Chapitre 1. Les mémoires 1. Registres de l information sensorielle

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1 Chapitre 1. Les mémoires Au moyen de recherches expérimentales, d observations, d études des troubles de la mémoire et du langage et d enregistrements de l activité du cerveau, les chercheurs ont mis en évidence l existence de différentes mémoires. Les durées et les capacités de stockage permettent de distinguer cinq catégories de mémoires : - Les registres de l information sensorielle ; - La mémoire à court terme ; - La mémoire de travail qui est constituée d un administrateur central, d une boucle articulatoire, d un calepin visuo-spatial, et d une mémoire tampon épisodique. Elle opère dans la plupart des tâches que nous effectuons tout au long de la journée. - La mémoire à long terme dont la capacité et la durée de stockage peuvent être théoriquement illimitées. Toutes ces mémoires sont mises en œuvre dans nos activités quotidiennes. La mémoire à long terme contient différents souvenirs et connaissances : souvenirs d événements qui ont marqué notre vie, mémoire du sens des mots et de objets et des situations, connaissances encyclopédiques et schématiques mais aussi procédures tant motrices (comment je fais pour marcher, comment je fais pour démarrer la voiture ) que mentales (comment je fais pour lire, comment je fais pour comprendre un texte ). Ces informations sont stockées soit sous forme verbale soit sous forme imagée. Les images étant aussi bien visuelles (iconiques), qu auditives (échoïques), olfactives, tactiles ou kinesthésiques. Registres de l information sensorielle, mémoire à court terme, mémoire de travail, mémoire à long terme, mémoire épisodique, mémoire autobiographique, mémoire sémantique, mémoire déclarative, mémoire encyclopédique, mémoire procédurale, sont autant d intitulés qui témoignent de la multiplicité des approches de la mémoire. L objet de ce chapitre n est pas de faire une étude approfondie de ces différentes mémoires mais d en esquisser une description permettant de situer la mémoire sémantique dans cet ensemble. Cette énumération des termes désignant les différentes mémoires fait ressortir une opposition entre les intitulés qui font référence à un axe chronologique et ceux qui dénomment des contenus. La description des contenus et de leur organisation concerne essentiellement la mémoire à long terme dont fait partie la mémoire sémantique. L approche chronologique permet de situer les différentes mémoires et d en préciser les propriétés. Les registres de l information sensorielle, la mémoire à court terme, la mémoire de travail, la mémoire à court terme et la mémoire à long terme sont différentes catégories de mémoire correspondant à une organisation allant d un stockage de l ordre de quelques centièmes de secondes à un stockage à long terme. Les propriétés et les caractéristiques de ces mémoires ont fait l objet de nombreuses études. Les données expérimentales et les observations faites en neuro-psychologie tendent à valider l existence et la spécificité de ces différentes mémoires. On en trouvera une description précise et argumentée dans l ouvrage d Alan Baddeley traduit en français et intitulé «La Mémoire Humaine» (Presses Universitaires de Grenoble, 1993). 1. Registres de l information sensorielle Les registres de l information sensorielle désignent des lieux où l information sensorielle est stockée après une présentation très courte (quelques dizaines de millisecondes). Ce stockage est court, généralement inférieur à une seconde. La dénomination de ces registres

2 sensoriels varie selon le type de stimulation : lorsque le stimulus est visuel on parle de mémoire iconique, lorsqu il est auditif de mémoire échoïque (Neisser, 1967). Les exemples où cette situation se rencontre dans la vie quotidienne sont à trouver dans les tâches de surveillance de radar, de conduite rapide ou de contrôle qualité. A chaque fois la durée de présentation des stimuli est courte et ne permet pas un traitement complet de l information. Certaines présentations de générique de film ou de sous-titres sont tellement rapides qu elles ne peuvent être traitées qu après l effacement de l image. Le paradigme expérimental qui a été codifié par Sperling (1960) pour étudier ces registres sensoriels montre qu ils s exercent dans des situations où les durées de présentation des stimuli sont très courtes. Sperling présente durant 50 millisecondes 3 rangées de quatre lettres. La tâche du sujet est de rappeler tout ce dont il se souvient (cf. figure 1). Dans ces conditions, les sujets rappellent en moyenne 4 à 5 lettres. La capacité de la mémoire iconique est d environ 4 à 5 unités, c est l empan mnésique immédiat. Le rappel doit être immédiat car 500 millisecondes après la présentation des stimuli la performance est quasiment nulle. C est dire que la durée du stockage est courte. Comment expliquer que les rappels soient si faibles? Une explication possible serait que durant 50 millisecondes les sujets n ont le temps de ne percevoir que 4 à 5 lettres? Pour tester cette hypothèse, Sperling réalise une expérience reprenant le paradigme décrit précédemment en ajoutant un signal sonore indiquant quelle rangée doit être rappelée : première ligne, seconde ligne ou troisième ligne. Lorsque ce signal est présenté durant les 100 ms qui suivent la présentation des stimuli, la performance est maintenue, elle reste égale à 4/5 lettres. Si le signal apparaît après 500 ms. la performance est dégradée elle peut tomber jusqu à 10 % de réponses correctes. L explication serait que durant les 100 millisecondes qui suivent la présentation des stimuli, l image reste présente sur la rétine et donc le sujet peut la lire. C est ainsi que l indication de la ligne qu il faut rappeler ne dégrade pas la performance. Il s agit bien de la lecture d une image rémanente puisque si on superpose un stimulus masquant (simple flash lumineux, suite de traits ou de lettres) après la présentation des 12 lettres la performance est fortement détériorée. En revanche, si les lettres sont projetées sur un œil et le masque sur l autre œil, la performance n est pas affectée. La trace utilisée dans la mémoire sensorielle est bien périphérique, elle se situe au niveau de la rétine. Les processus biochimiques qui transforment la lumière en message électrique qui va se propager le long du nerf optique ont une durée d extinction non négligeable. La rétine comme l écran de télévision a une rémanence qui fait que l image persiste quelques temps (environ 100 ms.) après la disparition de la stimulation. Ce temps est utilisé pour procéder à des traitements de l image tels que la lecture. Ces données ont permis à Sperling d affirmer que la mémoire iconique met en jeu deux processus : - une image consécutive, simple rémanence de la trace sensorielle qui dans le cas de la vision peut durer aux alentours de 100 ms. Pendant cette période la trace sensorielle reste inscrite sur les récepteurs. Dans le cas de la vision l image provoquée par la stimulation résulte de la décomposition des photorécepteurs, c est à dire d un processus chimique relativement lent à s effacer. L image persiste donc après la fin de la stimulation. C est cette rémanence qui fait qu au cinéma nous ne percevons pas une suite d images fixes (25 images par secondes) mais un enchaînement donnant l impression du mouvement ; - le traitement de certains éléments de cette image, traitement commencé au début de la stimulation et se poursuivant alors même que la stimulation a cessé. Par traitement on entend la mise en œuvre d opérations cognitives liées à la tâche que doit réaliser le sujet : lire les lettres qui sont présentées, identifier les mots qui sont entendus L idée est donc que les traitements cognitifs initiés lors de la

3 présentation des stimuli se poursuivent sur l image consécutive jusqu à ce que celle-ci disparaisse. C est par abus de langage que l on parle de «mémoire sensorielle» le terme de registre sensoriel décrit mieux la rémanence qui permet le développement de différents traitements alors que la stimulation a cessé. En résumé, une stimulation produit des modifications biochimiques dont l effacement est lent. Le système cognitif traite cette image rémanente.

4 Figure N 1 : Séquence de présentation des stimuli permettant de mettre en évidence et d expliquer le fonctionnement de la mémoire sensorielle iconique. Douze lettres (4 lettres présentées sur 3 lignes) sont présentées durant 50 millisecondes, à l issue de cette présentation un signal sonore indique quelle ligne doit être rappelée (l écart entre la fin de la présentation des lettres et le signal est varié), ce signal déclenche le rappel. Stimuli présentés X T B L U I A S K D Z F Séquences des opérations Présentation de la suite de lettres Signal sonore Rappel 50 millisecondes 2. La mémoire à court terme Comme pour les registres sensoriels, l existence d une mémoire à court terme a été mise en évidence et étudiée en utilisant un protocole expérimental bien précis. La méthode consiste à présenter une liste d items généralement des mots. Chaque item est présenté une seule fois. La durée de présentation et la succession des stimuli sont telles que le sujet n a pas la possibilité de procéder à des autorépétitions. A la fin de la présentation de la liste le sujet doit rappeler tous les items dont il se souvient. La description de ce protocole expérimental ne doit pas masquer que cette épreuve renvoie à des situations familières telles que retenir un numéro de téléphone qui est présenté oralement, transcrire un message oral ou se souvenir des noms présentés dans un générique. Dans tous les cas, les items se succèdent à une cadence rapide 1 de sorte que l auditeur ou le lecteur ne puisse ni répéter mentalement ni faire un traitement profond du stimulus présenté. La capacité de la mémoire à court terme est limitée à 7 (+ ou deux) unités ou schunks 2, quelque soit la longueur de la liste présentée. En fait, il est possible d augmenter la quantité de matériel retenu en constituant des groupes (schuncks). C est ainsi qu Ehrlich (1972) a montré que les stimuli soient des lettres, des mots de 2, 3 ou 4 syllabes ou des phrases de 2, 3 ou 4 mots les sujets étaient toujours capables de rappeler entre 6 et 7 unités différentes : pour les mots isolés, la capacité de rétention variait donc de 12 à 24 syllabes ; pour les phrases la capacité de rétention allait de même de 12 à 24 mots mais dans tous les cas, le nombre d unités (lettres, mots ou phrases) rappelées était compris entre 6 et 7. 1 Contrairement à ce qui se passe dans le paradigme mis en œuvre dans l étude des registres sensoriels les stimuli ne sont pas présentés simultanément mais successivement. 2 Un schunk est un groupe de base. Lorsque des mots sont présentés, le mot compose un schunk, lorsque des phrases composées d un sujet, d un verbe et d un complément, ces phrases sont des schunck, lorsque ces phrases sont composées de plusieurs propositions, ces phrases sont des schunck

5 Dans la vie de tous les jours on est amené à éprouver l efficacité de ces regroupements. Ainsi nous regroupons généralement par dizaine les chiffres qui composent notre numéro de téléphone. Lorsque nous communiquons ce numéro, nous le faisons non en énumérant les unités : six, zéro, quatre, huit, trois, neuf, sept, cinq, deux, huit, mais en regroupant : soixante, quarante huit, trente neuf, soixante quinze, vingt huit. Ces regroupements facilitent la rétention. La mémoire à court terme se caractérise par un oubli massif dans les quelques secondes qui suivent la fin de la présentation de la liste. Comme il était précisé précédemment, cet oubli n apparaît que si le sujet n a pas la possibilité de répéter les items qu il a perçu ou d en faire un traitement profond. Pour étudier cette mémoire Brown (1958) et Peterson (1959) ont mis au point un protocole permettant d éviter l autorépétition et le traitement profond. Il consiste à régler la cadence de présentation des stimuli de sorte à éviter le développement de ces deux processus. Dans cette même intention, durant le temps qui sépare la fin de la présentation des stimuli du début du rappel, il est demandé aux sujets de réaliser une tâche dite tâche tampon consistant habituellement à compter à rebours de deux en deux. Cette tâche de comptage peut varier de 0 à 18 secondes. Occupé à effectuer cette tâche, le sujet ne peut répéter les stimuli qui lui ont été présentés. L expérience montre qu à partir de 18 secondes, l oubli est massif. Nous faisons cette expérience quotidiennement lorsque lors de la prise de note nous tentons d écrire intégralement ce que l enseignant dit. Cette mémoire a souvent été comparée à un réservoir a capacité limitée qui stocke de façon provisoire des informations. Lorsque le réservoir est rempli l entrée de toute nouvelle information ne peut se faire qu en remplacement d une unité ancienne. Lorsque les 7 premiers éléments sont stockés, l intégration de nouveaux amène à effacer les anciens. Tout se passe comme si la mémoire à court terme était une boite dont la contenance était limitée à 7 objets. Lorsque cette limite est atteinte, il n est possible de faire entrer un objet que si un autre est enlevé. C est ce que tend à prouver l étude des effets sériels. Par effets sériels on entend ici les effets induits par l ordre de présentation des stimuli. Au cours des rappels, des effets de positions sérielles (cf. fig. 2) sont observés : les premiers et les derniers stimuli présentés sont mieux rappelés que les stimuli intermédiaires. On désigne par effet de primauté le fait que les premiers stimuli de la liste sont mieux rappelés que les stimuli du milieu et par effet de récence le fait que les derniers stimuli sont mieux rappelés que ceux du milieu. La courbe de rappel a une forme en U dissymétrique. Dans le cas d un rappel immédiat, la branche de droite (derniers stimuli présentés) est plus élevée que celle de gauche (premiers stimuli présenté) : l effet de récence est supérieur à l effet de primauté. Dans le cas d un rappel différé, la branche de gauche (premiers stimuli présentés) est plus élevée que celle de droite (derniers stimuli présentés) : l effet de primauté est plus important que l effet de récence. Pour comprendre les déterminants de l effet de récence et de l effet de primauté il faut décrire les facteurs qui les font varier. Pour ce qui est de l effet de récence il faut noter qu il est particulièrement diminué dans deux conditions : a) lorsque la durée de l intervalle entre la fin de la présentation de la liste et le rappel est augmentée ; b) lorsque durant cet intervalle des tâches interférentes sont développées. Dans ces deux conditions, l effet de récence est diminué et peut même être supprimé. En revanche, l effet de récence n est pas modifié par les variables qui déterminent la performance en mémoire à long terme. L effet de récence ne dépend pas de :

6 - la fréquence d usage des mots. La fréquence d usage est un indicateur du niveau d utilisation du mot dans un corpus donné. On calcule combien de fois, un mot est rencontré dans un corpus. Ce corpus peut être écrit (ensemble des romans du XVIII siècle ) ou oral (ensemble des conversations enregistrées dans un contexte donné ). On dira qu un mot est fréquent s il a été très utilisé dans le corpus de référence. En revanche, on dira qu il est rare s il a été peu rencontré. En fait la fréquence d usage est un indicateur de la familiarité et donc de la disponibilité du mot dans la mémoire du sujet (Rossi, 1985). Or, les recherches sur la mémoire à long terme indiquent que plus les mots sont fréquents meilleure est leur rétention en mémoire à long terme. Cette fréquence d usage n affecte pas l effet de récence. - le rythme de présentation. En mémoire à long terme plus ce rythme est lent meilleure la rétention. Dans la mesure où le sujet ne peut ni répéter les stimuli qui lui sont présentés ni en faire un traitement profond, le rythme de présentation n a pas d effet sur l effet de récence. - les relations sémantiques entre les items. En mémoire à long terme, plus les relations sémantiques entre les items à retenir sont fortes meilleure sera la rétention. Ces relations sont sans effet sur l effet de récence. - la longueur de la liste. En mémoire à long terme, plus la liste est longue moins la rétention est bonne. Or, la longueur de la liste ne modifie pas l ampleur de l effet de récence. - l effet de récence n est pas touché dans l amnésie de Korsakoff. Dans l amnésie de Korsakoff, les malades sont incapables de nouveaux stockages à long terme alors même que la mémoire à court terme n est pas affectée. Cette amnésie antérograde est associée à des lésions de l hippocampe. Toutes ces données montrent la spécificité de l effet de récence. En revanche, l effet de primauté est du à l attention portée aux premiers stimuli et au manque d interférence 3 affectant les premiers items. Or, ces deux facteurs ont des effets incontestables sur la mémoire à long terme. L attention portée aux stimuli est évidemment une condition nécessaire à leur mémorisation en mémoire à court terme. Quant à l interférence, c est une des causes principales de l oubli. Les similitudes entre les stimuli appris ou à apprendre amènent à des confusions qui détériorent les performances. La caractéristique essentielle de la mémoire à court terme est évidemment la durée de stockage qui ne dépasse pas quelques minutes. Au-delà l effacement est quasi total. Imaginons l encombrement de notre mémoire si tous les événements liés à la mémoire à court terme (rétention de numéros de téléphone, des discussions ) n étaient pas effacés ou si nous n avions pas la possibilité de sélectionner ce qui doit être retenu. Dans la description qui vient d être faite on trouvera nombre d arguments en faveur de l existence d une mémoire à court terme différente de la mémoire à long terme. L étude du vieillissement fournit d autres faits en faveur de cette dualité. Chacun a pu observer des personnes âgées qui se souviennent parfaitement des poèmes appris à l école primaire mais qui ne savent plus où elles ont mis leurs clés, si elles ont fermé la porte, éteint la lumière Les observations faites à propos de différentes amnésies confirment l existence d une mémoire à court terme différente de la mémoire à long terme. Les amnésies antérogrades qui concernent l oubli d événements survenus après l accident aussi bien que les amnésies 3 Interférence : «Altération d une performance résultant d une activité ou tâche intercalée ou concurrente. Dans le domaine de la mémoire, l interférence concerne l altération de l acquisition en mémoire, mise en évidence dans une épreuve de récupération (rappel ou reconnaissance), dont la cause peut être identifiée dans un apprentissage antérieur (interférence proactive) ou dans un apprentissage intercalé entre l apprentissage initial et le test de rétention.» Dictionnaire de Psychologie, Doron, Parot, 1991, PUF : Paris.

7 rétrogrades qui touchent le passé du malade peuvent se manifester alors même que la mémoire à court terme n est pas atteinte. Le malade oubliant les faits du passé réussit les épreuve de mémoire à court terme restituant un nombre de réponses correctes équivalent à celui du bien portant. Les structures cérébrales impliquées dans la mémoire à court terme diffèrent de celles dans lesquelles sont stockés les souvenirs. S il est généralement admis que mémoire à court terme et mémoire à long terme possèdent des propriétés différentes et remplissent des fonctions différentes en revanche, la distinction entre mémoire à court terme et mémoire de travail est en discussion. Pour nombre d auteurs actuels, cette distinction n a plus lieu d être, le mémoire de travail remplit les fonctions de la mémoire de la mémoire à court terme, pour d autres la mémoire à court terme est nécessaire à la mise en œuvre de la mémoire de travail. Seule l existence de supports cérébraux différents permettrait, dans l état de nos connaissances actuelles, de trancher en faveur de l autonomie de ces deux structures.

8 Figure N 2. Courbe des effets sériels en mémoire à court terme. Les deux courbes donnent le pourcentage de rappels corrects en fonction de l ordre de présentation des stimuli. On peut ainsi lire sur la courbe rouge que 60 % des sujets ont rappelé le premier item de la liste, 58 % le second, 56 % le troisième La courbe bleue décrit les résultats dans la situation où les sujets doivent rappeler la liste apprise dès la fin de sa présentation. On peut observer que les premiers items présentés (effet de primauté) et les derniers (effet de récence) sont mieux rappelés que les items du milieu de la liste. La courbe rouge donne les résultats de l épreuve lorsque le rappel est différé, les sujets faisant une tâche tampon (par exemple, compter à rebours) entre la fin de la présentation de la liste et le début du rappel.

9 Pourcentages de rappels rappel immédiat rappel différé Série1 Série Rang de présentation des items 3. La mémoire de travail Pour Baddeley (1993) 4, la mémoire de travail permet de maintenir disponibles des informations perçues et d activer les connaissances et les procédures qui sont nécessaires à leurs traitements. En fait elle mobilise et gère les informations et les procédures nécessaires à la réalisation des différentes tâches. Elle joue un rôle déterminant dans la compréhension du langage, la résolution des problèmes, la réalisation de tâches de complexités variables, l acquisition de nouvelles connaissances ainsi que le traitement des images et de l espace. La 4 Cette présentation est directement inspirée de l ouvrage de Baddeley dont on trouvera les références dans la bibliographie.

10 définition proposée par Baddeley souligne que la mémoire de travail ne saurait être confondue avec la mémoire à court terme. Dans la mémoire à court terme, les conditions de présentation ne permettent pas de développer des traitements complexes puisque les stimuli ne sont présentés qu une seul fois à une cadence suffisamment rapide pour empêcher l autorépétition et les traitements nécessitant du temps (Sperling, 1960). En revanche, on peut considérer que les traitements développés dans le cadre de la mémoire de travail opèrent sur des informations maintenues en mémoire à court terme avant d être l objet d analyses et de traitements complexes. Le développement des études sur la mémoire de travail tend si ce n est à faire disparaître du moins à minorer le rôle et la fonction de la mémoire à court terme. La mémoire de travail est constituée d un administrateur central, d une boucle articulatoire, d un calepin visuo-spatial et d une mémoire tampon (buffer) qui stocke temporairement les informations. L articulation de ces différentes structures est représentée sur la figure N L administrateur central Comme son nom l indique il décide lequel des trois autres systèmes (boucle articulatoire et calepin visuo-spatial) doit intervenir ou, si nécessaire, il coordonne leurs interventions réciproques. C est un contrôleur qui focalise l attention sur certains aspects de la tâche ou des stimuli, sélectionne les informations pertinentes, active les parties de la mémoire à long terme concernées et déclenche l exécution des programmes de traitements nécessaires à la réalisation de la tâche. Ce contrôleur agit aussi bien sur la saisie des informations que sur leurs traitements. Il coordonne les opérations cognitives mises en œuvre, mobilise les procédures de traitement et active les contenus nécessaires à la réalisation de la tâche. Par procédure de traitement on entend des savoir-faire cognitifs (procédures qui permettent de lire, de comprendre, de compter, de calculer ) ou moteurs (opérations qui doivent être mise en œuvre pour démarrer la voiture, changer une roue, appliquer une recette culinaire ). Par contenu on entend les connaissances : ce que je sais à propos du volcan, de la voiture, des dinosaures. L administrateur central fixe et organise les priorités déterminant l ordre dans lequel les traitements doivent être effectués par les systèmes esclaves. Selon Baddeley (1996), il remplit quatre fonctions : a Coordonner les opérations liées à la réalisation de différentes activités. La coordination des opérations concerne aussi bien la suite des opérations nécessaires à la réalisation d une tâche que la gestion de deux tâches simultanées. Dans les situations de doubles tâches telles que conduire et téléphoner le système doit partager l attention, donner selon le moment priorité à l une d entre elles. Gérer l attention apportée aux tâches verbales et aux tâches visuo-spatiales mais aussi contrôler, coordonner et articuler l ordre des traitements qui doivent être effectués. Cette gestion comporte aussi la résolution des conflits et l'établissement des priorités. Lors de la conduite sur autoroute, lorsque les conditions météorologiques sont bonnes, le chauffeur peut discuter avec ses passagers, en revanche, s il aborde une partie du trajet difficile il négligera ses échanges et même les interrompra. L administrateur central décide de l orientation de l attention du conducteur. La coordination des opérations à l intérieur d une tâche donnée concerne aussi bien la gestion des opérations effectuées en parallèle que la modification de l ordre habituel des traitements. Il peut s agir par exemple des retours en arrière qui au cours de la lecture permettent de revenir sur une information pour la vérifier ou pour préciser certains de ces aspects. Il en est de même de l ordre dans lequel les calculs doivent être faits pour résoudre un problème. Cette coordination s impose aussi dans les activités liées aux savoir-faire moteur. Les exemples peuvent être trouvés dans la conduite automobile où l on doit adapter sa façon de conduire en fonction de l état de la route, sèche, mouillée, enneigée, verglacée

11 La sélection concerne aussi les stimuli ou les propriétés de ces stimuli sur lesquels l attention doit être porté : caractéristiques du véhicule que l on dépasse, type de chargement et danger qu il peut présenter b Rompre les automatismes. Il s agit d inhiber des traitements automatiques afin de permettre la réalisation des traitements impliqués par la tâche. La tâche STROOP (1935) illustre bien cette fonction. Dans cette situation le sujet doit dénommer la couleur de l encre de mots qui désignent des couleurs (cf. fig.3). Cette tâche apparemment simple s avère compliquée du fait que la lecture et l activation du sens du mot lu sont automatiques et rapides. Ainsi, il y a conflit entre la réponse de lecture qui active les sens associés au mot désignant une couleur et la réponse de dénomination qui correspond à une autre couleur. Dans ce cas, l administrateur central a pour fonction d inhiber la réponse de lecture et de permettre à la réponse de dénomination de s exprimer. On trouvera sur la figure N 3 un type de matériel utilisé pour mettre en évidence l effet STROOP. c Sélectionner les informations qui doivent être traitées ou activées et inhiber celles qui doivent l être. Cette sélection concerne aussi bien les stimuli qui doivent être pris en compte, les caractéristiques des stimuli qui doivent être prises en compte que les connaissances qui sont disponibles en mémoire. Choisir l information pertinente est essentiel dans nombre de tâches. L exemple du diagnostic de panne ou du diagnostic médical illustre parfaitement la situation. Ces diagnostics reposent sur la capacité à isoler les symptômes pertinents et à ignorer les autres. Au-delà du choix des stimuli la sélection des connaissances stockées en mémoire qui doivent être activées est tout aussi importante. Cette sélection peut être illustrée par l activation d un sens particulier (acception) du mot lu et simultanément, l inhibition des autres sens. Compte tenu de la polysémie du langage cette activité est très fréquente dans la communication verbale. Ainsi, par exemple, le lexème ombilic désigne le «nombril», la «dépression se situant à la base ou à au sommet de certains fruits», la «partie centrale d un plat ou d une assiette quand elle est en saillie arrondie», une «dépression peu étendue et creuse, cuvette au fond d une vallée glacière», ou une «plante à racine tubéreuse (crassulacées), dont une variété à fleurs pendantes est appelée nombril de vénus.»(dictionnaire Le Robert, 1995). Le choix d un de ces sens se fait de façon automatique au cours de la lecture. Il dépend du contexte. Il est effectué par l administrateur central.

12 Figure N 3. Exemple d épreuves correspondant au test Stroop (1935). Les sujets doivent dénommer le plus vite possible la couleur des pastilles et de l encre avec laquelle les mots sont écrits. La dénomination des couleurs des pastilles et de la couleur de l encre avec laquelle sont écrits des mots n évoquant pas les couleurs (table, livre, farine, sel) se fait sans difficultés. En revanche, la dénomination de l encre avec laquelle les mots désignant d autres couleurs ou désignant des associés à ces couleurs (ciel, citron, sang, prairie) est ralentie. Ce phénomène est généralement expliqué par la compétition entre réponse de lecture et réponse de dénomination. La lecture des mots est automatique et rapide. Cette lecture aboutit à l activation des signifiés qui sont associés au mot. La réponse de lecture doit donc être inhibée pour permettre l expression de la réponse de dénomination. Cette compétition entre réponse de lecture et réponse de dénomination engendre un conflit lorsque les deux réponses appartiennent au même champ sémantique. Dans cette situation, le rôle de l administrateur central consiste à inhiber la réponse de lecture afin de permettre l expression de la dénomination. L effet STROOP peut être mis en évidence avec d autres matériels, citons par exemple le dessin d un animal sur lequel est écrit le nom d un autre animal (dessin d un chameau comportant en son centre le mot OURS), la tâche des sujets étant comme précédemment de désigner l animal représenté. Tâche de dénomination de couleurs ROUGE VERT JAUNE BLEU BLEU JAUNE ROUGE VERT JAUNE ROUGE JAUNE VERT BLEU VERT ROUGE JAUNE VERT BLEU CIEL CITRON SANG PRAIRIE SANG CIEL PRAIRIE CITRON SANG CITRON SANG CIEL PRAIRIE CIEL CITRON PRAIRIE SANG CIEL TABLE LIVRE FARINE SEL LIVRE SEL FARINE TABLE FARINE LIVRE SEL TABLE FARINE SEL LIVRE TABLE FARINE LIVRE

13 d- L activation, le maintien en activité et la manipulation des informations ou des procédures stockées dans la mémoire à long terme. C est évidemment une des fonctions essentielles de l administrateur central. Il recherche et active aussi bien les procédures que les connaissances qui sont nécessaires pour effectuer une tâche mais aussi il les maintien en activité et les manipule. En ce sens, il va agir sur les informations stockées provisoirement en mémoire à court terme et donc empêcher leur effacement. Il va leur appliquer des traitements dont le résultat pourra être l objet d une réponse explicite ou implicite, transitoire ou stockée en mémoire à long terme. La recherche, la mise en œuvre et l adaptation des procédures pertinentes sont évidemment nécessaires mais au-delà de la mise en œuvre des procédures connues il faut s adapter aux situations nouvelles en recombinant les procédures anciennes ou en en créant d autres. L administrateur central remplit cette fonction fondamentale. C est dire son importance aussi bien dans l utilisation des connaissances stockées en mémoire que dans l élaboration de nouvelles connaissances. Ce système central gère ce que les informaticiens appèlent des systèmes esclaves, à savoir la boucle articulatoire et le calepin visuo-spatial (cf. figure 4) La boucle articulatoire Elle a pour fonction de traiter le matériel verbal. Elle comporte deux composantes : - «une unité de stockage phonologique» qui aura pour fonction et pour but de «traiter les informations provenant du langage» (Baddeley, 1993). L information y est conservée durant un temps bref (1,5 à 2 secondes) ; - «Un contrôle articulatoire» qui code phonologiquement les informations graphiques et gère le langage intérieur utile aussi bien à la répétition subvocale qu aux raisonnements complexes. La distinction entre codage phonologique et contrôle articulatoire est importante. Le contrôle articulatoire renvoie à un langage interne mettant en œuvre les schémas articulatoires tandis que le stockage phonologique correspond à des «images» phonologiques stockées en mémoire et activées lors de l audition et la compréhension du langage parlé. Pour comprendre ce qui se dit nous devons posséder en mémoire des représentations phonologiques du langage. Ces représentations nous permettent de «reconnaître» les mots prononcés par nos interlocuteurs. L activation de ces représentations phonologiques va permettre non seulement la «reconnaissance» des mots mais aussi l activation des sens qui lui sont associés. Le stockage provisoire du message sous une forme phonologique est donc une étape essentielle du traitement du langage. Pour parler nous activons des schémas articulatoires. Nombres d auteurs considèrent que les tâches de raisonnement complexe nécessitent un «parler intérieur» et donc une articulation non audible. Selon Baddeley (1993) la boucle articulatoire rend compte en particulier du fait que : a) lors du rappel, les items phonologiquement similaires (homophones) sont moins bien rappelés que ceux qui sont phonologiquement différents. Cette donnée semble indiquer que les items perçus sont codés phonologiquement dans la mémoire de travail ; b) la mémoire des mots courts est supérieure à celle des mots longs. L effet de la longueur plaide aussi en faveur d un codage phonologique car, le traitement phonologique d un mot long est plus complexe que celui d un mot court ; c) la répétition de mots ou de chiffres pendant que l on effectue une tâche affecte l efficacité de la mémoire de travail. La tâche de répétition gène aussi bien le codage phonologique que l articulation sub-vocale qui serait nécessaire à la réalisation de certaines tâches;

14 d) l articulation de syllabes non significatives à haute voix ou à voix basse perturbe la tâche du sujet. Comme précédemment, cette activité perturbe à la fois le codage phonologique et l articulation sub-vocale ; e) le rappel et l apprentissage sont détériorés lorsqu ils sont accompagnés par la lecture d un texte même lorsque la langue dans laquelle ce texte est écrit n est pas connue du sujet. Comme précédemment, cette lecture perturbe à la fois le codage phonologique et l articulation sub-vocale. Selon Baddeley, la boucle articulatoire va permettre les traitements impliquant (directement ou indirectement) le langage. Elle est active dans toutes les tâches nécessitant l auto-répétition telle que l apprentissage de poèmes. Elle gère ce langage intérieur nécessaire à la réalisation de tâches complexes. Elle permet de maintenir disponible le matériel verbal. Elle est impliquée dans la répétition mentale ou le codage verbal des images et des objets Le calepin visuo-spatial Il stocke de façon temporaire les images visuo-spatiales et les maintient disponibles durant leurs traitements. Baddeley (1993) insiste sur l importance de l imagerie mentale et tente de démontrer que l image mentale comporte une composante visuelle et une composante spatiale. La composante spatiale traite les problèmes liés aux localisations, la composante visuelle concerne les autres paramètres de l image : forme, couleur... Le traitement spatial peut être indépendant du traitement visuel. Baddeley emprunte aux auteurs travaillant sur l image les arguments en faveur du bloc visuo-spatial. Son argumentation s appuie sur leurs données. Il rappelle que : - les mots ayant un fort pouvoir évocateur d images sont mieux retenus que les mots dont le pouvoir d imagerie est faible et que cet effet est accentué lorsque les sujets sont incités à créer les images évoquées par ces mots ; - si l on fait apprendre la description d un bateau en commençant par l avant puis que l on cache ce bateau et que l on demande au sujet de situer des objets appris, on observe que le temps de réponse est proportionnel à leur localisation : plus l objet se situe à l arrière du bateau plus le temps de réponse est long (Kosselyn, 1980). De même, dans les tâches effectuées sur des objets mémorisés, les temps de réponses sont proportionnels aux durées d explorations. Ces données sont habituellement interprétés comme prouvant l existence d une mémoire imagée qualifiée d analogique pour signifier qu il existe une ressemblance entre l objet réel et la représentation qui est stockée en mémoire. Pour certains auteurs, la représentation mentale comporterait les mêmes propriétés topographiques que l objet. - L utilisation du paradigme de la double tâche permet de valider l hypothèse d un calepin qui aurait des fonctions tant visuelles que spatiales. Les sujets doivent effectuer simultanément deux tâches. Si ces deux tâches mettent en œuvre des processus similaires, leurs réalisations simultanées doivent provoquer des interférences. Au contraire, si elles impliquent des traitements différents elles ne seront à l origine d aucune confusion. Concrètement, si le calepin comporte une composante visuelle, toute tâche secondaire visuelle doit perturber son fonctionnement. De même, si le calepin comporte une composante spatiale, toute tâche secondaire nécessitant un traitement spatial doit perturber son fonctionnement. Les données de Brooks (1967), Baddeley et Hitsch (1974), Baddeley et Lieberman (1980) et Logie et Marchetti (1991), qui ont utilisé le paradigme de la double tâche, semblent valider l existence des deux composantes du calepin visuo-spatial.

15 - Les observations faites sur un patient manifestant des troubles de la localisation spatiales confirment cette dissociation entre imagerie spatiale et imagerie visuelle. Elles sont rapportées par Luzzati, Vecchi, Agazzi, Cesa-Bianchi et Vergani (1998) qui décrivent les symptômes d un patient qui est capable de se représenter les objets qu il a vu mais qui est incapable de rappeler leur position, de les faire tourner mentalement et de réaliser toutes les opérations faisant appel à l imagerie spatiale. Ces observations témoignent de l autonomie de l imagerie visuelle par rapport à l imagerie spatiale. Toutes ces données témoignent en faveur de l existence d un calepin visuo-spatial capable de traiter aussi bien les caractéristiques visuelles que les propriétés spatiale des objets, des images et des environnements La mémoire tampon épisodique Introduit en 2000 par Baddeley, la mémoire tampon épisodique est un système de stockage temporaire qui maintien disponible les informations nécessaires à la réalisation de la tâche. Sa capacité est supérieure à celle de «feu» la mémoire à court terme puisqu elle peut conserver actives durant tout le temps de leurs traitements les informations utilisées durant la réalisation de la tâche. Cette tâche pouvant durer plusieurs minutes. Cette mémoire est qualifiée d épisodique pour marquer qu elle stocke provisoirement des informations perçues dans le contexte particulier où est effectué la tâche. Cette mémoire tampon, intégrée dans la mémoire de travail, pourrait remplacer la mémoire à court terme. L ensemble constitué par le système de contrôle central, la boucle articulatoire, le calepin visuo-spatial et la mémoire tampon épisodique est représenté sur la figure 4. La mémoire de travail est une interface qui va utiliser les connaissances stockées dans la mémoire à long terme pour traiter les informations qui lui sont soumises.

16 Figure N 4. Représentation de l organisation des différentes unités de la mémoire de travail. La mémoire de travail est représentée par les cases colorées en orange. Selon la nature de la tâche et du matériel, l information est traitée soit par la boucle articulatoire, soit par le calepin visuo-spatial soit par les deux. L administrateur central détermine les informations qui doivent être traitées et les traitements qui doivent être effectués. L administrateur central remplit une fonction d interface entre l information perçue et les différentes connaissances stockées en mémoire. Stimuli sensoriels Boucle articulatoire - traitement phonologique - contrôle articulatoire Mémoire tampon épisodique Calepin visuo-spatial - traitement visuel - traitement spatial Administrateur central - Coordination - Rupture des automatismes - Sélection des informations à traiter, activer ou inhiber - Manipulation des différentes connaissances stockées en MLT Mémoire à long terme contenant des connaissances et des procédures

17 4. La mémoire à long terme Cette mémoire correspond à un stockage allant de quelques heures à plusieurs années. Dudai (2002) énumère trois composantes de la définition. La mémoire à long terme se manifeste par «un changement durable du comportement, ou de comportements potentiels qui résulterait d expériences individuelles», elle se caractérise par «la rétention des informations après l apprentissage», elle est constituée «de représentations internes qui peuvent être activées ou reconstruites». Dans tous les cas, le support de cette mémoire est le réseau neuronal qui possède une propriété fondamentale nommée «plasticité neuronale». Cette expression décrit le fait que les synapses et donc la transmission de l influx nerveux sont modifiées par l apprentissage, l acquisition de nouveaux comportements et de nouvelles connaissances. Pour certains auteurs, le stockage serait, sauf détérioration pathologique, définitif, l oubli ne serait pas du à un déficit de stockage mais à des difficultés de récupération ou à des interférences. Tout ce qui aurait été stocké en mémoire à long terme persisterait mais, dans certaines conditions, les souvenirs seraient soit difficiles à récupérer, soit confondus avec d autres. D autres hypothèses sont aussi étudiées, le fait que le réseau ayant stocké des informations soit mis en sommeil c'est-à-dire ne soit pas réactivé pendant de longues périodes pourrait aboutir à un affaiblissement progressif des modifications synaptiques introduites par les apprentissages Le stockage des informations en mémoire à long terme, dans le cas des apprentissages volontaires, suppose soit la répétition, soit un traitement qualifié de profond. Lors de l apprentissage de poèmes, on est amené à répéter les vers jusqu à ce qu ils soient appris. L apprentissage d un cours, ne faisant pas appel à ce que l on qualifie de «par cœur», consiste à comprendre ce cours, à analyser sa cohérence, bref à développer tout un certain nombre de traitements profonds portant sur la signification. Ces traitements aboutissent au stockage en mémoire à long terme des informations traitées. Dés 1970, les psychologues ont distingué une mémoire déclarative (dite aussi explicite) et une mémoire non déclarative (dite non explicite). L opposition entre mémoire implicite et mémoire explicite date des premières observations de Korsakov (1911). Ce célèbre neurologue décrit un patient qui lui tend la main lorsqu il rentre pour la première fois dans sa chambre. Dix minutes après être sorti de la chambre, Korsakov rentre de nouveau, le patient ne se souvient pas de l avoir vu mais ne lui tend plus la main. Ce comportement manifeste que la mémoire explicite du patient est atteint puisque interrogé, le patient répond ne pas avoir rencontré le médecin. En revanche, la mémoire implicite semble intacte puisque le patient ne sert plus la main de son médecin car on ne tend pas la main deux fois. Ce patient manifeste des troubles de la mémoire explicite alors que la mémoire implicite semble préservée. Sous la rubrique «mémoire déclarative» on retrouve la mémoire sémantique et la mémoire épisodique (cf. figure 5). La mémoire non déclarative comporte les aptitudes et habitudes, les conditionnements simples, les apprentissages non associatifs et les «priming». Dans ce contexte le terme «priming» 5, désigne le fait que la présentation répétée de stimuli aboutit à faciliter leurs reconnaissances ultérieures. Les faits en faveur de ces distinctions sont essentiellement liés à l observation d individus présentant des troubles de la mémoire déclarative sans que les mémoires non déclaratives soient affectées. L expression «mémoire déclarative» désigne des mémoires verbales, sémantiques, encyclopédiques Mes connaissances du volcan et de son fonctionnement, du moteur à 5 Qui dans la suite de l ouvrage désignera les phénomènes «d amorçage» sémantiques.

18 quatre temps et de son fonctionnement sont des connaissances déclaratives. Le fait que ces connaissances puissent être transmises par le langage doit être nuancé pour trois raisons : a) par ce qu être capable de décrire verbalement une connaissance ne signifie pas que cette connaissance soit stockée sous une forme verbale. Le problème des modalités de stockage des connaissances est sujet à discussion. Nous verrons ultérieurement que la perte du langage n est pas forcément associée à la perte des connaissances déclaratives. b) parce que la plupart des connaissances peuvent être décrites verbalement : les procédures mises en œuvre pour marcher peuvent être décrites verbalement ces descriptions feront partie des connaissances déclaratives. Ces descriptions ne me permettent pas de marcher. Les procédures que je mets en œuvre pour marcher ne sont pas déclaratives, elles font partie de ma mémoire procédurale. c) enfin par ce que nombre d auteurs estiment que la mémoire déclarative peut contenir des images. Compte tenu de ces réserves, il est néanmoins possible de considérer que la mémoire déclarative contient des connaissances généralement exprimées sous forme verbale. Les contenus de la mémoire dite déclarative sont désignés par des intitulés différents on distingue ainsi la mémoire sémantique, la mémoire épisodique, la mémoire autobiographique et la mémoire encyclopédique. La mémoire autobiographique désigne la mémoire des événements de notre vie personnelle : souvenirs d une fête, d un mariage, de la joie d une naissance, d une rencontre ou d un deuil. Baddeley oppose souvenirs de personnes et souvenirs d événements. On se souvient de tel camarade ou de tel enseignant mais on peut aussi se souvenir d une fête, d une naissance ou d un accident. La mémoire autobiographique est constituée d images et d indications précises du contexte dans lequel s est déroulé l événement stocké. Les études sur la mémoire autobiographique indiquent que les sujets ont tendance à retenir les événements qui ont été vécus et associés à de fortes émotions. Dans ce cadre, les événements désagréables sont plus facilement oubliés. Refoulement ou oubli, il est plus facile de se rappeler les moments agréables que les moments désagréables. Pourtant les événements liées à des chagrins ou à la peine ressentie à l occasion d un décès restent en nous présents. L expérience subjective qui accompagne le rappel et l événement stocké caractérise la mémoire autobiographique. La notion de mémoire épisodique est introduite par Tulving en 1972 elle «concerne les événements personnellement vécus par un sujet, constitués «d épisodes» qui peuvent être localisés grâce à leurs coordonnées de temps, de lieu, et à l origine d une biographie singulière.» (Dictionnaire de Psychologie, Doron, Parot, 1991, PUF : Paris). Habituellement, la mémoire épisodique et la mémoire autobiographique sont confondues pourtant, en 2002, Conway oppose mémoire autobiographique et mémoire épisodique sur la base de la durée du stockage. La mémoire épisodique stockerait durant quelques minutes ou quelques heures des informations sensori-perceptives détaillées des événements vécus. Ces «souvenirs» seraient ensuite intégrés dans la mémoire autobiographique. Dans cette mémoire serait stockée durant plusieurs mois et années l expérience personnelle de l individu. La rétention de l ensemble du contexte, des lieux, des moments et des circonstances spécifiques dans lesquelles les événements se sont produits caractérisent la mémoire épisodique. En 1983, Tulving propose de baser l opposition entre mémoire sémantique et mémoire épisodique sur l expérience subjective qui accompagne le rappel. Il distingue deux formes de conscience : la conscience «autonoétique» qui a trait à la connaissance de soi et qui désigne des souvenirs et la conscience «noétique» qui renvoie aux connaissances. L opposition entre connaissance et mémoire nous dirons souvenirs est reprise par Gardiner en 2002.

19 Figure N 5; Contenus de la mémoire à long terme Mémoire à long terme Mémoire déclarative ou explicite Mémoire non déclarative ou implicite Mémoire épisodique Mémoire sémantique Aptitudes et habitudes "Priming" Conditionnement simple Apprentissage non associatif

20 Depuis Tulving (1972) on oppose mémoire épisodique et mémoire sémantique. La mémoire épisodique et la mémoire autobiographique sont des mémoires qui sont marquées par des expériences individuelles. Par opposition la mémoire sémantique contient des informations concernant des connaissances générales tels que les signifiés des lexèmes et les schémas de connaissances. La mémoire sémantique contient des connaissances partagées tandis que la mémoire épisodique renvoie à des expériences personnelles. La mémoire sémantique contiendrait les connaissances du monde. La phrase «Lyon capitale des Gaules» renvoie à la mémoire sémantique tandis que le souvenir du bon repas pris dans un bouchon lyonnais serait stocké dans la mémoire épisodique ou la mémoire autobiographique. Les contours de la mémoire sémantique sont encore sujets à discussion. Une approche restrictive consiste à en faire un dictionnaire des concepts, le lieu où seraient stockés les signifiés de tous les lexèmes ou objets connus par le sujet. C est ce dictionnaire qui a été l objet du plus grand nombre de recherches et de modélisations. Il faut pourtant noter que nombres d auteurs, à l instar de Baddeley (1993) élargissent le champ de recherche en intégrant dans la mémoire sémantique l ensemble des schémas de connaissances. Ce point sera discuté dans le chapitre neuf. Aux différentes mémoires déclaratives est généralement opposée le mémoire procédurale. La mémoire procédurale contient des savoir-faire, des comment faire aussi bien perceptivomoteur que cognitifs : comment je fais pour démarrer la voiture, conduire, quelles procédures j utilise lorsque je me sers de tel logiciel mais aussi des procédures mentales que j ai automatisées et dont je n ai pas toujours conscience : comment je fais pour lire, comprendre, faire une multiplication Cette mémoire est donc constituée de séquences d actions motrices (la suite des actions mises en œuvre pour démarrer mon ordinateur ou réaliser une fonction particulière) qui peuvent comprendre des schémas moteurs c est à dire des programmes de mouvements (programmation de la marche, des actions mises en œuvre lorsque je skie, je nage ) et des programmes cognitifs. Ces programmes ont été l objet d apprentissage puis sont devenus automatiques et peuvent donc être déclenchés et se dérouler sans nécessiter d attention. Soulignons que ces programmes d actions (moteurs ou cognitifs) peuvent être stockés sans avoir été verbalisés. Je fais du vélo sans être capable d expliquer comment je fais pour tenir en équilibre, je comprends un texte sans être capable d expliciter comment je fais. Lors de la mise au point des systèmes experts les chercheurs ont été frappés de constater que nombres d opérateurs possédaient des savoir-faire qu ils étaient incapables de décrire verbalement. Ils savaient faire mais ils ne savaient pas dire comment ils faisaient. Il en est de même des procédures mentales, nous sommes capables de comprendre un texte mais nous ignorons comment nous faisons pour comprendre. Cette mémoire procédurale a parfois été qualifiée d «anoétique» c est-à-dire de non consciente. La description de ces savoir-faire cognitifs est l objet principal de la recherche en Psychologie Cognitive. L opposition entre mémoire procédurale et mémoire déclarative a une justification neurophysiologique puisque les neurologues ont observés des patients manifestant des troubles de la mémoire verbale sans perturbation de la mémoire procédurale. Ces individus étaient capables d apprendre de nouvelles procédures alors qu ils étaient incapables de stocker des informations verbales. D autres expressions sont utilisées pour qualifier la mémoire à long terme. Ainsi, par exemple, Schacter (1985) insiste sur le fait que l apprentissage peut être implicite ou explicite. La notion d explicite renvoie à l effort conscient pour apprendre, à l opposé, un apprentissage implicite serait réalisé sans volonté prédéterminée. La répétition des événements aboutit à des apprentissages qui n ont pas été obligatoirement volontaires. Ces apprentissages peuvent être qualifiés d implicites. Cette distinction serait cruciale dans la mesure ou elle déterminerait la qualité de l apprentissage.