2. la psychophysique

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2. LA PSYCHOPHYSIQUE
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PLAN
• Origine, définitions et objectifs
• Démarche de la psychophysique contemporaine
• Exemple de loi : la loi de Bouguer-Weber
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Origine, définitions
et objectifs
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Origine
•
Le terme « psychophysique » désigne une discipline de la
psychologie dont les premiers travaux ont été réalisés par Weber
(1834), principalement sur la sensibilité tactile (cf. le compas de
Weber).
•
Ce terme a ensuite été systématisé par Fechner au milieu du XIX
siècle.
•
Les chercheurs s'accordent pour considérer que l'ouvrage fondateur
de cette discipline est l'ouvrage Eléments de psychophysique publié
par Fechner en 1860.
L1S1 F1 - 2. LA PSYCHOPHYSIQUE : Définition
G. Fechner (fondateur)
1860 : Publication de l’ouvrage
fondateur de la psychologie
expérimentale et de la
psychophysique
.
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Définitions
•
On distingue habituellement deux psychophysiques :
o la psychophysique classique (celle des origines)
o la psychophysique contemporaine.
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La psychophysique classique (définition)
•
Dans son sens primitif, le mot psychophysique désigne la science
nouvelle que Fechner a fondée.
•
La première psychophysique (psychophysique classique) se
définissait comme « une science de la mesure des sensations »
(Nicolas, 1998).
•
Dans son esprit elle était ‘une science exacte des rapports
fonctionnels ou de dépendance entre l’âme et le corps, et, en général,
entre le monde corporel et spirituel, physique et psychique (Nicolas,
1998).
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La psychophysique classique (définition)
Fechner distinguait deux parties dans la psychophysique :
•
la psychophysique interne dont l’objet était défini comme « l’étude
des rapports de l’âme avec le corps auquel elle est directement
attachée, c’est-à-dire les rapports des phénomènes psychologiques
avec les phénomènes physiologiques ».
•
la psychophysique externe dont l’objet était défini comme « l’étude
des rapports de l’âme avec le monde physique, c’est-à-dire les
rapports des phénomènes psychologiques avec les phénomènes
physiques extérieurs ».
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La psychophysique classique
Ainsi définie, par Fechner, la psychophysique était une théorie de la
mesure.
« l’organisme, en particulier au moyen de ses systèmes sensoriels,
fonctionne comme un instrument de mesure dans l’analyse des
informations qu’il traite » (Bonnet, 1991, p. 622).
Son objectif principal était d’isoler la sensation comme une donnée
élémentaire du psychisme et de dégager des lois générales.
À l'origine, l'objectif des psychophysiciens est même de découvrir la loi
psychophysique qui permet de mettre en relation l'esprit et la matière.
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La psychophysique contemporaine
La définition de la psychophysique contemporaine est différente, il ne
s'agit plus de mesurer la relation entre l'âme et le monde matériel.
Elle se définit comme « la discipline étudiant les relations
quantitatives entre les stimulations physiques et les sensations, ou
plus généralement les réponses, qu’elles engendrent » (Bonnet,
1991, p. 622).
L'objectif principal est donc de "mettre en relation la mesure physique du
stimulus avec la mesure quantitative d'un processus psychologique ou
d'un comportement" afin d'utiliser cette relation pour comprendre les
phénomènes psychologiques (Bagot, p. 18).
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La psychophysique contemporaine
La définition de la psychophysique contemporaine est différente, il ne
s'agit plus de mesurer la relation entre l'âme et le monde matériel.
Elle se définit comme « la discipline étudiant les relations
quantitatives entre les stimulations physiques et les sensations, ou
plus généralement les réponses, qu’elles engendrent » (Bonnet,
1991, p. 622).
L'objectif principal est donc de "mettre en relation la mesure physique du
stimulus avec la mesure quantitative d'un processus psychologique ou
d'un comportement" afin d'utiliser cette relation pour comprendre les
phénomènes psychologiques (Bagot, p. 18).
Exemple de question à laquelle la psychophysique tente de répondre :
Si j’ai un poids dans ma main d’un poids de 500 g, combien de grammes
faut-il ajouter à ce poids pour que je perçoive une différence (seuil
différentiel) ?
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La psychophysique contemporaine
Champs d'application :
•
Médical : diagnostic des déficits sensoriels,
•
Ergonomie : prise d’information en conduite automobile
•
Etc.
Thèmes (Richelle,1991) :
•
détermination des seuils absolus,
•
détermination des seuils différentiels et
•
construction d’échelles de sensations.
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La démarche
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Une psychophysique de l’information
La psychophysique actuelle est "une psychophysique de l'information".
Elle considère que l'on est en présence "d'un flux d'informations qui se
transforme et qu'il convient de décrire de manière adéquate au cours de
ces transformations.
Cette transformation est étudiée et analysée grâce à trois discipline : la
physique, la neuropsychologie et la psychologie cognitive.
• L'information, d'abord contenue dans le stimulus, est décrite à
l'aide des outils de la physique.
• Puis, transformée en information nerveuse par les organes
sensoriels, elle est décrite à l'aide des outils de la
neurophysiologie.
• Enfin, pour ce qui est de la construction de nos représentations,
elle est décrite à l'aide des outils de la psychologie cognitive."
(Bagot, 1999, p. 18)
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La psychophysique contemporaine
Continuum physique :
Exemple : un stimulus lumineux pur et homogène peut être
défini sur plusieurs dimensions orthogonales (indépendantes) :
• surface :
m2
(mètre carré)
• durée :
s
(seconde)
• longueur d'onde :
nm
(nanomètre)
• intensité énergétique : w
(watt)
• luminance :
cd/m2
(candela par mètre carré)
• contraste / fond:
%
(pourcentage)
• distance au sujet :
m
(mètre)
Continuum sensoriel :
- Échelles de
sensations
- Seuils absolus
- Seuils différentiels
Source : Bagot (1999)
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Trois apports de la psychophysique
La psychophysique a permis à la psychologie d’effectuer trois avancées
importantes :
•
Fondation de la psychologie expérimentale et de la psychologie
scientifique (cf. historique de la psychologie expérimentale)
• Méthodologique : mesure des seuils et des échelles de sensations
•
Théorique : formulation de lois psychophysiques
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Apport méthodologique
Mesure des seuils et élaboration
d’échelles de sensations
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Le comportement (réponse de jugement) comme
indicateur de la réponse sensorielle
Comme on ne peut pas accéder directement aux perceptions et aux
sensations d’un individu, le comportement (i.e., les réponses objectives)
est utilisé comme un indicateur des perceptions.
S
Rs
Rj
Stimulus
Réponse
sensorielle
Réponse de jugement
S
R
Stimulus
Réponse
(comportement)
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Exemple : les images consécutives
x
Psychologie - niveau comportemental (réponse) :
Les participants à des expériences disent voire « un cœur
rose avec un X vert au centre » (la couleur est une
sensation et non un attribut du stimulus).
Ces résultats confirment et complètent les résultats des
études neurophysiologiques sur les récepteurs
responsables de la vision des couleurs (cônes).
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Établir une échelle de sensations / mesurer des seuils
Pour pouvoir établir une correspondance entre le domaine physique et le
domaine sensoriel, il faut pouvoir mesurer les sensations.
Il faut donc disposer d'une échelle de mesure.
« La construction d'une telle échelle sensorielle, avec un point de départ
et des graduations, s'appuie sur la notion de seuil." (Bagot, 1999, p. 22).
Seuil = limite entre deux états : 1 (détection) et 0 ‘absence de détection)
(Bonnet, 1986).
La sensibilité varie en sens opposé à celui du seuil : si le seuil
augmente, cela signifie que la sensibilité diminue. Réciproquement, une
grande sensibilité signifie un seuil très bas.
Exemple : relèvement des seuils (i.e., diminution de la sensibilité
acoustique) après être allé en discothèque ou avoir écouté de la
musique avec un casque
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Deux types de seuils
On distingue deux types de seuils :
-
Le seuil absolu
-
Le seuil différentiel
Attention : ces deux seuils sont définis sur le continuum physique de la
dimension étudiée et leurs valeurs s'expriment dans les unités de la
grandeur associée au stimulus (ex : grammes, centimètres, etc.).
Source : Bagot (1999)
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Le seuil absolu (SA)
Définition théorique : pour une dimension donnée du stimulus, le seuil
absolu (SA) est la valeur minimale du stimulus pouvant provoquer une
sensation juste perceptible.
Définition opérationnelle : le seuil absolu est la valeur du stimulus qui a
une chance sur deux d'être perçue (le stimulus est perçu dans 50% des
cas).
Il permet de déterminer l'origine (i.e., la première graduation) des échelles.
Nota : la sensation correspondant au SA est la plus faible possible pour la
qualité sensorielle considérée. Un stimulus inférieur ne provoque pas de
sensation. Elle constitue donc l'origine de l'échelle des sensations, la
sensation "zéro" qu'on note R0.
Source : Bagot (1999)
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Le seuil différentiel (SD ou I)
Définition théorique : pour une dimension donnée du stimulus, le seuil
différentiel (SD) est la quantité minimale dont un stimulus doit varier pour
produire une sensation différente (JND : juste noticeable difference).
Définition opérationnelle : le seuil différentiel est l'écart entre deux
valeurs du stimulus qui a en général 75% de chances d'être perçu.
Il s'agit donc d'un écart de la valeur du stimulus par rapport à une valeur
initiale. Exemple : si la valeur d’un poids initial est de 400 g, il faut
ajouter au moins 20 g (SD = 20 g) pour percevoir une différence.
Nota : sur le plan des sensations, aux seuils différentiels correspondent
des écarts minimaux entre sensations. Ces écarts minimaux sont
généralement appelés JND (juste noticeable differences). La JND
constitue la plus petite graduation de l’échelle sensorielle. Un écart plus
faible n’est pas perceptible (ex : quand ont soupèse un poids de 400 g
puis un poids de 415 g, on ne perçoit pas de différence de sensation)
Source : Bagot (1999)
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Pour résumer :
Correspondance entre le continuum du domaine physique et le continuum
correspondant du domaine sensoriel :
S1
SA
SD1
R0
SD2
JND2
JND1
R1
S3
S2
Continuum
physique
SD3
JND3
R2
R3
Continuum
sensoriel
Échelle des sensations
Source : Adapté de Bagot (1999, p. 20)
SA = Seuil absolu, S = stimulus, R = réponse,
SD = seuil différentiel, JND = Just noticeable difference (écart juste perceptible)
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Apport théorique
Formulation de lois psychophysiques et de théories
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Formulation de lois psychophysiques
Le second apport de la psychophysique est d'avoir formulé des théories
et d’avoir mis en évidence des lois appelées lois psychophysiques
Loi psychophysique : fonction mathématique qui traduit la relation
entre les niveaux du stimulus et les niveaux de la variable
comportementale mesurée.
Exemples de théories :
-
Théorie de la détection du signal (non traitée dans ce cours)
Exemples de lois :
-
loi de Bouguer-Weber
-
loi de Fechner
-
loi de Stevens
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Formulation de lois psychophysiques
S
Rs
Rj
Stimulus
Réponse
sensorielle
Réponse de jugement
S
R
Stimulus
Réponse
(comportement)
R = (S)
Fonction mathématique qui traduit la relation entre les niveaux du stimulus
et les niveaux de la variable comportementale mesurée
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La loi de Bouguer-Weber
V = K.V
V / V = K
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La loi de Bouguer-Weber (1760 - 1831)
La loi de Bouguer-Weber a été découverte en 1760 par Pierre Bouguer
puis a été généralisée par Weber en 1831.
Weber a :
-
montré un fait curieux : nous sommes sensibles non pas à des
différences absolues mais à des différences relatives ;
-
formulé l'hypothèse suivante pour expliquer ce phénomène : « la
différence de sensation reste égale quand le rapport des excitations
reste égal »
Fechner a proposé la formule mathématique de cette loi :
 V = K.V
ou
V/V=K
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La loi de Bouguer-Weber (1760 - 1831)
La Weber a montré un fait curieux : nous sommes sensibles non pas
à des différences absolues mais à des différences relatives.
Par exemple dans une expérience de pesage de poids, si met dans l'une
des mains d'un sujet ayant les yeux bandés un poids étalon de 100 g, il
faudra mettre dans l'autre main du sujet un poids de 105 g (+ 5 g) pour
qu'il se rende compte la différence de poids.
On pourrait penser que cet écart reste constant, c'est-à-dire qu'à chaque
fois qu'on rajoute la même valeur (5 g), le sujet perçoit à nouveau une
différence. Ce n’est pas le cas.
Si l'on prend cette fois-ci un poids de référence de 200 g, il faudra mettre
dans l'autre main du sujet un poids de 210 g (+ 10 g) pour qu'il ressente
une différence.
Le seuil différentiel n’est pas constant mais est proportionnel à la valeur
du stimulus de référence.
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La loi de Bouguer-Weber
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La loi de Bouguer-Weber
et la mesure des poids
Source : Bagot (1999)
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La loi de Bouguer-Weber
Source : Bagot (1999)
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La loi de Bouguer-Weber
Source : Bagot (1999)
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Seuils différentiels et sensation de poids
Si la valeur du poids de référence est respectivement 300, 400, 500 g ou 3 kg,
combien de grammes faut-il ajouter à ces poids pour que le sujet perçoive une
différence (seuil différentiel) ?
Réponse : V
= K.V
Exemple : si la valeur (V) du stimulus de référence est 300 g, on obtient la
valeur du seuil différentiel (V) en multipliant cette valeur par la fraction de
Weber (k) = 0.05.
300 x 0.05 = 15 g
Il faut donc ajouter 15 g pour que le sujet perçoive une
différence de sensation par rapport au stimulus
d’origine.
300 g : I = 15 g : le sujet percevra une différence pour un poids de 315 g
400 g : I = 20 g : le sujet percevra une différence pour un poids de 420 g
500 g : I = 25 g : le sujet percevra une différence pour un poids de 525 g
Source : Bagot (1999)
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RÉFÉRENCES
• Bagot, J.-D. (1999). Information, sensation et perception.
Paris : Armand Colin (coll. Cursus).
• Bonnet, C., (1986). Manuel pratique de psychophysique. Paris
: Armand Colin (coll. U).
• Fröhlich, W. (1997). Dictionnaire de la psychologie. Paris : Le
livre de Poche
• Lieury, A.(1997). La psychologie est-elle une science ? Paris :
Flammarion (coll. Dominos)
• Reuchlin, M. (1983). Psychologie. Paris : PUF
• Roulin et coll. (1998). Psychologie cognitive. Rosny : Bréal