Influence de l’action sur notre perception temporelle : apport d’une tâche d’extrapolation du mouvement visuel

Action shapes time perception : insights from visual motion extrapolation

• Auteur / Autrice : Xuening Li
• Direction : Robin Baurès, Sylvain Cremoux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences, comportement et cognition
• Date : Soutenance le 23/05/2024
• Etablissement(s) : Université de Toulouse (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Comportement, Langage, Éducation, Socialisation, Cognition (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche Cerveau et Cognition (Toulouse ; 1993-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Luca Battaglini, Jérôme Barral
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Julien Bastin, Jennifer Theresa Coull

Mots clés

Mots clés contrôlés

Perception visuelle du mouvement

Perception du temps

Mots clés libres

Oscillation cérébrale

Extrapolation du mouvement visuel

Perception du temps

Action

Électroencéphalogramme

Brain oscillation

Visual motion extrapolation

Time perception

Action

Electroencephalogram

Résumé

Dans de nombreuses activités de la vie quotidienne, nous évoluons souvent dans un environnement dynamique où de nombreux objets sont en mouvement et peuvent être occultés derrière d'autres choses. L'extrapolation visuelle du mouvement (VME) est une capacité cognitive utilisée pour déterminer les paramètres spatio-temporels d'une cible mobile occultée à partir d'indices visuels obtenus avant l'occultation. Cette capacité permet de maintenir des interactions efficaces avec l'environnement lorsque le retour visuel fait défaut. Des recherches antérieures ont montré que la VME et la perception du temps sont liées et que l'action façonne la perception du temps. Il résulte de ces liens que la VME et l'action pourraient également être liées. La VME implique la perception visuelle des paramètres d'un objet avant son occlusion et une mise à jour dynamique de ces paramètres pendant l'occlusion. Par conséquent, toute distorsion de la perception visuelle ou de sa mise à jour peut influencer les performances de la VME. Pendant la partie visible, par exemple, une action motrice qui fausserait la vitesse perçue des objets mobiles visibles pourrait influencer les performances de la VME. La question se pose toutefois de savoir si une action motrice aurait la même influence en cas d'occlusion dans la tâche de VME. La VME serait-elle sensible à une action simultanée effectuée par l'observateur ? Si oui, quel est le mécanisme neuronal qui sous-tend cet effet? Cette thèse vise à répondre à ces questions par une approche multidisciplinaire (neurosciences, psychologie appliquée). La thèse est divisée en deux parties pour répondre à ces questions. La première partie vise à étudier comment l'action influence la VME et si des paramètres spécifiques de l'action jouent un rôle crucial dans l'établissement de ce lien. Dans l'expérience 1, nous avons comparé les performances de VME en fonction du moment où l'action est effectuée alors que l'objet est encore visible ou occulté. Dans l'expérience 2, les participants devaient effectuer (ou non) une action motrice alors que la cible était occultée. Dans les deux expériences, nos résultats ont révélé que la durée d'occultation était biaisée dans le cas spécifique de l'action pendant la période d'occultation. Nous expliquons ces résultats d'un point de vue neurophysiologique: des bases neurales communes pourraient être impliquées dans l'action motrice et la perception du temps. Dans la deuxième partie, nous avons étudié les oscillations neuronales qui sous-tendent l'effet de l'action simultanée sur la perception visuelle du temps. L'expérience 3 a reproduit le plan de l'expérience 2, avec des participants équipés d'un système d'enregistrement EEG. Comme précédemment, les résultats ont également indiqué qu'une action simultanée réalisée pendant l'occlusion biaisait l'estimation de la durée de l'occlusion. L'activité corticale sur les structures motrices et visuelles a été modulée de manière significative entre les conditions de l'expérience, mais il y a une distinction dans la modulation de puissance entre le cortex moteur primaire (M1), les aires motrices pré-motrices et supplémentaires (PM/SMA), et le cortex visuel primaire (V1), et les conditions de l'expérience. Premièrement, les modulations de puissance beta peuvent refléter l'implication du M1 dans la préparation et l'exécution de l'action. Deuxièmement, l'augmentation des changements de puissance beta avant la réapparition de la cible est associée à un rôle modulateur de l'excitabilité corticale impliquée dans la prédiction temporelle. Enfin, la puissance dans les bandes de basse fréquence dans le V1 est liée à l'encodage et à la propagation des erreurs de prédiction du point de vue du codage prédictif. En conclusion, l'action motrice et la VME peuvent partager des structures communes comme les structures corticales motrices et visuelles, ce qui biaise l'influence de la tâche d'action motrice sur l'estimation temporelle dans une tâche de VME.

In many daily life activities, we often evolve in a dynamic environment where many objects are in motion and may become occluded behind other things. Visual motion extrapolation (VME) is a cognitive ability used to determine the spatio-temporal parameters of an occluded moving target from visual cues obtained before the occlusion. That ability allows for maintaining efficient interactions with the environment when visual feedback is lacking. Previous research showed that VME and time perception are linked and that action shapes time perception. It results from these links that VME and action could be related as well. VME implies the visual perception of an object's parameters before its occlusion and a dynamical update of these parameters during the occlusion. Consequently, any distortion of the visual perception, or its updating, may influence the VME performance. During the visible part, for example, a motor action that would distort the perceived velocity of visible moving objects may influence VME performance. The question holds however whether a motor action would have the same influence during occlusion in the VME task. Would VME be sensitive to a concurrent action carried out by the observer? If yes, what is the neural mechanism underlying this effect? This thesis aimed to address these questions through a multidisciplinary approach (neurosciences, applied psychology). The thesis is divided into two parts to investigate these questions. The first part aims at investigating how action influences VME, and whether specific parameters of the action play a crucial role in shaping this link. In Experiment 1, we compared the VME performance according to the timing of the action made while the object was still visible or occluded. In Experiment 2, participants had to perform (or not) a motor action while the target was occluded. In both experiments, our results revealed that the occluded duration was biased in the specific case of acting during the occlusion period. We explain the results from a neurophysiological point of view: common neural bases may be involved in motor action and time perception. In the second part, we investigated neural oscillations that underlie the effect of concurrent action on visual time perception. Experiment 3 replicated the design of Experiment 2, with participants equipped with an EEG recording system. As previously found, the results also indicated that a concurrent action performed during occlusion biased the estimation of occluded duration. Cortical activity over motor and visual structures was significantly modulated among the experiment conditions, but there is a distinction in power modulation across primary motor cortex (M1), pre-motor and supplementary motor areas (PM/SMA), and primary visual cortex (V1), and experiment conditions. Firstly, beta power modulations may reflect the implication of the M1 for action preparation and execution. Secondly, increases in beta power changes before the target's reappearance are associated with a modulatory role in the cortical excitability involved in temporal prediction. Finally, power in low-frequency bands in the V1 is linked to the encoding and propagation of prediction errors from the predictive coding point of view. In conclusion, motor action and VME may share the common structures as motor and visual cortical structures, which biased influence of the motor action task on the temporal estimation in a VEM task.