PSY Q09 C1 online

Mémoire humaine
Rappel sur les modèles de la mémoire humaine
Master de Psychologie (M1)
Fabrice Guillaume - année 2008-2009
PSY Q09C – Apprentissage & Mémoire
Les cours ont lieu le lundi de 9h à 12h dans la Salle B177
Séances
Cours PSY Q09C
(Mémoire)
Lundi 29
Mémoire 1
(Les modèles de la mémoire)
Lundi 6
Mémoire 2
(Mécanismes neurophysiologiques)
Lundi 13
Mémoire 3
(Rappel et reconnaissance, dissociation des
processus, effets de contextes)
Lundi 20
Mémoire 4
(Résultats récents, électrophysiologie &
potentiels évoqués)
1
Plan :
1. Introduction générale
2. Approches structuralistes et fonctionnalistes de la
mémoire
3. Exemples d’approches structuralistes
4. Mémoire implicite et explicite : état de conscience
5. Modèles symboliques et modèles sub-symboliques
de la mémoire
1. Introduction générale
2
2. Approches théoriques de la mémoire
Structuralisme :
Fonctionnalisme :
Le système cognitif est un
ensemble de sous-systèmes
indépendants ou modules
(Fodor)
Le système cognitif est
unitaire
Modèles à boîtes
Il y a un continuum des
niveaux de traitements et
des systèmes
Importance donnée à
l’analogie structure/fonction
Importance donnée à la
fonction cognitive
Amorçage et mémoire perceptive (ou primaire)
Quand la présentation d’un stimulus facilite le traitement d’un stimulus
similaire présenté juste après.
3
Processus cognitifs
Les processus cognitifs sont les différents modes
à travers lesquels :
les systèmes naturels : le cerveau humain ou
animal, neurone, groupe d'individus (poissons,
fourmis, neurones) ... ; et
les systèmes artificiels : réseau de neurones
artificielles, système expert, ... ;
traitent l'information en y répondant par une action.
Dissociations temporelles des mémoires
4
La mémoire sensorielle (MS)
– Inférieur à 0,5 secondes
– Visuelle ou iconique, Auditive ou échoïque, olfactive
– Fait intervenir le cortex sensoriel
La Mémoire à court terme (MCT) et la mémoire de
travail (MT)
- Inférieur à 90 secondes
- Stockage des informations utiles pour une durée limitée
- Fait intervenir le cortex frontal inférieur gauche, le cortex
préfrontal, les aires corticales motrices.
La mémoire à long terme (MLT)
- Supérieur à 90 secondes
- Stockage des informations pour une plus ou moins longue durée
5
MCT et MLT
Division de la mémoire en plusieurs composantes, une d’entre
elles étant spécialisée dans la rétention brève de l’information.
Mémoire primaire (<James, 1890), de travail, à court terme.
Mémoire secondaire : un élément est absent de la
conscience pendant un certain temps, doit être réactivé.
6
3 postulats :
(1) mémoires primaire et secondaire impliquent des systèmes
(structures) de mémoire distincts,
(2) la capacité de la mémoire primaire est limitée,
(3) l’information en mémoire primaire décroît rapidement ⇒
retenue seulement si activement répétée.
Code perceptifs (traits physiques : icône / écho).
Représentation plus abstrait
Neuro-imagerie de la mémoire
Phase d’encodage
Hippocampe
Cortex frontal gauche
Rétention de l’information
néocortex
MS
MCT
MLT
Phase de restitution
Hippocampe
Cortex frontal droit
7
La mémoire de travail
ou
la mémoire qui travail ?
Mémoire de travail selon Baddeley
La vue la + influente sur la mémoire de travail actuellement.
Baddeley (1976). The psychology of memory.
Baddeley (1986). Working memory.
Baddeley (1990). Human memory.
Baddeley (2000). The episodic buffer: A new component of working
memory? Trends in Cognitive Sciences, 4, 417-423.
Une mémoire immédiate
Nombreuses opérations cognitives de base ont lieu
Attention
Mémoire
8
Un mécanisme de contrôle attentionnel ⊕ des systèmes auxiliaires esclaves
Mémoire de travail comme activation:
le modèle des processus “encastrés”
(embedded-processes model)
Mémoire de travail = sous-ensemble de l’information qui est dans
un état d’activation élevée.
Cowan (1988, 1993) ; Shiffrin (1993)
“là” où le “travail” cognitif est accompli.
Différences : pas de division en sous-systèmes (type calepin
visuospatial et boucle phonologique) ⊕ inclusion explicite d’une
composante mémoire à long terme.
⇒ La mémoire de travail fait partie de MLT
9
4. Mémoire implicite et mémoire explicite :
état de conscience des souvenirs
10
Mémoire implicite et mémoire explicite
Mise en évidence de la mémoire implicite :
La performance à une tâche est facilité en l’absence
de souvenir conscient de l’influence d’un événement
antérieur
Mise en évidence de la mémoire explicite :
La performance à une tâche exige le souvenir conscient
des événements préalables (processus de récupération
intentionnel et délibéré)
11
Mémoire implicite et mémoire explicite
Tests :
• Rappel libre
• Rappel indicé
• Reconnaissance
• Jugement de fréquence
Explicite
• Décision lexicale, complètement de mot,
dénomination
• Amorçage, épreuves perceptives
• Tâches d’identification
Implicite
12
Mémoire implicite
Item spécifique
Mémoire explicite
Procédurale
Perceptif
Conceptuel
Sensorimoteur
Basé sur
des règles
Associatif
Classification
à partir d’un
indice
sensoriel
Classification à
partir d’un
indice
sémantique ou
conceptuel
Néo-cortex
Postérieur
(aires
perceptives)
Lobes
temporal,
pariétal, frontal
Stratégique
Acquisition
d’aptitudes
sensori-motrice
(e.g.
préhension)
Résolution
de
problèmes
(e.g.
conduite
automobile)
Récupération
d’épisodes à
partir d’une
clef d’accès
(e.g. dernière
rencontre)
Récupération à
partir d’une
activité
d’inférence
(e.g. échec)
Cervelet,
noyaux de la
base
Lobes
frontaux,
médiolatéral,
dorso-latéral
Hippocampe,
système
limbique
médiotemporal,
diencéphale
Lobes frontaux,
cortex cingulaire
Mémoire implicite et mémoire explicite: processus en jeu, structures cérébrales
impliquées (Adapté de Moscovitch, 1994).
Organisation et systèmes de mémoire(s)
Mémoire
à long terme
Mémoire Explicite
(déclarative)
Sémantique
Episodique
Sémantisation
Mémoire Implicite
(non-déclarative)
Procédurale
(schémas
sensorimoteurs)
Apprentissages
associatifs
Procéduralisation
13
Le(s) modèle(s) de Tulving
Souvenir sémantique
Souvenir épisodique
Faits généraux
Concepts
Culture générale
Faits personnels
Biographie
Acquis tôt et utilisés souvent
Utilisation aléatoire
Index temporel et spatial propres
Commun à une culture
Spécifique à un individu
Indépendant du contexte
d’acquisition
Contextuel
Résistant à l’âge et à la
pathologie (sauf Alzheimer)
Oublis fréquents
Souvent atteint dans les
pathologies (amnésies, etc.)
14
Tulving 1984
3 niveaux
de
conscience
Hypothèse
d’un emboîtement
ANOETIQUE
Mémoire procédurale
Absence de conscience
(marcher, vélo, etc.)
NOETIQUE
Mémoire sémantique
(connaissances,
langage, etc.)
AUTONOETIQUE
Mémoire biographique
(événements vécus,
spatio-temporel)
Sémantique
Procédurale
Épisodique
15
Mémoire du passé
lointain
Autobiographique
épisodique
Je me souviens
très bien le jour
de mon mariage
Non-autobiographique
sémantique
épisodique
Je connais le nom
des rues de mes anciens
anciens logements
Je me souviens dans
quelles circonstances
j’appris l’élection
du président
sémantique
Je connais le nom
des 4 derniers
présidents
Modèle SPI (Sériel Parallèle Indépendant), Tulving 1995
Mémoire épisodique
Mémoire à court terme
Relations entre la mémoire
procédurale
et les autres systèmes ?
Mémoire sémantique
Conservation de souvenirs
implicite dans l’amnésie
Système de représentations
perceptives (PRS)
Mémoire procédurale
Systèmes de représentations
Système d’action
Stockage parallèle
Encodage sériel
Récupération indépendante
16
Propriétés
Mémoire épisodique
Mémoire sémantique
Information :
Origine
Unités
Organisation
Référence
Sensation
Evénements, épisodes
Temporelle
Moi
Compréhension
Faits, idées, concepts
Conceptuelle
Univers
Processus :
Registre
Accès
Dépendance contextuelle
Affect
Vulnérabilité
Question de récupération
Expérience récollective
Développement
Existentiel
Délibéré
Forte
Important
Forte
Quand? Où?
Souvenir
Tardif
Symbolique
Automatique
Faible
Moins important
Faible
Quoi?
Connaissance
Précoce
Différences entre mémoire épisodique et mémoire sémantique
(d’après Tiberghien, 1997, adapté de Tulving, 1983).
Mémoire sémantique et lexique mental ?
17
18
Le modularisme de Fodor
Limites de la métaphore informatique et du modularisme :
1. L’information n’est pas stockée dans des modules
indépendants ;
2. Il n’y a pas de séquentialité ;
3. Module de contrôle ?
La mémoire n’est pas un espace
Dès qu’il y a perception, il y a une mémoire
Perspectives sur le traitement
Théorie des niveaux de traitement
Craik & Lockhart (1972). Levels of processing: A framework for memory
research. Journal of Verbal Learning and Verbal Behavior.
Mémoire comme une série d’analyses sur l’information
entrante, à des niveaux de + en + profonds. Continuum.
Idée : Traitement + profond ⇒ mémoire + durable.
19
Traitement approprié pour le transfert
Un traitement profond n’implique pas toujours une meilleure
performance de mémorisation car dépend de la tâche de
récupération…
Tâche d’orientation induisant un
traitement sémantique ou de
rimes : Jugement de
compatibilité oui/non dans
-“La voiture a un moteur à
explosion”
-“Mémoire rime avec espoir”
Tâche de reconnaissance :
-Standard (“voiture”, “mémoire”)
-De rime avec mots cibles
(“peinture”, “poire”)
5. Modèles symboliques et modèles
sub-symboliques de la mémoire
20
 L'esprit est une machine de traitement symbolique de
l'information (métaphore de l'ordinateur), c'est-à-dire qu'il opère
sur des représentations.
 De nombreux chercheur admettent que ce type de traitements
symbolique peut être réalisé par des machines complètement
différentes du point de vue physique et donc que la simulation
et la modélisation informatique peuvent fournir de nouveaux
moyens d'étudier le fonctionnement de l'esprit.
 Courant dominant les sciences cognitives jusqu’à la montée en
puissance du connexionnisme.
Modèles connexionnistes et
modèles cognitivistes
Connexionnisme
Sub-symbolique
(vecteurs, valeurs
numériques)
Neuromimétique
Capacités cognitives
assez faibles
Cognitivisme
Symbolique
(mots, images)
Modèles symboliques
Capacité à
rendre compte des faits
empiriques
Ex: Perceptron ; Mémoire auto-associative
21
Niveaux de description & représentation
Grand nombre de niveaux
(neurones, réseaux de neurones, systèmes
fonctionnels, représentations symboliques, etc.)
Chevauchement des langages et niveaux
de description
(symboliques, sub-symboliques, etc)
Mauvaise articulation des niveaux
Mauvaise compréhension
Le connexionnisme décrit un niveau subsymbolique des processus mentaux,
tandis que le cognitivisme rend compte des activités mentales symbolique,
logiques (F. Varela, 1989).
Modèles computo-mimétiques (symboliques)
et
modèles connexionnistes (sub-symboliques)
22
Mc Clelland & Rumelhard
(modèle de perception des mots)
Phase 1 : Apprentissage
(modifications des poids entre
unités du réseau)
Phase 2 : Présentation de mots avec
une certaine dégradation : le
réseau rappel le mot (ex: Work)
Mots
Lettres
Traits
Input visuel
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Critique de la représentation symbolique
Aspect dynamique des représentations ?
Clôture :
Où une représentation finie ? Quelles frontières ?
Comment se met en place l’organisation des représentations ?
Comment interagissent-elles ?
Le système nerveux n’est pas un ordinateur
• Le système nerveux est constitué d’un grand nombre de
connexions « non binaire » plutôt excitées ou plutôt inhibées
•Système bouclé sur lui-même
• Très grande flexibilité et très grande plasticité
• Le système nerveux central ne peut distinguer l’origine
interne ou externe d’une excitation
• C’est l’observateur qui effectue cette distinction
• Émergence d’un état global du système à chaque instant :
l’arrivée d’une nouvelle représentation suppose la
restructuration de l’ensemble des représentations
(perturbations).
24
Approches connexionnistes
et neuromimétiques
Pas de symbole explicit d’un concept
Ce qui est représenté provient de plusieurs unités :
la représentation est distribué
Traitement parallèle et distribué
Particularités :
Dégradation gracieuse
Généralisation spontanée
Attribution par défaut (analogie de proche en proche)
Point fort de ces modèles : leur réalisme biologique
(règle de Hebb, etc.)
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Rejet de la métaphore spatiale :
• Traces stockées à des adresses spatialement définies
• Mode de stockage distribué
• Superposition des traces
Modèles cognitivistes (computo-symboliques) : opèrent sur
des symboles complexes (mots, images, scènes, etc.)
Modèles connexionnistes : opèrent sur des symboles
élémentaires (sub-symboliques)
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Réseau de neurone artificiel : formalisation
x1
w1
θ (seuil)
w2
x2
Fonction f(x)
1. Poids au niveau des connexions synaptiques
2. Fonction d’activation propre à chaque cellule :
- tout ou rien (1 si input > seuil et 0 sinon)
- fonction logique ex : x1 x2 Output
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Le perceptron (Rosenblat, 1959) :
Exemple reconnaissance de chiffre :
1
2
3
7 valeurs
d’entrée
4
8
6
7
Je veux reconnaître les chiffres : 1, 3 et 7
Données :
1
2
3
Rétine
4
Connexion complète des cellules de la rétine aux
5
cellules de décision
6
Le nombre de cellule nécessaire dépend du problème traité 7
Unités de
décision
Taille de la rétine proportionnelle à la taille des données
Associer 1 sortie à un vecteur d’entrée
1 3 7
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
1
0
1
1
1
0
1
0
0
1
0
Décisions :
1
0
0
0
1
0
0
0
1
27
Que résout le perceptron ?
Un problème de classification : données pour lesquelles
il faut répondre 0 ou 1
Taille de la couche d’entrée proportionnelle au type de
données
Perceptron multicouches :
1. Cellules qui reçoivent des informations venant de
l’extérieur (ex: rétine) ;
2. Cellules qui renvoient des informations à l’extérieur
(cellules de sorties) ;
3. Cellules cachées (règles d’apprentissage).
Réseau de Hopfield
(mémoire auto-associative)
Objectif : retrouver de l’information dans un réseau par le
contenu
Caractéristiques :
1. La représentation de l’information est distribuée
2. Mémoire adressable par le contenu
3. Forte tolérance à la dégradation
Principe :
Données en entrée
Trouver un état stable
(en réponse)
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Mémoire auto-associative : réseau de Hopfield
a
c +1
+2
e
b
-1
-1
-1
+1
f -2
+1
État initial
Sélection de c
+3d
+3
-1
• Récupération d’une information
dans un réseau par le contenu
Exemple du calcul d’activation de c :
État 4 :
a
d
e
f
c = (-1 × +1) + (-1 × -1) + (+1 × +2) + (+1 × -1) = +1
4 états stables pour ce réseau :
État 1 :
État 2 :
État 3 :
- + + - + - -
g
• Les cellules sont à la fois des cellules
d’entrée et des cellules de sorties
a b c
- - + - +
- + - + +
a b c d e f g
- + - - + - -
A partir d’un certain temps, il n’y a
plus d’évolution quelque soit la cellule
sélectionnée : état stable (attracteur)
d e f g
- - - - + + + - - +
+ + - +
Lorsqu’on présente un objet, on veut
récupérer l’état le plus proche : autoassociatif
Plausibilité neuromimétique
Règle de Hebb (1949)
I = (X, Y)
Événement
Activité
sensorielle
Activité
motrice
Cible
Contexte
Stockage des relations par le biais
des forces de liaisons entre les unités du réseau
Potentialisation à long terme (LPC)
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Réseaux à compétition
Principes de fonctionnement :
1. Une couche de cellules qui reçoivent des signaux en
entrée ;
2. Sélection d’une cellule gagnante parmi les cellules de
la couche ;
Conditions d’utilisation :
1. Les cellules de la couche doivent réagir différemment
à des entrées différentes (mémoire)
2. Il faut un mécanisme de concurrence entre les cellules
La compétition s’arrête
lorsque le réseau atteint
un point fixe (cellule
gagnante) : état stable
c1
c2
-
+
c3
Connexions symétriques
Utilisation : la catégorisation
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