PSYCHOLOGIE COGNITIVE - Cours en ligne

PSYCHOLOGIE COGNITIVE
UE Panorama de la Psychologie
Pr. Claude Bonnet
Université Louis Pasteur
Faculté de Psychologie et des
Sciences de l’Education
claude.bonnet@psycho-ulp.u-strasbg.fr
Plan du cours
Introduction : Psychologie et Sciences Cognitives
I La perception comme acquisition de connaissances
I.1 Problématique du Traitement d’Information
I.2 Les Temps de Réaction
II Duplicité du Système Visuel : deux voies pour deux fonctions
II.1 Démonstration comportementale des deux voies
II.2 Mémoires et représentations
II.3 Exemples de traitements visuels ventraux : illusions
II.4 Les images mentales
III Mécanismes perceptifs des actions
III.1 Profondeur, relief et volume
III.2 Percevoir et comprendre les actions d’autrui
Conclusions
2006-2007
La psychologie cognitive est née de l’évolution de la psychologie scientifique
à la fin de la seconde guerre mondiale.
Elle est apparue en réaction au béhaviorisme qui limitait la psychologie à
l’étude du comportement.
Elle étudie les processus mentaux d’acquisition, de traitement, de
conservation, de récupération et d’utilisation des connaissances et tous les
facteurs qui influencent ces processus.
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P.S. : les diapositives ne constituent qu’un résumé du cours !
BIBLIOGRAPHIE
Andler D. (Ed.) (1992) Introduction aux sciences Cognitives. Paris,
Gallimard, Folio Essais.
Bonnet C., Ghiglione R., Richard J.-F. (Eds.) Traité de Psychologie
Cognitive,(3 volumes). Paris, Dunod.
Bonnet C. (2006) La Perception. In J.L. Roulin (Ed.) Psychologie
Cognitive. Paris, Editions Bréal, collection Grand Amphi Psychologie.
Delorme A., Fluckiger M. (2003) Perception et réalité. Bruxelles, De
Boeck
Lemaire P. (1999) Psychologie Cognitive. Bruxelles, de Boeck.
La Cognition
Acquisition Traitement Conservation Récupération
Utilisation de connaissances
Perception Perception
Fonctions concernées
Mémoire
Représentations
Raisonnement
Attention Attentes Affects
Identification - Reconnaissance
des
Objets - Evénements
Guidage - Contrôle
des
Actions
Perception et Compréhension
des
Actions
Décision - Jugement
Résolution de Problèmes
Langage
Compréhension - Production
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Neurosciences
Cognitives
mécanismes
physiologiques
Psychologie cognitive et
Sciences Cognitives
Psychologie Cognitive
fonctionnement global
Intelligence
Artificielle
modélisation
simulation
Les Sciences
Cognitives étudient les
mécanismes
d’acquisition, de
traitement, de stockage,
de récupération des
connaissances par les
organismes biologiques
(homme et/ou animal) et
par des systèmes
artificiels.
I La perception comme acquisition de
connaissances
I.1 Problématique du traitement d’information
La perception n’est pas immédiate!
Reconnaître un objet, une personne, ou agir ou réagir (ex. saisir l’objet) va
impliquer une succession d’opérations de traitement d’information.
Dans un premier temps, le système visuel extrait des informations locales
de l’environnement.
Dans un deuxième temps, il regroupe, combine ces informations visuelles
avec celles d’autres modalités sensorielles.
Dans un troisième temps, ces informations doivent être interprétées,
c’est-à-dire combinées avec des connaissances antérieures
(représentations)
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La démarche de la psychologie cognitive est résolument expérimentale.
Les données qu’elle utilise sont principalement les comportements
observables à partir desquels elle fait des inférences sur les processus
mentaux qui en sont responsables.
Ses théories et modèles se fondent sur des données expérimentales
comportementales chez le sujet adulte sain,
comparatives chez le sujet cérébrolésé (neuropsychologie),
développementales,
de neuroimagerie,
neurophysiologiques…
Comprendre la perception, c’est comprendre comment ça marche…
Le but des mécanismes perceptifs est d’acquérir des connaissances.
Celles-ci sont de deux types : conceptuelles et pragmatiques. Elles ne sont
pas données, mais construites.
Connaissances conceptuelles : reconnaissance des objets (visuels, auditifs
etc.)
Connaissances pragmatiques : guidage et contrôle des actions, savoir-faire
1) Les étapes de traitement sont successives. Au niveau du
comportement, on pourra mesurer la durée de ces traitements
(temps de réaction)
2) Chaque structure du système nerveux central effectue des
opérations spécialisées.
3) Il existe des liens démontrables entre structures et fonctions.
4) Certains traitements s’effectuent en parallèle dans des structures
différentes.
Ce dont nous avons conscience n’est que le “produit fini” et final des
mécanismes perceptifs; en conséquence, ne se référer qu’à ce dont
nous avons conscience ne permet pas de comprendre
comment ça marche…
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2

Traitements
sensoriels
Séquences de traitements
Traitements
perceptifs
Préparer une
action
Interprétation
reconnaissance
Traitements
décisionnels
Commande de
réponse
STIMULUS RÉPONSE
Tâche 1 : reconnaître un objet
Tâche 2 : saisir un objet
I.2 Temps de Réaction
Signal Préparatoire
“attention!”
Temps de Réaction
Simple (TRS)
1 stimulus, 1 réponse
TRS = 180 ms
STIMULUS
Temps de Réaction
Réponse
Temps de Réaction de
Choix (TRC)
2 stimuli, 2 réponses
TRC = 220 ms
Le TRC croit avec le nombre d’éventualités du stimulus et/ou de la réponse.
Il croit aussi avec le nombre d’étapes de traitement.
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Traitements séquentiels dans la reconnaissance
L’image contient-elle
un animal ?
TR Go – No Go
Cortex frontal
160 ms
Rétine
40 ms
Réponse motrice
main 280 ms
Cortex moteur
190 ms
Cortex
inférotemporal
100 ms
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Cortex visuel
80 ms
Inspiré de
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Fabre-Thorpe & Thorpe
(2001, 291, 260-263.)
Traitements
sensoriels
Traitements
perceptifs
Préparer une
action
Interprétation
reconnaissance
Traitements
décisionnels
Commande de
réponse
STIMULUS RÉPONSE
STIMULUS
Traitements séquentiels
Traitements parallèles
Rétroactions
Séquences de traitements
Etapes de traitement d’un TRC
Traitements sensoriels Discrimination perceptive
Choix de la réponse
Exécution motrice
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RöPONSE
La problématique du traitement d’information pose qu’entre le début de la
présentation du stimulus et le moment de la réponse l’organisme effectue
une série d’opérations de traitement des informations (= signaux). Le nombre
et la complexité de ces traitements augmentent le temps de réaction
Traitements au niveau du
système nerveux central
1) Traitements sensoriels précoces des informations
- codages locaux de caractéristiques
- groupements des caractéristiques
2) Interprétations des informations au moyen des représentations
(connaissances)
3) Reconnaissance des objets ou initiation des actions
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3

L’acquisition des informations
sensorielles
Les différentes modalités sensorielles résultent de la spécificité des
organes sensoriels qui captent les stimuli.
Modalités extéroceptives
Vue → cortex visuel primaire
Audition → cortex auditif primaire
Olfaction → cortex olfactif primaire
Goût → cortex gustatif primaire
Toucher(s) → cortex somesthésique primaire
(pression, vibration, froid, chaud, douleur)
Modalités kinesthésiques → cortex somesthésique
Proprioception récepteurs fusoriaux (vitesse, direction)
récepteurs tendineux (force)
récepteurs articulaires (position membres)
Système vestibulaire canaux semi-circulaires (accel. circulaires)
otolithes (accel. linéaires)
II Duplicité du Système Visuel :
deux voies pour deux fonctions
II.1 Deux voies : démonstration comportementale
Illusion de Titchener
Ces deux disques ont la même taille.
Et maintenant ?
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Cortex
moteur
Cortex
préfrontal
Quelques aires corticales
Aire de Broca
Cortex Cortex olfactif
prémoteur
Cortex gustatif
Cortex somesthésique
primaire
Cortex auditif
primaire
Cervelet
Aire de
Wernicke
Cortex visuel
primaire
En blanc (et en rouge) les aires dites associatives où s’effectuent
des traitements plus complexes.
Deux voies de traitement dans le cerveau
La voie ventrale conduit à la
reconnaissance des objets et
met en jeu des représentations
conceptuelles.
La voie dorsale traite les
informations nécessaires
aux actions et met en jeu
des représentations
pragmatiques.
Cortex
frontal
Cortex
temporal
Cortex
pariétal
Voie dorsale
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Cortex visuel
primaire
Voie ventrale
L’illusion est mesurable avec une technique d’égalisation psychophysique
Egalisation objective
1 .0
0 .8
0 .6
0 .4
0 .2
Stimuli de Comparaison
0 .0
12 1 4 1 6 18 2 0 2 2
d ia m è tre co m p a ra iso n
Stimulus Etalon
C > E
C < E
Point d’égalisation
subjective = 17,1
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4

Ouverture de la pincette digitale
Autre mesure de la taille perçue d’un objet : l’ouverture de la pincette
digitale dans le mouvement de saisie.
Au cours du mouvement, la main se prépositionne à la forme, à
l’orientation et la taille de l’objet.
On a montré (Jeannerod) que l’ouverture de la pincette digitale variait
linéairement avec la taille des objets à saisir.
Les mécanismes d’évaluation visuelle de la taille des objets sont différents
dans les deux voies visuelles.
Les illusions optico-géométriques dont nous prenons conscience
n’apparaissent pas dans la voie dorsale.
Les mémoires
Les fonctions perceptives ne peuvent être achevées que si l’organisme
possède des traces mnésiques de ses expériences antérieures :
autrement dit de la mémoire.
On distingue plusieurs types de mémoires.
Sur la base de leur persistance temporelle : mémoires sensorielles (qqs
dizaines de ms), mémoires à court terme (MCT, qqs dizaines de secondes)
et mémoires à long terme (MLT).
Les mémoires peuvent aussi être explicites (conscientes) ou implicites
selon le type de remémoration.
Plusieurs types de mécanismes : encodage (MCT → MLT, transformation
des informations sensorielles en traces mnésiques), consolidation (pour
la MLT), récupération (rappel, reconnaissance) et enfin oubli…
Mémoire désigne la fonction, représentation désigne les contenus des
mémoires.
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Dissociation des deux voies visuelles
ILLUSION DE TITCHENER
Egalisation psychophysique Préhension :
A B
Chez le sujet sain, l’illusion (A>B)
- Apparaît dans une tâche d’égalisation
- N’apparaît pas ou peu en préhension
pincette digitale
Sujets cérébrolésés :
-agnosie visuelle échec à l’égalisation
DF Goodale, Milner, Jakobson &Carey
(1991)
-ataxie optique : échec à la préhension
AT, Jeannerod, Decety & Michel
(1994).
II.2 Mémoires et représentations
Re-connaître un objet, l’utiliser va consister à confronter les informations
sensorielles traitées à un ensemble de représentations.
Les représentations sont des connaissances résultant de nos expériences
passées ; ce sont des traces mnésiques localisables dans les structures
cérébrales (neuroimagerie).
Les représentations sont les contenus des mémoires.
Dans la voie ventrale, on distingue sur la base de données
neuropsychologiques 3 classes de représentations en jeu dans les tâches de
reconnaissance.
• Mémoires sensorielles
• Mémoire à court terme (MCT) ou Mémoire de Travail (MT)
• Mémoires à long terme (MLT)
Stimulus
MS
MCT
Ou
MT
Encodage
MLT
Récupération
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Définitions
Mémoire sensorielle : désigne la capacité de tout système sensoriel de
conserver l’information quelques dizaines ou centaines de millisecondes audelà
de la durée de la stimulation.
Mémoire à court terme (ou mémoire de travail) : désigne la capacité de
maintenir une information pendant quelques dizaines de secondes. Elle est
quantitativement limitée (environ 7 éléments). L’oubli y est rapide.
Mémoire à long terme : mémoire permanente dans laquelle les informations
sont transformées en traces mnésiques par des mécanismes d’encodage. On
distinguera différents types de MLT.
Dans l’effet de position sérielle, l’effet de primauté est attribué à un
encodage en MLT, l’effet de récence au maintien des items en MCT.
ARGUMENTS :
RÉDUCTION DE L’EFFET DE PRIMAUTÉ
-augmentation de la cadence de présentation des items
-augmentation de la longueur de la liste
RÉDUCTION DE L’EFFET DE RÉCENCE
-augmentation du délai de rappel (avec tâche interférente)
-présentation visuelle plutôt qu’auditive
DISSOCIATION DES DEUX MÉMOIRES
-Milner (1966) patient HM empan MCT normal pas d’effet de
primauté
-Warrington et Shallice (1969) patient KF effet de primauté normal,
déficit MCT (informations phonologiques)
Ce dernier cas montre que l’encodage en MLT peut s’effectuer même en cas
de déficit de la MCT
Les représentations
Les représentations sont des connaissances stockées en MLT
(représentations-types) qui permettent dans la perception
l’interprétation des nouvelles informations sensorielles
Voie ventrale Voie dorsale
Représentations conceptuelles Représentations pragmatiques
structurales spatiales
lexicales mouvements
sémantiques actions
Comprendre les représentations, c’est étudier les contenus de la
mémoire.
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33
35
M e an Nombre N umbe moyen r of Words de mots Rrappelés e calle d + S EM
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
Distinguer MCT et MLT
effet de position sérielle
Effet de Primauté Effet de Récence
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Position Word Position des mots in dans List la liste
Types de MLT
Mémoire déclarative Mémoire pragmatique
(faits) (évènements)
sémantique épisodique
autobiographique
Liste de 10 mots présentés à
la cadence de 1 mot toutes
les 2 secondes.
Rappel libre immédiat.
Effet de primauté = MLT
(autorépétition)
Effet de récence = MCT
conditionnement
Mémoire procédurale Mémoire motrice Réponses
(savoir-faire) émotionnelles
Généralement explicite Le plus souvent implicite
mais récupération implicite
II.3 Mécanismes perceptifs ventraux
• Les « illusions » sont souvent considérées seulement comme des
erreurs de perception.
• A ce titre, toute perception serait une « illusion », cf. la couleur
• Ces phénomènes sont le résultat des mécanismes de fonctionnement
du système visuel et des autres systèmes sensoriels.
• Leur étude par des méthodes comportementales (psychophysique par
ex.) est le complément indispensable des études
neurophysiologiques.
• Pour l’essentiel, il s’agit de phénomènes résultant d’interactions entre
différents codages des caractéristiques de la figure.
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6

Illusions opticogéométriques
d’orientation
ORIENTATIONS PERÇUES
Le système visuel code d’abord localement l’orientation des segments, puis
regroupe ces codages. Les orientations locales et globales (groupées)
interagissent.
Figure de Zöllner: Z llner:
Pour des différences diff rences très tr s faibles
d’orientation, orientation, il y a assimilation :
l’orientation orientation globale perçue per ue est
dévi viée e dans le sens des
orientations locales
Pour des différences diff rences d’orientations
d orientations
plus importantes, il y a répulsion pulsion :
l’orientation orientation globale perçue per ue
s’é ’éloigne loigne des orientations locales. locales
Ces illusions portent principalement sur les orientations perçues de
certains éléments des figures. Elles résultent d’interactions entre les
L’interaction des traitements locaux et des traitements plus globaux explique
codages locaux des différentes orientations des segments de la figure
cette « illusion ». Elle résulte des mécanismes de traitement des orientations
et leur intégration globale (groupement). 37
par les neurones du système visuel.
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Représentations conceptuelles
Concernent la mémoire déclarative.
Permettent la reconnaissance des objets (voie ventrale)
Représentations structurales (Représentations imagées)
Représentations lexicales et/ou phonologiques
Représentations sémantiques
Exemple : reconnaissance d’un objet
Niveau superordonné Véhicule
Niveau de base Moto
Niveau sousordonné BMW 500cc
D’après Rosch et al., 1976
‘’moto’’
Véhicule à moteur, à
deux roues, que l’on
enfourche…
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Catégorisation
Reconnaître un objet, c’est généralement le catégoriser.
Fabriquer des ‘classes d’équivalence’.
La catégorisation est un bon moyen de réduire la variabilité dans la
perception des objets du monde.
Eleanor Rosch (1975) a montré que certains exemplaires étaient de
meilleurs représentants d’une catégorie que d’autres :
notion de typicalité
Dans chaque catégorie, on distingue des niveaux hiérarchiques :
niveau super-ordonné (animal)
niveau de base (chien)
niveau sous-ordonné (setter)
Les exemplaires typiques d’une classe sont catégorisés au niveau de
base, les moins typiques au niveau sous-ordonné ou au niveau
superordonné.
Le niveau de base correspond :
perceptivement : forme semblable, image mentale unique → temps de
reconnaissance le plus court
lexicalement : noms les plus courts et les plus fréquents (premiers
appris)
sémantiquement : les exemplaires possèdent la plupart des
caractéristiques (attributs) de la classe
La plus ou moins grande proximité d’un exemplaire avec l’élément le plus
typique de la catégorie est formalisée par la notion de distance
sémantique
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7

II.4 Les images mentales
• Nombreux témoignages sur leur existence, mais le témoignage ne
constitue pas une preuve expérimentale nécessairement valide (cf. les
soucoupes volantes…)
• Preuves expérimentales indirectes : inférer leur existence et leurs
caractéristiques à partir de données observables expérimentalement
• Les représentations structurales (implicites) ne sont pas réductibles
aux images mentales (explicites).
Rotation mentale
L’augmentation linéaire du temps de réaction pour les réponses
«mêmes» suggère que le sujet effectue une rotation mentale à vitesse
constante (≈ 50°/s).
Si tel est le cas, en présentant la deuxième vue après la première, on doit
diminuer le temps de réaction d’autant plus que le moment d’apparition
de la seconde vue correspond à la position supposée de l’image mentale
(Metzler, 1973)
En résumé :
temps
La voie ventrale du système visuel est en jeu dans la reconnaissance des
objets de l’environnement.
Cette re-connaissance nécessite l’interprétation des données sensorielles
au moyen des représentations (structurales, lexicales, sémantiques).
Elle peut donner lieu à la formation d’images mentales.
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Les 2 formes sont elles d’un
même objet ?
Sheppard & Metzler (1971)
Le fait que le TR
augmente linéairement
avec la différence
d’orientation des deux
images suggère que le
sujet fait mentalement
tourner la première
image jusqu’à la
position de la seconde
pour vérifier si elles
coïncident ou non.
Ce résultat est
explicable si l’on admet
l’existence d’images
mentales.
Temps de réaction (secondes)
Réponses « même »
Angle de rotation (en degrés)
• Des images mentales peuvent être générées soit à partir de la
présentation visuelle d’une image, soit à partir de mots
• Les images mentales sont 'recrutées' dans le stock de représentations
visuelles en mémoire visuelle sémantique à long-terme (Farah, 1988).
Ces représentations types ne sont pas imagées.
Is Visual Imagery Really Visual ? Overlooked Evidence from Neuropsychology. Pychological Review,
95, 307 317).
• Les images mentales sont la réactualisation temporaire en mémoire de
travail (représentation occurrente) de représentations structurales.
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