Identification des corrélats neuronaux associés à la clôture perceptive des objets : une étude en potentiels évoqués

Abstract

La capacité du système visuel humain à compléter une image partiellement dévoilée et à en dériver une forme globale à partir de ses fragments visibles incomplets est un phénomène qui suscite, jusqu’à nos jours, l’intérêt de nombreux scientifiques œuvrant dans différents milieux de recherche tels que l’informatique, l’ingénierie en intelligence artificielle, la perception et les neurosciences. Dans le cadre de la présente thèse, nous nous sommes intéressés spécifiquement sur les substrats neuronaux associés à ce phénomène de clôture perceptive. La thèse actuelle a donc pour objectif général d’explorer le décours spatio-temporel des corrélats neuronaux associés à la clôture perceptive au cours d’une tâche d’identification d’objets. Dans un premier temps, le premier article visera à caractériser la signature électrophysiologique liée à la clôture perceptive chez des personnes à développement typique dans le but de déterminer si les processus de clôture perceptive reflèteraient l’interaction itérative entre les mécanismes de bas et de haut-niveau et si ceux-ci seraient sollicités à une étape précoce ou tardive lors du traitement visuel de l’information. Dans un deuxième temps, le second article a pour objectif d’explorer le décours spatio-temporel des mécanismes neuronaux sous-tendant la clôture perceptive dans le but de déterminer si les processus de clôture perceptive des personnes présentant un trouble autistique se caractérisent par une signature idiosyncrasique des changements d’amplitude des potentiels évoqués (PÉs). En d’autres termes, nous cherchons à déterminer si la clôture perceptive en autisme est atypique et nécessiterait davantage la contribution des mécanismes de bas-niveau et/ou de haut-niveau. Les résultats du premier article indiquent que le phénomène de clôture perceptive est associé temporellement à l’occurrence de la composante de PÉs N80 et P160 tel que révélé par des différences significatives claires entre des objets et des versions méconnaissables brouillées. Nous proposons enfin que la clôture perceptive s’avère un processus de transition reflétant les interactions proactives entre les mécanismes neuronaux œuvrant à apparier l’input sensoriel fragmenté à une représentation d’objets en mémoire plausible. Les résultats du second article révèlent des effets précoces de fragmentation et d’identification obtenus au niveau de composantes de potentiels évoqués N80 et P160 et ce, en toute absence d’effets au niveau des composantes tardives pour les individus avec autisme de haut niveau et avec syndrome d’Asperger. Pour ces deux groupes du trouble du spectre autistique, les données électrophysiologiques suggèrent qu’il n’y aurait pas de pré-activation graduelle de l’activité des régions corticales, entre autres frontales, aux moments précédant et menant vers l’identification d’objets fragmentés. Pour les participants autistes et avec syndrome d’Asperger, les analyses statistiques démontrent d’ailleurs une plus importante activation au niveau des régions postérieures alors que les individus à développement typique démontrent une activation plus élevée au niveau antérieur. Ces résultats pourraient suggérer que les personnes du spectre autistique se fient davantage aux processus perceptifs de bas-niveau pour parvenir à compléter les images d’objets fragmentés. Ainsi, lorsque confrontés aux images d’objets partiellement visibles pouvant sembler ambiguës, les individus avec autisme pourraient démontrer plus de difficultés à générer de multiples prédictions au sujet de l’identité d’un objet qu’ils perçoivent. Les implications théoriques et cliniques, les limites et perspectives futures de ces résultats sont discutées.

The human visual system has come to prevail over partially hidden boundaries and edges of objects in order to render a unified and holistic representation of the surrounding world. This phenomenon, also referred to as perceptual closure, was further investigated in the context of this current thesis. More precisely, this doctoral thesis aimed at examining the neural mechanisms underlying perceptual closure processes. In order to achieve this goal, the first study to track the spatio-temporal dynamics of electrical brain activity during a pictorial object recognition task to determine whether closure processes are reflect an interplay between low-level and higher-level mechanisms and whether they are solicited during early or late stages of visual processing. We found that perceptual closure is temporally linked to the occurrence of the N80 and P160 which is the earliest negative ERP component sensitive to closure processes reported until now in previous similar studies. Results indicate that closure processes are implicated earlier during visual processing of fragmented object images. We propose here that perceptual closure is a transitional process that reflects the proactive interactions between neural mechanisms trying to match fragmented current sensory input with memory representations.

Furthermore, the second study sought to explore the time-course of neural correlates underpinning perceptual closure, during an object recognition task, to determine whether closure processes are associated with an abrupt or gradual change in ERP responses in adults with high functioning autism (HFA), Asperger’s Syndrome (AS) and in typically developing (TD) individuals. We found that, in individuals with HFA and AS, perceptual closure was associated with changes in early ERP (N80 and P160) responses for fragmentation and identification effects, while there were no significant modulations of later ERP responses. However, for TD individuals, perceptual closure was characterized by significant differences in early ERP responses (N80 and P160) between objects and non-objects as well as gradual modulations in late ERP responses for identification effects (450-550ms). Our results suggest that adults with autism rely mostly on low-level processes to achieve closure and do not illustrate the characteristic interplay between early and late ERP responses observed in typically developed individuals, thus revealing the atypicality of perceptual closure mechanisms in this population. We propose here that the interactive matching of incoming fragmented visual information with corresponding candidate object representations is atypical in individuals with autism. Following these articles, we will discuss the theoretical and clinical implications of this work. Finally, we will also propose limitations within our studies and discuss new perspectives for future research.