NEUROSCIENCES LS5 Psycho Les apprentissages

NEUROSCIENCES COGNITIVES
Licence de Psychologie LS5
APPRENTISSAGE ET MEMOIRE(S)
Mr Pierrefiche
[email protected]
UPJV, Amiens
Bloc 1 : Les Apprentissages
PLAN
• Les différents types d’apprentissages 2h
• Les différents types de mémoires 2h
• Les mécanismes moléculaires 2h
Qu’est ce que l’apprentissage ?
• Changement relativement permanent du
comportement d’un organisme, lié à ces
expériences, à la pratique, pour le meilleur
ou pour le pire..
• Ceci exclus les changements dus à la
maturation cérébrale ou à la physiologie
Qu’est ce que la mémoire ?
– C’est un apprentissage qui persiste dans le temps.
Traduit notre capacité à stocker et à rappeler des
informations.
– Notre mémoire stocke
•
•
•
•
•
Des expériences personnelles
Des émotions
Des préférences / ce que l’on n’aime pas
Des habiletés motrices (apprentissage moteur)
La connaissance des mots/languages…
• Fondamentalement : nous sommes fabriquées par nos
expériences qui ont été stockés dans notre SNC.
• Possible parce que notre cerveau a dévellopé la capacité
de stocker des informations.
Composants clés de la définition des apprentissages
1.
Un apprentissage se déduit de la performance
Si il n’y a pas de comportement a observer on ne peut pas dire avec certitude
que l’apprentissage a été un succés.
2. L’apprentissage implique un changement de l’état mental d’un organisme
On ne peut pas voir les structures neurologiques qui sous-tendent ce changement mais
en théorie elles existent. L’acquisition d’un savoir doit être codé ou représenté dans le cerveau.
3. L’apprentissage dérive de l’expérience
Ceci fait la distinction entre apprentissage et instinct (
Comportements présents dès la naissance ; phénomène d’empreinte chez les oiseaux..)
4. L’apprentissage est relativement permanent
Notion introduite pour éviter de confondre avec des changements non permanents
comme la fatigue
5. L’apprentissage se traduit par un changement dans le potentiel de comportement.
L’animal peut apprendre et se comporter comme si ce n’était pas le cas….
Il a le potentiel d’utiliser ces nouvelles connaissances
Autres points:
L’apprentissage se mesure par un changement de comportement
qui se traduit par une augmentation ou une diminution du comportement
Ex., En presence de flash : appuie sur la barre pour la nourriture
En présence de son : appuie sur la barre et recoit un choc electrique
Quels sont les autres facteurs pouvant influencer un comportement/une performance
en dehors de l’apprentissage ?
Fatigue — Changement temporaire / pas d’apprentissage
Motivation — labyrinthe: il y a apprentissage mais le rat n’est pas motivé pour
le montrer
Maturation — Peut affecter la performance mais ce n’est pas un apprentissage
(l’enfant qui ENFIN atteint le comptoir pour prendre un bsicuit dans le bocal)
Donc…finalement
• “L’apprentissage rassemble les processus
d’acquisition de nouvelles informations, alors
que la mémoire fait référence à la persistence
de l’apprentissage dans un état qui peut être
révélé plus tard..” (Squire, 1987).
Les différents types d’apprentissages
• Apprentissages non associatifs :
– Habituation
– Facilitation
• Apprentissages associatifs:
– Conditionnement Classique
– Conditionnement Opérant
• Apprentissage Cognitive et Social
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Apprentissages non associatifs
• Habituation
• Facilitation/Sensibilisation
Habituation et Sensibilisation sont différents des
réflexes
• La plupart des comportements apparraissent en réponse à des stimuli : ils
sont déclenchés plutot que produit spontanément.
• Forme la plus simple de comportement déclenché : reflexe.
-réflexe d’extension du genou (myotatique)
-Un bruit déclenche une réaction de trésaillement (startle response)
-Un “puff” d’air sur la cornée déclenche un clignement de l’oeil.
•
Un réflexe implique 2 éléments
-Un stimulus délenchant
-Une réponse correspondante à ce stimulus
• Les 2 sont liés
-présentation du stimulus provoque la réponse et la
réponse apparaît rarement sans le stimulus
•
La spécificité de ce lien = conséquence de l’organisation du SNC
Les réflexes simples impliquent trois neurons :
(1). Sensoriel (afférent) vers la moelle épinière
(2). Moteur (éfferent) vers les muscles
(3). Interneurone — Entre les deux premiers. Pas de communication directe.
ceci s’appelle un arc reflexe
•
Autres formes de comportements déclenchés
Deux des plus simples et plus communs changement de comportement sont :
(1). Habituation—Diminution progressive de l’amplitude d’une réponse
évoquée après présentations répétées du stimulus déclenchant.
(2). Sensibilisation— Augmentation progressive de l’amplitude de la
réponse évoquée après présentations répétées du stimulus déclenhant
Ex de procedures utilisées pour étudier l’Habituation et la sensibilisation
(stim répétées):
• 1. Attention visuelle chez l’enfant
Chez les bébés, un objet déclenche une réponse d’attention que l’on
évalue en mesurant le temps que l’enfant garde son regard sur l’ojet avant
de s’en détourner
Bashinski, Werner & Rudy (1985)
• 2. Réponse de tressaillement (effrayé) du rat (Startle response)
réponse défensive ; Davis (1974)
• 3. Sensibilisation locomotrice chez le rongeur sous l’effet d’une drogue
injectée.
De nombreuses drogues entraînent des stimulations motrices que l’on
mesure à chaque prise de drogues. L’installation d’une sensibilisation
stable après plusieurs Jours de traitement signe clairement les effets
délètéres de la drogue.
chambre stabilimétrique. Le rats sursaute et l’on
détecte le mouvement de la cage
Nous verrons les mécanismes de l’habituation et de la sensibilisation chez l”Aplysie
Etude de Davis (1974) Réponse de trésaillement chez le rat sous l’effet d’un son fort.
2 groupes de rats
-Chacun recoit 100 stim sonores a 30 sec d’intervalle (110-dB)
-présence d’un générateur de bruit ambiant dans lequel est entendu la stim
sonore à 100 dB
Groupe 1
Faible son envirronant
60-dB
Groupe 2
Fort son envirronant
80-dB
Sensibilisation comportementale aux drogues
• Protocole expérimental
INDUCTION
Abstinence
EXPRESSION
Sensibilisation comportementale aux drogues
• Mesure de la locomotion
Actimètre
Actitrack
Sensibilisation comportementale aux drogues
• Résultats
Ethanol 2g/kg
Saline
Distance parcourue
(103 cm) / 5 mn
5
4
***
3
***
***
2
1
0
Jours
H1
10
17
Caracteristiques de l’Habituation et de la
sensibilisation
• Sensibilisation souvent temporaire
-Peut durer une semaine/ 1mois mais n’a pas
généralement d’effets sur le long-terme. Cependant
plus le stimulus est fort et plus les effets durent
longtemps. In vivo : amphétamines sur un AN
• Habituation à court ou à long terme suivant les
intervalles de présentation entre les stimuli.
•
Intervalles courts  court terme : L’habituation
est rapide mais la récupération aussi
•
Intervalles longs long terme : Une stim par
jour. Récup plus longue.
Son toutes les 3s
Son 1f/j
Tones
Leaton, 1976
Son 1f/j
Au jour 1
Blocks of 30 Tones
Tones
Spécificité du Stimulus
Habituation est spécifique du stimulus
-SI vous changez le stimulus on voit une récupération de la réponse.
Sensibilisation n’est pas trés spécifique du stimulus
-Si un animal est éveillé et attentif, il l’est tout aussi bien à différents stimuli.
Effet d’un stimulus externe fort
Si on change la nature du stimulus on voit une récupération de la réponse d’habituation
On observe aussi une récupération si l’animal est laissé au repos = récupération spontanée
La réponse peut aussi être restorée si l’on présente un stimulus puissant = Déshabituation
Déshabituation = récupération de la réponse à un stimulus auquel on s’est habitué
si l’on présente un nouveau stimulus de nature différente.
Les différents types d’apprentissages
• Apprentissages non associatifs :
– Habituation
– Facilitation
• Apprentissages associatifs:
– Conditionnement Classique
– Conditionnement Opérant
• Apprentissage Cognitive et Social
21
Comment apprend-t-on ?
Principalement par association.
Notre cerveau connecte naturellement des
événements qui apparaissent en séquence
22
Apprentissage : Stimulus-Stimulus
Association entre 2 stimuli = conditionnement classique
23
Conditionnement Classique
Ivan Petrovich Pavlov (1849-1936)
• Physiologiste,
psychologue, médecin
• Prix Nobel 1904 de
Physiologie (système
digestif)
 Méthodologies
fondamentales pour
l’étude des
apprentissages
associatifs chez les
animaux
Expérience de Pavlov: Phase 1
Nourriture
US
Salivation
UR
Son
CS
RIEN
CR
Phase 2
• CS puis US, répétées
Phase 3
• CS induit CR
• Le seul son provoque la salivation
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Conditionnement Classique :
Les réponses émotionelles conditionnées
• Apprentissage d’évitement
• Phobies Conditionnées
– Little Albert; Watson et Rayner (1920)
– rat blanc (CS) pairé avec un son violent (effrayant) (US)
• Phobies Déconditionnées
- Jones (1924): Pierre et le lapin blanc
Lapin (US) pairé avec de la nourriture (CS) élimine la
peur de Peter pour le lapin.
• Publicités
• Drogues
• Aversion de goût ….etc
27
Video du petit Albert
http://www.youtube.com/watch?v=pVt0k9IPQ-A
Conditionnement Classique : propriétés
• Nous aide à comprendre les comportements
involontaires et nous renseigne sur les
événements futurs
• Extinction : CS (son) seul !!! La réponse
apprise disparaît..
• Récupération spontanée : CS seul, la réponse
apprise réapparaît après un délais suivant
l’extinction
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Conditionnement Classique : propriétés
Généralisation
de la réponse conditionnée (à un stimulus) à des
stimuli similaires (le métronome).
Discrimination
Répondre différemment à deux stimuli
parcequ’ils ne sont pas suivis des mêmes
événements..(distinguer entre un serpent
enroulé et une corde !!)
30
Les différents types d’apprentissages
• Apprentissages non associatifs :
– Habituation
– Facilitation
• Apprentissages associatifs:
– Conditionnement Classique
– Conditionnement Opérant
• Apprentissage Cognitive et Social
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Apprentissage : Réponse-Conséquence
On apprend à associer une réponse
à sa conséquence
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Conditionnement Opérant
Edward L. Thorndike (1949-1974)
Méthodologies pour étudier comment on
apprend des conséquences de nos actions =
Conditionnement instrumental.
Loi de l’effet:
Le comportement est appris parce que les
conséquences positives (état de
satisfaction) renforcent les connexions
entre stimulus (S) et réponse correcte (R),
alors que les conséquences négatives
(mauvaise réponse/état de déception)
affaiblissent les mauvaises connexions entre
S et R
Conditionnement Opérant
• Le conditionnement classique ne nous permet pas
de changer les événements
• Thorndike : les comportements s’expriment plus ou
moins suivant qu’ils produisent des conséquences
positives ou non : “la loi de l’effet”.
• B.F. Skinner appelera cette idée “Conditionnement
Opérant”: Le comportement d’un organisme “opère”
sur l’environnement afin de nous aider à atteindre le
but recherché.
• Processus actif d’apprentissage (pas comme pour
Pavlov)
34
Conditionnement Opérant: Examples
• Les “crises de nerfs” du petit dernier
sont punis  il y en aura moins
• Les “crises de nerfs” du petit dernier
attirent l’attention  il y en aura plus.
• Les machines à sous me rapporte  je
parie plus
• Je récompense le chien quand il s’assit
 il s’assira plus souvent.
Comment cela se produit-il?
35
Edward L. Thorndike invente “la boîte à problème”
• Insight learning ou Essai/erreurs ?
Edward L. Thorndike invente “la boîte à
problème”
• ...les courbes sont graduelles !!!
• L’animal apprend par essai/ereur
•  Principes d’apprentissages et théorie de
l’apprentissage par Thorndike
Principes d’apprentissages selon
Thorndike
• 3 conditions pour maximiser l’apprentissage :
– La Loi de l’effet (déja citée)
– La loi de “Recency”: la réponse la plus récente à le
plus de chance d’être reproduite.
– La loi de l’exercice : les associations Stim-Rép sont
renforcées avec les répétitions.
La théorie de l’apprentissage selon
Thorndike : 13 régles de base
• 1. La forme la plus basique de l’apprentissage est par
essai/erreur
• 2. L’apprentissage est progressif et pas par
clairvoyance (insightful..on n’a pas la science infuse…!!)
• 3. L’apprentissage n’est pas véhiculé par des idées
• 4. Tous les mammifères apprennent de la même
façon
La théorie de l’apprentissage selon
Thorndike : 13 régles de base
5. Loi de la “bonne volonté”. Si l’on interfère
avec un comportement dirigé vers un but
précis, on cré de la frustration; et demander à
quelqu’un de faire ce qu’il ne veut pas faire
est aussi frustrant.
• a. Lorsqu’on est prêt à agir, passer à l’action est
satisfaisant.
• b. Lorsqu’on est prêt à agir, ne pas le faire est
embêtant/génant/frustrant.
• c. Lorsqu’on n’est pas prêt à agir et qu’on nous force,
c’est tout aussi embêtant/génant/frustrant
La théorie de l’apprentissage selon
Thorndike : 13 régles de base
6. Loi de l’exercice: On apprend en faisant. On
oublie en ne faisant pas.
“c’est en forgeant qu’on devient forgeron”
• a. Les connexions entre S et R sont renforcées
lorsqu’elles sont utilisées.
• b. Les connexions entre S et R sont affaiblies
lorsqu’elles ne sont pas utilisées.
La théorie de l’apprentissage selon
Thorndike : 13 régles de base
7. Loi de l’effet: déjà citée.
8. Réponses multiples : un apprenant essaye
toujours plusieurs réponses avant de résoudre
un problème.
9. Attitute: désigne ce que l’apprenant SAIT déjà
avant le nouvel apprentissage (ses expériences
passées, son état présent..)
La théorie de l’apprentissage selon
Thorndike : 13 régles de base
10. “Prepotency of Elements”: Différentes
réponses au même environnement peuvent
être évoquées par différentes perception de
cet environnement.
Ces différentes perceptions seront soumises à
la prépondérance de différents éléments chez
des perceveurs différents.
La théorie de l’apprentissage selon
Thorndike : 13 régles de base
11. Réponse par analogie: Les problèmes
nouveaux sont résolus en utilisant des
techniques déjà employées pour résoudre des
problèmes analogues
12. Le glissement associatif (Shift): Si S
déclenche R, alors si Q est présenté en même
temps que S, il est probable que Q provoque
R.
La théorie de l’apprentissage selon
Thorndike : 13 régles de base
13. Appropriation (Belongingness): s’il existe un
lien naturel entre l’état de besoin d’un
organisme et les effets causés par la réponse
émise, alors l’apprentissage sera plus efficace
que si la relation n’est pas naturel.
Skinner et le Conditionnement Opérant
B.F. Skinner (1904-1990)
• Psychologue américain
• A l’origine du
“béhaviourisme radical”
• Skinner défini
l’apprentissage opérant
comme :
– Volontaire et dirigé vers un
but
– Contrôlé par ses
conséquences
– Renforcé si récompensé et
diminué si puni.
“Boîte de Skinner” ou Chambre de
Conditionnement Opérant
47
Principes du Conditionnement Opérant
•
Les conséquences du comportement augmente la fréquence
de ce comportement.
•
Plusieurs types de renforcements :
–
renforcements Positifs : lorsqu’un renforcement désiré est présenté
après execution du comportement que l’on attend (bonne réponse).
–
renforcements Négatifs lorsqu’un événement déplaisant disparaît
après éxécution correcte du comportement (soulagement par
éxécution de la bonne réponse)
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Conditionnement Opérant: Principes
•
La punition : apparition d’un événement déplaisant comme
conséquence d’une réponse. Cela décroît la répétition de
cette réponse
– La punition efficace doit :
• Apparaître immédiatement après le comportement
non désiré
• Etre constante
• Etre aversive sans être abusive.
49
Comment présenter le Renforcement ?
• Le Renforcement augmente la probabilité du comportement
qui suit.
– Si l’on récompense chaque réponse correcte : apprentissage rapide
mais s’éteint rapidement.
– Si l’on récompense de temps en temps les réponses correctes, alors
les réponses sont plus vigoureuses et gardées plus longtemps.
•  On peut aussi utiliser des ratio variables entre bonnes
réponses et récompense : meilleur des apprentissages ; plus
résistant à l’extinction.
50
Renforcement présentés
• Continue ou partielle
• A intervalle fixe ou variable
• Avec un ratio fixe ou variable.
51
Application des ratio variable à la
mesure de la motivation
Caractéristiques des apprentissages
par renforcements
•
•
•
•
Généralisation
Discrimination
Extinction
Récupération spontanée
53
Classique vs Opérant
Classique
Opérant
– Apprend association
entre US et CS
– Passif
– Réponses
suscitées/obtenues
– Associe réponse et
renforcement
– Actif
– Réponses émises
En commun …
– Apprentissage d’évitement
– Extinction et récupération spontanée
– Generalisation et discrimination
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Skinner et l’Education
•
Pour Skinner 5 obstacles aux
apprentissages :
1. Peur de l’échec
2. La tâche n’est pas assez
segmentée en étapes
3. Manque de consignes
4. Consignes peu clairs
5. Renforcements positifs
absents
•
Propose 5 solutions :
1. Donner un retour immédiat à
l’apprenant
2. Augmenter les étapes
3. Répétér les consignes
4. Travailler des tâches les plus
simples aux plus complexes
5. Renforcements positifs à
donner
Les différents types d’apprentissages
• Apprentissages non associatifs :
– Habituation
– Facilitation
• Apprentissages associatifs:
– Conditionnement Classique
– Conditionnement Opérant
• Apprentissages Cognitif et Social
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Apprentissage Cognitif
• “Apprentissage latent” : apprentissage qui devient
évident seulement lorsque le renforcement est
effectué
– Cartes cognitives des rats de Tolman
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Apprentissage Cognitif
• “Insight learning” : Eurêka !!!
Des psychologues allemands (1920-1930)
distinguaient entre :
-Pensée reproductive : réutilisation des
expériences précédemment vécues et
-Pensée productive : nouvelle restructuration
(reconsidération) du problème qui mène à
l’émergence de la solution en comprenant les
liens entre les différentes parties d’un problème
et non par essai/erreur….Insight Learning !!
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Insight learning : Kohler (1925)
Apprentissage social
(apprentissage par observation)
Concerne les animaux
supérieurs et l’Homme :
Observation et
mimétisme
Mécanismes par les
neurones dits “miroirs”
dans différentes
structures cérébrales
60
L’apprentissage par
observation débute très tôt
Ici un enfant de 14 mois
imite ce qu’il voit à l’écran.
61
Les expériences de Bandura
Bandura (1961) montre
que les individus
(notamment les enfants)
apprennent en imitant
les autres, que le
renforcement soit positif
ou négatif.
62
Applications de l’apprentissage par observation:
travaux de Bandura
1) Les modèles
antisociaux (famille,
voisins, télé) ont des
effets antisociaux
chez l’apprenant.
2) Les modèles
prosociaux (positifs)
ont des effets
prosociaux
Gentile (2004) démontre
l’influence négative de la
violence à la télé, dans les
jeux vidéos, dans les
vidéos sur les jeunes
enfants
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Comportement agressif
• Les enfants apprennent l’agressivité par
observation
• Punir n’empêche pas cet apprentissage mais
inhibe son expression.
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Théorie de l’apprentissage social selon
Bandura
Les gens apprennent les comportements sociaux principalement en
observant les autres plutôt qu’en expérimentant par eux-mêmes
(différent de l’opérant !!): apprentissage par observation.
Pour ce type d’apprentissage on doit :
•
•
•
•
Faire attention au comportement du modèle
Se souvenir de ce qui a été observé
Etre capable de refaire le comportement observé
Etre motivé pour refaire ce comportement.
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