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Le traitement de l'information olfactive - article ; n°1 ; vol.94, pg 99-121

De
25 pages
L'année psychologique - Année 1994 - Volume 94 - Numéro 1 - Pages 99-121
Résumé
L'article présente une revue de travaux abordant le traitement de l'information olfactive. Les expériences examinées concernent, successivement, la détection de la simple présence d'une odeur, la reconnaissance d'odeurs préalablement présentées, à court et à long terme, l'identification des odeurs et leur dénomination au moyen du langage, et enfin, le rôle des stimuli olfactifs comme indices de récupération d'items autobiographiques. La détection mise à part, le sujet humain semble peu outillé pour traiter l'information olfactive aussi efficacement que l'information visuelle; des problèmes se posent tant au niveau de l'encodage en mémoire que de la dénomination verbale. En revanche, les traces épisodiques paraissent particulièrement résistantes aux interférences et stables dans le temps. Les raisons possibles de cet état de choses sont discutées, d'un côté en termes d'architecture cérébrale, relativement spécifique pour ce qui est de l'olfaction, d'un autre côté en termes fonctionnels. Une attention insuffisante accordée couramment à l'information olfactive pourrait en effet défavoriser le développement d'une grille de référence conceptuelle dans ce domaine, avec des répercussions négatives sur les stratégies perceptives et sur le langage.
Mots clefs: olfaction, reconnaissance, identification, détection.
Summary: Human processing ofolfactory information.
The present paper aims to review experiments related to the processing of, olfactory information. The following topics are investigated: the simple detection of an odor presence; the recognition of odors previously smelled; the identification of odours and their naming; finally, the influence of odors in the retrieval of autobiographical memories. It has been observed that humans have a keen sense of smell, able to detect very diluted odours. If we compare with the processing of visual information, olfactory information seems more difficult to process; difficulties arise when encoding as well as when labelling. On the other hand, episodic memories strongly resist interference and last a long time. The use of odors as cues to complex memories is questioned. Possible reasons for those observations are discussed. The difference in brain architecture, quite specific for olfaction, is suggested, but a functional explanation cannot be discarded. Indeed, the weak and rare interest given to olfactory information might thwart the building of a conceptual grid in this field, leading to negative effects on perceptual strategies and on the development of a stable lexicon.
Key words: olfaction, recognition, identification, detection.
23 pages
Source : Persée ; Ministère de la jeunesse, de l’éducation nationale et de la recherche, Direction de l’enseignement supérieur, Sous-direction des bibliothèques et de la documentation.
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P. Beguin
J. Costermans
Le traitement de l'information olfactive
In: L'année psychologique. 1994 vol. 94, n°1. pp. 99-121.
Citer ce document / Cite this document :
Beguin P., Costermans J. Le traitement de l'information olfactive. In: L'année psychologique. 1994 vol. 94, n°1. pp. 99-121.
doi : 10.3406/psy.1994.28740
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1994_num_94_1_28740Résumé
Résumé
L'article présente une revue de travaux abordant le traitement de l'information olfactive. Les expériences
examinées concernent, successivement, la détection de la simple présence d'une odeur, la
reconnaissance d'odeurs préalablement présentées, à court et à long terme, l'identification des odeurs
et leur dénomination au moyen du langage, et enfin, le rôle des stimuli olfactifs comme indices de
récupération d'items autobiographiques. La détection mise à part, le sujet humain semble peu outillé
pour traiter l'information olfactive aussi efficacement que l'information visuelle; des problèmes se posent
tant au niveau de l'encodage en mémoire que de la dénomination verbale. En revanche, les traces
épisodiques paraissent particulièrement résistantes aux interférences et stables dans le temps. Les
raisons possibles de cet état de choses sont discutées, d'un côté en termes d'architecture cérébrale,
relativement spécifique pour ce qui est de l'olfaction, d'un autre côté en termes fonctionnels. Une
attention insuffisante accordée couramment à l'information olfactive pourrait en effet défavoriser le
développement d'une grille de référence conceptuelle dans ce domaine, avec des répercussions
négatives sur les stratégies perceptives et sur le langage.
Mots clefs: olfaction, reconnaissance, identification, détection.
Abstract
Summary: Human processing ofolfactory information.
The present paper aims to review experiments related to the processing of, olfactory information. The
following topics are investigated: the simple detection of an odor presence; the recognition of odors
previously smelled; the identification of odours and their naming; finally, the influence of odors in the
retrieval of autobiographical memories. It has been observed that humans have a keen sense of smell,
able to detect very diluted odours. If we compare with the processing of visual information, olfactory
information seems more difficult to process; difficulties arise when encoding as well as when labelling.
On the other hand, episodic memories strongly resist interference and last a long time. The use of odors
as cues to complex memories is questioned. Possible reasons for those observations are discussed.
The difference in brain architecture, quite specific for olfaction, is suggested, but a functional
explanation cannot be discarded. Indeed, the weak and rare interest given to olfactory information might
thwart the building of a conceptual grid in this field, leading to negative effects on perceptual strategies
and on the development of a stable lexicon.
Key words: olfaction, recognition, identification, detection.psychologique, 1994, 94, 99-122 L'Année
REVUE CRITIQUE
Département de Psychologie Expérimentale1
Université Catholique de Louvain
LE TRAITEMENT
DE L'INFORMATION OLFACTIVE
par Philippe Béguin et Jean Costermans
SUMMARY : Human processing of olfactory information.
The present paper aims to review experiments related to the processing
of olfactory information. The following topics are investigated: the simple
detection of an odor presence; the recognition of odors previously smelled;
the identification of odours and their naming; finally, the influence of odors
in the retrieval of autobiographical memories. It has been observed that
humans have a keen sense of smell, able to detect very diluted odours. If we
compare with the processing of visual information, olfactory information
seems more difficult to process; difficulties arise when encoding as well as
when labelling. On the other hand, episodic memories strongly resist inter
ference and last a long time. The use of odors as cues to complex memories
is questioned. Possible reasons for those observations are discussed. The
difference in brain architecture, quite specific for olfaction, is suggested, but
a functional explanation cannot be discarded. Indeed, the weak and rare
interest given to olfactory information might thwart the building of a
conceptual grid in this field, leading to negative effects on perceptual stra
tegies and on the development of a stable lexicon.
Key words: olfaction, recognition, identification, detection.
1. Unité de Psychologie Cognitive, Voie du Roman Pays 20, B 1348, Lou-
vain-la-Neuve, Belgique. Philippe Béguin et Jean Costermans 100
La modalité olfactive fut longtemps négligée dans les recher
ches en psychologie cognitive, et on peut considérer qu'elle
l'est encore dans une large mesure. Les raisons de cet état de
choses sont probablement multiples : l'ignorance de ce qui dé
clenche exactement la sensation olfactive ; l'extrême difficulté
à établir un lien entre la structure physico- chimique des molé
cules olfactives et leurs caractéristiques perceptives (Engen,
1982, p. 6); le caractère rarement verbal et rarement con
scient des comportements induits par un stimulus olfactif; la
réduction du rôle de l'olfaction dans la survie de l'espèce
humaine au cours de notre évolution phylogénique ; le peu
d'intérêt que notre époque et notre culture occidentale portent
aux odeurs, etc. Pourtant, l'étude de l'olfaction peut jeter une
nouvelle lumière sur d'autres fonctions cognitives, car l'olfac
tion n'est pas une modalité sans intérêt: c'est un sens à di
stance au même titre que la vision ; elle précède la vue dans la
phylogénie, et le nombre des cellules sensorielles olfactives
s'approche du nombre nécessaire à la vision. Par conséquent,
les processus de traitement de l'information olfactive sont pr
obablement d'une richesse et d'une complexité similaires à ce
qui est observé pour la vision ou pour l'audition.
Nous passerons en revue un certain nombre de travaux sur
l'olfaction, et nous le ferons dans l'ordre suivant. Nous parle
rons d'abord de la détection, c'est-à-dire de la capacité à déce
ler la simple présence d'une odeur. Nous traiterons ensuite de
la reconnaissance: comment discerne-t-on les odeurs ancien
nes (déjà «vues») des odeurs nouvelles. Suite à cela, nous pré
senterons des recherches traitant de l'identification des odeurs
et, finalement, nous examinerons la question de l'odeur com
me indice de récupération d'autres informations en mémoire.
1 . La détection des odeurs
Le sujet humain apparaît comme doté d'un sens olfactif
particulièrement aiguisé, à tout le moins lorsqu'il s'agit de
détecter la simple présence d'une odeur. Comme le montre
Engen (1982, p. 4), un sujet moyen peut détecter une odeur
d'œuf pourri quand on lui présente 10 millilitres de sulfide
d'hydrogène dilués dans 10 000 litres d'air; pour un parfum
d'ail, un millilitre suffit. L'homme apparaît cependant moins
sensible que certains mammifères tels que le chien et le rat, Le traitement de l'information olfactive 101
mais plus sensible que le pigeon (Walker et Jennings, 1991),
encore que de telles comparaisons soient difficiles à établir et
n'aboutissent pas toujours aux mêmes conclusions. Notons que
la détection peut être inconsciente, comme le montrent Van
Toller, Kirk-Smith, Wood, Lombard et Dood (1983), et appar
aître seulement sous la forme d'une réponse électrodermale
ou par des modifications dans les potentiels évoqués.
La capacité du sujet à détecter une odeur est influencée par
divers facteurs. Ainsi en va-t-il pour une exposition préalable à
d'autres odeurs: plus les odeurs précédentes sont olfactive-
ment proches, plus élevé sera le seuil de détection (Engen et
Bosack, 1969; Le Magnen, 1948; Zwaardemaker, 1900); ceci
a pris le nom d'« adaptation croisée». D'autre part, on a mont
ré, chez la femme, que le cycle hormonal influence le seuil de
détection (Doty, Snyder, Huggins et Lowry, 1981; Koelega et
Köster, 1974; Velle, 1987), celui-ci étant plus bas en période
d'ovulation et plus élevé en période de règles. Par ailleurs,
l'âge réduit la sensibilité olfactive (Cain, Gent, Goodspeed et
Leonard, 1988; Cain et Gent, 1991), la perte semblant s'accé
lérer au-delà de 70 ans ; cette évolution avec l'âge doit cepen
dant être relativisée par la grande variabilité interindividuelle
et l'inadaptation fréquente des tâches expérimentales au mode
de comportement des personnes âgées.
Une caractéristique de la détection du signal olfactif est le
grand nombre de fausses alertes, à tel point qu'une améliorat
ion de la performance se ramène souvent à une diminution de
ces dernières. Ceci est bien illustré dans une expérience
d'Engen (1972) où les sujets devaient décider de la présence
ou de l'absence d'une odeur. Les variables étaient: la colora
tion ou de coloration du liquide «odorant»; la pro
babilité a priori de la présence de l'odeur ; l'importance de la
récompense en cas de réponse correcte. L'effet du contexte,
représenté par la couleur, apparaît clairement, observation
qui sera confortée dans une expérience ultérieure de Davis
(1981). Il en va de même pour l'influence des récompenses. On
voit par ailleurs que ces deux facteurs affectent essentiell
ement les proportions de fausses alertes, la coloration du
liquide odorant ayant pour effet de les augmenter et l'usage de
récompenses plus substantielles ayant pour effet de les
réduire. Ceci sera confirmé par les expériences d'Engen (1982,
p. 54; 1989). Dans la logique du modèle de la Détection des
Signaux, une telle évolution du pattern de « hits » et de fausses Philippe Béguin et Jean Costermans 102
0,9
succès ,.-* 0,8
0,7
0,6
o 0,5 fausses O alertes 0.4 ©
0,3-j
0,2
0,1
0,0 5 10 15 20 25 30
délai de reconnaissance
-•- une odeur -®- cinq odeurs
Fig. 1. — Proportion de succès et de fausses alertes en fonction
du laps de temps entre la première présentation et la tâche
de reconnaissance, pour une odeur ou pour cinq odeurs alternatives
(d'après Engen, Kuisma et Eimas, 1973)
Proportion of hits and false alarms as a function of the duration of the
retention interval for one and five alternative odorants (from Engen,
Kuisma and Eimas, 1973)
alertes suggère des modifications au niveau de la stratégie
décisionnelle plutôt que de la sensibilité olfactive
2. La reconnaissance des odeurs anciennes
Dans les épreuves de reconnaissance, on demande au sujet
de discerner les odeurs anciennes (précédemment présentées)
d'avec des odeurs nouvelles (leurres). Engen, Kuisma et
Eimas, (1973) étudièrent la reconnaissance des odeurs à court
terme (jusqu'à 30 secondes). À un premier groupe de sujets les
auteurs présentèrent 100 odeurs une à une. Après chaque
odeur, ils donnèrent à sentir, dans un délai de 3, 6, 12 ou 30 se
condes, soit la même odeur pour estimer la proportion de suc
cès («hits»), soit une nouvelle pour estimer la propor
tion de fausses alertes. Les sujets devaient répondre par «oui»
lorsqu'ils considéraient l'odeur comme identique, et par
«non» dans le cas contraire. Pendant l'intervalle de temps les
sujets étaient invités à compter à rebours par trois à partir traitement de l'information olfactive 103 Le
d'un nombre imposé par l'expérimentateur. À un second
groupe de sujets, les auteurs présentaient les odeurs par grou
pes de cinq. Après avoir reniflé les cinq odeurs, le sujet était
invité à sentir une odeur, et à déterminer si cette odeur figu
rait parmi celles préalablement présentées. Le premier groupe
obtint un taux de succès signifie ativement plus élevé que le
deuxième. Le taux de fausses alertes fut particulièrement élevé
pour les deux groupes. Comme le montre la figure 1, le taux de
reconnaissances correctes atteint son niveau le plus élevé
après 12 secondes.
On est surpris de la présence d'erreurs dans la reconnais
sance à si court terme: après 12 secondes 90% seulement des
odeurs sont reconnues, alors que pour des stimuli visuels ou
auditifs un taux de 100% est couramment observé (comparai
son avancée par les auteurs). Remarquable aussi est la quasi
équivalence entre le taux de reconnaissance après 3 secondes
et après 30 secondes, ce qui suggère que la tâche interférente
n'a pas d'effet. Ceci conduit les auteurs à conclure que les
odeurs doivent être codées dans une forme qui les singularise
par rapport aux autres items perceptifs et les met à l'abri des
interférences.
Cette expérience nous paraît cependant prêter le flanc à
plusieurs critiques. D'abord, le degré de confusion du matériel
(les cibles et les leurres) n'a pas été contrôlé; il est probable
qu'avec un matériel mieux discriminable, les sujets auraient
atteint d'emblée un niveau de reconnaissance proche de
100%. Ensuite, les sujets devaient renifler un grand nombre
d'odeurs (100); un phénomène périphérique de fatigue olfac
tive est, par conséquent, à suspecter. Finalement, la tâche
interférente imposée par Engen et al., de nature verbale et
numérique, pose problème. En effet, de nombreuses recher
ches ont montré que plus le distracteur est similaire au stimul
us à encoder, plus grande sera l'interférence rétroactive
(Deutsch, 1970; Salthouse, 1975). Walk et Jones (1984) ont
reproduit l'expérience d'Engen et al. en utilisant plusieurs
tâches interférentes. Leur expérience comportait une condition
contrôle et trois autres conditions. Dans la condition contrôle,
les sujets étaient libres de faire ce que bon leur semblait pen
dant l'intervalle de temps séparant présentation et reconnaiss
ance. Dans les trois conditions expérimentales, les sujets
devaient générer des associations verbales au mot ou à l'odeur
présentés dans l'intervalle : dans la première condition, une Philippe Béguin et Jean Costermans 104
100
90
80
60
50 5 10 15 20 25 30
délai de reconnaissance
Fig. 2. — Pourcentage moyen de reconnaissances correctes de l'odeur pr
écédemment présentée en fonction du temps (d'après Engen et Ross, 1973)
Mean percent correct recognition of old odorant in test pairs as a function
of the duration of the retention interval (from Engen and Ross, 1973)
odeur distractrice était présentée ; dans la deuxième condition,
le nom d'un produit olfactif différent était fourni ; dans la tro
isième condition, c'est le nom du produit olfactif en cours de
mémorisation qui était donné. Les résultats montrent que l'i
nterférence est maximale lorsque la tâche interferente consiste
à présenter une odeur distractrice, ce qui suggère que la
mémoire olfactive est sujette, à court terme, à interférence.
Par ailleurs, les sujets qui furent invités à générer des associa
tions libres verbales au nom du produit en cours de mémorisat
ion obtinrent un taux de reconnaissance significativement
supérieur à ceux des autres conditions, ce qui donne à penser
que l'information olfactive est partiellement mémorisée sous
forme verbale. Il reste que cette expérience ne trouve aucune
interférence autre qu'issue de la même modalité; en effet, la
différence entre les résultats obtenus par le groupe contrôle et
le groupe qui devait générer des associations verbales au nom
d'un produit olfactif différent n'est pas significative. En
revanche, une expérience de Murphy, Cain, Gilmore et Blair
Skinner (1991), a trouvé un effet de la tâche interferente de
comptage à rebours sur la reconnaissance des odeurs à court
terme (26 secondes). Cette observation renforce l'hypothèse traitement de l'information olfactive 105 Le
100T
90-
Lawless
Cain
Engen
êc Ross
5 10 15 20 25 30
délai de reconnaissance
Fig. 3. — Pourcentage moyen de reconnaissances correctes de l'odeur pr
écédemment présentée en fonction du temps (d'après Lawless et Cain,
1975)
Mean percent correct recognition of old odorant in test pairs as a function
of the duration of the retention interval (from Lawless and Cain, 1975)
d'un traitement verbal ou partiellement verbal de l'informat
ion olfactive.
Engen et Ross (1973) se sont intéressés à la reconnaissance
des odeurs à plus long terme. Ils invitent les sujets à encoder
45 odeurs, puis ils testent à la reconnaissance 21 de ces
odeurs, dans quatre conditions: immédiatement après, à un
jour d'intervalle, une semaine plus tard et après un mois. À la
reconnaissance, les odeurs sont présentées par paires : l'odeur
cible (à reconnaître) et une odeur leurre. La performance
immédiate (première condition) est médiocre (67% de répons
es correctes), surtout si on la compare aux résultats obtenus
pour des stimuli visuels (Shepard, 1967). Plus surprenant:
entre la reconnaissance immédiate et après trente jours, il n'y
a pas de différence significative (figure 2). Quelques sujets
furent re-testés après un an; leur performance fut encore de
64,6% de réponses correctes.
Ces résultats ont suscité de nombreux commentaires et des
interprétations diverses. Engen et Ross (1973) et Lawless et
Cain (1975) s'accordent pour singulariser la mémoire olfactive
par rapport aux autres systèmes mnésiques. Les odeurs, selon
ces auteurs, seraient codées sous une forme unitaire, et non Philippe Béguin et Jean Costermans 106
pas sous la forme d'un pattern d'attributs qui auraient été
préalablement rencontrés dans d'autres combinaisons; Engen
pense d'ailleurs que les odeurs sont rarement isolées de leur
contexte épisodique. Ceci expliquerait la difficulté d'encodage :
tout est inconnu; et la résistance à l'oubli: il y a peu d'interfé
rences. Cette résistance est étayée par Lawless and Engen
(1977), qui mettent en évidence un effet d'interférence proact
ive et aucun effet d'interférence rétroactive. Le codage sous
forme unitaire est, quant à lui, mis à l'épreuve par une
recherche de Lawless (1978), qui a tenté de fabriquer des st
imuli visuels qui présenteraient des propriétés similaires et
donneraient lieu à ce même type de codage. Dans cette expé
rience, selon une procédure semblable à celle employée par
Engen et Ross (1973) précédemment cités, trois groupes de st
imuli sont à mémoriser par trois groupes de sujets. Le premier
groupe mémorise des images issues d'un magazine de
voyages, le deuxième mémorise des formes visuelles qui ont la
propriété d'être peu évocatrices et difficiles à nommer et le
dernier mémorise des odeurs. Le taux de reconnaissance
apparaît très similaire pour les deux derniers groupes. Ceci
donne à penser que les odeurs sont mémorisées telles ces
formes qui, selon Clark (1965), sont encodées comme un tout,
en mémorisant le contour, sans associations ni codage verbal.
Dans cette expérience, Lawless a montré de manière
convaincante, croyons-nous, que les résultats surprenants, y
compris pour la durée, obtenus par Engen et Ross (1973) dans
la mémorisation de stimuli olfactifs, peuvent être reproduits
dans d'autres modalités. Des résultats similaires à ceux de
Lawless furent d'ailleurs obtenus par Goldstein et Chace
(1971) en utilisant comme stimuli des «taches d'encre» et des
«flocons de neige». Ce phénomène du codage unitaire et résis
tant pourrait, par conséquent, être lié aux propriétés de cer
taines familles de stimuli. Dans cette hypothèse, il n'est pas
déraisonnable de penser, a contrario, que le phénomène pourr
ait disparaître si l'on sélectionnait des odeurs différentes et
c'est ce qu'ont tenté de montrer Lawless et Cain (1975). Ceux-
ci reprennent le paradigme expérimental d'Engen et Ross
(1973) mais ils réduisent le nombre de stimuli (11 au lieu de 45)
et ils les choisissent plus distincts. La figure 3 présente les
résultats qu'ils obtiennent en les comparant aux résultats
d'Engen et Ross (1973). La performance initiale de leurs sujets
apparaît supérieure et la diminution du taux de reconnais-