Les hémisphères, le corps calleux,

et les tâches visuelles

Par Yanick Leblanc-Sirois

Les hémisphères et la psycho-pop

Conception « école » vs « loisir »…

Hémisphère droit

VisuospatialIntonation vocale

Traitement global

Peur et dégoutTendance à l’évitementTendance de passivité

Hémisphère gauche

LangageGrammaire

Traitement local

Joie et colèreTendance à l’approcheTendance d’activité

Les deux hémisphères sont actifs lors de tout comportement de tous les jours.Ils contribuent des tendances et des capacités pouvant être différentes.

Les hémisphères

Étudier les hémisphères cérébraux

• Plusieurs méthodes– Étude des effets des lésion cérébrales– Imagerie cérébrale fonctionnelle– Manipulation de l’activité du cerveau– Épreuve seule, par champs visuels divisés

Champs visuels divisés

Champs visuels divisés

Article Gauche Droit

Durnford & Kimura (1971) (x) Habiletés visuospatiales

Ali & Cimino (1997) Stimuli provoquant l’approche

Stimuli provoquant l’évitement

Van Kleeck (1989) Analyse locale Analyse globale

Blanchet & al. (2001) Encodage mnésique Rappel

On peut donc présenter les stimuli à gauche ou et droite, et calculer la différence (erreurs et temps de réponse)

Note: ce dernier modèle ne tient plus…

Assez fréquemment, les tentatives de répliquer les résultats échouent.

Test de Wada

• Anesthésie d’un hémisphère cérébral• Tests de langage et de mémoire• Utilisation pré-chirurgicale chez les

patients épileptiques • Concordance entre Wada et CVD:

Channon & al. (1990)

Concordant Discordant

10

4

Champs visuels divisésCritique d’Ivry et Robertson (1998):

« Les chercheurs ont tendance à ignorer ou à minimiser le fait que les asymmétries du fonctionnement du cerveau ne peuvent pas être observées directement avec ces méthodes.

Un acte de foi est nécessaire pour supposer qu’il y a une relation directe et simple entre le positionnement à gauche ou à droite d’un stimulus et la production d’une activation disproportionnée de l’hémisphère contralatéral.

Les participants normaux ont un corps calleux intact, qui permet de transférer rapidement l’information d’un hémisphère à l’autre. »

Une autre méthode, alors?

Stimulation corticale

• Manipuler l’activité de chaque hémisphère cérébral avec la stimulation corticale

• Faire passer une épreuve sous chaque condition de stimulation

• Calculer la différence

Corps calleux

Corps calleux

(3DBrain, application gratuite)

Patients callosotomisés• Chirurgie qui consiste à

sectionner complètement ou partiellement le corps calleux

• Sert à empêcher qu’une crise épileptique se répande à l’hémisphère qui ne contient pas de foyers

Épreuve de Poffenberger (1912)

!

!

Tâche: appuyer rapidement sur un bouton lorsqu’un stimulus est détecté ou reconnu

Main et présentation visuelle du même côté:Transmission interhémisphérique non-nécessaire

Main et présentation visuelle de côtés opposés:Transmission interhémisphérique nécessaire

Une soustraction des moyennes des deux temps de réponse offre une mesure du temps de transfert calleux

Épreuve de Poffenberger (1912)

• Temps de transfert obtenu: < 5 millisecondes• Chez les callosotomisés: 30-90 millisecondes (variable)

• L’information transmise cruciale pour le temps de Poffenberger est une « intention motrice » (Iacoboni et Zaidel, 2004)

– Manipulation de la demande Modification du temps de motrice de l’épreuve Poffenberger

– Manipulation des stimuli visuels Pas de modification du temps de Poffenberger

Poffenberger et électrophysiologieMoyennes des résultats d’électrodes occipitales gauches vs droites lors de la présentation de stimuli visuels.

P100 #1 – P100 #2 = temps de transfert calleux

Ces temps de transfert ne corrèlent pas avec le temps de Poffenberger.

P100 #1 et #2

Saron et Davidson, 1989

Champ

Main

Transfert de l’information visuelleFixez le +

Deux lettres vont apparaître.Les deux lettres ont-elles exactement la même forme?

Les deux symboles représentent-ils la même lettre?

+

Transfert de l’information visuelle

+A a

Fixez le +Deux lettres vont apparaître.

Les deux lettres ont-elles exactement la même forme?Les deux symboles représentent-ils la même lettre?

Transfert de l’information visuelle

+

Fixez le +Deux lettres vont apparaître.

Les deux lettres ont-elles exactement la même forme?Les deux symboles représentent-ils la même lettre?

Paradigme de DimondVous venez de faire un essai d’une épreuve de Dimond (1969).

Essais bilatéraux vs Essais unilatéraux

A X A X + +

a a

(Banich et Belger, 1990)

Il est impossible pour un hémisphère de comparer deux stimuli présentés dans des hémichamps différents en ne transmettant qu’une information de nature motrice.

Paradigme de Dimond• Le paradigme de Dimond

– Comparaison entre deux stimuli placés dans le même champ visuel vs dans des champs visuels opposés

• Le critère de sélection de la réponse peut être…– Perceptuel (ex: similarité visuelle)– Cognitif (ex: similarité verbale)

• On peut aussi manipuler…– Le nombre et les particularités des distracteurs– Le type de stimuli utilisé– L’orientation des paires de stimuli– Et plus encore!

Effet de complexité

Critère perceptuel Critère cognitif0

100200300400500600700800900

UnilatéralBilatéral

Temps de réponse

Avantage unilatéral Avantage bilatéral 22 ms 76 ms

Banich et Belger (1990)

• Quand une étape est ajoutée au traitement de l’information…– Les temps de réponse globaux augmentent– L’avantage unilatéral s’inverse et devient bilatéral

• Délai de traitement du à un hémisphère surchargé de travail dans l’épreuve cognitive

* *

*

Bottleneck de traitement

Aa A a Unilatéral Bilatéral

• Si les temps de réponse d’une tâche augmentent– + traitement à effectuer + Avantage bilatéral

Dimond et corps calleuxSymmétrie des fibres calleusesHofer et Frahm (2006)

Rétinotopie occipitale(Dougherty et al., 2003)

Hypothèse de l’homotopie calleuse: les fibres calleuses connectent des neurones visuels spécialisés pour l’analyse d’aires du champ visuel qui sont symétriques par rapport au méridien.

Dimond et corps calleuxEffet d’homotopie calleuse

B – Présentations bilatéralesU – Présentations unilatérales

Horizontal Oblique Horizontal Oblique-4

0

4

8

12

16

20

Expérience 1 Expérience 2

Avantage unilatéral

7 ms * 10 ms *

Calcul de l’avantage unilatéral:TR bilatéral – TR unilatéral

Effet de complexité… inverse?

Effet de complexité inverse!

Quand les temps de réponse moyens croissent, l’avantage unilatéral grandit.Quel est l’effet d’une augmentation de complexité dans le paradigme de Dimond?

Avantage unilatéral

Horizontal Oblique Horizontal Oblique-4

0

4

8

12

16

20

Expérience 1 Expérience 2

7 ms * 10 ms *

Horizontal Oblique Horizontal Oblique400

420

440

460

480

500

520 4 ms * 19 ms *

Temps de réponse moyen

Expérience 1 Expérience 2

Bottleneck de transfert

Unilatéral Bilatéral

• Si les temps de réponse d’une tâche augmentent– + information à transférer + Avantage unilatéral

XA aAa

Revue de littérature

• Création d’une base de données sur le paradigme de Dimond– Données de participants neurotypiques– Deux conditions expérimentales

• semblables• provenant d’un même article• dont l’une est plus difficile (temps de réponse)

(Leblanc-Sirois et Braun, 2014)

Revue de littératureCréation d’une variable dépendante qui indique comment l’avantage unilatéral ou bilatéral change avec l’augmentation de la complexité: Δ‐balance

Δ‐balance = délai de traitement – délai de transfert

Condition facile (vert) : Avantage unilatéral: 7 ms

Condition difficile (mauve) :Avantage unilatéral: 17 ms

Δ‐balance: -10 ms

Revue de littérature• 75 ensembles de données

– 49 où le bottleneck de traitement est plus fort (bouteille)– 26 dans le bottleneck de transfert est plus fort (sablier)

Two physical identity tasks*

Bottleneck de traitement

• Plus fort quand le critère de décision devient plus complexe– Critère perceptuel Critère verbal (cognitif)

BI UNI

Traitement (bi) vs transfert (uni)

Bottleneck de traitement

Pas de d

istrac

teurs

Distrac

teurs

Cibles poten

tielles

0

20

40

60

Δ‐balance (ms)

• Les cibles potentielles demandent un temps de traitement plus long (dans les études ou un bottleneck de traitement est obtenu)

• Plus fort lorsqu’on compare deux tâches avec un critère de décision perceptuel

• Cependant, il n’est pas nécessaire ni suffisant d’opposer 2 tâches perceptuelles pour obtenir un effet de bottleneck de transfert.

Bottleneck de transfert

Deux tâches cognitives Deux tâches perceptuelles

02468

1012141618

Traitement

TransfertNombre d’expériences

Bottleneck de transfert

• Plus fort lorsque l’on compare ces deux conditions:– Stimuli semblables (condition facile)– Stimuli différents (condition difficile)

Traitement Transfert

2 expériences

10 expériences

Match

No-match

Note: Aucune de ces 12 études utilise de fausses cibles potentielles.

Bottlenecks

Bottleneck de traitement: Sensible à l’ajout d’étapes de traitement qui augmentent la charge de travail des hémisphères.

Bottleneck de transfert: Sensible à des caractéristiques perceptuelles et de similarité des scènes visuelles à comparer.

Ces sensibilités sont susceptibles de révéler des caractéristiques du corps calleux.

Les prochaines recherches

Dans une tâche favorisant le bottleneck de transfert:

Lorsqu’on hausse la difficulté de la tâche

Hausse de l’avantage unilatéral

Hausse des temps de transfert EEG occipitaux?

Références• Durnford, M., & Kimura, D. (1971). Right hemisphere specialization for depth perception reflected in visualfield differences. Nature, 231,

394–395,http://dx.doi.org/10.1038/231394a0• Ivry, R.B., et Robertson, L.C. (1998) The two sides of perception. Cambridge, MA: The MIT Press.• Van Kleeck, M.H. (1989). Hemispheric differences in global versus local processing of hierarchical visual stimuli by normal subjects: New data and a meta-

analysis of previous studies. Neuropsychologia, 27, 1165-1178. doi:10.1016/0028-3932(89)90099-7• Iacoboni, M., & Zaidel, E. (2004). Interhemispheric visuo-motor integration in humans: The role of the superior parietal cortex.Neuropsychologia, 42,419–

425. doi:10.1016/j.neuropsychologia.2003.10.007• Thut, G., Hauert, C.-A., Morand, S., Seeck, M., Landis, T., & Michel, C. (1999). Evidence for interhemispheric motor-level transfer in a simple reaction time

task: An EEG study. Experimental Brain Research, 128, 256–261. doi:10.1007/s002210050846.• Ali, N. et Cimino, C.R. (1997). Hemispheric lateralization of perception and memory for emotional verbal stimuli in normal individuals. Neuropsychology,

11, 114-125. doi:10.1037/0894-4105.11.1.114• Blanchet, S., Desgranges, B., Denise, P., Lechevalier, B., Eustache, F. et Faure, S. (2001). New questions on the hemispheric encoding/retrieval asymmetry

(HERA) model assessed by divided visual-field tachistoscopy in normal subjects. Neuropsychologia, 39, 502-509. doi:10.1016/S0028-3932(00)00119-6• Channon, S., Schugens, M.M., Daim, I., et Polkey, C.E. (1990). Lateralisation of language functioning by the Wada procedure and divided visual field

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Psychology, 23, 1-73.