Du Calepin visuo-spatial aux traitements visuo-spatiaux de l’information

Le modèle de Waught et Norman (1965)

   Le modèle de Waught et Norman (1965) est inspiré du modèle de Willian James (1890) qui porte sur la distinction entre une mémoire primaire et une mémoire secondaire, reposant sur l’idée d’une dissociation entre les deux. James fonde sa théorie sur une analyse de la notion du temps. Il pense de manière intuitive que le temps présent ne porte ni sur l’instantané ni sur une durée longue, mais sur une durée qu’il estime à « moins d’une minute ». Avant ou après ce ‘segment temporel’, les expériences seraient, selon lui, considérées comme des conceptions appartenant au passé ou au futur. La plupart de ces segments temporels correspondent au présent psychologique des sujets et seraient rapidement oubliés. D’autres, en revanche, seraient maintenus plusieurs minutes, plusieurs heures ou encore de manière définitive. Cette théorie suppose qu’il n’existe pas d’états mentaux instantanés et que la conscience d’un état mental est toujours un ‘après-conscience’. En effet, un état mental ne prendra de valeur pour un sujet qu’à travers la mémoire que celui-ci en a. La mémoire primaire se définit alors comme celle qui porte sur les contenus qui sont précisément dans le ‘présent mental’ du sujet. La mémoire secondaire correspond quant à elle, aux contenus qui ont appartenu au présent mental mais qui nécessitent une récupération. Une des hypothèses de James est que pour pouvoir être récupéré, l’état mental doit avoir existé un temps minimum dans le ‘présent mental’ des sujets. La théorie de James (ibid.) repose essentiellement sur une analyse intuitive mais elle offre une approche intéressante de la notion de mémoire immédiate qui est justement à l’origine de la plupart des modèles sur la mémoire. Ainsi, dans le modèle de Waugh et Norman (1965) (figure 1) chaque stimulus verbal (les auteurs effectuent leurs expériences avec des apprentissages verbaux) entre dans la mémoire primaire mais la capacité de ce registre est limitée. De ce fait, les nouveaux stimuli qui entrent, prennent la place de ceux qui y sont déjà présents. Les items sont donc oubliés si aucune autre activité comme la répétition mentale n’est mise en œuvre par les sujets. En revanche, si un stimulus présenté est répété mentalement, il peut rester en mémoire primaire. De ce fait, il a des chances élevées d’entrer en mémoire secondaire (mémoire permanente). Les auteurs avancent l’hypothèse que la mémoire primaire et la mémoire secondaire ne fonctionnent pas comme deux systèmes totalement indépendants. La probabilité de rappel d’un item est à la fois fonction de sa probabilité de présence en mémoire primaire ainsi que de sa probabilité d’être passé en mémoire secondaire. Pour Waugh et Norman (ibid.), les deux systèmes de mémoire bien que distincts par leurs caractéristiques présentent une interdépendance dans la probabilité de récupération des informations.

Les travaux fondateurs de Baddeley et Hitch (1974)

   Baddeley et Hitch publient en 1974, un texte qui présente une série de résultats issus de différentes expériences. Cet article est considéré comme le texte fondateur du modèle de mémoire de travail de Baddeley (1986). Une première série d’expériences porte sur des épreuves de raisonnement verbal (vérification de phrases). Les sujets doivent, par exemple, dire si la phrase « B précède A » est vérifiée dans la présentation d’un dessin représentant AB (ou BA). Certaines des phrases sont vraies, les autres fausses. Les phrases diffèrent par leur degré de complexité syntaxique, selon qu’elles sont affirmatives ou négatives et à la voix active ou passive. Simultanément au jugement de ces phrases, les sujets ont une tâche secondaire. Avant chaque phrase ils voient des listes d’items (1, 2 ou 6) qui peuvent être des lettres ou des chiffres. Ils doivent les maintenir en mémoire et les restituer après la tâche de raisonnement verbal. Une ‘condition contrôle’ est introduite, dans laquelle seule la véracité de la phrase est demandée aux sujets. Les temps de réponse des sujets sont enregistrés. Les résultats montrent que le temps de vérification est le même lorsqu’il n’y a aucun, voire 1 ou 2 items à retenir, alors qu’il y a un ralentissement lorsqu’il y a en 6 à mémoriser. Ces résultats se retrouvent seulement chez les sujets qui ont correctement mémorisé les items. Pour les auteurs, ce ralentissement peut s’interpréter comme un phénomène de compétition entre les processus de maintien des items à mémoriser et ceux qui servent à la prise de décision sur la véracité des phrases. La deuxième série d’expériences porte sur des tâches de compréhension. Les auteurs demandent aux sujets d’effectuer une épreuve de rappel et une autre de compréhension. Dans ces expériences, Baddeley et Hitch (ibid.) combinent tâche de compréhension d’un texte en modalité orale avec une tâche de rappel d’items (6 chiffres) également présentés oralement. L’ordre de passation des tâches varie. Le groupe expérimental a la configuration suivante : présentation des chiffres et du texte, puis rappel des chiffres suivi du rappel du texte et de la tâche de compréhension. Pour le groupe contrôle, l’ordre est différent : présentation du texte et des chiffres, puis rappel des chiffres suivi du rappel du texte et de la tâche de compréhension. Le groupe expérimental doit donc maintenir les chiffres en mémoire durant la présentation auditive du texte, contrairement au groupe contrôle. Les résultats montrent que le score de compréhension est meilleur pour le groupe contrôle. Toutefois les résultats qui témoignent d’une incompatibilité entre le stockage et le traitement ne sont obtenus que lorsque les chiffres à retenir sont au nombre de 6. La même expérience réalisée avec 3 chiffres à rappeler ne révèle aucun effet significatif. Une autre série d’expérience porte sur des tâches de rappel libre. Baddeley et Hitch (ibid.) présentent une liste de 16 mots avec comme consigne, de la mémoriser. Cette liste de mots est combinée à une série de chiffres présentés oralement (0, 3 ou 6). L’ordre de passation est le suivant : chiffres puis présentation des seize mots puis rappel des mots suivi de celui des chiffres. Les analyses réalisées sur le rappel des mots montrent que le nombre de chiffres à mémoriser ne joue pas sur l’effet de récence mais sur tout le reste de la courbe d’apprentissage. Les auteurs concluent que le maintien d’une charge mnésique de 6 items occupe la mémoire à court terme ou mémoire de travail (la distinction est encore floue). C’est par ces expériences que Baddeley et Hitch (ibid.) ont mis en avant des liens avec ce qui est traditionnellement considéré comme l’empan mnémonique1 et la résolution de tâche de mémoire à court terme. L’exécution de tâches cognitives est perturbée lorsqu’on ajoute une charge mnésique dépassant un certain seuil, celui de 6 items. Aucun effet ne se produit lorsque la charge est inférieure à 3 items. Ainsi, il n’y aurait compétition entre stockage et traitement que lorsque la charge mnésique se rapprocherait de ce qui est considéré comme la limite de l’empan de mémoire, c’est-à-dire 7 items (Miller, 1956). Au vu de ces résultats, Baddeley et Hitch (ibid.) admettent l’existence d’un système commun de mémoire de travail, système concernant à la fois le stockage et le traitement des informations. Mais ce système doit être considéré en grande partie sans lien avec l’empan mnésique. Les différentes expériences n’ont pas mis en évidence de compétition entre stockage et traitement. Il faut cependant tenir compte à la fois de l’autonomie de ce système de mémoire de travail par rapport au stockage et de son éventuelle implication dans ce même stockage. Un autre système de mémoire de travail, spécifique au stockage, doit être pris en considération avec d’éventuels échanges entre stockage et traitement. Les auteurs décrivent alors une composante dédiée au stockage qui ne peut opérer aucun traitement et une composante consacrée au traitement avec comme fonction essentielle d’assurer un rôle dans le contrôle du stockage et dans la récupération des informations. Les travaux réalisés par Baddeley et Hitch (ibid.) qui proposent une composante ‘passive’ et une composante ‘active’ dans les mécanismes de stockage et de traitement à court terme ont ainsi conduit à proposer le concept de « mémoire de travail » qui a donné lieu au modèle de la mémoire de travail de Baddeley (1986).

L’effet d’écoute inattentive

   Salamé et Baddeley (1989) ont mis en évidence une dissociation lors d’un paradigme de ‘paroles à négliger’. Les sujets sont soumis à une épreuve de rappel immédiat après une présentation visuelle de mots. Un matériel supplémentaire (mots énoncés à voix haute) est ajouté simultanément et il est demandé aux sujets de ne pas le prendre en considération. Les auteurs font varier le degré de similarité phonologique et la longueur des mots constituant la parole à négliger. Les résultats obtenus montrent un effet significatif du facteur similarité phonologique, mais aucun effet significatif du facteur longueur des mots. Le matériel non pertinent entre automatiquement dans le stock phonologique. L’amplitude de l’effet de similarité est d’autant plus importante que la similarité phonologique entre les distracteurs et les items à rappeler est proche. Ces résultats corroborent l’idée que le code phonologique et la boucle articulatoire sont deux composants distincts. Une présentation orale de stimuli induit un accès au code phonologique même si le sujet a pour consigne de ne pas prêter attention à ce matériel. Il s’agirait d’un accès automatique. Ce même matériel n’induirait par contre aucune mise en œuvre de la boucle articulatoire, qui nécessite un contrôle de la part des sujets. Ces données empiriques soutiennent la distinction entre un stock phonologique ‘passif’ et un processus de récapitulation articulatoire ‘actif’. Le point suivant aborde un autre sous-composant du modèle de mémoire de Baddeley (1986), le calepin visuo-spatial.

La simple dissociation avec la boucle phonologique

   Les différentes recherches mentionnées précédemment, mettent en évidence une simple dissociation entre le calepin visuo-spatial et la boucle phonologique. Or, si l’on se réfère à l’architecture tripartite du modèle de mémoire de travail de Baddeley (1986) cette simple dissociation paraît insuffisante. Il faut mettre en place une procédure expérimentale de double dissociation qui rendrait compte de cette architecture tripartite, en mettant en évidence la boucle phonologique, le calepin visuo-spatial et l’administrateur central. Phillips et Christie (1977) sont en désaccord avec la théorie d’une mémoire à court terme visuo-spatiale fonctionnant de manière autonome. Ils demandent à des sujets de mémoriser, dans une matrice 4X4, une série de patterns présentés séquentiellement. Lors de l’intervalle de rétention, deux sortes de tâches interférentes sont proposées : soit une épreuve de calcul mental, soit une épreuve de lecture de chiffres. Les résultats montrent que la tâche de calcul mental annule l’effet de récence et cela que les chiffres bénéficient d’une présentation visuelle ou orale, alors que la tâche de lecture n’a aucun effet. Les auteurs interprètent les résultats de la manière suivante : si la tâche interférente de calcul mental (qui n’est pas une tâche visuelle) perturbe l’effet de récence en mémoire à court terme visuelle, alors les processus de maintien actif (en mémoire à court terme visuelle) font appel à des ressources générales et non spécifiques au matériel visuel. Phillips et Christies (ibid.) concluent que dissocier mémoire à court terme visuelle et administrateur central n’est pas opportun. Cette étude est toutefois discutable sur plusieurs points. Tout d’abord les auteurs évoquent la mémoire visuelle de manière réductrice en réduisant ses manifestations à l’effet de récence. D’autre part les sujets sont soumis à un mode de présentation séquentielle qui rend le matériel difficile à mémoriser. Or d’après Fayol (1990), le calcul mental impliquerait la mise en œuvre de processus visuospatiaux, ce qui pourrait expliquer les résultats obtenus par Phillips et Christies (ibid.). Logie, Zucco et Baddeley (1990) testent la question du calcul mental sur un matériel verbal en mémorisation à court terme de séries de lettres. Ils observent que la tâche interférente de calcul mental provoque une chute de l’empan de lettres. Ces résultats contredisent les arguments avancés par Phillips et Christies (ibid.). Il s’avère plus judicieux d’évoquer le calcul mental en termes de coût cognitif lorsque celui-ci est introduit expérimentalement comme tâche interférente. Baddeley lui-même, dans son modèle de mémoire de travail (1986), évoque un recours à l’administrateur central lorsque le sous-système esclave n’est plus capable d’assumer le maintien de l’information en raison du coût cognitif élevé que celle-ci requiert. Si l’on désire mettre en évidence une architecture tripartite de la mémoire de travail, il est nécessaire d’observer une triple interaction. Loisy et Roulin (1992) essaient de proposer une expérience qui mettrait en avant cette triple interaction. Ils présentent séquentiellement à des sujets une série de mots, chacun de ces mots étant localisé au hasard dans l’une des cases d’une matrice 9X9. Après une phase de rétention de cinq secondes, les sujets peuvent être soumis à trois sortes de tâches. Ils doivent soit rappeler les mots (rappel verbal sous la dépendance de la boucle phonologique), soit rappeler l’emplacement des mots par pointage (rappel sous la dépendance du calepin visuo-spatial) soit les deux (mots + emplacements) nécessitant de coordonner deux informations de format différent relevant de l’administrateur central. Lors de l’intervalle de rétention les sujets sont soit libres, soit soumis à une tâche interférente. La tâche interférente peut être une tâche d’équilibration posturale, une tâche de suppression articulatoire, une tâche visuelle ou une tâche spatiale. Les résultats montrent une double dissociation expérimentale. Le rappel des mots est davantage perturbé par la tâche interférente de suppression articulatoire et le rappel des emplacements par la tâche interférente spatiale ainsi que par celle d’équilibration posturale. Si la nature des tâches interférentes (visuelle et spatiale) rend compte du pattern des résultats concernant le rappel des mots et des emplacements, alors la chute des performances est fonction du coût de la tâche interférente dans le cas où un rappel double est demandé. Pour les auteurs, les résultats ne sont pas contradictoires avec l’hypothèse proposée par Baddeley (ibid.) de trois groupes de tâches et donc compatibles avec l’architecture tripartite de la mémoire de travail. Mais comme le soulignent Monnier et Roulin (ibid.) trop peu d’études utilisent une telle méthodologie expérimentale.

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Table des matières

Introduction
CHAPITRE 1. L’approche dominante : les modèles structuraux de la mémoire
1.1 Les modèles de mémoire à court terme
1.1.1 Le modèle de Waught et Norman (1965)
1.1.2 Le modèle d’Atkinson et Schiffrin (1968)
1.2 La mémoire de travail : le modèle initial de Baddeley (1986)
1.2.1 Principes généraux du modèle
1.2.2 Les travaux fondateurs de Baddeley et Hitch (1974)
1.3 La mémoire de travail de Baddeley (1986) un modèle à trois composants
1.3.1 La boucle phonologique
1.3.1.1 L’effet de longueur des mots
1.3.1.2 L’effet de similarité phonologique
1.3.1.3 L’effet de suppression articulatoire
1.3.1.4 L’effet d’écoute inattentive
1.3.2 Le calepin visuo-spatial
1.3.3 L’administrateur central
1.4 La prédominance du lobe frontal
1.5 Arguments théoriques en faveur des modèles structuraux
1.5.1 Dissociations fonctionnelles
1.5.2 Données anatomiques
1.5.3 Données statistiques
1.6 Conclusion
CHAPITRE 2. Le calepin visuo-spatial dans le modèle de Baddeley
2.1 Les travaux princeps de Brook (1967, 1968)
2.2 Mise en évidence expérimentale du calepin visuo-spatial
2.3 Données neuroanatomiques
2.3.1 Cas cliniques
2.3.2 Apport de la neuroimagerie
2.4 Propriétés du calepin visuo-spatial
2.4.1 Architecture fonctionnelle
2.4.2 Nature des informations
2.4.3 Capacité du calepin visuo-spatial
2.4.3.1 Epreuves d’empan visuel
2.4.3.2 L’épreuve des blocs de Corsi
2.5 Limites méthodologiques des épreuves testant le calepin visuo spatial
2.5.1 La question des tâches interférentes
2.5.2 La simple dissociation avec la boucle phonologique
2.6 Arguments en défaveur des modèles structuraux
2.6.1 Arguments en défaveur du modèle de Baddeley (1986)
2.6.1.1 Remise en cause des effets psychologiques classiques
2.6.1.2 Modèles alternatifs de mémoire de travail
2.6.1.2.1 Le modèle de Logie (1996)
2.6.1.2.2 Le modèle de Baddeley (2000)
2.6.1.2.3 Le modèle MNESIS (2003)
2.6.2 Les limites des modèles structuraux
2.6.2.1 Les limites conceptuelles
2.6.2.2 L’approche fonctionnaliste
2.6.2.2.1 Les travaux de l’école néo-Piagétienne
2.6.2.2.2 Résolution de problème et flexibilité cognitive
2.7 Conclusion
CHAPITRE 3. Nouvelle approche de la mémoire : les modèles uni système
3.1 Les modèles à traces multiples : vue d’ensemble
3.2 Les conceptions intégratives de la mémoire de travail
3.2.1 Le modèle de Cowan (1988, 1995, 1999, 2005)
3.2.2 Le modèle d’Engle et collaborateurs (1992, 1999, 2002)
3.3 Le modèle de Versace, Nevers et Padovan (2002)
3.3.1 Description du modèle
3.3.2 Nature des composants
3.3.3 Émergence et récupération des connaissances
3.4 Vieillissement cognitif
3.4.1 Vieillissement et modèle de Versace et al. (2002)
3.4.2 Vieillissement et déficits visuo-spatiaux
3.4.2.1 L’approche structuraliste et le calepinvisuo-spatial
3.4.2.1.1 Le vieillissement normal
3.4.2.1.2 Le vieillissement pathologique
3.4.2.2 Approche unitaire et déficits visuo-spatiaux
3.5 Traitements visuo-spatiaux et anatomie fonctionnelle
3.5.1 Données neurophysiologiques
3.5.1.1 La voie ventrale
3.5.1.2 La voie dorsale
3.5.2 Dysfonctionnement visuo-spatiaux et maladie d’Alzheimer
3.5.3 Le rôle de l’hippocampe
3.6 Conclusion
Partie expérimentale
CHAPITRE 4. Expérience 1
4.1 Objectifs et hypothèses
4.2 Méthode
4.2.1 Participants
4.2.2 Bilan psychométrique
4.2.3 Matériel
4.2.4 Procédure
4.3 Analyses qualitatives
4.3.1 Modélisation de la résolution des blocs de Corsi
4.3.2 Critères d’analyse des erreurs
4.4 Attentes générales
4.4.1 Prédictions concernant la longueur des séquences reproduites correctement aux blocs de Corsi
4.4.2 Prédictions concernant les types d’erreurs
4.5 Résultats de l’expérience 1
4.5.1 Résultats globaux à la condition directe de l’épreuve des blocs de Corsi
4.5.2 Analyses quantitatives sur les différents types d’erreurs
4.5.2.1 Erreurs de direction
4.5.2.2 Erreurs de localisation
4.5.2.3 Erreurs de nombre
4.5.2.4 Erreurs d’inversion
4.6 Discussion
CHAPITRE 5. Expérience 2
5.1 Introduction
5.2 Objectifs et hypothèses
5.3 Méthode
5.3.1 Participants
5.3.2 Bilan psychométrique
5.3.3 Matériel et procédure
5.4 Analyses qualitatives
5.4.1 Réussite
5.5 Traitements visuo-spatiaux induisant un échec
5.5.1 Définition des différents traitements visuo-spatiaux
5.5.1.1 Traitement visuo-spatial vectoriel partiel
5.5.1.2 Traitement visuo-spatial identité stricte
5.5.1.3 Traitement visuo-spatial approximatif
5.5.1.4 Le modèle des contraintes de Richard, Poitrenaud et Tijus (1993)
5.5.1.5 Traitement mixte
5.5.1.6 Traitement aléatoire
5.5.1.7 Traitement endroit et traitement lacunaire
5.5.2 Schématisations des traitements visuo-spatiaux induisant un échec
5.6 Hypothèses opérationnelles
5.6.1 Attentes générales pour le groupe Alzheimer et le groupe contrôle
5.6.1.1 Prédictions sur la longueur des séquences correctement reproduites à l’épreuve des blocs de Corsi
5.6.1.2 Prédictions sur les différents types de traitements visuo-spatiaux
5.6.2 Attentes générales au sein du groupe Alzheimer
5.6.2.1 Prédictions sur la longueur des séquences correctement reproduites à l’épreuve des blocs de Corsi
5.6.2.2 Prédictions sur les types de traitements cognitifs visuo-spatiaux
5.7 Résultats
5.7.1 Analyses quantitatives de la longueur des séquences correctement reproduites
5.7.1.1 Condition directe
5.7.1.1.1 Groupe Alzheimer-groupe contrôle
5.7.1.1.2 Au sein du groupe Alzheimer
5.7.1.2 Condition indirecte
5.7.1.2.1 Groupe Alzheimer-groupe contrôle
5.7.1.2.2 Au sein du groupe Alzheimer
5.7.2 Analyses quantitatives des différents types de traitements cognitifs visuo-spatiaux
5.7.2.1 Traitements visuo-spatiaux vectoriels partiels
5.7.2.1.1 Analyses intergroupes
5.7.2.1.2 Analyses intra-groupe Alzheimer
5.7.2.2 Traitement visuo-spatiaux identité stricte
5.7.2.2.1 Analyses intergroupes
5.7.2.2.2 Analyses intra-groupe Alzheimer
5.7.2.3 Traitements visuo-spatiaux approximatifs
5.7.2.3.1 Analyses intergroupes
5.7.2.3.2 Analyses intra-groupe Alzheimer
5.7.2.4 Traitement visuo-spatiaux mixtes
5.7.2.5 Traitements visuo-spatiaux aléatoires
5.7.2.6 Traitements endroit lors des parcours indirects
5.7.2.6.1 Analyses intergroupes
5.7.2.6.2 Analyses intra-groupe Alzheimer
5.7.2.7 Parcours lacunaires pour l’ensemble des traitements visuo spatiaux
5.7.2.7.1 Analyses intergroupes
5.7.2.7.2 Analyses intra-groupe Alzheimer
5.8 Analyses de l’homogénéité de traitement intra et inter-conditions
5.9 Discussion
Discussion générale
Conclusion et perspectives
Références bibliographiques
Annexes
Index des figures et tableaux

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