Cognition shapes consciousness:A scientific exploration of overlapping dynamics between attention, anticipation, awareness and metacognition

Three areas of research have largely dominated the study of human consciousness in recent years. These domains include the study of cerebral states providing the basic conditions for the emergence of conscious experiences, scientific investigations on the feelings of selfhood, embodiment and voluntary actions, and research about how we become aware of certain mental content. While significant advances followed from these ongoing efforts, one central point of contention emerged concerning the gating mechanisms of the conscious mind. These debates have centered on the role of attention and whether selection processes are necessary for perceptual awareness. On the one hand, evidence suggests that we remain unaware of unattended events. On the other hand, some findings highlight orthogonal effects between attention and consciousness, thereby implying that these processes are fully dissociable. While scholars have adopted a variety of stances with respect to these questions, one central limitation to these discussions, however, is that current views often construe attention in a monolithic top-down fashion, when in fact selection processes are multifaceted. Accordingly, instead of focusing top-down processes, one fruitful approach to questions about gating mechanisms has been to delineate points of intersections between selection processes and consciousness. The results from the current dissertation align with this research trajectory. Combining advanced techniques in psychophysics, analytics, and electroencephalography (EEG), I have examined how spatial and temporal components of top-down and bottom-up selection processes overlap with perception, awareness and metacognition. In the first study (Chapter 2), I showed that that stimulus- and goal-driven orienting represents independent functional systems operating in parallel across different levels of processing. I also demonstrated that the loci of these selection processes precede subjective judgments of perception. Following this work, the subsequent study (Chapter 3) explored the dynamics of stimulus- and goal-driven attention at the sensory level using EEG. Here, I was able to show that, while these systems are functionally independent, they nevertheless interact through patterns of competition and mutual interference. Lastly, I investigated how pre-stimulus neural dynamics of temporal expectation intersect with perceptual awareness (Chapter 4). This study revealed that selection processes influence perceptual awareness during the pre-stimulus period, thereby stretching the impact of attention on consciousness in time. Taken together, these findings emphasize the intricacies involving selection processes and consciousness beyond debates centered on top-down processes and lay the foundation for more advances by demonstrating the need to outline the various mechanisms gating access to the conscious mind.Trois domaines de recherche ont largement contribué à l’étude de la conscience humaine ces dernières années. Ces recherches incluent notamment l’étude des états cérébraux offrant les conditions minimales à l’émergence de la conscience, l’examen des notions de soi, de l’esprit incarné, et de l’action volontaire, et finalement l’étude des mécanismes permettant l’accès des contenus mentaux à la conscience. Malgré plusieurs progrès significatifs, ces efforts ont mené à l’émergence d’un débat important concernant les mécanismes permettant aux informations d’émerger dans l’expérience consciente. Ceux-ci portent principalement sur le rôle de l’attention, et la question de savoir si les processus mentaux permettant la sélection d’information sont nécessaires à la conscience perceptive. D’un côté, certaines données suggèrent que l’on demeure inconscient des évènements auxquels nous ne portons pas attention. De l’autre, certains résultats présentent des effets orthogonaux entre l’attention et la conscience, ce qui implique que ces processus sont dissociables. L’une des limites principales à ces discussions est que plusieurs chercheurs théorisent l’attention de façon monolithique, alors que les processus mentaux impliqués dans la sélection d’information sont multifactoriels. Plutôt que de se concentrer sur le rôle des processus descendants, une approche plus fructueuse consiste à délimiter les points d'intersection entre les processus de sélection et la conscience. Les résultats de la présente thèse s'alignent sur cette trajectoire de recherche. En combinant des techniques avancées en psychophysique, analyse de données et électroencéphalographie (EEG), j'ai examiné la manière dont les dimensions spatiales et temporelles des processus de sélection descendants et ascendants influencent la perception, la conscience perceptive et la métacognition. Dans la première étude (chapitre 2), j'ai montré que les processus ascendants et descendants de l’attention sont indépendants et opèrent en parallèle à plusieurs niveaux du traitement de l’information. J'ai également démontré que le locus de ces processus de sélection précède les jugements subjectifs de la perception. L’étude suivante (chapitre 3) explore les dynamiques cérébrales de ces systèmes attentionnels au niveau du traitement sensoriel. Cette étude montre que, même si ces systèmes sont fonctionnellement indépendants, ils interagissent par le biais de compétition et d'interférences mutuelles. Enfin, j'ai étudié la façon dont les dynamiques cérébrales de l’attention temporelle influencent la conscience (chapitre 4). Cette étude révèle que les processus de sélection influencent la conscience perceptuelle avant même l’apparition de stimuli, ce qui met en lumière l’importance de la dimension temporelle quant à l’influence de l’attention sur l’expérience conscience. Ensemble, ces résultats démontrent la complexité des interactions impliquant les processus sélection et la conscience au-delà des débats centrés sur les processus descendants. Également, ils jettent les bases vers de nouvelles trajectoires de recherches en démontrant la nécessité de définir les différents mécanismes permettant aux informations d’accéder à la conscience