être très décevant, et chaque simulateur a son propre noyau de simulation. Nous proposons une nouvelle approche qui consiste au développement d’un simulateur compilé multi-langage où chaque modèle peut être décrit en employant différents langages de modélisation tel que SystemC, ESyS.Net ou autres. Chaque modèle contient généralement des modules et des moyens de communications entre eux. Les modules décrivent des fonctionnalités propres à un système souhaité. Leur description est réalisée en utilisant la programmation orientée objet et peut être décrite en utilisant une syntaxe que l’utilisateur aura choisie. Nous proposons ainsi une séparation entre le langage de modélisation et la simulation. Les modèles sont transformés en une même représentation interne qui pourrait être vue comme ensemble d’objets. Notre environnement compile les objets internes en produisant un code unifié au lieu d’utiliser plusieurs langages de modélisation qui ajoutent beaucoup de mécanismes de communications et des informations supplémentaires. Les optimisations peuvent inclure différents mécanismes tels que le regroupement des processus en un seul processus séquentiel tout en respectant la sémantique des modèles. Nous utiliserons deux niveaux d’abstraction soit le « register transfer level » (RTL) et le « transaction level modeling » (TLM). Le RTL permet une modélisation à bas niveau d’abstraction et la communication entre les modules se fait à l’aide de signaux et des signalisations. Le TLM est une modélisation d’une communication transactionnelle à un plus haut niveau d’abstraction. Notre objectif est de supporter ces deux types de simulation, mais en laissant à l’usager le choix du langage de modélisation. De même, nous proposons d’utiliser un seul noyau au lieu de plusieurs et d’enlever le bus de co-simulation pour accélérer le temps de simulation.

Modélisation procédurale par composants

Le réalisme des images en infographie exige de créer des objets (ou des scènes) de plus en plus complexes, ce qui entraîne des coûts considérables. La modélisation procédurale peut aider à automatiser le processus de création, à simplifier le processus de modification ou à générer de multiples variantes d'une instance d'objet. Cependant même si plusieurs méthodes procédurales existent, aucune méthode unique permet de créer tous les types d'objets complexes, dont en particulier un édifice complet. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse proposent deux solutions au problème de la modélisation procédurale: une solution au niveau de la géométrie de base, et l’autre sous forme d'un système général adapté à la modélisation des objets complexes. Premièrement, nous présentons le bloc, une nouvelle primitive de modélisation simple et générale, basée sur une forme cubique généralisée. Les blocs sont disposés et connectés entre eux pour constituer la forme de base des objets, à partir de laquelle est extrait un maillage de contrôle pouvant produire des arêtes lisses et vives. La nature volumétrique des blocs permet une spécification simple de la topologie, ainsi que le support des opérations de CSG entre les blocs. La paramétrisation de la surface, héritée des faces des blocs, fournit un soutien pour les textures et les fonctions de déplacements afin d'appliquer des détails de surface. Une variété d'exemples illustrent la généralité des blocs dans des contextes de modélisation à la fois interactive et procédurale. Deuxièmement, nous présentons un nouveau système de modélisation procédurale qui unifie diverses techniques dans un cadre commun. Notre système repose sur le concept de composants pour définir spatialement et sémantiquement divers éléments. À travers une série de déclarations successives exécutées sur un sous-ensemble de composants obtenus à l'aide de requêtes, nous créons un arbre de composants définissant ultimement un objet dont la géométrie est générée à l'aide des blocs. Nous avons appliqué notre concept de modélisation par composants à la génération d'édifices complets, avec intérieurs et extérieurs cohérents. Ce nouveau système s'avère général et bien adapté pour le partionnement des espaces, l'insertion d'ouvertures (portes et fenêtres), l'intégration d'escaliers, la décoration de façades et de murs, l'agencement de meubles, et diverses autres opérations nécessaires lors de la construction d'un édifice complet.

Une tentatrice redoutable : la télévision chez Jean-Philippe Toussaint et Serge Joncour

Si, depuis son apparition, la télévision suscite de nombreuses réactions de mépris chez les élites cultivées, son emprise sur l’individu et la vie en société est indéniable. La littérature ne pouvait manquer de s’intéresser à la nature et à l’évolution de ce média si discuté avec lequel elle entretient des relations plus complexes qu’il n’y paraît. Cette étude porte sur deux romans qui proposent une représentation très élaborée et singulière du petit écran et de son rôle, La Télévision de Jean-Philippe Toussaint et Que la paix soit avec vous de Serge Joncour. Chacun d’eux fait l’objet d’un chapitre. En plus de procéder à une critique incisive du média télévisuel, ces fictions mettent en évidence ses liens avec l’imaginaire social contemporain. Toussaint accorde une importance particulière aux bouleversements socioculturels causés par la télévision et montre qu’elle a si bien investi la place de la vie quotidienne que les mondes réel et virtuel risquent désormais constamment de se confondre. Joncour décrit avec soin l’influence qu’elle exerce sur notre perception de la réalité et critique la lecture superficielle du monde qu’elle impose. Cependant qu’elles effectuent ce travail critique, les deux œuvres se rejoignent pour souligner son pouvoir de fascination et la présentent telle une tentatrice redoutable. Parce qu’elle part d’une lecture interne des textes pour les mettre en relation avec la façon dont la télévision, en tant que dispositif sémiotique, c’est-à-dire en tant que machine à produire du sens, informe la réalité humaine, notre étude se situe sur le terrain de la sociocritique des textes.

Génération efficace de graphes d’appels dynamiques complets

Analyser le code permet de vérifier ses fonctionnalités, détecter des bogues ou améliorer sa performance. L’analyse du code peut être statique ou dynamique. Des approches combinants les deux analyses sont plus appropriées pour les applications de taille industrielle où l’utilisation individuelle de chaque approche ne peut fournir les résultats souhaités. Les approches combinées appliquent l’analyse dynamique pour déterminer les portions à problèmes dans le code et effectuent par la suite une analyse statique concentrée sur les parties identifiées. Toutefois les outils d’analyse dynamique existants génèrent des données imprécises ou incomplètes, ou aboutissent en un ralentissement inacceptable du temps d’exécution. Lors de ce travail, nous nous intéressons à la génération de graphes d’appels dynamiques complets ainsi que d’autres informations nécessaires à la détection des portions à problèmes dans le code. Pour ceci, nous faisons usage de la technique d’instrumentation dynamique du bytecode Java pour extraire l’information sur les sites d’appels, les sites de création d’objets et construire le graphe d’appel dynamique du programme. Nous démontrons qu’il est possible de profiler dynamiquement une exécution complète d’une application à temps d’exécution non triviale, et d’extraire la totalité de l’information à un coup raisonnable. Des mesures de performance de notre profileur sur trois séries de benchmarks à charges de travail diverses nous ont permis de constater que la moyenne du coût de profilage se situe entre 2.01 et 6.42. Notre outil de génération de graphes dynamiques complets, nommé dyko, constitue également une plateforme extensible pour l’ajout de nouvelles approches d’instrumentation. Nous avons testé une nouvelle technique d’instrumentation des sites de création d’objets qui consiste à adapter les modifications apportées par l’instrumentation au bytecode de chaque méthode. Nous avons aussi testé l’impact de la résolution des sites d’appels sur la performance générale du profileur.

Exploration qualitative de l’expérience de tristesse pour des patients souffrant d’un trouble de personnalité limite

La représentation que se font les patients souffrant d’un trouble de personnalité limite (TPL) de leur expérience de tristesse est un domaine de recherche important tant pour la conceptualisation du trouble que pour son traitement. Ces patients sont connus pour vivre une grande détresse qui se manifeste à travers divers symptômes (Bland, Williams, Scharer, & Manning, 2004). Un nombre élevé de patients présentant un TPL se suicident (Paris, 2002), font au moins une tentative de suicide au cours de leur vie (Oldham, 2006) et s’automutilent (p.ex., Brown, Williams, & Collins, 2007). La recherche sur la souffrance du TPL s’entend sur un paradoxe : ces patients souffrent beaucoup, mais ils vivent peu de tristesse. Leur souffrance prend une forme distincte en qualité, celle-ci demandant à être davantage étudiée empiriquement et théoriquement. L’objectif de cette thèse est d’explorer la représentation de la tristesse de participants souffrant d’un TPL. Alors qu’à notre connaissance aucune étude n’a encore poursuivi cet objectif spécifique, différentes pistes de réflexion ont été soulevées dans la documentation scientifique pour expliquer la nature de la souffrance du TPL en ce qui a trait au tempérament, au fonctionnement mental, à la dépression, à l’organisation de la personnalité et aux événements traumatiques. La première étude de cette thèse vise à réfléchir théoriquement et cliniquement à la tristesse, afin d’en raffiner la définition, entre autres par opposition à la détresse. Elle propose une distinction tant au plan métapsychologique que phénoménologique de ces deux expériences, en se basant sur des théories évolutionnistes des émotions et sur différentes conceptions psychanalytiques du fonctionnement mental et des relations objectales. Une vignette clinique illustre cette réflexion. La seconde étude vise à explorer, par une démarche qualitative, les principaux thèmes abordés par des participants souffrant d’un TPL lorsqu’ils racontent des épisodes de tristesse. Sept participants avec un diagnostic de TPL évalué à l’aide du SCID-II (First, Gibbon, Spitzer, & Williams, 1997) ont participé à une entrevue semi-dirigée visant le rappel de deux épisodes relationnels de tristesse. Suivant la méthode d’analyse phénoménologique interprétative (Smith, 1996), une analyse thématique de quatorze épisodes de tristesse a été effectuée conjointement par deux candidates au doctorat pour décrire la représentation de la tristesse de ces participants. Cinq thèmes ont été identifiés : 1) agression, 2) relation brisée par l’autre, 3) affectivité négative indifférenciée, 4) soi défectueux et 5) débordement. Les résultats suggèrent que la représentation de la tristesse du TPL n’est pas associée à la perte, mais plutôt à l’impression d’avoir été endommagé par une attaque infligée par quelqu’un d’autre. Il s’agit d’une expérience peu mentalisée que l’individu semble tenter de réguler dans la sphère interpersonnelle. Cette expérience ne représenterait pas de la tristesse à proprement parler. Les conclusions ont permis d’élaborer une nouvelle hypothèse de recherche : l’expérience de tristesse des patients souffrant d’un TPL ne correspond pas à la tristesse proprement dite, mais à une forme de détresse interpersonnelle impliquant à la fois des déficits du fonctionnement mental et une organisation particulière de la personnalité. Les implications cliniques et théoriques sont discutées.

"What" and "Where" in the intraparietal sulcus : an fMRI study of object identity and location in visual short-term memory

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Components of reaching and grasping an object may emerge following a single minimization process

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Identification d’une architecture à base de composants dans une application orientée objets à l’aide d’une analyse dynamique

Un système, décrit avec un grand nombre d'éléments fortement interdépendants, est complexe, difficile à comprendre et à maintenir. Ainsi, une application orientée objet est souvent complexe, car elle contient des centaines de classes avec de nombreuses dépendances plus ou moins explicites. Une même application, utilisant le paradigme composant, contiendrait un plus petit nombre d'éléments, faiblement couplés entre eux et avec des interdépendances clairement définies. Ceci est dû au fait que le paradigme composant fournit une bonne représentation de haut niveau des systèmes complexes. Ainsi, ce paradigme peut être utilisé comme "espace de projection" des systèmes orientés objets. Une telle projection peut faciliter l'étape de compréhension d'un système, un pré-requis nécessaire avant toute activité de maintenance et/ou d'évolution. De plus, il est possible d'utiliser cette représentation, comme un modèle pour effectuer une restructuration complète d'une application orientée objets opérationnelle vers une application équivalente à base de composants tout aussi opérationnelle. Ainsi, La nouvelle application bénéficiant ainsi, de toutes les bonnes propriétés associées au paradigme composants. L'objectif de ma thèse est de proposer une méthode semi-automatique pour identifier une architecture à base de composants dans une application orientée objets. Cette architecture doit, non seulement aider à la compréhension de l'application originale, mais aussi simplifier la projection de cette dernière dans un modèle concret de composant. L'identification d'une architecture à base de composants est réalisée en trois grandes étapes: i) obtention des données nécessaires au processus d'identification. Elles correspondent aux dépendances entre les classes et sont obtenues avec une analyse dynamique de l'application cible. ii) identification des composants. Trois méthodes ont été explorées. La première utilise un treillis de Galois, la seconde deux méta-heuristiques et la dernière une méta-heuristique multi-objective. iii) identification de l'architecture à base de composants de l'application cible. Cela est fait en identifiant les interfaces requises et fournis pour chaque composant. Afin de valider ce processus d'identification, ainsi que les différents choix faits durant son développement, j'ai réalisé différentes études de cas. Enfin, je montre la faisabilité de la projection de l'architecture à base de composants identifiée vers un modèle concret de composants.

Encodage des forces tactiles dans le cortex somatosensoriel primaire

Les deux fonctions principales de la main sont la manipulation d’objet et l’exploration tactile. La détection du glissement, rapportée par les mécanorécepteurs de la peau glabre, est essentielle pour l’exécution de ces deux fonctions. Durant la manipulation d’objet, la détection rapide du micro-glissement (incipient slip) amène la main à augmenter la force de pince pour éviter que l’objet ne tombe. À l’opposé, le glissement est un aspect essentiel à l’exploration tactile puisqu’il favorise une plus grande acuité tactile. Pour ces deux actions, les forces normale et tangentielle exercées sur la peau permettent de décrire le glissement mais également ce qui arrive juste avant qu’il y ait glissement. Toutefois, on ignore comment ces forces contrôlées par le sujet pourraient être encodées au niveau cortical. C’est pourquoi nous avons enregistré l’activité unitaire des neurones du cortex somatosensoriel primaire (S1) durant l’exécution de deux tâches haptiques chez les primates. Dans la première tâche, deux singes devaient saisir une pastille de métal fixe et y exercer des forces de cisaillement sans glissement dans une de quatre directions orthogonales. Des 144 neurones enregistrés, 111 (77%) étaient modulés à la direction de la force de cisaillement. L’ensemble de ces vecteurs préférés s’étendait dans toutes les directions avec un arc variant de 50° à 170°. Plus de 21 de ces neurones (19%) étaient également modulés à l’intensité de la force de cisaillement. Bien que 66 neurones (59%) montraient clairement une réponse à adaptation lente et 45 autres (41%) une réponse à adaptation rapide, cette classification ne semblait pas expliquer la modulation à l’intensité et à la direction de la force de cisaillement. Ces résultats montrent que les neurones de S1 encodent simultanément la direction et l’intensité des forces même en l’absence de glissement. Dans la seconde tâche, deux singes ont parcouru différentes surfaces avec le bout des doigts à la recherche d’une cible tactile, sans feedback visuel. Durant l’exploration, les singes, comme les humains, contrôlaient les forces et la vitesse de leurs doigts dans une plage de valeurs réduite. Les surfaces à haut coefficient de friction offraient une plus grande résistance tangentielle à la peau et amenaient les singes à alléger la force de contact, normale à la peau. Par conséquent, la somme scalaire des composantes normale et tangentielle demeurait constante entre les surfaces. Ces observations démontrent que les singes contrôlent les forces normale et tangentielle qu’ils appliquent durant l’exploration tactile. Celles-ci sont également ajustées selon les propriétés de surfaces telles que la texture et la friction. Des 230 neurones enregistrés durant la tâche d’exploration tactile, 96 (42%) ont montré une fréquence de décharge instantanée reliée aux forces exercées par les doigts sur la surface. De ces neurones, 52 (54%) étaient modulés avec la force normale ou la force tangentielle bien que l’autre composante orthogonale avait peu ou pas d’influence sur la fréquence de décharge. Une autre sous-population de 44 (46%) neurones répondait au ratio entre la force normale et la force tangentielle indépendamment de l’intensité. Plus précisément, 29 (30%) neurones augmentaient et 15 (16%) autres diminuaient leur fréquence de décharge en relation avec ce ratio. Par ailleurs, environ la moitié de tous les neurones (112) étaient significativement modulés à la direction de la force tangentielle. De ces neurones, 59 (53%) répondaient à la fois à la direction et à l’intensité des forces. L’exploration de trois ou quatre différentes surfaces a permis d’évaluer l’impact du coefficient de friction sur la modulation de 102 neurones de S1. En fait, 17 (17%) neurones ont montré une augmentation de leur fréquence de décharge avec l’augmentation du coefficient de friction alors que 8 (8%) autres ont montré le comportement inverse. Par contre, 37 (36%) neurones présentaient une décharge maximale sur une surface en particulier, sans relation linéaire avec le coefficient de friction des surfaces. La classification d’adaptation rapide ou lente des neurones de S1 n’a pu être mise en relation avec la modulation aux forces et à la friction. Ces résultats montrent que la fréquence de décharge des neurones de S1 encode l’intensité des forces normale et tangentielle, le ratio entre les deux composantes et la direction du mouvement. Ces résultats montrent que le comportement d’une importante sous-population des neurones de S1 est déterminé par les forces normale et tangentielle sur la peau. La modulation aux forces présentée ici fait le pont entre les travaux évaluant les propriétés de surfaces telles que la rugosité et les études touchant à la manipulation d’objets. Ce système de référence s’applique en présence ou en absence de glissement entre la peau et la surface. Nos résultats quant à la modulation des neurones à adaptation rapide ou lente nous amènent à suggérer que cette classification découle de la manière que la peau est stimulée. Nous discuterons aussi de la possibilité que l’activité des neurones de S1 puisse inclure une composante motrice durant ces tâches sensorimotrices. Finalement, un nouveau cadre de référence tridimensionnel sera proposé pour décrire et rassembler, dans un même continuum, les différentes modulations aux forces normale et tangentielle observées dans S1 durant l’exploration tactile.

La structure de Jordan des matrices de transfert des modèles de boucles et la relation avec les hamiltoniens XXZ

Les modèles sur réseau comme ceux de la percolation, d’Ising et de Potts servent à décrire les transitions de phase en deux dimensions. La recherche de leur solution analytique passe par le calcul de la fonction de partition et la diagonalisation de matrices de transfert. Au point critique, ces modèles statistiques bidimensionnels sont invariants sous les transformations conformes et la construction de théories des champs conformes rationnelles, limites continues des modèles statistiques, permet un calcul de la fonction de partition au point critique. Plusieurs chercheurs pensent cependant que le paradigme des théories des champs conformes rationnelles peut être élargi pour inclure les modèles statistiques avec des matrices de transfert non diagonalisables. Ces modèles seraient alors décrits, dans la limite d’échelle, par des théories des champs logarithmiques et les représentations de l’algèbre de Virasoro intervenant dans la description des observables physiques seraient indécomposables. La matrice de transfert de boucles D_N(λ, u), un élément de l’algèbre de Temperley- Lieb, se manifeste dans les théories physiques à l’aide des représentations de connectivités ρ (link modules). L’espace vectoriel sur lequel agit cette représentation se décompose en secteurs étiquetés par un paramètre physique, le nombre d de défauts. L’action de cette représentation ne peut que diminuer ce nombre ou le laisser constant. La thèse est consacrée à l’identification de la structure de Jordan de D_N(λ, u) dans ces représentations. Le paramètre β = 2 cos λ = −(q + 1/q) fixe la théorie : β = 1 pour la percolation et √2 pour le modèle d’Ising, par exemple. Sur la géométrie du ruban, nous montrons que D_N(λ, u) possède les mêmes blocs de Jordan que F_N, son plus haut coefficient de Fourier. Nous étudions la non diagonalisabilité de F_N à l’aide des divergences de certaines composantes de ses vecteurs propres, qui apparaissent aux valeurs critiques de λ. Nous prouvons dans ρ(D_N(λ, u)) l’existence de cellules de Jordan intersectorielles, de rang 2 et couplant des secteurs d, d′ lorsque certaines contraintes sur λ, d, d′ et N sont satisfaites. Pour le modèle de polymères denses critique (β = 0) sur le ruban, les valeurs propres de ρ(D_N(λ, u)) étaient connues, mais les dégénérescences conjecturées. En construisant un isomorphisme entre les modules de connectivités et un sous-espace des modules de spins du modèle XXZ en q = i, nous prouvons cette conjecture. Nous montrons aussi que la restriction de l’hamiltonien de boucles à un secteur donné est diagonalisable et trouvons la forme de Jordan exacte de l’hamiltonien XX, non triviale pour N pair seulement. Enfin nous étudions la structure de Jordan de la matrice de transfert T_N(λ, ν) pour des conditions aux frontières périodiques. La matrice T_N(λ, ν) a des blocs de Jordan intrasectoriels et intersectoriels lorsque λ = πa/b, et a, b ∈ Z×. L’approche par F_N admet une généralisation qui permet de diagnostiquer des cellules intersectorielles dont le rang excède 2 dans certains cas et peut croître indéfiniment avec N. Pour les blocs de Jordan intrasectoriels, nous montrons que les représentations de connectivités sur le cylindre et celles du modèle XXZ sont isomorphes sauf pour certaines valeurs précises de q et du paramètre de torsion v. En utilisant le comportement de la transformation i_N^d dans un voisinage des valeurs critiques (q_c, v_c), nous construisons explicitement des vecteurs généralisés de Jordan de rang 2 et discutons l’existence de blocs de Jordan intrasectoriels de plus haut rang.