1 - La psychologie cognitive

I - Définition et présentation

Cognition signifie connaissance. L’objectif de cette discipline est de savoir comment on extrait des connaissances de l’environnement, comment on les conserve à long terme et comment elles sont associées, stockées, récupérées et réutilisées.
On s’intéresse toujours au fonctionnement cognitif normal.

Stimulus   Comportement

                                                          ? Quel est le mécanisme, le processus ?

Par exemple, lorsque l’on croise une personne, on l’identifie en très peu de temps alors que les mécanismes de la reconnaissance sont très complexes et renvoient à une succession d’étapes :

• Attention attirée : mécanisme attentionnel
• Système nerveux extrayant l’information : mécanisme perceptif
• Récupération d’un nom : mécanisme mnésique

Pour étudier ces mécanismes, on utilise des méthodes de recherches spécifiques, c’est-à-dire des paradigmes et des méthodes expérimentales car on ne peut voir directement les processus. De plus, les individus possédant une mémoire à long terme, ils disposent d’une très grande variabilité de comportements. Deux individus se trouvant dans la même situation auront des comportements différents, un même individu placé deux fois dans la même situation n’aura pas forcément la même réaction. Or la psychologie cognitive tente de mettre en évidence des mécanismes généraux, ce qui explique que l’on doive contrôler un maximum de paramètres et utiliser les statistiques.

II - La perception des objets

• Caractéristique de la perception

Tout objet se caractérise par une énergie physique (lumineuse, sonore…). Cette énergie est captée par nos récepteurs sensoriels qui la transforment en influx nerveux. Ce processus est la première trace de l’objet dans le système nerveux. Cette première sensation (avant la prise de conscience) est stockée un très bref instant dans la mémoire sensorielle. Puis cet objet est confronté à d’autres stockés en mémoire à long terme : il y a alors perception consciente de l’objet.
La perception ne reflète pas toujours la réalité puisque ce que l’on perçoit de l’environnement dépend de nos représentations en mémoire à long terme. Elle dépend également de nos attentes puisqu’une identification est plus rapide dans un contexte connu. De ce fait, on dit que la perception est quelque peu subjective.
On distingue deux types de traitement :

• Le traitement de bas niveau : traitement des propriétés objectives de l’objet dirigé par les données. Il correspond au premier traitement
• Le traitement de haut niveau : traitement qui correspond à l’interprétation en fonction des attentes et d’autres paramètres propres au sujet, il est dirigé par les concepts.

Le seul traitement des propriétés objectives de l’objet ne suffit pas à l’identifier dans la plupart des cas.
Ex : 

• Le mémoire sensorielle ou iconique
  • Définition

La mémoire sensorielle se caractérise par deux phénomènes différents expliqués par le fait qu’une activité persiste au niveau du système nerveux en l’absence de l’objet :

• La persistance visible : impression de continuer à voir quelque chose d’un objet alors qu’il a disparu (ex : trace laissée par un objet lumineux après que l’on ait fermé les yeux)
• La persistance visuelle : concerne la mémoire iconique ou buffer visuel : les propriétés élémentaires de l’objet restent perceptibles après sa disparation

Les deux sont localisées à des endroits différents.

• Paradigme d’étude de la persistance visuelle

La première méthode : le sujet voit un X projeté sur un écran. On lui demande d’appuyer sur un bouton dès qu’il disparait, de façon à ce que délai entre deux apparitions soit nul. Le sujet échoue puisque lorsque le X disparaît, il le voit encore. De ce fait, il déclenche le délai plus tard. Ce délai nous permet de mesurer la persistance visuelle.
Deuxième méthode : le sujet doit appuyer le plus vite possible lorsque le X disparait mais également lorsqu’il apparait. La mesure 1 nous donne la persistance visible + le temps de réaction, la mesure 0 nous donne le temps de réaction. La persistance visible  = mesure 1 – mesure 0
Troisième méthode : Une image A est projetée du temps T0 au temps T1, un délai intervient puis une image B est projetée du temps T2 au temps T3. En superposant A et B, une image se forme. Si on réduit le délai, l’image se formera bien que physiquement, les deux images ne soient pas superposées.

• Les propriétés de la persistance visuelle

Les conditions d’une perception facile correspondent à une durée de 200 à 250 msec.  alors que les conditions d’une perception difficile sont d’une durée de 100 à 200 msec : la persistance visuelle compense donc les mauvaises conditions.
Expérience de Sperling (1960):
On présente l’écran ci-dessous pendant un temps ne permettant pas la réalisation d’une saccade oculaire (< à 150 msec). La tâche du sujet est de donner le maximum de lettres identifiées. Les résultats sont de l’ordre de 4 à 5 éléments restitués.

Pour autant, les sujets parlent tous d’une sensation d’avoir vu plus d’éléments. 

On refait la même expérience mais cette fois, lorsque l’image a disparu, le sujet entend un son. Au son grave, il doit donner les lettres du haut, au son moyen, celles du milieu, au son aigu, celles du bas. Les résultats sont alors de 100% alors que le sujet n’avait aucun moyen de savoir quelle ligne allait être rappelée.
Cette expérience montre que toutes les lettres sont bien stockées quelque part, ce que Sperling nomme la représentation icone : l’attention se déplace sur l’écran en fonction du son dans la mémoire sensorielle ou iconique. La raison pour laquelle on ne pourrait pas reproduire neuf éléments dans le cas d'un rappel total serait que la trace iconique se détériore pendant que les premiers éléments sont reproduits.
Si l’on refait cette même expérience en mélangeant chiffres et lettres, la tâche consistant à demander au sujet de rapporter l’un ou l’autre, il y a échec. L’attention ne pourra se déplacer puisqu’il s’agit d’une différence symbolique, ce qui nécessiterait l’intervention de la mémoire à long terme.

• Propriétés de l’icone

    Il s'agit d'une trace "pré-catégorielle", c'est-à-dire d'une copie de la stimulation visuelle, qui n'a subi que très peu de traitements perceptifs. C’est notamment ce qui explique que lorsque l’on mélange lettres et chiffres, deux catégories sémantiques, on n'observe pas la supériorité du rappel partiel [sur le rappel total]. Ce résultat suggère que l'information sur la place est directement disponible dans l'icône mais ne permet pas d’avoir des informations sur  la catégorie possible uniquement à la suite d'un traitement perceptif devant être effectué sur tous les éléments.
Il s'agit d'une trace "visuelle" : l'efficacité du stockage iconique est limitée au domaine visuel. Le stockage iconique est influencé par des facteurs tels que l'intensité, la durée, le contraste figure-fond des images présentées, les stimulations qui précèdent et qui suivent la stimulation-cible. Par contre, des stimulations dans d'autres modalités sensorielles, ou des activités mentales, auront peu d'effet sur les caractéristiques de l'icône.

III - La reconnaissance des objets

Plusieurs théories existent pour expliquer le phénomène de reconnaissance des objets. Elles ont toutes en point commun d’expliquer  l’occultation partielle et la segmentation des images (reconnaître l’unité de l’objet même si une partie de celui-ci est cachée), la constance perceptive (taille, forme) et la catégorisation des objets (possédant un prototype). De plus, il y a toujours une comparaison aux représentations en mémoire et reconnaissance si appariement.

• Un premier modèle : l’appariement de gabarit : Minsky, (1977) ; Tarr (1995)

Selon ce modèle, la reconnaissance serait une simple comparaison entre l’image rétinienne de l’objet et une représentation stockée en mémoire. Le problème de ce modèle est qu’il suppose que nous disposions d’un stock énorme de tous les objets, de toutes leurs formes etc. De plus, comment ferions-nous pour reconnaitre des objets encore jamais vus ?
Une évolution de ce modèle serait alors que la reconnaissance se fait par comparaison entre l’objet et les propriétés prototypiques de l’ensemble de la classe. La difficulté est alors de connaitre ces propriétés.

• Le modèle ancien d’analyse des traits

Dans ce modèle, ce n’est plus l’objet dans sa totalité qui est confronté en mémoire. L’objet serait décomposé puis reconstruit pour enfin être comparé en mémoire. Les difficultés sont tout d’abord que la Gestalt a montré qu’un objet dans sa globalité n’était pas seulement la somme de ses composants (dans cette vision, on ne tient pas compte de l’organisation de la structure). De même, on peut se demander quels sont les éléments de bas niveau qui sont décomposés ou encore comment la comparaison s’effectue entre l’objet reconstruit et la mémoire à long terme. Enfin, qu’en est-il du traitement de haut niveau ?
Expérience de Selfridge (1959) : le pandémonium

Ce modèle se base sur l’idée que nous aurions, dans le cerveau, des sortes de ‘démons’ qui captent des caractéristiques spécifiques. Dans un traitement de bas niveau, chaque démon est spécialisé dans la détection de certaines propriétés. Ils réalisent un inventaire des traits de façon séparée. Dans les traitements de haut niveau, c’est le trait qui ressort le plus qui est choisi. Une fois ces processus réalisé, un ‘démon de la décision’ prend la décision, à partir des contenus de la mémoire à long terme, de reconnaitre la perception.

• L’approché computationnelle (Marr, 1982)

On y suppose que le système nerveux décompose et réalise des calculs.

• Etape 1 : la détection des contours

Le système nerveux débute son traitement en extrayant les contours à partir des changements de contraste. Ce processus est en effet identifiable dans l’illusion d’optique suivante (nous extrayons des contours même lorsqu’ils n’existent pas)

A partir de ces contours, des propriétés utiles ou non accidentelles  à la reconnaissance sont extraites. Une propriété est utile quand elle reste invariante lorsque les conditions dans lesquelles on perçoit l’objet varient :

Dans le premier cas (1), on ne touche pas aux propriétés utiles, ce qui nous permet de reconnaître une tasse. Dans le second cas (2), bien qu’on ait enlevé la même quantité d’informations, on n’y parvient plus.

Pour autant, tous les objets ne peuvent être identifiés à partir des contours, la texture, les couleurs, l’orientation ou encore la disparité rétinienne comptent également.

• Les fréquences spatiales

Elles définissent la variation de luminescence par unité d’angle visuel.

Chaque image peut être décomposée en fréquence spatiale. Si on enlève les hautes fréquences, on retire le flous et ressortent tous les contours précis. Si on enlève les fréquences basses, on retire les contours. Chaque gamme de fréquence spatiale apporte donc un type d’informations sur l’image.

IV - Traitements de bas et de hauts niveaux

• Les effets du contexte sensoriel (bas niveau)

La perception est sensible à des relations de proximité spatiale, temporelle ou autre. La perception de l’objet dépend donc des autres éléments proches de lui spatialement. C’est ce que l’on constate dans les illusions optico-géométrique.

• Les effets du contexte perceptif (haut niveau)

Il s’agit des objets impossibles : en 2 dimensions, on perçoit mais l’interprétation en 3 dimensions est impossible : 

Expérience de Brunner et Goodman (1947)
On demande à des enfants de 10 ans de milieux sociaux différents d’ajuster, à l’aide d’un dispositif, un cercle lumineux de façon à ce qu’il ait la même taille que des pièce de monnaie qu’il peuvent observer. Les résultats montrent l’existence globale d’une surestimation: les cercles produits sont plus grands que les pièces qu’ils sont censés représenter ce qui traduit une perception « surévaluer » de l’argent. Dans une condition contrôle, les enfants devait estimer un disque de couleur grise, les résultats montrent que les enfants ne commettent pas d’aussi grandes erreurs d’approximation.
La taille est donc influencée par la valeur de la pièce. De plus, la surestimation est d’autant plus importante que les enfants sont issus de milieux défavorisés.