Dehaene & al. (2010). Comment apprendre à lire change les réseaux neuronaux de la vision et du langage

Est-ce qu'apprendre à lire permet de faire évoluer notre cerveau ? Est-ce que cette capacité spécifiquement humaine mais non acquise par tous augmente les capacités cognitives annexes qui pourraient être liées à la lecture (vision, langage...). Cette étude tendrait à montrer que l'apprentissage de la lecture permet en effet d'améliorer les réponses de l'aire corticale V1 (vision) et dans le cortex occipital en général, ainsi que dans la zone spécifique du gyrus fusiforme, autrement appelée l'aire de la forme visuelle des mots (voir l'article de Cohen à ce sujet). La lecture permet également une meilleure activation du planum temporal en réponse au langage. Cet effet se retrouve chez ceux qui ont appris à lire enfant et ceux qui ont apprit à lire tardivement.

Est-ce qu'apprendre à lire agit sur d'autres fonctions cognitives ?

La plupart des études de neuroimagerie (l'IRM particulièrement) utilisent des sujets qui savent lire et écrire depuis l'enfance. Cela exclut l'ensemble des illettrés ou ceux qui ont appris plus tard à lire. On sait pourtant que l'apprentissage de la lecture change à la fois l'anatomie du cerveau et son activation. Par exemple, lorsque l'enfant apprend à lire, il peut saisir et manipuler des éléments plus précis du langage (les phonèmes), et celui lui permet de mieux comprendre le langage parlé. 

On a également identifié une zone particulièrement importante (outre les aires de Broca et de Wernicke pour le langage) pour la lecture : la VWFA pour Visual Word Form Area (Aire de la Forme Visuelle des Mots, voir l'article de Cohen à ce sujet). Située dans le gyrus fusiforme gauche, elle permet de reconnaître que les formes perçues sont, ou pas, des lettres. Il s'agit d'une zone qui a été recyclée, c'est à dire que sa fonction initiale n'était pas la reconnaissance des lettres, mais celle des formes Elle a été réquisitionnée avec l'apprentissage pour se spécialiser dans la reconnaissance des formes de lettres. A cause de ce recyclage, on peut supposer que les fonctions initiales de la zone cérébrale diminueront en efficacité. Les capacités qui pourraient être diminuées à cause de l'apprentissage de la lecture sont la reconnaissance des visages, des objets et des outils de la maison (testés dans cette expérience)

En fonction de la rapidité de lecture, de la précision d'identification des mots (vs pseudomots, chaines de caractères sans signification) et de l'histoire des sujets, 6 groupes ont été formés : des Brésiliens lettrés (LB1), des Portugais lettrés (LP), des Brésiliens lettrés mais d'un niveau social faible (LB2), des Brésiliens ayant appris à lire tardivement (EXB), des Portugais ayant appris à lire tardivement (EXP) et des Brésiliens illettrés (ILB).

Les zones du cerveau qui s'activent lors de la lecture

Dans cette étude, les chercheurs ont donc observé l'effet de l'apprentissage de la lecture sur l'activation cérébrale d'un réseau entier de neurones impliqué dans la lecture et sur d'autres fonctions cognitives annexes, le langage et la vision. Les sujets choisis ont donc été regroupés par niveau de lecture (lettrés, lettrés qui ont apprit sur le tard et illettrés) (cf. schéma précédent).

La lecture : un réseau neuronal entier et complexe

Les différentes zones activées par la lecture, en fonction de la capacité de lecture

On se rend compte que la lecture active les zones de l'aire de la forme visuelle des mots (reconnaissance des lettres, en haut à gauche sur le schéma), le cortex occipital (vision, au milieu à gauche sur le schéma), le cortex frontal gauche (fonctions supérieures exécutives, à droite sur le schéma) et le cortex temporal supérieur gauche (compréhension du langage parlé, en bas sur le schéma). La lecture n'est pas située dans une zone du cerveau, mais active un réseau entier de plusieurs régions fonctionnelles toutes aussi essentielles pour différents aspects de la lecture.

A noter néanmoins : l'aire de la forme visuelle des mots n'est pas ou peu activée chez les illettrés Brésiliens (ILB) en réponse à la vision de mots écrits, tout comme pour les Portugais qui ont appris à lire tardivement (EXP), confirmant que l'apprentissage de la lecture tardif modifie le cerveau. Les régions frontales sont peu activées chez les illettrés, tandis qu'elles le sont pour tous les lettrés, de la même façon devant les mots parlés ou écrits. 

Il est également intéressant de noter que les nouveaux lettrés, tout comme les enfants qui apprennent à lire, ont besoin d'une plus grande quantité de ressources cognitives pour effectuer la tâche de lecture, comparativement aux lecteurs aguerris. Lire est pour eux plus fatiguant cognitivement. Petit à petit, les zones impliquées vont être optimisées, jusqu'à se focaliser autour de l'aire de la forme visuelle des mots.

L'aire de la forme visuelle des mots : une aire polyvalente

L'aire de la forme visuelle des mots (VWFA) réagit à plusieurs types de stimuli visuels et spécifiquement à leur forme. Tout en réagissant aux formes des lettres, elle réagit également aux visages et aux outils, même chez les lettrés. De ce fait, l'apprentissage de la lecture n'empêche pas le traitement des autres stimuli initialement traités par les zones. Ceci est cependant à nuancer, car on voit quand même une réponse diminuée de cette zone aux stimuli de forme abstraite et aux visages, mais cette diminution est faible. Ce qui change beaucoup est la répartition des zones répondant à ces stimuli, moins diffus autour de l'aire de la forme visuelle des mots. Le cerveau devient plus précis et spécialisé.

Les fonctions évoluant avec l'apprentissage de la lecture

Grâce à l'entrainement de cette zone, il devient plus facile de lire. Au plus on l'active, au plus elle est facile à activer. Au plus on pratique, au moins on a de difficultés à pratiquer la lecture. Etant donné que cette zone n'est pas impliquée uniquement dans la lecture, lire permet de rendre plus fine la reconnaissance des visages et des maisons, en spécialisant les zones du cerveau adjacentes qui s'en occupent. Cette amélioration de précision est en effet présente seulement chez les lettrés, et non chez les illettrés.

Le même effet d'entrainement est visible sur les aires visuelles primaires (V1) du lobe occipital. En effet, lire se fait dans un sens horizontal, et non vertical (dans la langue étudiée). Avec l'apprentissage de la lecture, la réponse aux stimuli horizontaux est meilleure que la réponse aux stimuli verticaux. Il en va de même pour les stimuli dont le mouvement se fait horizontalement.

Le traitement du langage parlé est effectué par les régions temporales (cf. 1er schéma). Avec l'apprentissage de la lecture, ces zones deviennent moins actives, mais la compréhension du langage parlé n'est pas affecté pour autant. Il s'agit certainement d'une facilitation de traitement de la compréhension du langage parlé grâce au langage écrit. Deux possibilités pour expliquer le phénomène : soit entendre un mot réactive sa forme orthographique qui vient en renfort de la compréhension (activation top-down de l'aire de la forme visuelle des mots), soit la façon de traiter le langage est modifiée par l'apprentissage de la lecture. Cela peut être par une plus grande compréhension de la syntaxe, de la grammaire, etc. (activation du planum temporal directement)

Ces fonctions s'améliorent de façon visible, mais d'un point de vue cérébral, un changement s'effectue aussi, vers une plus grande spécialisation des zones fonctionnelles. Une zone qui s'occupe d'une tâche, après l'apprentissage de la lecture, prendra moins de place dans le cerveau, aura besoin de moins de ressources, et fera éventuellement moins appel à d'autres fonctions proches. Le cerveau se spécialise, et cela lui permet de se libérer de la surcharge cognitive qui est à l'oeuvre chez les jeunes lecteurs quand ils ont encore du mal à lire.

Une cartographie des fonctions cérébrales en fonction de l'expertise en lecture : une preuve d'une plus grande spécialisation des zones fonctionnelles

On peut ainsi dresser une carte des zones spécifiques répondant aux différents types de stimuli étudiés et selon le niveau d'expertise en lecture.

Les zones cérébrales réagissant aux différents types de stimuli en fonction de l'expertise en lecture (ne pas tenir compte des courbes pour la compréhension du schéma)

On remarque par exemple que chez les lettrés, les anciens illettrés et les illettrés, la compréhension des formes abstraites (checkers, en bleu ciel) active une zone diffuse à l'arrière du cerveau, la zone occipitale. Cette zone est étendue et ses contours ne sont pas bien définis, ce qui signifie que le cortex n'est pas spécialisé dans le traitement de ces stimuli. Au contraire, on peut remarquer que le traitement des mots (strings, en vert) active plusieurs zones cérébrales chez l'illettré, mais une seule petite zone temporale du côté gauche chez les lettrés (l'aire de la forme visuelle des mots).

On peut remarquer également, au niveau du gyrus fusiforme gauche identifié comme l'aire de la forme visuelle des mots, que le traitement de la forme des objets (tools, en bleu foncé) prend beaucoup plus de place chez les anciens illettrés que chez les lettrés. Cela indique une spécialisation de cette zone dans le traitement des formes de mots et également une spécialisation des fonctions annexes comme la reconnaissance des formes d'objets mais également de visages. Cette spécialisation résulte en une zone plus délimitée et moins étendue.

Apprendre à lire tardivement ou dans l'enfance : quelles différences ?

Aucune différence notable n'existe au niveau cérébral entre quelqu'un qui a apprit à lire tard et celui qui a apprit dans l'enfance. On peut néanmoins voir dans le premier schéma que les performances en lectures ne sont pas les mêmes d'un point de vue comportemental. 

Il existe néanmoins deux exceptions à cette conclusion : au niveau du cortex prémoteur gauche, une légère différence d'activation en défaveur des apprenants tardifs, qui peut être expliqué par un manque de pratique de l'écriture non encore automatique et une autre exception au niveau de l'aire de la forme visuelle des mots : une diminution de la réponse aux visages chez ceux qui ont apprit à lire dans l'enfance.

L'apprentissage de la lecture modifie le cerveau de trois façons, quelque soit le moment où elle intervient dans la vie d'un individu : 

• Elle facilite l'organisation du cortex visuel (occipital)
• Elle permet de faire le lien entre les aires de la compréhension verbales (réseau situé dans l'hémisphère gauche) et les régions de l'écriture (comme la VWFA)
• Affine le traitement du langage entendu grâce à l'amélioration du planum temporal et l'accès à l'aire de la forme visuelle des mots même lorsque les mots sont entendus au lieu de lus.

Source : Dehaene, S., Pegado, F., Braga, L.W., Ventura, P., Nunes Filho, G., Jobert, A., Dehaene-Lambertz, G. Kolinsky, R., Morais, J. & Cohen, L. (2010). How Learning to Read Changes the Cortical Networks for Vision and Language, Science, 330, 1359-1364

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A lire également à propos de l'aire de la forme visuelle des mots : 

Cohen & al. (2000). L'aire de la forme visuelle des mots (Visual Word Form Area) chez les sujets split-brain

Siegal & Blades (2003). Le traitement du langage et des stimuli auditifs chez les autistes

L’autisme est un spectre. Cela signifie qu’il y a plusieurs degrés d’autisme, qui varient selon les capacités de l’autiste, notamment en terme de communication, de langage et d’imagination (trouver de nouvelles solutions à des problèmes, être curieux de découverte, etc.). Les problèmes de communication étant parmi les plus importants chez les autistes, il est important de comprendre leur origine. Il semblerait que ce soit lié à des problèmes dans le traitement de la forme « verbale » spécifiquement, non pas au niveau perceptif, mais au niveau du contrôle de l’attention et du traitement du langage en soit.

Un problème de théorie de l’esprit, mais pas seulement

Pendant très longtemps, la théorie de l’esprit a été la meilleure explication cognitive des déficiences des autistes. Aujourd’hui, la recherche évoluant, on s’intéresse à d’autres causes possibles. Cela n’enlève bien sûr pas l’explication que peut apporter la théorie de l’esprit sur cette pathologie, mais cela complète la compréhension des déficits.

La théorie de l’esprit (ou Theory of Mind - ToM - en anglais) est une théorie interne que chacun possède dès l’âge de 4 ans, et qui permet notamment de se mettre à la place de quelqu’un d’autre, de lui attribuer des croyances, d’avoir de l’empathie ou simplement de l’imiter. Pour savoir si une personne possède ou non cette théorie de l’esprit, on procède au test de « Sally et Ann » (cf. figure) : Sally et Ann sont dans une pièce, Sally place une balle dans un panier et sort de la pièce. Pendant qu’elle est sortie, Ann prend la balle et la place ailleurs, dans une boite. Sally revient. On demande ensuite où Sally va chercher la balle, et où est vraiment la balle. Quelqu’un possédant une théorie de l’esprit pourra se « mettre à la place » de Sally et savoir ainsi que, même si lui a vu que la balle avait bougé, Sally n’a pas pu le voir, et en déduit donc la fausse croyance de Sally comme quoi la balle est restée dans le panier.

Le test de Sally et Ann, mesurant l'acquisition de la théorie de l'esprit

Les résultats obtenus sur de nombreux autistes montrent qu’ils ont des problèmes de théorie de l’esprit. En effet, ils répondent que Sally va chercher la balle dans la boite. Néanmoins, avant de conclure que la théorie de l’esprit explique l’autisme, il faut rappeler que certains autistes réussissent quand même à cette tâche, et que certaines personnes saines peuvent échouer (avant 4 ans, par exemple, ou ceux qui présentent des problèmes perceptifs). De plus, on peut désormais diagnostiquer l’autisme dès 18 mois, grâce aux comportements de l’enfant vis-à-vis du jeu (ils n’ont pas de prétention à jouer) ou vis-à-vis de leur regard atypique. A 18 mois, il est normal qu’un enfant ne possède pas de théorie de l’esprit.

Un problème spécifique vis-à-vis du langage : les aires verbales atrophiées et une attention orientée vers le non verbal

Des études d’imagerie ont montré que le cerveau des autistes présentait une asymétrie particulière, qui était différente de la structure normale du cerveau, et ce notamment dans les aires dédiées au langage (dans l’hémisphère gauche du cerveau). Ce pattern est similaire à celui d’enfant présentant un déficit spécifique du langage (Specific Language Impairment -SLI-). Cette asymétrie serait due à la perte d’un gène, dans ces deux déficits.

Il est intéressant également de remarquer que l’autisme est à nouveau large, car certains autistes présentent un QI verbal et non-verbal faible, d’autres n’ont que le QI non-verbal de faible, et d’autres encore sont considérés comme normaux à la fois sur le QI verbal et le QI non-verbal. Néanmoins, il a été montré une corrélation directe entre le niveau de QI verbal et la profondeur des troubles autistiques.

Cette zone cérébrale pourrait non seulement être atrophiée à cause des gènes, mais également à cause d’une mauvaise stimulation auditive. C’est-à-dire que les autistes ne traiteraient pas les sons de la même manière que les autres. Cela ne vient pas d’une déficience perceptive, car ils sont totalement capables d’entendre des sons, mais ils ne sont pas sensibles aux sons du langage, qui ont une forme particulière (qui les fait procéder dans un réseau cérébral spécifique par rapport aux autres sons, du moins en partie). Les autistes ont du mal à extraire l’information verbale d’un stimulus auditif. En conséquence, ils ont du mal à solliciter spécifiquement les zones du langage, et à entrer en communication, ce qui peut encourager l’atrophie des zones du langage. Des différences de perception du son ont été trouvé chez les autistes : certains ont une hyperaccousie (ils perçoivent les sons de manière très, voir trop, précise), d’autres ont des déficits mineurs, comme une asymétrie dans le pattern d’activation du système olivocochléaire, qui participe de la perception du langage « parlé par le nez ». La perception des sons, et notamment du langage, étant un facteur essentiel à l’orientation de l’attention, les enfants ne pourraient pas avoir une bonne attention pour les stimuli langagiers, et en conséquence, n’apprendraient pas le langage (cf. schéma). Au niveau perceptif pur, néanmoins, les autistes entendent très bien. Ils ont juste des problèmes pour discerner le langage des autres sons, et donc d’orienter leur attention vers ce type de stimuli.

On pourrait donc représenter cette théorie par le schéma suivant :

Source : Siegal, M., & Blades, M. (2003). Language and auditory processing in autism, TRENDS in Cognitive Science, 7 (9), 378–380.


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A lire également à propos de l'autisme : 
L'énigme de l'autisme : la piste bactérienne (Documentaire Arte)
Dapretto, M. & al. (2006). Comprendre les émotions des autres : les dysfonctionnements des neurones miroirs chez les autistes
Les surdoués de la créativité - Documentaire Arte: Voyage au centre du cerveauA lire également à propos du traitement du langage :
Tillmann et al. (2010). Influence du contexte sur le traitement en musique et en langage
Specht & al. (2005). Le "soundmorphing", une nouvelle approche pour étudier la perception du langage chez l'homme

Jackson (2012). La réponse cérébrale à la douleur d’autrui

Qu’est-ce qui fait que l’on peut ressentir de l’empathie pour la douleur d’autrui ? Quels processus neuro-cognitifs sont impliqués ?

La matrice de la douleur

Les observations de neuro-imagerie ont permis d’établir une matrice de la douleur

NB : il y a des zones qui s’activent quand on a mal, mais ce ne sont pas des zones de la douleur, spécifiquement, car elles peuvent s’activer pour d’autres choses. C’est pour cela qu’on parle de matrice de la douleur et non pas de zones de la douleur.

Trois niveaux de réponse à la douleur

On peut observer 3 niveaux de réponse cérébrale à la douleur, traitées dans trois zones différentes de la proprioception : la sensation de douleur (aires S1), le sentiment de douleur (aires S2) et l’évaluation cognitive de la douleur (aires S3). Qu’en est-il de l’aspect social (douleur de l’autre) ? Activent-elles les mêmes zones, ou seulement certaines zones spécifiquement ?

L’observation de la douleur chez autrui : une empathie variable

Tout dépend de ce que l’on cherche à ressentir

Quand on observe d’autres personnes avoir mal (ou même leur réaction faciale à la douleur), on a des régions de notre cerveau impliquées dans la matrice de la douleur qui s’activent automatiquement (insula et cortex cingulaire antérieur), mais pas toutes. Notamment, les aires sensorielles S1 et S2 (S1 = sensation ; S2 = sentiment) qui s’activent différemment, par exemple selon si on a demandé de se focaliser sur l’endroit où il doit y avoir une douleur (dans ce cas, S1 s’active plus) ou si on demande à quel point c’est une douleur désagréable (dans ce cas, S2 s’active plus).

Elle dépend de ce que l’on voit

La manière dont on ressent la douleur au niveau somatosensoriel (S1) est directement liée à l’observation visuelle de la douleur. On ne réagit pas (cérébralement parlant, observé par EEG) de la même manière avec ou sans image de douleur, lorsqu’on a de toute façon une douleur (dans le doigt par exemple, avec ou sans image de doigt coupé). On ne réagit pas non plus de la même manière si on voit d’abord la douleur puis l’expression de douleur (S1 activé plus fortement) que l’inverse (S2 et S3 activés plus fortement).

Différents facteurs influençant l’empathie

Ce qui peut influer sur l’empathie ressentie face à la douleur d’autrui :

- La douleur en elle-même : un stimulus plus intense, plus long, vu directement, non attendu, etc. sera jugé plus dur

- Notre état : âge, genre, stabilité mentale et physique (on peut être insensibles physiquement, c’est le cas d’une maladie, l’insensibilité congénitale à la douleur) ou les connaissances a priori sur cette douleur (notamment la formation que l’on a eu, en médecine, par exemple)

- Le contexte : la ressemblance avec l’autre, le lien affectif avec l’autre, le lien social avec l’autre, l’environnement où est ressenti la douleur.

Notre douleur est toujours plus dure que celle des autres.

On ne juge pas de la même manière une douleur que l’on est sensé recevoir par rapport à la douleur reçue par une autre personne. On juge plus dure la douleur que l’on doit ressentir personnellement. Quand on s’imagine que c’est nous qui souffrons, on s’imagine plus la douleur, ça active plus les zones de la matrice de la douleur. Pour voir cela, on a utilisé une photo de main qui se fait couper le doigt, vu de notre point de vue (le poignet est vers nous) ou du point de vue d’autrui (le poignet est en haut de la photo).

Les personnes fragiles mentalement anticipent la douleur qu’elles pourraient ressentir.

Dans le cas d’une situation potentiellement douloureuse, on anticipe la douleur, même si elle n’arrive pas. Le cerveau réagit comme s’il allait y avoir de la douleur au départ (dépotentialisation observable en EEG, qui disparait si aucune douleur n’est effectivement présente ou qui continue dans le cas d’une vraie douleur) mais seulement si on a une personnalité psychopathique, sadique, etc. c’est-à-dire dans le cas de fragilité psychiques à la douleur.

Ceux qui ne ressentent pas la douleur pour eux peuvent néanmoins la comprendre pour les autres.

Une maladie génétique appelée Insensibilité congénitale à la douleur empêche les malades de ressentir la moindre douleur. Ils peuvent très bien se brûler la main sur une plaque chauffante au 4ème degré sans ressentir la moindre douleur. Quand ils observent la douleur chez autrui, ils ne ressentent pas non plus de douleur, en tout cas dans une empathie sensorielle, pas plus que si c’était la leur mais ils peuvent, par des moyen détournés, comprendre que la douleur existe et que telle ou telle expression faciale est de la douleur, sans comprendre vraiment la ressenti. On observe en effet une activation des zones S3 (identifiables aux processus cognitifs évaluatifs de la douleur).

On s’habitue à la douleur des autres.

Les professionnels habitués à la douleur ont moins d’activation cérébrale et un jugement subjectif de la douleur ressentie dans une situation plus faible. C’est le cas des médecins, notamment. Il y a bien une adaptation à la douleur d’autrui, une perte d’empathie à la douleur dans ces professions qui sont amenées à voir la douleur régulièrement. Le cerveau s’adapte pour être moins empathique, lorsque cela est nécessaire.

Le genre compte : il est plus dur de voir un homme souffrir qu’une femme.

Il y a une prise en compte du genre dans l’empathie : voir un homme souffrir provoque plus de sentiment de souffrance que voir une femme avoir mal. Voir une femme avoir mal fait moins réagir, sauf en cas d’extrême douleur. On juge sa douleur moins importante. Ces résultats ont été observés à partir de jugements subjectifs à des visages exprimant la douleur. L’explication serait que le visage d’un homme est plus expressif ou bien que la réaction de douleur d’un homme est jugée plus dangereuse d’un point de vue évolutionniste, donc notre réaction serait plus forte en conséquence.

Les gens qui nous ressemblent ont plus mal que les autres.

Directement relié au fait que l’on juge plus dure une douleur ressentie par soit même par rapport à une douleur ressentie par quelqu’un d’autre, on juge également plus dure une douleur ressentie par quelqu’un qui nous ressemble par rapport à quelqu’un qui ne nous ressemble pas. On juge plus dure par exemple la douleur de quelqu’un de notre espèce que d’une autre. Il y a un large effet de groupe, on est plus empathique pour les douleurs des membres de ses groupes identitaires (ceci étant non limité à la race, cela peut être le cas pour un membre de son équipe, de sa famille, etc.). En comparant la même douleur chez des caucasiens ou des asiatiques, les sujets caucasiens jugeaient plus dure la douleur ressentie par les caucasiens et les sujets asiatiques jugeaient plus dure la douleur ressentie par les asiatiques.

Fait intéressant : la douleur des membres d’un autre groupe que le sien (par exemple, dans le cas d’une compétition sportive, un adversaire qui se blesse) active non seulement moins les zones de l’empathie à la douleur, étant donné qu’il s’agit de quelqu’un étranger à notre groupe, mais elle active également des zones du système de récompense, comme si la douleur de l’adversaire était une revanche.

Au final, on obtient un modèle de l’empathie qui est inter-agents, et non plus uniquement personnel, intégrant les trois dimensions cognitives vues plus haut (S1, S2 et S3). Jusqu’alors on ne pensait qu’un système de douleur, mais il faut penser peut être un système de douleur qui interagit avec le système de douleur d’autrui grâce à l’empathie.

Source : Jackson, P. (2012). The brain Response to the Pain of Others : Feeling Versus Caring. Summer School in Cognitive Sciences – UQAM, Université Laval (Vidéo de la conférence)

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A lire également à propos de l'empathie : 
Dapretto, M. & al. (2006). Comprendre les émotions des autres : les dysfonctionnements des neurones miroirs chez les autistes
Hsu, M., & al. (2008). Le juste et le bon : justice distribuée et encodage neuronal de l'équité et de l'efficacité

She & Chen (2009). L’impact de l’effet multimédia sur l’apprentissage : preuves via l’eye-tracking.

Utiliser la mitose et la méiose, de part la complexité du processus biologique, est un bon moyen d’étudier l’impact du type de présentation de la notion sur l’apprentissage. Ils ont fait des cours sur ordinateur, en utilisant soit du texte lu, soit du texte écrit, accompagné soit d’animations, soit de simulation (animations sur lesquelles l’utilisateur peut interagir). Ils ont montré qu’utiliser des images en plus du texte aidait à la compréhension, mais également que quand le texte était écrit, il valait mieux utiliser des simulations pour appuyer le texte, et quand le texte était lu, il valait mieux utiliser des animations pour augmenter l’apprentissage sur le long terme. Ils ont également trouvé une corrélation entre les mouvements des yeux (quantité de temps passé à fixer les éléments) et les résultats de l’apprentissage : plus on fixe quelque chose, plus on l’apprend.

Mayer a établit une classification des médias (théorie de l’apprentissage multimédia) en distinguant ce qui était image (les images statiques, les illustrations, les graphiques, les animations, les simulations, les photos ou les vidéos) et ce qui était du texte (narré ou écrit). Il a également montré qu’un apprentissage multimédia (c’est à dire qui utilise à la fois du texte et de l’image) est plus efficace, quand les images viennent appuyer le texte (Mayer, 2003). Il est important que l'image vienne appuyer le propos, et non pas être dissocié, sinon l'image vient plus poser problème à la compréhension qu'aider. Il a montré également qu’on obtenait le même phénomène en associant du texte et du son. On peut rapprocher cette théorie de la théorie du double codage, qui a décrit deux sous-systèmes spécialisés dans le traitement du non-verbal (image) ou du verbal (texte), liés tous les deux, et dont l’interaction améliore les capacités, ce qui correspond à dire que faire fonctionner du texte avec des images est plus bénéfique à l’apprentissage. Le concept de deux sous-systèmes différenciés entre image et texte correspond également au concept de mémoire de travail tel que décrit par Baddeley (Baddeley, 2000). La simulation consiste en une animation avec laquelle l'utilisateur peut interagir, c'est à dire qu'il peut cliquer, déterminer quand passer à l'animation suivante, etc. Ce genre d'image est très adapté à l'apprentissage car il permet une plus grande réflexion, plus de questions, et un apprentissage par "enquête" qui rend l'apprenant acteur de son savoir, ce qui le fait perdurer plus longtemps dans sa mémoire.

Le suivi du mouvement des yeux a déjà été souvent étudié car il permet d'accéder indirectement aux processus mentaux. En effet, le temps passer à fixer un objet est lié à la complexité de celui-ci, ou à la quantité de traitement qu'on effectue dessus. Par exemple, on s'arrêtera plus sur un mot peu courant, ou qui est incohérent dans le contexte. Au plus on regarde un texte, au plus on a de bonne performances dans le rappel de celui-ci. On regarde d'ailleurs plus longtemps les images que le texte, ce qui semble évident vu la quantité d'information, mais c'est congruent avec le fait qu'on apprenne mieux en multimédia qu'en uni-média. Au plus on fixe un élément, au plus les processus cognitifs déclenchés alors sont profonds.

La mitose et la méiose sont deux phénomènes de division cellulaires qui permettent de créer des cellules filles. C'est un concept étudié entre 14 et 16 ans, c'est pourquoi cette étude prend des enfants de 12 ans, qui ne connaissent pas encore le concept. Les deux phénomènes sont différents (la méiose permet de créer 4 cellules filles et la mitose seulement 2, comme indiqué dans le schéma ci-contre).

Au niveau des résultats, ils ont analysé le temps moyen de fixation, le nombre de fixations et le temps total d'exploration via l'eye-tracking. Ils ont également fait passer des questionnaires pour évaluer le niveau de compréhension du phénomène, tout de suite après, puis à plus long terme. 

Ils ont montré plusieurs phénomènes intéressants (à chaque fois en ayant de meilleurs scores aux uestionnaires et un plus grand temps de fixation): 

• Les animations sont plus efficaces avec un texte lu à voix haute qu'avec un texte écrit
• Les simulations sont plus efficaces avec un texte écrit qu'avec un texte lu à voix haute
• Avec un texte écrit, il vaut mieux une simulation (animation avec laquelle l'utilisateur peut interagir) qu'une animation. 

Les résultats pour l'animation sont en accord avec l'effet du support multimédia, c'est à dire qu'on apprend mieux quand un texte est accompagné d'image, ou quand on mélange deux modalités (ici visuel et auditif). Les résultats sur les simulations sont néanmoins différents, car même s'il est toujours mieux d'utiliser de l'image et du texte, avoir une simulation avec de la lecture à voix haute n'est pas bénéfique. Les auteurs expliquent cela par le fait que les informations seraient alors en trop grande quantité et surchargeraient la mémoire de travail (utiliser l'image, interagir avec, et en plus avoir une autre modalité, le son, serait trop pour nos capacités de manipulation), alors qu'avec le texte, l'information ne se perdant pas comme avec un texte lu, on peut y revenir, et donc décharger la mémoire de travail le temps de regarder la simulation.

On remarque aussi que le temps de fixation est plus important pour les images que pour le texte, ce qui indique que les images, même si elles ne sont là qu'en support du texte, font travailler plus le cerveau, et donc sont plus efficaces pour l'apprentissage.



Source : She, H.C. & Chen, Y. Z. (2009). The impact of multimedia effect on science learning: Evidence from eye movements. Computers & Education, 53, 1297-1307

Hailstone et al. (2009). Ce n'est pas ce que vous jouez, c'est comme vous le jouez: Le timbre affecte la perception de la musique

Est-ce que les émotions ressenties dans la musique sont les mêmes avec tous les instruments ? C’est la question que se sont posés les chercheurs, en essayant de contrôler toutes les autres caractéristiques qui, dans la musique, peuvent influencer les émotions de joie, de peur, de tristesse et de colère. Les instruments utilisés étaient le piano, le synthétiseur, le violon et la trompette, jouant des morceaux créés pour l’occasion. Ils ont trouvé qu’en effet, certains instruments étaient plus aptes à évoquer une émotion plutôt qu’une autre (la tristesse pour le violon et la joie pour le synthétiseur, par exemple).

L’un des principaux intérêts de la musique est sa capacité à nous faire éprouver des émotions en l’écoutant. Il est néanmoins pas automatique d’en éprouver, et cela tient parfois à peu de chose : changer une caractéristique au morceau et il ne nous fait plus le même effet (changez le pitch et un morceau triste devient joyeux, et on peut aussi obtenir des changements similaires avec l’intensité sonore, le mode, le tempo, le vibrato, le rythme, etc.). Après des études de neuropsychologie (lésions), on s’est aperçu que la perception des émotions dans la musique était due aux zones mésolimbiques, connues pour faire éprouver des émotions dans bien d’autres domaines, même si ceux-ci sont beaucoup plus concrets que la musique, les zones cérébrales impliquées sont identiques.
Parmi les caractéristiques musicales pouvant influencer le ressenti émotionnel, la recherche ne s’est que peu intéressée aux timbres des instruments utilisés, ce que pourtant les musiciens pensent déjà important (quand ils composent pour tel ou tel instrument, c’est avec une raison, n’est ce pas ?). Le timbre est déterminé par des caractéristiques acoustiques complexes, comme le spectre dynamique dans le temps et l’attaque. On sait déjà que l’attaque et le spectre des fréquences influence les émotions perçues, mais ce ne sont là que des caractéristiques précises qui sont parties du timbre, mais ne sont pas le timbre réellement. On a également reporté des cas de lésions cérébrales temporales postérieures où le changement de timbre ne faisait plus d’effet sur l’émotion, et où les émotions étaient plus fades à l’écoute d’un morceau.
Ils se sont également demandé si l’âge pouvait avoir une influence sur l’émotion ressentie par les différents timbres, partant du principe qu’une personne âgée en a entendu plus dans sa vie et est donc plus experte. 

Expérience 1 : émotions ressenties avec des instruments réels connus

Ils ont utilisé des enregistrements de morceaux nouveaux composés pour l’expérience, dans le style classique, avec des critères contrôlés sur le tempo, l’intensité sonore, le mode, la clé, la métrique, etc.
Les résultats montrent que les instruments peuvent influencer le jugement des émotions fait par les participants : 

• On juge moins un morceau comme triste quand il est joué sur un synthétiseur. 
• On juge moins un morceau comme joyeux quand il est joué par un violon. 
• On juge moins un morceau comme coléreux quand il est joué par une trompette.

Il semble également que les jeunes font plus de différences entre les différents timbres que les personnes âgées, et ce indépendamment de la formation musicale reçue (et ce particulièrement pour les émotions de joie et de colère).

Les émotions n’ont pas pu être dues à des souvenirs associés à la mélodie, étant donné que celle-ci était crée pour les besoins de la recherche. Un pattern similaire de réponse est obtenu chez les personnes âgées et les jeunes, même si ces derniers reconnaissent mieux l’émotion d’un morceau, tout comme ceux qui ont eu une formation musicale sont meilleurs pour reconnaître une émotion dans un morceau.
Bien sûr, le fait que les morceaux aient été joués par des vrais musiciens influe sur la qualité du morceau, et il faut contrôler cet effet possible de l’interprétation en utilisant des sons « synthétiques » générés par ordinateur ; C’est l’idée de l’expérience 2.

Expérience 2 : émotions ressenties avec des instruments synthétiques inconnus

Dans cette expérience, ils ont synthétisé des timbres d’instruments fictifs, créés sur logiciel, et ont annulé l’effet de l’interprétation du morceau par un musicien, en faisant jouer le morceau par le logiciel directement. Les timbres ont été créés selon le nombre d’harmoniques qu’ils possédaient, des fréquences fortes, de l’attaque et la dynamique ainsi que du vibrato et de la profondeur. Ils ont ainsi créé 4 nouveaux timbres d’instruments inexistants.
A nouveau, le timbre de l’instrument a eu un effet sur la reconnaissance de l’émotion du morceau. Il est donc intéressant de voir que le fait que les instruments soient connus, réels et joués par un musicien ne déterminent pas entièrement la qualité du morceau à faire ressentir des émotions, car même une musique synthétique jouée par des instruments étranger peut évoquer des émotions.

L’effet du timbre ne dépend pas seulement de l’interprétation du musicien, de l’instrument en lui même, car c’est aussi les caractéristiques spectrales et acoustiques de l’instrument (l’attaque, la dynamique temporelle de l’enveloppe spectrale, par exemple) qui vont déterminer l’aptitude d’un instrument à évoquer plus des émotions de joie, de peur, de tristesse ou de colère (la colère et la peur étant néanmoins plus difficile à faire reconnaître). Il faudrait néanmoins s’intéresser à l’influence de la perception de plusieurs timbres simultanément sur l’émotion ressentie (un orchestre est plus apte à faire passer une émotion qu’un soliste sur un saxophone ?). Peut être aussi qu’utiliser plusieurs instruments peut permettre à des émotions complexes à reconnaître comme la peur et la colère d’être plus évidentes ?

La perception de la musique, si on essaye de la théoriser un minimum, pourrait se faire avec deux systèmes en parallèles : un basique, qui s’occupe des caractéristiques basiques de la mélodie et va déterminer si l’émotion est plutôt positive ou négative, et un autre pour l’analyse de ce qui est plus complexe, comme le timbre, et qui permettrait de discriminer des émotions un peu plus précisément (la peur est différente de la colère, même si c’est toutes les deux des émotions négatives). Ces deux systèmes seraient également différents au niveau cérébral, le système complexe de l’analyse des timbres utilisant notamment les zones impliquées dans la perception des voix. Il existe aussi des maladies (Syndrome de Williams, épilepsie du lobe temporal, dégénérescences du lobe frontotemporal, par ex), où on observe une réponse inadaptée en émotion par rapport au timbre (c’est à dire qu’un violon, censé provoquer des émotions plutôt triste, serait vu comme joyeux, ce qui n’est pas une absence d’influence du timbre sur les émotions comme les lésions temporales postérieures dont on a parlé plus haut).

Source : Hailstone, J.C., Omar, R., Henley, S.M.D., Frost, C., Kenward, M.G., & Warren, J.D. (2009). It’s not what you play, it’s how you play it: Timbre affects perception of emotion in music. The Quarterly Journal of Experimental Psychology, 62 (11), 2141–2155

Baumgartner & al. (2006). Depuis l'émotion perçue jusqu'à l'émotion expérimentée : émotions évoquées par les images et la musique classique

Il s'agit de la première étude sur les émotions induite par la musique et les images, présentées ensembles ou séparément. Ils ont étudié les émotions de peur, de tristesse et de joie. La qualité de l'expérience émotionnelle rapportée est meilleure quand on présente musique et image ensembles, moyenne quand il n'y a que les images et moindre pour la musique. Par contre, les réponses physiologiques (en non conscient, donc) sont meilleures pour la musique, puis pour la combinaison d'image et de musique et enfin c'est le moins fort pour les images. La musique a un effet synergique sur l'émotion évoquée par les images, en activant des zones cérébrales frontales, temporales, pariétales et occipitales.

Quelle émotion vous procure cette image ? Est-ce fort ? Maintenant, regardez là en écoutant la musique, n'est-ce pas beaucoup plus fort? C'est un exemple très prenant de l'effet synergique de la musique sur les émotions des images.

Vous êtes tous déjà allés au cinéma, n'est-ce pas? Avez-vous remarqué comment la musique est utilisée à chaque moment intense en émotion? Avez-vous d'ailleurs déjà essayé de regarder ces scènes intenses en coupant le son? Laissez moi vous dire que vous ne ressentiriez pas du tout les émotions du film de la même manière. Ce serait moins fort, s'il y avait que les images. Inversement, quand vous écoutez simplement une musique, sans les images, vous pouvez ressentir des émotions, mais il sera très difficile de rapporter ce que vous ressentez, contrairement aux images. C'est tout ceci qu'ont voulu étudier les chercheurs. 

On sait déjà que la musique active des régions cérébrales impliquées dans la récompense et la motivation, dans l'émotion et l'excitation (striatum ventral, thalamus, cortex orbitofrontal, cortex cingulaire antérieur et l'insula). On sait aussi que ces structures cérébrales peuvent répondre à d'autre stimuli apportant des émotions euphoriques, comme la drogue, le sexe et la nourriture. 

On a donc présenté aux participants des images émotionnelles (émotions utilisées : peur, joie, tristesse), avec ou sans la présentation simultanée de musiques sous-tendant les mêmes émotions. On a également présenté à des participants uniquement la musique. On enregistre plusieurs données : un rapport subjectif de l'émotion ressentie (sous forme d'échelles), des données physiologiques (battements de coeur, conductance de la peau, respiration et température de la peau) et des données neurologiques (un EEG)

On a ainsi pu prouver plusieurs choses : 

• Les images, comme la musique ou les deux ensembles sont bien capables d'induire des émotions. Néanmoins le rapport subjectif montre que les émotions sont ressenties comme plus fortes lorsqu'on présente image et musique ensembles. Vient ensuite la présentation d'images seules, puis la musique seule, qui a du mal à créer un rapport subjectif conscient de son état émotionnel, en cela que les émotions sont moins distinguées les unes des autres. 
• Avec les données physiologique, on obtient un pattern de résultats différents. Les images présentées seules semblent faire moins d'effet sur le corps que quand elles sont combinées avec la musique ou quand la musique est seule. Il y avait également des différences selon les émotions, la tristesse faisant moins d'effet que les autres.
• Avec les données neurologiques, on voit une activité plus forte pour la combinaison d'image et de son, puis d'images, puis de sons (mais c'est à nuancer, cf. plus bas)

Il y a trois phases pour ressentir une émotion : 1) L'appraisal, le phénomène de naissance de l'émotion, elle excite nos sens, et on identifie de quelle émotion il s'agit ; 2) La production d'un état affectif utilisant des réponses corporelles (augmentation de la température, coeur qui bat plus fort, etc.). On prend conscience d'expérimenter une émotion ; 3) On régule l'état émotionnel et les réponses comportementales.

Le point 2 est essentiel pour ressentir les émotions, car en effet, le corps est essentiel pour avoir des émotions, les émotions ne sont pas seulement un phénomène qui se passe dans la tête, c'est une intégration corps/esprit. Les réponses corporelles sont enregistrées dans les aires somatosensorielles ainsi que dans l'insula, aires qui jouent donc un rôle important. Le point 3 est géré par les zones pariétales, qui jouent dans la modulation de la force de l'émotion. Ceci aidé également par le cortex frontal et préfrontal et l'hippocampe. Et on remarque que ce réseau est plus activé quand il y a présentation combinée d'images+sons que pour des images seules.

Sur la musique seule, il y a quelques points qui portent à discussion : il y a une activation moindre dans les zones occipitales et pariétales, mais plus forte dans les zones frontales et temporales. L'activation moindre dans les zones occipitales peut être facilement expliquée : il y a moins de stimuli visuels, et ces régions reçoivent les informations visuelles, donc il est normal qu'elles s'activent moins. Ensuite, on sait également que les émotions induites par la musique sont globalement plus positives (l'échelle montre des résultats moins forts pour la peur et la tristesse que pour les images), et on sait que les émotions positives activent moins le réseau cérébral des émotions que les émotions négatives.

La musique active également plus les zones impliquées dans la perception de l'état interne et moins les événements extérieurs (activation moindre dans les zones fronto-pariétales). La musique active donc des zones plus profondes (structures sous-corticales, i.e. amygdale, striatum, thalamus, etc.), et ne fait pas appel au cortex, et donc aux hautes fonctions (ce qui rendrait l'évaluation par des échelles plus compliquée). Les émotions ressenties par la musique sont donc fortes, elles sont viscérales, mais n'atteignent pas les zones corticales où il pourrait y avoir intégration de l'extérieur et l'environnement. Le pattern inverse est obtenu avec des images, où l'émotion est tournée vers l'intégration de ce qui vient de l'extérieur, et de l'environnement.

Source : Baumgartner, T., Esslen, M. et Jäncke, L. (2006). From emotion perception to emotion experience: Emotions evoked by pictures and classical music. International Journal of Psychophysiology, 60, 34-43

Marcel, A.J. (1983). Conscious and Unconscious Perception: Experiments on Visual Masking and Word Recognition

Dans la première expérience, ils ont fait passer des mots masqués en amorçage, et ont demandé soit une tâche de détection, soit une tâche graphique, soit une tâche sémantique. Au fur et à mesure que le temps entre l'amorce et la cible diminuait (SOA), on voyait une disparition de la détection, puis du graphique, puis du sémantique. Dans l'expérience 2, ils ont contrôlé que le choix était passif, et qu'il n'y avait pas de stratégie, en refaisant la même chose mais en regardant bien que le graphique ne pouvait pas aider à la reconnaissance sémantique et inversement. Dans l'expérience 3, il s'agit de faire une tâche de Stroop avec un amorçage inconscient de la couleur du mot, ou d'une couleur incongruente. Dans l'expérience 4, ils ont modifié le type de masquage, et dans l'expérience 5, ils ont observé un possible effet facilitateur lorsque l'amorce était répétée plusieurs fois.

 Le premier principe auquel ils se réfèrent, central en perception à l'époque, est le principe d'identité, selon lequel les représentations de l'information consciente sont les mêmes que celles qui découlent des sens et de la motricité.
Le deuxième principe est celui du la microgénèse perceptive, qui correspond au fait qu'un percept n'est pas instantanément un percept, mais qu'il passe par plusieurs étapes d'intégrations et s'unifie petit à petit. Au départ, un percept n'est pas une unité, et n'arrive pas directement aux zones corticales...
On voit également apparaitre le modèle hiérarchique de la perception (discuté dans l'article précédent de Shamma, 2008) comme quoi on commence par percevoir les caractéristiques de haut niveau (globales) pour ensuite voir les caractéristiques de bas niveau (précises). Cette théorie est dérivée de l'idée de microgénèse perceptive, comme quoi il y aurait un processus temporel d'accès à l'information perceptive. En conséquence, on peut donc dire que le fait qu'un mot soit un mot vient plus vite que le fait qu'il soit composé de telle ou telle lettre (le global avant le précis).
Le principe du masquage placé après l'amorce est justement là pour stopper la course de la perception et donc empêcher sa reconnaissance. Du coup, les participants sont encore capables de dire qu'il s'agit d'un mot mais sans reconnaitre les lettres à l'intérieur (le côté graphique testé).

Expérience 1 

Dans cette expérience, ils ont essayé de voir quelles informations sur les mots étaient accessibles, en faisant varier les SOA (temps entre le début de l'amorce et le début de la cible). Ils ont regardé la détection, les caractéristiques graphiques et le sens sémantique.

Méthode
24 sujets, 240 mots de 4 à 8 lettres. Ils ont choisi les mots de sorte que la moitié soit similaire graphiquement entre l'amorce et la cible, et de sorte que la moitié soit relié sémantiquement.
Dans un premier temps, il faisaient une tâche de détection pour déterminer le seuil de perception en terme de SOA où il y avait moins de 60% de détection, et ils calibraient l'expérience en variant le SOA entre 5 ms au dessus de leur seuil  de détection et 20 ms en dessous, de 5ms en 5ms. Pour chaque SOA, il y avait 120 essais, dont 40 de chaque type de décision.

Résultats
La première observation est que le seuil de détection est extrêmement variable selon les participants. 3 sujets ont refusé faire des jugements de catégorisation et des jugements graphiques sur ce qu'ils ne percevaient même pas. Ils ont également écarté les sujets utilisant une stratégie de réponse, pour au final ne garder que les participants "passifs".

• Les performances graphiques et sémantiques étaient meilleures que les performances de détection pour tous les sujets passifs, mais pour aucun sujet stratégique. 
• Avec la réduction du SOA, on voit une diminution des performances, d'abord sur la détection, ensuite sur le jugement graphique, et enfin sur le jugement sémantique. Quand il n'y avait plus de détection possible, il y avait toujours entre 80 et 100% de jugements graphiques et sémantiques corrects. Quand les jugements graphiques tombaient à 60-70% de correct, il restait encore 80% de jugements corrects sur le sémantique. 

Expérience 2

Dans l'expérience 1, on a vu que le jugement graphique et sémantique était encore possible quand la détection consciente ne l'était plus. On a vu également qu'il était possible d'avoir une stratégie et ainsi de biaiser les résultats, qui ne montraient alors plus de différence entre ces aspects.
Une hypothèse intention sélective peut être émise: les participants font ce qu'on leur demande, c'est à dire juger le graphique ou le sémantique du mot masqué. Mais on peut émettre aussi l'hypothèse d'une réponse orientée, où il y aurait une reconnaissance des caractéristiques communes entre l'amorce et une des cibles du choix forcé, et donc que la réponse tendrait vers le mot dans le choix forcé qui ressemble le plus, de manière automatique, et orientée avant le choix même.
Ils ont donc changé les mots du choix forcé en les faisant varier négativement avec le graphique ou avec le sémantique. C'est à dire que cette fois, il y avait un mot qui ressemblait visuellement (graphique), et l'autre ressemblait sémantiquement. Les effets disparaitraient alors si c'est l'hypothèse de réponse orientée qui est valide, et il n'y aurait pas d'influence si c'est l'hypothèse d'intention sélective.

Méthode
Les participants étaient les sujets passifs de l'expérience 1. Ils ont donc utilisé en mot cible soit un mot proche graphiquement (selon un coefficient calculé), soit proche sémantiquement. Ils ont pris un seuil de 10ms sous le seuil de détection. Il y avait 20 essais de choix forcé.

Résultats
Ils ont observé cette fois-ci une prédominance de l'information graphique, qui était plus solide que l'information sémantique, alors qu'ils ont trouvé l'inverse dans l'expérience 1.
L'idée est que l'information graphique est plus importante que l'information sémantique, seulement quand les deux sont disponibles, mais que quand c'est ou l'un, ou l'autre, le sémantique persiste plus longtemps à de courts SOA.

Expérience 3

Certaines critiques ont montré qu'une mesure directe était insuffisante pour les expériences en inconscient. Le choix forcé étant un choix direct, il a fallu recueillir les temps de réponse, donnée indirecte, pour confirmer les résultats.

Méthode
6 participants, Ils ont déterminé les SOA critiques de la même manière que pour les autres expériences, et ceux-ci allaient de 30 à 80ms. Ils ont fait 4 conditions, selon que la couleur (on utilise cette fois-ci une copie de la tache de Stroop, en inconscient) arrive en même temps ou 400 ms après le mot, et selon que le masque soit présenté de sorte qu'il n'y ait pas détection (sous le seuil), ou qu'il puisse y avoir détection du mot avant (au dessus du seuil). La tâche était de cliquer sur les boutons correspondants à la couleur de l'écran. Bien entendu, comme avec la tâche de Stroop, ils ont manipulé la congruence entre le mot et la couleur (soit congruent, soit incongruent), avec en plus une condition contrôle ou le mot n'était pas une couleur et une autre condition contrôle ou il n'y avait pas de mot du tout.

Résultats
Les sujets n'ont pas rapporté avoir vu les mots quand ceux-ci étaient masqués sous le seuil.

• Il y a un effet principal du type de mot (congruent/incongruent à la couleur), ainsi qu'un effet du masquage et du temps entre le mot et l'écran de couleur (s'il était présenté directement ou plus tard). La congruence et l'incongruence avaient un effet facilitateur sur le traitement de la couleur. 

Ces résultats vont contre les effets classiques de la tâche de Stroop, à savoir une augmentation du temps de réponse, un effet d'interférence. Il est fort probable que cet effet d'interférence n'intervienne en fait que quand il y a accès à la lexicalité du mot, et que ce ne soit donc pas interférent sous les seuils de détection, étant donné que les caractéristiques sont faiblement perçues ou altérées. Quand il n'y a accès au lexical ou au sémantique que de manière subliminale, il semblerait que l'interférence se transforme en facilitation, du simple fait que les deux soit des couleurs.

Expérience 4

Dans cette expérience, ils ont comparé les types de masques. Il y a d'un côté les masques périphériques (marche avant et après l'amorce, dépend de l'énergie) et les masques centraux (ne marche que quand il suit l'amorce, marche binocculairement, correspond à un pattern). (concepts un peu flous, je suis désolé...)
Au final, il semblerait que le masque central soit moins adapté car des informations d'association sont possibles.
L'idée principale est que cette différences d'effets pour les différents types de masquage résulterait du fait que les masques d'énergie (périphériques) dégraderait l'information du stimulus, en tout cas sur les formes. Il faut donc faire bien attention aux masques utilisés pour déterminer les seuils qu'on considère en détection. Cela pose problème vis à vis de toutes les études qui utilisent un masque énergique pour rendre leurs stimuli subliminaux. 

Expérience 5

La question est maintenant de savoir quelles sont les informations restantes quand on utilise l'autre masquage, à savoir le masquage par pattern (pattern masking) et comment elle est liée à la perception consciente?

Méthode
Ils ont fait passer 10 étudiants dans l'expérience qui consiste à effectuer soit une tâche de décision lexicale (mot ou pas) soit de détection (présence/absence). La séquence de l'amorce était répétée soit 1, 2, 4, 8, 12, 16 ou 20 fois avant la présentation de la cible. Ils ont fait varier le temps entre les amorces (500ms ou 1000ms). 500ms après la fin des répétitions, un signal sonore était lancé, et ensuite le sujet avait à effectuer la tâche demandée (détection ou catégorisation). Pour chaque nombre de répétition, il y avait 40 décisions lexicales et 40 détections à faire par sujet.

Résultats

• Aucun effet n'a été observé du nombre de répétition sur le temps de réponse pour les mots non associés à l'amorce. 
• Pour les mots reliés à l'amorce, par contre, on avait un effet très significatif du nombre de répétition, ainsi que de l'intervalle entre les amorces (1000 ou 500ms), avec une interaction significative, qui signifie que l'effet de relation amorce-cible est plus important pour un grand nombre de répétition avec un intervalle de 500ms. 
• Il y a un effet du nombre de répétition significatif pour chaque intervalle inter-amorce (IRI).
• Par contre, on arrive à un effet plafond plafond plus tôt avec l'IRI de 500ms que 1000ms. 

Discussion
L'effet d'association: L'association amorce-cible est d'autant plus forte que l'amorce a été répétée en grand nombre de fois. La force de l'association semble néanmoins avoir un effet plafond plus tôt à 500ms d'intervalle entre les répétitions qu'à 1000ms. Cela n'affecte pas les cibles non reliées, néanmoins. L'effet est néanmoins plus fort avec 500ms, même s'il atteint un plafond plus tôt. Pourquoi ?
Les auteurs pensent que c'est à cause d'une "désactivation" de ce que l'amorce active dans le cerveau. Si on laisse trop de temps, la trace cérébrale de la perception de l'amorce diminue trop, et quand on la présente une nouvelle fois, la quantité d'activation dans le cerveau sera moins importante que si l'intervalle est plus court et que la désactivation n'a pas pu se faire autant.

Détection: le nombre de répétition n'a pas d'effet sur la détection. On a ici une dissociation qui tendrait à prouver que les processus de détection et de catégorisation ne sont qualitativement pas les mêmes, c'est à dire qu'ils sont sûrement dans des réseaux neuronaux différents.

Dans cette expérience, ni la quantité de fois où c'est répété, ni l'énergie ne semblent être en lien avec l'accès à la conscience. Les conclusions de l'expérience 5 ne sont pas que le masque de pattern laisse intact la représentation iconique. Ca laisse intacte ce qu'il faut pour savoir si c'est un mot ou pas, mais pas pour le détecter. L'idée est que la détection ne serait pas, comme la catégorisation, dépendante d'un seuil, mais juste de la disponibilité de certaines informations perceptives...

Il faut néanmoins garder en tête que toute expérience d'amorçage se doit de faire des mesures indirectes, et que ce qu'on appelle "subliminal" dépend beaucoup des critères de détections qu'on a. Ce qui est subliminal dans une expérience ne le sera pas dans une autre.
Le plus important, dans ces expériences, est la preuve que le meilleur masquage est le masquage par pattern, qui garde intact les informations sur le stimulus, mais qui le rend juste non accessible à la conscience.

Shamma, S. (2008). L'émergence et la prise de conscience des événements auditifs

Dans le champ de la recherche sur la vision, on s'est intéressé beaucoup à l'effet de l'attention, de la saillance des objets, aux extractions de détails, etc. En audition, on commence à peine à s'y intéresser, avec notamment le "cocktail party effect" (le fait que l'on puisse quand même discuter avec quelqu'un alors qu'il y a un énorme brouhaha environnant). Le problème, c'est qu'on s'est vite rendu compte qu'il y a une dimension en audition qu'il n'y a pas en vision: la temporalité. On ne peut pas juste imprimer un son comme une image sur la rétine, on pense plutôt cela comme un "flux" (stream), et on peut étudier ce qu'on fait sortir de ce flux (le son d'un instrument, une voix, tout comme des éléments comme la métrique d'un morceau de musique, le timbre d'un instrument particulier, etc.). On utilise notamment des bruits pour traduire un masquage des informations (l'amorçage). 

Nahum et al. (2008) ont développé une théorie intéressante en vision, que les auteurs transposent en audition: La Reverse Hierarchy Theory. 

Cette théorie postule que les premiers éléments arrivant au cerveau pour être traités sont des éléments de haut niveau, globaux, avec une résolution faible mais rapide. A ce stade, la décision est imprécise et non sensible aux détails. S'il n'y a pas de raison de douter de l'identification, alors pas besoin d'aller plus loin. Si par contre il y a un quelconque doute (des compétiteurs phonologiques par exemple), alors il y a un processus top-down qui s'active pour orienter l'attention vers des éléments plus précis, les détails, les indices, et ainsi différencier les objets. Si les indices sont cohérents avec ce qui avait été trouvé avec la perception globale, alors le processus est plus rapide et plus simple, autrement, il y a fragilisation de l'image qu'on se fait de l'objet et il y a besoin de focaliser sont attention afin de récupérer plus d'indices. Cette dernière phase est néanmoins instable et facilement dérangée par un changement d'attention. 

Mais à quel moment les indices sont-ils de haut niveau (globaux) et quand sont ils de bas niveau (précis)? 

En vision, c'est facile à dire, dès qu'on passe l'aire occipitale primaire, on passe dans de l'analyse de bas niveau, précise. Mais en audition, il y a de nombreuses étapes avant d'arriver à l'aire d'audition primaire. 

Une autre étude, de Gutschalk et al. (2008) va plus loin, et démontre des corrélats neuronaux de l'"awareness" d'un stimulus auditif au delà du coeur primaire du cortex auditif. Ils ont utilisé des séquences de rythmes qui étaient masquées par des bruits à la rythmique aléatoire, et ont regardé le moment où le rythme ressortait de la scène complexe. Le moment où le rythme ressortait corrélait avec une activation longue (50 à 250ms) qui indique qu'il y a conscience tardivement dans la perception. Ils ont appelé ça l'awareness related negativity. L'extraction des indices de bas niveau se ferait donc à partir du cortex auditif secondaire. 

Il reste encore beaucoup à découvrir sur les corrélats neuronaux de la perception auditive...

A cela, ils ajoutent quelques définitions utiles:

- Analyse de la scène auditive: La suite de processus qu'on utilise pour organiser et intégrer des sons complexes venant de différentes sources.

- Masque énergétique: un son empêche un autre d'être perçu parce qu'ils utilisent le même canal neuronal. On retrouve là ceux qui passent par les même filtres cochléaires.

- Masque informationnel: quand il n'y a pas les mêmes propriétés cochléaires 

- Détection de l'observateur idéal: l'observateur idéal serait celui qui arriverait à la meilleure performance possible, compte tenu des indices présents (c'est un modèle mathématique). 

- Liaison d'objet: le phénomène par lequel un objet est perçu comme unitaire, à partir de tous ses composants. 

- Flux: les flux sont les "objets" de l'audition, quand on compare aux objets visuels. Ils peuvent inclure le timbre, le tempo, la localisation et l'intensité. 

Source: Shamma, S. (2008). On the Emergence and Awareness Of Auditory Objects. Plos Biology, 6 (6), 1141-1143

Badgaiyan & al. (1999). Amorçage auditif, traitement visuel ou auditif, quelles différences ? Indices donnés par la TEP

Jusque là, les études avaient montré une décroissance dans l'activité du cortex extra-strié, dans les conditions où il y avait un amorçage visuel. On n'était pas sûr s'il s'agissait d'une activité spécifique à la vision, ou qui concernait tout type d'amorçage. Cette étude apporte des réponses comme quoi ce serait plus général à tout type d'amorçage que spécifique à la vision. Cela ne se retrouve pas quand on change de modalité (auditif --> visuel) dans le même essai (ce qu'on appelle cross-modality).

L'amorçage réfère à un changement dans la capacité à identifier ou produire un objet ou un mot en conséquence d'une rencontre préalable spécifique de l'item. L'amorçage ne requiert pas la conscience ou la reconnaissance de l'amorce et fait donc partie de l'implicite/non conscient. 

Dans cette étude, ils ont utilisé ce qu'on appelle le paradigme de complétion de mots (word stem completion): on étudie les mots dans une phase amorce, et quelques temps plus tard, on doit compléter des débuts de mots avec le premier qui nous vient à l'esprit. Les études sur ce paradigme montrent qu'on ne les complète pas au hasard, et qu'environ la moitié vient des mots étudiés dans la phase amorçage, sans qu'on ait fait cela volontairement et consciemment. Les études de neuroimagerie sur ce paradigme ont trouvé une diminution d'activité dans le cortex extra-striée (aire 19 de Broadmann) pour la complétion avec des mots amorcés par rapport à quand il n'y avait pas d'amorçage.

Les études sur l'amorçage ont également montré que les résultats étaient meilleurs lorsqu'on restait dans la même modalité de présentation (l'amorce et la tâche de complétion toutes deux en vision, ou en audition) plutôt que quand on changeait de modalité entre les deux (l'amorce en audition et la tâche en vision). 

Ils ont fait 2 expériences pour montrer que cette désactivation du cortex extra-strié se trouve non seulement pas uniquement pour la vision, mais qu'on ne la retrouve pas en changeant de modalité entre l'amorçage et la tâche. L'expérience 1 évalue le within-modality (tout en audition), et l'expérience 2 l'across modality (vision en amorce et audition en tâche). 

Méthode

Dans l'expérience 1, les sujets étaient présentés à des mots auditivement. Il y avait 60 mots, dont 30 qui pouvaient se retrouver dans la tâche de complétion (contrebalancé entre les sujets), et ils devaient déterminer la clarté d'énonciation de ces mots sur une échelle de 1 à 3. 2 minutes après la présentation de ces mots, les sujets étaient scannés, pendant qu'ils passaient des blocs où ils devaient compléter des parties de mots présentées également auditivement, par le premier mot leur venant à l'esprit. Ils ont fait passer 8 sujets.

Dans l'expérience 2, il y avait une partie où c'était la même modalité (similaire à l'expérience 1, sauf qu'ils avaient à faire non pas un jugement de clarté mais du caractère plaisant des mots). Pour le cross-modal, les mots étaient présentées sur un écran, visuellement, pendant la phase d'étude (présentation des amorces). 

Ils avaient à chaque fois une baseline, pour les mots qui n'étaient pas présentés dans la tâche, et une condition de fixation, où il fallait juste regarder une croix (pour différencier ce qui vient uniquement du visuel, et n'a rien à voir avec l'amorçage).

Résultats

Expérience 1:

• Les sujets ont rempli 49,2% des mots par des mots étudiés, et 16,4% pour ceux qui étudiaient la baseline (le hasard leur a fait remplir 16,4% des mots correctement). Il y a donc bien un effet d'amorçage. 
• Il y a eu une diminution d'activité dans les zones du précunéus, du cortex préfrontal médian droit jusqu'à l'antérieur, et le cortex extra-strié bilatéral entre la condition priming (moins d'activité) et la fixation. Il y avait les mêmes entre le priming et la baseline, en rajoutant le gyrus angulaire droit.

Expérience 2:

• Dans le within-modality (idem à l'expé 1), les sujets ont rempli 54,4% des mots par des mots étudiés, et 20,3% pour ceux qui n'ont pas étudié. Les temps de réponse étaient également plus court quand il y avait eu amorçage. 
• Dans le cross-modality, les sujets ont rempli 48,1% des mots par des mots étudiés et 19,1% pour ceux qui n'ont pas étudié. Les temps de réponse étaient également plus court pour la condition amorcé, signifiant qu'il y a aussi eu un effet d'amorçage cross modal, similaire à l'effet en within-modality, ce qui indique qu'il n'y a pas de différence comportementale, mais qu'il y en a au niveau cérébral. 
• Ils ont retrouvé les mêmes diminutions d'activité pour le within-modality par rapport à l'expérience 1. Pour le cross-modality, par contre, il n'y avait rien de tel, mais plutôt une activation plus forte du cortex préfrontal médian et antérieur droit. 
• Les autres activations n'étaient que des traces. Ils ont ainsi trouvé des traces comme quoi il y aurait une plus grande activation en within-modality dans le gyrus angulaire, et qu'il y aurait une plus grande activation (ou une moins grande diminution) en across-modality dans le précunéus, le cortex préfrontal et le cortex extra-strié.

Discussion

Il est possible qu'ils n'aient pas trouvé de différence d'activation pour le cross-modality, parce que celui-ci ferait appel à des régions cérébrales différentes.

D'autres études ont montré que ce décroissement d'activité dans le cortex extra-strié était fréquent, et non dépendant de la forme des mots présentés. 

Si les sujets avaient créé une image visuelle des mots entendu, il y aurait eu un acroissement, et non une diminution d'activité. Idem s'ils s'étaient fait une image auditive des mots vu. 

Le processus pourrait être également une suppression/inhibition des processus visuels quand on est dans l'auditif, mais alors ils auraient observé une diminution d'activation quand il n'y avait que de l'auditif par rapport à quand il fallait fixer une croix.

Autrement, et c'est une vision plus séduisante, la diminution d'activité du cortex extra-strié pourrait être expliquée par le fait que cette zone ne soit pas impliquée uniquement dans le traitement visuel, mais ait des parties dédiés à d'autres traitements. 

On pourrait dire alors que le cortex extra-strié répond de manière amodale à l'amorçage... A creuser. 

Les activations dans le gyrus angulaire droit peuvent être expliquées car on sait maintenant que cette zone est impliquée dans le traitement lexical et le traitement non conscient. Les activations dans le cortex préfrontal sont dues à la mémoire épisodique. Il est intéressant de noter qu'ils n'ont pas montré de décroissement dans le cortex auditif même, il n'y aurait donc pas amorçage à un niveau perceptif, sinon, l'habituation aurait été vu directement dans ces zones perceptives.

Il faudrait reconduire l'expérience en alternant le cross-modal (auditif --> visuel et non plus visuel --> auditif) pour confirmer toutes ces hypothèses. 

On observe donc une décroissance de l'activité du cortex extra-strié à la fois en vision et en audition, tant qu'on reste dans du within-modality. Le cross modality semble plus devoir être dû à une inhibition par le cortex préfrontal des informations de la première modalité pour répondre par la seconde. Il semble également que le cortex extra-strié soit moins spécialisé qu'on ne le pensait!

Source: Badgaiyan, R.D., Schacter, D.L., Alpert, N.M. (1999). Auditory priming within and across modalities: evidence from positron emission tomography. Journal of Cognitive Neuroscience, 11(4), 337-348

Specht & al. (2005). Le "soundmorphing", une nouvelle approche pour étudier la perception du langage chez l'homme

La plupart des études en audition inconsciente utilisent des moyens trop divers pour dégrader leur stimuli (que ce soit de la voix, de la musique, des phonèmes, des sons complexes, etc.), à l’image du masque en vision. Cette étude présente une nouvelle manière de dégrader le stimulus : sélection de fréquences. Il ont séparé le son d’un mot parlé en 4 bandes de fréquences, et en présentaient 1, 2, 3 ou 4, afin de voir à quel moment cela était reconnu comme un mot. C’est seulement quand il y a toutes les fréquences que le son peut être reconnu à un mot, et c’est à ce moment que sont activées les zones de Broca, l’aire motrice supplémentaire, le thalamus gauche, et le cervelet droit.

Les études en audition, jusque là, se sont intéressées à plusieurs types de sons, allant des tons de musique à des mots réels en passant par tous les types de sons imaginables. En général, on demande de faire soit des tâches de décision lexicale (c’est un mot ?), de modulation d’attention, ou d’écoute dichotique (y’a quoi dans l’oreille droite ? alors que l’attention est focalisée sur l’oreille gauche). On a une préférence de traitement de l’hémisphère gauche pour les mots (effet connu sous le nom de l’avantage de l’oreille droite, observable en écoute dichotique) et une préférence droite ou bilatérale pour les sons non linguistiques.

Méthode

Ils ont utilisé des mots qu’ils ont morphé en enlevant des fréquences. Cela permet de garder la même durée du son, et de voir le processus qui différencie un son d’un mot.

Ils s’attendent à voir une augmentation de la latéralisation à gauche (hémisphère gauche plus activé) au plus on se rapproche du son complet.

Il y avait une phase d’entrainement avec des mots différents. Ils demandaient aux sujets de ne presser le bouton de réponse que quand ils sont sûrs que ce qu’ils ont entendu est un mot.

On fait passer les sujets en même temps dans un IRMf.

Résultats 

• Dans toutes les conditions, il y avait une activation bilatérale du système auditif (lobe temporal), ce qui est normal, étant donné que les participants ont entendu des sons. Mais ils ont pu voir que plus il y avait de fréquences à traiter, plus l’activation était importante.
• Pour la condition avec toutes les fréquences uniquement, on a une activation, en plus du système auditif, du gyrus frontal inférieur (la partie dorsale postérieure de l’aire de Broca), du thalamus gauche, et du cervelet droit.
• La taille des activations ainsi que leur significativité augmentait avec l’augmentation de la complexité des sons entendus, mais seulement pour l’hémisphère gauche.
• Seul le stimulus d’une seule fréquence montre une activation plus forte à droite qu’à gauche. Il y a donc majoritairement une dominance du cerveau gauche sur les sons, et ce d’autant plus qu’ils ressemblent à des sons du langage.

Discussion

Il y a eu donc une augmentation de l’activation du cortex selon la complexité du son. A savoir : plus le son ressemblait à un mot, plus l’hémisphère gauche répondait. C’est seulement pour la dégradation avec 1 fréquence qu’il y a plus d’activation à droite qu’à gauche, suggérant que c’est seulement dans cette condition où le son ne ressemble absolument pas à un mot. Il n’y a cependant que quand toutes les fréquences sont présentes qu’il y a reconnaissance du mot.

Une autre donnée intéressante est que le cerveau s’active de la même manière pour des mots et pour ce qui ressemble à des mots. La différence est juste faite en terme de plus d’activation et de significativité, mais ce sont les mêmes zones cérébrales impliquées.

Pour le traitement des mots, il y a comme une ligne qui partirait du cortex temporal postérieur pour aller vers l’antérieur, au plus on traite le mot comme un mot.

Source: Specht, K., Rimol, L. M., Reul, J. & Hugdahl, K. (2005). « Soundmorphing » : A new approach to studying speech perception in humans. Neuroscience Letters, 384, 60-65