The behavioral relevance and top-down susceptibility of early, low level multisensory interactions in humans

Abstract (English)General backgroundMultisensory stimuli are easier to recognize, can improve learning and a processed faster compared to unisensory ones. As such, the ability an organism has to extract and synthesize relevant sensory inputs across multiple sensory modalities shapes his perception of and interaction with the environment. A major question in the scientific field is how the brain extracts and fuses relevant information to create a unified perceptual representation (but also how it segregates unrelated information). This fusion between the senses has been termed "multisensory integration", a notion that derives from seminal animal single-cell studies performed in the superior colliculus, a subcortical structure shown to create a multisensory output differing from the sum of its unisensory inputs. At the cortical level, integration of multisensory information is traditionally deferred to higher classical associative cortical regions within the frontal, temporal and parietal lobes, after extensive processing within the sensory-specific and segregated pathways. However, many anatomical, electrophysiological and neuroimaging findings now speak for multisensory convergence and interactions as a distributed process beginning much earlier than previously appreciated and within the initial stages of sensory processing.The work presented in this thesis is aimed at studying the neural basis and mechanisms of how the human brain combines sensory information between the senses of hearing and touch. Early latency non-linear auditory-somatosensory neural response interactions have been repeatedly observed in humans and non-human primates. Whether these early, low-level interactions are directly influencing behavioral outcomes remains an open question as they have been observed under diverse experimental circumstances such as anesthesia, passive stimulation, as well as speeded reaction time tasks. Under laboratory settings, it has been demonstrated that simple reaction times to auditory-somatosensory stimuli are facilitated over their unisensory counterparts both when delivered to the same spatial location or not, suggesting that audi- tory-somatosensory integration must occur in cerebral regions with large-scale spatial representations. However experiments that required the spatial processing of the stimuli have observed effects limited to spatially aligned conditions or varying depending on which body part was stimulated. Whether those divergences stem from task requirements and/or the need for spatial processing has not been firmly established.Hypotheses and experimental resultsIn a first study, we hypothesized that auditory-somatosensory early non-linear multisensory neural response interactions are relevant to behavior. Performing a median split according to reaction time of a subset of behavioral and electroencephalographic data, we found that the earliest non-linear multisensory interactions measured within the EEG signal (i.e. between 40-83ms post-stimulus onset) were specific to fast reaction times indicating a direct correlation of early neural response interactions and behavior.In a second study, we hypothesized that the relevance of spatial information for task performance has an impact on behavioral measures of auditory-somatosensory integration. Across two psychophysical experiments we show that facilitated detection occurs even when attending to spatial information, with no modulation according to spatial alignment of the stimuli. On the other hand, discrimination performance with probes, quantified using sensitivity (d'), is impaired following multisensory trials in general and significantly more so following misaligned multisensory trials.In a third study, we hypothesized that behavioral improvements might vary depending which body part is stimulated. Preliminary results suggest a possible dissociation between behavioral improvements andERPs. RTs to multisensory stimuli were modulated by space only in the case when somatosensory stimuli were delivered to the neck whereas multisensory ERPs were modulated by spatial alignment for both types of somatosensory stimuli.ConclusionThis thesis provides insight into the functional role played by early, low-level multisensory interac-tions. Combining psychophysics and electrical neuroimaging techniques we demonstrate the behavioral re-levance of early and low-level interactions in the normal human system. Moreover, we show that these early interactions are hermetic to top-down influences on spatial processing suggesting their occurrence within cerebral regions having access to large-scale spatial representations. We finally highlight specific interactions between auditory space and somatosensory stimulation on different body parts. Gaining an in-depth understanding of how multisensory integration normally operates is of central importance as it will ultimately permit us to consider how the impaired brain could benefit from rehabilitation with multisensory stimula-Abstract (French)Background théoriqueDes stimuli multisensoriels sont plus faciles à reconnaître, peuvent améliorer l'apprentissage et sont traités plus rapidement comparé à des stimuli unisensoriels. Ainsi, la capacité qu'un organisme possède à extraire et à synthétiser avec ses différentes modalités sensorielles des inputs sensoriels pertinents, façonne sa perception et son interaction avec l'environnement. Une question majeure dans le domaine scientifique est comment le cerveau parvient à extraire et à fusionner des stimuli pour créer une représentation percep- tuelle cohérente (mais aussi comment il isole les stimuli sans rapport). Cette fusion entre les sens est appelée "intégration multisensorielle", une notion qui provient de travaux effectués dans le colliculus supérieur chez l'animal, une structure sous-corticale possédant des neurones produisant une sortie multisensorielle différant de la somme des entrées unisensorielles. Traditionnellement, l'intégration d'informations multisen- sorielles au niveau cortical est considérée comme se produisant tardivement dans les aires associatives supérieures dans les lobes frontaux, temporaux et pariétaux, suite à un traitement extensif au sein de régions unisensorielles primaires. Cependant, plusieurs découvertes anatomiques, électrophysiologiques et de neuroimageries remettent en question ce postulat, suggérant l'existence d'une convergence et d'interactions multisensorielles précoces.Les travaux présentés dans cette thèse sont destinés à mieux comprendre les bases neuronales et les mécanismes impliqués dans la combinaison d'informations sensorielles entre les sens de l'audition et du toucher chez l'homme. Des interactions neuronales non-linéaires précoces audio-somatosensorielles ont été observées à maintes reprises chez l'homme et le singe dans des circonstances aussi variées que sous anes- thésie, avec stimulation passive, et lors de tâches nécessitant un comportement (une détection simple de stimuli, par exemple). Ainsi, le rôle fonctionnel joué par ces interactions à une étape du traitement de l'information si précoce demeure une question ouverte. Il a également été démontré que les temps de réaction en réponse à des stimuli audio-somatosensoriels sont facilités par rapport à leurs homologues unisensoriels indépendamment de leur position spatiale. Ce résultat suggère que l'intégration audio- somatosensorielle se produit dans des régions cérébrales possédant des représentations spatiales à large échelle. Cependant, des expériences qui ont exigé un traitement spatial des stimuli ont produits des effets limités à des conditions où les stimuli multisensoriels étaient, alignés dans l'espace ou encore comme pouvant varier selon la partie de corps stimulée. Il n'a pas été établi à ce jour si ces divergences pourraient être dues aux contraintes liées à la tâche et/ou à la nécessité d'un traitement de l'information spatiale.Hypothèse et résultats expérimentauxDans une première étude, nous avons émis l'hypothèse que les interactions audio- somatosensorielles précoces sont pertinentes pour le comportement. En effectuant un partage des temps de réaction par rapport à la médiane d'un sous-ensemble de données comportementales et électroencépha- lographiques, nous avons constaté que les interactions multisensorielles qui se produisent à des latences précoces (entre 40-83ms) sont spécifique aux temps de réaction rapides indiquant une corrélation directe entre ces interactions neuronales précoces et le comportement.Dans une deuxième étude, nous avons émis l'hypothèse que si l'information spatiale devient perti-nente pour la tâche, elle pourrait exercer une influence sur des mesures comportementales de l'intégration audio-somatosensorielles. Dans deux expériences psychophysiques, nous montrons que même si les participants prêtent attention à l'information spatiale, une facilitation de la détection se produit et ce toujours indépendamment de la configuration spatiale des stimuli. Cependant, la performance de discrimination, quantifiée à l'aide d'un index de sensibilité (d') est altérée suite aux essais multisensoriels en général et de manière plus significative pour les essais multisensoriels non-alignés dans l'espace.Dans une troisième étude, nous avons émis l'hypothèse que des améliorations comportementales pourraient différer selon la partie du corps qui est stimulée (la main vs. la nuque). Des résultats préliminaires suggèrent une dissociation possible entre une facilitation comportementale et les potentiels évoqués. Les temps de réactions étaient influencés par la configuration spatiale uniquement dans le cas ou les stimuli somatosensoriels étaient sur la nuque alors que les potentiels évoqués étaient modulés par l'alignement spatial pour les deux types de stimuli somatosensorielles.ConclusionCette thèse apporte des éléments nouveaux concernant le rôle fonctionnel joué par les interactions multisensorielles précoces de bas niveau. En combinant la psychophysique et la neuroimagerie électrique, nous démontrons la pertinence comportementale des ces interactions dans le système humain normal. Par ailleurs, nous montrons que ces interactions précoces sont hermétiques aux influences dites «top-down» sur le traitement spatial suggérant leur occurrence dans des régions cérébrales ayant accès à des représentations spatiales de grande échelle. Nous soulignons enfin des interactions spécifiques entre l'espace auditif et la stimulation somatosensorielle sur différentes parties du corps. Approfondir la connaissance concernant les bases neuronales et les mécanismes impliqués dans l'intégration multisensorielle dans le système normale est d'une importance centrale car elle permettra d'examiner et de mieux comprendre comment le cerveau déficient pourrait bénéficier d'une réhabilitation avec la stimulation multisensorielle.

The Perception of the Elements in the Hindu Traditions

The essays in this volume, contributions to an international symposium at the University of Lausanne in June 1998, represent the perception of the elements as a framework for the history of religions (Maya Burger), exemplified by the Hindu traditions. Each element is treated by a specialist in a different academic field in order to bring out a variety of approaches important to the discipline of the history of religion. Ether (akasa) was assigned to philosophy (Wilhelm Halbfass), wind to the history of religion (Bettina Bäumer), fire to classical philology (Peter Schreiner), water to a specialist on Indian medicine (Arion Rosu) and earth to anthropology (Gabriella Eichinger Ferro-Luzzi, specializing on Tamil literature). Les articles du présent volume, issus d'un symposium international ayant eu lieu à l'Université de Lausanne en juin 1998, présentent la perception des éléments comme base de recherche de l'étude des religions (Maya Burger), exemplifiée à l'aide des traditions hindoues. Chaque élément est traité par un spécialiste d'une discipline académique particulière dans le but de souligner la variété des approches nécessaire à la discipline d'histoire des religions. L'éther (akasa) a été considéré sous l'angle de la philosophie (Wilhelm Halbfass), le vent sous celui de l'histoire des religions (Bettina Bäumer), le feu sous celui de la philologie classique (Peter Schreiner), l'eau par un spécialiste de la médecine indienne (Arion Rosu) et la terre sous l'angle de l'anthropologie (Gabriella Eichinger Ferro-Luzzi, se concentrant sur la littérature tamoule).

Locally univalent functions, VMOA, and the Dirichlet space

"Vegeu el resum a l'inici del document del fitxer adjunt."

Defining the site of light perception and initiation of phototropism in Arabidopsis.

Phototropism is an adaptive response allowing plants to optimize photosynthetic light capture. This is achieved by asymmetric growth between the shaded and lit sides of the stimulated organ. In grass seedlings, the site of phototropin-mediated light perception is distinct from the site of bending; however, in dicotyledonous plants (e.g., Arabidopsis), spatial aspects of perception remain debatable. We use morphological studies and genetics to show that phototropism can occur in the absence of the root, lower hypocotyl, hypocotyl apex, and cotyledons. Tissue-specific expression of the phototropin1 (phot1) photoreceptor demonstrates that light sensing occurs in the upper hypocotyl and that expression of phot1 in the hypocotyl elongation zone is sufficient to enable a normal phototropic response. Moreover, we show that efficient phototropism occurs when phot1 is expressed from endodermal, cortical, or epidermal cells and that its local activation rapidly leads to a global response throughout the seedling. We propose that spatial aspects in the steps leading from light perception to growth reorientation during phototropism differ between grasses and dicots. These results are important to properly interpret genetic experiments and establish a model connecting light perception to the growth response, including cellular and morphological aspects.

The Perception of the Elements in the Hindu Traditions

The essays in this volume, contributions to an international symposium at the University of Lausanne in June 1998, represent the perception of the elements as a framework for the history of religions (Maya Burger), exemplified by the Hindu traditions. Each element is treated by a specialist in a different academic field in order to bring out a variety of approaches important to the discipline of the history of religion. Ether (akasa) was assigned to philosophy (Wilhelm Halbfass), wind to the history of religion (Bettina Bäumer), fire to classical philology (Peter Schreiner), water to a specialist on Indian medicine (Arion Rosu) and earth to anthropology (Gabriella Eichinger Ferro-Luzzi, specializing on Tamil literature). Les articles du présent volume, issus d'un symposium international ayant eu lieu à l'Université de Lausanne en juin 1998, présentent la perception des éléments comme base de recherche de l'étude des religions (Maya Burger), exemplifiée à l'aide des traditions hindoues. Chaque élément est traité par un spécialiste d'une discipline académique particulière dans le but de souligner la variété des approches nécessaire à la discipline d'histoire des religions. L'éther (akasa) a été considéré sous l'angle de la philosophie (Wilhelm Halbfass), le vent sous celui de l'histoire des religions (Bettina Bäumer), le feu sous celui de la philologie classique (Peter Schreiner), l'eau par un spécialiste de la médecine indienne (Arion Rosu) et la terre sous l'angle de l'anthropologie (Gabriella Eichinger Ferro-Luzzi, se concentrant sur la littérature tamoule).

Segmentation of brain structures in presence of a space-occupying lesion.

Brain deformations induced by space-occupying lesions may result in unpredictable position and shape of functionally important brain structures. The aim of this study is to propose a method for segmentation of brain structures by deformation of a segmented brain atlas in presence of a space-occupying lesion. Our approach is based on an a priori model of lesion growth (MLG) that assumes radial expansion from a seeding point and involves three steps: first, an affine registration bringing the atlas and the patient into global correspondence; then, the seeding of a synthetic tumor into the brain atlas providing a template for the lesion; finally, the deformation of the seeded atlas, combining a method derived from optical flow principles and a model of lesion growth. The method was applied on two meningiomas inducing a pure displacement of the underlying brain structures, and segmentation accuracy of ventricles and basal ganglia was assessed. Results show that the segmented structures were consistent with the patient's anatomy and that the deformation accuracy of surrounding brain structures was highly dependent on the accurate placement of the tumor seeding point. Further improvements of the method will optimize the segmentation accuracy. Visualization of brain structures provides useful information for therapeutic consideration of space-occupying lesions, including surgical, radiosurgical, and radiotherapeutic planning, in order to increase treatment efficiency and prevent neurological damage.

Las nuevas tecnologías en la circulación de los discursos literarios y artísticos

La acelerada invención de nuevos hardware y software van modificando, casi diariamente, la percepción del mundo, y, por lo tanto, la producción cultural, permeabilizando conceptos como arte-literatura, cuadro-libro, imagen-texto. Si bien estas parejas han sido siempre objeto del discurso teórico, la discusión asume hoy una urgencia creciente al momento que las nuevas tecnologías exponen lo que estaba refugiado en el reino de la teoría. La misma forma de comprender la realidad se ve afectada por la inmediatez de estos medios. La investigación analiza la obra de diferentes autores de los nuevos medios que trabajan en torno a la problemática de la representación de la memoria en esta perspectiva contemporánea. El trabajo de investigación desarrollado en la Tesis Doctoral se centra en la forma de representación de la memoria, así como esta planteada en la obra de Chris Marker. Interesan especialmente los últimos dispositivos creados por el autor en el marco de las llamadas nuevas tecnologías y los nuevos espacios de exposición de cine. El proyecto propone un análisis en torno a la memoria que dichos discursos sugieren a través de los temas que les son propios: archivo, identidades culturales, contribución del espectador, base de datos y tratamiento tecnológico de la información. Se ha seleccionado la obra de Chris Marker por las características de realización y de discurso que permiten una amplia discusión sobre las llamadas nuevas tecnologías y el mundo que éstas representan en el nuevo espacio híbrido construido entre las artes visuales, la literatura y la tecnología.

GWAS of human bitter taste perception identifies new loci and reveals additional complexity of bitter taste genetics.

Human perception of bitterness displays pronounced interindividual variation. This phenotypic variation is mirrored by equally pronounced genetic variation in the family of bitter taste receptor genes. To better understand the effects of common genetic variations on human bitter taste perception, we conducted a genome-wide association study on a discovery panel of 504 subjects and a validation panel of 104 subjects from the general population of São Paulo in Brazil. Correction for general taste-sensitivity allowed us to identify a SNP in the cluster of bitter taste receptors on chr12 (10.88- 11.24 Mb, build 36.1) significantly associated (best SNP: rs2708377, P = 5.31 × 10(-13), r(2) = 8.9%, β = -0.12, s.e. = 0.016) with the perceived bitterness of caffeine. This association overlaps with-but is statistically distinct from-the previously identified SNP rs10772420 influencing the perception of quinine bitterness that falls in the same bitter taste cluster. We replicated this association to quinine perception (P = 4.97 × 10(-37), r(2) = 23.2%, β = 0.25, s.e. = 0.020) and additionally found the effect of this genetic locus to be concentration specific with a strong impact on the perception of low, but no impact on the perception of high concentrations of quinine. Our study, thus, furthers our understanding of the complex genetic architecture of bitter taste perception.

Laboratori Virtual de Psicologia Bàsica

El Laboratori Virtual de Psicologia Bàsica (LVPB) és una eina que acompanya a l’estudiant en un recorregut a través d’experiments que s’han convertit en clàssics de la Psicologia Cognitiva. La plataforma reprodueix experiments provinents de l’estudi de l’atenció, l’emoció, el llenguatge, la memòria, la motivació, el pensament i la percepció. En cada experiment, el LVPB presenta un text introductori amb alguns articles de referència on es van proposar per primera vegada aquests experiments. El LVPB es basa en la plataforma d’e-learning Moodle, el que permet que cada estudiant tingui el seu propi espai en el qual guardar les dades, els resultats i les anàlisis que hagi realitzat. Tota la interacció amb el sistema queda enregistrada i pot ésser consultada tant per l’estudiant com pel seu professor en qualsevol moment. Això permet que el LVPB pugui ser utilitzat també com a eina d’avaluació per part del professor. La plataforma es troba disponible en la següent adreça: http://psicovirtual.uab.es/lvpb

Gaussian estimates for the density of the non-linear stochastic heat equation in any space dimension

In this paper, we establish lower and upper Gaussian bounds for the probability density of the mild solution to the stochastic heat equation with multiplicative noise and in any space dimension. The driving perturbation is a Gaussian noise which is white in time with some spatially homogeneous covariance. These estimates are obtained using tools of the Malliavin calculus. The most challenging part is the lower bound, which is obtained by adapting a general method developed by Kohatsu-Higa to the underlying spatially homogeneous Gaussian setting. Both lower and upper estimates have the same form: a Gaussian density with a variance which is equal to that of the mild solution of the corresponding linear equation with additive noise.

Decentralization, happiness and the perception of institutions

This paper analyses whether the different powers and resources at the disposal of local and regional governments across Europe deliver greater satisfaction with political institutions and lead to greater personal happiness. The analysis uses microdata from the four available waves of the European social survey (2002, 2004, 2006 and 2008), including more than 160,000 observations of individuals living in 29 European countries. Our results reveal that political and fiscal decentralization have a positive and significant effect on individuals’ overall happiness. Fiscal decentralization also exerts a significant effect on the level of satisfaction with political and economic institutions and with the education and health systems, whereas the effect of political decentralization on these variables is more limited. The results show that citizens seem to be happier with the actual capacity of their local governments to deliver than with the general principle that they can have a say on their daily politics and policies. Keywords: Happiness, well-being, satisfaction, fiscal and political decentralization, Europe. JEL codes: H11, H77

Stress Perception in Public Organizations: Expanding the Job Demands - Job Resources Model by Including Public Service Motivation

Although stress has been a longstanding issue in organizations and management studies, it has never been studied in relation to Public Service Motivation. This article therefore aims to integrate PSM into the job demands-job resources model of stress in order to determine whether PSM might contribute to stress in public organizations. Drawing upon original data from a questionnaire in a Swiss municipality, this study unsurprisingly shows that "red tape" is an antecedent of stress perception, whereas satisfaction with organizational support, positive feedback, and recognition significantly decrease the level of perceived stress. Astonishingly, the empirical results show that PSM is positively and significantly related to stress perception. By increasing individuals' expectations towards their jobs, PSM might thus contribute to increased pressure on public agents. Ultimately, this article investigates the "dark side" of PSM, which has been neglected by the literature thus far.