Individual Differences in Global/Local Processing Bias and the Attentional Blink

When the second of two targets (T2) is presented temporally close to the first target (T1) in rapid serial visual presentation, accuracy to detect/identify T2 is markedly reduced as compared to longer target separations. This is known as the attentional blink (AB), and is thought to reflect a limitation of selective attention. While most individuals show an AB, research has demonstrated that individuals are variously susceptible to this effect. To explain these differences, Dale and Arnell (2010) examined whether dispositional differences in attentional breadth, as measured by the Navon letter task, could predict individual AB magnitude. They found that individuals who showed a natural bias toward the broad, global level of Navon letter stimuli were less susceptible to the AB as compared to individuals who showed a natural bias toward the detailed, local aspects of Navon letter stimuli. This suggests that individuals who naturally broaden their attention can overcome the AB. However, it was unclear how stable these individual differences were over time, and whether a variety of global/local tasks could predict AB performance. As such, the purpose of this dissertation was to investigate, through four empirical studies, the nature of individual differences in both global/local bias and the AB, and how these differences in attentional breadth can modulate AB performance. Study 1 was designed to examine the stability of dispositional global/local biases over time, as well as the relationships among three different global/local processing measures. Study 2 examined the stability of individual differences in the AB, as well as the relationship among two distinct AB tasks. Study 3 examined whether the three distinct global/local tasks used in Study 1 could predict performance on the two AB tasks from Study 2. Finally, Study 4 explored whether individual differences in global/local bias could be manipulated by exposing participants to high/low spatial frequencies and Navon stimuli. In Study 1, I showed that dispositional differences in global/local bias were reliable over a period of at least a week, demonstrating that these individual biases may be trait-like. However, the three tasks that purportedly measure global/local bias were unrelated to each other, suggesting that they measure unique aspects of global/local processing. In Study 2, I found that individual variation in AB performance was also reliable over a period of at least a week, and that the two AB task versions were correlated. Study 3 showed that dispositional global/local biases, as measured by the three tasks from Study 1, predicted AB magnitude, such that individuals who were naturally globally biased had smaller ABs. Finally, in Study 4 I demonstrated that these dispositional global/local biases are resistant to both spatial frequency and Navon letter manipulations, indicating that these differences are robust and intractable. Overall, the results of the four studies in this dissertation help clarify the role of individual differences in attentional breadth in selective attention.

Interpreting Quantifier Scope Ambiguity: Evidence of Heuristic First, Algorithmic Second Processing

The present work suggests that sentence processing requires both heuristic and algorithmic processing streams, where the heuristic processing strategy precedes the algorithmic phase. This conclusion is based on three self-paced reading experiments in which the processing of two-sentence discourses was investigated, where context sentences exhibited quantifier scope ambiguity. Experiment 1 demonstrates that such sentences are processed in a shallow manner. Experiment 2 uses the same stimuli as Experiment 1 but adds questions to ensure deeper processing. Results indicate that reading times are consistent with a lexical-pragmatic interpretation of number associated with context sentences, but responses to questions are consistent with the algorithmic computation of quantifier scope. Experiment 3 shows the same pattern of results as Experiment 2, despite using stimuli with different lexicalpragmatic biases. These effects suggest that language processing can be superficial, and that deeper processing, which is sensitive to structure, only occurs if required. Implications for recent studies of quantifier scope ambiguity are discussed.

Morphonotactic and phonotactic processing in German-speaking adults

Based on the theoretical framework of Dressler and Dziubalska-Kołaczyk (2006a,b), the Strong Morphonotactic Hypothesis will be tested. It assumes that phonotactics helps in decomposition of words into morphemes: if a certain sequence occurs only or only by default over a morpheme boundary and is thus a prototypical morphonotactic sequence, it should be processed faster and more accurately than a purely phonotactic sequence. Studies on typical and atypical first language acquisition in English, Lithuanian and Polish have shown significant differences between the acquisition of morphonotactic and phonotactic consonant clusters: Morphonotactic clusters are acquired earlier and faster by typically developing children, but are more problematic for children with Specific Language Impairment. However, results on acquisition are less clear for German. The focus of this contribution is whether and how German-speaking adults differentiate between morphonotactic and phonotactic consonant clusters and vowel-consonant sequences in visual word recognition. It investigates whether sub-lexical letter sequences are found faster when the target sequence is separated from the word stem by a morphological boundary than when it is a part of a morphological root. An additional factor that is addressed concerns the position of the target cluster in the word. Due to the bathtub effect, sequences in peripheral positions in a word are more salient and thus facilitate processing more than word-internal positions. Moreover, for adults the primacy effect most favors word-initial position (whereas for young children the recency effect most favors word- final position). Our study discusses effects of phonotactic vs. morphonotactic cluster status and of position within the word.

Psychocentricity and participant profiles: implications for lexical processing among multilinguals

Lexical processing among bilinguals is often affected by complex patterns of individual experience. In this paper we discuss the psychocentric perspective on language representation and processing, which highlights the centrality of individual experience in psycholinguistic experimentation. We discuss applications to the investigation of lexical processing among multilinguals and explore the advantages of using high-density experiments with multilinguals. High density experiments are designed to co-index measures of lexical perception and production, as well as participant profiles. We discuss the challenges associated with the characterization of participant profiles and present a new data visualization technique, that we term Facial Profiles. This technique is based on Chernoff faces developed over 40 years ago. The Facial Profile technique seeks to overcome some of the challenges associated with the use of Chernoff faces, while maintaining the core insight that recoding multivariate data as facial features can engage the human face recognition system and thus enhance our ability to detect and interpret patterns within multivariate datasets. We demonstrate that Facial Profiles can code participant characteristics in lexical processing studies by recoding variables such as reading ability, speaking ability, and listening ability into iconically-related relative sizes of eye, mouth, and ear, respectively. The balance of ability in bilinguals can be captured by creating composite facial profiles or Janus Facial Profiles. We demonstrate the use of Facial Profiles and Janus Facial Profiles in the characterization of participant effects in the study of lexical perception and production.

The time-course of lexical activation in Japanese morphographic word recognition: Evidence for a character-driven processing model

This lexical decision study with eye tracking of Japanese two-kanji-character words investigated the order in which a whole two-character word and its morphographic constituents are activated in the course of lexical access, the relative contributions of the left and the right characters in lexical decision, the depth to which semantic radicals are processed, and how nonlinguistic factors affect lexical processes. Mixed-effects regression analyses of response times and subgaze durations (i.e., first-pass fixation time spent on each of the two characters) revealed joint contributions of morphographic units at all levels of the linguistic structure with the magnitude and the direction of the lexical effects modulated by readers’ locus of attention in a left-to-right preferred processing path. During the early time frame, character effects were larger in magnitude and more robust than radical and whole-word effects, regardless of the font size and the type of nonwords. Extending previous radical-based and character-based models, we propose a task/decision-sensitive character-driven processing model with a level-skipping assumption: Connections from the feature level bypass the lower radical level and link up directly to the higher character level.

Blocking Top-down awareness of Kanizsa Figures: An ERP Investigation into Bottom-up Processing of Illusory Contours

Neural models of the processing of illusory contour (ICs) diverge from one another in terms of their emphasis on bottom-up versus top-down constituents. The current study uses a dichoptic fusion paradigm to block top-down awareness of ICs in order to examine possible bottom-up effects. Group results indicate that the N170 ERP component is particularly sensitive to ICs at central occipital sites when top-down awareness of the stimulus is permitted. Furthermore, single-subject statistics reveal that the IC N170 ERP effect is highly variable across individuals in terms of timing and topographical spread. The results suggest that the ubiquitous N170 effect to ICs found in the literature depends, at least in part, on participants’ awareness of the stimulus. Therefore a strong bottom-up model of IC processing at the time of the N170 is unlikely.

Empathy and Emotion Processing in Mild Head Injury and Sub-clinical Psychopathy

The current study sought to investigate the nature of empathic responding and emotion processing in persons who have experienced Mild Head Injury (MHI) and how this relationship between empathetic responding and head injury status may differ in those with higher psychopathic characteristics (i.e., subclinical psychopathy). One-hundred university students (36% reporting having a previous MHI) completed an Emotional Processing Task (EPT) using images of neutral and negative valence (IAPS, 2008) designed to evoke empathy; physiological responses were recorded. Additionally, participants completed measures of cognitive competence and various individual differences (empathy - QCAE; Reniers, 2011; Psychopathy - SRP-III, Williams, Paulhus & Hare, 2007) and demographics questionnaires. MHI was found to be associated with lower affective empathy and physiological reactivity (pulse rate) while viewing images irrespective of valence, reflecting a pattern of generalized underarousal. The empathic deficits observed correlated with the individual’s severity of injury such that the greater number of injury characteristics and symptoms endorsed by a subject, the more dampened the affective and cognitive empathy reactions to stimuli and the lower his/her physiological reactivity. Importantly, psychopathy interacted with head injury status such that the effects of psychopathy were significant only for individuals indicating a MHI. This group, i.e., MHI subjects who scored higher on psychopathy, displayed the greatest compromise in empathic responding. Interestingly, the Callous Affect component of psychopathy was found to account for the empathic and emotion processing deficits observed for individuals who report a MHI; in contrast, the Interpersonal Manipulation component emerged as a better predictor of empathic and emotion deficits observed in the No MHI group. These different patterns may indicate the involvement of different underlying processes in the manifestation of empathic deficits associated with head injury or subclinical psychopathy. It also highlights the importance of assessing for prior head injury in populations with higher psychopathic characteristics due to the possible combined/enhanced influences. The results of this study have important social implications for persons who have experienced a concussion or limited neural trauma since even subtle injury to the head may be sufficient to produce dampened emotion processing, thereby impacting one’s social interactions and engagement (i.e., at risk for social isolation or altered interpersonal success). Individuals who experience MHI in conjunction with certain personality profiles (e.g., higher psychopathic characteristics) may be particularly at risk for being less capable of empathic compassion and socially-acceptable pragmatics and, as a result, may not be responsive to another person’s emotional well-being.

String figures : a study of Cat`s-Cradle in many lands

UANL

The Legal Framing of Computerized Processing of Health Data : A European and Canadian Perspective

The use of information and communication technologies in the health and social service sectors, and the development of multi-centred and international research networks present many benefits for society: for example, better follow-up on an individual’s states of health, better quality of care, better control of expenses, and better communication between healthcare professionals. However, this approach raises issues relative to the protection of privacy: more specifically, to the processing of individual health information.

Intra- and inter-hemispheric interactions in somatosensory processing of pain : dynamical causal modeling analysis of fMRI data

La douleur est une expérience perceptive comportant de nombreuses dimensions. Ces dimensions de douleur sont inter-reliées et recrutent des réseaux neuronaux qui traitent les informations correspondantes. L’élucidation de l'architecture fonctionnelle qui supporte les différents aspects perceptifs de l'expérience est donc une étape fondamentale pour notre compréhension du rôle fonctionnel des différentes régions de la matrice cérébrale de la douleur dans les circuits corticaux qui sous tendent l'expérience subjective de la douleur. Parmi les diverses régions du cerveau impliquées dans le traitement de l'information nociceptive, le cortex somatosensoriel primaire et secondaire (S1 et S2) sont les principales régions généralement associées au traitement de l'aspect sensori-discriminatif de la douleur. Toutefois, l'organisation fonctionnelle dans ces régions somato-sensorielles n’est pas complètement claire et relativement peu d'études ont examiné directement l'intégration de l'information entre les régions somatiques sensorielles. Ainsi, plusieurs questions demeurent concernant la relation hiérarchique entre S1 et S2, ainsi que le rôle fonctionnel des connexions inter-hémisphériques des régions somatiques sensorielles homologues. De même, le traitement en série ou en parallèle au sein du système somatosensoriel constitue un autre élément de questionnement qui nécessite un examen plus approfondi. Le but de la présente étude était de tester un certain nombre d'hypothèses sur la causalité dans les interactions fonctionnelle entre S1 et S2, alors que les sujets recevaient des chocs électriques douloureux. Nous avons mis en place une méthode de modélisation de la connectivité, qui utilise une description de causalité de la dynamique du système, afin d'étudier les interactions entre les sites d'activation définie par un ensemble de données provenant d'une étude d'imagerie fonctionnelle. Notre paradigme est constitué de 3 session expérimentales en utilisant des chocs électriques à trois différents niveaux d’intensité, soit modérément douloureux (niveau 3), soit légèrement douloureux (niveau 2), soit complètement non douloureux (niveau 1). Par conséquent, notre paradigme nous a permis d'étudier comment l'intensité du stimulus est codé dans notre réseau d'intérêt, et comment la connectivité des différentes régions est modulée dans les conditions de stimulation différentes. Nos résultats sont en faveur du mode sériel de traitement de l’information somatosensorielle nociceptive avec un apport prédominant de la voie thalamocorticale vers S1 controlatérale au site de stimulation. Nos résultats impliquent que l'information se propage de S1 controlatéral à travers notre réseau d'intérêt composé des cortex S1 bilatéraux et S2. Notre analyse indique que la connexion S1→S2 est renforcée par la douleur, ce qui suggère que S2 est plus élevé dans la hiérarchie du traitement de la douleur que S1, conformément aux conclusions précédentes neurophysiologiques et de magnétoencéphalographie. Enfin, notre analyse fournit des preuves de l'entrée de l'information somatosensorielle dans l'hémisphère controlatéral au côté de stimulation, avec des connexions inter-hémisphériques responsable du transfert de l'information à l'hémisphère ipsilatéral.

Trois compositions, trois genres musicaux et une démarche programmatique : Le chat noir, La nébuleuse de la tour, Le livre de Thot

La version intégrale de ce mémoire est disponible uniquement pour consultation individuelle à la Bibliothèque de musique de l'Université de Montréal (www.bib.umontreal.ca/MU).

The role of sleep and dreaming in the processing of episodic memory

La présente thèse examine les liens entre le sommeil, la mémoire épisodique et les rêves. Dans une première étude, nous utilisons les technologies de la réalité virtuelle (RV) en liaison avec un paradigme de privation de sommeil paradoxal et de collecte de rêve en vue d'examiner l'hypothèse que le sommeil paradoxal et le rêve sont impliqués dans la consolidation de la mémoire épisodique. Le sommeil paradoxal a été associé au rappel des aspects spatiaux des éléments émotionnels de la tâche RV. De la même façon, l'incorporation de la tâche RV dans les rêves a été associée au rappel des aspects spatiaux de la tâche. De plus, le rappel des aspects factuels et perceptuels de la mémoire épisodique, formé lors de la tâche VR, a été associé au sommeil aux ondes lentes. Une deuxième étude examine l'hypothèse selon laquelle une fonction possible du rêve pourrait être de créer de nouvelles associations entre les éléments de divers souvenirs épisodiques. Un participant a été réveillé 43 fois lors de l'endormissement pour fournir des rapports détaillés de rêves. Les résultats suggèrent qu'un seul rêve peut comporter, dans un même contexte spatiotemporel, divers éléments appartenant aux multiples souvenirs épisodiques. Une troisième étude aborde la question de la cognition lors du sommeil paradoxal, notamment comment les aspects bizarres des rêves, qui sont formés grâce aux nouvelles combinaisons d'éléments de la mémoire épisodique, sont perçus par le rêveur. Les résultats démontrent une dissociation dans les capacités cognitives en sommeil paradoxal caractérisée par un déficit sélectif dans l'appréciation des éléments bizarres des rêves. Les résultats des quatre études suggèrent que le sommeil aux ondes lentes et le sommeil paradoxal sont différemment impliqués dans le traitement de la mémoire épisodique. Le sommeil aux ondes lentes pourrait être implique dans la consolidation de la mémoire épisodique, et le sommeil paradoxal, par l'entremise du rêve, pourrais avoir le rôle d'introduire de la flexibilité dans ce système mnémonique.

Effect of mindfulness meditation on the neural substrates of emotion processing and resting state in experienced and beginner meditators

La méditation par le ‘mindfulness’ favorise la stabilité émotionelle, mais les mécanismes neuroneux qui sous-tendent ces effets sont peu connus. Ce projet investiga l’effet du ‘mindfulness’ sur les réponses cérébrales et subjectives à des images négatives, positives et neutres chez des méditants expérimentés et des débutants au moyen de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Le ‘mindfulness’ atténua l’intensité émotionelle via différents mécanismes cérébraux pour chaque groupe. Comparés aux méditants, les débutants manifestèrent une déactivation de l’amygdale en réponse aux stimuli émotifs durant le ‘mindfulness’. Comparés aux débutants, les méditants exhibèrent une déactivation de régions du réseau du mode par défaut (RMD) pendant le ‘mindfulness’ pour tous stimuli (cortex médian préfrontal [CMP], cortex cingulaire postérieur [CCP]). Le RMD est constitué de régions fonctionnellement connectées, activées au repos et déactivées lors de tâches explicites. Cependant, nous ne connaissons pas les impacts de l’entraînement par la méditation sur la connectivité entre régions du RMD et si ces effets persistent au-delà d’un état méditatif. La connectivité fonctionnelle entre régions du RMD chez les méditants et débutants au repos fut investiguée au moyen de l’IRMf. Comparés aux débutants, les méditants montrèrent une connectivité affaiblie entre subdivisions du CMP, et une connectivité accrue entre le lobule pariétal inférieur et trois regions du RMD. Ces résultats reflètent que les bienfaits immédiats du ‘mindfulness’ sur la psychopathologie pourraient être dûs à une déactivation de régions limbiques impliquées dans la réactivité émotionelle. De plus, les bienfaits à long-terme de la méditation sur la stabilité émotionelle pourrait être dûs à une déactivation de régions corticales et cingulaires impliquées dans l’évaluation de la signification émotive et une connectivité altérée entre régions du RMD à l’état de repos.

Visual information processing during conscious and non-conscious face perception

Les stimuli naturels projetés sur nos rétines nous fournissent de l’information visuelle riche. Cette information varie le long de propriétés de « bas niveau » telles que la luminance, le contraste, et les fréquences spatiales. Alors qu’une partie de cette information atteint notre conscience, une autre partie est traitée dans le cerveau sans que nous en soyons conscients. Les propriétés de l’information influençant l’activité cérébrale et le comportement de manière consciente versus non-consciente demeurent toutefois peu connues. Cette question a été examinée dans les deux derniers articles de la présente thèse, en exploitant les techniques psychophysiques développées dans les deux premiers articles. Le premier article présente la boîte à outils SHINE (spectrum, histogram, and intensity normalization and equalization), développée afin de permettre le contrôle des propriétés de bas niveau de l'image dans MATLAB. Le deuxième article décrit et valide la technique dite des bulles fréquentielles, qui a été utilisée tout au long des études de cette thèse pour révéler les fréquences spatiales utilisées dans diverses tâches de perception des visages. Cette technique offre les avantages d’une haute résolution au niveau des fréquences spatiales ainsi que d’un faible biais expérimental. Le troisième et le quatrième article portent sur le traitement des fréquences spatiales en fonction de la conscience. Dans le premier cas, la méthode des bulles fréquentielles a été utilisée avec l'amorçage par répétition masquée dans le but d’identifier les fréquences spatiales corrélées avec les réponses comportementales des observateurs lors de la perception du genre de visages présentés de façon consciente versus non-consciente. Les résultats montrent que les mêmes fréquences spatiales influencent de façon significative les temps de réponse dans les deux conditions de conscience, mais dans des sens opposés. Dans le dernier article, la méthode des bulles fréquentielles a été combinée à des enregistrements intracrâniens et au Continuous Flash Suppression (Tsuchiya & Koch, 2005), dans le but de cartographier les fréquences spatiales qui modulent l'activation de structures spécifiques du cerveau (l'insula et l'amygdale) lors de la perception consciente versus non-consciente des expressions faciales émotionnelles. Dans les deux régions, les résultats montrent que la perception non-consciente s'effectue plus rapidement et s’appuie davantage sur les basses fréquences spatiales que la perception consciente. La contribution de cette thèse est donc double. D’une part, des contributions méthodologiques à la recherche en perception visuelle sont apportées par l'introduction de la boîte à outils SHINE ainsi que de la technique des bulles fréquentielles. D’autre part, des indications sur les « corrélats de la conscience » sont fournies à l’aide de deux approches différentes.

A Psychophysical Assessment of Multisensory Processing and Multiple Object Tracking in Autism Spectrum Disorders

Les troubles du spectre autistique (TSA) sont actuellement caractérisés par une triade d'altérations, incluant un dysfonctionnement social, des déficits de communication et des comportements répétitifs. L'intégration simultanée de multiples sens est cruciale dans la vie quotidienne puisqu'elle permet la création d'un percept unifié. De façon similaire, l'allocation d'attention à de multiples stimuli simultanés est critique pour le traitement de l'information environnementale dynamique. Dans l'interaction quotidienne avec l'environnement, le traitement sensoriel et les fonctions attentionnelles sont des composantes de base dans le développement typique (DT). Bien qu'ils ne fassent pas partie des critères diagnostiques actuels, les difficultés dans les fonctions attentionnelles et le traitement sensoriel sont très courants parmi les personnes autistes. Pour cela, la présente thèse évalue ces fonctions dans deux études séparées. La première étude est fondée sur la prémisse que des altérations dans le traitement sensoriel de base pourraient être à l'origine des comportements sensoriels atypiques chez les TSA, tel que proposé par des théories actuelles des TSA. Nous avons conçu une tâche de discrimination de taille intermodale, afin d'investiguer l'intégrité et la trajectoire développementale de l'information visuo-tactile chez les enfants avec un TSA (N = 21, âgés de 6 à18 ans), en comparaison à des enfants à DT, appariés sur l’âge et le QI de performance. Dans une tâche à choix forcé à deux alternatives simultanées, les participants devaient émettre un jugement sur la taille de deux stimuli, basé sur des inputs unisensoriels (visuels ou tactiles) ou multisensoriels (visuo-tactiles). Des seuils différentiels ont évalué la plus petite différence à laquelle les participants ont été capables de faire la discrimination de taille. Les enfants avec un TSA ont montré une performance diminuée et pas d'effet de maturation aussi bien dans les conditions unisensorielles que multisensorielles, comparativement aux participants à DT. Notre première étude étend donc des résultats précédents d'altérations dans le traitement multisensoriel chez les TSA au domaine visuo-tactile. Dans notre deuxième étude, nous avions évalué les capacités de poursuite multiple d’objets dans l’espace (3D-Multiple Object Tracking (3D-MOT)) chez des adultes autistes (N = 15, âgés de 18 à 33 ans), comparés à des participants contrôles appariés sur l'âge et le QI, qui devaient suivre une ou trois cibles en mouvement parmi des distracteurs dans un environnement de réalité virtuelle. Les performances ont été mesurées par des seuils de vitesse, qui évaluent la plus grande vitesse à laquelle des observateurs sont capables de suivre des objets en mouvement. Les individus autistes ont montré des seuils de vitesse réduits dans l'ensemble, peu importe le nombre d'objets à suivre. Ces résultats étendent des résultats antérieurs d'altérations au niveau des mécanismes d'attention en autisme quant à l'allocation simultanée de l'attention envers des endroits multiples. Pris ensemble, les résultats de nos deux études révèlent donc des altérations chez les TSA quant au traitement simultané d'événements multiples, que ce soit dans une modalité ou à travers des modalités, ce qui peut avoir des implications importantes au niveau de la présentation clinique de cette condition.