Contextual modulation involves suppression and facilitation from the center and the surround

In psychophysics, cross-orientation suppression (XOS) and cross-orientation facilitation (XOF) have been measured by investigating mask configuration on the detection threshold of a centrally placed patch of sine-wave grating. Much of the evidence for XOS and XOF comes from studies using low and high spatial frequencies, respectively, where the interactions are thought to arise from within (XOS) and outside (XOF) the footprint of the classical receptive field. We address the relation between these processes here by measuring the effects of various sizes of superimposed and annular cross-oriented masks on detection thresholds at two spatial scales (1 and 7 c/deg) and on contrast increment thresholds at 7 c/deg. A functional model of our results indicates the following (1) XOS and XOF both occur for superimposed and annular masks. (2) XOS declines with spatial frequency but XOF does not. (3) The spatial extent of the interactions does not scale with spatial frequency, meaning that surround-effects are seen primarily at high spatial frequencies. (4) There are two distinct processes involved in XOS: direct divisive suppression and modulation of self-suppression. (5) Whether XOS or XOF wins out depends upon their relative weights and mask contrast. These results prompt enquiry into the effect of spatial frequency at the single-cell level and place new constraints on image-processing models of early visual processing. © ARVO.

Remote facilitation in the Fourier domain

To explore spatial interactions between visual mechanisms in the Fourier domain we measured detection thresholds for vertical and horizontal sine-wave gratings (4.4 deg diameter) over a range of spatial frequencies (0.5-23 c/deg) in the presence of grating and plaid masks with component contrasts of 8%, orientations of ±45° and a spatial frequency of 1 c/deg. The mask suppressed the target grating over a range of ±1 octave, and the plaid produced more suppression than the grating, consistent with summation of mask components in a broadly tuned contrast gain pool. At greater differences in spatial frequency (∼3 octaves), the plaid and grating masks both produced about 3 dB of facilitation (they reduced detection thresholds by a factor of about √2). At yet further distances (∼4 octaves) the masks had no effect. The facilitation cannot be attributed to a reduction of uncertainty by the mask because (a) it occurs for mask components that have very different spatial frequencies and orientations from the test and (b) the large stimulus size and central fixation point mean there was no spatial uncertainty that could be reduced. We suggest the results are due to long-range sensory interactions (in the Fourier domain) between mask and test-channels. The effects could be due to either direct facilitation or disinhibition. © 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Prior action execution has no effect on corticospinal facilitation during action observation

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been used widely in research investigating corticospinal (CS) excitability during action observation. Generally, this work has shown that observation of an action performed by others, in the absence of overt movement, modulates the excitability of the CS pathway in humans. Despite the extent of the literature exploring action observation effects, however, there has been little research to date that has compared observation with the combination of observation and execution directly. Here, we report a single-pulse TMS study that investigated whether CS excitability during action observation was modulated by actions performed by the observers prior to viewing a ball pinching action. The results showed that CS excitability during action observation increased when compared to observation of a static hand, but that there was no additional motor facilitation when participants performed the same action prior to observing it. Our findings highlight the importance of action observation and its consequences on the CS system, whilst also illustrating the limited effect of prior action execution on the CS pathway for a simple action task.

Investigating microphone efficacy for facilitation of mobile speech-based data entry

Despite being nominated as a key potential interaction technique for supporting today's mobile technology user, the widespread commercialisation of speech-based input is currently being impeded by unacceptable recognition error rates. Developing effective speech-based solutions for use in mobile contexts, given the varying extent of background noise, is challenging. The research presented in this paper is part of an ongoing investigation into how best to incorporate speechbased input within mobile data collection applications. Specifically, this paper reports on a comparison of three different commercially available microphones in terms of their efficacy to facilitate mobile, speech-based data entry. We describe, in detail, our novel evaluation design as well as the results we obtained.

The role of temporal synchrony in the facilitation of perceptual learning during prenatal development

This study explored the critical features of temporal synchrony for the facilitation of prenatal perceptual learning with respect to unimodal stimulation using an animal model, the bobwhite quail. The following related hypotheses were examined: (1) the availability of temporal synchrony is a critical feature to facilitate prenatal perceptual learning, (2) a single temporally synchronous note is sufficient to facilitate prenatal perceptual learning, with respect to unimodal stimulation, and (3) in situations where embryos are exposed to a single temporally synchronous note, facilitated perceptual learning, with respect to unimodal stimulation, will be optimal when the temporally synchronous note occurs at the onset of the stimulation bout. To assess these hypotheses, two experiments were conducted in which quail embryos were exposed to various audio-visual configurations of a bobwhite maternal call and tested at 24 hr after hatching for evidence of facilitated prenatal perceptual learning with respect to unimodal stimulation. Experiment 1 explored if intermodal equivalence was sufficient to facilitate prenatal perceptual learning with respect to unimodal stimulation. A Bimodal Sequential Temporal Equivalence (BSTE) condition was created that provided embryos with sequential auditory and visual stimulation in which the same amodal properties (rate, duration, rhythm) were made available across modalities. Experiment 2 assessed: (a) whether a limited number of temporally synchronous notes are sufficient for facilitated prenatal perceptual learning with respect to unimodal stimulation, and (b) whether there is a relationship between timing of occurrence of a temporally synchronous note and the facilitation of prenatal perceptual learning. Results revealed that prenatal exposure to BSTE was not sufficient to facilitate perceptual learning. In contrast, a maternal call that contained a single temporally synchronous note was sufficient to facilitate embryos’ prenatal perceptual learning with respect to unimodal stimulation. Furthermore, the most salient prenatal condition was that which contained the synchronous note at the onset of the call burst. Embryos’ prenatal perceptual learning of the call was four times faster in this condition than when exposed to a unimodal call. Taken together, bobwhite quail embryos’ remarkable sensitivity to temporal synchrony suggests that this amodal property plays a key role in attention and learning during prenatal development.

Learning Behind Bars: Exploring Prison Educators’ Facilitation of Inmates’ Self-directed Learning through Garrison’s Model

Formal education programs in prisons have had success in reducing recidivism, but the introduction of informal learning can have additional benefits and longer lasting effects. This paper addresses recidivism and its effects on inmates and society at large and how prison educators can facilitate self-directed learning in prisons through Garrison’s model.

The Role of Temporal Synchrony in the Facilitation of Perceptual Learning during Prenatal Development

This study explored the critical features of temporal synchrony for the facilitation of prenatal perceptual learning with respect to unimodal stimulation using an animal model, the bobwhite quail. The following related hypotheses were examined: (1) the availability of temporal synchrony is a critical feature to facilitate prenatal perceptual learning, (2) a single temporally synchronous note is sufficient to facilitate prenatal perceptual learning, with respect to unimodal stimulation, and (3) in situations where embryos are exposed to a single temporally synchronous note, facilitated perceptual learning, with respect to unimodal stimulation, will be optimal when the temporally synchronous note occurs at the onset of the stimulation bout. To assess these hypotheses, two experiments were conducted in which quail embryos were exposed to various audio-visual configurations of a bobwhite maternal call and tested at 24 hr after hatching for evidence of facilitated prenatal perceptual learning with respect to unimodal stimulation. Experiment 1 explored if intermodal equivalence was sufficient to facilitate prenatal perceptual learning with respect to unimodal stimulation. A Bimodal Sequential Temporal Equivalence (BSTE) condition was created that provided embryos with sequential auditory and visual stimulation in which the same amodal properties (rate, duration, rhythm) were made available across modalities. Experiment 2 assessed: (a) whether a limited number of temporally synchronous notes are sufficient for facilitated prenatal perceptual learning with respect to unimodal stimulation, and (b) whether there is a relationship between timing of occurrence of a temporally synchronous note and the facilitation of prenatal perceptual learning. Results revealed that prenatal exposure to BSTE was not sufficient to facilitate perceptual learning. In contrast, a maternal call that contained a single temporally synchronous note was sufficient to facilitate embryos’ prenatal perceptual learning with respect to unimodal stimulation. Furthermore, the most salient prenatal condition was that which contained the synchronous note at the onset of the call burst. Embryos’ prenatal perceptual learning of the call was four times faster in this condition than when exposed to a unimodal call. Taken together, bobwhite quail embryos’ remarkable sensitivity to temporal synchrony suggests that this amodal property plays a key role in attention and learning during prenatal development.

The influence of interhemispheric connections on ongoing and evoked orientation preference maps and spiking activity in the cat primary visual cortex

In the primary visual cortex, neurons with similar physiological features are clustered together in columns extending through all six cortical layers. These columns form modular orientation preference maps. Long-range lateral fibers are associated to the structure of orientation maps since they do not connect columns randomly; they rather cluster in regular intervals and interconnect predominantly columns of neurons responding to similar stimulus features. Single orientation preference maps – the joint activation of domains preferring the same orientation - were observed to emerge spontaneously and it was speculated whether this structured ongoing activation could be caused by the underlying patchy lateral connectivity. Since long-range lateral connections share many features, i.e. clustering, orientation selectivity, with visual inter-hemispheric connections (VIC) through the corpus callosum we used the latter as a model for long-range lateral connectivity. In order to address the question of how the lateral connectivity contributes to spontaneously generated maps of one hemisphere we investigated how these maps react to the deactivation of VICs originating from the contralateral hemisphere. To this end, we performed experiments in eight adult cats. We recorded voltage-sensitive dye (VSD) imaging and electrophysiological spiking activity in one brain hemisphere while reversible deactivating the other hemisphere with a cooling technique. In order to compare ongoing activity with evoked activity patterns we first presented oriented gratings as visual stimuli. Gratings had 8 different orientations distributed equally between 0º and 180º. VSD imaged frames obtained during ongoing activity conditions were then compared to the averaged evoked single orientation maps in three different states: baseline, cooling and recovery. Kohonen self-organizing maps were also used as a means of analysis without prior assumption (like the averaged single condition maps) on ongoing activity. We also evaluated if cooling had a differential effect on evoked and ongoing spiking activity of single units. We found that deactivating VICs caused no spatial disruption on the structure of either evoked or ongoing activity maps. The frequency with which a cardinally preferring (0º or 90º) map would emerge, however, decreased significantly for ongoing but not for evoked activity. The same result was found by training self-organizing maps with recorded data as input. Spiking activity of cardinally preferring units also decreased significantly for ongoing when compared to evoked activity. Based on our results we came to the following conclusions: 1) VICs are not a determinant factor of ongoing map structure. Maps continued to be spontaneously generated with the same quality, probably by a combination of ongoing activity from local recurrent connections, thalamocortical loop and feedback connections. 2) VICs account for a cardinal bias in the temporal sequence of ongoing activity patterns, i.e. deactivating VIC decreases the probability of cardinal maps to emerge spontaneously. 3) Inter- and intrahemispheric long-range connections might serve as a grid preparing primary visual cortex for likely junctions in a larger visual environment encompassing the two hemifields.

The influence of interhemispheric connections on ongoing and evoked orientation preference maps and spiking activity in the cat primary visual cortex

In the primary visual cortex, neurons with similar physiological features are clustered together in columns extending through all six cortical layers. These columns form modular orientation preference maps. Long-range lateral fibers are associated to the structure of orientation maps since they do not connect columns randomly; they rather cluster in regular intervals and interconnect predominantly columns of neurons responding to similar stimulus features. Single orientation preference maps – the joint activation of domains preferring the same orientation - were observed to emerge spontaneously and it was speculated whether this structured ongoing activation could be caused by the underlying patchy lateral connectivity. Since long-range lateral connections share many features, i.e. clustering, orientation selectivity, with visual inter-hemispheric connections (VIC) through the corpus callosum we used the latter as a model for long-range lateral connectivity. In order to address the question of how the lateral connectivity contributes to spontaneously generated maps of one hemisphere we investigated how these maps react to the deactivation of VICs originating from the contralateral hemisphere. To this end, we performed experiments in eight adult cats. We recorded voltage-sensitive dye (VSD) imaging and electrophysiological spiking activity in one brain hemisphere while reversible deactivating the other hemisphere with a cooling technique. In order to compare ongoing activity with evoked activity patterns we first presented oriented gratings as visual stimuli. Gratings had 8 different orientations distributed equally between 0º and 180º. VSD imaged frames obtained during ongoing activity conditions were then compared to the averaged evoked single orientation maps in three different states: baseline, cooling and recovery. Kohonen self-organizing maps were also used as a means of analysis without prior assumption (like the averaged single condition maps) on ongoing activity. We also evaluated if cooling had a differential effect on evoked and ongoing spiking activity of single units. We found that deactivating VICs caused no spatial disruption on the structure of either evoked or ongoing activity maps. The frequency with which a cardinally preferring (0º or 90º) map would emerge, however, decreased significantly for ongoing but not for evoked activity. The same result was found by training self-organizing maps with recorded data as input. Spiking activity of cardinally preferring units also decreased significantly for ongoing when compared to evoked activity. Based on our results we came to the following conclusions: 1) VICs are not a determinant factor of ongoing map structure. Maps continued to be spontaneously generated with the same quality, probably by a combination of ongoing activity from local recurrent connections, thalamocortical loop and feedback connections. 2) VICs account for a cardinal bias in the temporal sequence of ongoing activity patterns, i.e. deactivating VIC decreases the probability of cardinal maps to emerge spontaneously. 3) Inter- and intrahemispheric long-range connections might serve as a grid preparing primary visual cortex for likely junctions in a larger visual environment encompassing the two hemifields.

Étude du mécanisme de facilitation de la libération de dopamine par la neurotensine

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

Étude du mécanisme de facilitation de la libération de dopamine par la neurotensine

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

The effect of multilingual facilitation on active participation in MOOCs Authors:

A new approach for overcoming the language and culture barriers to participation in MOOCs is reported. It is hypothesised that the juxtaposition of English as the language of instruction, used for interacting with course materials, and one’s preferred language as the language of participation, used for interaction with peers and facilitators, is preferable to ‘English only’ for participation in a MOOC. The HANDSON MOOC included seven teams of facilitators, each catering for a different language community. Facilitators were responsible for promoting active participation and peer tutoring. Comparing language groups revealed a series of predictors of intention to learn, some of which became apparent in the first days of the MOOC already. The comparison also uncovered four critical factors that influence participation: facilitation, language of participation, group size, and a pre-existing sense of community. Especially crucial was reaching a sufficient number of active participants during the first week. We conclude that multilingual facilitation activates participation in MOOCs in various ways; and that synergy between the four aforementioned factors is critical for the formation of the learning network that supports a social dynamics of active participation. Our approach suggests future targets for the development of the multilingual and community potential of MOOCs.

Mécanismes psychophysiques et neuronaux de la compensation dynamique de multiples champs de force : facilitation et anticipation liée à des indices de couleur

Dans cette thèse, nous abordons le contrôle moteur du mouvement du coude à travers deux approches expérimentales : une première étude psychophysique a été effectuée chez les sujets humains, et une seconde implique des enregistrements neurophysiologiques chez le singe. Nous avons recensé plusieurs aspects non résolus jusqu’à présent dans l’apprentissage moteur, particulièrement concernant l’interférence survenant lors de l’adaptation à deux ou plusieurs champs de force anti-corrélés. Nous avons conçu un paradigme où des stimuli de couleur aident les sujets à prédire la nature du champ de force externe actuel avant qu’ils ne l’expérimentent physiquement durant des mouvements d’atteinte. Ces connaissances contextuelles faciliteraient l’adaptation à des champs de forces en diminuant l’interférence. Selon le modèle computationnel de l’apprentissage moteur MOSAIC (MOdular Selection And Identification model for Control), les stimuli de couleur aident les sujets à former « un modèle interne » de chaque champ de forces, à s’en rappeler et à faire la transition entre deux champs de force différents, sans interférence. Dans l’expérience psychophysique, quatre groupes de sujets humains ont exécuté des mouvements de flexion/extension du coude contre deux champs de forces. Chaque force visqueuse était associée à une couleur de l’écran de l’ordinateur et les deux forces étaient anti-corrélées : une force résistante (Vr) a été associée à la couleur rouge de l’écran et l’autre, assistante (Va), à la couleur verte de l’écran. Les deux premiers groupes de sujets étaient des groupes témoins : la couleur de l’écran changeait à chaque bloc de 4 essais, tandis que le champ de force ne changeait pas. Les sujets du groupe témoin Va ne rencontraient que la force assistante Va et les sujets du groupe témoin Vr performaient leurs mouvements uniquement contre une force résistante Vr. Ainsi, dans ces deux groupes témoins, les stimuli de couleur n’étaient pas pertinents pour adapter le mouvement et les sujets ne s’adaptaient qu’à une seule force (Va ou Vr). Dans les deux groupes expérimentaux, cependant, les sujets expérimentaient deux champs de forces différents dans les différents blocs d’essais (4 par bloc), associés à ces couleurs. Dans le premier groupe expérimental (groupe « indice certain », IC), la relation entre le champ de force et le stimulus (couleur de l’écran) était constante. La couleur rouge signalait toujours la force Vr tandis que la force Va était signalée par la couleur verte. L’adaptation aux deux forces anti-corrélées pour le groupe IC s’est avérée significative au cours des 10 jours d’entraînement et leurs mouvements étaient presque aussi bien ajustés que ceux des deux groupes témoins qui n’avaient expérimenté qu’une seule des deux forces. De plus, les sujets du groupe IC ont rapidement démontré des changements adaptatifs prédictifs dans leurs sorties motrices à chaque changement de couleur de l’écran, et ceci même durant leur première journée d’entraînement. Ceci démontre qu’ils pouvaient utiliser les stimuli de couleur afin de se rappeler de la commande motrice adéquate. Dans le deuxième groupe expérimental, la couleur de l’écran changeait régulièrement de vert à rouge à chaque transition de blocs d’essais, mais le changement des champs de forces était randomisé par rapport aux changements de couleur (groupe « indice-incertain », II). Ces sujets ont pris plus de temps à s’adapter aux champs de forces que les 3 autres groupes et ne pouvaient pas utiliser les stimuli de couleurs, qui n’étaient pas fiables puisque non systématiquement reliés aux champs de forces, pour faire des changements prédictifs dans leurs sorties motrices. Toutefois, tous les sujets de ce groupe ont développé une stratégie ingénieuse leur permettant d’émettre une réponse motrice « par défaut » afin de palper ou de sentir le type de la force qu’ils allaient rencontrer dans le premier essai de chaque bloc, à chaque changement de couleur. En effet, ils utilisaient la rétroaction proprioceptive liée à la nature du champ de force afin de prédire la sortie motrice appropriée pour les essais qui suivent, jusqu’au prochain changement de couleur d’écran qui signifiait la possibilité de changement de force. Cette stratégie était efficace puisque la force demeurait la même dans chaque bloc, pendant lequel la couleur de l’écran restait inchangée. Cette étude a démontré que les sujets du groupe II étaient capables d’utiliser les stimuli de couleur pour extraire des informations implicites et explicites nécessaires à la réalisation des mouvements, et qu’ils pouvaient utiliser ces informations pour diminuer l’interférence lors de l’adaptation aux forces anti-corrélées. Les résultats de cette première étude nous ont encouragés à étudier les mécanismes permettant aux sujets de se rappeler d’habiletés motrices multiples jumelées à des stimuli contextuels de couleur. Dans le cadre de notre deuxième étude, nos expériences ont été effectuées au niveau neuronal chez le singe. Notre but était alors d’élucider à quel point les neurones du cortex moteur primaire (M1) peuvent contribuer à la compensation d’un large éventail de différentes forces externes durant un mouvement de flexion/extension du coude. Par cette étude, nous avons testé l’hypothèse liée au modèle MOSAIC, selon laquelle il existe plusieurs modules contrôleurs dans le cervelet qui peuvent prédire chaque contexte et produire un signal de sortie motrice approprié pour un nombre restreint de conditions. Selon ce modèle, les neurones de M1 recevraient des entrées de la part de plusieurs contrôleurs cérébelleux spécialisés et montreraient ensuite une modulation appropriée de la réponse pour une large variété de conditions. Nous avons entraîné deux singes à adapter leurs mouvements de flexion/extension du coude dans le cadre de 5 champs de force différents : un champ nul ne présentant aucune perturbation, deux forces visqueuses anti-corrélées (assistante et résistante) qui dépendaient de la vitesse du mouvement et qui ressemblaient à celles utilisées dans notre étude psychophysique chez l’homme, une force élastique résistante qui dépendait de la position de l’articulation du coude et, finalement, un champ viscoélastique comportant une sommation linéaire de la force élastique et de la force visqueuse. Chaque champ de force était couplé à une couleur d’écran de l’ordinateur, donc nous avions un total de 5 couleurs différentes associées chacune à un champ de force (relation fixe). Les singes étaient bien adaptés aux 5 conditions de champs de forces et utilisaient les stimuli contextuels de couleur pour se rappeler de la sortie motrice appropriée au contexte de forces associé à chaque couleur, prédisant ainsi leur sortie motrice avant de sentir les effets du champ de force. Les enregistrements d’EMG ont permis d’éliminer la possibilité de co-contractions sous-tendant ces adaptations, étant donné que le patron des EMG était approprié pour compenser chaque condition de champ de force. En parallèle, les neurones de M1 ont montré des changements systématiques dans leurs activités, sur le plan unitaire et populationnel, dans chaque condition de champ de force, signalant les changements requis dans la direction, l’amplitude et le décours temporel de la sortie de force musculaire nécessaire pour compenser les 5 conditions de champs de force. Les changements dans le patron de réponse pour chaque champ de force étaient assez cohérents entre les divers neurones de M1, ce qui suggère que la plupart des neurones de M1 contribuent à la compensation de toutes les conditions de champs de force, conformément aux prédictions du modèle MOSAIC. Aussi, cette modulation de l’activité neuronale ne supporte pas l’hypothèse d’une organisation fortement modulaire de M1.

Proposition d'une boîte à outils générique pour la facilitation du développement d'applications cartographiques multiplateformes

Alors que la cartographie en ligne fait désormais partie du quotidien d'un nombre grandissant de personnes, le développement des ACM (Applications Cartographiques Multiplateformes) reste à ce jour une tâche complexe pour les géomaticiens. L'abondance et la l'hétérogénéité des outils disponibles à cet effet alourdit considérablement le démarrage d'un nouveau projet et peut entraîner des choix hâtifs, parfois néfastes pour la qualité des ACM. Dans le but d'éliminer ce problème, cet essai met en place une évaluation de différents outils et propose, à la manière d'une boîte à outils générique, la meilleure combinaison répondant aux besoins des géomaticiens d'aujourd'hui.

Mécanismes psychophysiques et neuronaux de la compensation dynamique de multiples champs de force : facilitation et anticipation liée à des indices de couleur

Dans cette thèse, nous abordons le contrôle moteur du mouvement du coude à travers deux approches expérimentales : une première étude psychophysique a été effectuée chez les sujets humains, et une seconde implique des enregistrements neurophysiologiques chez le singe. Nous avons recensé plusieurs aspects non résolus jusqu’à présent dans l’apprentissage moteur, particulièrement concernant l’interférence survenant lors de l’adaptation à deux ou plusieurs champs de force anti-corrélés. Nous avons conçu un paradigme où des stimuli de couleur aident les sujets à prédire la nature du champ de force externe actuel avant qu’ils ne l’expérimentent physiquement durant des mouvements d’atteinte. Ces connaissances contextuelles faciliteraient l’adaptation à des champs de forces en diminuant l’interférence. Selon le modèle computationnel de l’apprentissage moteur MOSAIC (MOdular Selection And Identification model for Control), les stimuli de couleur aident les sujets à former « un modèle interne » de chaque champ de forces, à s’en rappeler et à faire la transition entre deux champs de force différents, sans interférence. Dans l’expérience psychophysique, quatre groupes de sujets humains ont exécuté des mouvements de flexion/extension du coude contre deux champs de forces. Chaque force visqueuse était associée à une couleur de l’écran de l’ordinateur et les deux forces étaient anti-corrélées : une force résistante (Vr) a été associée à la couleur rouge de l’écran et l’autre, assistante (Va), à la couleur verte de l’écran. Les deux premiers groupes de sujets étaient des groupes témoins : la couleur de l’écran changeait à chaque bloc de 4 essais, tandis que le champ de force ne changeait pas. Les sujets du groupe témoin Va ne rencontraient que la force assistante Va et les sujets du groupe témoin Vr performaient leurs mouvements uniquement contre une force résistante Vr. Ainsi, dans ces deux groupes témoins, les stimuli de couleur n’étaient pas pertinents pour adapter le mouvement et les sujets ne s’adaptaient qu’à une seule force (Va ou Vr). Dans les deux groupes expérimentaux, cependant, les sujets expérimentaient deux champs de forces différents dans les différents blocs d’essais (4 par bloc), associés à ces couleurs. Dans le premier groupe expérimental (groupe « indice certain », IC), la relation entre le champ de force et le stimulus (couleur de l’écran) était constante. La couleur rouge signalait toujours la force Vr tandis que la force Va était signalée par la couleur verte. L’adaptation aux deux forces anti-corrélées pour le groupe IC s’est avérée significative au cours des 10 jours d’entraînement et leurs mouvements étaient presque aussi bien ajustés que ceux des deux groupes témoins qui n’avaient expérimenté qu’une seule des deux forces. De plus, les sujets du groupe IC ont rapidement démontré des changements adaptatifs prédictifs dans leurs sorties motrices à chaque changement de couleur de l’écran, et ceci même durant leur première journée d’entraînement. Ceci démontre qu’ils pouvaient utiliser les stimuli de couleur afin de se rappeler de la commande motrice adéquate. Dans le deuxième groupe expérimental, la couleur de l’écran changeait régulièrement de vert à rouge à chaque transition de blocs d’essais, mais le changement des champs de forces était randomisé par rapport aux changements de couleur (groupe « indice-incertain », II). Ces sujets ont pris plus de temps à s’adapter aux champs de forces que les 3 autres groupes et ne pouvaient pas utiliser les stimuli de couleurs, qui n’étaient pas fiables puisque non systématiquement reliés aux champs de forces, pour faire des changements prédictifs dans leurs sorties motrices. Toutefois, tous les sujets de ce groupe ont développé une stratégie ingénieuse leur permettant d’émettre une réponse motrice « par défaut » afin de palper ou de sentir le type de la force qu’ils allaient rencontrer dans le premier essai de chaque bloc, à chaque changement de couleur. En effet, ils utilisaient la rétroaction proprioceptive liée à la nature du champ de force afin de prédire la sortie motrice appropriée pour les essais qui suivent, jusqu’au prochain changement de couleur d’écran qui signifiait la possibilité de changement de force. Cette stratégie était efficace puisque la force demeurait la même dans chaque bloc, pendant lequel la couleur de l’écran restait inchangée. Cette étude a démontré que les sujets du groupe II étaient capables d’utiliser les stimuli de couleur pour extraire des informations implicites et explicites nécessaires à la réalisation des mouvements, et qu’ils pouvaient utiliser ces informations pour diminuer l’interférence lors de l’adaptation aux forces anti-corrélées. Les résultats de cette première étude nous ont encouragés à étudier les mécanismes permettant aux sujets de se rappeler d’habiletés motrices multiples jumelées à des stimuli contextuels de couleur. Dans le cadre de notre deuxième étude, nos expériences ont été effectuées au niveau neuronal chez le singe. Notre but était alors d’élucider à quel point les neurones du cortex moteur primaire (M1) peuvent contribuer à la compensation d’un large éventail de différentes forces externes durant un mouvement de flexion/extension du coude. Par cette étude, nous avons testé l’hypothèse liée au modèle MOSAIC, selon laquelle il existe plusieurs modules contrôleurs dans le cervelet qui peuvent prédire chaque contexte et produire un signal de sortie motrice approprié pour un nombre restreint de conditions. Selon ce modèle, les neurones de M1 recevraient des entrées de la part de plusieurs contrôleurs cérébelleux spécialisés et montreraient ensuite une modulation appropriée de la réponse pour une large variété de conditions. Nous avons entraîné deux singes à adapter leurs mouvements de flexion/extension du coude dans le cadre de 5 champs de force différents : un champ nul ne présentant aucune perturbation, deux forces visqueuses anti-corrélées (assistante et résistante) qui dépendaient de la vitesse du mouvement et qui ressemblaient à celles utilisées dans notre étude psychophysique chez l’homme, une force élastique résistante qui dépendait de la position de l’articulation du coude et, finalement, un champ viscoélastique comportant une sommation linéaire de la force élastique et de la force visqueuse. Chaque champ de force était couplé à une couleur d’écran de l’ordinateur, donc nous avions un total de 5 couleurs différentes associées chacune à un champ de force (relation fixe). Les singes étaient bien adaptés aux 5 conditions de champs de forces et utilisaient les stimuli contextuels de couleur pour se rappeler de la sortie motrice appropriée au contexte de forces associé à chaque couleur, prédisant ainsi leur sortie motrice avant de sentir les effets du champ de force. Les enregistrements d’EMG ont permis d’éliminer la possibilité de co-contractions sous-tendant ces adaptations, étant donné que le patron des EMG était approprié pour compenser chaque condition de champ de force. En parallèle, les neurones de M1 ont montré des changements systématiques dans leurs activités, sur le plan unitaire et populationnel, dans chaque condition de champ de force, signalant les changements requis dans la direction, l’amplitude et le décours temporel de la sortie de force musculaire nécessaire pour compenser les 5 conditions de champs de force. Les changements dans le patron de réponse pour chaque champ de force étaient assez cohérents entre les divers neurones de M1, ce qui suggère que la plupart des neurones de M1 contribuent à la compensation de toutes les conditions de champs de force, conformément aux prédictions du modèle MOSAIC. Aussi, cette modulation de l’activité neuronale ne supporte pas l’hypothèse d’une organisation fortement modulaire de M1.