Niveaux de représentation, procedure de calcul, chronométrie mentale

Concepts clef en psychologie
cognitive
Jérôme Sackur

Représentations et Algorithmes
La psychologie cognitive est mentaliste (représentation
mentale) et cherche des mécanismes

Représentations et Algorithmes
La psychologie cognitive est mentaliste (représentation
mentale) et cherche des mécanismes
d'où les deux concepts clef:
Format de codage de l'information
Architecture des mécanismes de traitement de
l'information

Représentations et Algorithmes
La psychologie cognitive est mentaliste (représentation
mentale) et cherche des mécanismes
d'où les deux concepts clef:
Format de codage de l'information
Architecture des mécanismes de traitement de
l'information
➔ Niveaux computationnels et algorithmiques de Marr
➔ On peut faire de la psychologie sans s'occuper tout de
suite du cerveau

Format de codage
Une même information peut être codée de
multiples manières:
« 4 », « 10 », « », « quatre », « four »,
...

Le format de la mémoire visuelle
G. Sperling « The information available in brief visual
presentations », 1960
Fait d'introspection: les présentations visuelles rapides (~50
ms) laissent une impression globale qui s'efface rapidement

Le format de la mémoire visuelle
G. Sperling « The information available in brief visual
presentations », 1960
Fait d'introspection: les présentations visuelles rapides (~50
ms) laissent une impression globale qui s'efface rapidement
démonstration...

Le format de la mémoire visuelle
G. Sperling « The information available in brief visual
presentations », 1960
Fait d'introspection: les présentations visuelles rapides (~50
ms) laissent une impression globale qui s'efface rapidement
démonstration...
Impression de tout voir / pauvreté du rapport verbal

Le format de la mémoire visuelle
G. Sperling « The information available in brief visual
presentations », 1960
Fait d'introspection: les présentations visuelles rapides (~50
ms) laissent une impression globale qui s'efface rapidement
démonstration...
Impression de tout voir / pauvreté du rapport verbal
Modèle sériel à deux étapes:
Première représentation complète, mais brève et pas
verbalisable
Seconde représentation durable et verbalisable, mais
incomplète
Comment tester?

Méthode des rapports partiels
Rapporter une seule ligne, indicée par un son
conventionnel après la disparition du tableau
Délai variable entre le tableau et le son

Méthode des rapports partiels
Rapporter une seule ligne, indicée par un son
conventionnel après la disparition du tableau
Délai variable entre le tableau et le son

Rapport partiel: performances augmentent avec SOA < 1 sec.
Echantillonnage aléatoire
donc...
Pendant une seconde plus d'information est présente.

Interprétation cognitive de Sperling, 1960

Format de la mémoire iconique
La nature de l'indice utilisée suggère un format visuo-spatial
Comment tester?

Format de la mémoire iconique
La nature de l'indice utilisée suggère un format visuo-spatial
Von Wright, 1970:
A T U G
B K O E

Format de la mémoire iconique
La nature de l'indice utilisée suggère un format visuo-spatial
Von Wright, 1970:
Deux sons pour:
Deux lignes
Deux catégories (voyelles / consonnes)
Deux couleurs
...

Format de la mémoire iconique
Von Wright, 1970

Méthodologie: Comment séparer des étapes?
L'objet de la psychologie: les processus et états mentaux
Les moyens de la psychologie: les tâches expérimentales
Pas d'intérêt en soi pour les tâches (sauf pour la recherche appliquée).
Les données de la psychologie sont souvent dramatiquement
pauvres...
Comment inférer la structure interne des processus?
Comparaison de tâches (méthode de soustraction)
Dissociation de processus

Comparaison de tâches: la méthode de
soustraction
Donders, 1865

Comparaison de tâches: la méthode de
soustraction
Donders, 1865

Comparaison de tâches: la méthode de
soustraction
Donders, 1865

Comparaison de tâches: la méthode de
soustraction
Extraire le « temps de choix » élémentaire par comparaison de tâches:
Tâche A: temps de réaction de choix
Tâche B: temps de réaction simple
Tâche C: temps de réaction « go no-go »
Donders, 1865

Remarques historiques
Le paradigme de Donders n'est pas cognitif
Chaque période est un processus physiologique ou un moment de
conscience et non une étape de traitement de représentations

Remarques historiques
Le paradigme de Donders n'est pas cognitif
Chaque période est un processus physiologique ou un moment de
conscience et non une étape de traitement de représentations
« Psychology may be defined as the description and explanation of states
of consciousness as such » (Ladd, 1887)
«Mental acts, or facts of consciousness, constitute the field of psychology »
(Anell, 1907)
« There is no reason to conceive a psychical fact existing outside of
consciousness,— and that corresponds to the only significant meaning of
consciousness. Consciousness is nothing which can be added to the
existing mental facts, but it indicates just the existence of the psychical
phenomena. Consciousness cannot do anything, cannot look here and
there and shine on some ideas and leave others without illumination. [. . . ]
the psychical phenomena are in consciousness as the physical phenomena
are in nature ; there cannot be physical phenomena outside of nature. »
(Münsterberg, 1910)

Problèmes et solutions
Les tâches sont qualitativement différentes
Stratégies des sujets non contrôlées
Problème de l'insertion

Problèmes et solutions
Les tâches sont qualitativement différentes
Stratégies des sujets non contrôlées
Problème de l'insertion
Solutions:
Conserver la tâche, dissocier les processus
Manipuler des variables qui affectent séparément chacun
des sous-processus

Exemple: la comparaison numérique
Effet de distance: comparaison 4 vs 5 plus lente et difficile que
1 vs 5.
Effet de notation « quatre » vs « cinq » plus lent et difficile que
« 4 » vs « 5 ».
Effet de taille: 9 vs 10 plus lent et difficile que 4 vs 5

Exemple: la comparaison numérique
Effet de distance: comparaison 4 vs 5 plus lente et difficile que
1 vs 5.
Effet de notation « quatre » vs « cinq » plus lent et difficile que
« 4 » vs « 5 ».
Effet de taille: 9 vs 10 plus lent et difficile que 4 vs 5

D'où vient l'effet de distance?
Plus deux représentations sont proches, plus la comparaison
est lente et difficile
➔ Les quantités doivent être représentées à un moment de
manière analogique.

D'où vient l'effet de distance?
Plus deux représentations sont proches, plus la comparaison
est lente et difficile
➔ Les quantités doivent être représentées à un moment de
manière analogique.

D'où vient l'effet de distance?
Quel est le lien avec l'effet de notation?
Est-ce que les effets correspondent à des processus distincts?

Modèle de la tâche de comparaison

Méthode des facteurs additifs
Comment accéder aux sous-parties quand on n'a qu'une
réponse globale (temps de réponse ou performance)?
Si deux facteurs affectent sans intéraction la réponse alors cela
suggère une séparation des processus

Place et magnitude coding
Les deux expliquent effets de taille et de distance dans la
comparaison

Place et magnitude coding
Les deux expliquent effets de taille et de distance dans la
comparaison
Tâche de lecture, avec amorçage:

Place et magnitude coding
Les deux expliquent effets de taille et de distance dans la
comparaison
Tâche de lecture, avec amorçage:
place coding prédit un effet symétrique, décroissant avec la distance
magnitude coding prédit un effet asymétrique, décroissant que quand l'amorce
est plus petite que la cible

Place et magnitude coding
Les deux expliquent effets de taille et de distance dans la
comparaison
Tâche de lecture, avec amorçage:
place coding prédit un effet symétrique, décroissant avec la distance
magnitude coding prédit un effet asymétrique, décroissant que quand l'amorce
est plus petite que la cible

Séparer les processus: la manière forte

Séparer les processus: la manière forte

La période psychologique réfractaire
(PRP)

La période psychologique réfractaire
(PRP)

La période psychologique réfractaire
(PRP)

La période psychologique réfractaire
(PRP)

La période psychologique réfractaire
(PRP)
RT 2
RT 1
0 300 600 ms
SOA S1 - S2

La période psychologique réfractaire
(PRP)

Modéliser la décision

Modéliser la décision

Algorithmes
On a vu que la psychologie cognitive pouvait:
décoder les représentations internes
mettre en évidence une architecture
Mais elle peut aussi détailler la nature algorithmique d'un
processus

Sternberg, 1966: « High speed scanning
in human memory »
Processus d'intérêt: la recherche en mémoire
Comment s'effectue la recherche d'un item en mémoire?

Sternberg, 1966: « High speed scanning
in human memory »
Processus d'intérêt: la recherche en mémoire
Comment s'effectue la recherche d'un item en mémoire?
Tâche: on apprend une liste de chiffres, puis un chiffre test est
présenté et on fait une réponse manuelle binaire selon que le
test était présent ou non dans la liste.

Sternberg, 1966: « High speed scanning
in human memory »
Processus d'intérêt: la recherche en mémoire
Comment s'effectue la recherche d'un item en mémoire?
Tâche: on apprend une liste de chiffres, puis un chiffre test est
présenté et on fait une réponse manuelle binaire selon que le
test était présent ou non dans la liste.
Variables indépendantes:
longueur de la liste (1 – 6)
test présent / absent
Le design est complètement croisé.
Moyenne les effets de récence et de primauté

Sternberg, 1966: Résultats
Trois modèles possibles:
● Recherche parallèle

Sternberg, 1966: Résultats
Trois modèles possibles:
● Recherche parallèle
● Recherche sérielle auto-terminée

Sternberg, 1966: Résultats
Trois modèles possibles:
● Recherche parallèle
● Recherche sérielle auto-terminée
● Recherche sérielle exhaustive

Deux algorithmes de recherche sérielle
Algorithme auto-terminé
Algorithme exhaustif

Comparaisons parallèles
Conditions pour reproduire une forme de linéarité dans les résultats:
● Temps des comparaisons indépendants
● Variances des comparaison non nulle
● Réponse déterminée par la plus lente des comparaisons

To pop out or not to pop out
Chercher le T / Chercher le X
Chercher la barre verticale et noire

Processus parallèles et sériels dans la
recherche visuelle
Wolfe, 1998

Modéliser la décision: la théorie
de la détection du signal

L'expérience de psychologie la plus
simple
Détermination d'un seuil de perception (Fechner)
1er Problème: le seuil idéal n'existe pas

Second problème:
Il existe deux sortes d'erreurs: faux négatifs et
faux positifs
Quel mécanisme?

Comment décrire la performance
complète d'un-e observateur-trice?

Receiver Operating Characteristics
Présent Absent
Vu 60 10
Pas Vu 40 90
%correct=85
Présent Absent
Vu 90 40
Pas Vu 10 60
%correct=85

Solution: TDS (Tanner, Swets 1954)
Principe 1: le sujet se forme une représentation
du stimulus --- base de sa décision

TDS Classique
Principe 2: La projection est « bruitée »

TDS Classique
Principe 3: On modélise le bruit par une
fonction continue et connue

Implications:
Séparer deux types de processus:
Processus sensoriels (mesure d')
Processus de décision (mesure du critère)
Ces deux types de processus sont séparément influençables:

Comment modifier la sensibilité?
Modifier les caractéristiques physiques des
stimuli
Modifier l'état physiologique des sujets

Comment modifier le critère (biais)?
Matrices de récompenses:
Présent Absent
Vu 10 0
Pas Vu ­10 1
Présent Absent
Vu 1 ­10
Pas Vu 0 10
Matrice « libérale » Matrice « conservatrice »
Fréquence des stimuli

Conséquences
Il y a toujours des décisions
Un bon processus de décision ne garantit pas
l'absence d'erreur, mais l'absence de biais
Notion d'optimalité:

Tâche de décision
lexicale avec des mots
du type:
Exemple d'analyse:

Premier effet: effet miroir

Dynamique de l'effet miroir:
Modèle
Données

Dankon !