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.

La contribution de la stéréoscopie à la constance de forme

Le but de cette étude est de vérifier l'apport de la stéréoscopie dans le phénomène de la constance de forme. La méthode utilisée consiste à mesurer la performance de différents participants (temps de réponse et de taux d'erreurs) à une tâche de prospection visuelle. Quatre groupes de participants ont effectué la tâche. Le premier groupe a été exposé à une présentation stéréoscopique des stimuli, le deuxième groupe à une présentation des stimuli en stéréoscopie inversée (la disparité binoculaire était inversée), le troisième groupe à des stimuli comprenant une information de texture, mais sans stéréoscopie et le quatrième groupe à des stimuli bi-dimensionnels, sans texture. Une interaction entre les effets de rotation (points de vue familiers vs. points de vue non familiers) et le type d'information de profondeur disponible (stéréoscopie, stéréoscopie inversée, texture ou ombrage) a été mise en évidence, le coût de rotation étant plus faible au sein du groupe exposé à une présentation en stéréoscopie inversée. Ces résultats appuient l'implication de représentations tridimensionnelles dans le traitement de l'information visuelle.

Étude du cortex prémoteur et préfrontal lors de la prise de décision pendant l'intégration temporelle des informations

Une variété de modèles sur le processus de prise de décision dans divers contextes présume que les sujets accumulent les évidences sensorielles, échantillonnent et intègrent constamment les signaux pour et contre des hypothèses alternatives. L'intégration continue jusqu'à ce que les évidences en faveur de l'une des hypothèses dépassent un seuil de critère de décision (niveau de preuve exigé pour prendre une décision). De nouveaux modèles suggèrent que ce processus de décision est plutôt dynamique; les différents paramètres peuvent varier entre les essais et même pendant l’essai plutôt que d’être un processus statique avec des paramètres qui ne changent qu’entre les blocs d’essais. Ce projet de doctorat a pour but de démontrer que les décisions concernant les mouvements d’atteinte impliquent un mécanisme d’accumulation temporelle des informations sensorielles menant à un seuil de décision. Pour ce faire, nous avons élaboré un paradigme de prise de décision basée sur un stimulus ambigu afin de voir si les neurones du cortex moteur primaire (M1), prémoteur dorsal (PMd) et préfrontal (DLPFc) démontrent des corrélats neuronaux de ce processus d’accumulation temporelle. Nous avons tout d’abord testé différentes versions de la tâche avec l’aide de sujets humains afin de développer une tâche où l’on observe le comportement idéal des sujets pour nous permettre de vérifier l’hypothèse de travail. Les données comportementales chez l’humain et les singes des temps de réaction et du pourcentage d'erreurs montrent une augmentation systématique avec l'augmentation de l'ambigüité du stimulus. Ces résultats sont cohérents avec les prédictions des modèles de diffusion, tel que confirmé par une modélisation computationnelle des données. Nous avons, par la suite, enregistré des cellules dans M1, PMd et DLPFc de 2 singes pendant qu'ils s'exécutaient à la tâche. Les neurones de M1 ne semblent pas être influencés par l'ambiguïté des stimuli mais déchargent plutôt en corrélation avec le mouvement exécuté. Les neurones du PMd codent la direction du mouvement choisi par les singes, assez rapidement après la présentation du stimulus. De plus, l’activation de plusieurs cellules du PMd est plus lente lorsque l'ambiguïté du stimulus augmente et prend plus de temps à signaler la direction de mouvement. L’activité des neurones du PMd reflète le choix de l’animal, peu importe si c’est une bonne réponse ou une erreur. Ceci supporte un rôle du PMd dans la prise de décision concernant les mouvements d’atteinte. Finalement, nous avons débuté des enregistrements dans le cortex préfrontal et les résultats présentés sont préliminaires. Les neurones du DLPFc semblent beaucoup plus influencés par les combinaisons des facteurs de couleur et de position spatiale que les neurones du PMd. Notre conclusion est que le cortex PMd est impliqué dans l'évaluation des évidences pour ou contre la position spatiale de différentes cibles potentielles mais assez indépendamment de la couleur de celles-ci. Le cortex DLPFc serait plutôt responsable du traitement des informations pour la combinaison de la couleur et de la position des cibles spatiales et du stimulus ambigu nécessaire pour faire le lien entre le stimulus ambigu et la cible correspondante.

Autonomes Performance-Management in dienstorientierten Architekturen

Die Bedeutung des Dienstgüte-Managements (SLM) im Bereich von Unternehmensanwendungen steigt mit der zunehmenden Kritikalität von IT-gestützten Prozessen für den Erfolg einzelner Unternehmen. Traditionell werden zur Implementierung eines wirksamen SLMs Monitoringprozesse in hierarchischen Managementumgebungen etabliert, die einen Administrator bei der notwendigen Rekonfiguration von Systemen unterstützen. Auf aktuelle, hochdynamische Softwarearchitekturen sind diese hierarchischen Ansätze jedoch nur sehr eingeschränkt anwendbar. Ein Beispiel dafür sind dienstorientierte Architekturen (SOA), bei denen die Geschäftsfunktionalität durch das Zusammenspiel einzelner, voneinander unabhängiger Dienste auf Basis deskriptiver Workflow-Beschreibungen modelliert wird. Dadurch ergibt sich eine hohe Laufzeitdynamik der gesamten Architektur. Für das SLM ist insbesondere die dezentrale Struktur einer SOA mit unterschiedlichen administrativen Zuständigkeiten für einzelne Teilsysteme problematisch, da regelnde Eingriffe zum einen durch die Kapselung der Implementierung einzelner Dienste und zum anderen durch das Fehlen einer zentralen Kontrollinstanz nur sehr eingeschränkt möglich sind. Die vorliegende Arbeit definiert die Architektur eines SLM-Systems für SOA-Umgebungen, in dem autonome Management-Komponenten kooperieren, um übergeordnete Dienstgüteziele zu erfüllen: Mithilfe von Selbst-Management-Technologien wird zunächst eine Automatisierung des Dienstgüte-Managements auf Ebene einzelner Dienste erreicht. Die autonomen Management-Komponenten dieser Dienste können dann mithilfe von Selbstorganisationsmechanismen übergreifende Ziele zur Optimierung von Dienstgüteverhalten und Ressourcennutzung verfolgen. Für das SLM auf Ebene von SOA Workflows müssen temporär dienstübergreifende Kooperationen zur Erfüllung von Dienstgüteanforderungen etabliert werden, die sich damit auch über mehrere administrative Domänen erstrecken können. Eine solche zeitlich begrenzte Kooperation autonomer Teilsysteme kann sinnvoll nur dezentral erfolgen, da die jeweiligen Kooperationspartner im Vorfeld nicht bekannt sind und – je nach Lebensdauer einzelner Workflows – zur Laufzeit beteiligte Komponenten ausgetauscht werden können. In der Arbeit wird ein Verfahren zur Koordination autonomer Management-Komponenten mit dem Ziel der Optimierung von Antwortzeiten auf Workflow-Ebene entwickelt: Management-Komponenten können durch Übertragung von Antwortzeitanteilen untereinander ihre individuellen Ziele straffen oder lockern, ohne dass das Gesamtantwortzeitziel dadurch verändert wird. Die Übertragung von Antwortzeitanteilen wird mithilfe eines Auktionsverfahrens realisiert. Technische Grundlage der Kooperation bildet ein Gruppenkommunikationsmechanismus. Weiterhin werden in Bezug auf die Nutzung geteilter, virtualisierter Ressourcen konkurrierende Dienste entsprechend geschäftlicher Ziele priorisiert. Im Rahmen der praktischen Umsetzung wird die Realisierung zentraler Architekturelemente und der entwickelten Verfahren zur Selbstorganisation beispielhaft für das SLM konkreter Komponenten vorgestellt. Zur Untersuchung der Management-Kooperation in größeren Szenarien wird ein hybrider Simulationsansatz verwendet. Im Rahmen der Evaluation werden Untersuchungen zur Skalierbarkeit des Ansatzes durchgeführt. Schwerpunkt ist hierbei die Betrachtung eines Systems aus kooperierenden Management-Komponenten, insbesondere im Hinblick auf den Kommunikationsaufwand. Die Evaluation zeigt, dass ein dienstübergreifendes, autonomes Performance-Management in SOA-Umgebungen möglich ist. Die Ergebnisse legen nahe, dass der entwickelte Ansatz auch in großen Umgebungen erfolgreich angewendet werden kann.

Achieving Real-Time Mode Estimation through Offline Compilation

As exploration of our solar system and outerspace move into the future, spacecraft are being developed to venture on increasingly challenging missions with bold objectives. The spacecraft tasked with completing these missions are becoming progressively more complex. This increases the potential for mission failure due to hardware malfunctions and unexpected spacecraft behavior. A solution to this problem lies in the development of an advanced fault management system. Fault management enables spacecraft to respond to failures and take repair actions so that it may continue its mission. The two main approaches developed for spacecraft fault management have been rule-based and model-based systems. Rules map sensor information to system behaviors, thus achieving fast response times, and making the actions of the fault management system explicit. These rules are developed by having a human reason through the interactions between spacecraft components. This process is limited by the number of interactions a human can reason about correctly. In the model-based approach, the human provides component models, and the fault management system reasons automatically about system wide interactions and complex fault combinations. This approach improves correctness, and makes explicit the underlying system models, whereas these are implicit in the rule-based approach. We propose a fault detection engine, Compiled Mode Estimation (CME) that unifies the strengths of the rule-based and model-based approaches. CME uses a compiled model to determine spacecraft behavior more accurately. Reasoning related to fault detection is compiled in an off-line process into a set of concurrent, localized diagnostic rules. These are then combined on-line along with sensor information to reconstruct the diagnosis of the system. These rules enable a human to inspect the diagnostic consequences of CME. Additionally, CME is capable of reasoning through component interactions automatically and still provide fast and correct responses. The implementation of this engine has been tested against the NEAR spacecraft advanced rule-based system, resulting in detection of failures beyond that of the rules. This evolution in fault detection will enable future missions to explore the furthest reaches of the solar system without the burden of human intervention to repair failed components.

Fletes nacionales e internacionales para perfiles logísticos de los diferentes sectores en Colombia

En la actualidad, la actividad económica de Colombia se divide en sectores y subsectores que contribuyen al crecimiento del país en términos mercantiles. Al no existir un estudio sobre la logística en cada uno de estos, muchas condiciones favorables para el desarrollo económico tales como la excelente ubicación del país, puertos estratégicamente localizados que facilitan el comercio exterior y demás, se desaprovechan y no permiten a las empresas lograr un mayor control respecto al flujo tanto de productos como de información. Ahora bien, para la movilización de los productos de cada sector se debe hacer uso de transporte terrestre, marítimo, aéreo o sistemas multimodales que sean manejados de la forma más eficiente. Sin embargo, por términos de infraestructura vial en caso del transporte terrestre, las empresas deben incurrir en altos costos que afectan todo el rendimiento de la cadena de valor, no solo a nivel monetario sino también en tiempos de respuesta. Poder evidenciar el impacto de la infraestructura vial interna en la cadena de suministro, además de las diferentes etapas que se deben tener en cuenta para el comercio a nivel internacional, permitiría a los empresarios de los diferentes sectores económicos en Colombia, poder desarrollar planes de mejora en sus procesos internos y externos, así como prósperas relaciones con clientes. Adicionalmente, respecto a los procesos de exportación, la diversificación de mercados y productos contribuye a un mejor aprovechamiento de tratados de libre comercio, factor que favorece la competitividad y la posibilidad de alianzas estratégicas que permitan hacer frente a la globalización de la economía, que a su vez asegura la perdurabilidad de una empresa en cada uno de los sectores estudiados. El desarrollo de este proyecto permitirá no solamente conocer los costos promedio en los que se incurre para movilizar productos según las condiciones de las cadenas de valor de cada sector, sino también las rutas alternativas que puede tomar la mercancía con el fin de lograr una efectividad del proceso del transporte y de igual forma, tomar medidas respecto a la competitividad de una empresa a nivel de almacenamiento y distribución.

Análisis al Proceso de Titulación Minera en Colombia desde TOC (Theory Of Constraints)

El incumplimiento reiterado de la normatividad y políticas relacionadas con los tiempos de respuesta del proceso de contratación minera del país, desarrollado actualmente por la recién creada Agencia Nacional de Minería ANM, ha suscitado que la administración del recurso minero no se realice bajo los principios de eficiencia, eficacia, economía y celeridad. Estas debilidades manifiestas provocan represamientos en la resolución de trámites, congelación de áreas para contratar, sobrecostos, demoras en los tiempos de respuesta establecidos por la normatividad vigente y trae como consecuencia incertidumbre en los inversionistas mineros y pérdidas por concepto de recaudo de canon superficiario, entre otras. El objetivo del presente trabajo de investigación consiste en analizar el proceso de titulación minera de Colombia a partir de la filosofía de mejora continua desarrollado en la teoría de restricciones TOC (Theory Of Constraints), para poder identificar cuáles son los cuellos de botella que no permiten que el proceso fluya de manera adecuada y proponer alternativas de mejora, que con su implementación exploten y subordinen la limitaciones al sistema.

Recent changes in solar outputs and the global mean surface temperature. III. Analysis of contributions to global mean air surface temperature rise

A multivariate fit to the variation in global mean surface air temperature anomaly over the past half century is presented. The fit procedure allows for the effect of response time on the waveform, amplitude and lag of each radiative forcing input, and each is allowed to have its own time constant. It is shown that the contribution of solar variability to the temperature trend since 1987 is small and downward; the best estimate is -1.3% and the 2sigma confidence level sets the uncertainty range of -0.7 to -1.9%. The result is the same if one quantifies the solar variation using galactic cosmic ray fluxes (for which the analysis can be extended back to 1953) or the most accurate total solar irradiance data composite. The rise in the global mean air surface temperatures is predominantly associated with a linear increase that represents the combined effects of changes in anthropogenic well-mixed greenhouse gases and aerosols, although, in recent decades, there is also a considerable contribution by a relative lack of major volcanic eruptions. The best estimate is that the anthropogenic factors contribute 75% of the rise since 1987, with an uncertainty range (set by the 2sigma confidence level using an AR(1) noise model) of 49–160%; thus, the uncertainty is large, but we can state that at least half of the temperature trend comes from the linear term and that this term could explain the entire rise. The results are consistent with the intergovernmental panel on climate change (IPCC) estimates of the changes in radiative forcing (given for 1961–1995) and are here combined with those estimates to find the response times, equilibrium climate sensitivities and pertinent heat capacities (i.e. the depth into the oceans to which a given radiative forcing variation penetrates) of the quasi-periodic (decadal-scale) input forcing variations. As shown by previous studies, the decadal-scale variations do not penetrate as deeply into the oceans as the longer term drifts and have shorter response times. Hence, conclusions about the response to century-scale forcing changes (and hence the associated equilibrium climate sensitivity and the temperature rise commitment) cannot be made from studies of the response to shorter period forcing changes.

Shaking hands: Priming by social action effects

In a semi-naturalistic response-effect compatibility paradigm, participants were given the opportunity to learn that hand-shaking actions would be followed by social effects (human hand-shaking stimuli from a third-person perspective) or inanimate effects (block arrow stimuli). Relative to the actions, these effects appeared on the same or the opposite side of the screen (positional compatibility), and pointed towards or away from the response hand (directional compatibility). After learning, response times indicated a positional compatibility effect for both social and inanimate effects, but a directional compatibility effect occurred only for social action effects. These findings indicate that actions can be represented, not only by their effects on the inanimate world, but also by their effects on the actions of others. They are consistent with ideomotor theory, and with the view that actions are represented by bidirectional response-effect associations. They also have implications with respect to the origins and on-line control of imitation and the systems supporting imitation.

Markers of intestinally-derived lipoproteins: application to studies of altered diet and meal fatty acid compositions

BACKGROUND AND AIM: The atherogenic potential of dietary derived lipids, chylomicrons (CM) and their remnants (CMr) is now becoming more widely recognised. To investigate factors effecting levels of CM and CMr and their importance in coronary heart disease risk it is essential to use a specific method of quantification. Two studies were carried out to investigate: (i) effects of increased daily intake of long chain n-3 polyunsaturated fatty acid (LC n-3 PUFA), and (ii) effects of increasing meal monounsaturated fatty acid (MUFA) content on the postprandial response of intestinally-derived lipoproteins. The contribution of the intestinally-derived lipoproteins to total lipaemia was assessed by triacylglycerol-rich lipoprotein (TRL) apolipoprotein B-48 (apo B-48) and retinyl ester (RE) concentrations. METHODS AND RESULTS: In a randomised controlled crossover trial (placebo vs LC n-3 PUFA) a mean daily intake of 1.4 g/day of LC n-3 PUFA failed to reduce fasting and postprandial triacylglycerol (TAG) response in 9 healthy male volunteers. Although the pattern and nature of the apo B-48 response was consistent with the TAG response following the two diets, the postprandial RE response differed on the LC n-3 PUFA diet with a lower early RE response and a delayed and more marked increase in RE in the late postprandial period compared with the control diet, but the differences did not reach levels of statistical significance. In the meal study there was no effect of MUFA/SFA content on the total lipaemic response to the meals nor on the contribution of intestinally derived lipoproteins evaluated as TAG, apo B-48 and RE responses in the TRL fraction. In both studies, the RE and apo B-48 measurements provided broadly similar information with respect to lack of effects of dietary or meal fatty acid composition and the presence of single or multiple peak responses. However the apo B-48 and RE measurements differed with respect to the timing of their peak response times, with a delayed RE peak, relalive to apo B-48, of approximately 2-3 hours for the LC n-3 PUFA diet (p = 0.002) study and 1-1.5 hours for the meal MUFA/SFA study. CONCLUSIONS: It was concluded that there are limitations of using RE as a specific CM marker, apo B-48 quantitation was found to be a more appropriate method for CM and CMr quantitation. However it was still considered of value to measure RE as it provided additional information regarding the incorporation of other constituents into the CM particle.

“I still can’t question”: issues affecting EFL development in an immersion environment

This study examined the development of EFL proficiency in an immersion environment. Adult Chinese speakers of English were tested at the beginning and end of a ten-month period of immersion in the UK on their acquisition of English question forms using a timed grammaticality judgement task. Participants showed significantly faster response times after ten months, but no significant difference in accuracy of target-like judgements, suggesting that immersion benefits fluency more than accuracy.

Time to decide? Simplicity and congruity in comparative judgment

What is the relationship between magnitude judgments relying on directly available characteristics versus probabilistic cues? Question frame was manipulated in a comparative judgment task previously assumed to involve inference across a probabilistic mental model (e.g., “which city is largest” – the “larger” question – versus “which city is smallest” – the “smaller” question). Participants identified either the largest or smallest city (Experiments 1a, 2) or the richest or poorest person (Experiment 1b) in a three-alternative forced choice (3-AFC) task (Experiment 1) or 2-AFC task (Experiment 2). Response times revealed an interaction between question frame and the number of options recognized. When asked the smaller question, response times were shorter when none of the options were recognized. The opposite pattern was found when asked the larger question: response time was shorter when all options were recognized. These task-stimuli congruity results in judgment under uncertainty are consistent with, and predicted by, theories of magnitude comparison which make use of deductive inferences from declarative knowledge.

Visual search for basic emotional expressions in autism; impaired processing of anger, fear and sadness, but a typical happy face advantage

Facial expression recognition was investigated in 20 males with high functioning autism (HFA) or Asperger syndrome (AS), compared to typically developing individuals matched for chronological age (TD CA group) and verbal and non-verbal ability (TD V/NV group). This was the first study to employ a visual search, “face in the crowd” paradigm with a HFA/AS group, which explored responses to numerous facial expressions using real-face stimuli. Results showed slower response times for processing fear, anger and sad expressions in the HFA/AS group, relative to the TD CA group, but not the TD V/NV group. Reponses to happy, disgust and surprise expressions showed no group differences. Results are discussed with reference to the amygdala theory of autism.

Many-body effect in electrorheological responses

The many-body effect in the kinetic responses of ER fluids is studied by a molecular-dynamic simulation method. The mutual polarization effects of the particles are considered by self-consistently calculating the dipole strength on each particle according to the external field and the dipole field due to all the other particles in the fluids. The many-body effect is found to increase with the enhancement of the particle concentration and the permittivity ratio between the solvent and the particles. The calculated response times are shorter than that predicted with the 'point-dipole' model and agree very well with experimental results. The many-body effect enhances the shear stresses of the fluids by several times. But they are not proportional to the many-body correction factor lambda as expected. This is due to the fact that larger interaction forces between the particles lead to coarsening of the fibers formed in the suspensions. The results show that the many-body and multipolar interaction between the particles must be treated comprehensively in the simulations in order to get more reliable results.

Physiological and behavioral patterns of corruption

We study the behavior and emotional arousal of the participants in an experimental auction, leading to an asymmetric social dilemma involving an auctioneer and two bidders. An antisocial transfer (bribe) which is beneficial for the auctioneer (official) is paid, if promised, by the winner of the auction. Some pro-social behavior on both the auctioneers' and the bidders' sides is observed even in the absence of any punishment mechanism (Baseline, Treatment 0). However, pro-social behavior is adopted by the vast majority of subjects when the loser of the auction can inspect the transaction between the winner and the auctioneer (Inspection, Treatment 1). The inspection and punishment mechanism is such that, if a bribe is (not) revealed, both corrupt agents (the denouncing bidder) lose(s) this period's payoffs. This renders the inspection option unprofitable for the loser and is rarely used, especially towards the end of the session, when pro-social behavior becomes pervasive. Subjects' emotional arousal was obtained through skin conductance responses. Generally speaking, our findings suggest that stronger emotions are associated with decisions deviating from pure monetary reward maximization, rather than with (un)ethical behavior per se. In fact, using response times as a measure of the subject's reflection during the decision-making process, we can associate emotional arousal with the conflict between primary or instinctive and secondary or contemplative motivations and, more specifically, with deviations from the subject's pure monetary interest.