La caractérisation neuromagnétique de l'attention sans réflexion chez les méditants zen dans un contexte d'images visuelles négatives.

L’état d’attention sans réflexion, aussi appelé « mindfulness », a démontré des effets positifs en clinique pour les désordres émotionnels associés à diverses conditions. Le nombre d’études portant sur la caractérisation des substrats neuronaux de cet état attentionnel croît, mais il importe d’investiguer davantage à ce chapitre pour éventuellement améliorer les interventions cliniques. La présente étude compte aider à déterminer, par la magnétoencéphalographie, quelles régions cérébrales sont en corrélation avec le mindfulness chez des experts, i.e. des méditants Zen. Ces derniers cultivent un état dans lequel ils s’abstiennent de rechercher ou de rejeter les phénomènes sensoriels, ce qui en fait d’excellents candidats à la présente étude. Dans un contexte de stimulations visuelles émotionnelles, il fut demandé aux méditants tantôt d’observer les images dans un état de mindfulness (condition expérimentale), tantôt dans un état dit normal (condition contrôle) où aucun effort particulier d’attention n’était requis. Les résultats d’analyse suggèrent que les participants expérimentèrent une intensité émotionnelle moins importante en mindfulness : les cotes subjectives ainsi qu’une réponse magnétique cérébrale reliée aux émotions nommée Potentiel Positif Tardif magnétique (PPTm) suggèrent cela. Cependant, le résultat le plus statistiquement probant dépasse la nature affective des stimuli. Il s’agit d’une diminution temporellement soutenue de l’activité de fréquence gamma au niveau des zones visuelles associatives du lobe temporal droit, sans égard à la nature des images. Également, une suppression de l’activité gamma d’une zone du cortex préfrontal latéral gauche fut observée. Ceci pourrait indiquer une diminution de la conceptualisation des stimuli reliée au langage et aux processus réflectifs du soi.

Modulation of nociception and pain by attention and stress

Les facteurs psychologiques tels que l'hypnose, l'émotion, le stress et l’attention exercent un effet modulant puissant sur la nociception et la douleur. Toutefois, l’influence de l'attention sur la nociception et la douleur, ainsi que les mécanismes neuronaux sous-jacents, ne sont pas clairs. La littérature actuelle sur la modulation attentionnelle des réponses spinales nociceptives, telles que mesurées par le réflexe RIII, et de la perception de l’intensité de la douleur est discordante et souvent contradictoire. Ce mémoire fournit un nouveau cadre pour examiner la modulation du réflexe RIII et de la douleur par l’attention. Une tâche de discrimination sensorielle a été décomposée en trois composantes attentionnelles : la vigilance, l’orientation, et le contrôle exécutif. Auparavant, la nature multidimensionnelle de l’attention fut largement ignorée dans la littérature. Nous démontrons que les composantes attentionnelles ont des effets modulatoires distincts sur la nociception et la douleur et suggérons que ceci représente une partie de la confusion présente dans la littérature. En prenant compte du stress indépendamment, nous démontrons, pour la première fois, que le stress inhibe la modulation attentionnelle du réflexe RIII ce qui indique une interaction et dissociation de la modulation des réponses nociceptives par l’attention et le stress. Ces résultats importants clarifient, en grande partie, les contradictions dans la littérature, puisque les tâches cognitives produisent souvent des augmentations du stress ce qui confond l’interprétation des résultats. De plus, la tâche de discrimination inclut des stimuli visuels et somatosensoriels et révèle que l’influence de l'attention sur la douleur est spatialement spécifique tandis que la modulation attentionnelle de la nociception est spécifique à la modalité des stimuli, au moins en ce qui concerne les modalités examinées. A partir de ces résultats, un nouveau modèle de la modulation attentionnelle des processus de la douleur, basée sur les composantes attentionnelles, a été proposé. Celui-ci est appuyé par la littérature et fournit une explication systématique et intégratrice des résultats antérieurement contradictoires. De plus, à partir de ce modèle, plusieurs mécanismes neuronaux ont été proposés pour sous-tendre la modulation attentionnelle de la nociception et de la douleur.

Attention! Prêt? On s’enTraine! Étude d’efficacité d’un programme d’entraînement intensif des processus attentionnels chez des jeunes ayant subi un traumatisme craniocérébral

Les dysfonctions attentionnelles suivant un traumatisme craniocérébral (TCC) compliquent souvent la reprise des activités de la vie quotidienne et influencent négativement le pronostic de réinsertion socio-académique et professionnelle. Or, les cliniciens de réadaptation disposent d’un nombre limité d’outils de remédiation cognitive dont l’efficacité est démontrée et qui sont adaptés à une population francophone. Cette étude vise à démontrer l’efficacité d’un protocole d’entrainement intensif des fonctions attentionnelles : « Attention! Prêt? On s’enTraine! » (Séguin, Lahaie & Beauchamp, 2012), basé sur une adaptation française de l’« Attention Process Training-I » (APT-I; Sohlberg & Mateer, 1987). Dix-sept participants ayant subi un TCC et présentant des déficits attentionnels ont reçu 15 séances d’entrainement attentionnel avec le programme « Attention! Prêt? On s’enTraine! » (n = 8) ou de l’aide aux devoirs (n = 9). Suite à l’intervention, les participants du groupe expérimental ont amélioré leur rendement dans plusieurs fonctions ciblées par l’intervention attentionnelle, notamment au niveau du balayage visuel, de l’attention sélective et de l’alternance attentionnelle. De plus, les gains se sont généralisés à des fonctions connexes, puisqu’une meilleure performance a été retrouvée dans des tâches de mémoire de travail, d’inhibition, de flexibilité cognitive et de planification visuoconstructive. La démonstration de l’effet positif d’un entrainement intensif sur le rendement attentionnel pourrait inciter les cliniciens et chercheurs à développer et à valider d’autres protocoles de remédiation cognitive francophones, pour les fonctions attentionnelles ou d’autres sphères de la cognition. Par le fait même, le pronostic fonctionnel de la clientèle pédiatrique en traumatologie en sera potentialisé.

Cholinergic enhancement of perceptual learning : behavioral, physiological, and neuro-pharmacological study in the rat primary visual cortex

Les cortices sensoriels sont des régions cérébrales essentielles pour la perception. En particulier, le cortex visuel traite l’information visuelle en provenance de la rétine qui transite par le thalamus. Les neurones sont les unités fonctionnelles qui transforment l'information sensorielle en signaux électriques, la transfèrent vers le cortex et l'intègrent. Les neurones du cortex visuel sont spécialisés et analysent différents aspects des stimuli visuels. La force des connections entre les neurones peut être modulée par la persistance de l'activité pré-synaptique et induit une augmentation ou une diminution du signal post-synaptique à long terme. Ces modifications de la connectivité synaptique peuvent induire la réorganisation de la carte corticale, c’est à dire la représentation de ce stimulus et la puissance de son traitement cortical. Cette réorganisation est connue sous le nom de plasticité corticale. Elle est particulièrement active durant la période de développement, mais elle s’observe aussi chez l’adulte, par exemple durant l’apprentissage. Le neurotransmetteur acétylcholine (ACh) est impliqué dans de nombreuses fonctions cognitives telles que l’apprentissage ou l’attention et il est important pour la plasticité corticale. En particulier, les récepteurs nicotiniques et muscariniques du sous-type M1 et M2 sont les récepteurs cholinergiques impliqués dans l’induction de la plasticité corticale. L’objectif principal de la présente thèse est de déterminer les mécanismes de plasticité corticale induits par la stimulation du système cholinergique au niveau du télencéphale basal et de définir les effets sur l’amélioration de la perception sensorielle. Afin d’induire la plasticité corticale, j’ai jumelé des stimulations visuelles à des injections intracorticales d’agoniste cholinergique (carbachol) ou à une stimulation du télencéphale basal (neurones cholinergiques qui innervent le cortex visuel primaire). J'ai analysé les potentiels évoqués visuels (PEVs) dans le cortex visuel primaire des rats pendant 4 à 8 heures après le couplage. Afin de préciser l’action de l’ACh sur l’activité des PEVs dans V1, j’ai injecté individuellement l’antagoniste des récepteurs muscariniques, nicotiniques, α7 ou NMDA avant l’infusion de carbachol. La stimulation du système cholinergique jumelée avec une stimulation visuelle augmente l’amplitude des PEVs durant plus de 8h. Le blocage des récepteurs muscarinique, nicotinique et NMDA abolit complètement cette amélioration, tandis que l’inhibition des récepteurs α7 a induit une augmentation instantanée des PEVs. Ces résultats suggèrent que l'ACh facilite à long terme la réponse aux stimuli visuels et que cette facilitation implique les récepteurs nicotiniques, muscariniques et une interaction avec les récepteur NMDA dans le cortex visuel. Ces mécanismes sont semblables à la potentiation à long-terme, évènement physiologique lié à l’apprentissage. L’étape suivante était d’évaluer si l’effet de l’amplification cholinergique de l’entrée de l’information visuelle résultait non seulement en une modification de l’activité corticale mais aussi de la perception visuelle. J’ai donc mesuré l’amélioration de l’acuité visuelle de rats adultes éveillés exposés durant 10 minutes par jour pendant deux semaines à un stimulus visuel de type «réseau sinusoïdal» couplé à une stimulation électrique du télencéphale basal. L’acuité visuelle a été mesurée avant et après le couplage des stimulations visuelle et cholinergique à l’aide d’une tâche de discrimination visuelle. L’acuité visuelle du rat pour le stimulus d’entrainement a été augmentée après la période d’entrainement. L’augmentation de l’acuité visuelle n’a pas été observée lorsque la stimulation visuelle seule ou celle du télencéphale basal seul, ni lorsque les fibres cholinergiques ont été lésées avant la stimulation visuelle. Une augmentation à long terme de la réactivité corticale du cortex visuel primaire des neurones pyramidaux et des interneurones GABAergiques a été montrée par l’immunoréactivité au c-Fos. Ainsi, lorsque couplé à un entrainement visuel, le système cholinergique améliore les performances visuelles pour l’orientation et ce probablement par l’optimisation du processus d’attention et de plasticité corticale dans l’aire V1. Afin d’étudier les mécanismes pharmacologiques impliqués dans l’amélioration de la perception visuelle, j’ai comparé les PEVs avant et après le couplage de la stimulation visuelle/cholinergique en présence d’agonistes/antagonistes sélectifs. Les injections intracorticales des différents agents pharmacologiques pendant le couplage ont montré que les récepteurs nicotiniques et M1 muscariniques amplifient la réponse corticale tandis que les récepteurs M2 muscariniques inhibent les neurones GABAergiques induisant un effet excitateur. L’infusion d’antagoniste du GABA corrobore l’hypothèse que le système inhibiteur est essentiel pour induire la plasticité corticale. Ces résultats démontrent que l’entrainement visuel jumelé avec la stimulation cholinergique améliore la plasticité corticale et qu’elle est contrôlée par les récepteurs nicotinique et muscariniques M1 et M2. Mes résultats suggèrent que le système cholinergique est un système neuromodulateur qui peut améliorer la perception sensorielle lors d’un apprentissage perceptuel. Les mécanismes d’amélioration perceptuelle induits par l’acétylcholine sont liés aux processus d’attention, de potentialisation à long-terme et de modulation de la balance d’influx excitateur/inhibiteur. En particulier, le couplage de l’activité cholinergique avec une stimulation visuelle augmente le ratio de signal / bruit et ainsi la détection de cibles. L’augmentation de la concentration cholinergique corticale potentialise l’afférence thalamocorticale, ce qui facilite le traitement d’un nouveau stimulus et diminue la signalisation cortico-corticale minimisant ainsi la modulation latérale. Ceci est contrôlé par différents sous-types de récepteurs cholinergiques situés sur les neurones GABAergiques ou glutamatergiques des différentes couches corticales. La présente thèse montre qu’une stimulation électrique dans le télencéphale basal a un effet similaire à l’infusion d’agoniste cholinergique et qu’un couplage de stimulations visuelle et cholinergique induit la plasticité corticale. Ce jumelage répété de stimulations visuelle/cholinergique augmente la capacité de discrimination visuelle et améliore la perception. Cette amélioration est corrélée à une amplification de l’activité neuronale démontrée par immunocytochimie du c-Fos. L’immunocytochimie montre aussi une différence entre l’activité des neurones glutamatergiques et GABAergiques dans les différentes couches corticales. L’injection pharmacologique pendant la stimulation visuelle/cholinergique suggère que les récepteurs nicotiniques, muscariniques M1 peuvent amplifier la réponse excitatrice tandis que les récepteurs M2 contrôlent l’activation GABAergique. Ainsi, le système cholinergique activé au cours du processus visuel induit des mécanismes de plasticité corticale et peut ainsi améliorer la capacité perceptive. De meilleures connaissances sur ces actions ouvrent la possibilité d’accélérer la restauration des fonctions visuelles lors d’un déficit ou d’amplifier la fonction cognitive.

Il était une fois une cible et un distracteur : électrophysiologie des mécanismes corticaux de l'attention visuelle en perception et en mémoire.

Cet ouvrage explore en trois volets des aspects du traitement attentionnel de cibles et de distracteurs visuels ainsi que leur mesures électrophysiologiques. Le premier chapitre aborde le traitement attentionnel spécifique à la cible et aux distracteurs durant une recherche visuelle. La division de la N2pc en une NT et une PD remet en question la théorie proposant qu'il existe systématiquement une activité attentionnelle liée à un distracteur saillant, car un distracteur vert ne provoque aucune activité latéralisée propre. Le second chapitre aborde la question de la latéralisation des structures responsables du maintient et de la récupération d'information en mémoire visuelle à court-terme. En utilisant un paradigme de latéralisation de la cible et du distracteur, il nous est possible de vérifier qu'il existe une composante latéralisée négative dans la région temporale, la TCN, propre à la cible lors du rappel en mémoire. De plus, on observe également une composante latéralisée pour le distracteur sur la partie postérieure du crâne. Ces deux éléments convergent pour indiquer qu'il existe une latéralisation des structures activées lors de la récupération de l'information en mémoire visuelle à court-terme en fonction de l'hémichamps où se trouve la cible ou le distracteur. Enfin, dans le troisième chapitre, il est question de l'effet sur le déploiement attentionnel de l'ajout de distracteurs gris de faible saillance autour de cibles potentielles. L'ajout de ces distracteurs augmente la difficulté d'identification de la cible. Cette difficulté provoque un déplacement de l'activité de la N2pc vers la fenêtre de temps associée à la composante Ptc. Un nombre plus important de distracteurs gris entraîne une plus grande proportion de l'activité à être retardée. Également, les distracteurs gris qui sont placés entre les cibles potentielles provoquent un retard plus important que les distracteurs placés hors de cette région. Au cours de cette thèse, la question de la saillance attentionnelle des différentes couleurs durant une recherche visuelle est récurente. Nous observons une plus grande saillance du rouge par rapport au vert quand ils sont distracteurs et le vert est plus difficile à distinguer du gris que le jaune.

On the difficulty of feature-based attentional modulations in visual object recognition: A modeling study.

Numerous psychophysical experiments have shown an important role for attentional modulations in vision. Behaviorally, allocation of attention can improve performance in object detection and recognition tasks. At the neural level, attention increases firing rates of neurons in visual cortex whose preferred stimulus is currently attended to. However, it is not yet known how these two phenomena are linked, i.e., how the visual system could be "tuned" in a task-dependent fashion to improve task performance. To answer this question, we performed simulations with the HMAX model of object recognition in cortex [45]. We modulated firing rates of model neurons in accordance with experimental results about effects of feature-based attention on single neurons and measured changes in the model's performance in a variety of object recognition tasks. It turned out that recognition performance could only be improved under very limited circumstances and that attentional influences on the process of object recognition per se tend to display a lack of specificity or raise false alarm rates. These observations lead us to postulate a new role for the observed attention-related neural response modulations.

Attention training in Attention Deficit Hyperactivity Disorder

Resumen tomado de la publicaci??n

Visual strategies used during the performance of an obstacle course

Vision is the sense that provides precise information about one’s position in the environment in relation to objects. The visual system is essential to guide people safely when moving around in the environment. The perception that an individual gets from a particular scene of her/his surroundings is accomplished by eye movements. The current study aims to identify differences in visual strategies between 15 women and 15 men within the age range of 18-24 years, who have been given a task to walk through an obstacle course drawn on the laboratory´s floor. They should start and finish at a predefined location. Twelve pylons were used as obstacles to be avoided during the walking.The participants' eye movements were recorded using the Mobile Eye model 1.35. The Wilcoxon-Mann-Whitney Test was used for the statistical analysis. Significant differences occurred between men and women, in the duration of fixations: the men spend more time observing the finishing area than women (z=-1.929, p=.054); and in the number of fixations: before starting the task, the men fixate more often the middle phase of the obstacle course (z=-2.085, p=.037). Once they commence, the women fixate more the points outside the obstacle course than the men (z=-2.093, p=.036).

Context-aware visual exploration of molecular databases

Facilitating the visual exploration of scientific data has received increasing attention in the past decade or so. Especially in life science related application areas the amount of available data has grown at a breath taking pace. In this paper we describe an approach that allows for visual inspection of large collections of molecular compounds. In contrast to classical visualizations of such spaces we incorporate a specific focus of analysis, for example the outcome of a biological experiment such as high throughout screening results. The presented method uses this experimental data to select molecular fragments of the underlying molecules that have interesting properties and uses the resulting space to generate a two dimensional map based on a singular value decomposition algorithm and a self organizing map. Experiments on real datasets show that the resulting visual landscape groups molecules of similar chemical properties in densely connected regions.

Knowledge practices in design: The role of visual representations as 'epistemic objects'

We use a detailed study of the knowledge work around visual representations to draw attention to the multidimensional nature of `objects'. Objects are variously described in the literatures as relatively stable or in flux; as abstract or concrete; and as used within or across practices. We clarify these dimensions, drawing on and extending the literature on boundary objects, and connecting it with work on epistemic and technical objects. In particular, we highlight the epistemic role of objects, using our observations of knowledge work on an architectural design project to show how, in this setting, visual representations are characterized by a `lack' or incompleteness that precipitates unfolding. The conceptual design of a building involves a wide range of technical, social and aesthetic forms of knowledge that need to be developed and aligned. We explore how visual representations are used, and how these are meaningful to different stakeholders, eliciting their distinct contributions. As the project evolves and the drawings change, new issues and needs for knowledge work arise. These objects have an `unfolding ontology' and are constantly in flux, rather than fully formed. We discuss the implications for wider understandings of objects in organizations and for how knowledge work is achieved in practice.

Spatial representation and attention in toddlers with Williams syndrome and Down syndrome

The nature of the spatial representations that underlie simple visually guided actions early in life was investigated in toddlers with Williams syndrome (WS), Down syndrome (DS), and healthy chronological age- and mental age-matched controls, through the use of a "double-step" saccade paradigm. The experiment tested the hypothesis that, compared to typically developing infants and toddlers, and toddlers with DS, those with WS display a deficit in using spatial representations to guide actions. Levels of sustained attention were also measured within these groups, to establish whether differences in levels of engagement influenced performance on the double-step saccade task. The results showed that toddlers with WS were unable to combine extra-retinal information with retinal information to the same extent as the other groups, and displayed evidence of other deficits in saccade planning, suggesting a greater reliance on sub-cortical mechanisms than the other populations. Results also indicated that their exploration of the visual environment is less developed. The sustained attention task revealed shorter and fewer periods of sustained attention in toddlers with DS, but not those with WS, suggesting that WS performance on the double-step saccade task is not explained by poorer engagement. The findings are also discussed in relation to a possible attention disengagement deficit in WS toddlers. Our study highlights the importance of studying genetic disorders early in development. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Memory operations in rapid serial visual presentation

Short-term memory (STM) has often been considered to be a central resource in cognition. This study addresses its role in rapid serial visual presentation (RSVP) tasks tapping into temporal attention-the attentional blink (AB). Various STM operations are tested for their impact on performance and, in particular, on the AB. Memory tasks were found to exert considerable impact on general performance but the size of the AB was more or less immune to manipulations of STM load. Likewise, the AB was unaffected by manipulating the match between items held in STM and targets or temporally close distractors in the RSVP stream. The emerging picture is that STM resources, or their lack, play no role in the AB. Alternative accounts assuming serial consolidation, selection for action, and distractor-induced task-set interference are discussed.

ERP correlates of shared control mechanisms involved in saccade preparation and in covert attention

We investigated whether attention shifts and eye movement preparation are mediated by shared control mechanisms, as claimed by the premotor theory of attention. ERPs were recorded in three tasks where directional cues presented at the beginning of each trial instructed participants to direct their attention to the cued side without eye movements (Covert task), to prepare an eye movement in the cued direction without attention shifts (Saccade task) or both (Combined task). A peripheral visual Go/Nogo stimulus that was presented 800 ms after cue onset signalled whether responses had to be executed or withheld. Lateralised ERP components triggered during the cue–target interval, which are assumed to reflect preparatory control mechanisms that mediate attentional orienting, were very similar across tasks. They were also present in the Saccade task, which was designed to discourage any concomitant covert attention shifts. These results support the hypothesis that saccade preparation and attentional orienting are implemented by common control structures. There were however systematic differences in the impact of eye movement programming and covert attention on ERPs triggered in response to visual stimuli at cued versus uncued locations. It is concluded that, although the preparatory processes underlying saccade programming and covert attentional orienting may be based on common mechanisms, they nevertheless differ in their spatially specific effects on visual information processing.

Attempts to control pain prioritize attention to signals of pain: an experimental study

Clinical evidence suggests that a persistent search for solutions for chronic pain may bring along costs at the cognitive, affective, and behavioral level. Specifically, attempts to control pain may fuel hypervigilance and prioritize attention towards pain-related information. This hypothesis was investigated in an experiment with 41 healthy volunteers. Prioritization of attention towards a signal for pain was measured using an adaptation of a visual search paradigm in which participants had to search for a target presented in a varying number of colored circles. One of these colors (Conditioned Stimulus) became a signal for pain (Unconditioned Stimulus: electrocutaneous stimulus at tolerance level) using a classical conditioning procedure. Intermixed with the visual search task, participants also performed another task. In the pain-control group, participants were informed that correct and fast responses on trials of this second task would result in an avoidance of the Unconditioned Stimulus. In the comparison group, performance on the second task was not instrumental in controlling pain. Results showed that in the pain-control group, attention was more prioritized towards the Conditioned Stimulus than in the comparison group. The theoretical and clinical implications of these results are discussed.

Terrorist transgressions: gendered representations of the terrorist in visual culture

The aim of Terrorist Transgressions is to analyse the myths inscribed in images of the terrorist and identify how agency is attributed to representation through invocations and inversions of gender stereotypes. In modern discourses on the terrorist the horror experienced in Western societies was the appearance of a new sense of the vulnerability of the body politic, and therefore of the modern self with its direct dependency on security and property. The terrorist has been constructed as the epitome of transgression against economic resources and moral, physical and political boundaries. Although terrorism has been the focus of intense academic activity, cultural representations of the terrorist have received less attention. Yet terrorism is dependent on spectacle and the topic is subject to forceful exposure in popular media. While the terrorist is predominantly aligned with masculinity, women have been active in terrorist organisations since the late 19th century and in suicidal terrorist attacks since the 1980s. Such attacks have confounded constructions of femininity and masculinity, with profound implications for the gendering of violence and horror. The publication arises from an AHRC networking grant, 2011-12, with Birkbeck, and includes collaboration with the army at Sandhurst RMA. The project relates to a wider investigation into feminism, violence and contemporary art.