La Recherche à l'ULB| Données Personnelles | Thématiques de recherche | Charges de cours | Publications |
CLEEREMANS Axel
Unités
Centre de Recherche Cognition et Neurosciences
Responsable d'Unité : Oui
L'unité de recherche Centre de Recherche Cognition et Neurosciences de la Faculté des sciences psychologiques et de l'éducation
Unité Conscience, Cognition et Computation
Responsable d'Unité : Oui
L'objectif principal du Co3 est de contribuer à notre compréhension des processus cognitifs élémentaires impliqués dans l'apprentissage, le développement cognitif, et l'automaticité. Un des thèmes de recherche principaux du Co3 concerne le rôle de la conscience dans ces processus élémentaires, et en particulier la question de savoir quels processus cognitifs peuvent se dérouler sans conscience. Les projets de recherche du Co3 combinent généralement des techniques comportementales (expériences avec des sujets sains de toutes catégories d'âge et sur des patients cérébro-lésés), des techniques de modélisation (réseaux neuronaux) et des techniques d'imagerie médicale (PET, MEG et fMRI). Dernièrement, l'équipe s'est dotée d'un Babylab, c'est-à-dire un laboratoire dédié à l'étude du développement des capacités cognitives de l'enfant et capable d'accueillir des bébés afin d'étudier leurs différentes capacités sociales et cognitives. http://babylab.ulb.ac.be/Bienvenue.html
Projets
Mesurer la conscience: combler le fossé entre l'esprit et le cerveau
Mindbridge est une collaboration entre plusieurs équipes de recherche: SRSC (Axel Cleeremans, ULB, Belgique), Hammel Neurocentre (Morten Overgaard, Aarhus, Danemark) , University Medical Center Hamburg-Eppendorf (Andreas Engel, Allemagne), Institute of Cognitive Neuroscience (Geraint Rees, UK), Centre de Recherches du Cyclotron (Steven Laureys, ULG, Belgique) et Imaging Group (Kai Vogeley, Köln). L'objectif général de ce projet de recherches est de tenter de combler le fossé entre l'expérience subjective de conscience (conscience à la première personne) et l'observation objective des phénomènes neuraux (conscience à la troisième personne). Spéciquement, nous développerons des méthodes expérimentales afin de mettre en lien les mesures objectives et subjectives de la conscience. En d'autres mots, l'idée est de construire des tâches dans lesquelles les contributions relatives des processus conscients et inconscients peuvent être distinguées. L'observation de l'activité neurale des participants pendant qu'ils réalisent ces tâches (grâce à l'imagerie fonctionnelle) devrait nous apporter de l'information sur les différences ou similarités entre les traitements conscients et inconscients.
Métareprésentation et conscience
Certaines théories de la conscience (« Higher-Order Thought theory », David Rosenthal) partent du point de vue que les représentations conscientes sont des représentations dont nous sommes conscients ; autrement dit, que des connaissances sont conscientes à partir du moment où j'ai conscience de disposer de ces représentations. Nous explorons les implications de ce point de vue en tentant de modéliser l'émergence de systèmes de méta-représentations (c.-à-d. de représentations de représentations) dans des réseaux neuronaux.
Modélisation de l'apprentissage de contingences disjointes
Ce projet vise à explorer quels sont les mécanismes qui gouvernent l'apprentissage de contingences disjointes (comme, par exemple, en ce qui concerne l'accord entre un sujet et un verbe séparés par plusieurs autres mots) dans des situations d'apprentissage de séquences motrices et d'apprentissage de langages artificiels.
Modélisation des mécanismes impliqués dans l'apprentissage de séquences
Ce projet vise à développer un modèle de l'apprentissage de séquences susceptible (1) de rendre compte du décours temporel du traitement de l'information au cours d'une tâche de temps de réaction sériel, et (2) de nous permettre d'explorer les différences entre anticipation incidente (base de l'apprentissage implicite dans ces situations) et prédiction consciente. Afin d'atteindre cet objectif, nous utilisons des modèles d'inspiration neuronale, tels que le réseau récurrent simple d'Elman.
L'objectif de ce projet est d'examiner les capacités décisionnelles des joueurs problématiques et pathologiques au sein de situations caractérisées par un degré variable d'incertitude.Une tâche décisionnelle est administrée au cours de laquelle une stratégie efficace de réalisation consiste à pondérer les choix en fonction des conséquences à court et long terme. Analyses des performances obtenues par les joueurs problématiques et pathologiques selon qu'ils bénéficient de suffisamment d'information concernant les probabilités de perte ou de gain (situation de risque) ou que cette information soit manquante (situation d'ambiguïté). La contribution de processus automatiques (aversion au risque, sensibilité à la récompense et la punition, marquage somatique en période de délibération) et de processus non-automatiques (mise à jour en mémoire de travail, inhibition de la réponse dominante, flexibilité mentale) lors de situations variant selon leur degré d'incertitude sera examinée. Exploration, par le biais d'une tâche de grammaire artificielle, la nature implicite et émotionnelle de la dynamique d'apprentissage.Ces expérimentations enrichiront une modélisation cognitive de la prise de décision en situation d'incertitude. Ceci permettra d'identifier les perturbations présentes chez les joueurs problématiques et pathologiques et, le cas échéant, de procéder à des interventions thérapeutiques plus ciblées.
Les dynamiques comportementales et cérébrales de la conscience
Une controverse fondamentale subsiste quant à savoir (1) si la conscience est un phénomène graduel ou dichotomique et (2) comment les régions du cerveau impliquées dans la perception consciente sont distribuées corticalement. Pour unifier les résultats contradictoires dans ce débat, nous proposons d'examiner l'influence de la complexité des stimuli sur la reportabilité subjective et la performance objective, en recueillant des mesures comportementales et neurophysiologiques. Le développement de la théorie est en outre compliqué par la difficulté de mesurer l'expérience subjective de manière adéquate. Pour cela, deux échelles souvent utilisées, qui mènent à des résultats incompatibles, seront comparées directement dans plusieurs designs expérimentaux, pour évaluer si les résultats obtenus avec ces échelles reflètent réellement les rapports subjectifs, ou seulement des biais. Enfin, nous voudrions explorer les représentations sous-jacentes sur lesquelles sont basés ces rapports subjectifs. A cette fin, des modèles informatiques seront exécutés, qui permettront aussi de tester empiriquement des théories représentatives de la conscience presentées récemment.
Corrélats neuraux de la conscience et de la dynamique de l'apprentissage
Ce projet vise à identifier les régions cérébrales impliquées dans les apprentissages avec et sans conscience via des méthodes d'imagerie cérébrale (TEP, RMNf, et MEG). Nous explorons tant des situations d'apprentissage de séquences que des situations de conditionnement. Une deuxième ligne de recherche concerne plus spécifiquement lse décours temporel du traitement de l'information. Nous explorons quels sont les corrélats neuraux de la préparation de la réponse dans des conditions suscitant un apprentissage essentiellement implicite ou explicite.
Théorie de l'Esprit et Conscience de soi
Ce projet vise à élucider les rapports entre la capacité de se représenter les états mentaux des autres et la capacité de se représenter ses propres états mentaux. Diverses théories contemporaines font des prédictions fort différentes en ce qui concerne la primauté d'un mécanisme sur l'autre. Nous explorons le développement de ces deux capacités d'une manière parallèle chez les jeunes enfants et les bonobos (Pan Paniscus).
Effets temporels dans le traitement de l'information
Ce projet a pour objectif d'explorer l'hypothèse générale selon laquelle la prise de conscience d'une représentation prend du temps, à différentes échelles : Au cours d'un seul essai lors de la réalisation d'une tâche (millisecondes - secondes), au cours de l'apprentissage d'une tâche (minutes - heures), ou encore au cours du développement cognitif (années). L'hypothèse est éprouvée en manipulant les intervalles temporels séparant plusieurs essais successifs ; en faisant varier la durée d'un apprentissage ; en comparant le traitement de l'information à différents stades de développement.
Comparaison entre mesures directes et indirectes de l'apprentissage
Ce projet vise à explorer le rôle de la conscience dans l'apprentissage de séquences en adaptant les deux méthodes les plus fructueuses de comparaison entres mesures directes et indirectes des connaissances acquises, à savoir l'approche de Merikle et Reingold (1991) et la procédure de dissociation de processus (Jacoby, 1991; Jacoby, Toth, et Yonelinas, 1993).
Différences entre apprentissage de séquences continues et discrètes
Tant l'apprentissage de mouvements continus que la production de réponses discrètes exige une sensibilité au contexte temporel dans lequel sont exécutées les actions. Néanmoins, alors qu'une abondante littérature a mis en évidence un apprentissage implicite quand les réponses sont discrètes, ce n'est pas le cas pour l'exécution de mouvements continus. Ce projet a pour objectif d'élucider les différences entre ces deux situations.
Le processus de consolidation est fondamental dans les processus mnésiques. Si l'on a très tôt accepté l'idée que ce processus renvoyait tant à une activité physiologique de réverbération au niveau neuronal qu'à une activité psychologique donnant lieu à un processus continu d'organisation de l'information, notre connaissance des processus cognitifs élémentaires et des mécanismes cérébraux impliqués dans l'apprentissage et la consolidation de l'information en mémoire reste encore imparfaite. Dans cette perspective, il apparaît que la stabilisation de l'information en mémoire pourrait dépendre du phénomène de chunking. En particulier, si de nombreux travaux ont clairement identifié la création de chunks (regroupement ou unité de sens) comme indispensable à toute stabilisation, le processus à l'origine de l'émergence de ces chunks apparaît encore bien mal documentée tant au niveau comportemental qu'au niveau neurophysiologique. Dans ce contexte, notre projet de recherche aura pour objectif de mieux comprendre comment s'organise l'information en MLT ainsi que les substrats neurophysiologiques de cette stabilisation. Nous aborderons cette question à travers deux tâches bien distinctes, à savoir une tâche de mémorisation visuo-spatiale et une tâche de mémorisation de séquence motrice. Pour chacune de ces tâches, nous couplerons une analyse comportementale de l'évolution du système au cours de l'apprentissage et une étude des modifications d'activité régionale cérébrale, l'objectif étant de mettre à jour les déterminants comportementaux et neurologiques du processus de chunking.
Hypnose, suggestion non hypnotique et effet placebo: à la recherché du lien!
L'objectif principal de cette étude est d'explorer les mécanismes cognitifs et neuronaux qui sous-tendent l'hypnose, la suggestion et l'effet placebo. Nous émettons l'hypothèse que ces trois phénomènes, décrits à ce jour comme étant des mécanismes différents, sont en réalité contrôlées par un ensemble de processus communs. Nous supposons, par ailleurs, que ce processus déclenche l'induction d'états de conscience dans laquelle les représentations mentales de haut niveau (par exemple, les croyances) sont capables de moduler le traitement des informations d'une manière inconsciente et non intentionnelle.
Relations entre conscience et apprentissage
Peut-on apprendre sans conscience ? D'un autre côté, quel est l'effet de l'apprentissage sur la conscience? Cette question controversée est au coeur de l'ensemble des projets de notre équipe. Dans ce contexte, nous explorons trois hypothèses centrales : Premièrement, on suppose que les connaissances conscientes impliquent des représentations de « meilleure qualité » que les connaissances implicites. La deuxième hypothèse est que les traces mnésiques consolidées par l'expérience influencent constamment le traitement, indépendamment de leur qualité. La troisième hypothèse est que le développement de représentations de haute qualité prend du temps. Afin d'explorer ces hypothèses, nos recherches combinent des méthodes comportementales, par modélisation, et par imagerie cérébrale.
Marqueurs somatiques et apprentissage implicite
Sur base des travaux de Damasio et al. (Bechara, Damasio, Tranel, et Damasio, 1997) et en collaboration avec Dick Bierman (Universiteit Amsterdam), nous avons realisé une expérience au cours de laquelle les sujets doivent catégoriser les exemplaires d'une grammaire artificielle dans un contexte similaire à celui de la Iowa Gambling Task, c.-à-d. avec renforcement. Nos résultats indiquent une dissociation entre les connaissances verbalisables des sujets et la réponse électro-dermale, ce qui suggère dès lors que le paradigme de Damasio peut être étendu à des situations plus complexes dans lequelles la structure des stimuli peut donner lieu à un apprentissage implicite.
La réaction biologique à un stimulus inconditionnel peut être transférée à un stimulus neutre via une procédure de conditionnement. Un débat récurrent tourne autour de la question de savoir si le conditionnement pavlovien chez l'homme exige que le sujet soit conscient des relations entre stimuli conditionnel et inconditionnel. Dans ce contexte, nous explorons le contraste entre deux situations de conditionnement : Le « delay conditioning », dans lequel US et CS se superposent temporellement, et le « trace conditioning », dans lequel US et CS sont séparés par un délai. Ces deux situations semblent engager la conscience de manière différente, et le contraste entre les deux situations est en cela similaire aux effets temporels que nous avons observés dans les situations d'apprentissage de séquence.
Les mécanismes de l'action sérielle: Formation d'unités cognitives
Une hypothèse centrale concernant les changements provoqués par l'expérience consiste en la formation d'unités cognitives (des « chunks »). Dans ce projet, nous cherchons à documenter aussi précisément que possible l'émergence de telles unités en analysant la performance dans une situation de temps de réaction à 1023 choix (Seibel, 1963).
Au cours de ces dernières années, un débat grandissant s'est fait jour quant aux processus mis en jeu au cours de l'acquisition de régularités séquentielles complexes ainsi que par rapport au rôle joué par le sommeil pour leur consolidation en mémoire. Notre connaissance des processus cognitifs élémentaires et des mécanismes cérébraux impliqués dans l'apprentissage et la consolidation de séquences motrices reste encore imparfaite. Dans cette perspective, un paramètre crucial pourrait être le caractère discret vs. continu lors de l'acquisition d'une régularité séquentielle. Une question fondamentale reste de savoir dans quelle mesure des systèmes neuronaux distincts ou similaires sont activés lors de l'acquisition de séquences motrices discrètes et continues. De plus, nous souhaitons observer si la privation de sommeil gêne le processus de consolidation d'un apprentissage implicite de séquences complexes en empêchant une restructuration des circuits cérébraux sous-tendant la performance dans différentes tâches visuomotrices (tâches de Temps de Réaction Sériel --TRS - et tâche de poursuite de cibles). L'ensemble de ces recherches sera réalisé au moyen de techniques d'imagerie cérébrales (IRMf anatomique et structurelle)
Projet R.O.G.E.R. : Realistic Observation in Game and Experience in Rehabilitation
Les techniques actuelles d'évaluation des capacités cognitives des patients reposent sur des tests qui visent à contrôler la métrique et fragmentent les fonctions. Ils sont incomplets puisqu'ils restent trop analytiques et ne donnent notamment pas un profil intégré. C'est dans ce contexte que s'inscrit le projet R.O.G.E.R. Le but central du projet est de développer des environnements de réalité virtuelle sous forme de plateforme essentiellement logicielle permettant de plonger les personnes présentant des troubles cognitifs dans une expérience immersive, prenante et réaliste. Au sein de l'environnement virtuel créé, la personne « jouera » des mises en situation, proches des activités de la vie quotidienne. Dans le jargon de la neuropsychologie, on qualifie ces activités d'écologiques. Au sein de la réalité virtuelle, la personne se sent moins « mesurée », ce qui augmentera tant la qualité de son expérience que de son implication, rendant ainsi les données récoltées plus fiables.
