Emotional Facial Expression Detection in the Peripheral Visual Field

BACKGROUND: In everyday life, signals of danger, such as aversive facial expressions, usually appear in the peripheral visual field. Although facial expression processing in central vision has been extensively studied, this processing in peripheral vision has been poorly studied. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: Using behavioral measures, we explored the human ability to detect fear and disgust vs. neutral expressions and compared it to the ability to discriminate between genders at eccentricities up to 40°. Responses were faster for the detection of emotion compared to gender. Emotion was detected from fearful faces up to 40° of eccentricity. CONCLUSIONS: Our results demonstrate the human ability to detect facial expressions presented in the far periphery up to 40° of eccentricity. The increasing advantage of emotion compared to gender processing with increasing eccentricity might reflect a major implication of the magnocellular visual pathway in facial expression processing. This advantage may suggest that emotion detection, relative to gender identification, is less impacted by visual acuity and within-face crowding in the periphery. These results are consistent with specific and automatic processing of danger-related information, which may drive attention to those messages and allow for a fast behavioral reaction

Vision par ordinateur pour l'analyse des motifs de localisation intracellulaire de l'ARN

RNAs do not necessarily have a random distribution in the cell. Specific localization patterns have been observed and such asymmetric distributions are of functional importance for the spatial regulation of gene expression. Current methods to study intra-cellular RNA localization use single molecule FISH (smFISH) protocols or its multiplexing variants. Each RNA molecule is targeted with fluorescent probes and can be imaged by fluorescence microscopy. These techniques enable single cell level analyses and can be scaled to thousands of transcripts. However, computational methods to quantify RNA localization suffer different flaws, such as the consistency of spot detection between experiments. A complete analysis pipeline typically requires the use of different frameworks and the development of in-house pieces of code, making smFISH analysis difficult to scale and reproduce. In this thesis, I present a new version of FISH-quant, a comprehensive computational framework to process smFISH images. It provides improved modules for the most common operations needed for smFISH analysis such as RNA detection, nucleus and cell segmentation as well as feature engineering, all in the same framework, designed to be flexible and scalable. In addition, I investigate the use of point cloud models directly trained from simulations to address the classification of RNA localization patterns, without the need to compute hand-crafted features. Lastly, I apply FISH-quant to experimental datasets in biological studies that include several dozens of transcripts, analyzed through 100,000 individual cells. For this, I design a classification pipeline to discriminate several generic RNA localization patterns. This allows us to discover translation factories, a new mechanism of spatial control of gene expression. Third, we focus on the centrosomal and protrusion patterns to provide a statistical description of several genes of interest. Altogether, these studies reveal regulation mechanisms more complex than expected with various spatial and temporal dynamics.Tous les ARNs ne se sont pas uniformément distribués dans la cellule. Pour certains gènes, une distribution asymétrique et localisée des transcripts peut être observée. Ce phénomène participe à la régulation de l'expression génétique. Actuellement, pour étudier la localisation intracellulaire des ARNs, une méthode appropriée est single molecule FISH (smFISH). Les molécules d'ARN sont ciblées avec des marqueurs fluorescents et peuvent ainsi être observées au microscope. Cette technique, et ses variantes, permet d'étudier des milliers de transcripts à l'échelle de la cellule. Toutefois, les outils informatiques utilisées pour ces expériences présentent des limites. Lors d'une expérience avec des images de smFISH, une analyse complète nécessite souvent d'intégrer des outils différents, de les calibrer et de développer du code propre à l'étude. Cela pénalise le passage à l'échelle sur des études avec un grand volume de données, ainsi que leur reproductibilité. Avec cette thèse, je présente une nouvelle version de FISH-quant, un outil destiné à l'analyse des images de smFISH. Les actions les plus communes et nécessaires pour traiter les images d'ARNs y sont disponibles et améliorées : la détection des ARNs, la segmentation des cellules et des noyaux, ainsi qu'une sélection d'indicateurs statistiques, le tout réuni dans un seul outil. En outre, nous avons étudié la possibilité d'entraîner un modèle d'apprentissage à partir de nuages d'ARNs simulés, afin de pouvoir classifier différents schéma de localisation. Enfin, nous avons utilisé FISH-quant dans différentes études avec des données réelles. Ces expériences ont permis d'étudier plusieurs dizaines de gènes à travers plus de 100000 cellules identifiées. Nous avons d'abord développé un modèle de classification pour reconnaître les schémas de localisation d'ARN les plus fréquents. Ensuite, nous nous sommes intéressés à quantifier et décrire statistiquement différents types de localisation autour du centrosome ou dans les extensions périphériques de la cellule. Nous avons notamment caractérisé des schémas de localisation liés à la traduction des protéines ou au cycle cellulaire

Évolution de la qualité de vie, des compétences cognitives et des stratégies mises en place au cours d'une cure de neurofeedback chez les patients adultes présentant un TDA/H

Le Trouble : déficit de l’attention avec ou sans hyperactivité (TDAH) débute dans l’enfance, et sa symptomatologie se poursuit fréquemment à l’âge adulte. Parmi les stratégies thérapeutiques qui s’offrent aux patients présentant un TDAH, il y a le neurofeedback. Ce travail s’y intéresse du point de vue de la subjectivité. Une première étude empirique a montré une amélioration de 23% de la composante psychique de la qualité de vie au score MOS SF-36, une amélioration de 25% des compétences cognitives, sans amélioration du rapport thêta/bêta (paramètre d’intérêt choisi dans le protocole de neurofeedback pour l’indication du TDAH). L’étude expérientielle, conduite à partir d’entretiens phénoménologiques expérientiels met en évidence des vécus étonnants de la part des patients : effacement des feedbacks de la machine au profit d’ « autofeedbacks » basées sur les sensations corporelles, déplacement des stratégies de lutte symptomatiques au profit d’autres centrées sur l’imaginaire ou la relaxation, place centrale donnée aux soignant par rapport à celui du dispositif technique…Les résultats de ces deux études permettent de dépasser les conceptions du neurofeedback comme un apprentissage, en l’envisageant comme une modification de la conscience des troubles et de la conscience de soi

Vision par ordinateur pour l'analyse des motifs de localisation intracellulaire de l'ARN

RNAs do not necessarily have a random distribution in the cell. Specific localization patterns have been observed and such asymmetric distributions are of functional importance for the spatial regulation of gene expression. Current methods to study intra-cellular RNA localization use single molecule FISH (smFISH) protocols or its multiplexing variants. Each RNA molecule is targeted with fluorescent probes and can be imaged by fluorescence microscopy. These techniques enable single cell level analyses and can be scaled to thousands of transcripts. However, computational methods to quantify RNA localization suffer different flaws, such as the consistency of spot detection between experiments. A complete analysis pipeline typically requires the use of different frameworks and the development of in-house pieces of code, making smFISH analysis difficult to scale and reproduce. In this thesis, I present a new version of FISH-quant, a comprehensive computational framework to process smFISH images. It provides improved modules for the most common operations needed for smFISH analysis such as RNA detection, nucleus and cell segmentation as well as feature engineering, all in the same framework, designed to be flexible and scalable. In addition, I investigate the use of point cloud models directly trained from simulations to address the classification of RNA localization patterns, without the need to compute hand-crafted features. Lastly, I apply FISH-quant to experimental datasets in biological studies that include several dozens of transcripts, analyzed through 100,000 individual cells. For this, I design a classification pipeline to discriminate several generic RNA localization patterns. This allows us to discover translation factories, a new mechanism of spatial control of gene expression. Third, we focus on the centrosomal and protrusion patterns to provide a statistical description of several genes of interest. Altogether, these studies reveal regulation mechanisms more complex than expected with various spatial and temporal dynamics.Tous les ARNs ne se sont pas uniformément distribués dans la cellule. Pour certains gènes, une distribution asymétrique et localisée des transcripts peut être observée. Ce phénomène participe à la régulation de l'expression génétique. Actuellement, pour étudier la localisation intracellulaire des ARNs, une méthode appropriée est single molecule FISH (smFISH). Les molécules d'ARN sont ciblées avec des marqueurs fluorescents et peuvent ainsi être observées au microscope. Cette technique, et ses variantes, permet d'étudier des milliers de transcripts à l'échelle de la cellule. Toutefois, les outils informatiques utilisées pour ces expériences présentent des limites. Lors d'une expérience avec des images de smFISH, une analyse complète nécessite souvent d'intégrer des outils différents, de les calibrer et de développer du code propre à l'étude. Cela pénalise le passage à l'échelle sur des études avec un grand volume de données, ainsi que leur reproductibilité. Avec cette thèse, je présente une nouvelle version de FISH-quant, un outil destiné à l'analyse des images de smFISH. Les actions les plus communes et nécessaires pour traiter les images d'ARNs y sont disponibles et améliorées : la détection des ARNs, la segmentation des cellules et des noyaux, ainsi qu'une sélection d'indicateurs statistiques, le tout réuni dans un seul outil. En outre, nous avons étudié la possibilité d'entraîner un modèle d'apprentissage à partir de nuages d'ARNs simulés, afin de pouvoir classifier différents schéma de localisation. Enfin, nous avons utilisé FISH-quant dans différentes études avec des données réelles. Ces expériences ont permis d'étudier plusieurs dizaines de gènes à travers plus de 100000 cellules identifiées. Nous avons d'abord développé un modèle de classification pour reconnaître les schémas de localisation d'ARN les plus fréquents. Ensuite, nous nous sommes intéressés à quantifier et décrire statistiquement différents types de localisation autour du centrosome ou dans les extensions périphériques de la cellule. Nous avons notamment caractérisé des schémas de localisation liés à la traduction des protéines ou au cycle cellulaire

Organization of pioneer retinal axons within the optic tract of the rhesus monkey

Retinal ganglion cell axons must make a decision at the embryonic optic chiasm to grow into the appropriate optic tract. To gain insight into the cues that play a role in sorting out the crossed from the uncrossed optic axons, we investigated the sequence of their initial ingrowth in rhesus monkey embryos. Two carbocyanine dyes, 1,1\u27-dioctadecyl-3,3,3\u27,3\u27- tetramethylindocarbocyanine perchlorate and 4-(4-dihexadecylaminostyryl)-N- methylpyridinium iodide, were placed, respectively, into the left and right retinas to identify the course of uncrossed and crossed retinal axons through the optic chiasm and tract. Our results show that at embryonic day 36 the most advanced retinal projections are uncrossed. At this age the leading crossed axons are just reaching the chiasmatic midline, whereas the uncrossed fibers have already entered the optic tract. This indicates that the pathfinding of these pioneer uncrossed fibers does not require the presence of retinal axons from the opposite eye. At subsequent stages of development (embryonic days 40 and 42) there is a clear partial segregation of the uncrossed and crossed retinal axons within the optic tract: the uncrossed- component course is in the deeper portion of the optic tract, whereas the crossed component lies in a more superficial region. Thus, the spatial organization of retinal axons within the primordial optic tract reflects the sequential addition of the uncrossed and crossed retinal fibers. The orderly and sequential ingrowth of these pioneer retinal axons indicates that specific chiasmatic cues are expressed early in development and that such pioneer fibers may serve as guides for the later-arriving retinal fibers

Organization of pioneer retinal axons within the optic tract of the rhesus monkey.

Retinal ganglion cell axons must make a decision at the embryonic optic chiasm to grow into the appropriate optic tract. To gain insight into the cues that play a role in sorting out the crossed from the uncrossed optic axons, we investigated the sequence of their initial ingrowth in rhesus monkey embryos. Two carbocyanine dyes, 1,1'-dioctadecyl-3,3,3',3'-tetramethylindocarbocyanine perchlorate and 4-(4-dihexadecylaminostyryl)-N-methylpyridinium iodide, were placed, respectively, into the left and right retinas to identify the course of uncrossed and crossed retinal axons through the optic chiasm and tract. Our results show that at embryonic day 36 the most advanced retinal projections are uncrossed. At this age the leading crossed axons are just reaching the chiasmatic midline, whereas the uncrossed fibers have already entered the optic tract. This indicates that the pathfinding of these pioneer uncrossed fibers does not require the presence of retinal axons from the opposite eye. At subsequent stages of development (embryonic days 40 and 42) there is a clear partial segregation of the uncrossed and crossed retinal axons within the optic tract: the uncrossed-component course is in the deeper portion of the optic tract, whereas the crossed component lies in a more superficial region. Thus, the spatial organization of retinal axons within the primordial optic tract reflects the sequential addition of the uncrossed and crossed retinal fibers. The orderly and sequential ingrowth of these pioneer retinal axons indicates that specific chiasmatic cues are expressed early in development and that such pioneer fibers may serve as guides for the later-arriving retinal fibers

Neurofeedback et subjectivité : l'entretien phénoménologique expérientiel pour mieux comprendre le vécu des patients

International audienceIn this article, experiential phenomenology interview (EPE) was used in 6 patients with attention deficit with or without hyperactivity (TDAH) and treated with neurofeedback. The aim was to ask them to describe their experience of neurofeedback treatment. It appears that far from being a learning experience, neurofeedback is rather an optimization of strategies that are always renewed and transferred into everyday life. In addition, the informatic device's resources are often neglected in the process of changing brain rhythms in favour of other highlights in the environment, or in favour of the sounds emitted by the equipment when obtaining virtual rewards. Moreover, nurses play a greater role than the technical system. The description of the conscious experience during neurofeedback treatment challenges standard cognitive approaches based on cybernetics.Dans cet article, l'entretien phénoménologie expérientiel (EPE) a été utilisé chez 6 patients atteints d'un déficit de l'attention avec ou sans hyperactivité (TDAH) et traité par neurofeedback. Le but était de leur demander d'expliciter leur expérience de la cure de neurofeedback. Il apparait que loin de constituer un apprentissage, le neurofeedback est plutôt une optimisation de stratégies toujours renouvelées et transférées dans la vie quotidienne. Par ailleurs les moyens informatiques du dispositif sont souvent délaissés dans le processus de changement des rythmes cérébraux au profit d'autres points saillants de l'environnement, ou des sons émis par l'appareillage lors de l'obtention des récompenses virtuelles. Par ailleurs les infirmières jouent un rôle plus grand que le dispositif technique. L'explicitation de l'expérience consciente lors de la cure de neurofeedback remet en cause les approches cognitives standard basées sur la cybernétique