Cours de psychologie

Sémantique adaptative

Psychologie Cognitive – Sémantique Adaptative

 

 

Lectures conseillées :

- Edmund T. Rolls: The Brain & Emotion.

- Brunel & Lavigne (2009). Semantic Priming in a cortical network model. The journal of cognitive neuroscience. www.unice.fr/bcl/?lavigne

 

 

I. Traitements sémantiques.

 

 

La représentation sémantique est un réseau de mots connectés entre eux. Par l'activation d'un de ces mots on va activer l'ensemble de propriétés qui sont associées à ce mot. Différents réseaux sémantiques peuvent être connectés entre eux.

Il y a une représentation qui est créée à partir d'un stimulus. Cette dernière sera conservée en MLT et sera associée à d'autres représentations. Les réseaux sémantiques permettent d'avoir une représentation du monde avec lequel on interagit. Il s'agit d'un apprentissage à long terme et stocké en MLT, ce n'est pas quelque chose d'inné.

 

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Il faut dissocier ce qui est de l'ordre des connaissances stables par rapport aux processus en temps réels et qui évoluent tout au long de la vie et ce qui est de l'ordre des processus de compréhension du sens, qui sont à l'échelle de la ms.

 

1. Amorçage sémantique et attribution du sens :

 

a. Le sens :

 

Il est, à un moment donné :

- Une représentation.

- Une anticipation de l'environnement : on s'imagine l'évolution de ce que l'on sent.

- Acquise par l'expérience individuelle.

 

L'attribution du sens repose sur l'activation de connaissances sur ces événements. Donner du sens à un mot va dépendre des connaissances préalables qu'on a déjà sur ce mot. Ce processus dépend des états émotionnels : il y a une interaction adaptative. On va changer notre façon de percevoir les choses pour adapter notre cognition à notre environnement (dangereux, complexe, simple, etc.).

 

b. La mesure de l'amorçage sémantique par chronométrie mentale :

 

Dans l'amorçage sémantique il y a l'idée que les idées en mémoire vont s'activer l'une l'autre, l'amorçage d'une idée va déclencher une autre. On mesure ce phénomène par la chronométrie mentale. Le temps qu'on met pour traiter quelque chose nous révèle le temps mis pour le traiter en mémoire.

De façon générale, la chronométrie mentale (Posner, 1978) permet l'étude des dynamiques temporelles des processus cognitifs activateurs et inhibiteurs entre représentations au sein du système. Le principe fondateur de cette méthode est que la rapidité d'un traitement effectué dépend de leur difficulté. Pour cela on utilise des indices comportementaux : temps de réponse, etc.

Une représentation mentale activée sera plus facile à traiter et traitée plus rapidement. Cela est mis en évidence par une expérience où on maintient activés pendant une certaine période les neurones d'un singe, et quand on lui représente le stimulus les ayant activés, son traitement est plus rapide que pour un nouveau stimulus.

 

c. Activation conceptuelle en mémoire (Meyer & Schwaneveldt) :

 

On a utilisé principalement des tests d'associations d'idées. Le problème de ce type de test c'est que les quelques secondes entre la présentation et la production du mot suffisent pour que le sujet réfléchisse à ce qu'il va dire : la production n'est pas spontanée mais réfléchie.

C'est une méthode limitée pour savoir ce qui se passe dans la mémoire des gens. C'est pour cela que cette méthode sera mise de coté au profit de la chronométrie mentale. Elle permet de se situer au niveau des processus et non de ce que pensent les gens de manière consciente.

 

Dans cette méthode, on manipule l'association d'un mot amorce et d'un mot cible (ex : chat-souris, fortement corrélés). La première tache du sujet est de lire le mot amorce. La présentation du mot amorce activera le champ sémantique qui lui est associé. Les processus (d'activation ou d'inhibition) vont influencer le mot cible, présenté après le mot amorce. En fonction de la distance sémantique entre le mot-cible et le mot-amorce, il sera activé ou pas. On mesure le lien entre ces deux mots en fonction du temps de réponse. Il y a différentes possibilités pour mesurer les processus engagés. Pour cela on peut présenter le mot amorce suivi du mot cible. Il faut que le sujet définisse si le mot cible est un vrai mot ou non. On peut aussi calculer le temps de fixation du mot, ou la rapidité de lecture du mot cible, lorsqu’il est présenté à la suite de l'amorce.

On peut faire varier le temps qui se déroule entre la présentation du mot amorce et du mot cible. On parle de SOA : Stimulus Onset Asynchrony. On présente un premier mot, qui aura un onset (un instant pendant lequel il apparait à l'écran). Dès cet instant, il va pouvoir déclencher les processus d'inhibition ou d'activation que l'on souhaite mesurer. On enregistre l'effet de l'onset du mot cible sur les processus que l'on souhaite observer.

Ex : la présentation du mot pluie en tant qu'amorce, suivi du mot souris, n'active pas le mot cible. Par conséquent, le temps de réponse est plus long puisqu'il faut atteindre un seuil d'identification du mot qui n'est pas nécessaire dans le cas où le mot chat est le mot amorce.

 

Protocole de l'amorçage sémantique séquentiel :

- Il est possible de suivre la dynamique temporelle du processus qui se déroule entre l'amorce et la cible. Le traitement sémantique consiste à se représenter le sens du mot. Cette représentation va évoluer dans le temps d'une façon dont on n'a pas conscience.

- Pour un SOA de 500ms, on observe l'activation de mots cibles en fonction de mots amorces :

+ Mot amorce : fruit - Mot cible : apple.

+ Mot amorce : mammal - Mot cible : pure.

- Quand on présente la cible, l'amorce est encore sur l'écran.

- On enregistre le temps que les sujets mettent à dire que la cible est un vrai mot. Dans le premier cas le temps de réponse est plus court que dans le second, puisque fruit/apple sont plus fortement reliés que mammal/pure.

- Le processus observé ici est la propagation automatique d'activation.

 

L'effet d'amorçage sémantique (ou « prime effect ») correspond à la différence de temps de réponse pour traiter la cible en fonction de son association avec l'amorçage. Le temps entre l'onset de l'amorce et l'onset de la cible c'est le SOA, et c'est le temps qu'on donne au sujet pour qu'il puisse faire des associations. Le temps de réponse est le temps qui se déroule entre l'onset du mot cible et la production de la réponse. Le temps de réponse est d'autant plus long que le lien entre mot amorce et mot cible est faible. De manière générale, quand les deux mots sont reliés, le mot cible sera déjà activé par le mot amorce avant même qu'il soit présenté. La simple présentation du mot amorce permet donc l'activation du réseau sémantique qui contient de mot cible.

 

La propagation automatique d'activation d'un mot est un processus fondamental. On le retrouve surtout dans le cas où on doit déterminer si un mot cible est un vrai mot ou pas.

Il y a une corrélation entre le SOA et l'amplitude d'amorçage : on parle d'effet d'amorçage sémantique, calculable en faisant la différence de temps entre le temps de réponse pour un mot non associé et le temps de réponse pour un mot associé au mot amorce. L'activation n'augmente pas linéairement avec le temps : elle a une croissance très rapide, et va progressivement plafonner aux alentours des 50ms. Selon ce processus, il y a un réseau sémantique stocké en MLT et structuré de manière stable et il y a une activation de ces réseaux sémantiques qui va se propager très rapidement en MDT. On a donc une structure stockée en MLT avec des processus de propagations de type MDT. Dans ce genre de modèle il n'y a pas une distinction nette entre MLT et MDT : c'est la même mémoire qui change de fonction.

 

Il faut cependant prendre en compte qu'il y a un mécanisme d'inhibition dans la propagation automatique d'activation.

Il y a trois possibilités :

- Mot-amorce neutre : le temps de réponse sera déterminé, quelque soit le mot-amorce présenté.

- Mot-amorce inhibiteur : quand les deux mots ne sont pas reliés, il y une inhibition de la cible par rapport à la condition neutre. Ce mot-amorce inhibiteur a bien un effet d'interférence avec la production/compréhension du mot-cible. Le TR est significativement plus long que dans le cas où le mot-amorce est neutre.

- Mot-amorce activateur : les deux mots sont reliés, la présentation du mot-amorce activateur va activer le mot-cible qui y est relié au niveau du réseau sémantique. Le TR sera significativement plus court que dans le cas où le mot-amorce est neutre.

 

La propagation d'activation est automatique, irrépressible, rapide et inconsciente.

Inhibition et activation dépendent aussi de différents mécanismes d'attente.

L'activation sémantique dépend de la force d'association.

Le traitement d'un mot n'est pas neutre.

 

d. Apprentissage de l'environnement sémantique :

 

LSA : Analyse Sémantique Latente, permet de calculer les proximités entre des mots et leurs forces d'association.

 

Dans le langage écrit ou oral, la distance inter-lexicale entre les mots détermine les cooccurrences temporelles. Il s'agit d'une manière simple de quantifier l'environnement en utilisant des textes. Ces derniers sont produits par des êtres humains et sont donc révélateurs de ce qui se passe cognitivement chez ces personnes.

La distance lexicale est la distance qui se situe entre un mot et un autre dans un même corpus.

 

Spence et al., en 1979, étudient la distance inter-lexicale au travers d'une expérience en mesurant la distance qu'il peut y avoir entre un mot et l'autre. Quand on fait lire un texte à une personne, on se rend compte que les mouvements oculaires suivent le texte. Ce mouvement va transformer les distances inter-lexicales, mesurées dans l'environnement du texte, en temps qui sépare chaque mot. Ce temps sera d'autant plus court que les mots et leurs représentations sont proches et actives.

Plus la distance lexicale est courte, plus le temps entre le traitement des deux mots est court, et plus leur cooccurrence temporelle en mémoire est forte.

Ils démontrent aussi que les personnes qui lisent principalement des livres de science-fiction présentent des distances inter-lexicales différentes, par rapport à des personnes lisant d'autres types de romans.

 

L'apprentissage de l'environnement général peut se faire de deux façons :

- Par conditionnement de type pavlovien :

+ On parle d'apprentissage associatif direct. Cet apprentissage correspond à l'apprentissage qu'a mis en œuvre Pavlov dans ses expériences sur les animaux. La force associative en mémoire serait proportionnelle aux cooccurrences entre concepts. Si on dérive les résultats obtenus par Pavlov, on considère que deux concepts sont coactifs si les mots sont lus dans un espace temporel proche. Plus cet espace temporel est réduit est plus la force d'association en mémoire sera augmentée.

+ Apprentissage par similarité sémantique : partage de caractéristiques communes associées à chaque concept, induisant des associations indirectes entre concepts

- Par les réseaux de neurones, Hebb (1949) : il y a une relation avec la règle de Hebb sur l'apprentissage neuronal associatif :

+ Il y a deux groupes de neurones, pouvant coder pour deux mots plus ou moins associés.

+ Ces deux groupes peuvent être actifs en même temps, permettant le traitement coactif des deux mots.

+ Ils renforcent leurs connections synaptiques, renforçant ainsi leurs associations. On parle de PLT. Au final, la structure séquentielle verbale de notre environnement va se retrouver traduite dans un réseau d'associations. Lorsqu'on va comprendre du texte, ce réseau va s'activer séquentiellement.

 

La force associative correspond à des associations entre populations neuronales codant pour les concepts. Elle est acquise selon la règle de Hebb, elle n'est pas innée et on voit que les connaissances conceptuelles, même très abstraites, sont apprises par des règles similaires au conditionnement pavlovien. Ce seul mécanisme explique une partie des associations sémantiques.

 

Expérimentalement, Rosh, a étudié des mécanismes d'associations appelés anticipations activatrices (amorçage). Elle a montré, en 1975, que ces amorçages sont multiples, parallèles et gradués.

La facilitation est différente en fonction des mots cibles présentés. Le temps de lecture du mot cible sera plus court s'il s'agit du mot canari que s'il s'agit du mot autruche, pour le mot amorce oiseau. Le temps d'amorçage sémantique est différent en fonction des exemplaires représentant la catégorie à laquelle appartient le mot amorce. L'anticipation des événements est fonction de leur probabilité d'occurrence dans le futur. C'est ce que va coder le cerveau : les forces d'association représentent la cooccurrence entre deux mots. On retrouve l'idée que le processus d'amorçage sémantique active les connaissances en mémoire de manière probabiliste.

 

e. Amorçage associatif :

 

Ce processus apparait au cours du SOA, 20 à 30 ms après la lecture du mot. Les effets ne sont pas les mêmes dans le cas d'une association faible. L'onset dépend donc directement de la force associative : les mots plus fortement associés sont activés en premier.

 

L'amorçage associatif indirecte apparait plus tardivement que l'amorçage associatif direct, les SOA se situent autour de 150 et 200ms : mC nAMARA. Ce type d'amorçage augmente avec le nombre d'associés communs et persiste aux longs SOA.

 

f. Activations cérébrales corrélées avec les traitements sémantiques :

 

On se sert de différentes techniques d'imagerie cérébrale pour étudier ces activations :

- PE : la méthode des Potentiels Evoqués permet d'analyser l'activité électrique des neurones en faisant des enregistrements au niveau du crâne.

- IRMf : Imagerie par Résonnance Magnétique fonctionnelle, permet d'observer le flux sanguin à l'intérieur du cerveau révélant ainsi l'activité neuronale.

 

Rossel et al., en 2003, ont combiné l'imagerie cérébrale et différentes expériences. L'onde négative N400 obtenue est moins ample lors de l'amorçage sémantique entre les deux mots (moindre négative s'il y a association sémantique). Elle rend compte de la cohérence sémantique entre les mots. Ce jugement apparait aux environs de 400ms après le traitement du mot cible.

La N400 et les activations corticales :

- Frontale, centrale et postérieure.

- Plutôt distribuée dans l'hémisphère gauche.

- Plus précoce aux longs SOA.

- Il y a aurait une anticipation du moment d'arrivée de la cible.

 

Le cortex pré-frontal est impliqué dans les taches sémantiques :

- Il a un rôle exécutif dans la sélection ou le recouvrement d'informations sémantiques.

- Il y a une activité lors du traitement de contenu et du contexte.

- Des représentations des séquences d'événements.

- Une lésion du cortex pré-frontal induit des déficits des traitements.

En bref, le cortex pré-frontal, reçoit une information qu'il interprète.

 

La représentation de cette information se fait dans le cortex temporal.

Il est impliqué dans :

- Le traitement des relations sémantiques par rapport à l'absence de relation sémantique. C'est dans cette aire que sont codées les associations entre les mots, mais il n'y a pas, à cette étape là, de jugement de cohérence.

- Comme pour le cortex pré-frontal, il est impliqué dans le traitement sémantique. En plus, dans le cortex temporal, il y a des associations sémantiques entre concepts, permettant la propagation de l'information dans le réseau sémantique. Au même moment, dans le cortex pré-frontal, il y a une anticipation des séquences sémantiques.

Il y a une voie privilégiée qui va du cortex occipital, activé par l'information visuelle, aux aires temporales médianes. Cette connexion permet la représentation

 

g. Le step associatif :

 

Il correspond au nombre de liens associatifs entre deux concepts en MLT.

 

Ex :

- Step 1 : Tigre → rayure.

- Step 2 : Lion (tigre) →  rayure.

- Step 3 : Crinière (lion, tigre, zèbre) → rayure.

 

Le step associatif détermine l'étendue des connaissances associées à un concept et susceptibles d'être activées pour contribuer au sens du concept.

L'activation sémantique et le step peuvent être en lien avec la physiologie mais aussi avec des pathologies.

A condition de connaître les relations, on peut présenter comme amorce des mots reliés plus ou moins directement. L'activation se propage dans le réseau mais pas très loin.

 

En ce qui concerne l'amorçage sémantique et le step on constate un effet de propagation en fonction du SOA. Les steps 1 sont activés plus tôt que les steps 2. Cette procédure est logique puisqu'un step 1 active un step 2.

 

D'un point de vue physiologique et pathologique, en fonction de la force d'association, l'effet d'amorçage diffère. On regarde ce qu'il se passe chez des patients précoces atteint de la MA.

Il y a trois facteurs :

- Dépression des synapses avec perte de transmission des neurotransmetteurs dans les synapses et perte de neurones. Cela entraine une déconnexion synaptique entre mots activés.

- Chez le sujet sain : activation des step 1 puis du step 2, mais inhibition des steps 3 (Nakagawa 1991).

- Chez le patient atteint de la maladie d'Alzheimer : voir plus bas.

 

Le nombre d'associés communs varie avec la structure des champs sémantiques des concepts. C'est à dire que pour le step 2 présenté plus haut, il y a deux associés communs : tigre et lion. Pour un step n il y a aura n associés communs. Il n'y a pas de corrélation entre le numéro du step et la force d'activation. Il détermine uniquement la quantité d'activations pouvant se propager entre deux concepts donnés.

 

L'amorçage associatif indirect apparaît plus tardivement et augmente avec le nombre d'associés communs.  On active un endroit dans le réseau et ça se propage à travers les associations.

 

h. Traitements sémantiques hémisphériques :

 

En ce qui concerne les traitements sémantiques hémisphériques, on utilise des champs visuels divisés (CVD). On présente des mots en CVD (et non plus au centre de l'écran) cela induit un traitement localisé dans un hémisphère en particulier. Il faut donc présenter en contre-latéral et il faut s'assurer que le sujet regarde au centre, présenter le mot à gauche ou droite etc. On mesure l'effet d'amorçage sémantique en fonction de l'hémisphère qu'on regarde.

On constate dans l'hémisphère droit une activation rapide des associés step 1, surtout pour les step les plus faibles. Autrement dit, dans l'hémisphère droit il n'y a pas de différenciation entre les associés forts et faibles. On va aussi avoir une activation rapide des associés step 2, dans ce cas, les step 2 forts seront activés plus rapidement que les steps 2 faibles. L'hémisphère droit propose donc une propagation diffuse de l'activation.

Au contraire, l'hémisphère gauche, propose une activation très focalisée sur le sens. On parle aussi de fonctionnement analytique de l'hémisphère gauche : il va se représenter un mot de la manière la plus exacte possible. Cela permet le raisonnement, etc.

L'hémisphère droit lui va perdre cette capacité : cela implique une perte de la signification du stimulus de départ. Cela permet, lorsqu'on perçoit différents mots, d'établir des liens entre des mots déconnectés. Il y a création d'un chemin qui va relier des mots qui ne semblent pas reliés au départ. L'hémisphère droit permet dont la contextualisation.

 

Sachant cela, chez le sujet tout-venant, on retrouve cet équilibre mais aussi des états émotionnels qui vont modifier la façon dont le réseau sémantique s'organise. Via les circuits dopaminergiques, les états émotionnels, peuvent faire évoluer le fonctionnement type hémisphère droit vers un fonctionnement type hémisphère gauche, et inversement.

 

Au delà de ce fonctionnement on retrouve des fonctionnements pathologiques, telles Alzheimer et la schizophrénie. On retrouve :

- Chez les patients Alzheimer : une perte de capacité d'activer les associés faibles ou indirectes. Il y a donc un fonctionnement type hémisphère gauche.

- Chez les schizophrènes : on observe un fonctionnement de type hémisphère droit avec une suractivation des associés faibles et indirects. Il y a trop d'activation qui se propage trop loin et trop rapidement dans le réseau sémantique.

 

Représenter le sens d'un mot ne correspond pas seulement à l'activation de ses associés, mais il faut qu'il y ait augmentation de son contraste avec le sens des autres mots. Pour cela il faut activer ses associés, mais pas de manière trop étendue. On commence ainsi à comprendre l'effet du stress sur l'amorçage des mots : les sujets stressés vont produire des associations beaucoup plus stéréotypées, produisant les associés les plus forts.

 

Lorsqu'on active un mot, il y a forcément une représentation du mot qui s'active. On parle d'accès lexical. L'étape entre la détection du signal, visuel ou auditif, qui correspond au mot, et l'étape où on représente le mot au niveau du réseau sémantique c'est l'accès lexical.

C'est dans ce sens que l'accès lexical est indépendant du contexte : il y a d'abord activation des items puis sélection en fonction du contexte.

 

Fodor, en 1983, énonce la théorie de modularité des systèmes perceptifs. On ne peut pas représenter les choses en fonction du contexte, sinon on perd la réelle représentation de la chose. Il faut donc d'abord le sens général et réel d'une représentation pour ensuite l'associée à un contexte, et non l'inverse.

Ce qui se passe dans le système central ne peut pas influencer la phase d'accès lexical d'un mot. C'est ce qui permet de représenter le sens d'un mot indépendamment de ce qui se passe dans la tête du sujet. Le cas extrême d'un contrôle de l'accès lexical par le système central induit une déconnexion à la réalité. Le sens d'une représentation doit être objectif et exhaustif vis à vis de ce qui est perçu dans l'environnement.

 

2. Le sens comme anticipation et/ ou représentation :

 

Les ressources peuvent être exploitées au maximum par des anticipations complexes, sur plusieurs tapes. On en retrouve deux :

- Limitation en nombre en fonction du contexte.

- Traitements approfondis sur ces contenus limités.

Autrement dit, l'anticipation permet de dégager des ressources attentionnelles. On pourra donc traiter de façon plus approfondie, de manière anticipatoire, les événements qui pourraient être perçus ultérieurement. Elle permet aussi de préparer des réponses comportementales/motrices et de les planifier pour atteindre des buts.

Tout se joue donc sur un équilibre entre ces deux stratégies.

 

Le test des effets de pré-accès du contexte (Tabossi, 1988) :

- Contexte : Coiffeur.

- Amorce : Doré.

- Cible : Or/Cheveux.

Quand les sujets perçoivent le mot amorce « doré », ils vont activer uniquement la composante qui est congruente avec le contexte et non toutes les associations possibles pour ce mot. C'est interprété comme une interférence, un blocage, de la part du contexte de l'accès à l'ensemble des composantes du sens du mot amorce.

Il y a donc une sorte de déconnexion vis à vis du réel exprimé par le mot « doré ». C'est en faveur d'une meilleure connexion avec le réel que va se mettre en place cette la combinaison du mot cible et son contexte. Il y a donc une dynamique des processus cognitifs. C'est comme si le contexte pré-sélectionnait le sens du mot amorce et donc l'activation de ses associés.

 

a. Contexte et dégradation perceptive visuelle :

 

On mesure l'effet top-down par une dégradation perceptive visuelle du mot cible. On constate un effet d'interaction entre le type d'amorce qu'on présente et le niveau de dégradation du mot cible. Si les deux mécanismes étaient indépendants, il ne devrait pas y avoir une interaction mais un effet distinct entre type d'amorce et niveau de dégradation.

Cette interaction est interprétée par le fait que les processus générant l'accès au lexique interagissent avec le processus qui génère l'effet d'amorçage. Si ces deux effets interagissent cela justifie la présence de l'effet top-down.

 

b. Contexte et fréquence :

 

La encore, il y a une interaction entre l'effet de l'amorçage sémantique et indice sémantique. L'effet d'amorçage est plus fort pour les cibles rares que pour les cibles fortes.

 

3. Représentations anticipée et contextuelles de l'environnement :

 

Une autre approche que celle Fodor stipule que les représentations contextuelles ne seraient pas exhaustives mais d'emblée adaptées à l'environnement. Il y a une adaptation faite grâce aux connaissances apprises et au contexte présent, mais pas sur la base de toutes les connaissances. La limite de cette adaptation est les connaissances dont dispose le sujet.

L'avantage c'est la possibilité de préparer le système sur la base :

- Des événements les plus probables dans un contexte donné.

- Des comportements orientés vers les buts anticipés.

L'inconvénient de l'anticipation est que cette préparation anticipée risque de commettre des erreurs sur le futur car c'est un calcul de probabilités. On ne peut donc pas être sur que les activations que l'on met en place soient correctes vis à vis du contexte.

 

Il existe une théorie sur la façon dont on contrôle les mouvements de nos yeux lorsqu'on lit un texte. L'analogie est celle de marcheur : si le texte est facile et lisse la lecture sera plus rapide alors que si le texte est complexe les mouvements oculaires sont saccadés, tout comme un marcheur avancera plus vite sur un terrain plat que sur un terrain escarpé.

 

Ne pas activer tout le sens d'un mot à un instant t permet un switch sémantique dans les séquences de mots.

On présente au sujet deux mots amorces : abeille et route. Chacun a différents associés.

On part de deux constats :

- La mémoire de travail a une capacité limité, et donc les associations en MDT sont limitées. Cependant, si la mémoire de travail a une capacité limité on ne peut pas activer l'intégralité du sens d'un mot ni l'ensemble des associés indirects. Cela peut engendrer une impossibilité d'accéder à un certain type de mot cible.

- Les associations en MDT sont limitées.

Quand on présente le mot goudron, on active en MDT le mot amorce abeille, déjà présenté et ayant déjà activé une grande partie de ses associés. Tous les associés de goudron ne pourront pas s'activer puisqu'il n'y a plus de place, il n'y a que certains associés qui seront activés. Autrement dit, le sens du mot abeille, 150ms après son activation, a évolué. Le prix à payer pour trouver l'association cohérente est celui de couper les activations du mot amorce de départ. Cela va permettre au sens de goudron de prendre de la place en MDT par rapport au sen du mot abeille.

Le sens des mots évolue donc à l'échelle de quelques ms en fonction de la liste de mots présentée. Ce qui est donc important c'est de représenter le sens d'un flux d'information et non le sens d'un mot à un temps t. On représente le sens de ce flux pour pouvoir sélectionner ce qui est pertinent de ce qui ne l'est pas dans un flux d'informations.

Dans le cas d'une erreur d'anticipation, on met un frein pour revenir au point avant la survenue de l'erreur et reprendre le traitement de l'information de manière plus attentive.

 

 

II. Émotions, motivation et cognition, mémoire et traitements sémantiques.

 

 

1. Etat émotionnel chez l'animal :

 

Une émotion se définit d'une part par sa valence et d'autre part par son intensité. Cette dernière va avoir un effet d'éveil émotionnel qui va se répercuter sur les performances et les cognitions. L'éveil émotionnel dépend de notre état : il est fort si on est très stressé ou nul si on est endormie.

L'effet de cet état sera différent en fonction de la tache cognitive qu'on doit effectuer.

 

Yerkes et Dodson, en 1908, on fait des études sur les effets de niveau d'éveil sur les taches cognitives. Ils mesurent les performances de précision et de vitesse avec lesquelles le rat choisit le compartiment le plus clair. Les expérimentateurs mesuraient le contraste de clarté entre les deux compartiments, l'animal se dirigeant vers le compartiment le plus clair en cas de stress. Le rat peut aussi être plus ou moins éveillé émotionnellement par des chocs électriques d'intensité variables : plus les chocs sont forts et plus le rat aura un niveau de stress élevé. Les performances du rat dépendent du contraste mais aussi de l'état émotionnel. Cependant, la courbe des performances en fonction de l'éveil émotionnel n'est pas linéaire.

On constate plusieurs phases :

- Phase de sommeil profond : pas de réponses.

- Phase de réveil : présente de meilleures performances que l'état de sommeil.

- Phase d'éveil avec stress normal : niveau de stress optimal pour lequel les performances cognitives sont optimales.

- Phase d'éveil avec stress très élevé : le stress a l'effet inverse.

Le niveau de stress généré dépend de la difficulté de la tache : plus la tache est simple et plus le niveau de stress optimum est élevé. Une tache complexe nécessite un état d'éveil émotionnel bien plus faible qu'une tache moyenne ou simple. Cela est du au fait que le stress modifie le fonctionnement cognitif et donc devrait avoir une influence sur le réseau sémantique chez l'homme.

 

2. Etudes de l'éveil émotionnel chez l'homme :

 

Les études chez le rat ont montré que les émotions ont un impact sur tous les traitements cognitifs, même les plus simples. Les premiers travaux expérimentaux chez l'homme ont montré que l'amorçage sémantique dépend de l'état émotionnel.

 

Il a été montré que l'état émotionnel influence la quantité d'anticipations sémantiques, via l'amorçage sémantique. Les expérimentateurs décident d'utiliser le paradigme d'amorçage sémantique. Pour cela ils choisissent des mots neutres, de sorte à ce qu'ils ne véhiculent pas d'état émotionnel ou n’influencent pas l'état émotionnel du sujet expérimental. Cela permet de mesurer uniquement l'amorçage sémantique avec un état émotionnel.

Il y a donc une tache d'amorçage sémantique, et les résultats montrent que la propagation de l'activation sémantique s'étend plus loin lorsqu'il y a un état d'éveil émotionnel. L'éveil émotionnel était induit à l'aide d'une émotion positive.

 

En ce qui concerne la propagation de l'activation, un stress trop fort va induire une baisse de performances et une propagation peu étendue. Il y a notamment une production d'associations stéréotypées.

 

Il a été constaté que le taux de dopamine corticale est corrélé avec le stress.

Au niveau sous-cortical, la dopamine est un neurotransmetteur spécifique de certaines synapses. Au contraire, au niveau cortical, la dopamine est un neuro-modulateur. Autrement dit, les aires sous-corticales projettent des afférences dopaminergiques au niveau du cortex cérébral. L'activité des aires sous-corticales dans le traitement des émotions va donc influencer le fonctionnement du cortex. La dopamine au niveau du cortex ne va pas augmenter l'activation du cortex, mais elle va moduler leur seuil d'excitabilité : ces aires seront plus ou moins excitables en fonction de la quantité de dopamine qui va arriver au cortex. La capacité des neurones glutamatergiques et GABAergique à s'activer va donc dépendre de la quantité de dopamine : beaucoup de dopamine induit une fiable activation et inversement.

Le résultat final est que plus il y a de dopamine dans le cortex et plus l'activation va se propager loin et inversement, de plus moins il y a de dopamine au niveau sous-cortical et plus il y en a au niveau cortical. Si la dopamine reste au niveau sous-cortical, intégrée dans le circuit de la récompense, il y en aura moins dans le cortex et donc il y a plus d'activation dans le cortex qui se propage plus et plus loin. Inversement, en cas d'émotion négative, générée par un sur-stress par exemple, il y a plus de dopamine dans le cortex qu'au niveau sous-cortical et donc la propagation de l'information est moins importante, expliquant ainsi la chute de l'amorçage sémantique.

 

Des études ont montré que chez les patients avec des troubles de la pensée formelle, il y a une hyper-activation de l'effet d'amorçage sémantique. Pour cela on passe par une procédure d'amorçage et on compare les résultats chez les sujets seins et chez les sujets schizophrènes avec trouble de la pensée formelle. Les résultats montrent que les step 2 sont activés plus rapidement que pour les patients sains. La corrélation entre l'amorçage sémantique et le trouble de pensée formelle est telle qu'il pourrait s'agir là d'une méthode de diagnostique de la schizophrénie.

Kischka et al. (1996) ont voulu tester l'hypothèse selon laquelle la schizophrénie serait due à une baisse du taux de dopamine corticale. Ils ont fait une étude sur des patients sains chez qui ils ont manipulé le taux de dopamine : à un groupe ils ont donné un placebo et à un autre groupe, ils ont donné de la L-Dopa juste avant de participer à l'expérimentation. Leur raisonnement est le suivant : chez les patients schizophrènes il y aurait une hyper-activation sémantique induite par une trop grande quantité de dopamine. Comme on ne peut pas observer le taux de dopamine dans le cerveau des schizophrènes, ils vont injecter de L-Dopa dans le cerveau de personnes saines ce qui va donner l'image en miroir de ce qui se passe chez les sujets schizophrènes.

L'effet d'amorçage (différence entre temps de réponse pour mot relié et pour mot non relié) est plus faible pour les personnes à qui on a administré de la L-Dopa. Cela va donc diminuer la quantité d'activation. Cette différence est significative, notamment dans le cas des step 2 : plus il y a de dopamine dans le cerveau, et moins l'activation va se propager, elle va s'arrêter après les associés directes de step 1 mais ne poursuivra pas vers les step 2 et autres.

Les résultats montrent bien l'implication de la dopamine sur l'effet d'amorçage.

 

L'effet de la dopamine, chez le sujet sain peut aussi changer. Globalement, on a un amorçage sémantique direct qui est plus fort que l'amorçage sémantique indirect. Autrement dit, il y a un niveau de dopamine optimal dans lequel la propagation de l'activation dépend uniquement du step. La succession des pensées est modulée et est proportionnelle aux forces des associations entre les concepts. La cognition est donc adaptée aux connaissances que nous avons sur notre environnement.

Chez le sujet sain avec L-Dopa on est dans le cas du sujet stressé. Lorsque le taux de dopamine corticale est augmentée, l'amorçage sémantique indirecte disparait et seul demeure l'amorçage sémantique directe : l'activation est donc très focalisée. Cela correspond à peu près à ce qui se passe dans l'hémisphère gauche, qui activait les associés indirects de manière beaucoup plus lente de l'hémisphère droit. On parle d'hyper-focalisation sémantique dans le cas où on est stressés. Il n'y a donc que les associés les plus forts qui sont activés. Autrement dit, activer uniquement les associés les plus forts revient à activer ce qui va se passer de manière plus probable dans notre environnement. C'est un mode de fonctionnement cognitif mis en place en réponse du stress, c'est une sélection de ce qui est le mieux appris, le plus fiable et le plus connus dans la situation. On retrouve cela aussi dans les tests d'associations libres.

Chez les sujets schizophrènes, le taux de dopamine corticale pré-frontale est faible. L'amorçage indirect est donc augmenté et devient de l'ordre de l'amorçage sémantique direct.

La succession des pensées repose sur des activations plus fortes globalement, peu modulées. Il y a donc une activation très large et non sélective dans le champ sémantique.

 

3. Valeur adaptative de l'effet quantitatif des émotions sur l'amorçage sémantique :

 

Chez le sujet sain, en fonction de ses états émotionnels, il y a une variation de la quantité de dopamine. On parle de variation physiologique, normale dépendant de la valence et de l'intensité de l'état émotionnel.

On pense donc qu'il y a deux choses qui influencent le gradient de dopamine :

- Le sujet lui-même.

- L'état émotionnel qui induit un déplacement le long du gradient de dopamine. Ils vont donc non seulement générer une représentation des situations mais vont aussi influencer le fonctionnement des aires cérébrales. L'émotion a donc un effet, non pas d'information qui est comportemental, mais sur la façon dont notre cognition fonctionne. Si on est d'humeur plutôt positive, on va avoir plus d'activations qui se propagent au niveau sémantique, si au contraire on est plus d'humeur négative, les activations seront moindres. Cela explique le fait que la représentation du sens soit légèrement modulée en fonction de l'émotion ressentie.

 

L'état émotionnel influence donc le traitement des connaissances et l'identification des émotions qui y sont associées. Les traitements sémantiques nous permettent donc d'identifier ce qui nous arrive. L'interprétation que l'on fait de ces événements va dépendre du type d'état émotionnel.

L'émotion détermine le mode d'activation sémantique sur la base des connaissances (représentation ou anticipations). Il y a donc une influence sur les processus de jugement. Les émotions positives permettent une plus grande dispersion des activations sémantiques. Il y a donc une meilleure anticipation au détriment de la présentation des événements perçues, et donc par extension aux risques. Les événements négatifs sont moins bien représentés tels qu'ils sont. Une émotion négative, au contraire, focalise l'activation sémantique permettant donc une meilleure représentation de l'information au détriment de l'anticipation. C'est le phénomène de focalisation qui implique une moins bonne préparation à la nouveauté.

 

Les sujets mettent donc en place des stratégies qui varient en fonction de l'émotion ressentie. Si elle est positive, c'est une stratégie anticipatrice, rapide, superficielle, tenant plus compte des buts que des événements extérieurs. Si elle est négative, les stratégies sont plus représentationnelles, analytiques, lentes et tenant plus compte des événements extérieurs que des buts. Il n'y a pas un mode qui est mieux que l'autre, même si on a tendance à préférer le mode positif. Le mode négatif permet non seulement d'optimiser les performances mais aussi le fonctionnement du système cognitif. Chaque mode est donc adaptatif en fonction du type d'environnement et de l'émotion elle même générée par cette environnement.

 

 

III. TDs.

 

 

1. TD 1 :

 

Une perturbation de l'activité du réseau sémantique peut être un signe précurseur de différentes pathologies.

 

Quand on veut comprendre ce qui sous-tend la transmission de l'information il faut considérer une bonne partie du réseau. Si on a des visées diagnostiques on ne peut pas faire abstraction d'une partie du réseau. C'est pour cela que l'on cherche à connaitre l'intégralité du réseau sémantique, par des points localisés. Pour connaitre le temps qui se déroule entre l'association du mot amorce et le mot cible, il est nécessaire de connaitre l'intégralité du réseau sémantique qui entoure le mot amorce. Une analyse du réseau local autour de l'amorce est donc nécessaire, une analyse totale du réseau sémantique n'étant pas possible.

Le plus long chemin qui existe entre deux mots est une suite de 7 mots intermédiaires. Pour réussir à déterminer la composition du réseau sémantique, les chercheurs ont utilisé un algorithme similaire à celui qui est utilisé par les moteurs de recherche (Google). Cela n'explique pas comment l'information est retrouvée, et de quelle façon elle est acheminée. Un réseau de 15000 mots a été constitué à partir de cet algorithme, mais il est ponctué de nombreuses lacunes.

 

Propositions pour compléter de réseau :

- On présente un mot amorce et on demande aux participants de fournir un certain nombre de mots cibles, qu'il classe dans l'ordre d'apparition. Chacun des mots cibles devient ensuite un mot amorce, pour lequel le participant doit reproduire la tache faite précédemment : il s'agit d'une tache de production libre d'associés (free association task).

- Un problème majeur de cette technique est que, statistiquement, le 10ème mot cible fourni a peu de lien direct avec le mot amorce. Il pourrait être plus associé au 9ème, 8ème, 7ème mot.

- Une possibilité serait de ne demander qu'un seul mot cible pour le mot amorce proposé. On compense le peu d'informations fournies en interrogeant un maximum de personnes. Plus il y a de personnes interrogées et plus le réseau recomposé sera vaste.

- Aujourd'hui, il a été possible de reconstituer un réseau ponctuel pour 800 à 1000 mots. La plupart des mots étant reliés, on arrive à de nombreuses associations.

 

Le nombre total des mots cibles associés à un même mot amorce définit la taille du champ. Les mots qui ne reviennent qu'une seule fois parmi un échantillon sont appelés singleton : il s'agit des réponses propres à un sujet et ont un pourcentage de présentation et une amorce très faibles.

Chacun des mots fournis a une force qui lui est associée. Cela permet de produire des pourcentages qui correspondent au nombre de personnes qui ont fourni ce mot. A partir de ces données on peut établir une gautienne. Elle représente la distribution de la population en fonction de leur temps d'amorçage et peut être utilisée pour poser des diagnostiques, ou faire des dépistages.

En dessous de 5%, l'amorçage du mot est très faible. Il n'a donc, probablement pas de lien direct avec le mot amorce.

 

Connaitre la taille du champ sémantique de l'amorce ne permet pas de constituer un réseau sémantique. Il est nécessaire de déterminer sa structure : définir l'interconnectivité entre les différents mots cibles et amorces. Un mot peut soit sortir soit entrer dans le champ sémantique de l'amorce. Un mot cible (1) peut être lié à un autre mot cible (2), et avoir la même amorce. Dans ce genre de cas, l'activation du mot cible 1, le rendant amorce, va entrainer l'activation du mot cible 2. Les autres mots cibles en lien avec l'amorce d'origine ne sont pas forcément associés au mot cible 1 et donc leurs associés vont sortir du champ sémantique du premier mot cible.

Les associations entre un amorce est ces mots cibles n'est pas forcément réciproque.

Passation de l'expérience :

- Liste-2.CSD : liste à utiliser.

- Programme : DetAssociesPhrases.exe [le ".exe" étant filtré comme spam, l'extension sera renommée et il faudra penser à la remettre en .exe].

 

2. TD 2 :

 

On ne sait pas comment le cerveau fonctionne pour sélectionner les différents mots.

 

Un même mot amorce peut activer une multitude d'associés. Parallèlement, quand il active un associé, cette activation se propage à l'associé de l'associé. Il peut donc y avoir propagation de l'activation. Au delà de cet associé indirect de step 2, l'activation ne se propage plus. On connait donc les paramètres pour expliquer la propagation de l'activation. Cependant, si le cerveau active un associé en fonction de la force qui le relie au mot amorce, et qu'il active au même moment les associés des associés, il peut y avoir des effets déviants entre associés : un mot associé à l'amorce peut aussi être associé à un autre associé du même mot amorce. Pour connaitre l'intégralité des activations il faut connaitre tous les liens directs et indirects qui forment le champ sémantique. A partir de là, comment déterminer le type d'activation que chaque mot reçoit ?

 

Pour comprendre comment le cerveau recherche les informations dans le réseau sémantique, il est nécessaire d'avoir un algorithme qui explique la façon dont toutes les activations se propagent dans le réseau.

 

L'algorithme qui régit les recherches sur Google est celui qui se rapproche le plus de celui qui régit notre cerveau. Pagerank catégorise en fonction des mots clés présents dans les pages web et les classe avec des rangs calculés à partir de la structure du réseau. Pagerank calcule le poids d'un mot en le pondérant avec le poids de tous ses associés.

Pagerank a été appliqué au cerveau. Ils ont calculé l'algorithme pour un certain nombre de mots. Cela permet de calculer la structure du cerveau grâce au score obtenu pour chacun des mots étudiés. Pour valider ce mécanisme, ils ont calculé le temps de réponse que met un sujet pour lire un des mots pour lequel le Pagerank a été calculé. Les résultats obtenus sont significatifs : on peut donc prédire la probabilité d'apparition d'un mot en fonction du Pagerank. Le cerveau se base réellement sur l'algorithme Pagerank en ce qui concerne la propagation de l'activation des mots.

 

Les pourcentages, issus de la division entre tous les associés du score associé au mot, permettent de mesurer la structure du réseau sémantique. Ce qui permet de mesurer l'activation des associés c'est avant tout l'effet d'amorçage, ainsi que les scores attribués à chaque mot.



10/05/2014
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