Contrôle cognitif et sélection de l'information : neuromodulation de la capture attentionnelle

Cognitive control and information selection: neuromodulation of attentional capture

• Auteur / Autrice : Eva Masse
• Direction : Anna Montagnini
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie-Santé - Spécialité Neurosciences
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ONERA - Département Traitement de l'information et systèmes

Mots clés

Mots clés libres

Contrôle cognitif

Attention

Associations visuomotrices

Go/NoGo

Inhibition de l'action

Stimulation cérébrale non-invasive

Cognitive control

Attention

Visuomotor associations

Go/NoGo

Action inhibition

Non invasive brain stimulation

Résumé

Afin de produire un comportement adapté, le pilote doit sans cesse traiter les informations présentes dans son environnement. Dans le même temps, les évolutions technologiques introduites dans les cockpits modernes ont généré une multiplication des informations à traiter par l'opérateur humain. Face à la complexité et la quantité des informations auxquelles il est exposé, le pilote doit alors être capable de se focaliser sur les informations pertinentes à la réalisation des opérations et à la sécurité du vol, tout en inhibant les informations non pertinentes, dites distractives. En d'autres termes, le pilote doit être capable d'optimiser l'utilisation de ses ressources cognitives, capacité qui repose sur des fonctions cognitives regroupées sous le terme de contrôle cognitif. Nous savons aujourd'hui que les informations distractives qui capturent l'attention visuelle ralentissent la réponse aux stimuli pertinents et sont potentiellement source d'erreur. D'autre part, la saillance des distracteurs présents dans l'environnement détermine l'impact de la capture attentionnelle sur la performance. Dans ce contexte, ce projet de thèse vise (1) à mieux comprendre les conditions contextuelles qui rendent un stimulus saillant, (2) à explorer l'impact de techniques de stimulation cérébrale pour optimiser ce contrôle cognitif. En particulier, des techniques de stimulation cérébrale non invasive seront utilisées afin de moduler l'activité cérébrale pendant l'exécution d'une tâche cognitive spécifiquement planifiée pour induire une capture attentionnelle et diminuer l'impact des distracteurs sur cette capture attentionnelle. Des études récentes ont montré que les distracteurs environnementaux ne capturent pas l'attention visuelle avec la même intensité (Gong et al., 2020) et que la capture de l'attention visuelle peut avoir des effets qui perdurent dans le temps (Lega et al., 2020). Les stimuli nouveaux et inattendus capturent l'attention (Ernst et al., 2020) et engendrent une inhibition globale des actions en cours (Wessel et Aron, 2013). Lors de cette thèse, nous voudrions (i) moduler l'intensité avec laquelle des distracteurs peuvent capturer l'attention visuelle (e.g. stimulus nouveau ou familière, stimulus qui a précédemment requit une réponse ou la suppression d'une réponse, stimulus précédemment associé à une récompense ou pas) et (ii) tester les effets de cette capture dans un contexte de sélection d'un stimulus qui nécessite l'exécution ou l'inhibition d'une réponse (tâche de Go/No-Go). Une analyse fine du comportement et des mouvements oculaires (e.g. Montagnini & Chelazzi, 2009) tout le long de la phase de test nous permettra de déterminer la durée de cette capture attentionnelle pour chaque type de distracteurs et leur influence sur un comportement de sélection et contrôle des réponses. Les techniques de stimulation cérébrale non invasive peuvent être efficacement utilisées pour augmenter (van Koningsbruggen MG, Ficarella SC et al., 2016) ou réduire (Lega et al., 2019 ; 2020) la capture de l'attention réalisée par les distracteurs. Nous proposons (iii) d'utiliser ces techniques de modulation de l'activité cérébrale, dans le cadre d'un entraînement répétitif sur plusieurs jours, pour obtenir des effets positifs sur l'attention visuelle de plus longue durée. Le couplage de la stimulation cérébrale non-invasive avec l'exposition répétitive à des tâches cognitives (Herpich et al., 2019) ou sensorimotrices (Zhuang et al., 2020) peut induire des effets comportementaux de longue durée qui nécessiteraient, autrement, un entraînement nettement plus chronophage. Les résultats de cette étude aideront à la compréhension de l'interaction entre les mécanismes cérébraux d'inhibition attentionnelle et les mécanismes de contrôle de l'action, et pourraient poser les bases d'un protocole visant à l'amélioration de la performance dans les activités complexes, telle que le pilotage d'avion et d'hélicoptère.

A color singleton as a distractor in a visual search task increases reaction time, a behavioral signature of attentional capture. However, perceptual saliency might be modulated by previous visuomotor associations. For instance, a colored item previously responded to in a Go/NoGo task captures attention and decreases reaction times when targeted in a visual search task. Acting upon a feature seems to modulate its salience. We investigated modulations of attentional capture and motor activation by visuomotor associations in two main experiments. Volunteers participated in a two-tasks paradigm. They first learnt arbitrary color-response associations. In the second part, the same colors served as distractors in a visual search paradigm, in which the target was defined by its shape. We recorded behavioral performance, eye movements, and muscular activity of the effectors involved. Colors items slowed down responses and included oculomotor capture in the second task. However, the RT cost was not significantly modulated by the previous association between distractor and effector. In a subsequent similar but more difficult experiment with longer training designed to enhance the visuomotor association for one specific color, preliminary results suggest that the color was more often seen during training induces a lower impact onr eaction time than the other colors. To measure the cortico-spinal excitability relative to the effector associated to this color during training, we used single pulse Transcranial Magnetic Stimulation. Preliminary results suggest an effector-specific inhibitory mechanism that needs to be investigated further.