The role of eye dominance in the perception-action loop : a characteristic leading to perceptual and motor asymmetries
Le rôle de la dominance oculaire dans la boucle perception-action : une propriété à l'origine d'asymétries perceptives et motrices
Résumé
Humans present several lateral preferences, using more a given hand, foot and eye than the other one. If handedness has already been shown to influence perceptual and motor performance, the role of other lateral preferences is currently unknown. The first part of this thesis is dedicated to the study of the influence of eye dominance on visuo-motor tasks. The dominant eye, the one used to perform monocular tasks, is linked to the ipsilateral primary visual cortex. As such, it I s also linked to the contralateral hemifield. In this thesis, we thus compared performance in the contralateral and ipsilatereral hemifields relative to the dominant eye. Participants had either to make leftward and rightward saccades, a visual discrimination task, or both simultaneously. These studies have shown that the relationship between the dominant eye and the ipsilateral primary visual cortex induced a greater perceptual enhancement of visual targets presented in the contralateral than ipsilateral hemifield relative to the dominant eye. This perceptual enhancement leaded to both higher discrimination performance and higher saccade accuracy in this hemifield compared to the ipsilateral one. Thereby, we showed that eye dominance was an important property to consider in the perception-action links, leading to asymmetries between hemifields. In a second part of this thesis, we focused on the quantification of eye dominance. Indeed, contrary to handedness questionnaires which provide a percentage-based measure, tests of eye dominance only dissociate between left and right eye dominance. To assign to each participant a percentage of eye dominance, we studied the asymmetries of the saccadic system. Saccadic peak velocity is indeed higher toward the temple (i.e., rightward saccades of the right eye and leftward saccades of the left eye) than toward the nose (i.e., leftward saccades of the right eye and rightward saccades of the right eye). This asymmetry seems linked to the strength of eye dominance, as it is only observed in case of weak eye dominance. People with strong eye dominance show higher saccadic peak velocity toward the hemifield ipsilateral to their dominant eye, irrespective of the temporal or nasal nature of the saccade. In this thesis, we simultaneously tested several saccadic asymmetries, with the idea that it could provide a graduated measure of eye dominance strength. Peak velocities are also higher for centripetal (toward the straight-ahead direction) than centrifugal (away from the straight-ahead direction) saccades. Participants had to make saccades from five different starting position (to elicit centripetal and centrifugal saccades) while the movements of their both eyes were recorded (to analyze temporal and nasal saccades). The results showed (1) that both saccadic asymmetries are linked together, suggesting that they share a common structure in their neurophysiological bases, (2) that eye dominance modulates all the saccadic asymmetries tested, and (3) that the study of several saccadic asymmetries allows quantifying eye dominance strength on a percentage-based continuous model. Observation of huge saccadic asymmetries corresponded to very weak eye dominance, whereas strong eye dominance was associated to no asymmetry. All in all, in this thesis we clarified the roles of eye dominance in the perception-action loop, and we computed a graduated measure of eye dominance strength based on oculomotor performance.
L'homme présente plusieurs préférences latérales, utilisant plutôt une main, un pied et un œil donnés. Si l'impact de la latéralité manuelle sur les performances perceptives et motrices a été très étudié, le rôle des autres latéralités est mal connu. Le premier axe de cette thèse avait pour objectif de mieux comprendre la place de la dominance oculaire dans les processus perceptivo-moteurs. L’œil dominant est celui choisi lors de la réalisation d'une tâche monoculaire. La neuroimagerie a montré qu'il était lié au cortex visuel primaire ipsilatéral, et du fait du croisement des voies optiques, à l'hémichamp visuel controlatéral. Dans cette thèse nous avons comparé les performances perceptives et oculomotrices dans les hémichamps controlatéral et ipsilatéral à l’œil dominant. Les participants devaient soit réaliser des saccades oculaires vers la gauche ou vers la droite, soit réaliser une tâche de discrimination visuelle sur une cible présentée à gauche ou à droite, soit réaliser une double-tâche de saccades et discrimination visuelle. Ces études ont montré que la relation entre l’œil dominant et le cortex visuel primaire ipsilatéral permettait un rehaussement perceptif des cibles visuelles de l'hémichamp controlatéral comparées à celles de l'hémichamp ipsilatéral. Ce rehaussement perceptif améliore à la fois les performances de discrimination visuelle et la précision des saccades oculaires dans l'hémichamp controlatéral à l’œil dominant comparé à l'hémichamp ipsilatéral. Nous avons ainsi montré que la dominance oculaire occupait une place importante dans les relations perception-action, engendrant des différences de traitement entre hémichamps visuels. Dans un deuxième axe, nous nous sommes intéressés à la quantification de la dominance oculaire. Contrairement aux questionnaires de latéralité manuelle permettant une mesure en pourcentages, les tests actuels de dominance oculaire ne fournissent qu'une mesure binaire (gauche ou droite). En vue d'attribuer à chaque individu un pourcentage de dominance oculaire, nous avons étudié les asymétries du système saccadique. Les saccades oculaires présentent en effet des pics de vitesse plus élevés vers la tempe (saccades vers la gauche de l’œil gauche et saccades vers la droite de l’œil droit) que vers le nez (saccades vers la droite de l’œil gauche et saccades vers la gauche de l’œil droit). Cette asymétrie semble liée à l'intensité de la dominance oculaire en ne s'exprimant que chez les participants ayant une dominance oculaire faible. En cas d'une forte dominance oculaire, les pics de vitesse sont plus élevés vers l'hémichamp ipsilatéral à l’œil dominant, que la saccade soit nasale ou temporale. Dans la présente thèse, nous avons également testé d'autres asymétries saccadiques avec l'idée que l'étude simultanée de plusieurs asymétries permettrait une quantification graduelle de dominance oculaire. Notamment, les pics de vitesse sont aussi plus élevés pour les saccades centripètes (vers le droit-devant) que centrifuges (vers l'extérieur). Nous avons utilisé une tâche de saccades depuis cinq positions de départ (afin d'analyser des saccades centripètes et centrifuges) et un enregistrement binoculaire (afin d'analyser des saccades temporales et nasales). Les résultats montrent (1) que les deux asymétries saccadiques sont liées, suggérant qu'elles partagent des bases neurophysiologiques communes, (2) que la dominance oculaire influence toutes les asymétries testées et (3) que l'analyse simultanée des deux asymétries permet d'assigner à chaque individu un pourcentage de dominance oculaire. L'absence de dominance oculaire correspondait à la manifestation de toutes les asymétries saccadiques, tandis qu'une dominance oculaire maximale correspondait à l'absence d'asymétries. Ainsi, cette thèse aura précisé les rôles de la dominance oculaire dans la boucle perception-action et permis d'élaborer une mesure graduelle de dominance oculaire, basée sur les performances visuo-motrices.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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