Substrats neuronaux du traitement sémantique des concepts concrets et abstraits : apports de la neuropsychologie par l’étude de patients ayant subi une lobectomie temporale gauche ou droite

La recherche dans le domaine de la mémoire sémantique a permis de documenter l’effet de concrétude (avantage pour les mots concrets relativement aux mots abstraits), et plus récemment, l’effet de concrétude inverse (avantage pour les mots abstraits relativement aux mots concrets). Ces effets, observés chez le sujet sain et dans différentes populations cliniques en neurologie, ont suscité de nombreuses interprétations théoriques, autant sur le plan cognitif que neuroanatomique. En effet, cette double dissociation entre les deux types de concepts suggère que leur traitement doit reposer au moins en partie sur des processus mentaux et neuroanatomiques distincts. Néanmoins, les origines de ces différences restent largement débattues et sont caractérisées par une absence notable de consensus. L’objectif principal de la présente thèse est d’explorer les substrats cérébraux sous-tendant la compréhension des concepts concrets et abstraits. Dans un premier temps, un article de revue de la littérature dresse un état des lieux des connaissances actuelles portant sur le traitement sémantique des mots concrets et abstraits ainsi que sur leurs fondements cérébraux. Cet article met une emphase particulière sur les différences inter-hémisphériques dans le traitement des mots concrets et abstraits (Article 1). Dans un deuxième temps, une étude expérimentale de la compréhension des mots concrets et abstraits a été réalisée auprès de populations cliniques rares, des patients ayant subi soit i) une résection unilatérale de la partie antérieure du lobe temporal (temporo-polaire), soit ii) une résection unilatérale de la région hippocampique (temporale interne) (Article 2). Le premier article fait ressortir la grande hétérogénéité des résultats dans le domaine, et suggère que les différences observées dans le traitement des mots concrets et abstraits peuvent difficilement être interprétées seulement en termes de différences inter-hémisphériques. Les résultats du second article indiquent qu’une lésion de la région temporale antérieure gauche ou droite entraîne une atteinte plus marquée des concepts concrets comparativement aux abstraits, alors qu’une lésion unilatérale des régions temporales internes affecte de manière équivalente le traitement sémantique des deux types de concepts. Les implications théoriques et cliniques de ces résultats sont discutées, ainsi que les limites et perspectives futures.

Conventional and Reciprocal Approaches to the Forward and Inverse Problems of Electroencephalography

Le problème inverse en électroencéphalographie (EEG) est la localisation de sources de courant dans le cerveau utilisant les potentiels de surface sur le cuir chevelu générés par ces sources. Une solution inverse implique typiquement de multiples calculs de potentiels de surface sur le cuir chevelu, soit le problème direct en EEG. Pour résoudre le problème direct, des modèles sont requis à la fois pour la configuration de source sous-jacente, soit le modèle de source, et pour les tissues environnants, soit le modèle de la tête. Cette thèse traite deux approches bien distinctes pour la résolution du problème direct et inverse en EEG en utilisant la méthode des éléments de frontières (BEM): l’approche conventionnelle et l’approche réciproque. L’approche conventionnelle pour le problème direct comporte le calcul des potentiels de surface en partant de sources de courant dipolaires. D’un autre côté, l’approche réciproque détermine d’abord le champ électrique aux sites des sources dipolaires quand les électrodes de surfaces sont utilisées pour injecter et retirer un courant unitaire. Le produit scalaire de ce champ électrique avec les sources dipolaires donne ensuite les potentiels de surface. L’approche réciproque promet un nombre d’avantages par rapport à l’approche conventionnelle dont la possibilité d’augmenter la précision des potentiels de surface et de réduire les exigences informatiques pour les solutions inverses. Dans cette thèse, les équations BEM pour les approches conventionnelle et réciproque sont développées en utilisant une formulation courante, la méthode des résidus pondérés. La réalisation numérique des deux approches pour le problème direct est décrite pour un seul modèle de source dipolaire. Un modèle de tête de trois sphères concentriques pour lequel des solutions analytiques sont disponibles est utilisé. Les potentiels de surfaces sont calculés aux centroïdes ou aux sommets des éléments de discrétisation BEM utilisés. La performance des approches conventionnelle et réciproque pour le problème direct est évaluée pour des dipôles radiaux et tangentiels d’excentricité variable et deux valeurs très différentes pour la conductivité du crâne. On détermine ensuite si les avantages potentiels de l’approche réciproquesuggérés par les simulations du problème direct peuvent êtres exploités pour donner des solutions inverses plus précises. Des solutions inverses à un seul dipôle sont obtenues en utilisant la minimisation par méthode du simplexe pour à la fois l’approche conventionnelle et réciproque, chacun avec des versions aux centroïdes et aux sommets. Encore une fois, les simulations numériques sont effectuées sur un modèle à trois sphères concentriques pour des dipôles radiaux et tangentiels d’excentricité variable. La précision des solutions inverses des deux approches est comparée pour les deux conductivités différentes du crâne, et leurs sensibilités relatives aux erreurs de conductivité du crâne et au bruit sont évaluées. Tandis que l’approche conventionnelle aux sommets donne les solutions directes les plus précises pour une conductivité du crâne supposément plus réaliste, les deux approches, conventionnelle et réciproque, produisent de grandes erreurs dans les potentiels du cuir chevelu pour des dipôles très excentriques. Les approches réciproques produisent le moins de variations en précision des solutions directes pour différentes valeurs de conductivité du crâne. En termes de solutions inverses pour un seul dipôle, les approches conventionnelle et réciproque sont de précision semblable. Les erreurs de localisation sont petites, même pour des dipôles très excentriques qui produisent des grandes erreurs dans les potentiels du cuir chevelu, à cause de la nature non linéaire des solutions inverses pour un dipôle. Les deux approches se sont démontrées également robustes aux erreurs de conductivité du crâne quand du bruit est présent. Finalement, un modèle plus réaliste de la tête est obtenu en utilisant des images par resonace magnétique (IRM) à partir desquelles les surfaces du cuir chevelu, du crâne et du cerveau/liquide céphalorachidien (LCR) sont extraites. Les deux approches sont validées sur ce type de modèle en utilisant des véritables potentiels évoqués somatosensoriels enregistrés à la suite de stimulation du nerf médian chez des sujets sains. La précision des solutions inverses pour les approches conventionnelle et réciproque et leurs variantes, en les comparant à des sites anatomiques connus sur IRM, est encore une fois évaluée pour les deux conductivités différentes du crâne. Leurs avantages et inconvénients incluant leurs exigences informatiques sont également évalués. Encore une fois, les approches conventionnelle et réciproque produisent des petites erreurs de position dipolaire. En effet, les erreurs de position pour des solutions inverses à un seul dipôle sont robustes de manière inhérente au manque de précision dans les solutions directes, mais dépendent de l’activité superposée d’autres sources neurales. Contrairement aux attentes, les approches réciproques n’améliorent pas la précision des positions dipolaires comparativement aux approches conventionnelles. Cependant, des exigences informatiques réduites en temps et en espace sont les avantages principaux des approches réciproques. Ce type de localisation est potentiellement utile dans la planification d’interventions neurochirurgicales, par exemple, chez des patients souffrant d’épilepsie focale réfractaire qui ont souvent déjà fait un EEG et IRM.

Exploration de l'effet anticipé d'un profil de compétences sur les motivations psychologiques et les tensions de rôle d'infirmières en santé mentale

Les exigences pour pratiquer comme infirmière en santé mentale au Québec augmentent et se modifient sans cesse, et ce, à une vitesse effarante. Sur le terrain, des constats tels que des tensions de rôles et un important taux de roulement du personnel infirmier dénotent des difficultés de la part des infirmières à exercer pleinement leurs fonctions. L’écart se creusant entre le rôle prescrit et le rôle exercé, les organisations se tournent de plus en plus vers les démarches qui permettent de gérer les compétences. Ces démarches s'accompagnent d'un arsenal d'outils dont fait souvent partie le profil de compétences qui vise à répertorier les compétences attendues d'un employé en vue d'orienter son développement professionnel entre autres. Face aux nombreux échecs que connaissent les démarches compétence, des études tendent à démontrer la pertinence d'aborder cet outil à partir du vécu subjectif du principal intéressé, soit l'utilisateur, et non l'inverse. La présente recherche vise donc à explorer l’effet anticipé d’un profil de compétences sur les motivations psychologiques et les tensions de rôle des infirmières en santé mentale. Six infirmières se sont projetées dans le futur, le temps d'un entretien semi-dirigé, afin de s'imaginer utiliser le profil de compétences élaboré dans le cadre d'une démarche compétence en cours d'implantation dans le centre de soins en santé mentale où elles travaillent. Un devis qualitatif et un traitement des informations à l’aide de la théorisation ancrée ont servi de cadre d’analyse pour explorer l’expérience des infirmières. Les résultats ont permis de révéler que le profil de compétences constitue bien plus qu'un outil de gestion; il véhicule une identité de rôle suggéré s'érigeant comme un miroir devant l'infirmière, qui est invitée à porter un regard sur sa propre identité de rôle et à traiter cette dualité. Plus précisément, il ressort que, suite à un traitement cognitif du rôle suggéré par le profil de compétences, les infirmières s'attendent à s'y identifier de trois façons différentes, celles-ci prenant la forme de reflets du rôle professionnel exercé ou souhaité renvoyés par le profil de compétences : un reflet dissocié du rôle, un reflet structurant du rôle et un reflet édifiant du rôle. Les résultats révèlent également que la façon dont les infirmières s'identifient par anticipation au profil de compétences influence leurs intentions de l'utiliser : le reflet dissocié du rôle est associé à une dérogation, le reflet structurant du rôle est associé à une adoption et le reflet du rôle édifiant est associé à une appropriation. Des résultats inattendus ont permis de dégager des facteurs incitatifs à l'identification au profil de compétences ainsi que l'idéalisation d'une dimension collective du profil de compétences. Les trois reflets de l'identification anticipée au profil de compétences et les intentions d'utilisation associées offrent ainsi une grille de lecture pertinente pour les gestionnaires et les consultants souhaitant accompagner les infirmières dans l'appropriation de leur profil de compétences. Les résultats soutiennent l'importance d'explorer les intentions d'utilisation des infirmières en identifiant les motivations psychologiques sous-jacentes et, partant, de mieux comprendre comment et à quel point elles s'identifient ou non au rôle suggéré par le profil de compétences. Cette compréhension permet aux infirmières de réfléchir à la construction de leur identité professionnelle et à s'outiller de stratégies identitaires leur permettant de négocier plus harmonieusement l'intériorisation de l'identité de rôle suggéré par le profil de compétences. Bien que d'autres recherches soient nécessaires pour approfondir l'identification au profil de compétences, les résultats apportent une clé de compréhension dans le domaine scientifique de la gestion des compétences au Québec, jusqu'ici peu documenté.

An inverse time admittance relay for fault detection in distribution networks containing DGs

Isolation of a faulted segment, from either side of a fault, in a radial feeder that has several converter interfaced DGs is a challenging task when current sensing protective devices are employed. The protective device, even if it senses a downstream fault, may not operate if fault current level is low due to the current limiting operation of converters. In this paper, a new inverse type relay is introduced based on line admittance measurement to protect a distribution network, which has several converter interfaced DGs. The basic operation of this relay, its grading and reach settings are explained. Moreover a method is proposed to compensate the fault resistance such that the relay operation under this condition is reliable. Then designed relay performances are evaluated in a radial distribution network. The results are validated through PSCAD/EMTDC simulation and MATLAB calculations.

Load during prosthetic gait : is direct measurement better than inverse dynamics?

The knee forces and moments estimated by inverse dynamics and directly measured by a multiaxial transducer were compared during the gait of a transfemoral amputee. The estimated and directly measured forces and moments were relatively close. However, 3D inverse dynamics estimated only partially the forces and moments associated with the deformation of the prosthetic foot and locking of knee mechanism.

Loading applied on prosthetic knee of transfemoral amputee: comparison of inverse dynamics and direct measurements

Inverse dynamics is the most comprehensive method that gives access to the net joint forces and moments during walking. However it is based on assumptions (i.e., rigid segments linked by ideal joints) and it is known to be sensitive to the input data (e.g., kinematic derivatives, positions of joint centres and centre of pressure, inertial parameters). Alternatively, transducers can be used to measure directly the load applied on the residuum of transfemoral amputees. So, the purpose of this study was to compare the forces and moments applied on a prosthetic knee measured directly with the ones calculated by three inverse dynamics computations - corresponding to 3 and 2 segments, and « ground reaction vector technique » - during the gait of one patient. The maximum RMSEs between the estimated and directly measured forces (i.e., 56 N) and moment (i.e., 5 N.m) were relatively small. However the dynamic outcomes of the prosthetic components (i.e., absorption of the foot, friction and limit stop of the knee) were only partially assessed with inverse dynamic methods.

Effect of inaccuracies in anthropometric data and linked-segment inverse dynamic modeling on kinetics of gait in persons with partial foot amputation

The accuracy of data derived from linked-segment models depends on how well the system has been represented. Previous investigations describing the gait of persons with partial foot amputation did not account for the unique anthropometry of the residuum or the inclusion of a prosthesis and footwear in the model and, as such, are likely to have underestimated the magnitude of the peak joint moments and powers. This investigation determined the effect of inaccuracies in the anthropometric input data on the kinetics of gait. Toward this end, a geometric model was developed and validated to estimate body segment parameters of various intact and partial feet. These data were then incorporated into customized linked-segment models, and the kinetic data were compared with that obtained from conventional models. Results indicate that accurate modeling increased the magnitude of the peak hip and knee joint moments and powers during terminal swing. Conventional inverse dynamic models are sufficiently accurate for research questions relating to stance phase. More accurate models that account for the anthropometry of the residuum, prosthesis, and footwear better reflect the work of the hip extensors and knee flexors to decelerate the limb during terminal swing phase.

A Modified inverse integer Cholesky decorrelation method and the performance on ambiguity resolution

One of the research focuses in the integer least squares problem is the decorrelation technique to reduce the number of integer parameter search candidates and improve the efficiency of the integer parameter search method. It remains as a challenging issue for determining carrier phase ambiguities and plays a critical role in the future of GNSS high precise positioning area. Currently, there are three main decorrelation techniques being employed: the integer Gaussian decorrelation, the Lenstra–Lenstra–Lovász (LLL) algorithm and the inverse integer Cholesky decorrelation (IICD) method. Although the performance of these three state-of-the-art methods have been proved and demonstrated, there is still a potential for further improvements. To measure the performance of decorrelation techniques, the condition number is usually used as the criterion. Additionally, the number of grid points in the search space can be directly utilized as a performance measure as it denotes the size of search space. However, a smaller initial volume of the search ellipsoid does not always represent a smaller number of candidates. This research has proposed a modified inverse integer Cholesky decorrelation (MIICD) method which improves the decorrelation performance over the other three techniques. The decorrelation performance of these methods was evaluated based on the condition number of the decorrelation matrix, the number of search candidates and the initial volume of search space. Additionally, the success rate of decorrelated ambiguities was calculated for all different methods to investigate the performance of ambiguity validation. The performance of different decorrelation methods was tested and compared using both simulation and real data. The simulation experiment scenarios employ the isotropic probabilistic model using a predetermined eigenvalue and without any geometry or weighting system constraints. MIICD method outperformed other three methods with conditioning improvements over LAMBDA method by 78.33% and 81.67% without and with eigenvalue constraint respectively. The real data experiment scenarios involve both the single constellation system case and dual constellations system case. Experimental results demonstrate that by comparing with LAMBDA, MIICD method can significantly improve the efficiency of reducing the condition number by 78.65% and 97.78% in the case of single constellation and dual constellations respectively. It also shows improvements in the number of search candidate points by 98.92% and 100% in single constellation case and dual constellations case.

Advanced Computational Intelligence System for inverse aeronautical design optimisation

Abstract—Computational Intelligence Systems (CIS) is one of advanced softwares. CIS has been important position for solving single-objective / reverse / inverse and multi-objective design problems in engineering. The paper hybridise a CIS for optimisation with the concept of Nash-Equilibrium as an optimisation pre-conditioner to accelerate the optimisation process. The hybridised CIS (Hybrid Intelligence System) coupled to the Finite Element Analysis (FEA) tool and one type of Computer Aided Design(CAD) system; GiD is applied to solve an inverse engineering design problem; reconstruction of High Lift Systems (HLS). Numerical results obtained by the hybridised CIS are compared to the results obtained by the original CIS. The benefits of using the concept of Nash-Equilibrium are clearly demonstrated in terms of solution accuracy and optimisation efficiency.

Inverse expression states of the BRN2 and MITF transcription factors in melanoma spheres and tumour xenografts regulate the NOTCH pathway

The use of adherent monolayer cultures have produced many insights into melanoma cell growth and differentiation, but often novel therapeutics demonstrated to act on these cells are not active in vivo. It is imperative that new methods of growing melanoma cells that reflect growth in vivo are investigated. To this end, a range of human melanoma cell lines passaged as adherent cultures or induced to form melanoma spheres (melanospheres) in stem cell media have been studied to compare cellular characteristics and protein expression. Melanoma spheres and tumours grown from cell lines as mouse xenografts had increased heterogeneity when compared with adherent cells and 3D-spheroids in agar (aggregates). Furthermore, cells within the melanoma spheres and mouse xenografts each displayed a high level of reciprocal BRN2 or MITF expression, which matched more closely the pattern seen in human melanoma tumours in situ, rather than the propensity for co-expression of these important melanocytic transcription factors seen in adherent cells and 3D-spheroids. Notably, when the levels of the BRN2 and MITF proteins were each independently repressed using siRNA treatment of adherent melanoma cells, members of the NOTCH pathway responded by decreasing or increasing expression, respectively. This links BRN2 as an activator, and conversely, MITF as a repressor of the NOTCH pathway in melanoma cells. Loss of the BRN2-MITF axis in antisense-ablated cell lines decreased the melanoma sphere-forming capability, cell adhesion during 3D-spheroid formation and invasion through a collagen matrix. Combined, this evidence suggests that the melanoma sphere-culture system induces subpopulations of cells that may more accurately portray the in vivo disease, than the growth as adherent melanoma cells.

Human seat modelling using inverse dynamic musculoskeletal models

In this work a biomechanical model is used for simulation of muscle forces necessary to maintain the posture in a car seat under different support conditions.