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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 GB 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

Donders, 1865 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 »

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)

SOA S1 - S2

RT2

RT1

0 300 600 ms

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 AbsentVu 60 10Pas Vu 40 90

%correct=85

Présent AbsentVu 90 40Pas 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 AbsentVu 10 0Pas Vu ­10 1

Matrice « libérale » Matrice « conservatrice »

Présent AbsentVu 1 ­10Pas Vu 0 10

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:

Exemple d'analyse:

Tâche de décisionlexicale avec des motsdu type:

Premier effet: effet miroir

Dynamique de l'effet miroir:

Modèle

Données

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