Cognition visuelle dans la sclérose en plaques, implications de processus cognitifs de bas et haut niveau

Visual Cognition in Multiple Sceloris: from low to high level of processing

• Auteur / Autrice : Matthieu Duault
• Direction : Quentin Lenoble
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Psychologie, psychologie clinique, psychologie sociale - MED
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2024
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Lille Neurosciences & Cognition
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Degenerative and vascular cognitive disorders

Mots clés

Mots clés libres

Irm

Cognition sociale

Emotion

Neurosciences Cognitives

Oculomotricité

Science de la vision

Social cognition

Mri

Emotion

Eye tracking

Visual science

Integrative Neuroscience

Résumé

Les anomalies de la motricité oculaire sont une caractéristique fréquente de la sclérose en plaques (SEP), avec plusieurs troubles oculomoteurs distincts comme: l'ophtalmoplégie internucléaire, des troubles de la fixation et de la poursuite. Au-delà de l'intégrité des circuits de contrôle et des voies motrices descendantes, les caractéristiques des mouvements oculaires pourraient fournir des informations importantes dans cette maladie. La recherche sur le contrôle cognitif des mouvements oculaires est actuellement en plein essor en raison de la facilité avec laquelle les mouvements oculaires peuvent être mesurés mais aussi grâces aux connaissances que nous avons sur le fonctionnement du système moteur oculaire. La génération des saccades implique un réseau de régions frontales et pariétales connectées entre elles. Ces régions comprennent le cortex préfrontal dorsolatéral, qui joue un rôle important dans la prise de décision, et les champs oculaires frontaux, qui sont spécifiquement engagés dans le déclenchement des saccades intentionnelles. Le cortex pariétal postérieur est impliqué dans l'intégration de la position de l'œil et des informations visuelles rétinotopiques pendant le mouvement. Le colliculus supérieur (CS) est la dernière voie commune pour les mouvements oculaires réflexes et volontaires. Par exemple, l'atteinte de la voie rétinotectale peut abolir les saccades express de très courtes latences. L'exploration classique de la voie visuelle primaire est déjà bien établie dans la recherche sur la SEP, mais l'exploration de la voie rétinotectale, y compris le rôle important du CS dans les saccades, est complètement sous-estimée à ce jour. Les nouvelles connaissances acquises sur le contrôle des mouvements oculaires seront généralisées dans ce projet à des comportements plus complexes tels que l'attention et le contrôle inhibiteur, la mémoire de travail et la double tâche (stimulation multimodale), le phénomène de crowding et la perception des émotions. Reconnaître les émotions à partir des expressions faciales est essentiel pour percevoir les intentions et les dispositions des autres. Plusieurs études ont déjà montré des déficits de reconnaissance des émotions dans la sclérose en plaques, mais on ne sait encore que très peu de choses sur les mécanismes de ces atteintes. Pendant les 36 mois de la thèse, le projet sera organisé autour de 3 axes (WP) complémentaires combinant des mesures comportementales, oculométriques et neuronales (IRM) dans la SEP. WP1 Fonction rétinotectale. Evaluer l'efficacité du système colliculaire dans la génération des saccades. Étude d'oculométrie et d'IRM. Nous utiliserons un paradigme 'gap-overlap' pour générer des saccades express provoquées par une stimulation visuelle spécifique. WP2 Stimulation multimodale et difficulté de la tâche. Nous explorerons si une stimulation visuo-auditive particulière (théorie du couplage du feedback acoustique aux mouvements oculaires, Pusswald et al. 2013) peut améliorer les performances visuo-cognitives des patients. WP3 Effet global/local et « crowding effect » dans la reconnaissance des visages. Mieux comprendre l'effet d'encombrement (incapacité à voir un stimulus cible distinctement dans un environnement encombré) dans la SEP et le lien avec les déficits potentiels dans la reconnaissance émotionnelle des visages. Suivi oculaire et IRM : Une étude sur la cognition sociale. Ce projet vise à étudier comment les patients atteints de SEP peuvent compenser les déficits visuo-cognitifs. Les mouvements oculaires seront enregistrés afin de mieux comprendre les changements qui peuvent survenir dans la SEP en termes de qualité de l'exploration visuelle (fixation, saccade, trajectoire de balayage, précision et compréhension du contexte visuel). Le projet permettra de mieux comprendre l'adaptation fonctionnelle au déclin de la SEP (perception, réorganisation oculomotrice et cérébrale par IRM).

Ocular motor abnormalities are a common characteristic of Multiple Sclerosis (MS), with several distinct ocular motor disorders including internuclear ophthalmoplegia, impaired fixation, pursuit, and skew deviation. Increased general disability and a poorer prognosis in MS are predicted by the involvement of more eloquent sites, such as the brainstem and cerebellum. Beyond the integrity of control circuits and descending motor pathways in MS, eye movement characteristics could provide significant insights. Exploring movement control more generally, especially with regard to cognitive control of behavior, could be a valuable resource. Research on the cognitive control of eye movements is burgeoning, because of the simplicity and depth of understanding of the ocular motor system, and the ease with which eye movements can be measured. The generation of saccades involves a network of reciprocally connected frontal and parietal regions. These regions include the dorsolateral prefrontal cortex, which plays an important decision-making role and the frontal eye fields, which are specifically engage in the triggering of intentional saccades. The posterior parietal cortex is involved in the integration of eye position and retinotopic visual information during movement. The superior colliculus (SC) is the final common pathway for both reflexive and voluntary eye movements. For instance, affected retinotectal pathway can abolish very short latency express saccades. Classical exploration of the primary visual pathway is already well established in MS research but the retinotectal pathway including the important role of the SC in saccades is completely under estimated. The new knowledge acquired about the control of eye movements will be generalized in this project to more complex behaviours such as attention and inhibitory control, working memory and double task (multimodal stimulation), visual crowding and emotion perception. Recognizing emotions from facial expressions is essential for perceiving the intentions and dispositions of others. Several studies have already shown emotion recognition deficits in MS but very little is known in the understanding of this mechanism and whether it could be related to visuomotor difficulties. During the 36 months of the thesis the project will be organized along 3 complementary work packages (WP) combining behavioral, eye tracking and neural measurements (MRI) in MS. WP1 Retinotectal function. To assess the efficiency of the collicular system in saccadic generation. Eye tracking and MRI study. We will use a “gap-overlap” paradigm to generate express saccades elicited by specific visual stimulation. WP2 Multimodal stimulation and task difficulty. We will explore whether particular visuo-auditory stimulation (coupling acccoustic feedback to eye movement theory, Pusswald et al. 2013) can improve or not the general cognitive performance of the patients. This study could also give us a better understanding of the effects of synchronized and asynchronized auditory stimulation on visual exploration during double tasks. WP3 Global/local and Crowding effect in face recognition. To better understand the crowding effect (inability to view a target stimulus distinctly in a clutter environment) in MS and the link with potential deficits in emotional face recognition. Eye tracking and MRI: A study on social cognition. This project aims to explore how patients with MS can compensate visual cognitive deficits. Eye movements will be recorded to better understand the changes that can occur in MS in terms of quality of visual exploration (fixation, saccade, scanpath, accuracy and understanding of the visual context). The project will enhance understanding of functional adaptation to MS decline (perception, oculomotor and cerebral reorganization with MRI).