Psychologie cognitive

Psychologie cognitive
Wim Gevers
1 Introduction
1.1 Questions pratiques
Livre de référence: Smith & Kosslyn: Cognitive Psychology: mind and brain. Les chapitres du
livre sont écrits par des auteurs différents.
Examen: QCM
1.2 Qu'étudie-t-on dans le domaine de la psychologie cognitive?
La cognition étudie l'activité mentale. Les sujets étudiés seront les mêmes que l'année dernière.
Mais le but est différent de celui de la neuropsychologie qui étudie comment le cerveau fonctionne.
Ici, on s'intéresse au comportement lui-même.
•
Perception: les sens.
•
Émotion: par exemple, l'anxiété lors d'un entretien d'embauche.
•
Représentation et mémoire à long terme.
•
Encodage: nouvelles informations et récupération en mémoire à long terme.
•
Mémoire de travail: maintien dans le champ de la conscience.
•
Attention: focus (mise au point/filtres).
•
Fonctions exécutives: inhibition/ mise en œuvre des décisions.
•
Prise de décision, résolution de problème et raisonnement.
•
Cognition motrice et simulation mentale: établir une réponse et anticiper.
•
Le sommeil: qu'est-ce qui se passe quand on est en train de dormir?
1.3 Comment a émergé le domaine de la psychologie cognitive?
1.3.1
Philosophie
Platon (-427-347) pensent que les souvenirs sont comme des gravures sur une tablette de cire. Il y a
donc déjà l'idée d'un esprit dans le cerveau. Ensuite, René Descartes (1596-1650) pense qu'il y a
une séparation entre le corps et l'esprit. John Locke (1632-1704) se demande comment on pense et
dit que la pensée est une suite d'images mentales. Mais George Berkeley (1685-1753) critique cette
idée car comment peut-on se construire une image sur des concepts abstraits comme la vérité? À
notre époque, il existe encore des chercheurs qui pensent que la pensée est une suite d'image et
d'autres qui pensent que la pensée est plus abstraite.
Bien qu'intéressantes, ces questions n'étaient pas abordées à l'aide de méthodes adéquates.
1
1.3.2
Les vieilles écoles de la psychologie cognitive
Wilhelm Wundt (1832-1920) étudie la nature de l'activité mentale. Il essaie de comprendre le
contenu de la conscience. L'activité mentale peut être séparée en opération de base
(structuralisme). Elle est basée sur l'introspection: de quelle forme sont les oreilles d'un chat (on
ferme les yeux et on essaie d'imaginer les oreilles d'un chat)? Même avec de l'entrainement, une
image mentale n'est pas toujours présente, on ne peut pas tout imaginer comme par exemple quand
on essaie de se représenter des images pour «soupeser deux poids», «pourquoi postuler pour un
job?». Cependant l'introspection est la première méthode pour étudier l'esprit.
Une image subliminale n'est pas vue mais change le comportement du sujet. L'étude des images
subliminales doit se faire en partie par l'introspection car le sujet doit dire s'il a vu le stimulus. Il est
donc nécessaire de combiner les méthodes pour répondre à une question.
Ensuite, William James étudie les fonctions de l'activité mentale (fonctionnalisme). Il a une vision
évolutionniste (Charles Darwin). Il pense qu'on sélectionne les pensées et les comportements qui
sont les mieux adaptés à l'environnement. Il répond à des questions de type: pourquoi est-on venu
ce matin au cours? Car en entendant parler le professeur, on comprend mieux qu'avec un livre. Mais
pourquoi pense-t-on cela? Pourquoi lire un livre plutôt qu'assister à une conférence? Chaque
comportement a une fonction déterminée.
Ensuite, Hull et Skinner, les behavioristes (comportementalisme), se focalisent sur ce qui est
immédiatement observable. Ils ne traitent pas le cerveau, c'est une boîte noir. Ce qui est important,
c'est l'input et l'output, les stimuli, la réponse et les conséquences des réponses. Ils évitent les
discussions sur l'activité mentale. Leurs études ne peuvent expliquer le langage par exemple mais ils
ont de bonnes techniques expérimentales. Aujourd'hui, ce courant n'est pas vu positivement mais il
faut le replacer dans son époque et leurs travaux ont abouti à des idées vraiment importantes
(récompense, punition dans le développement et en psychiatrie). De plus, les méthodes étaient
vraiment rigoureuses pour mesurer le temps de réaction.
Puis, avec Simon, Newell et Chomsky commence la révolution cognitive. L'ordinateur est pris
comme modèle de l'activité mentale. On donne de l'importance aux évènements internes, on étudie
ce qu'il y a dans le cerveau, on essaie donc d'interpréter un évènement plutôt que seulement
examiner les réponses. Les modèles computationnels apparaissent. Par rapport à l'introspection, ils
sont plus prédictifs et permettent des calculs plus compliqués. L'ordinateur imite le comportement
d'un vrai sujet et on essaie donc de faire des prédictions.
Dans un ordinateur, comme dans le cerveau, on a un input (le clavier, nos sens), un traitement de
l'information et un output (l'écran, nos actions). Mais quelle est la différence entre notre cerveau et
l'ordinateur: l'apparence, le matériel et les programmes qui sont séparés de l'ordinateur.
1.4 Comprendre l'esprit
1.4.1
Esprit et cerveau
Le cerveau c'est l'hardware (Matériel). L'activité mentale, c'est le software. Parfois, si le software
est utile, il devient hardware. Le fabricant fait donc un hardware avec la fonction du software mais
la fonction reste la même. Il y a différents niveaux d’analyse, on peut parler d'ordinateur en termes
de matériel et d'ordinateur en termes de fonction (qu'est-ce que ça fait?). C'est ce niveau d'analyse
qui nous intéresse le plus, l'ordinateur fait du traitement d’information: stockage, manipulation et
transformation d’informations.
Les niveaux d’analyse différents (matériel / fonction) décrivent des choses qui diffèrent
qualitativement. Peut-on par exemple décrire l’architecture d’un immeuble par ses briques?
2
Lorsqu'on connait les éléments de la main (les muscles), on peut mieux comprendre ses fonctions,
c'est la même chose pour le cerveau. La compréhension d’un niveau améliore la compréhension
d’un autre niveau, la machinerie neurale permet de mieux comprendre l’activité mentale.
1.4.2
Représentation mentale
Quand on parle d'activité mentale, on pense à quelque chose (de l’information). Comment se
représente-t-on cette information que ce soit sa forme ou son contenu?
Une représentation est un état physique qui contient de l’information.
Comment cette information est-elle représentée? On parle de la forme et du contenu d’une
représentation.
Par exemple, ° ° °, TROIS et 3 sont trois formes différentes du même contenu, le contenu étant le
concept 3.
1.4.3
Processus mentale
Question: est-ce-qu’un arbre fait un son dans le bois quand il tombe s'il n’y a personne pour
l’entendre? Non car pour avoir un son, il faut un processus qui transforme l'information pour en
faire un son.
Input (vibration de l'air) → processus dans le cerveau qui traite l'information → SON (output)
Comparaison avec un ordinateur: Input (la touche 4 du clavier) → processus dans l'ordinateur →
4 sur l'écran (output)
Une représentation mentale n’a aucune raison d’existence sans un processus qui transforme
l’information de certains inputs en certains outputs.
Une système de processus consiste en un ensemble de processus qui travaillent ensemble pour
réussir a finir une certaine tâche.
Comparaison: dans une usine, beaucoup de processus travaillent ensemble pour réaliser une tâche.
Comment la tâche est-elle accomplie? Un algorithme est une procédure décrivant étape par étape
les tâches à réaliser comme par exemple dans une recette de cuisine.
Les algorithmes peuvent être en série, les tâches sont exécutées à la suite l'une de l'autre ou en
parallèle, les tâches sont traitées en même temps.
1.4.4
Pourquoi le cerveau?
Au début, on s'intéresse à l’activité mentale indépendamment du cerveau.
Comment reconnaitre une bonne théorie?
L'identification est la capacité de déterminer la combinaison de représentations et processus qui
sont utilisé pour résoudre une tâche.
Comment déterminer ces processus (structure process trade off)? Exemple: comment accéder à
l’information en mémoire?
La tâche consiste à mémoriser les chiffres suivants: 1 5 3 7 2 9. Puis on pose la question: le numéro
5 était-il dans la liste? Oui. Et le numéro 2? Oui. On mesure le temps de réaction et on voit qu'il
augmente linéairement avec le nombre de chiffres dans le set.
Selon, Saul Sternberg, la représentation est une liste et le processus une quête en série. Selon
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Stephen Monsell, la représentation est une collection désordonnée et le processus est une quête en
parallèle.
Les deux explications sont possibles par rapport aux temps de réponse. Donc différents processus et
représentations expliquent le même comportement. On veut trouver quelle théorie est la bonne.
Le cerveau peut servir à limiter cet aspect arbitraire.
L'adéquation d’une théorie consiste à se demander si une théorie est valide. La théorie est-elle,
jusqu’à présent, valable indépendamment d’une autre théorie. Elle doit avoir un pouvoir explicatif
et un pouvoir prédictif. De plus, la théorie doit être testable et faite en fonction des structures et
des fonctions du cerveau. Avec des prédictions, on peut construire des programmes informatiques
pour simuler les théories.
Lorsqu'on est bilingue, est-ce que les langues sont stockées au même endroit ou à des endroits
différents? On ne peut pas départager deux théories par rapport aux temps de réaction, on essaie
donc d'avoir une image du cerveau et de déterminer s'il y a activation à des endroits différents ou au
même endroit. Avec des preuves solides, on peut limiter le nombre de théories possibles.
1.5 L’étude de la cognition
La psychologie cognitive à ses débuts s'occupe du traitement de l’information et de l'intelligence
artificielle (des programmes informatiques qui accomplissent des tâches cognitives). Ces théories
négligent la façon dont le traitement de l’information prend place dans le cerveau.
Les neurosciences cognitives se situent entre la psychologie cognitive et les neurosciences. Pour
elle, l'esprit est ce que fait le cerveau. On tient compte de la structure du cerveau pour expliquer le
traitement de l'information.
1.5.1
Dissociations et Associations
Aucune méthode n’est idéale, chaque méthode a ses limites. Il y a certaines évidences convergentes,
différents types de résultats donnant lieu à la même conclusion.
Les méthodes ont pour but de révéler des dissociations et des associations.
Une dissociation reflète l’existence de processus spécifiques et une association reflète l’implication
de processus ou de représentations communs pour deux tâches différentes.
Par exemple, il y a deux systèmes de mémoire de travail. Une pour les informations visuelles et
spatiales et une pour les informations verbales. La tâche consiste à mémoriser une carte ou à
mémoriser un numéro de téléphone. On voit que compter à l’envers perturbe la rétention
d’informations verbales tandis que tracer son chemin dans un labyrinthe perturbe la rétention
d'information spatiale. On a donc une dissociation double.
Une association se produit lorsqu’une variable qui a un effet sur une tâche influence aussi une autre
tâche. Par exemple une personne qui a des difficultés à reconnaitre des visages a aussi des
difficultés à imaginer des visages.
Le patient prosopagnosique peut reconnaitre une chaise mais pas un visage (dissociation), par
contre il ne peut pas imaginer un visage non plus (association).
Méthodes comportementales: on prend des mesures du comportement directement observable.
Pour cela, on mesure des temps de réponse et des pourcentages d'erreurs.
Lorsqu'on mesure la précision avec laquelle une tâche est accomplie, on estime que plus le
traitement cognitif est important, plus on fait d’erreurs. D'autre part, plus le traitement cognitif est
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important, plus on mettra de temps pour répondre. Mais il faut faire attention à plusieurs effets:
•
Effets plafond: la tâche est trop facile. On ne voit pas de différence entre les sujets, tout le
monde réussit très bien.
•
Effets plancher: la tâche est trop difficile. Tout le monde fait beaucoup d'erreurs.
•
Compromis temps-précision (speed accuracy trade off): plus on va vite, plus on ferra
d'erreurs, il faut trouver un compromis entre le temps et la précision.
De plus, le sujet essaie de savoir à quoi s'attend l'investigateur. Il y a dons des effets d'attente au
sujet de l'expérience. Le sujet adapte son comportement à une croyance.
Lorsqu'une tâche est exigeante, celle-ci peut entraîner différentes stratégies de réponse. De plus, les
méthodes comportementales sont par définition incomplètes: balance entre structure et processus.
1.5.2
Comment collectons-nous les observations ?
Les méthodes neuronales corrélationnelles telles que l'IRMf montrent la localisation dans le
cerveau. Ces méthodes montrent des associations mais elles ne sont pas causales.
Elles montrent que l’activation cérébrale accompagne une tâche ou un traitement de l’information
particuliers, elles ne montrent pas que l’activation au niveau d’aires cérébrales spécifiques est
responsable de l’exécution de la tâche. Ces méthodes permettent de localiser l’activité mentale.
Ces méthodes permettent d’établir à la fois des dissociations et des associations.
Dissociation: on peut voir que les zones d’activation sont différentes pour la mémoire à long terme
et pour la mémoire de travail.
Association: on peut voir que la même zone est activée lors d’une tâche spatiale ou lors d’une tâche
de comparaison de nombres.
Caractéristiques importantes pour l’évaluation des méthodes corrélationnelles:
•
Résolution spatiale: localisation de l’aire cérébrale avec plus ou moins d'exactitude.
•
Résolution temporelle: précision temporelle avec laquelle on peut suivre les changements
•
Aspect invasif: substances étrangères dans le cerveau. Par exemple, un scanner envoie de la
radioactivité.
•
Coût: équipement / participant. Cet aspect est important pour pouvoir faire de la recherche.
Méthodes discutées dans le cadre de ce cours: EEG (activité électrique continue) / PE (activité après
stimulus), MEG, TEP, IRM(f), SMT et modélisation.
1.5.2.1 EEG / PE
On ne sait pas d'où vient l'activation dans le cerveau puisqu'on mesure au niveau du scalpe, de plus,
de l'électricité voyage autour du cerveau. On mesure la quantité d'activité dans plusieurs bandes de
fréquence.
•
Résolution spatiale: pauvre car mesure au niveau du scalpe
•
Résolution temporelle: excellente
•
Aspect invasif: faible
•
Coût: faible/faible
5
L'inconvénient est donc la pauvreté de la résolution spatiale, des ondes électriques voyagent à la
surface du cerveau et du scalp. A chaque endroit du scalpe, l’activité électrique enregistrée reflète
l’activité composite venant de différentes aires cérébrales.
La mesure est perturbée par les mouvements, mêmes faibles (par exemple les clignements des yeux)
car les muscles produisent de l’activité électrique
1.5.2.2 MEG
On mesure les champs magnétiques plutôt qu’électriques. Cela permet de résoudre le problème de
l’EEG / PE en termes de résolution spatiale. Le MEG a donc la résolution temporelle de l’EEG
combinée à une bonne résolution spatiale. Les ondes magnétiques ne voyagent pas à la surface du
cerveau et du scalpe. L’activité magnétique n’est pas perturbée en traversant le crâne.
L'inconvénient est qu'on mesure l’activité dans les sillons (sulcus) et pas dans les gyri. Le coût est
assez élevé.
1.5.2.3 TEP: Tomographie par émission de positons
Fonctionnement général: un traceur faiblement radioactif est injecté dans le sang. Lorsqu’une
région du cerveau s’active, le besoin en apport sanguin augmente. Plus il y a de flux sanguin au
niveau d’une région, plus la concentration en éléments radioactifs augmente.
Inconvénients les plus importants: invasif, pauvre résolution temporelle (40 secondes pour obtenir
une image), cher.
1.5.2.4 De l’IRM à l’IRMf
L'IRM est, à l’origine, prévu pour estimer la structure du cerveau. Une fois qu’on est dans le
tunnel, un aimant puissant est activé, tous les atomes s’alignent avec lui. Une impulsion rapide
d’ondes radio les désoriente, un signal est détectable lorsque les atomes retournent à la normale. Ce
courant est amplifié et utilisé pour créer une image. Par exemple, les matières grises et blanches
sont sensibles à des ondes radio de fréquences différentes.
L'IRMf permet de suivre l’activité dans les différentes régions du cerveau. L'activité est mesurée
grâce au BOLD (Blood Oxygen Level Dependent). L’oxygène se lie au fer des globules rouges.
Lorsqu’une aire cérébrale est active, elle demande plus de globules rouges oxygénés que nécessaire.
Les globules rouges oxygénés s’accumulent. La séquence d’impulsions magnétiques détecte où les
globules rouges oxygénés se sont accumulés.
Cette méthode est non invasive et a une très bonne résolution spatiale. Par contre, la résolution
temporelle est de l’ordre de la seconde, les machines sont très chères, très bruyantes, le tube est
étroit.
1.5.2.5 Techniques de neuroimagerie en général
Les problèmes rencontrés sont les suivants. La différence entre activation excitatrice et inhibitrice
ne peut pas être observée car il est difficile de trouver des tâches de base. On mesure quand on ne
fait rien mais le niveau d'énergie n'augmente pas forcément quand on réfléchit.
Plus d’activation ne signifie pas nécessairement plus de traitement. Le moyennage à travers les
participants est difficile car les mêmes aires fonctionnelles peuvent se situer dans différentes régions
anatomiques. Le cerveau est toujours en activité, même pendant le sommeil. Différents processus
peuvent être exécutés par les mêmes tissus neuraux, certains neurones font des tâches différentes.
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1.5.3
Les méthodes neuronales causales
Ce sont des méthodes qui établissent une relation causale entre l'activation cérébrale et la
performance.
Études neuropsychologiques: Une partie du cerveau est endommagé. Cela cause des changements
de performance dans des tâches particulières.
Les causes les plus fréquentes de dommage cérébral sont une attaque: le sang chargé en oxygène
ne peut plus atteindre une région particulière du cerveau, la chirurgie (retrait d'une tumeur),
blessure à la tête (accident de voiture), maladie neuro-dégénérative (Alzheimer), toxines
endommageant le cerveau (syndrome de Korsakoff).
Mais il peut être difficile de faire le lien entre changement de performance après lésion et le
fonctionnement normal. En effet, les lésions sont larges et incluent les connexions avec d’autres
régions. De plus, un cerveau lésé compense, le cerveau change (plasticité).
Administration de médicaments: par exemple l'expérience de Cahill et al., 1994 qui pose
l'hypothèse que l’hippocampe est important pour améliorer la mémoire affective. On montre aux
participants des images neutres ou chargées d’émotion. Après une heure, on leur donne un placebo
ou un bloqueur de la noradrénaline, ce qui perturbe l’hippocampe. Après une semaine, on constate
que le rappel des images émotionnelles est meilleur pour le groupe placebo.
Cependant, les aires cérébrales affectées par les médicaments sont larges et les médicaments
mettent assez longtemps à agir.
Stimulation Magnétique Transcrânienne (TMS): Un courant conséquent est envoyé dans le
cerveau via une bobine, ce qui produit un champ magnétique qui perturbe l’activité neurale de façon
temporaire. Le comportement a-t-il changé suite à la TMS? Les neurones répondent de moins en
moins, ce qui montre bien une lésion temporaire.
Mais il y a des directives de sécurité, certains sujet peuvent présenter des crises d'épilepsie. Seul le
cortex, régions directement en-dessous du crâne peut être perturbé. Les muscles du front
tremblotent. Les yeux tremblent, on ne peut pas atteindre des régions comme l'hippocampe.
2 Représentation et connaissance en mémoire à long terme
•
Le rôle de la connaissance dans la cognition
•
Les représentations et leurs formes
•
De représentation à connaissance de catégorie
2.1 Le rôle de la connaissance dans la cognition
Qu'est-ce que la connaissance? Ce sont des faits spécifiques, des techniques ou des procédures
culturelles. Ce sont donc des informations concernant le monde qui sont présentes en mémoire.
Les connaissances sont probablement vraies. On demande des justifications pour les croire. Elles
doivent être cohérentes. Sans connaissance, il n'y a pas de processus mental!
Quels sont les rôles de la connaissance? La catégorisation, les inférences, l’action, la perception,
l'attention, le langage, les pensées sophistiquées comme la transitivité.
La connaissance permet d'inférer lors de la perception. Par exemple, lorsqu'un mot est mal écrit, la
partie avant du h de «heart» est effacée et on perçoit donc «leart» mais inconsciemment, notre
cerveau lit quand même «heart». Cette inférence est due à notre connaissance des mots et dans ce
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cas le mot «heart» est le plus probable.
2.2 Les représentations et leurs formes
La forme d'une représentation est un état physique qui représente un objet, un événement ou un
concept.
2.2.1
Souvenirs et représentations
On va voir deux caractéristiques d'une représentation.
2.2.1.1 Critère d’intentionalité (The intentionality criterion)
La représentation de quelque chose est construite de manière intentionnelle. Par contre, le stockage
de l’information est automatique et le but est inconscient.
On ne retient pas tout de façon intentionnel mais on s'en souvient quand même.
Deux cas sont possible lorsqu'on prend une photo. Soit on prend une photo d'une scène, on a donc
l'intention de prendre la photo. On peut aussi programmer l'appareil pour qu'il prenne une photo de
tout le monde, dans ce cas, l'intentionnalité est construite dans l'appareil photo.
Expérience: on demande à une partie des sujets de lire une liste de mot et à une autre partie de
mémoriser la liste de mot. Lorsqu'on compare les résultats au rappel de ces mots, on se rend compte
qu'il y a peu de différence entre ceux qui avait la consigne de lire et ceux qui avait la consigne
d'étudier. Un stockage de l'information se fait donc même si on ne le veut pas.
L'encodage est donc intentionnel mais automatique. Dans la vie, on ne doit pas toujours se dire «je
dois mémoriser cela», c'est le cerveau qui fait le codage intentionnel.
2.2.1.2 Information-carrying criterion
La représentation contient différents types d'informations telles que la couleur, la forme... la
catégorie, les inférences.
Par exemple, on a dans la représentation d'un cadeau le fait que quand on nous en offre un, on doit
avoir l'air content, il faut ouvrir l'emballage... ce sont les inférences de la représentation.
2.2.2
Quatre formes de représentations possibles
Un aspect de la représentation est le format ou la forme.
Cette forme est soit
•
Spécifique à la modalité: propres à la modalité perceptive ou motrice
•
A-modale: indépendantes des modalités perceptives ou motrices.
Les quatre formes sont:
•
Représentations spécifiques à la modalité: les images
•
Représentations spécifiques à la modalité: les caractéristiques du matériel encodé (exemple:
la texture, la couleur, …)
•
Le symbole a-modal
•
Les modèles statistiques: les réseaux neuronaux
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2.2.2.1 Représentations spécifiques à la modalité: images
L'image d'une table dans la tête est-elle identique à une photo? Une image est composée d'une
fenêtre spatiotemporelle (image à un moment donné et sous une certaine perspective), d'une unité
de stockage (les neurones dans le cerveau ont des types d'information différents) et d'une
information stockée (quantité de lumière de l'information stockée).
Une fenêtre spatiotemporelle de l'information est capturée dans un lieu considéré. Dans la fenêtre,
un tableau de pixels capte la lumière des informations présentes. Chaque pixel contient des
informations sur l'intensité de la lumière sur toute la gamme des longueurs d'onde auxquelles le
pixel est sensible.
La différence entre une image et une représentation est que lorsqu'on regarde l'ensemble des pixels,
on se rend compte que ça forme un carré, l'appareil photo ne le peut pas. Ce que ne fait pas
l'appareil photo, c'est l'interprétation de l'image.
Quelles sont les preuves que nous avons une image dans le cerveau?
On fait une étude chimique sur un cerveau d'un singe dans la zone V1.
A gauche, on voit l'image qu'on montre au singe et à droite, on voit la zone V1 du cerveau du singe.
On peut donc visualiser ce que le cerveau voit, la forme est bien semblable.
Autre exemple: on enlève à une femme qui subit de fortes crises d'épilepsie, son lobe occipital droit.
Elle a donc une hémianopsie du côté droit. On prédit que si on a des images dans notre tête,
lorsqu'on enlève une partie du cerveau, la taille des images doit diminuer. Avant son opération, on
demande à la femme d'imaginer un cheval et de donner la taille dans son esprit. Après l'opération,
on lui demande la même chose et la taille est bien diminuée par deux.
De la même façon, on demande d'imaginer dans son esprit l'image d'un canard avec une mouche ou
d'un canard avec un éléphant. Comme l'espace dans le cerveau est limité, proportionnellement,
l'image du canard est plus petite dans le deuxième cas. On pose ensuite une question au sujet: quelle
est la couleur des pattes du canard. La réponse est plus rapide lorsque le canard est plus grand.
L'attention joue un rôle important. Contrairement à l'appareil photo, l'image retenue ne contient
qu'une partie de l'information sur laquelle on a focalisé notre attention.
Dans la photo suivante selon que l'on regarde de gauche à droite ou de droite à gauche, on voit un
canard ou un lapin.
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2.2.2.2 Représentation spécifique à la modalité: caractéristiques du modèle encodé
La représentation est un stockage d'informations (d'entités) qui ont un sens pour le système.
Meaningful entity: objets ou évènements qui jouent un rôle important pour la survie d’un
organisme et dans la poursuite d’un objectif.
Un pixel est une entité relativement sans sens. Nous ne voulons pas savoir si la lumière frappe un
point particulier de l'espace, mais plutôt ce que l'ensemble des pixels représentent dans le monde.
Exemple de la grenouille: elle doit reconnaitre les mouches pour pouvoir se nourrir. On met des
électrodes dans le cerveau de la grenouille et on lui propose des objets différents. On constate que
des groupes de neurones déclenchent lorsque quelque chose a du mouvement devant la grenouille.
De la même façon, un autre groupe de neurones déclenchent lorsqu'il y a un objet rond et petit
devant elle. C'est la combinaison de ces deux informations qui déclenchent le comportement de la
grenouille, elle essaie d'attraper la mouche.
Chez l'humain, il y a deux flux d'informations: le flux ventrale qui nous renseigne sur la forme, la
couleur de l'objet et le flux dorsale qui nous informe sur le mouvement.
2.2.2.3 Représentation a-modale – le symbole
Dans la modalité spécifique, les représentations résident dans les zones perceptives ou motrices du
cerveau. Par contre, les représentations a-modales sont indépendantes de ces systèmes.
Les représentations a-modales décrivent un état visuel mais se situe en dehors de l'air visuel du
cerveau.
Différentes représentations symboliques a-modale:
•
Frame: équation mathématique, par exemple: {au-dessus [de gauche à droite (gâteau,
cadeau)] table}
•
Réseau sémantique: les mêmes informations sont disposées de façon schématique avec des
flèches entre les objets en fonction de leur position. La seule différence avec le Frame est la
forme
•
Liste de propriétés: on a la liste des objets présents mais il n'y a pas de lien entre les objets.
Cette représentation est a-modale car la représentation n'est pas propre à la perception ou à la
motricité.
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2.2.2.4 Représentation a-modale – les réseaux neuronaux
L'image est représentée en binaire. Par exemple, la tarte est représentée par 11001, cela représente
un groupe de neurones. Le 1 représente un neurone activé alors que le 0 représente un neurone nonactivé. Les neurones avec un 1 déclenchent alors que ceux avec un 0 ne déclenchent pas. Ce réseau
permet de représenter une information de manière graduelle.
Par exemple, une tarte et une table sont fort différentes par rapport à deux tartes différentes.
Les réseaux neuraux peuvent expliquer les processus d'imagination. C'est de la perception dans
l'autre sens. Lorsqu'on voit une table, on active le réseau du lobe occipital vers l'intérieur. Par
contre, quand on imagine une table, l'information passe de l'intérieur au lobe occipital.
2.3 De la représentation à la connaissance catégorielle
2.3.1
Le pouvoir d’inférence de la connaissance catégorielle
Grâce au réseau neuronal, on peut créer des catégories. Par exemple, des catégories de tartes. Toutes
les tartes activent les mêmes neurones à l'intérieur d'un réseau. Les neurones qui ne sont pas
identiques montrent les différences entre les différentes tartes.
On peut créer des HUB: tout ce qui est constant pour un ensemble est une caractéristique constante
de cet ensemble. On a donc un prototype de tarte qui ne regroupe que les aspects constants.
2.3.2
La nature multimodale de la connaissance catégorielle
Les connaissances sur les catégories permettent de capturer et intégrer différentes parties de
l’information à propos d’une catégorie. Quand un nouveau membre de la catégorie est rencontré, on
a déjà des connaissances pertinentes à propos de la catégorie générale. On peut donc en connaissant
la catégorie, faire des inférences intelligentes par rapport à de nouveaux éléments de la même
catégorie. Par exemple, quand on voit une bougie quelle que soit sa forme, on sait qu'on doit
souffler les bougies.
2.3.3
Les mécanismes multimodals de la connaissance
catégorielle
Zone de convergence (association area): une population de neurones qui associent des
informations à l’intérieur d’une modalité. Par exemple, tout ce qui concerne la couleur est encodé
par certains neurones, d'autres enregistrent ce qui concerne la forme, l'odeur, la motricité... Les
neurones plus antérieurs prennent ensemble toutes les modalités spécifiques.
On a donc une convergence pour les odeurs vers le lobe frontal, pour la motricité en haut et pour le
son dans la zone temporale. D'autres zones de convergence regroupent toutes les autres types
d'informations.
Selon Damasio, les zones de convergence de niveau supérieur aux lobes temporales, pariétales et
frontales intègrent des connaissances de catégorie pour toutes les modalités différentes. Toutes les
modalité sont activées.
2.3.3.1 Données comportementales
Comment prouver qu'on perçoit selon des modalités différentes? On teste en faisant percevoir un
son, une lumière et une vibration et on mesure les temps de réaction. Si les données sont stockées à
des endroits différents, lorsqu'on change de modalité, ça prend du temps. Par contre, si les données
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sont stockées dans la même zone, il n'y aura pas de changement de temps.
On constate que les temps de réaction sont différents. Donc la zone du cerveau activée n'est pas la
même. On doit changer de zone de convergence quand on change de modalité.
La prédiction est la même si on fait des traitements de catégorie. On présente un mot sur une feuille
ou un ordinateur puis on présente une propriété à côté. On doit répondre à la question, est-ce que la
propriété est une caractéristique de la catégorie? Dans le premier cas, on a toast et chaud et mixeur
et fort. Les deux adjectifs proviennent de modalités différentes (sensitive et auditive). Dans le
deuxième essai, on a mixeur et fort et feuilles et frémissent, les propriétés sont dans la même
modalité (auditive) et la réaction est plus rapide.
2.3.3.2 Données neuronales
Les évidences comportementales ne sont pas en rapport direct avec les mécanismes du cerveau.
Le deuxième stimulus est un château. On observe les activations au niveau du cerveau dans deux
zones différentes. Les zones sont activées uniquement lorsque le sujet voit un marteau et pas
lorsqu'on voit autre chose qu'un outil. À la fois la zone motrice et le cortex pariétale sont activés.
C'est la même chose lorsqu'on dit à quelqu'un d'utiliser un marteau.
3 L'attention
Lorsque l'on regarde une scène comme celle de l'anniversaire, notre attention se focalise sur
quelques éléments comme la table et la tarte par exemple. Seulement une partie de l'image entre
donc dans la conscience.
Qu'est-ce que l'attention? Comment on l'utilise? En même temps, toute le monde sait ce qu'est
l'attention. L'éveil, l'effort, la capacité, l'ensemble perceptif, la conscience et le contrôle sont toutes
des notions liées à l'attention mais comment? En réalité, on ne sait donc pas vraiment ce qu'est
l'attention.
12
3.1 Attention sélective
L'attention, c'est sélectionner certaines informations en vue d'un traitement ultérieur mais c'est aussi
empêcher que d'autres informations reçoivent un traitement ultérieur.
L'attention, c'est ces deux propositions en même temps. Par exemple, lors d'une tâche de Stroop (on
doit dire la couleur du mot jaune écrit en rouge), on doit à la fois donner l'attention à la couleur et
inhiber la lecture du mot.
Pour mieux comprendre, on va partir des situations où on a des difficultés avec l'attention, le déficit
d'attention se fait soit dans le temps, soit dans l'espace. Un échec de sélection dans l'espace ou dans
le temps reflète l'existence d'un système qui nous empêche d'être surchargés d'informations non
pertinentes.
3.2 Échec de sélection dans l'espace
La cécité au changement (change blindness) est un échec lors de la détection de certains aspects
physiques d'une scène.
Expérience de Simons et Levin (1998): des sujets reçoivent des informations d'un expérimentateur
pour passer une expérience. À un moment, l'expérimentateur se baisse pour prendre un formulaire
et c'est un autre expérimentateur qui se redresse pour donner le formulaire au sujet. Seulement 50%
des sujets se rendent compte de la différence. On parle aussi de surdité au changement.
Donc seule une partie de l'information est traitée et représentée. Une information pertinente et
significative a plus de chance d'être traitée.
Il y a deux processus d'attention. Soit, on focalise son attention sur quelque chose, par exemple
quand on cherche une amie qui a un pull bleu, on scanne les alentours pour voir du bleu. Soit, un
verre tombe par exemple et on est attiré par ce qui se passe, notre attention est attirée. Ces deux
processus gèrent notre attention en même temps.
L'attention est contrôlée via des processus «top-down». Nos connaissances, croyances, buts et
attentes peuvent altérer la vitesse et la précision du traitement. (exemple: scanner un livre pour
trouver un certain alinéa qui nous intéresse).
Le processus «bottom-up» concerne plutôt l'attention attirée quand un verre tombe, quand on entend
notre nom...
Un problème lors de la sélection d'information ne peut se produire que lors d'une double tâche. Il est
difficile de donner de l'attention à deux choses différentes en même temps comme lire un journal et
regarder la télé. Cependant, l'attention peut être focalisée ou divisée. Lorsque l'attention est
focalisée, soit on traite le contenu du journal soit celui de la télévision. Lorsque l'attention est
divisée, on traite à la fois le contenu du journal et celui de la télévision.
Par exemple, sur un film, on peut suivre soit un jeu de main, soit un jeu de basket mais on ne peut
pas compter à la fois le nombre de passe en basket et le nombre de fois où on frappe dans les mains.
Comme les deux images sont superposées, ce n'est pas un problème d'attention à un endroit précis
mais par rapport à deux objets différents.
3.2.1 Exemple d'attention divisée: l'expérience de Neisser et Becklen
On considère que la capacité mentale totale est limitée. Une certaine quantité de capacité mentale
est nécessaire pour accomplir une tâche 1. Cette quantité se situe au ¾ de l'attention totale. Il reste
donc peu de ressources mentales disponibles. Si on doit réaliser une tâche 2 en même temps qui
demande la même quantité de capacité mentale, cette tâche ne sera pas réalisable car il n'y a plus
13
assez de ressource disponible. Une des deux tâches va donc en souffrir.
3.3 Échec de sélection dans le temps
Il existe des limites à la vitesse avec laquelle l'information peut être traitée dans une séquence
temporelle. Une façon de le tester est de demander à des participants de rapporter la présence d'un
stimulus dans une séquence rapide.
On nous montre une série de chiffres rapidement. Dans cette série, il y a deux lettres et on doit
essayer de percevoir la deuxième. Le nombre de chiffres entre les deux lettres varie.
On fait la démonstration avec 7 chiffres entre les deux lettres, presque tout le monde peut lire la
deuxième lettre, puis avec 3 chiffres, presque personne n'a vu la lettre puis avec un seul chiffre entre
les deux lettres et là tout le monde voit la seconde lettre aussi.
La ligne noir (single task) montre l'expérience réalisée quand on ne montre qu'une seule lettre. Dans
ce cas, la quantité de chiffres avant la lettre n'a pas d'importance.
La ligne en bleu (dual task) nous montre qu'avec un ou sept chiffre entre les lettres, on peut lire la
seconde lettre, entre les deux les performances sont moins bonnes.
On en conclut qu'il faut donc un certain temps pour engager l'attention puis un certain temps pour
traiter l'information. S'il n'y a qu'un chiffre entre les lettres, l'attention est toujours là. Au delà, le
cerveau est en train de traiter l'information. Ensuite, une fois l'information traitée, on peut à
nouveau prêter attention à une nouvelle lettre.
Autres exemples:
•
Dans la phrase: A bird in the the Bush: on ne voit pas les deux the
•
Dans la liste de mot à lire, on ne voit pas qu'on présente le mot chat 2 fois car notre attention
ne visualise pas les deux mots, on ne les individualise pas. Le même phénomène se déroule
lorsque l'écriture est différente donc c'est bien sur le contenu que se concentre l'attention et
pas sur le visuel.
14
Dans chaque cas, le second stimulus n'est pas individualisé, ni sélectionné en tant qu'évènement
distinct.
3.4 Limites
A bottelneck (goulot d'étranglement) est une restriction quant à la quantité d'informations qui peut
être traitée en une fois. C'est une sorte de filtre. Pour cette raison, certaines opérations mentales
critiques doivent être menées de façon séquentielle.
Cette restriction pose problème lorsqu'on essaie d'effectuer une double tâche. A la fois, la quantité
d'informations nécessite un traitement en série mais aussi la nature de l'information. L'interférence
est fonction du type d'information (spatiale, verbale) et de la modalité (visuelle, auditive). La nature
de la tâche compte donc mais il est de toute façon difficile de faire deux tâches en même temps.
A quel niveau trouve-t-on un tel goulot d’étranglement? Au niveau perceptif ou au niveau moteur?
Donc soit au départ lors de la perception de l'information soit lorsque l'information a été traitée
sémantiquement et qu'on attend une réponse motrice ou une prise de décision? Jusqu'à quel point at-on traité les informations reçues?
Un goulot d’étranglement au niveau perceptif? Il se situerait au niveau de l'oreille ou des yeux?
MAIS ça n'expliquerait pas la cécité attentionnel et l’expérience de Neisser et Becklen.
Un goulot d’étranglement au niveau moteur? Un seul input sensoriel mais trop d'output sont requis.
Coordonner deux réponses d'output est plus difficile que fournir une simple réponse.
3.4.1
Expérience
On est face à un ordinateur. Lorsqu'une lumière apparait à gauche de l'écran, on appuie sur une
touche avec la main gauche, même chose du côté droit. Cette opération prend 300 à 400 ms.
Lorsqu'on son est entendu du coté gauche, on doit appuyer avec le pied gauche et inversement.
Cette opération prend jusqu'à 500 ms.
L'information lumineuse est envoyée 50 ms avant le son. La sélection de la pédale ne peut
commencer tant que la sélection de la réponse à la lumière n'est pas terminée.
On est en train de sélectionner une réponse lorsqu'un autre stimulus arrive qui nous oblige à
sélectionner une autre réponse. On est donc plus lent car on doit d'abord terminer l'autre processus.
Si les lumières arrivent les unes après les autres, on est plus rapide.
3.5 Problèmes d'interprétation
Les tâches sont-elles réalisées en même temps ou y a t'il une alternance rapide entre les deux tâches.
Ce problème n'est pas encore résolu. Par exemple, conduire une voiture et écouter la radio. La
double tâche se transforme en simple tâche lorsqu'on passe d'un processus contrôlé à un processus
automatique.
Lors d'une expérience, un conducteur novice détourne le regard de la route pour régler sa radio alors
qu'un conducteur expérimenté ne fait que jeter des coups d’œils rapides.
Avec suffisamment de pratique et d'expérience, une tâche devient plus automatique, et on observera
moins d'interférence lorsqu'elle est combinée à une autre tâche.
3.6 Échec du cerveau
L'héminégligence spatiale est un déficit d'attention dans lequel le patient ignore purement et
15
simplement une moitié complète d'une scène visuelle. Par exemple, lorsqu'il doit entourer des
triangles parmi des croix. Il n'entoure que les triangles qui se situent du côté droit du champ visuel.
Il pourrait s'agir d'un déficit de sélection de l'information dans le temps. Par exemple, lors d'une
expérience, on montre une lettre à droite, 83% des sujets sont capables d'observer la lettre. Si on
leur donne assez de temps, 88% d'entre eux sont capables d'observer la lettre du côté atteint. Par
contre, si on place d'abord la lettre du bon côté puis qu'on change après 300 ms, la lettre n'est
détectée que dans 25% des cas. Si on augmente le temps à 900 ms, le taux de réussite monte à 80%.
Il y a donc un lien important entre l'attention et le temps.
3.7 Succès de la sélection: endogène et exogène
On effectue une tâche de Posner selon les deux types d'attention.
Attention endogène ou top-down: on doit fixer
la croix. L'attention est attirée vers le carré
lumineux droit ou gauche en fonction de la
direction de la flèche. Un traitement sémantique
est nécessaire.
Le traitement de l'indice prend du temps.
Le réseau frontal et dorso-pariétal est utilisé.
Attention exogène ou bottom-up: on doit aussi
fixer la croix. L'attention est attirée par un flash
coloré lumineux sur un des deux carrés.
Le traitement de l'indice est rapide est
automatique.
Le système ventral: la jonction temporopariétale frontale est utilisée.
3.8 Composantes d'attention
On compare des sujets normaux à des sujets héminégligeants. Comme on peut s'y attendre, pour les
16
sujets normaux, les réponses sont plus lentes lorsque les indices sont invalides et plus rapides
lorsque les indices sont valides quelque soit le type d'indice et le côté.
Pour les sujets héminégligeants, les résultats sont les mêmes pour leur bon côté. Par contre, de
l'autre côté, on constate un ralentissement encore plus marqué pour lorsque les indices ne sont pas
valides. Le problème est donc au niveau du désengagement lorsque l'attention est du bon côté et
doit se déplacer vers le mauvais côté.
Les trois composantes de l'attention:
•
Désengager
•
Bouger
•
Engager
Les héminégligeants ont du mal à désengager leur attention de leur bon côté.
Les patients atteints d'une paralysie supra-nucléaire progressive ont du mal à bouger les yeux, leur
démarche et leur équilibre sont difficiles.
Les patients thalamiques, que les essais soient valides ou invalides, ne peuvent engager l'attention
vers le côté affecté.
3.9 Les liens entre les différentes modalités
Quand on voit quelqu'un, ce qu'il dit nous parait plus audible.
Expérience: si on fait ressentir une vibration sur la main gauche, l'attention sera attirée sur le côté
gauche, une information visuelle du côté gauche sera visualisée plus vite qu'une information
visuelle du côté droit. Il y a donc bien un lien entre le traitement par les différentes modalités.
3.10
Attention basée sur l'objet
Données comportementales: Un objet et ses parties associées sont sélectionnés ensemble.
Deux objets sont présentés à l'écran. Chacun de ses objets à deux caractéristiques différentes. Le
premier objet est un rectangle plus ou moins petit et avec une ouverture à droite ou à gauche. Le
deuxième objet est une ligne qui traverse ce rectangle, la ligne a des pointillés de grandeur
différents et une orientation différentes.
Après avoir montré les objets, on pose deux questions par exemple, le rectangle est-il petit ou
grand, le trou est à gauche ou à droite, la ligne est inclinée de quel côté, le pointillé est petit ou
grand.
La performance est bonne si on juge les deux traits appartenant aux mêmes objets. De tels résultats
ne peuvent pas être expliqués sur base de l'idée d'une attention basée sur la localisation car les deux
objets sont superposés.
Données IRMf: on a la superposition d'un visage et d'un bâtiment. Si on demande au sujet de se
concentrer sur le personnage, on aura une activation de l'aire fusiforme tandis que si on demande de
se concentrer sur le bâtiment, on aura une activation de l'aire parahippocampique. On fait la même
observation si on fait bouger un des deux objets de l'image, c'est juste une autre façon d'attirer
l'attention.
Données neuropsychologiques: Héminégligence: le côté gauche d'objets individuels est aussi
négligé. On peut demander d'encercler tous les cercles. Parmi les objets présents, il y a des cercles
et des cercles ouverts d'un côté ou de l'autre. On constate que les cercles qui ne sont pas fermé du
17
côté négligé ne sont pas entouré. Par contre, le sujet travaille sur toute la feuille, autant du côté
gauche que du côté droit.
A partir de l'objet suivant, on se demande si les performances sont dues au côté de l'espace ou au
côté de l'objet.
On observe que lorsqu'une lumière apparait dans la partie bleue foncée, la performance est
mauvaise, il s'agit à la fois du côté gauche de l'espace et du côté gauche de l'objet.
Ensuite, devant les yeux du sujet, on retourne l'objet, la partie gauche se retrouve à droite et
inversement. On constate que les performances sont mauvaises dans la partie droite de l'espace qui
correspond au côté gauche de l'objet.
Syndrome de Balint ou simultagnosie: il s'agit d'une incapacité à voir deux objets en même temps.
Elle est la conséquence d'une lésion bilatérale au niveau de la région pariéto-occipitale.
Dans une condition aléatoire où on mélange des lignes, des boules bleues et grises, les
performances sont très mauvaises lorsqu'on demande s'il y a une ou plusieurs couleurs.
Si on attache deux par deux des boules de la même couleur, les performances sont mauvaises car le
sujet ne peut donner son attention qu'à un seul objet. On utilise donc les 6 cercles et les 3 lignes
pour composer 3 objets.
Par contre, si on attache une boule grise et une bleue, le sujet sera capable de dire qu'il y a deux
couleurs différentes car ces couleurs appartiennent au même objet.
3.11
Théorie du traitement de l'information
Faire attention consiste à sélectionner une information particulière et à inhiber les autres
informations.
A quel niveau la sélection s'opère t-elle? À un moment précoce ou tardif du traitement?
Selon Donald Broadbent, la sélection est précoce. Le filtre se fait avant le traitement sémantique,
la sélection d'information se fait sur base de caractéristique physique.
Données en faveur: l'écoute dichotique. Des phrases différentes sont présentées à chaque oreille et
on demande de prêter attention à une oreille et pas l'autre. On n'a aucun souvenir de ce qui a été
présenté à l'autre oreille. Par contre, un traitement de base est quand même effectué, un traitement
physique car on perçoit quand le locuteur change de voix ou quand la parole devient un son pure.
Données en défaveur: effet «Cocktail party»: le sujet entend son nom dit dans l'oreille à laquelle il
ne fait pas attention. Dans ce cas, une sélection tardive est favorisée. Toute l'information est traitée
de façon perceptive et sémantique avant le filtre. Mais pourquoi seulement 1/3 des participants
entendent leur nom? Une information très importante aurait un seuil plus bas de perception, elle
rentre donc plus facilement dans notre attention.
3.11.1
La théorie du projecteur
Hypothèse: l'attention spatiale amène sélectivement à la conscience l'information provenant d'une
région particulière de l'espace, tandis que l'information en dehors de cette région est susceptible
d'être ignorée.
18
Mais:
1. L'attention peut être dirigée vers un seul objet, même s'il est superposé à un autre.
2. Qu'en est-il de l'information présentée au cours du balayage d'attention? On ne voit pas tout.
Alternative: L'attention est un processus dynamique au cours duquel la sélection d'informations
s'accompagne de l'inhibition active des autres informations.
3.11.2
La théorie de l'intégration de traits
Question: Comment l'attention sélectionne et lie des informations complexes?
Si on cherche un carré parmi des cercles, on le trouve immédiatement.
Par contre si on cherche un carré gris parmi des cercles blancs et gris et des carrés blanc et gris, c'est
beaucoup plus difficile!
La recherche disjointe est donc facile, la cible semble sauter aux yeux, les temps de réaction sont
similaires quel que soit le nombre de distracteur. On parle de recherche pré-attentive.
La recherche conjointe est plus difficile, une recherche en série est nécessaire, les temps de réaction
augmentent de façon linéaire avec le nombre de distracteurs. La recherche est attentive.
Le système perceptif est divisé en référentiels séparés, une référentiel pour la couleur, la forme, les
bords... Pour la recherche disjointe, un seul référentiel est nécessaire, l'attention n'est pas nécessaire.
Pour la recherche conjointe, deux référentiels sont nécessaires, l'attention est nécessaire afin de faire
des liens entre les référentiels d'information.
On peut rechercher plus rapidement la présence que l'absence d'un trait. Par exemple, il est plus
simple de chercher un Q dans des O, qu'un O dans des Q.
De plus, il y a aussi des conjonctions illusoires: quand on mélange des cercles gris, carrés gris et
carrés blanc, on a l'impression qu'il y a aussi des cercles blancs.
Revers: l'héminégligence: La recherche disjointe serait pré-attentive; toutefois, un patient
héminégligeant a des difficultés à chercher un Q dans l'hémichamp négligé (non traité).
3.12
Compétition biaisée
Une vision souple de l'attention:
•
Sélection précoce ou tardive
•
Saillance externe (bottom up) et des objectifs internes (top down)
•
Localisation ou objet
L'attention résulte de la compétition entre différents inputs. Il y a une compétition dans le cerveau
car on ne peut pas traiter toute l'information en même temps.
Exemple sur des singes: mesure de l'activité d'un neurone, on voit la compétition pour représenter
l'objet.
IRMf: Lorsqu'on observe quatre objets en même temps, on voit que l'activité diminue dans le
cortex visuel car il y a compétition. Si on prête attention a un des objets, l'activité augmente.
19
4 Conscience, attention et volonté
4.1 Qu'est-ce que la conscience?
Elle combine des choses que l'on sait mesurer (objective) et l'introspection. On est donc parfois
limité à des méthodes à la première personne et on doit interroger le sujet, on n'a pas de moyen de
voir ce qu'il y a dans la tête des autres si ce n'est en posant la question.
Si on met en évidence que nos états mentaux sont déterminé par l'activité de notre cerveau alors que
devient le libre arbitre, la volonté de faire ce que l'on veut?
Qu'est-ce que la conscience? Selon John Searle, ce sont tous ces états de sensations, de sentiments,
de sensibilité qui commencent le matin et s'arrêtent le soir lorsqu'on s'endort, qu'on plonge dans le
coma ou qu'on meurt. Donc pour lui, c'est l'effet d'être réveillé et de percevoir le monde.
Ce n'est pas une définition. Personne ne sait ce qu'est la conscience. On ne sait pas comment on
produit une vie mentale. L'intelligence artificielle permet de résoudre des problèmes, permet de
construire un système qui reconnait les visages, la parole. Ce sont des problèmes très complexes car
on ne connait pas la manière dont le cerveau résout ce problème. Cependant, personne n'a envie
d'attribuer à ces machines une vie mentale. Chez nous, ces phénomènes s'accompagnent
d'expériences subjectives et pour cette expérience, on n'a pas de réponse que ce soit chez l'homme
ou d'autres organismes.
Quel effet ça fait d'être une chauffe souris? On ne le saurait pas plus si on savait tout à propose de
son SN. Nagel (1974): nous aurions beau tout savoir à propos du système nerveux des chauvessouris, nous n'en saurions toujours pas plus sur l'effet que cela fait de chasser des insectes au
crépuscule en percevant l'espace de ses oreilles...
Thomas Metzinger: rien n'est plus proche et plus lointain que la conscience. C'est quelque chose
qui fonde notre vie mentale mais on semble souvent se trouver face à un mur conceptuel. On ne voit
pas comment commencer.
David Chalmers: Le problème difficile. De nombreux livres et articles consacrés à la conscience
sont parus récemment et on a l'impression que l'on progresse. Mais, en réalité, on néglige le vrai
problème. On s'attaque au problème facile de la conscience comme par exemple l'expression du
langage. Cela ne résout pas le vrai problème: pourquoi l'information traitée est-elle accompagnée
d'une conscience subjective?
Le processus de la marche nous paraissait insoluble il y a 20 ans. Maintenant, un robot peut le faire,
les problèmes sont complexes mais on a l'impression qu'on trouve une réponse avec la recherche ce
qui n'est pas le cas pour la conscience, on n'a pas encore compris comment approcher le problème.
Cela se reflète dans la manière dont les gens font le lien entre le corps et l'esprit. On fait une étude
par rapport aux croyances. 67% des gens pensent que le corps et l'esprit sont deux choses séparées.
70% pensent qu'une partie spirituelle de nous survit à la mort. 36% pensent que l'esprit est
fondamentalement physique. 65% des gens pensent que l'esprit est séparé du corps. On conserve
une forme de pensée dualiste par rapport au corps et à l'esprit. Dans le langage courant, on reste au
niveau du mental, mais est-ce que l'esprit est séparé du corps, non, les questions sont ouvertes et il y
a beaucoup d'interprétations possibles.
4.2 La conscience: un mystère?
Donc la conscience reste une sorte de mystère. On ne sait pas encore comment il est possible de
l'étudier.
La conscience fût longtemps considérée comme un problème impossible à étudier scientifiquement.
20
•
Dennet: La conscience est un mystère, un problème à propos duquel on ne sait pas encore
comment il faut penser.
•
Nagel: La conscience est un phénomène privé, subjectif, à priori inaccessible.
•
Chalmers: La conscience est le problème difficile en neuroscience cognitives. Pourquoi
sommes-nous conscients?
La conscience est quand même à l'avant-plan du domaine des neurosciences cognitives. Grâce aux
méthodes d'imagerie cérébrale comme la TEP, l'IRMf ou la magnétoencéphalographie, qui
permettent de visualiser le cerveau en action, des milliers d'études sont maintenant consacrées à la
recherche des «corrélats neuronaux de la conscience». On observe le cerveau pendant qu'il fait
quelque chose. On a accès direct à ce qui se passe dans le cerveau des gens. La question de la
conscience peut être abordé d'un point de vue scientifique.
L'IRM mesure les changements de flux sanguin qui accompagnent le métabolisme de l'activité des
neurones. La méthode a une excellente résolution spatial qui rend possible la localisation de
l'activité cérébrale.
Au temps des behavioristes, la conscience était inabordable, on ne pouvait pas en parler ni
s'intéresser à la question. On a une explosion d'intérêts sur le sujet entre 1970 et 2010, on compte le
nombre de mot « conscience » dans les articles et on voit une progression impressionnante.
4.3 La conscience n'est pas une seule chose!
Mais un ensemble de concept:
•
Distinction entre soi et les autres: conscience de première ordre, ce qu'on perçoit devant
soi, conscience de soi, on est un agent séparé des autres, conscience des états mentaux des
autres (théorie de l'esprit). Les états mentaux des autres ne sont approchés que par
inférence.
•
Distinction entre niveau et contenu: on est conscient quand on est réveillé (état d'éveil),
d'un autre côté, il y a différents contenus dans la conscience, notre sensation est différente
lorsqu'on sent une rose plutôt que l'égout.
•
Distinction entre les caractéristiques fonctionnelles de la conscience et les expériences:
les effets cognitifs ont un contrôle sur le comportement par rapport au représentation
inconsciente. Quand on est conscient, on peut contrôler, la conscience a des conséquences
fonctionnelles, on peut répondre aux objectifs. Ce n'est pas le cas des représentations
inconscientes. Les représentations consciente ont une qualité subjective. Si on a un
stimulus subliminal, on n'a rien vu, on a pas l'expérience de la vision. Comment sont relié
ses aspects phénoménaux et inconscients?
4.3.1
Niveaux et contenus de la conscience
Le notion de niveau de conscience est intransitive et se réfère à notre état d'éveil.
La notion de contenus de la conscience est transitive et se réfère à ce qui se passe dans notre esprit
quand nous sommes conscients d'un état de choses.
L'état d'éveil et les contenus de la conscience peuvent être dissociés. Quand nous rêvons, nous
sommes conscients mais endormis. Dans l'état végétatif permanent, les patients sont éveillés (ils
montrent des signes d'éveil) mais inconscients, on a l'impression qu'il ne se passe rien dans leur tête.
Niveaux de conscience: topologie entre état d'éveil et contenu de la conscience. Pour une
21
conscience normale, les deux sont maximums. Lors d'un coma, on est proche de la mort cérébral, le
niveau et le contenu de la conscience est bas. Dans l'état végétatif, il n'y a pas de contenu de la
conscience mais on est éveillé. Dans l'état minimal, il se passe quelque chose au niveau du contenu
puis ça fluctue. Dans le syndrome «locked-in», le patient a une lésion autour du tronc cérébral, il est
entièrement paralysé mais il est parfaitement conscient et éveillé, il a une vie mentale normale mais
ne peut pas communiquer avec le monde extérieur.
Un journaliste a écrit le scaphandre et le papillon. Dans une enquête, il demande à des sujets
normaux et aux patients de caractériser leur qualité de vie de 0 à 10. En moyenne, les sujets
normaux ont un score de 7. Pour les patients «locked-in» qui savent communiquer avec la paupière,
de façon surprenante, le score se truve entre 5 et 7.
On peut regarder le métabolisme des deux cerveaux: normal et végétatif (consommation de
glucose). Quand on a bu quelques verre de bière, on a le même genre de métabolisme que lors d'un
état végétatif. La différence entre l'état végétatif et le patient «looked-in» est difficile à faire alors
que la prise en charge doit être radicalement différente.
On a pu avoir des rapports verbaux avec ces patients en utilisant des IRMf, on demande d'imaginer
jouer au tennis et se balader dans les pièces de la maison. C'est fort différent dans le cerveau et donc
en enregistrant ses activités, on peut engager un dialogue avec ces patients: oui (imaginer jouer au
tennis) et non (dans la maison). On voit qu'ils sont capables de comprendre les instructions.
4.3.2
Conscience de soi et des autres.
La conscience n'est pas la même chose que la conscience de soi. La conscience de soi n'est pas la
même chose que la théorie de l'esprit.
La conscience perceptuelle, la conscience de soi, et la conscience des autres entretiennent des
rapports complexes: neurones miroirs, autisme, conscience de soi comme prérequis pour la
conscience perceptuelle, théorie de l'esprit comme prérequis pour la conscience de soi. La
conscience de soi est possible sans attribuer des états mentaux aux autres. Ces différents aspects
doivent être distingués. Il existe des pathologies spécifiques de la capacité de donner des états
mentaux aux autres, à comprendre que les autres peuvent avoir des croyances, ce qui implique des
difficultés sociales, des difficultés à rentrer en relation avec les autres.
Les neurones miroirs répondent à ce que l'on fait et aussi à ce que l'on voit faire, ils sont donc
importants pour la théorie de l'esprit, il faut savoir se mettre à la place de quelqu'un d'autre.
La reconnaissance de soi chez l'animal. On met un animal face à un miroir. Au départ, il pense qu'il
est face à un autre puis il perçoit que c'est son reflet (test de la tache). On trouve toute une série
d'espèces qui montrent une capacité de conscience de soi sans lien entre les espèces: dauphin,
éléphant, grand-singe, macaque et chez l'être humain à partir de 2-3 ans.
4.3.3
Expérience et fonction
Conscience d'accès: les représentations conscientes sont globalement accessibles pour le contrôle
de l'action. On peut faire des tas de choses à partir d'une représentation présente à l'esprit.
Conscience phénoménale: les représentations conscientes font l'objet d'une expérience, elles sont
associées à des qualités vécues. Une qualité subjective est associée à l'existence de ses
représentations.
La question de savoir si les caractéristiques fonctionnelles et phénoménales de la conscience
peuvent être dissociées fait l'objet de débats intenses. Est-ce qu'on peut avoir une expérience sans le
savoir? Est-ce que l'attention sélectionne certains contenus conscients ou est-ce que nous devenons
22
conscients uniquement de ce à quoi nous faisons attention?
Le lien entre les deux est différents en fonction des auteurs. Certains auteurs n'admettent pas la
distinction entre les deux types de conscience et donc on n'a pas l'un sans l'autre.
4.3.4
Le cerveau et l'esprit
On sait plein de choses sur la manière dont le cerveau produit le comportement, on ne sait presque
rien sur la manière dont le cerveau produit l'expérience subjective. On peut imaginer le
comportement sans en tenir compte mais on sait qu'il y a toujours une expérience subjective.
L'étude de la conscience exige que l'on combine données objectives et subjectives.
4.4 Vers une science de la conscience.
Comment mesurer la conscience? David Chalmers lors d'une conférence se lamente car il n'existe
pas d'appareil pour mesurer la conscience, ce serait bien d'avoir ça. Il faut donc mettre des méthodes
au point pour interroger le sujet.
Il y a donc trois défis
1. Défi de définition: la conscience n'est pas un phénomène unitaire. Différents paradigmes
engagent plusieurs aspects de la conscience: La conscience de la présence ou l'absence d'un
stimulus (perception subliminale), la mémoire implicite (conscience de l'influence de stimuli
précédents), l'apprentissage implicite (conscience de la relation entre les stimuli qu'on
perçoit).
2. Défi méthodologique: que peut-on faire puisqu'on n'a pas de conscienciomètre? On
compare la sensibilité de deux mesures. On interroge le sujet sur ce qu'il a vu et quel était le
stimulus, c'est la mesure C. On la compare à la mesure P qui est celle de la sensibilité
comportementale par rapport à cette information. On n'interroge par le sujet, on essaie de
savoir si le mot a été traité ou pas d'une manière détournée pour faciliter le traitement du
mot suivant. On déduit que le traitement est inconscient si on n'a pas vu mais qu'on utilise le
stimulus. Donc on a un traitement sans conscience. Mais C et P ne peuvent pas être mesurée
en même temps. Est-ce que la connaissance de C est nécessaire pour faire la tâche? Est-ce
que C et P sont également sensibles à l'information? Quand on s'interroge sur les états
mentaux, les choses ne se passent pas de la même façon.
3. Défi conceptuel: comment interpréter les différences? Doit-on conclure à un système
inconscient? Ou existe-t-il un continuum entre la conscience et l'inconscience?
Chaque évènement mental est nécessairement un évènement neuronal. Ce qui se passe dans notre
tête a une origine dans l'activité de nos neurones.
Pour identifier les «corrélats neuronaux de la conscience»:
•
On utilise la méthode contrastive en recherchant des dissociations entre traitement avec et
sans conscience (ce qui exige de très bons paradigmes comportementaux)
•
On utilise les méthodes d'imagerie cérébrales qui permettent de visualiser le cerveau en
action. Va-t-on trouver la conscience à un endroit précis du cerveau, ou voir des réseaux?
•
On combine données objectives et subjectives en corrélant l'activité neuronale avec
l'expérience subjective de manière à identifier les réseaux impliqués dans le traitement
conscient.
Quelques exemples: critique de l'introspection, on a l'impression qu'on a accès à nos représentations
23
mentales mais c'est souvent une reconstruction. On est inconscient du stimulus qui a engendré le
comportement, les actions peuvent être automatiques. On retire la main du feu puis on prend
conscience qu'on était en train de se bruler la main! On est inconscient du stimulus qui a engendré
la réponse.
Nisbette & Wison (1977): Expérience dans un super marché: on montre aux participants (des gens
qui passent) des paires de bas nylon disposées sur un rack. Les participants doivent choisir la paire
de bas nylon qui leur semble être celle de meilleure qualité. Les participants ignorent que toutes les
paires de bas nylon sont identiques. Ils choisissent pour la plupart la dernière paire qu'ils ont
examinée. Aucun ne se rend compte de ceci, et tous justifient leur choix en disant que la paire qu'ils
ont choisie est de meilleure qualité que les autres. On a essayé de répliquer l'expérience mais ça n'a
pas réussi.
M. Propre: Dans un bureau, on a soit une odeur normal soit une odeur de liquide de nettoyage, on
fait remplir des formulaires puis un débriefing se passe dans une autre pièce. Au cours de cette
interview, on offre aux participants des biscuits sablés qui font des miettes. On constate que les
participants qui ont été exposés au M. Propre, ont des comportements plus "propres".
Feedback faciale: nos états mentaux influencent nos comportements et nos comportements
influencent nos états mentaux. On place un crayon entre les dents ou entre la lèvre supérieur et le
nez et on demande d'évaluer les caractères humoristiques de dessins. On observe un lien entre
l'évaluation et la configuration du visage. Quand les muscles sont en position de rire, on trouve les
dessins plus comiques. Les sujets ne se rendent pas compte du lien entre les muscles et l'état
mentaux.
La cécité au choix: un homme doit choisir entre deux photographies de femme le visage qu'il
préfère. Il prend le visage de gauche et on lui demande d'expliquer son choix en lui donnant la carte
qu'il n'a pas choisi. Il ne s'en rend pas compte et se retrouve à expliquer pourquoi il a choisi la
personne qu'il n'a pas choisi.
Les effets de la présence sociale: près d'une machine à café, on place un panier pour y mettre une
pièce. Une semaine sur deux, on place près de la machine un poster avec des fleurs et poster avec
des yeux et on mesure la quantité d'argent dans le panier. Lorsqu'il y a un poster avec des yeux, il y
a plus d'argent dans le panier. On a donc un effet de la présence sociale. C'est un effet dont on ne se
rend pas compte et l'évocation de la présence sociale suffit.
4.4.1
La méthode contrastive: combiner données objectives et
subjectives
Dans ce tableau, il y a plusieurs paradigmes et des expériences par rapport à la connaissance par
rapport au passé (mémoire), présent (perception) et futur (action).
L'expérience subjective change, la stimulation et le comportement reste le même
•
Une figure ambigüe (le cube de Necker). C'est un cube qu'on peut voir dans deux directions
différentes. Le stimulus est identique, notre perception, notre expérience du stimulus
change.
•
Rivalité binoculaire: le stimulus est différent à chaque œil (visage et maison), le cerveau ne
fait pas la fusion binoculaire et donc on voit de temps en temps le stimulus de droite puis
celui de gauche, donc ce qu'on perçoit est alterné. Si on demande à un sujet, il peut dire ce
qu'il est en train de percevoir, on a donc un rapport verbal dans le sens ou le stimulus ne
change jamais. Avec l'imagerie, la région du cerveau activée est celle de l'expérience du
sujet et pas le stimulus. On sait que ce n'est pas le même endroit du cerveau qui traite ces
deux types d'image. On peut donc combiner ce qu'on dit et l'imagerie cérébrale.
24
•
Une puissante illusion de mouvement: une image avec des cercle, tout le monde voit du
mouvement mais il n'y a pas de mouvement dans le stimulus. On peut voir la différence dans
le cerveau.
L'expérience subjective est constante, la stimulation change
•
La cécité au changement, il y a quelque chose qui change dans le stimulus mais on ne le
perçoit pas. La personne centrale passe du neutre au sourire. C'est étonnant qu'on ne trouve
pas ce changement car en plein milieu de l'image. Les sujets n'ont pas non plus confiance en
leur perception.
•
La perception subliminale: on présente des stimuli, les sujet disent ne rien percevoir car la
présentation est trop courte et masquée. En imagerie cérébrale, on voit la différence entre un
mot masqué et un mot perçu, le fusiforme gauche est activé (traitement des mots) mais
l'activation reste limitée et est moins importante que si le sujet voit le mot. Dans le cas où il
perçoit le mot, le fusiforme gauche est plus activé et d'autres zones cérébrales sont activées.
(mise à feu du cortex quand le sujet est conscient de percevoir).
•
Dynamique temporelle de la conscience: dans un cerveau reconstruit, on voit le film de la
conscience quand on présente un stimulus. On voit d'abord l'activation dans V1 puis on a un
embrasement du cortex pariétale, temporal puis l'activation revient vers V1. Dans le cas de
la perception subliminale, le stimulus a disparu quand on revient dans V1 et on n'a donc pas
de conscience de la vision. On a une représentation consciente parce que la reconnaissance
amplifie le signal de départ dans V1.
L'expérience subjective est constante, le comportement change
•
La vison aveugle: la patient n'a plus de V1. L'expérience est celle d'être aveugle mais le sujet
peut quand même se déplacer dans le couloir en évitant les obstacles. Il semble possible de
s'orienter dans l'espace alors qu'on ne voit rien. Il y aurai donc une voie sous-cortical pour la
vision pour l'action qui n'implique pas V1. Donc la vision est séparée de l'expérience de la
vision. Ce n'est pas le cas chez tous les sujets. Le cerveau réapprend avec le temps, ça ne
vient pas tout de suite.
•
Mind reading: on présente des grillages orientés vers la gauche ou la droite pendant un
temps très court suivi d'un masque qui comporte les deux orientations, le sujet doit dire si la
cible était orientée vers la gauche ou vers la droite, ils doivent répondre en appuyant sur une
touche à gauche ou à droite. Le patient ne sait pas. Mais est-ce qu'ils peuvent indiquer
gauche ou droite sur une touche. On observe une activité cérébrale dans V1 dans cette
25
expérience. Dans 80% des cas, on sait dire en observant V1, ce que le sujet a vu comme
stimulus alors que le sujet est incapable de la voir. Donc l'expérimentateur en sait plus sur le
stimulus que le sujet lui-même.
•
Action sans conscience: trois cibles lumineuses à saisir, on enregistre le mouvement que fait
le sujet pour saisir la cible lumineuse. Dans 10% des cas, le stimulus changent alors que le
mouvement a déjà commencé! Le sujet doit dire s'il a conscience du changement. Le début
de la modification du mouvement se voit au bout de 100 ms mais le sujet ne prend
conscience du changement que lorsqu'il a touché la cible. Ils prennent conscience après le
démarrage de l'action correctrice.
4.5 Théorie de la conscience
Deux grandes idées. Toutes les théories convergent vers une de ces deux idées.
•
Les pensées d'ordre supérieur (Rhosenthal): ce sont d'autres représentations mentales dont
le contenu serait quelque chose du style: je suis conscient de... Son existence rend conscient
de l'existence de la perception.
•
La célébrité dans le cerveau: de très nombreuses théories concernant les «corrélats
neuronaux de la conscience» convergent vers l'idée que nous sommes conscients des
représentations qui dominent le traitement à un moment donné. Certaines représentations
dominent à certain moment et elles forment le contenu de la conscience. Il y a un ensemble
de processeurs privilégiés qui font un espace de travail neuronal. Une fois que le contenu
rentre en contact avec cette espace, le contenu devient célèbre dans le cerveau et est donc
disponible pour d'autres traitements.
Pourquoi la conscience est-elle associée à une expérience subjective?
Il y a un débat entre l'attention et la conscience, ce n'est pas la même chose. L'attention et le
contrôle cognitif peuvent être déployés en dehors de la conscience comme c'est dans le cas dans la
vision aveugle. Par ailleurs, on peut avoir l'expérience d'un stimulus auquel on ne prête pas attention
(si on ne voit qu'un seul stimulus). Quand on fait une double tache, on peut avoir une expérience
d'un stimulus même en dehors du champs d'attention.
Donc l'effet du stimulus doit être distingué des effets intentionnels. On a quatre combinaisons
possible:
1. Pas d'attention et stimulus faible: subliminal inattendue
2. Beaucoup d'attention et stimulus fort: traitement conscient
3. Pas d'attention et stimulus fort: pré-conscience
4. Beaucoup d'attention et stimulus faible: subliminale attendue
4.6 Qu'est-ce que le libre arbitre?
Nous avons tous l'impression que c'est notre conscience qui guide l'activité de notre cerveau, et
donc notre comportement. Cela suscite un débat, l'attention précède-t-elle la conscience? Il existe
des théories ou les stimuli sont traités avec attention ou sans attention. Ce n'est que si on fait
attention qu'on a un traitement subjectif donc c'est ce qui détermine l'entrée dans la conscience.
L'idée inverse est que certains stimuli donnent lieu à l'expérience subjective, l'attention en
sélectionne certain et pas d'autres et donc ils forment les contenus de la conscience. Donc focus
attentionnel mais ça ne veut pas dire qu'on n'est pas conscient du reste du contenu qu'on n'a pas
26
traité.
L'esprit n'est-il véritablement rien d'autre que l'activité du cerveau? Oui mais l'activité du cerveau
n'est elle-même rien d'autres que le résultat d'une vie entière d'expérience avec le monde et avec les
autres. Nous apprenons tous le temps, qu'on le veuille ou pas. Chaque expérience laisse une trace
neuronale.
4.7 Conclusion
La conscience est un des défis scientifiques les plus importants aujourd'hui, un problème auquel on
ne sait pas encore comment il faut penser.
L'approche contrastive: explorer la conscience exige une approche interdisciplinaire grâce à
laquelle on peut corréler des données objectives (le cerveau en action) et des données subjectives
(l'effet que cela fait) de manière à contraster ce qui se passe avec et sans conscience.
Boucle étrange et plasticité radicale: l'esprit est juste ce que fait le cerveau, mais ce que fait le
cerveau est juste le produit des innombrables expériences que nous avons eu avec le monde et les
autres tout au long de notre vie. Nous apprenons tout le temps, qu'on le veuille ou non.
Le libre arbitre n'est pas ce que l'on croit. Nous ne sommes pas libres de faire exactement ce qu'il
nous plaît (même si cela violerait les lois de la physique), nous somme seulement libres de faire des
choix intelligents.
5 Mémoire de travail
5.1 Objectifs du cours
Comment met-on les informations dans la conscience? Quel est l'usage de la mémoire de travail?
On commence par un bref historique: de la mémoire primaire à la mémoire de travail.
Ensuite, on va essayer de comprendre les modèles de la mémoire de travail (2 modèles). Enfin,
comment fonctionne la mémoire de travail en réalité?
5.2 Fonctionnement de la mémoire de travail
5.2.1
Métaphore de l'ordinateur
C'est une comparaison assez courante.
Dans un ordinateur, on a un disque dur et de la mémoire vive. Le disque dur fait le stockage des
informations pour un temps indéfini, il est assimilé à la mémoire à long terme. La mémoire vive est
la mémoire à court terme. Dans un ordinateur, n'importe quel type d'information peut être stockée
dans la mémoire vive, du langage, de l'information spatial... et à n'importe quelle position, ce qui
n'est pas le cas dans le cerveau.
5.2.2
William James: mémoire primaire, mémoire secondaire, et
conscience
Au début William James parlait de mémoire primaire et de mémoire secondaire pour arriver ensuite
à une conception de mémoire de travail et de mémoire à court terme. Comment l'information estelle accessible à la conscience? La mémoire secondaire est la mémoire à long terme, elle n'est pas
27
accessible à la conscience. On a besoin d'un autre mécanisme, la mémoire primaire pour prendre
cette information de la mémoire secondaire et la rend disponible pour la conscience, on peut alors
lui prêter attention. Pour lui, la mémoire primaire prend ce qu'il y a dans la mémoire secondaire.
5.2.3
Premières études: les caractéristiques de la mémoire à court
terme
La mémoire à court terme est limitée dans le temps, l'information y est est facilement accessible.
Après James, on a du attendre longtemps pour avoir d'autres études expérimentales sur la mémoire
de travail. En effet, le courant behavioriste interdisait l'investigation de l'intérieur du cerveau.
À partir des années 50, on a à nouveau travaillé sur la mémoire à court terme.
George Miller: «Le chiffre magique sept, plus ou moins deux: il a trouvé qu'il existait une capacité
de retenir 7 chiffres +- 2. Il y a une corrélation entre ce memory span et les habilités cognitives en
général. En effet, on peut utiliser cette mémoire de travail pour réfléchir. Est-ce qu'on peut
l'améliorer? On ne sait pas mais la réponse serait intéressante. Une chose qu'on peut entrainer c'est
le «chunks», pour améliorer la mémorisation, on peut construit 324 au lieu de 3 2 et 4, on augmente
ainsi le nombre de chiffre que l'on peut retenir dans la mémoire de travail. Ils ont entrainé un sujet,
il a ensuite été capable de maintenir 60 chiffres dans sa mémoire de travail. Est-ce qu'il a plus de
capacité? Peut-il retenir d'autres informations comme des lettres, la réponse dans cette expérience
est non. Donc les capacités acquises sur les chiffres ne sont pas exportables, il a construit des
«trucs» pour retenir. La question est donc encore ouverte.
La mémoire à court terme est de courte durée et a un grande vitesse d'accessibilité.
5.2.3.1 Courte durée
L'information est disponible seulement pour une courte période si elle n'est pas répétée.
Tâche de Brown-Peterson: Le but est de retenir 3 lettres (PTV), au moment ou on a donné les trois
lettres, il faut compter à l'envers.
On mesure le pourcentage de rappel exact en
fonction du temps pendant lequel on a compté à
l'envers.
Si on fait cette tâche pendant 3 à 6 secondes, on
peut retenir 50% des lettres qu'on a donné au
départ. Si on compte pendant 18s, presque
personne ne peut se souvenir des 3 lettres.
Donc, lorsqu'on fait une autre tache, la capacité
de mémorisation diminue assez rapidement et
considérablement.
5.2.3.2 Haute vitesse d'accessibilité
Le haut degré d'accessibilité de l'information stockée en mémoire à court terme a été démontré
28
grâce à un ensemble d'études classiques conduites par Saul Sternberg. Dans son idée, on fait un
stockage sériel, plus le nombre d'items stockés est grand, plus le temps est long pour chercher une
information.
Un ensemble variable d'items, comme des chiffres (ensemble à mémoriser), étaient présentés
brièvement aux participants au début de l'essai et puis disparaissaient pendant un délai court. Après
le délai, un item cible apparaissait et les participants devaient indiquer si l'item cible faisait partie ou
non de l'ensemble de chiffres précédemment mémorisés.
Lorsque le nombre de item augmente, on est capable de faire le rappel mais on est plus lent.
Plusieurs étapes dans cette tâche existent à partir du moment où l'item cible apparait:
1. Traitement perceptif
2. Comparaison des items enregistré en MCT avec la cible
3. Prise de décision
4. Réponse motrice, exécution motrice: il faut dire oui ou non.
Quand on augmente le nombre d'items dans la mémoire de travail, on change le deuxième niveau, la
comparaison des items devient plus difficile. Dans le reste, rien ne change.
Le graphique montre que le temps de réaction augmente avec la quantité d'items en mémoire. La
relation est linéaire, entre deux et trois items, on prend 40 ms de plus par exemple. On estime donc
que l'accès à la mémoire de travail prend 40 ms par item, la vitesse est donc assez élevée.
5.2.4
Le modèle Atkinson-Shiffrin: La relation entre la mémoire à
court et à long terme
Extrait de Némo: on voit le père de Némo qui parle avec Doris, celle-ci semble oublier ce qu'elle lui
a dit précédemment, elle dit souffrir de sa mémoire à court terme...
Le modèle Atkinson-Shiffrin a été fortement influent car il a apporté un point de vue sur la
compréhension du traitement de l'information en mémoire. Il est encore référencé comme le modèle
modal de la mémoire. C'est le modèle le plus fréquemment cité.
Il se passe quelque chose dans l'environnement, on fait le stockage de cette information dans un
registre sensoriel puis, cette information passe dans la mémoire à court terme dans laquelle il peut y
avoir encodage, prise de décisions, développement de stratégie... A ce niveau, on a la possibilité que
l'information passe dans la mémoire à long terme.
29
Reprenons l'exemple de Némo: Doris a en fait soit un problème pour transporter les informations
vers la mémoire à long terme soit un problème dans la mémoire à long terme elle-même.
Selon ce modèle, si on a un problème de mémoire à court terme, on ne peut pas faire de stockage
dans la mémoire à long terme. C'est un modèle séquentiel et il existerait un système unique pour le
stockage à court terme.
Comment vérifier ce modèle? Si on détruit la mémoire à court terme, on ne devrait plus stocker des
informations dans la mémoire à long terme.
On demande au sujet de garder des séries de chiffres dans la mémoire de travail en augmentant le
nombre de chiffres à chaque fois, on sollicite donc de plus en plus la mémoire de travail. Ensuite on
lui pose une question assez facile, par exemple B et A apparaissent sur un écran avec l'expression
«B ne suit pas A», le sujet doit dire si c'est vrai ou faux, une fois la réponse donnée, le sujet doit
répéter la séquence de départ.
Selon le modèle, plus on occupe la mémoire de travail, plus le comportement sur la tache vrai ou
faux devient difficile ou impossible. On constate que les sujets deviennent plus lents avec les séries
plus longues mais ils ne font pas plus d'erreur en répondant à la question.
De même, certains patients qui ont des problème forts sur la mémoire à court terme et ne peuvent
répéter que 1 ou 2 items sont encore capable de mémoriser des choses à long terme. On constate
donc beaucoup de problème avec ce modèle. Il a cependant permis des nouvelles prédictions et la
construction du modèle de Baddeley-Hitch.
5.2.5
Le modèle Baddeley-Hitch: Mémoire de travail
Les différence avec le modèle d'Atkinson-Shiffrin:
•
La mémoire de travail n'est pas le chemin principal vers la mémoire à long terme. Il est
possible d'avoir accès à la mémoire à long terme selon des routes différentes.
30
•
Ils introduisent un administrateur central (centre exécutif) qui permet l'encodage et le
rappel de l'information.
•
Autour de cet administrateur central se trouvent deux sous-systèmes: la boucle
phonologique et le calepin visuospatial
Comment ce modèle peut-il expliquer que notre comportement n'est pas trop détérioré par rapport à
un stockage des chiffres dans la mémoire de travail? On peut coordonner les taches avec le centre
exécutif. Le stockage des chiffres est fait par la boucle phonologique, la relation spatiales des vrais
ou faux se fait dans le calepin visuospatial.
5.2.5.1 La boucle phonologique
Expérience: On a une série de chiffre à retenir, pour cela, il faut les lire rapidement puis fermer les
yeux et garder les chiffres dans la mémoire de travail puis il faut ouvrir les yeux et les répéter. On a
répété les chiffres dans notre tête en faisant bouger les lèvres pour les retenir. On entend sa voix
dans la tête. Il y la voix qui parle et qui répète et l'autre qui écoute. Dans ce modèle on utilise deux
processus: stockage phonologique (entendre sa voix) et répétition articulatoire (répéter).
Effet de similarité phonologique: il est plus difficile de retenir DBCTPG que KFYLRQ. Les sujets
feront plus d'erreurs lorsqu'il y a des similarités phonologiques.
Effet de longueur du mot: Cet effet est lié à l'articulation. Si on prend plus de temps pour répéter
des mots, ça devient plus difficile pour les stocker dans la mémoire de travail et c'est ce qui a été
observé. Lorsque le nombre de syllabes est le même, on voit qu'on met plus de temps quand même
pour articuler certains mots. Ce qui est important, c'est le temps de prononciation.
L'effet de similarité phonologique est lié au stock
phonologique, l'effet de longueur est lié à la
répétition articulatoire. Les deux effets sont
indépendants car les deux lignes sont parallèles.
On fait faire la même tâche mais avec une suppression articulatoire. Par exemple, il faut mémoriser
faster, plaster, lasted / famous, plastic, teacher, stayed pendant la répétition d'une syllabe «The the
the the». L'effet de longueur et l'effet de similarité phonologique disparaissent. Cependant, on est
encore capable de retenir les mots même si la mémoire de travail est plus lente.
31
Comment expliquer ça? Quand on dit «the the the», le sujet utilise sa boucle phonologique mais
l'autre système d'esclavage est encore utilisable. Donc on utilise le calepin visuospatial.
Une autre illustration: le patient PV a des lésions au niveau des aires du langage mais il est encore
capable de percevoir et comprendre du langage parlé.
On constate quand on présente les mots visuellement qu'il n'y a pas d'effet de similarité
phonologique et pas d'effet de longueur du mot.
Par contre, lorsqu'on présente les mots de façon auditive, on voit l'effet de similarité phonologique
mais pas d'effet de longueur. Le patient est capable de comprendre les mots quand ils arrivent dans
la mémoire de travail mais il n'est pas capable de faire une répétition articulatoire. Donc il peut
utiliser le stockage phonologique mais pas la répétition articulatoire.
5.2.5.2 Le calepin visuospatial
On commence la navigation mentale le long des traits du F à partir de l'étoile, quand on arrive à un
coin en haut ou en bas on doit dire oui et au milieu, on doit dire non. On mesure le temps pour
répondre dans deux conditions, soit on dit la réponse à voix haute, soit on pointe oui ou non sur un
écran.
La tâche dans le F est réalisée dans le calepin visuospatial, quand on parle, il n'y a pas d'interférence
car on est dans deux boucles différentes. Par contre, quand on montre, les deux tâches se font au
même endroit.
La mémoire de travail visuospatiale dépend de systèmes cérébraux qui planifient le mouvement des
yeux. On peut envisager qu'il y a un lien important entre le calepin visuospatial et l'attention
spatiale. Pendant le traitement spatiale, il y a planification des mouvements des yeux.
Le traitement perceptif de l'information est meilleur dans l'hémichamp gauche. Par contre, il est
plus long si le stimulus n'est pas dans le champ visuel direct. Il y a un lien entre mémoire de travail
spatiale et traitement perceptif.
32
Expérience: Une lettre A s'affiche sur un écran à des endroits différents à chaque essai. Puis il y a un
délai. Deux conditions: soit la consigne est de retenir la lettre, après le délai, on demande de dire si
la lettre affichée ensuite est identique, soit la consigne est de retenir la position de la lettre et on
demande si la localisation est identique. Pendant le délai, le sujet doit faire une autre tache par
exemple, montrer des cercles sur l'écran. Dans la condition même lettre, aucun soucis, quelle que
soit la position de la lettre au départ et la position du cercle sur l'écran. Dans l'autre condition, les
sujets sont plus rapides si le cercle apparait au même endroit que la lettre A. On fait un traitement
plus rapide de la forme. Cela montre une augmentation du traitement perceptif des objets situés à
l'endroit actif dans la mémoire de travail.
Il y a deux parties dans le calepin visuospatial: le visage d'un ami ou imaginer sa chambre.
5.2.5.3 Le centre exécutif
Il fait le choix entre les deux. Que se passe t'il si on doit coordonner une double tâche comme
naviguer dans la lettre F et faire une boucle phonologique (the the the)?
Des études ont été faites sur des patients Alzheimer et des patients sains afin de les comparer. Pour
les tâches simples visuelles ou auditives, les performances sont identiques. Pour les doubles tâches,
les performances sont meilleures chez les patients sains. Chez les patients Alzheimer, le centre
exécutif ne fonctionne pas très bien
5.2.5.4 Est-ce qu'il existe vraiment deux systèmes de stockage distincts?
On a déjà vu les résultats des performance en double tâches lors de la tâche F et la réponse verbale.
Le patient PV a une amélioration avec une présentation visuelle et il ne subit pas l'effet de longueur
de mot et l'effet de similarité.
Dans la neuroimagerie, la réalité est plus complexe que ce modèle simple. Les endroits sont
différents mais il y a aussi des chevauchements.
5.3 Fonctionnement de la mémoire de travail
5.3.1
Mécanisme d'un maintien actif
Quand on fait un stockage à long terme, on a des changements structurels dans les réseaux de
neurones, on crée des nouvelles connexions entre les neurones, ce qui est plus lent mais stable et
durable.
La mémoire à court terme est basée sur l'activité. Elle est hautement accessible et moins
permanente, une information transformée est perdue.
5.3.1.1 MLT
Les associations en mémoire à LT peuvent être crées par l'apprentissage Hebbien: il y a un
changement au niveau de la «force» synaptique entre les neurones. Les neurones déclenchent
ensemble s'ils sont liés, comme le tonner et l'éclair. Des choses qui coexistent dans l'environnement
deviennent liées dans la mémoire à long terme.
On a par exemple trois neurones et des liens entre eux. Si deux neurones sont souvent activés
ensemble, le système s'adapte et le lien entre les deux devient plus important. C'est l'apprentissage
Hebbien. Les liens physiques sont renforcés de façon structurelle, les changements sont
relativement permanents.
33
5.3.1.2 STM
Il y a un changement dans l'activité neuronale qui n'est pas structurale et qui est temporaire.
Comment peut-on garder des informations dans le cerveau? Par une boucle réverbérante, ce sont
des circuits qui maintiennent l'activité pendant une courte période. Un stimulus apparait dans
l'environnement et il fait déclencher un neurone qui va déclencher un autre neurone qui revient au
neurone de départ, les trois neurones continuent à se déclencher pendant un certain temps même si
l'input disparait. L'information est donc maintenue dans la mémoire de travail tant que la boucle est
active. Dès qu'on n'est plus en train de mémoriser, l'activation tombe et tout redevient comme avant.
Tâches d'appariement différées
On montre de la nourriture à des singes soit à droite, soit à gauche. On cache ensuite la nourriture et
après un certain délai, ils doivent la retrouver. Si le singe a maintenu l'information dans sa mémoire
de travail, il regardera sous le bon cache. La réponse correcte demande de garder en tête la
localisation de la nourriture.
Un singe avec une lésion au niveau du cortex pré-frontal échoue à cette tâche.
On peut montrer le stimulus à plusieurs endroits. On voit que des neurones précis sont sensibles à
une position donnée. Il y a augmentation d'activation dans le neurone et quand il donne
l'information, le niveau d'activation du neurone diminue.
Si on mesure dans un autre neurone, on ne voit rien. Les neurones sont sensibles pour coder des
informations de position dans la mémoire de travail. Les neurones sont spécifiques pour un endroit
donné. Si on détruit la cellule responsable du codage de 135°, le singe n'est plus capable de retenir
l'information montrée à cette endroit mais il en est capable pour d'autres endroits.
Chez les humains, on utilise la neuroimagerie. On observe le cortex préfrontal dorsolatéral et le
cortex pariétale. On a des systèmes cérébraux distincts et donc des mécanismes différents.
L'organisation est basée sur le contenu.
Exemple: On demande de faire une tache n-1 ou
n-3, on donne un chiffre et on doit dire si la cible
précédente était la même. Si 1 puis 1, on dit oui
parce que le chiffre d'avant est le même. Pour n-3,
on demande si la même cible se trouvait 3
chiffres avant.
On observe l'activation du cerveau en fonction de
N.
Plus N augmente, plus un endroit précis est activé
dans le cerveau et c'est convergent avec les autres
études.
5.3.2
Le rôle du cortex pré-frontal dans le stockage et le contrôle
On mesure l'activation dans le cerveau quand on voit le papillon puis d'autres objets qu'il faut
négliger jusqu'à ce qu'on retrouve le papillon, on ne connait pas le nombre de distracteur. On voit de
l'activation dans le cortex temporal lorsqu'on voit l'échantillon, et pour le premier distracteur puis
l'activité disparait. Dans le cortex pré-frontal, pendant le délai, on a une activation qui reste jusqu'à
ce qu'on montre à nouveau le papillon, on fait donc l'encodage de l'information dans la mémoire de
34
travail. Le cortex préfrontal a une fonction de stockage et de contrôle (perception, attention, action).
6 Processus, fonction exécutifs
Les différents modèles qui expliquent les fonctions exécutives. Ce sont les processus qui permettent
dans les situations difficiles de prendre des décisions. Quand on regarde son agenda, l'information
passe dans la mémoire de travail et on va voir ce qu'on va faire avec cette information, est-ce qu'on
va déplacer des rendez-vous par exemple. L'attention exécutive n'est pas la même chose que
l'attention spatiale. On peut faire passer notre attention de la tâche A à la tache B. On doit aussi
parfois inhiber des réponses. On doit pouvoir mettre un ordre dans les choses qu'on doit faire, par
exemple quand on démarre la voiture. C'est le séquençage. On doit aussi faire du monitoring c'està-dire évaluer les choses qu'on est en train de faire.
6.1 Les connexions du lobe frontal
Deux cas cliniques importants:
1. Phinéas Gage (1848): Il était contremaître en construction, une barre à mine lui a traversé
accidentellement le cerveau. La lésion a donc été provoquée par un accident. La barre
mesurait 1,1m, pesait 6kg et a atterri 25 mètres derrière lui. Il a vécu jusqu'en 1860 et est
mort d'une crise d'épilepsie généralisée. Dr Harlow (1868) écrivit un rapport sur Gage.
Avant l'accident, il était un contremaître efficace, une personne équilibrée et un homme
d'affaire intelligent et astucieux. Après, sa personnalité a changé, il est devenu insolent et
grossier, il manquait de respect pour ses collègues, il était impatient et obstiné, capricieux et
hésitant. Il avait aussi des troubles dans les fonctions exécutives. Il ne savait plus planifier.
2. Dr P. Chirurgien (1983): Il a eu une lésion provoquée par une privation brève d'oxygène
pendant une opération. Il a eu des problèmes avec ses fonctions exécutives. Il avait une
lésion dans les lobes frontaux. Il avait un QI normal et il était incapable de prendre des
décisions.
Le syndrome du lobe frontal peut provenir d'un traumatisme crânien, d'une ischémie cérébrale, du
début de la maladie d'Alzheimer et de troubles d'apprentissage chez l'enfant.
Sur base de cela, on en déduit que le lobe frontal est vraiment important pour les fonctions
exécutives et on formule l'hypothèse suivante: les fonctions exécutives nous permettent de rester
adapté à notre environnement en organisant et en ajustant le traitement de l'information en fonction
du contexte (modulation du fonctionnement des autres processus). Tous les processus exécutifs
seraient gérés par le Cortex Pré-Frontal et uniquement là.
Arguments: Le cortex pré-frontal est un siège qui reçoit beaucoup de connexions des autres zones
importantes du cerveau et projette aussi beaucoup vers les mêmes zones. Il est donc bien placé pour
recevoir de l'information, faire quelque chose avec et l'envoyer vers un endroit spécifique du
cerveau. Cette hypothèse est certainement sur-estimée mais le cortex pré-frontale est vraiment très
très important et le lien entre les fonctions exécutives et le cortex pré-frontal est établi!
6.2 Lésions frontales et hypothèses frontales
Comment peut-on tester? Il existe une batterie de test à utiliser sur les sujets sains ou les patients. Ils
sont conçus pour diagnostiquer un dommage au niveau des lobes frontaux. Ces tests sont également
utilisés pour étudier les fonctions exécutives chez le sujet sain. La tâche de Stroop est une des
meilleures pour mesurer l'attention exécutive, elle a été utilisée pour construire des modèles.
D'autres tests sont utilisés comme la Wisconsin Card Sort Task et la Tour de Hanoï.
35
6.2.1
Tâche de Stroop
Une partie des cibles sont congruente, la couleur du mot et le mot sont identiques. Une partie des
cibles sont incongruentes, le mot bleu est écrit en jaune. Il y a donc un conflit si on demande de
nommer la couleur ou de lire le mot. On a une tendance automatique à lire les mots donc c'est
vraiment difficile quand on doit donner la couleur. Quand on doit lire le mot, on peut facilement
inhiber la couleur. L'attention sélective et l'inhibition sont les fonctions nécessaires pour exécuter
correctement la tâche.
6.2.2
Wisconsin Card Sort Task
C'est un jeu de carte avec plusieurs caractéristiques différentes: le nombre de caractère, la forme et
la couleur. La tâche pour le sujet consiste à mettre la carte sur une autre carte en fonction d'une
certaine caractéristique qu'il ne connait pas. On lui donne ensuite du feedback. Si c'est faux, il sait
qu'il doit caractériser autrement, à force d'essai-erreur, le sujet va trouver la bonne caractéristique.
On ne constate pas de différence entre les sujets normaux ou avec lésion pour la première règle à
trouver. Par contre, on constate une différence lorsqu'on change le critère sans prévenir le sujet. Il
doit alors inhiber la règle existante et changer vers une autre règle, les patients qui ont des troubles
des fonctions exécutive ont des problèmes pour faire ce changement.
6.2.3
Tour de Hanoï
Le but est de déplacer les disques d'une place A et de les copier dans le même ordre à la place C, en
utilisant B comme tampon. On doit faire la tâche mentalement avant de la faire en pratique. Les
patients ont du mal à attendre pour commencer puis ils vont prendre beaucoup plus de temps que
nous (plus d'essais). On doit diviser le but générale en sous but à atteindre de manière séquencée
pour résoudre le problème et ce séquençage peut être problématique. L'attention est focalisée sur un
des disques et il faut inhiber les autres disques, puis, il faut faire un changement attentionnel vers un
autre disque avec une mise en mémoire de travail de la nouvelle configuration.
6.3 L'attention exécutive
Exemple: toutes les tâches sont en compétition et c'est l'attention qui décide quelle tache est la plus
importante à un moment donné.
L'attention exécutive qui dirige les processus subséquents est nécessaire lorsque de multiples
représentations mentales sont présentes en mémoire de travail, lorsque plusieurs processus en cours
d'exécution sont en compétition pour le contrôle de la cognition et du comportement.
L'attention exécutive permet à un des processus en compétition de l'emporter sur l'autre: tâche de
Stroop, tâche de compatibilité stimulus-réponse et tâche de Simon.
6.3.1
La compatibilité stimulus-réponse
La compatibilité stimulus-réponse est une mesure du degré avec lequel l'attribution d'une réponse
correcte à un stimulus est consistante avec la façon dont les gens le font naturellement.
On est toujours dans une situation où on doit inhiber une tendance qui est logique, naturelle pour
nous, une tendance à réagir d'une certaine manière sur les choses dans l'environnement. Par
exemple, on met un participant en face d'un ordinateur, quand il y a quelque chose à gauche de
l'écran (droite), on appuie à gauche (droite), on réagit super vite: 450 ms (essais compatibles). Si on
doit faire le contraire (essais incompatibles), on devient plus lent: 500 ms. Lors des essais
36
incongruents ou incompatibles, le temps supplémentaire est celui pris pour inhiber la tendance à
réagir avec la main de l'autre côté.
Cela montre l'importance de la mise en place du poste de contrôle d'un avion par exemple.
6.3.2
La tâche de Simon
On peut rendre la position non pertinente pour la tâche. Le stimulus est présenté soit à gauche soit à
droite, on doit réagir sur la couleur du stimulus. Donc s'il est vert, il faut appuyer à gauche et s'il est
rouge, on doit appuyer à droite. Même si la position n'a pas d'importance pour la prise de décision,
la position continue à avoir une influence sur notre comportement.
Lorsque le carré qui apparait est vert, on doit répondre à gauche, lorsqu'il est rouge, on doit
répondre à droite. Lorsque le carré vert apparait à gauche, on répond en 450ms, lorsque le vert
apparait à droit, on répond en 500ms.
6.3.3
Un modèle de réseau de neurones des processus de
traitement de l'information: le modèle du conflit
Par exemple pour la tâche Stroop, on essaie d'établir un modèle mathématique pour répliquer la
réponse.
Il y a trois niveaux au modèle
1. Présentation d'un stimulus: [ ] la couleur; « » le mot.
2. Calcul de la réponse.
3. Réponse donnée.
Lorsqu'on voit ROUGE, la couleur est perçue dans le cortex occipital, le mot est perçu par le cortex
temporal supérieur. Les deux cercles rouges activent le cercle rouge de la réponse dans le cortex
moteur. Le connexions qui se terminent avec les petits cercles noirs sont des connexions inhibitrice.
Les flèches sont des activations. Les flèches plus grasses correspondent à une activation plus élevée,
lire un mot est beaucoup plus automatique que nommer des couleurs.
Si on a un essai incongruent, la couleur rouge et le mot bleu, la couleur active le rouge mais le mot
active le bleu, il y a donc un conflit entre les deux à résoudre avant de vraiment répondre, le
processus prend plus de temps que lors d'un essai congruent.
37
6.3.4
Mise en évidence de l'attention exécutive
Dans les essais incompatibles, le risque de se tromper est important, ce qu'on veut faire, c'est mettre
en place une stratégie qui évite de se tromper pour la suite. On se concentre plus pour le prochain
essai. On va donner de l'attention sélective à la couleur et essayer d'inhiber le mot. On a besoin de
quelque chose dans le cerveau qui gère ça. On a besoin de quelque chose qui mesure le conflit, on
pense qu'il est dans le cortex cingulaire antérieur mais on a aussi besoin de quelque chose qui gère
et qui donne des solutions. On pense que c'est le cortex pré-frontal qui va appliquer cette attention.
6.3.5
Le modèle du conflit
Le conflit mesure le degré de compétition entre les réponses. Le cortex cingulaire antérieur est
chargé de mesurer ce conflit. Il le détecte mais ne le traite pas.
Cette mesure est utilisée par la couche attentionnelle pour biaiser le traitement perceptif du prochain
essai. Le cortex pré-frontal implémente ce biais attentionnel et essaie de résoudre le conflit: il
permet de donner plus d'attention à la couleur qu'au mot lors du prochain essai.
Une méta-analyse sur différentes taches montre les activations frontales en accord avec le modèle.
On considère qu'il y a un jeu entre les deux cortex.
6.3.6
Étude IRMf de MacDonald (2000)
On peut faire la tâche Stroop de deux façons différentes: lire les mots ou nommer les couleurs. Lire
les mots est une tâche facile donc on n'a pas besoin d'attention exécutive. Nommer les couleurs est
une tâche difficile car on doit inhiber une tendance vraiment forte. Il a donc besoin de beaucoup
d'attention exécutive.
Le sujet est face à un ordinateur, avant le stimulus, il reçoit une instruction sur l'écran: mot ou
couleur. Il sait alors s'il va devoir tenir compte du mot ou de la couleur. Ensuite, on lui montre la
cible et il doit répondre en fonction de l'instruction de départ. On a donc deux phases dans
l'expérience, la tâche est facile ou difficile. On va allouer beaucoup de ressources dans un cas et peu
dans l'autre. Quand on montre la cible, on a vraiment du conflit ou pas. Ils ont trouvé deux parties
importantes dans le cerveau pour ces deux tâches là: les deux régions vue dans le modèle précédent.
On mesure l'activité dans le cortex cingulaire et
dans le cortex pré-frontal dorsolatéral au moment
où le sujet est en train de résoudre la tâche (à
droite) et quand il reçoit les instructions (à
gauche). On a une courbe pour les essais
compatibles et une autre pour les essais
incompatibles.
On voit que le cortex pré-frontal dorsolatéral est
important pour allouer des ressources, si la tâche
est de dire la couleur, son activation doit être plus
grande, ce que confirme le graphique.
Lors de la tâche, l'activation est plus grande pour
les essais incompatibles dans le cortex cingulaire
mais il n'y a pas de différence dans le cortex préfrontal dorsolatéral.
Les mesures sont donc compatibles avec le
modèle.
38
6.4 Switching attention
6.4.1
Le coût du changement
À chaque essai, on a deux stimuli sur l'écran et deux tâches possibles. Dans la tâche A, on doit dire
si le stimulus est une voyelle ou une consonne. Dans la tâche B, on doit dire si le chiffre est plus
petit ou plus grand que 5. Dans les blocs purs, on fait une suite de tâches A. Dans les blocs alternés,
on alterne une tâche A et une tâche B. On observe que les temps de réaction dans les blocs alternés
sont plus élevés que les temps de réaction dans les blocs purs. Cette différence est le coût du
changement. Ici le changement est prévisible.
Ce qu'on fait dans la journée ne se fait pas dans un ordre fixe. A-t-on encore un coût de changement
quand les taches sont alternées de façon aléatoire?
La consigne est de compter le nombre de flèches qui pointent vers la droite et vers la gauche. Le
changement d'orientation de la flèche est imprévisible. On observe également un coût du
changement.
La tâche est simple et donc les gens sont capables de donner la réponse correcte. C'est le sujet luimême qui doit appuyer sur un bouton pour initier un nouvel essai. Il voit que la flèche apparait
quand il est prêt. Ce qu'on peut faire, c'est mesurer le temps qu'il faut pour appuyer sur un bouton
dans les essais de répétition et quand il y a un changement. On voit que les participants prennent
plus de temps lors des changements. Il est donc plus facile de compte 1-0 puis 2-0 que 1-1, même si
l'orientation des flèches est aléatoire.
6.4.2
Un cadre pour comprendre le changement de tâche
On a des processus liés à la tâche et des processus exécutifs. On doit identifier le stimulus,
sélectionner une certaine réponse puis faire un mouvement pour donner la réponse.
On donne les cartes et on dit au gens sur quoi ils doivent réagir. On peut avoir des répétitions, deux
fois sur la formes puis prochain essai sur la couleur. Quand il y a un changement, on a des processus
39
exécutifs qui deviennent importants, le but peut changer, on active donc la nouvelle règle. Par
exemple, je dois maintenant trier selon la forme et donc faire attention à la forme (application des
règles). Est-ce que les deux chaines sont indépendantes l'une de l'autre? Y a t'il une dissociation
double entre les deux? On manipule une des deux chaines et on regarde si l'autre est impactée pour
voir s'il y dissociation ou pas.
Expérience 1: Deux chiffres sont présentés en même temps sur un écran. On a deux tâches
différentes: tâche A: additionner et tâche B: soustraire. On a des blocs purs et des blocs alternés
(additionner et soustraire). Dans la première condition, l'opérateur + ou – est présenté entre les deux
chiffres. Dans la deuxième condition, les participants doivent se rappeler de l'opérateur qu'ils
doivent utiliser. Si on doit faire toujours la même tache, on peut envisager que ça n'aura pas d'effet
mais dans les blocs alternés, on doit garder la tache à faire active en mémoire de travail donc
montrer le signe nous aide à accomplir la tâche. En effet, dans les blocs purs, on ne mesure pas de
différence en terme de temps de réaction. Par contre, pour les blocs alternés, on a une augmentation
du coût du changement. Les temps de réaction sont plus longs dans la condition sans opérateurs. Ici
on a manipulé les processus exécutifs mais pas les processus associés à la tâche, on a donc une
dissociation simple.
Expérience 2: La tache est la même. Dans la première condition, les stimuli sont faciles à lire, dans
la deuxième condition, les stimuli sont dégradés. Est-ce que ça a une influence sur les fonctions
exécutives? On voit que quand on fait une seule tache, on est plus lent quand le stimulus est
dégradé. Notre manipulation a un certain effet sur la tâche. Pour les blocs alternés, on a aussi une
différence de TR mais la dégradation des stimuli n'a pas d'influence sur le coût du changement.
On a donc bien une double dissociation. Les processus exécutifs sont altérés par la présence ou
l'absence des informations sur le changement de tâche. Le processus de tâche est altéré par la
dégradation des stimuli.
Les études en imagerie cérébrale montrent une augmentation d'activités dans le PFC dorsolatéral et
dans les lobes pariétaux lorsque les participants devaient alterner les tâches. Or le dorsolatéral PFC
a été identifié comme impliqué dans l'attention exécutive. Donc les aires pariétales seraient plus
spécifiques au changement de tâche? Ce serait un premier argument contre l'hypothèse selon
laquelle toutes les fonctions exécutives sont localisées dans les lobes frontaux.
6.5 Inhibition de la réponse
L'inhibition de la réponse est la suppression d'une réponse partiellement préparée voire même
initiée.
Deux tâches importantes:
1. Tâche Go-NoGo: il faut appuyer sur le bouton à chaque fois qu'on voit une lettre sauf pour
la lettre X par exemple. La plupart des essais ne sont pas la lettre X puis apparait une lettre
où on doit inhiber la réponse. On voit l'activation du dorsolatéral PFC et aussi du cortex
orbitofrontal, son activité est corrélée avec la capacité à stopper la réponse.
2. Tâche Stop Signal: Pour chaque essai, une flèche est présentée, lorsque la flèche pointe à
gauche (droite), il faut appuyer sur le bouton gauche (droit). Dans 25% des cas, un son
apparaît après la flèche et le sujet doit inhiber la réponse. Le laps de temps entre la flèche et
le son varie, ce qui permet de calculer combien de temps est nécessaire pour supprimer une
réponse planifiée. Si le délai, le temps entre la flèche et le son est court, c'est assez facile
pour le sujet de ne pas répondre car la réponse n'est pas encore activée. Si le délais est long,
la réponse est déjà entamée donc c'est difficile d'inhiber sa réponse. On peut mesurer
combien de temps il faut pour inhiber la réponse.
40
6.6 Séquençage
Quel mécanisme utilisons-nous pour coder l'ordre temporel d'une séquence d'évènement? L'identité
d'un item et l'ordre d'un item n'est pas présenté en même temps dans le cerveau. La tâche 1 consiste
à identifier un item. Est-ce que la lettre r se troue dans la séquence BFRC? Oui. La tâche 2 consiste
à retenir l'ordre des items. Quel est la lettre après T dans ATGM? G.
Il est plus difficile de résoudre des tâches sur l'ordre que de résoudre des tâches sur les items. Les
informations sur l'identité et sur l'ordre des items sont encodées et utilisées différemment.
6.6.1
Comment l'ordre des informations est-il représenté?
1. Il y a des associations directes entre les lettres, des connexions dans le cerveau entre les
différentes lettres. On prédit que le temps de réaction va augmenter avec la distance entre les
lettres car il y a plus de connexions à faire.
2. On utilise des tags, par exemple, le X est la troisième lettre, le R, la quatrième. Dans ce caslà, le temps de réaction ne va pas augmenter avec la distance.
3. Familiarité: moins ils sont familiers, plus on pense que la distance est longue. On est alors
plus rapide si la distance est grande.
Expérience: On fixe un point et on montre les lettres les unes après les autres, le point de fixation
permet de garder la série en mémoire de travail puis on montre tt et le sujet doit dire si la lettre était
présente. Dans l'autre condition, on montre pt et on demande si elles étaient présentes et dans le
même ordre que dans la série. Les gens vont plus vite quand la distance entre les lettres est grandes,
ce qui répondrait à la notion de familiarité.
Des scripts existent dans de nombreuses situations de la vie de tous les jours par exemple, pour
démarrer la voiture. Tout est stocké dans notre tête dans un certain ordre, c'est aussi valable pour les
actions moins familières. On peut réfléchir et savoir faire les choses dans l'ordre.
On peut faire une expérience avec 3 groupes: participants contrôles, patients lésés dans le PFC et
patients avec des lésions postérieures. On propose deux tâches: générer des actions associées à un
script, la performance est la même dans les trois groupes et ordonner les actions générées, la
performance diminue chez les patients lésés dans le PFC uniquement. Il y a donc une implication du
PFC dans le séquençage des actions.
6.7 Monitoring
Le monitoring est l'évaluation de la performance par la personne en train d'effectuer la tâche. Est-ce
que je fais la tâche de manière positive ou pas? On donne une carte avec 6 objets et à chaque essai,
on change l'ordre de ces objets. La tâche pour le sujet est de pointer vers un objet avec deux
conditions importantes: à chaque fois, ça doit être un autre objet (il faut donc garder les objets
pointés en mémoire de travail) et le sujet ne peut jamais pointer au même endroit. Dans l'exemple,
le sujet est capable de résoudre la tâche. Avec des troubles frontaux, les patients ont vraiment du
mal!
On commet aussi des erreurs, peut-on mesurer ce que le cerveau fait quand on commet des erreurs?
C'est mesuré par ERN. L'error-related negativity est une déflexion négative des ERP qui commence
au moment de l'erreur souvent légèrement avant celle-ci, et dont la négativité est maximale 100 ms
après l'erreur. L'ERN reflète probablement un processus de contrôle interne.
Expérience: sous EEG, le sujet fait une tâche et donne une réponse. Après la réponse, on voit la
réaction du cerveau quand il fait une erreur et quand il donne une réponse correcte. On a plus de
41
négativité lorsqu'on a commis une erreur que si on n'en a pas fait. La composante est diminuée pour
les sujets qui ont des problèmes de lobe frontal. On observe une grande négativité frontale en cas
d'erreur.
Mais on n'a pas besoin d'erreur pour avoir le ERN. Quand il y a des conflits, on observe aussi le
ERN, ce qui a mené à la conclusion que le ACC (cortex cingulaire antérieur) est important pour
détecter le conflit et contrôler l'erreur ou non.
7 Sommeil et oubli
Nous allons étudier le rôle du sommeil dans la consolidation de la mémoire.
7.1 Introduction
Pourquoi dort-on? On n'a pas encore de réponse définitive. Plusieurs hypothèses existent. On dort
pour préserver son énergie, pour maintenir des patterns comportementaux génétiquement
programmés. Des expériences réalisées sur des chats avec lésion cérébral ont montré que les chats
expriment des comportements d'attaque et de fuite en sommeil paradoxale. On rejouerait donc dans
le sommeil des programmes moteurs génétiquement programmés, cette hypothèse est controversée.
Dormir permet aussi une thermorégulation cérébrale, une détoxication neuronale et la restauration
tissulaire...
Le sommeil est actif sur la consolidation de la mémoire à long terme, il participe au stockage à long
terme des souvenirs récemment acquis durant l'éveil. L'idée n'est pas neuve car elle date de
Quintilien au 1ersiècle avant J-C.
Les premières expérimentations datent de Jenkins & Dallenbach en 1924. On fait apprendre des
syllabes sans signification puis on fait une tâche de rappel après un certain temps. On obtient une
courbe d'oubli: plus le temps passe, plus le nombre de syllabes rappelées diminue et donc plus on
oublie. Une fois que les sujets ont eu un épisode de sommeil, la courbe d'oubli est cassée.
L'interprétation de cette expérience est que le sommeil a un rôle passif. Il est une protection contre
l'oubli. Durant le sommeil, on n'est pas influencé par les autres informations qui peuvent venir de
l'environnement, il n'y a donc pas d'interférence et on se souvient après avoir dormi.
En 1983, Crick & Mitchison montrent un rôle plus actif du sommeil. Le sommeil paradoxal permet
d'oublier les informations non pertinentes afin de faire ressortir ce qui est pertinent. Pour eux, le
sommeil est fait pour oublier, les théories ont évolués, on pense aujourd'hui que c'est pour
consolider les informations en mémoire qui sont vraiment pertinentes. Pour Crick, tout est traité
pendant le sommeil, les souvenirs sont activement filtrés et effacés pendant le sommeil REM.
Ensuite, seules les informations pertinentes sont retraitées et consolidées pendant le sommeil.
On va étudier le sommeil et la mémoire déclarative. Tout d'abord la mémoire spatiale car c'est sur
elle que portent les premières études et il y a de belles données chez l'humain. Puis la mémoire
associative car c'est une force de la mémoire de pouvoir associer des éléments entre eux. Enfin, la
mémoire émotionnelle a été étudiée plus récemment. On se concentre sur la mémoire déclarative
mais le sommeil a aussi un rôle dans d'autres types de mémoire. Le sommeil n'est pas le seul à
permettre la consolidation, c'est un des éléments.
7.2 Sommeil & Mémoire
7.2.1
Qu'est-ce que le sommeil?
Point de vue comportemental, le sommeil est un état apparent de quiescence physique. On constate
42
une réversibilité rapide entre l'état de veille et de sommeil. On a une augmentation des seuils
d'excitabilité et de réactivité. Si on se réfère seulement aux critères comportementaux, la personne
peut faire semblant de dormir donc pour objectiver, il faut passer une polysomnographie, on colle
des électrodes sur la tête (électroencéphalogramme), sur les muscles (électromyogramme) et on
enregistre les mouvements oculaires (électrooculogramme). On peut encore mettre d'autres
appareillages pour enregistrer la respiration par exemple ou le rythme cardiaque.
Qu'est-ce qu'on enregistre? En état de veille, l'EEG a un type de tracé. Si on ferme les yeux, les
ondes deviennent plus lentes. Dans le stade d'endormissement, les ondes deviennent de plus en plus
lente. Au stade 2 du sommeil, on a une plus grande amplitude des ondes, des spindles (fuseau:
bouffée d'activité rapide) et des pics (K-complex). Plus on a de spindles, mieux on consolide les
informations. Au stade 3, on a une augmentation de l'amplitude et une diminution de la fréquence.
Au stade 4, on a un cycle toute les secondes, les activités se ralentissent de plus en plus.
Au stade 3 et 4, le tonus musculaire est réduit mais pas tout à faire plat. Dans la phase suivante, on a
des mouvements oculaires rapides et une activité comme en état de veille, c'est le sommeil
paradoxal ou sommeil REM.
L'apparition du sommeil suit trois processus:
•
Processus H (homéostatique): plus on va dormir tard, plus on aura besoin de dormir tard le
matin, on aura besoin de plus de sommeil pour récupérer. C'est en effet le sommeil du début
de nuit qui est le plus récupérateur.
•
L'apparition du sommeil est régulé par un processus circadien (C). Ce processus dure 24h,
c'est notre horloge biologique, il est régit par la glande pinéale qui sécrète de la mélatonine,
la sécrétion est au maximum vers 3-4h du matin, passé ce cap, la mélatonine diminue au
cours de la nuit.
•
Rythme ultradien (90 min): Durant 90 minutes, on a une alternance entre sommeil non
REM et REM. On commence la nuit par les stades 1, 2, 3, 4 suivi du sommeil REM puis on
recommence au stade 2 avant d'avoir une autre phase REM. On peut mesurer la profondeur
du sommeil en fonction du temps. En première partie de nuit, on a une plus grande
proportion de sommeil à onde lente et en seconde partie de nuit, beaucoup plus de sommeil
paradoxal.
Neurotransmission: Le taux d'hormones (acétylcholine, sérotonine, noradrénaline) évolue pendant
les différentes phases de sommeil, il y a donc différentes choses qui se passent pendant le sommeil,
le corps est plus actif qu'on ne le croit.
7.2.2
La mémoire
Les mémoires sont plurielles. On va se concentrer sur la mémoire épisodique (partie de la mémoire
déclarative) qui dépend du lobe temporal et de l'hippocampe. Si on n'a pas de lobe temporal, on ne
consolide pas.
7.2.3
Sommeil et mémoire
Le sommeil n'est pas quelque chose d'unitaire, tout comme la mémoire, ce sont tous deux des
phénomènes multidimensionnels. Certaines traces mnésiques ne bénéficient peut-être pas de la
même façon des différentes parties du sommeil.
Qu'est-ce que la consolidation? Ce sont les processus par lesquels des traces mnésiques deviennent
plus stables et résistantes aux interférences avec le passage du temps, même en l'absence de
pratique supplémentaire. La consolidation de l'information en mémoire s'opère quand on fait autre
43
chose. Les processus de consolidation sont déjà à l'œuvre en période d'éveil et se remettent en place
pendant le sommeil. C'est un moment où on ne fait rien donc c'est le bon moment pour retraiter les
informations actives.
Modèle du transfert hippocampo-néocortical: l'hippocampe est là pour relier les différents
épisodes en un tout cohérent, ensuite, il dialogue avec le reste du cortex et les informations sont
dispatchées principalement vers le cortex. On a donc un dialogue entre l'hippocampe et le
néocortex. Les spindles montrent un bon dialogue entre l'hippocampe et le néocortex. De plus, plus
on a de sommeil non REM mieux on consolide.
7.3 Paradigmes expérimentaux
Différents types de paradigmes existent. Peut-on apprendre en dormant? Non, malheureusement!
7.3.1
Privation de sommeil post-apprentissage
Au jour 1, on fait apprendre une liste de mot, la moitié des sujet est autorisé à dormir la nuit qui
suit, l'autre est privé d'une nuit de sommeil. Les sujets sont ensuite testé au jour 4 à la même heure
pour éviter un effet circadien. On veut rester dans la même condition de passage du test.
On demande aux personnes de respecter un rythme de sommeil normal. Pour le vérifier, on fait
porter une petite montre qui enregistre les mouvements que l'on fait. On porte la montre une
semaine avant le début de l'expérience. On fait aussi passer des questionnaires pour contrôler le plus
de variables possibles.
Le deuxième groupe est privé de sommeil la première nuit. On réunit une dizaine de personne et ils
font des activités calmes toute la nuit. Ensuite, ils doivent attendre le plus tard possible pour aller
dormir. Il faut ensuite garder le même rythme que dans le groupe 1. On attend que les sujets soient
remis de leur privation de sommeil point de vue vigilance. En se disant que c'est la première nuit
qui est la plus importante pour la consolidation.
Pour les expérimentateurs un peu moins courageux, on teste les sujets avec un interval de 12h soit
matin 8h et soir 20h, soit 20h-8h. Le deuxième groupe a donc dormi entre les deux tests. Le
désavantage est qu'on n'est pas testé à la même heure.
7.3.2
Sommeil précoce comparé au sommeil tardif
On peut tirer parti des différences entre les différentes parties de nuit. Par exemple, on fait un test à
22h30 puis une partie des sujets dort et l'autre pas. On fait repasser le test à tous les sujets à 2h30 du
matin. Les sujets peuvent ensuite dormir. Deux autres groupes de sujets sont comparés. Tous les
sujets dorment jusque 2h30, à 2h30, ils apprennent une tache. Ensuite une partie des sujets dorme et
l'autre pas. Ceux qui dormiront auront plus de sommeil dans cette partie de nuit. On compare les
performances des quatre différents groupes.
7.3.3
Modulation de composantes du somment post-apprentissage
On apprend à un jour 1 et on enregistre les modifications dans le cerveau par un EEG de sommeil.
On observe les différentes phases, les fuseaux, les complexe K. On compare les sujets qui ont appris
quelque chose par rapport à ceux qui n'ont rien appris. On peut aussi faire d'autres examens comme
un IRMf. On peut coupler le premier et le dernier paradigme.
44
7.4 Sommeil & navigation spatiale
Étude chez le rat: on place une électrode dans une cellule de lieu dans l'hippocampe. Certaines
cellules déchargent sélectivement lors de l'exploration active d'endroits spécifiques. On a une
cartographie cérébral de l'environnement que le rat est en train d'explorer. Les mêmes cellules se
réactivent pendant le sommeil. Si le rat va de A à B, il y a un pattern bien spécifique dans
l'activation des cellules et c'est le même pendant la nuit. Les cellules déchargent aussi en même
temps, la coactivation est aussi préservée pendant le sommeil. Il y a corrélation des décharges entre
les aires hippocampiques et néo-corticales.
Les points noirs correspondent à des cellules déchargeant pour un lieu particulier. Chaque ligne
représente la force avec laquelle les cellules sont activées ensemble. Le premier dessin (PRE) est
une représentation de ce qu'il se passe avant l'exploration. Le second (RUN) représente ce qu'il se
passe pendant l'exploration de l'environnement. Le dernier dessin montre la réactivation pendant le
sommeil non REM.
Il y a donc quelque chose qui se passe après l'exploration de l'environnement. Est-ce qu'on peut
observer la même chose chez un homme? L'homme fait une promenade dans un environnement
virtuel avec un PET Scan. Les cellules de l'hippocampe s'activent quand on explore la ville. Ensuite,
on met le sujet au point A et il doit arriver au point B. Après un certain moment, on mesure la
distance entre l'endroit où se trouve le sujet et le but. Les mêmes aires sont-elles activées pendant le
sommeil? Pendant deux nuits, le sujet s'habitue à la machine. On scanne aussi pendant la nuit qui
suit l'apprentissage dans tous les stades de sommeil. Le lendemain, on teste à nouveau la personne.
Les zones actives lors de la tache se réactivent pendant le sommeil. Plus la distance est courte, plus
la performances est bonne. Le score est meilleur le lendemain matin car les informations sont
retraitées pendant le sommeil. Il y a une corrélation entre l'amélioration et l'activation de la région
hippocampique.
Autre expérience: le sujet doit se balader dans une vrai ville en passant par des points bien
particulier. La ville est inconnue au départ. On présente au sujet une séquence de 3 photos et on lui
demande si la séquence de photo correspond bien au trajet. Le test se fait juste après l'exploration
puis après une nuit de sommeil ou après une nuit de privation de sommeil. Pour le premier test, les
sujets font 7 erreurs et les trois groupes sont à peu près équivalents. Lors du second test, quelques
jours après, ceux qui ont dormi font moins d'erreur que ceux qui ont été privés de sommeil.
Si on est privé de sommeil, on va aussi moins vite pour aller de A à B.
On fait la même expérience en observant l'activité cérébral pendant qu'on est dans la ville. Au
premier jour, les sujets sont identiques. Trois jours plus tard, les sujets ont un résultat identique
aussi qu'ils aient été ou pas privé de sommeil. Il n'y aurait donc pas d'effet du sommeil à long
terme? On montre que malgré l'absence de différence comportemental, l'activité cérébrale est
différente. Pour le groupe sans privation de sommeil, on voit une corrélation positive entre la
performance et le noyau caudé, alors que pour l'autre groupe, la corrélation est négative. Plus le
45
noyau caudé est activé, plus il y a automatisation de l'activité. Si on a dormi, on va utiliser un réseau
neuronale plus automatisé. Donc même à comportement équivalent, le cerveau ne fonctionne pas de
la même façon.
Donc les études comportementales montrent soit un effet du sommeil autant en environnement réel
qu'en environnement virtuel soit une absence d'effet du sommeil dans un environnement virtuel
mais ces dernières études montrent une réorganisation cérébrale et une réactivation pendant le
sommeil non REM.
7.5 Sommeil et mémoire associative
La mémoire associative est la capacité de relier des choses arbitraires entre elles. Les associations
verbales sont un bon modèle de la mémoire déclarative. Elle est testée par une tâche d'association
de mot. On doit étudier des paires de mots. Par exemple, Pomme-table puis on a une tâche de
rappel: à partir du mot pomme, on doit se souvenir du mot table.
Qu'est-ce qui va moduler l'oubli? Le moment de l'apprentissage? On teste à 8h du matin ou à 8h du
soir. L'oubli est-il fonction du nombre de nuit de sommeil? Est-il fonction du temps entre le moment
d'apprentissage et le moment où on peut dormir?
Les études montrent que l'oubli est fonction du moment d'apprentissage. Plus le moment est proche
d'une période de sommeil, mieux on réussit le test de récupération. Le moment du test de rappel n'a
pas d'importance. Le sommeil joue un rôle actif dans l'apprentissage. On considère que
l'apprentissage est bon si au moins 60% (ou 90%) des mots sont rappelés. L'effet du sommeil est
uniquement présent quand le critère est à 60%. Lorsque l'apprentissage est déjà sur-consolidé, le
sommeil n'apporte pas grand chose.
En même temps que le test, on passe un IRMf. Un groupe de sujet peut dormir, l'autre est privé
d'une nuit de sommeil. On fait le rappel deux jours plus tard, la performance est équivalente. On
compare les IRMf des deux groupes. Ils utilisent tous deux l'hippocampe mais ceux qui ont pu
dormir utilisent aussi le cortex pré-frontal. L'information est distribuée à travers le cerveau. Si on
teste après 6 mois, on ne voit pas d'effet point de vue performance mais on voit la différence point
de vue neuronale, le cortex pré-frontal est activé chez les sujets qui ont pu dormir. L'effet reste donc
valable à très long terme.
Est-ce qu'il y a des effets du moment de la nuit? Y a t'il un rôle spécifique du sommeil non REM?
On constate une meilleure performance si on a dormi la première partie de la nuit et qu'on fait le test
juste après. Le sommeil à onde lente participerait donc plus à la consolidation.
La sieste est aussi efficace. Lorsqu'on dort 60 minutes (sommeil à onde lente élevé), les
performances augmentent par rapport à ceux qui n'ont pas fait de sieste. Même une sieste de 1/4h
augmente la performance.
Certains mots sont plus facile à associer que d'autres. Les performances de rappel sont équivalente
mais si l'association est plus difficile, la proportion de spindles durant le sommeil sera plus grande.
La performance est corrélée avec le nombre de spindles. La performance est corrélée avec la
quantité de sommeil à onde lente.
Après un apprentissage, on mesure la cohérence enregistrée par l'électroencéphalogramme. Chaque
point représente une électrode sur la tête. Quels sont les électrodes qui s'activent en même temps?
Après apprentissage, la cohérence est supérieur surtout durant le sommeil delta.
Grâce au TMS, on peut exciter ou inhiber certaines zones cérébrales. Cette technique peut être
utilisée pour booster les ondes lentes pendant le sommeil. Quand on est en onde lente, on met la
TMS, la performance est augmentée par rapport à l'absence de stimulation.
46
L'alternance entre les deux sommeils est importante. Pendant la nuit, un groupe dort normalement,
un autre est réveillé après chaque début de sommeil paradoxale (pas de perturbation du cycle) ou 40
minutes après un sommeil non-REM. On désorganise donc le sommeil. On observe une
performance meilleure chez ceux dont le cycle était préservé.
Que se passe-t-il si on perturbe la neurotransmission? On augmente par exemple l’acétylcholine.
Normalement, le taux est bas dans le sommeil non-REM. La concentration des neurotransmetteurs
et le timing est important pour observer ou non une augmentation de la performance liée au
sommeil, on peut modifier cet effet de performance pendant le sommeil en modifiant le taux
d'hormone.
Que se passe t'il si on fait étudier une autre liste de mots qui va interférer avec la première? Les
sujets dorment ou pas entre les deux listes. Lorsqu'il n'y a pas d'interférence, la performance est plus
grande avec le sommeil. De même, l'interférence aura moins de conséquence si on a pu dormir.
7.6 Sommeil et mémoire émotionnelle
En plus du réseau hippocampe, néo-cortex, on a l'amygdale qui interfère. Les souvenirs liés à une
émotion sont mieux rappelés. Les études sur le rôle du sommeil dans la mémoire émotionnelle sont
très réduites. Le sommeil et l'émotion sont testés sur différents matériels (textes, images, scènes,
visage), les résultats sont plus mitigés, on n'a pas encore une conclusion bien tranchée.
On a un rôle plus important du sommeil REM. Pendant ce sommeil, les régions amygdaliennes sont
fortement activées. Au niveau de la psychopathologie, le sommeil paradoxale est perturbé pendant
la dépression. C'est un argument pour déterminer le rôle du sommeil REM dans la mémoire
émotionnelle.
Pour étudier le rôle du sommeil REM, on fait lire des textes émotionnels ou neutre à certains
moments, 22h30 et 2h30 ou 2h30 et 6h30 en privant d'une partie de la nuit ou pas. Pour les sujets
après un sommeil de deuxième partie, il n'y a pas d'effet de mémorisation pour les textes neutres
mais la performance est améliorée pour les textes émotionnels. Donc la fixation des souvenirs
émotionnels se fait en sommeil REM.
Après 4 ans, le rappel de texte neutre est le même pour les deux groupes. Par contre, le rappel des
textes émotionnels n'augmente pas pour ceux qui ont eu du sommeil REM. Il n'y a donc pas d'effet à
long terme. Par contre, il y a un effet du sommeil en général.
Si on diminue le taux de cortisol pendant le REM, le rappel de textes émotionnels est boosté, ce qui
est paradoxale. Un taux de cortisol élevé serait une manière de ne pas sur-consolider des
informations trop émotionnelles.
Le rôle du sommeil REM dans la mémoire émotionnelle n'est pas si univoque que cela. Lorsque le
matériel est un visage, le pourcentage de reconnaissance est liée à la durée du sommeil non REM et
le temps de réaction est lié à la quantité de sommeil REM.
7.7 Conclusion
Pour la mémoire déclarative, la première nuit post‐apprentissage est cruciale. L'interférence
rétroactive diminue. Le sommeil non-REM joue un rôle prépondérant dans la mémoire. Le cycle
non-REM, REM est important ainsi que la concentration des hormones et neurotransmetteurs. On
peut observer une absence de changement comportemental mais une réorganisation neuronale. Le
sommeil REM jouerait un rôle spécifique dans la mémoire émotionnelle.
47
8 Émotion et cognition
Quel est le rôle des émotions dans la cognition? Ça n'a été étudié que très récemment car on pensait
que ça n'avait rien à voir l'un avec l'autre. Aujourd'hui, on sait qu'il y a pas mal de connexion entre
les deux domaines.
8.1 La connexion
Est-ce qu'une émotion peut être ressentie/exprimée en l'absence de traitement cognitif (par exemple,
une interprétation de la raison de notre ressenti)? Un chercheur dit oui et l'autre non.
Zajonc dit qu'on peut avoir des émotions sans conscience, des émotions subliminales qui affectent
des décisions neutres. Des mots lus de façon subliminale affectent des décisions neutres même
inconsciemment.
Lazarus dit qu'on a besoin d'un jugement cognitif pour mettre une émotion dans une certaine
perspective. C'est le jugement cognitif qui va mettre du sens sur ce qu'on ressent. La transpiration et
l'augmentation du rythme cardiaque sont les mêmes, c'est le jugement cognitif qui change l'émotion:
peur, amour, sport... On subit peut-être les effets des émotions dans le corps mais c'est la cognition
qui fait comprendre ce que c'est.
En neuroimagerie, on montre que beaucoup de structures importantes pour les émotions le sont
aussi pour la cognition. Certaines structures du cerveau sont plus ou moins spécialisées pour traiter
des stimuli émotionnels.
L'amygdale est très importante pour traiter les émotions. Juste en dessous, se trouve l'hippocampe
qui est important pour la mémoire, il y a donc un lien important entre l'émotion et la mémoire.
8.2 Définir l'émotion
Comment définir l'émotion afin de permettre une étude scientifique? On va donner une taxonomie
des choses différentes liées à des émotions.
Une émotion est un épisode relativement bref de réponses synchronisées: transpiration,
augmentation du rythme cardiaque. Il s'est passé un évènement significatif interne ou externe.
L'humeur est un changement de sentiment subjectif, d'une durée relativement longue, d'une faible
intensité et n'a pas nécessairement une cause directe.
Les attitudes sont relativement durables, ce sont des croyances colorées affectivement, des
préférences et des prédispositions pour des objets ou des personnes tels que l'amour, la haine ou le
désir pour une personne ou un objet.
La motivation est la propension à l'action. Comment les différents types d'émotion sont liés à la
motivation? Si on a une émotion très forte, on a une grande motivation et donc une grande
propension à l'action. Une émotion plus faible va nous motiver moins.
Quelles sont les émotions importantes, celles de base? Comment classifier le panel d'états
émotionnels?
Paul Ekman a défini 6 émotions de base. Elles existent pour tout le monde, dans tout les pays. Les
traits du visage se reconnaissent autour de ces 6 émotions de base, on les reconnait facilement
quelle que soit la culture. Les émotions basiques sont la colère, le dégoût, la peur, la joie, la tristesse
et la surprise.
On peut dire qu'il y a une émotion de base et à partir de là explorer les dimensions de l'émotion. On
peut aussi les mettre sur un continuum pour aller de la colère au fait d'être content par exemple.
48
L'amygdale est important pour la perception des émotions. Si on a une lésion bilatérale de
l'amygdale, on ne peut pas reconnaitre la peur. Il y a des régions différentes dans le cerveau qui sont
sensibles pour ces émotions. Le dégoût est lié à l'insula et aux ganglions de la base. La colère est
liée à la dopamine et au striatum ventral.
8.3 Approches dimensionnelles
8.3.1
Le modèle circumplex
Le modèle fait une distinction entre l'éveil (arousal) et la valence. Il met ces deux éléments sur des
axes différents.
L'éveil est une activation physiologique qui accompagne l'émotion: modification du rythme
cardiaque, transpiration, libération d'hormones de stress en réponse à un stimulus.
La valence est la qualité subjective, positive ou négative d'une réponse émotionnelle à un objet ou
un évènement spécifique.
La peur résulte d'activation physiologique très forte et elle a une valence négative. C'est une
émotion jugée négative.
Il y a aussi la motivation à penser à l'action. C'est la distinction entre l'approche et le retrait.
Certaines émotions nous poussent à agir et d'autres nous motivent à nous retenir. Lorsqu'on est
irritable, qu'on se sent coupable ou qu'on a peur, on essaie de se retirer. Par contre, l'enthousiasme,
la fierté et l'attention nous poussent à tenter une approche.
On mesure l'activation dans le cerveau de base avec l'EEG, on demande au sujet de ne rien faire. On
peut mesurer l'activation dans les deux hémisphères et on voit une différence. Chez certains sujets,
c'est le côté gauche qui est le plus activé, chez d'autres, c'est le droit. Les sujets avec plus
d'activation du côté gauche disent qu'ils sont plutôt des gens qui ont plus des sentiments d'approche
(mesure par questionnaire). On peut donc faire une prédiction par rapport à la personnalité d'une
personne en regardant un EEG.
49
8.4 Manipuler et mesurer l'émotion
On fait des inductions d'humeur et on se focalise sur le changement de l'état émotionnel de base
rapporté par les participants à leur arrivée au laboratoire. On va demander comment se sent le sujet
en début d'expérience puis on montre un film très humoristique, ou un film d'horreur. Le film va
induire une émotion différente. On peut aussi lui demander de se concentrer sur des situations
particulières de sa vie. On essaie de changer le ressenti des émotions.
On peut aussi manipuler les émotions par des stimuli suggestifs. Typiquement, les stimuli utilisés
pour mettre à jour des réponses émotionnelles chez les participants sont des photos de visage
présentant différentes expressions émotionnelles. On peut aussi montrer une photo de bébé ou de
revolver.
On va observer les changements d'émotion et regarder ce que ça change point de vue cognitif.
Comment mesurer l'émotion? La technique la plus utilisée pour évaluer les états ou réponses
affectives, que ce soit à l'intérieur ou à l'extérieur du laboratoire, c'est l'auto-évaluation. Si vous
voulez savoir ce que quelqu'un ressent, vous lui demandez. Cela correspond à une forme
d'évaluation directe, dans laquelle les participants rapportent explicitement leur réaction
émotionnelle, leur humeur ou leur attitude. Cette technique est basée sur l'introspection et est donc
affectée par les conventions culturelles. On a l'habitude de dire oui ça va même si ça ne va pas. Or
un chercheur veut savoir la vérité et va donc utiliser d'autres techniques pour mesurer, pour cela, il
va donc faire une évaluation indirecte. Le sujet doit choisir parmi différentes options.
On peut mesurer le temps de réaction, les émotions facilitent ou inhibent nos réponses. Il y a
d'autres mesures, en effet, il y a une relation entre les états mentaux et les réponses physiologiques:
la dilatation des pupilles, la transpiration, l'augmentation du rythme cardiaque, l'augmentation de la
pression sanguine...
La méthode la plus connue est la conductance de la peau. On mesure la transpiration. C'est ce que
fait un détecteur de mensonge, on met des électrodes sur les doigts. Cette machine-là ne va pas faire
la différence entre un sentiment positif ou négatif, c'est l'éveil qui est mesuré.
Autre mesure: lorsqu'une mère joue avec le bébé et lui fait un peur, le bébé cligne des yeux. Plus on
est effrayé, plus ça cligne fort. On mesure aussi la valence de l'émotion. Ce sentiment n'est présent
que pour des choses négatifs, donc plus c'est négatif plus, on cligne des yeux.
8.5 Apprentissage émotionnel: acquisition d'évaluations
Est-ce qu'il existe un apprentissage des émotions?
Une façon importante d'apprendre est le conditionnement soit classique, soit instrumental (ou
opérant). On peut aussi apprendre par observation ou exposition.
L'apprentissage émotionnel: on rencontre quelqu'un qu'on n'a jamais vu, on a l'impression qu'on ne
l'aime pas sans savoir vraiment pourquoi mais il peut faire penser à une autre personne qu'on
n'aimait pas. La nouvelle personne a pris la valeur de l'autre personne qu'on n'aimait pas. Quelque
chose de neutre à la base va obtenir une nouvelle valeur émotionnelle à cause de quelqu'un d'autre
qui lui ressemble. C'est ce qu'on fait pendant le conditionnement.
Les renforceurs primaires sont appelés ainsi car leurs propriétés motivationnelles existent de
manière naturelle et ne nécessitent aucun apprentissage. On sait directement si c'est positif ou
négatif. Les renforceurs secondaires acquièrent une valeur après apprentissage. Par exemple,
l'argent n'a pas de valeur au départ mais si on sait qu'on peut s'acheter quelque chose avec, on va lui
donner de la valeur. Les propriétés motivationnelles sont acquises au cours de l'apprentissage.
50
8.5.1
Conditionnement classique: le chien de Pavlov.
Le nom le plus régulièrement associé à la notion de conditionnement classique est celui de Ivan
Pavlov (1849–1936), un célèbre physiologiste russe qui a découvert les principes du
conditionnement. Il menait des études sur la digestion et essayait d’examiner la salivation chez le
chien engendrée par la nourriture. Ses études sont devenues complexes lorsque les chiens ont
commencé à saliver avant que la nourriture ne soit présentée: la réponse de salivation intervenait
lorsque un chercheur ouvrait la porte de l’enclos où dormaient les chiens.
On peut avoir cela dans un contexte émotionnel. On peut avoir un conditionnement autonome
comme le conditionnement de crainte qui a une réponse physiologique ou un conditionnement
évaluatif qui modifiera la préférence ou l'attitude.
Par exemple, pour le conditionnement à la peur, on associe quelque chose de neutre avec un choc
électrique, ensuite, on aura peur de ce qui était neutre. C'est donc bien une réponse physiologique
du corps (augmentation de la transpiration). Le conditionnement évaluatif, c'est ce que fait la
publicité pour associer une attitude positive à un objet. Ces deux types de conditionnement sont liés,
ils sont là au même moment. Si on a un accident de voiture, la prochaine fois qu'on passe au même
endroit, on sentira le conditionnement autonome, on sera nerveux; on aura aussi un
conditionnement évaluatif car on va exprimer son émotion par rapport à cet endroit.
On montre un carré bleu à un sujet, celui-ci est prédictif d'un choc électrique. Chaque fois qu'un
carré bleu apparait, on a un choc électrique. Au moment où on montre le carré, après apprentissage,
il y a une réponse physiologique. Les patients qui ont des lésions dans l'amygdale n'ont pas ce type
de réponse. Ils ont la réponse physiologique uniquement quand on donne le choc mais pas avant.
Après l'expérience, on demande au sujet ce qu'il s'est passé, la patient sera capable de l'expliquer. Il
sait que le carré bleu est prédictif d'un choc mais il ne répond pas du point de vue autonome, seul le
conditionnement évaluatif est présent. L'amygdale est important pour le conditionnement autonome.
Si le dommage se situe au niveau de l'hippocampe, les sujets ne vont pas pouvoir dire que le choc
suit l'apparition du carré bleu, par contre ils vont avoir une réponse physiologique sans savoir
pourquoi. On a donc dissociation entre les deux types de conditionnement.
Une autre façon de montrer la dissociation est le phénomène d'extinction, la valeur positive ou
négative va diminuer car on rencontre le stimulus plusieurs fois sans la même réponse. Par exemple
pour l'accident de voiture, la première fois qu'on repasse à cet endroit, on aura un haut niveau de
nervosité mais très vite, la nervosité disparait. Par contre, même si on passe 20 fois à cet endroit, on
en aura toujours une évaluation négative. Donc c'est plus difficile de faire disparaitre le
conditionnement évaluatif.
8.5.2
Conditionnement instrumental: apprentissage par
récompense ou punition
Dans le conditionnement opérant, un comportement ou une réponse va augmenter ou diminuer en
fréquence en fonction du résultat de ce comportement, s'il entraine une récompense ou une punition.
Étude avec un rat: on allume une lampe et c'est prédictif qu'un choc va arriver, le rat peut s'échapper
de l'autre côté avant de sentir le choc. Ce qu'on observe, c'est qu'au moment où on allume la lampe,
le rat s'échappe de l'autre côté. On a donc deux types de conditionnement. La lumière, quelque
chose de neutre obtient une valeur négative, on voit aussi le conditionnement opérant, le rat prend
une certaine action pour éviter une certaine punition.
On voit dans le cerveau que ce conditionnement est lié au niveau de dopamine.
51
8.5.3
Apprentissage par instruction et observation
Une particularité de l'humain, c'est le langage, on peut avoir un apprentissage par instruction sans
expérience émotionnelle. Cet apprentissage est extrêmement efficace. On peut dire, fait attention si
tu vois un carré bleu, tu auras un choc, pas de problème pour le carré jaune. Par les instructions,
quelque chose qui est neutre va obtenir une valeur négative.
On peut aussi apprendre par observation. On regarde un autre sujet qui fait ce type de tâche et à
chaque fois l'autre personne reçoit un choc avec le carré bleu et pas de choc avec un carré jaune, on
peut apprendre juste en observant. Un autre exemple et un prof qui écrase le téléphone portable d'un
étudiant qui décroche. Les autres étudiants ne décrocheront plus leur téléphone.
De la même manière, des singes nés en captivité, ne vont pas avoir peur d'un serpent mais s'ils
observent un autre singe qui a peur du serpent, il aura ensuite peur des serpents. Cet apprentissage
existe aussi chez les animaux.
8.5.4
Simple exposition
La valeur des stimuli change par simple exposition. La simple répétition d'un stimulus peut le
rendre agréable. Le stimulus est abstrait comme des signes chinois. On demande aux participants de
dire dans quelle mesure, ils trouvent que le symbole est bon. Quand on montre un certain stimulus
plusieurs fois, de plus en plus, il obtient des valeurs de plus en plus positives. C'est la familiarité
avec le stimulus. Mais ça ne requiert pas le souvenir d'une expérience préalable avec le stimulus.
8.6 Émotion et mémoire déclarative
La mémoire déclarative est la mémoire épisodique (propre histoire individuelle passée) et la
mémoire sémantique (objets et évènements dans le monde).
8.6.1
Éveil et mémoire
Plus on a de l'éveil (intensité de l'émotion), plus on a de capacité de stockage mnésique. On
retiendra mieux si l'évènement est émotionnel. Si on est nerveux, on va pouvoir mémoriser
beaucoup plus. L'éveil joue un rôle dans ce processus. Comment va t-on montrer ça? On montre
un film à certains sujets, on prend deux groupes: un groupe va voir un film neutre puis une partie
stimulante puis une troisième partie neutre. L'autre voit le même film mais la partie du milieu est
neutre. On compare les deux groupes. Pas de différence pour le début mais une mémoire plus
grande pour la partie stimulante. Si on fait un tel apprentissage avec des lésions dans l'amygdale, ce
gain va disparaitre. On voit une corrélation positive entre la qualité de la mémoire déclarative et
l'activation de l'amygdale. La mémoire déclarative dépend de l'hippocampe. Il y a une interaction
entre l'amygdale et l'hippocampe. L'excitation de l'amygdale après un apprentissage augmente la
mémoire.
Expérience: on effectue une tâche de mémoire dans l'IRM. On voit que quand l'activation de
l'amygdale est élevée, les stimuli sont mieux mémorisés. C'est étonnant car pour la mémoire
déclarative, ce qui est important c'est l'hippocampe et pas l'amygdale. Quelle est l'interaction entre
l'amygdale et l'hippocampe? Plus l'activation de l'amygdale est grande plus il va rentrer en
interaction avec l'hippocampe.
Expérience sur un rat: il doit apprendre une route dans un labyrinthe, ensuite on excite son
amygdale, même après l'apprentissage, on voit que la mémorisation est meilleure.
Autre manière de montrer le lien: la tâche consiste à montrer des mots ou des chiffres. Les mots
peuvent être neutres ou chargés émotionnellement, la tâche est de mémoriser les chiffres montrés
52
après les mots. Si on fait un test immédiatement après, il n'y a pas de différence significative. Si on
teste 24h après l'apprentissage, on voit que la mémoire est meilleure pour les chiffres liés avec les
mots hauts en éveil. L'éveil est important pour la consolidation des traces en mémoires.
Mais il ne faut pas exagérer, si le stress est extrême, on a une diminution de la mémoire. Si on
mesure la mémoire en fonction du stress, on a donc une courbe en cloche.
Le stress génère des glucocorticoïde qui ont une action inhibitrice sur l'hippocampe. Donc on a
diminution de l'activation de l'hippocampe. Si on stress continuellement à un rat, son hippocampe
commence à disparaitre.
8.6.2
Humeur et mémoire
L'humeur reflète un état affectif durable et diffus qui n'est pas nécessairement lié à un évènement
particulier.
Effet de congruence mémoire-humeur: quand on est dans une humeur négative, on est plus enclin
à se rappeler des évènements négatifs et malchanceux, alors que quand on est dans un état d’humeur
positif, les évènements heureux viennent à l’esprit plus facilement.
On fait un questionnaire d'humeur, puis on fait une induction d'humeur, film positif par exemple
puis on refait un questionnaire d'humeur pour savoir si l'induction a été efficace. Ensuite, on fait un
test de mémoire puis à nouveau un questionnaire pour être sûre que l'humeur a changé. Si le test de
mémoire est congruent avec l'humeur, on va avoir une meilleure humeur du sujet.
La mémoire d'évènements publiques à forte charge émotionnelle sera meilleure. C'est le cas pour la
mort de personne célèbre, pour la chute des tours le 11 septembre. Mais nos souvenirs ne sont pas
totalement corrects.
8.7 Émotion, attention, perception
8.7.1
Émotion et capture de l'attention
Exemple: la tâche de Stroop, l'émotion peut capturer notre attention mais la tâche pour le sujet n'est
pas de lire le mot, on voit que les sujets sont plus lent à dire rouge avec des mots émotionnel que
des mots non-émotionnels car notre attention est attirée par le sens du mot.
Est-ce que l'émotion nous permet de mieux orienter notre attention vers un endroit? Ou l'émotion
fait-elle que l'attention ne peut pas être dégagée ailleurs? On peut utiliser la tache Postner. On attire
l'attention vers un certain endroit. Le stimulus est chargé d'émotion négative ou neutre (visage). La
cible est au même endroit ou à un endroit différent. On compare la condition neutre congruente
avec la condition chargée d'émotion congruente c'est-à-dire deux situations dans laquelle l'attention
est attirée du bon côté. Dans ces deux conditions, on mesure la vitesse. Il n'y a pas de différence.
Par contre il y a une différence dans la condition incongruente, la position de la cible est différente
de celle de la clé. On doit donc désengager l'attention du côté droit et l'orienter de l'autre côté.
L'émotion retient l'attention, il est difficile de réorienter l'attention. On est plus lent dans la
condition avec émotion plutôt que la condition neutre. L'émotion interfère avec notre
comportement. La valeur des émotions est non-pertinente pour la tâche.
8.7.2
Facilitation de l'attention et de la perception
L'émotion peut nous aider à être plus rapide. Si on doit découvrir un visage dans la foule, on le
détecte plus vite quand il a une émotion de colère que quand il est neutre et joyeux. On a un effet
53
asymétrique de la valence. Une émotion négative va nous aider à détecter le visage plus rapidement
mais pas une émotion positive.
L'amygdale détecte surtout des émotions négatives et envoie l'information au cortex visuel pour que
celui-ci soit plus attentif. On l'observe en imagerie.
9 Prendre une décision
Comment prend-on une décision? On doit en prendre du matin jusqu'au soir.
Quel est la nature d'une décision? On va voir un modèle, les bases neuronales du modèle puis on va
se demander si c'est un modèle qui explique tout, ou si d'autres choses interviennent.
9.1 La nature d'une décision
9.1.1
La science de prendre une décision
On peut avoir des théories normatives (ou prescriptives): comment devrait-on prendre une
décision dans le monde idéal? Ou des théories descriptives: comment en réalité, prenons-nous une
décision? Une chose que l'on peut envisager, c'est de créer une liste avec les pour et les contre d'une
certaine décision. Prendre une décision, c'est évaluer chaque choix possibles et déterminer le choix
le plus probable pour atteindre le but voulu.
9.1.2
L'arbre de décision
Charles Darwin se demandait s'il allait se marier ou pas, il a fait la liste des pour et des contres. En
se mariant, il peut avoir des enfants mais ne pas avoir des enfants est une raison de ne pas se marier,
il ne sait pas si c'est bien pour lui ou pas. Il pense que c'est mieux que d'avoir un chien, on peut
parler de chose qui n'ont pas d'importance. On est forcé de recevoir des amis de temps en temps et
c'est une perte de temps... Sans être marié, il est libre de faire ce qu'il veut, parler avec des hommes
intelligents... Deux années plus tard, il s'est marié. Il a pris la décision de manière rationnelle. On
est donc capable de créer des pour et des contres et de prendre une décision de manière rationnelle.
L'arbre de décision représente les composantes d'une décision: les options à l'étude, la probabilité
de ce que nous allons obtenir et la conséquence de chaque choix. Les alternatives sont les
différents moyens d'action, les options, les choix et les stratégies disponibles au décideur. Elles sont
représentées par les branches d'un arbre.
Si on fait une certaine action, on a la probabilité d'avoir ce qu'on a envie. Quelles sont les
conséquences de mes choix, est-ce positif ou négatif? Dans la vie, il y a des décisions qu'on va
prendre de façon assez triviale.
Par exemple, on doit prendre la décision de savoir ce qu'on va faire ce soir: étudier ou appeler un
ami pour aller boire un verre. Il y a donc deux alternatives, pour l'étude, on a une certitude, si ce
soir j'étudie, j'aurai des questions à poser au prof. L'autre option est plus aléatoire, on appelle
quelqu'un qu'on connait, il pourrait dire non. Ou il peut dire oui. Dans les alternatives, il y a des
utilités, ce qui est important pour nous.
Si on étudie, on va certainement avoir des meilleures notes mais qu'est-ce que les bonnes notes
signifient pour moi? Avoir des bonnes notes peut être important ou pas.
Les alternatives sont liées à certaines croyances c'est-à-dire l'estimation de la probabilité qu'un
résultat particulier se produise si nous choisissons une alternative. Il y a aussi les conséquences, les
bénéfices ou pertes que nous avons en fonction du choix d'une des alternatives.
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On a donc le résultat (j'ai réussi mon examen), la valeur attachée (la valeur de la réussite d'un
examen) ou l'utilité du résultat pour nous (attraction (aimer ou détester) de ce résultat). Dans la vie
de tous les jours, c'est difficile de mettre des valeurs sur un certain résultat. Quelle est la valeur
d'avoir réussi un examen? On étudie la prise de décision en terme de pari sur lequel on peut mettre
de l'argent car on est certain que tout le monde veut avoir de l'argent, on utilise ce pari pour mettre
en œuvre une méthode pour étudier la prise de décision.
Si on met dans l'arbre de décision les croyances. On a une croyance de 1, on est sure à 100%, si on
étudie, on réussit l'examen. Par contre si on téléphone à un ami, il y a un certain risque associé à
cette option: 40% de chance qu'il dise non. Il y a une utilité associée au résultat, pour moi, l'utilité
d'étudier est de 25, être accepté par mon ami, c'est plus important, je mets une valeur de 50. Je ne
veux pas qu'il dise non et donc l'utilité du rejet est de -40.
9.2 La prise de décision rationnelle: le modèle de l'utilité attendue
Sur base de ces données, il y a le modèle de l'utilité attendue. C'est un modèle mathématique qui
essaie de prendre les décisions pour nous. On demande à des gens des paris, on demande à 100
personnes de choisir entre deux alternatives et on voit que pour un certain choix, 80% des gens
prenne cette option et on essaie d'expliquer ce pourcentage par le modèle de l'utilité attendue. Est-ce
que le modèle mathématique peut prédire la même chose que ce qu'on observe dans la réalité?
Comment est-ce que le modèle fonctionne? Comment le modèle est utilisé dans les études
comportementales? Quels sont les limites du modèle?
L'utilité attendue est l'utilité d'un résultat particulier, pondéré par la probabilité que ce résultat se
produise. Le modèle suppose un comportement rationnel dans l'évaluation de la probabilité des
alternatives, dans l'évaluation des conséquences, dans l'attribution des utilités. Il faut multiplier
l'utilité par la probabilité et enfin choisir l'option avec la plus grande utilité. La question centrale
n'est pas seulement une valeur absolue mais une valeur pour la personne qui décide.
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9.2.1
Comment le modèle fonctionne-t-il?
La théorie de la décision formelle, sous la forme (subjective) du modèle d’utilité attendue: on
combine l’information dans un processus en 3 étapes:
1. Évaluer chaque action en multipliant l’utilité de chacune de ses conséquences (acceptation;
rejet) par sa probabilité d’occurrence (0.6; 0.4).
2. Calculer l'utilité attendue de chaque alternative: ∑ p(xi) u(xi)
3. Choisir l’action avec la plus grande utilité attendue.
Dans notre exemple, étudier a une utilité attendue de 1 x 25 = 25, téléphoner a une valeur attendue
de (0,6 x 50) + (0,4 x -40) = 14. On devrait donc choisir d'étudier.
9.2.2
Le modèle de l'utilité attendue et les recherches
comportementales
Ce modèle fait-il de bonnes prédiction?
On voit le résultat de 3 participants dans une expérience. On leur demande s'ils veulent acheter le
droit sur un type de pari. On fait varier le gain et la probabilité de gagner et on demande quelle
somme ils seraient prêt à mettre pour pouvoir vendre ce type de pari.
La gain varie entre 120 €, 90 €, 60 € et 30 €, la probabilité de gain varie entre 0,2; 0,4; 0,6; 0,8.
Quand la probabilité de gagner est de 0,8 et le montant assez élevé, le participant va donner
beaucoup d'argent pour acheter ce pari. Le participant diminue l'investissement quand la chance
diminue. C'est exactement ce qui est prédit par le modèle. Les gens ne vont jamais donner plus que
le gain. La valeur du pari vaut la probabilité multipliée par le bénéfice.
Il y a des différences individuelles, certaines personnes cherchent les risques et d'autres ont une
aversion au risque assez forte. Si on demande de faire un choix entre gagner 200€ dans 60% des cas
ou gagner 100€ dans 90% des cas. Les gens choisissent les paris moins risqués même si le gain est
moins fort. On constate une aversion pour la perte. Ce niveau peut varier d'un individu à l'autre.
Courbe d'utilité: Une partie de la courbe est convexe et une partie concave. On mesure l'utilité en
fonction des gains ou des pertes. Comment expliquer une courbe comme cela? À cause de la courbe
convexe, la différence d'utilité entre 20 et 10 € de gains est importante comparée à la différence
d'utilité entre 110 et 120 €. De plus, on essaie d'éviter les pertes. Les gens vont prendre des risques
pour éviter de perdre de l'argent. Au moment où les gens ont de l'argent, ils ont une aversion au
risque. Si on peut gagner 10€ ou perdre 10€, la valeur de l'utilité associée à la perte de 10€ est plus
grande que celle associée au gain de 10€. On veut garder ce que l'on a.
On peut choisir entre un gain certain de 30€ et un gain soit de 10 soit de 50 € (p=0,5), les gens
choisissent de gagner 30 € avec certitude. Si on regarde en terme négatif, si on doit choisir entre la
certitude de perdre 30€ et la possibilité de perdre 10 ou 50 € (p=0,5), on voit que la plupart des gens
prennent le risque pour essayer de perdre le moins d'argent possible. Si on peut gagner de l'argent,
on ne va pas prendre de risque alors que si on peut perdre quelque chose, l'utilité est vraiment forte
et donc on va prendre des décisions plus risquées pour éviter de perdre de l'argent.
L'aversion de la perte est illustrée par l'endowment effet: l'utilité d'un objet est plus grande si il
nous appartient que quand il ne nous appartient pas.
Par exemple, on donner à la moitié d'un groupe un stylo. Au premier groupe, on demande combien
on doit leur donner pour avoir le stylo. Ceux qui ont le stylo demande beaucoup plus d'argent pour
le donner que ce que ceux qui veulent l'acheter sont prêt à en donner. C'est presque le double de
prix. Ce qui prouve qu'on a une aversion pour la perte. Autre exemple: equity premium paradox: on
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met l'argent sur des fonds moins risqués mais dans lequel on peut gagner moins d'argent. On ne veut
pas prendre le risque de perdre de l'argent.
9.2.3
Limitation du modèle de l'utilité attendue
Le modèle a ses limites. Lorsqu'on peut choisir entre 45% de chance de gagner 200€ et 50% de
chance de gagner 150€, la plupart des gens prennent la première option. Ce qui est conforme au
modèle.
Par contre, entre la certitude de gagner 150€, et la probabilité de 0,9 de gagner 200€, les gens
prennent l'option de la certitude, ce qui n'est pas conforme au modèle car l'utilité est plus faible. On
a une préférence pour la certitude, ce qui n'est pas pris en compte dans le modèle de l'utilité
attendue.
Il a une attraction particulière pour un résultat certain ce qui pose des problèmes pour le modèle.
Les probabilités ne sont pas vraiment liées aux décisions qu'on prend. En réalité, on sur-estime les
choses assez rares et on sous-estime les choses les plus fréquentes. La probabilité d'avoir une crise
cardiaque est assez élevée mais on va la sous-estimer. Par contre, on sur-estime les choses qui sont
rares comme les tremblements de terre ou les chances d'être dans un avion qui va se cracher. Des
petites différences au départ ont des conséquences importantes. Pour les grandes probabilité, une
petite différence a beaucoup d'influence sur la prise de décision, pour des probabilités aux environs
de 0,5 un petit changement n'a pas beaucoup de conséquences sur la prise de décision.
On pourrait changer le modèle pour prendre ça en compte mais il y a d'autres phénomènes qui
posent des difficultés au modèle. Il y a bien une rationalité dans la prise de décision mais elle est
limitée. Quel est le rôle des émotions?
9.3 Bases neuronales du calcul de l'utilité attendue
L'utilité expérimentée est la réaction lorsque la récompense est reçue. Elle est comparée à l'utilité
de la décision qui est l'anticipation au moment de la décision. Lorsque la décision est anticipée, elle
est associée à une probabilité et l'ampleur de la récompense.
Pour mesurer cela, on fait varier soit la probabilité de recevoir une certaine récompense, soit
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l'ampleur de la récompense, soit les deux et on regarde ce qui se passe dans le cerveau. Le modèle
fait la pondération entre les deux.
Expérience avec des singes: il a appris à regarder le centre de l'écran, une flèche grise ou bleu
apparait, le singe a appris que lorsque la flèche pointe vers la gauche, s'il fait des mouvements des
yeux, il a une probabilité de 0,2 de recevoir une récompense. Si la flèche est bleu et pointe vers la
droit, la probabilité de recevoir une récompense est de 0,8. On mesure l'activité des neurones au
moment où il prend la décision. On voit qu'il y a des neurones dans le cortex pariétale qui
déclenchent plus fort quand la probabilité est de 0,8. De même, l'activité est plus forte pour une
grande récompense. On peut lui donner beaucoup ou peu de jus d'orange. Au moment où il prend la
décision, les neurones déclenchent plus fort. Ce qu'on voudrait, ce sont des neurones qui agissent en
interaction entre les deux moments, ils ne sont pas encore trouvés.
On peut aussi mesurer l'activité de neurones sensibles à la dopamine (important dans la prise de
décision). On peut mettre le singe dans une situation où la probabilité de recevoir une récompense
est zéro. On peut faire varier la probabilité de recevoir une récompense. Le singe doit apprendre le
stimulus associé à la probabilité. Si le stimulus est associé à une probabilité de zéro, le neurone ne
déclenche pas, plus la probabilité augment, plus les neurones dopaminergiques déchargent fort. Si
après un certain temps, on donne quand même une récompense, la surprise est encodée par ce
neurone. On observe un fort déclenchement de neurone en cas de récompense inattendue.
L'activité des neurones est relative et pas absolue. On tient compte du contexte. Si on a une
probabilité de 0,33 de ne rien gagner, 0,33 de gagner 2,5 € et 0,33 de gagner 10 €. Le fait de ne rien
gagner aura une valeur négative et donc peu d'activité neuronale. Par contre, si les possibilités sont
l'absence de gain et des pertes, l'absence de gain aura plus d'activité neuronale et sera d'utilité
positive.
9.4 La prise de décision humaine et le modèle de l'utilité attendue: quel
est le lien?
9.4.1
Principe de transitivité
Un cercle rouge est plus large qu'un cercle vert. Ce cercle vert est plus large que le cercle bleu. On
peut en déduire que le cercle rouge est plus large que le cercle bleu.
On essaie d'appliquer ce principe pour les paris. On fait varier lentement la probabilité de gain et le
gain.
Si on doit choisir entre A et B. Les gens choisissent A. De même, entre B et C, les gens choisiront
B. Et ainsi de suite jusque E. On devrait donc prévoir qu'on préfère A sur E ce qui n'est pas le cas en
réalité car à ce moment-là la différence est devenue assez importante pour qu'on base notre décision
sur la probabilité et plus sur le gain.
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9.4.2
Invariance procédurale
On prend des décisions différentes selon la manière dont on pose la question. On peut choisir entre
les paris suivant:
1. La chance de gagner 4 € est de 8/9 sinon, on ne gagne rien
2. La chance de gagner 40 € est de 1/9, sinon rien
La plupart des gens prennent l'option 1 car il y a presque certitude de gagner. Par contre s'il s'agit de
vendre des paris, les gens choisissent l'option 2. Ce qu'on explique difficilement par le modèle.
9.4.3
Rationalité, jusqu'à un certain point
C'est un bon modèle mais nos ressources cognitives sont limités. L'attention est limitée, la mémoire
de travail aussi. Ce qu'on fait un réalité c'est plutôt du «satisficing». On crée une liste avec ce qui est
important. On détermine ensuite un niveau d'acceptabilité pour chaque attribut de la liste. Pour finir,
on fait le choix qui est assez bon, le gagnant est le premier candidat qui est satisfaisant.
On peut aussi faire une élimination par aspect. Si on veut acheter une voiture par exemple, on fait
une liste avec l'attribut le plus important en haut. On va éliminer les choix qui ne sont pas à la
hauteur des critères de chaque attribut. On fait un choix dans ce qui reste.
On peut aussi choisir par heuristique: on ne réfléchit pas trop car ce n'est pas important. En fonction
de l'importance de la décision, on va prendre une certaine stratégie.
9.4.4
Framing effects & prospect theory
Description invariance: un problème de décision décrit par des déclarations différentes mais
logiquement équivalentes devrait aboutir au même choix. On pose la même question mais en terme
de gain ou de perte.
1. On vient de gagner 200 €. Le casino nous offre une certitude de gagner 50 € ou une
probabilité de 0,25 de gagner 200€.
2. On vient de gagner 400 €. Le casino nous offre une perte certaine de 150 € ou une
probabilité de 0,75 de perdre 200€.
Dans le premier cas, on choisit de gagner 50 € avec certitude. Par contre, dans le second cas, les
gens vont prendre le risque de perdre 150 €. En terme de probabilité et de récompense les deux
problèmes sont les mêmes. Le cas certain permet de gagner 250 € dans les deux cas.
Dans le premier cas, on se trouve dans une situation d'aversion au risque et dans le second cas, on
recherche le risque pour ne pas perdre. Le «framing effects» est l'influence de la manière dont le
problème est posé.
Prospect théorie: dans une première étape, on définit les termes d'une décision, on évalue les gains
et les pertes. L'évolution n'est pas fixe mais fréquemment mise à jour en fonction du contexte.
Ensuite, on calcule l'utilité attendue. La valeur du zéro va être différente selon le contexte.
9.5 Le rôle de l'émotion dans l'expertise: le paradoxe de Allais
Les émotions influencent la prise de décision rationnelle.
Zidane a du prendre une décision lorsqu'un autre footballeur l'a insulté. La décision rationnelle
aurait été de continuer à jouer et de devenir le meilleur footballeur du monde. Là, sur le coup de
l'émotion, il a pris une autre décision, il a reçu le carton rouge et la France a perdu. À ce moment-là,
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il a pris une mauvaise décision sur base d'une émotion, la colère. On sait que les émotions sont
importantes dans la prise de décision.
On a le choix entre:
1. Un gain certain de de 500 000 €
2. Un gain de 2 500 000 € avec une chance de 0,1, un gain de 500 000 € avec une chance de
0,89 et une chance de 0,01 de ne rien gagner.
La plupart des gens prennent l'option 1 même si la chance de perdre est très faible. Selon le modèle
de l'utilité attendue, on devrait prendre la deuxième option. L'anticipation de l'émotion remplace
donc l'utilité.
Un autre choix s'offre à nous:
3. Une probabilité de 0,11 de gagner 500 000 €
4. Une probabilité de 0,10 de gagner 2 500 000 €
Dans ce cas, les gens prennent l'option 4 car la chance de ne rien avoir est déjà très élevée le 1% ne
prend pas beaucoup d'importance.
9.5.1
Le rôle des émotions dans l'expertise: décompte temporel et
inconsistance dynamique
Le décompte temporel est la tendance à dévaluer les résultats qui se produisent dans le futur.
Lorsqu'on peut choisir entre 10€ maintenant ou 15€ dans une semaine. Les gens n'attendent pas une
semaine. Si on peut choisir entre 10€ dans 35 jours ou 15 € dans 42 jours, les gens préfèrent
attendre une semaine de plus pour avoir les 15€ de plus. Il a bien une émotion qui intervient pour
une récompense à recevoir maintenant. C'est l'inconsistance dynamique.
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