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1
Fabrice Guillaume - année 2008-2009
Mémoire humaineRappel sur les modèles de la mémoire humaine
Master de Psychologie (M1)
PSY Q09C – Apprentissage & MémoireLes cours ont lieu le lundi de 9h à 12h dans la Salle B177
Mémoire 4(Résultats récents, électrophysiologie &
potentiels évoqués)
Lundi 20
Mémoire 3(Rappel et reconnaissance, dissociation des
processus, effets de contextes)
Lundi 13
Mémoire 2(Mécanismes neurophysiologiques)
Lundi 6
Mémoire 1(Les modèles de la mémoire)
Lundi 29
Cours PSY Q09C(Mémoire) Séances
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Plan :1. Introduction générale
2. Approches structuralistes et fonctionnalistes de lamémoire
3. Exemples d’approches structuralistes
4. Mémoire implicite et explicite : état de conscience
5. Modèles symboliques et modèles sub-symboliquesde la mémoire
1. Introduction générale
3
2. Approches théoriques de la mémoire
Structuralisme :
Le système cognitif est unensemble de sous-systèmes
indépendants ou modules(Fodor)
Modèles à boîtes
Importance donnée àl’analogie structure/fonction
Fonctionnalisme :
Le système cognitif estunitaire
Il y a un continuum desniveaux de traitements et
des systèmes
Importance donnée à lafonction cognitive
Amorçage et mémoire perceptive (ou primaire)
Quand la présentation d’un stimulus facilite le traitement d’un stimulussimilaire présenté juste après.
4
Les processus cognitifs sont les différents modesà travers lesquels :
les systèmes naturels : le cerveau humain ouanimal, neurone, groupe d'individus (poissons,fourmis, neurones) ... ; et
les systèmes artificiels : réseau de neuronesartificielles, système expert, ... ;
traitent l'information en y répondant par une action.
Processus cognitifs
Dissociations temporelles des mémoires
5
La mémoire sensorielle (MS)– Inférieur à 0,5 secondes– Visuelle ou iconique, Auditive ou échoïque, olfactive– Fait intervenir le cortex sensoriel
La Mémoire à court terme (MCT) et la mémoire detravail (MT)- Inférieur à 90 secondes- Stockage des informations utiles pour une durée limitée- Fait intervenir le cortex frontal inférieur gauche, le cortexpréfrontal, les aires corticales motrices.
La mémoire à long terme (MLT)- Supérieur à 90 secondes- Stockage des informations pour une plus ou moins longue durée
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MCT et MLT
Division de la mémoire en plusieurs composantes, une d’entreelles étant spécialisée dans la rétention brève de l’information.
Mémoire primaire (<James, 1890), de travail, à court terme.
Mémoire secondaire : un élément est absent de laconscience pendant un certain temps, doit être réactivé.
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3 postulats :
(1) mémoires primaire et secondaire impliquent des systèmes(structures) de mémoire distincts,
Code perceptifs (traits physiques : icône / écho).
(2) la capacité de la mémoire primaire est limitée,
(3) l’information en mémoire primaire décroît rapidement ⇒retenue seulement si activement répétée.
Représentation plus abstrait
HippocampeCortex frontal gauche
Rétention de l’informationnéocortex
M S M C T M L T
Phase d’encodage Phase de restitution
HippocampeCortex frontal droit
Neuro-imagerie de la mémoire
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La mémoire de travailou
la mémoire qui travail ?
Mémoire de travail selon Baddeley
La vue la + influente sur la mémoire de travail actuellement.
Baddeley (1976). The psychology of memory.
Baddeley (1986). Working memory.
Baddeley (1990). Human memory.
Baddeley (2000). The episodic buffer: A new component of workingmemory? Trends in Cognitive Sciences, 4, 417-423.
Une mémoire immédiate
Nombreuses opérations cognitives de base ont lieu
Attention Mémoire
9
Un mécanisme de contrôle attentionnel ⊕ des systèmes auxiliaires esclaves
Mémoire de travail comme activation:
le modèle des processus “encastrés”
(embedded-processes model)
Mémoire de travail = sous-ensemble de l’information qui est dansun état d’activation élevée.
Cowan (1988, 1993) ; Shiffrin (1993)
Différences : pas de division en sous-systèmes (type calepinvisuospatial et boucle phonologique) ⊕ inclusion explicite d’unecomposante mémoire à long terme.
⇒ La mémoire de travail fait partie de MLT
“là” où le “travail” cognitif est accompli.
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4. Mémoire implicite et mémoire explicite :état de conscience des souvenirs
11
Mémoire implicite et mémoire explicite
Mise en évidence de la mémoire implicite :La performance à une tâche est facilité en l’absencede souvenir conscient de l’influence d’un événement antérieur
Mise en évidence de la mémoire explicite :La performance à une tâche exige le souvenir conscientdes événements préalables (processus de récupérationintentionnel et délibéré)
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Mémoire implicite et mémoire explicite
Tests : • Rappel libre• Rappel indicé• Reconnaissance• Jugement de fréquence
• Décision lexicale, complètement de mot, dénomination• Amorçage, épreuves perceptives• Tâches d’identification
Explicite
Implicite
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Récupération àpartir d’uneactivitéd’inférence(e.g. échec)
Récupérationd’épisodes àpartir d’uneclef d’accès(e.g. dernièrerencontre)
Résolutiondeproblèmes(e.g.conduiteautomobile)
Acquisitiond’aptitudessensori-motrice(e.g.préhension)
Classification àpartir d’unindicesémantique ouconceptuel
Classificationà partir d’unindicesensoriel
Lobes frontaux,cortex cingulaire
Hippocampe,systèmelimbiquemédio-temporal,diencéphale
Lobesfrontaux,médio-latéral,dorso-latéral
Cervelet,noyaux de labase
Lobestemporal,pariétal, frontal
Néo-cortexPostérieur(airesperceptives)
StratégiqueAssociatifBasé surdes règles
Sensori-moteur
ConceptuelPerceptifProcéduraleItem spécifique
Mémoire expliciteMémoire implicite
Mémoire implicite et mémoire explicite: processus en jeu, structures cérébralesimpliquées (Adapté de Moscovitch, 1994).
Mémoireà long terme
Mémoire Implicite(non-déclarative)
Mémoire Explicite(déclarative)
Sémantique Episodique Apprentissagesassociatifs
Procédurale(schémas
sensorimoteurs)
Organisation et systèmes de mémoire(s)
Sémantisation Procéduralisation
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Le(s) modèle(s) de Tulving
Souvenir sémantique Souvenir épisodique
Faits générauxConcepts
Culture générale
Faits personnelsBiographie
Acquis tôt et utilisés souventUtilisation aléatoire
Index temporel et spatial propres
Commun à une culture
Indépendant du contexte d’acquisition
Spécifique à un individu
Contextuel
Résistant à l’âge et à lapathologie (sauf Alzheimer)
Oublis fréquentsSouvent atteint dans les
pathologies (amnésies, etc.)
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AUTONOETIQUE
NOETIQUE
ANOETIQUE
Tulving 1984
3 niveaux de
conscience
Mémoire procéduraleAbsence de conscience(marcher, vélo, etc.)
Mémoire sémantique(connaissances, langage, etc.)
Mémoire biographique(événements vécus, spatio-temporel)
Épisodique
SémantiqueProcéduraleHypothèse
d’un emboîtement
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Mémoire du passé lointain
Autobiographique Non-autobiographique
épisodique sémantique épisodique sémantique
Je me souviens très bien le jour de mon mariage
Je connais le nomdes rues de mes anciens
anciens logements
Je me souviens dansquelles circonstances
j’appris l’électiondu président
Je connais le nomdes 4 derniers
présidents
Modèle SPI (Sériel Parallèle Indépendant), Tulving 1995
Mémoire épisodique
Mémoire sémantique
Mémoire à court terme
Système de représentationsperceptives (PRS)
Mémoire procédurale
Systèmes de représentationsSystème d’action
Stockage parallèleEncodage sérielRécupération indépendante
Relations entre la mémoireprocédurale
et les autres systèmes ?
Conservation de souvenirsimplicite dans l’amnésie
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SymboliqueAutomatiqueFaibleMoins importantFaibleQuoi?ConnaissancePrécoce
ExistentielDélibéréForteImportantForteQuand? Où?SouvenirTardif
Processus :RegistreAccèsDépendance contextuelleAffectVulnérabilitéQuestion de récupérationExpérience récollectiveDéveloppement
CompréhensionFaits, idées, conceptsConceptuelleUnivers
SensationEvénements, épisodesTemporelleMoi
Information :OrigineUnitésOrganisationRéférence
Mémoire sémantiqueMémoire épisodiquePropriétés
Différences entre mémoire épisodique et mémoire sémantique(d’après Tiberghien, 1997, adapté de Tulving, 1983).
Mémoire sémantique et lexique mental ?
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Le modularisme de Fodor
Limites de la métaphore informatique et du modularisme :
1. L’information n’est pas stockée dans des modulesindépendants ;
2. Il n’y a pas de séquentialité ;3. Module de contrôle ?
La mémoire n’est pas un espace
Dès qu’il y a perception, il y a une mémoire
Perspectives sur le traitement
Théorie des niveaux de traitementCraik & Lockhart (1972). Levels of processing: A framework for memoryresearch. Journal of Verbal Learning and Verbal Behavior.
Mémoire comme une série d’analyses sur l’information
entrante, à des niveaux de + en + profonds. Continuum.
Idée : Traitement + profond ⇒ mémoire + durable.
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Traitement approprié pour le transfertUn traitement profond n’implique pas toujours une meilleureperformance de mémorisation car dépend de la tâche derécupération…
Tâche d’orientation induisant untraitement sémantique ou derimes : Jugement decompatibilité oui/non dans
-“La voiture a un moteur àexplosion”
-“Mémoire rime avec espoir”
Tâche de reconnaissance :
-Standard (“voiture”, “mémoire”)
-De rime avec mots cibles(“peinture”, “poire”)
5. Modèles symboliques et modèlessub-symboliques de la mémoire
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L'esprit est une machine de traitement symbolique del'information (métaphore de l'ordinateur), c'est-à-dire qu'il opèresur des représentations.
De nombreux chercheur admettent que ce type de traitementssymbolique peut être réalisé par des machines complètementdifférentes du point de vue physique et donc que la simulationet la modélisation informatique peuvent fournir de nouveauxmoyens d'étudier le fonctionnement de l'esprit.
Courant dominant les sciences cognitives jusqu’à la montée enpuissance du connexionnisme.
Modèles connexionnistes etmodèles cognitivistes
CognitivismeSymbolique
(mots, images)Sub-symbolique
(vecteurs, valeurs numériques)
Connexionnisme
Modèles symboliquesNeuromimétique
Capacité à rendre compte des faits
empiriques
Capacités cognitives assez faibles
Ex: Perceptron ; Mémoire auto-associative
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Niveaux de description & représentationGrand nombre de niveaux
(neurones, réseaux de neurones, systèmesfonctionnels, représentations symboliques, etc.)
Chevauchement des langages et niveauxde description
(symboliques, sub-symboliques, etc)
Mauvaise articulation des niveauxMauvaise compréhension
Le connexionnisme décrit un niveau subsymbolique des processus mentaux,tandis que le cognitivisme rend compte des activités mentales symbolique,logiques (F. Varela, 1989).
Modèles computo-mimétiques (symboliques)et
modèles connexionnistes (sub-symboliques)
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Mc Clelland & Rumelhard(modèle de perception des mots)
Phase 1 : Apprentissage(modifications des poids entreunités du réseau)
Phase 2 : Présentation de mots avecune certaine dégradation : leréseau rappel le mot (ex: Work)
Mots
Lettres
Traits
Input visuel
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Critique de la représentation symbolique
Aspect dynamique des représentations ?
Clôture :
Où une représentation finie ? Quelles frontières ?
Comment se met en place l’organisation des représentations ?
Comment interagissent-elles ?
• Le système nerveux est constitué d’un grand nombre deconnexions « non binaire » plutôt excitées ou plutôt inhibées
Le système nerveux n’est pas un ordinateur
•Système bouclé sur lui-même
• Très grande flexibilité et très grande plasticité
• Le système nerveux central ne peut distinguer l’origineinterne ou externe d’une excitation
• C’est l’observateur qui effectue cette distinction
• Émergence d’un état global du système à chaque instant :l’arrivée d’une nouvelle représentation suppose larestructuration de l’ensemble des représentations(perturbations).
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Approches connexionnisteset neuromimétiques
Pas de symbole explicit d’un concept
Ce qui est représenté provient de plusieurs unités : la représentation est distribué
Traitement parallèle et distribué
Particularités :Dégradation gracieuseGénéralisation spontanéeAttribution par défaut (analogie de proche en proche)
Point fort de ces modèles : leur réalisme biologique (règle de Hebb, etc.)
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Rejet de la métaphore spatiale :
• Traces stockées à des adresses spatialement définies• Mode de stockage distribué• Superposition des traces
Modèles cognitivistes (computo-symboliques) : opèrent surdes symboles complexes (mots, images, scènes, etc.)
Modèles connexionnistes : opèrent sur des symbolesélémentaires (sub-symboliques)
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θ (seuil)
Fonction f(x)
x1
x2
w1
w2
1. Poids au niveau des connexions synaptiques2. Fonction d’activation propre à chaque cellule :
- tout ou rien (1 si input > seuil et 0 sinon)- fonction logique ex : x1 x2 Output
0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
Réseau de neurone artificiel : formalisation
Le perceptron (Rosenblat, 1959) :
Connexion complète des cellules de la rétine auxcellules de décision
RétineUnités de décision
Le nombre de cellule nécessaire dépend du problème traité
Taille de la rétine proportionnelle à la taille des données
Exemple reconnaissance de chiffre :1
3
6
7
8
24 7 valeurs
d’entrée
Je veux reconnaître les chiffres : 1, 3 et 7
0010010
1011011
1010010
1 3 71234567
Données :
Décisions :
100
010
001
Associer 1 sortie à un vecteur d’entrée
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Que résout le perceptron ?
Un problème de classification : données pour lesquellesil faut répondre 0 ou 1
Taille de la couche d’entrée proportionnelle au type dedonnées
Perceptron multicouches :1. Cellules qui reçoivent des informations venant de
l’extérieur (ex: rétine) ;2. Cellules qui renvoient des informations à l’extérieur
(cellules de sorties) ;3. Cellules cachées (règles d’apprentissage).
Réseau de Hopfield(mémoire auto-associative)
Objectif : retrouver de l’information dans un réseau par le contenu
Caractéristiques :1. La représentation de l’information est distribuée2. Mémoire adressable par le contenu3. Forte tolérance à la dégradation
Principe :
Données en entrée Trouver un état stable(en réponse)
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Mémoire auto-associative : réseau de Hopfield
a bc d
gf
e
-1-1
-1
-1+1
+1
+1
+2 -2 +3
+3
• Les cellules sont à la fois des cellules d’entrée et des cellules de sorties
• Récupération d’une information dans un réseau par le contenu
État initiala b c d e f g- + - - + - -
Exemple du calcul d’activation de c :
A partir d’un certain temps, il n’y a plus d’évolution quelque soit la cellule sélectionnée : état stable (attracteur)
4 états stables pour ce réseau :a b c d e f g- - - - - - -+ - + - + + -- + - + - - +- + + + + - +
État 1 :État 2 :État 3 :État 4 :
Lorsqu’on présente un objet, on veutrécupérer l’état le plus proche : auto-associatif
Sélection de c - + + - + - -
c = (-1 × +1) + (-1 × -1) + (+1 × +2) + (+1 × -1) = +1a d e f
Règle de Hebb (1949)
Potentialisation à long terme (LPC)
Plausibilité neuromimétique
I = (X, Y)Événement
Activité sensorielle
Activité motrice
Cible Contexte
Stockage des relations par le biais des forces de liaisons entre les unités du réseau
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Réseaux à compétitionPrincipes de fonctionnement :1. Une couche de cellules qui reçoivent des signaux en
entrée ;2. Sélection d’une cellule gagnante parmi les cellules de
la couche ;
Conditions d’utilisation :1. Les cellules de la couche doivent réagir différemment
à des entrées différentes (mémoire)2. Il faut un mécanisme de concurrence entre les cellules
c2 c3c1 +--
- Connexions symétriques
La compétition s’arrêtelorsque le réseau atteintun point fixe (cellulegagnante) : état stable
Utilisation : la catégorisation
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