Implication relative des traits de haut niveau et de bas niveau des stimuli dans la catégorisation, chez l'homme et le singe

par Anne-Claire Collet

Thèse de doctorat en Neurosciences, comportement et cognition

Sous la direction de Rufin VanRullen.


  • Résumé

    Dans cette thèse, nous nous sommes proposé d'explorer les contributions relatives des caractéristiques de haut et de bas niveau des stimuli dans la catégorisation d'objet. Ce travail comporte trois études, chez l'homme et le singe. L'originalité de cette thèse réside donc dans la construction des stimuli. Notre première étude a visé à caractériser les corrélats neuraux de la reconnaissance d'images chez le singe en ECoG. Pour cela nous avons développé un protocole de catégorisation où les stimuli étaient des séquences visuelles dans lesquelles les contours des objets (information sémantique, caractéristique de haut niveau) étaient modulés cycliquement grâce à la technique SWIFT (créée par Roger Koenig et Rufin VanRullen) alors que la luminance, les contrastes et les fréquences spatiales (caractéristiques de bas niveau) étaient conservées. Grâce à une analyse en potentiels évoqués, nous avons pu mettre en évidence une activité électrophysiologique tardive en " tout ou rien " spécifique de la reconnaissance de la cible de la tâche par le singe. Mais parce que les objets sont rarement isolés en conditions réelles, nous nous sommes penchés dans une deuxième étude sur l'effet de congruence contextuelle lors de la catégorisation d'objets chez l'homme et le singe. Nous avons comparé la contribution du spectre d'amplitude d'une transformée de Fourier à cet effet de congruence chez ces deux espèces. Nous avons révélé une divergence de stratégie, le singe semblant davantage sensible à ces caractéristiques de bas niveau que l'homme. Enfin dans une dernière étude nous avons tenté de quantifier l'effet de congruence sémantique multisensorielle dans une tâche de catégorisation audiovisuelle chez l'homme. Dans cette étude nous avons égalisé un maximum de paramètres de bas niveau dans les deux modalités sensorielles, que nous avons toujours stimulées conjointement. Dans le domaine visuel, nous avons réutilisé la technique SWIFT, et dans le domaine auditif nous avons utilisé une technique de randomisation de snippets. Nous avons pu alors constater un gain multisensoriel important pour les essais congruents (l'image et le son désignant le même objet), s'expliquant spécifiquement par le contenu sémantique des stimuli. Cette thèse ouvre donc de nouvelles perspectives, tant sur la cognition comparée entre homme et primate non humain que sur la nécessité de contrôler les caractéristiques physiques de stimuli utilisés dans les tâches de reconnaissance d'objets.

  • Titre traduit

    Relative contribution of low level and high level features of stimuli in categorization in humans and monkeys


  • Résumé

    In this thesis, we explored the relative contributions of high level and low level features of stimuli used in object categorization tasks. This work consists of three studies in human and monkey. The originality of this thesis lies in stimuli construction. Our first study aimed to characterize neural correlates of image recognition in monkey, using ECoG recordings. For that purpose we developped a categorization task using SWIFT technique (technique created by Roger Koenig and Rufin VanRullen). Stimuli were visual sequences in which object contours (semantic content, high level feature) were cyclically modulated while luminance, contrasts and spatial frequencies (low level features) remained stable. By analyzing evoked potentials, we brought to light a late electrophysiological activity, in an " all or none " fashion, specifically related to the target recognition in monkey. But because in real condition objects are never isolated, we explored in a second study contextual congruency effect in visual categorization task in humans and monkeys. We compared the contribution of Fourier transform amplitude spectrum to this congruency effect in the both species. We found a strategy divergence showing that monkeys were more sensitive to the low level features of stimuli than humans. Finally, in the last study, we tried to quantify multisensory semantic congruency effect, during a audiovisual categorization task in humans. In that experiment, we equalized a maximum of low level features, in both sensory modalities which were always jointly stimulated. In the visual domain, we used again the SWIFT technique, whereas in auditory domain we used a snippets randomization technique. We highlighted a large multisensory gain in congruent trials (i.e. image and sound related to the same object), specifically linked to the semantic content of stimuli. This thesis offers new perspectives both for comparative cognition between human and non human primates and for the importance of controlling the physical features of stimuli used in object recognition tasks.


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