Attente du signal et temps de réaction oculomoteur - article ; n°2 ; vol.74, pg 387-402

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L'année psychologique - Année 1974 - Volume 74 - Numéro 2 - Pages 387-402
Summary
Two experiments were performed in order to study the effects of an observeras preparatory state upon his oculomotor reaction time. Time uncertainty and spatial uncertainty concerning the occurrence of a visual signal were varied within the first experiment. In the second one, simul-taneous signal combinations varying in complexity were used. Very stable and significant effects were observed : oculomotor R.T's were additively lengthened by both kinds of uncertainty as well as by stimulus multiplicity. The results are interpreted in relation with a generalized expectancy theory.
Résumé
Pour étudier l'influence de l'état de préparation du sujet sur le temps de réaction oculomoteur, deux expériences ont été faites. Dans la première, on a fait varier l'indétermination temporelle et spatiale d'un stimulus lumineux à regarder, alors que dans la seconde on a utilisé des configurations plus ou moins complexes de stimulations simultanées. Les latences oculaires sont très raccourcies lorsque le sujet sait quand vont apparaître les signaux, elles sont moins raccourcies quand il sait où ils vont apparaître, et ces effets sont additifs. Ils sont interprétés dans le cadre d'une théorie de l'attente.
16 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.
Publié le : mardi 1 janvier 1974
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A. Michard
Gilles Tétard
Ariane Lévy-Schoen
Attente du signal et temps de réaction oculomoteur
In: L'année psychologique. 1974 vol. 74, n°2. pp. 387-402.
Abstract
Summary
Two experiments were performed in order to study the effects of an observeras preparatory state upon his oculomotor reaction
time. Time uncertainty and spatial uncertainty concerning the occurrence of a visual signal were varied within the first experiment.
In the second one, simul-taneous signal combinations varying in complexity were used. Very stable and significant effects were
observed : oculomotor R.T's were additively lengthened by both kinds of uncertainty as well as by stimulus multiplicity. The
results are interpreted in relation with a generalized expectancy theory.
Résumé
Pour étudier l'influence de l'état de préparation du sujet sur le temps de réaction oculomoteur, deux expériences ont été faites.
Dans la première, on a fait varier l'indétermination temporelle et spatiale d'un stimulus lumineux à regarder, alors que dans la
seconde on a utilisé des configurations plus ou moins complexes de stimulations simultanées. Les latences oculaires sont très
raccourcies lorsque le sujet sait quand vont apparaître les signaux, elles sont moins raccourcies quand il sait où ils vont
apparaître, et ces effets sont additifs. Ils sont interprétés dans le cadre d'une théorie de l'attente.
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Michard A., Tétard Gilles, Lévy-Schoen Ariane. Attente du signal et temps de réaction oculomoteur. In: L'année psychologique.
1974 vol. 74, n°2. pp. 387-402.
doi : 10.3406/psy.1974.28052
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1974_num_74_2_28052psychol. Année
1974, 74, 387-402
Laboratoire de Psychologie expérimentale et comparée1
Université René-Descartes et E.P.H.E., 3e section
associé au C.N.B.S.
ATTENTE DU SIGNAL
ET TEMPS DE RÉACTION OCULOMOTEUR
par Alain Michard2, Christian Têtard2, Ariane Lévy-Schoen8
SUMMARY
Two experiments were performed in order to study the effects of an
observer's preparatory state upon his oculomotor reaction time. Time
uncertainty and spatial uncertainty concerning the occurrence of a visual
signal were varied within the first experiment. In the second one, simul
taneous signal combinations varying in complexity were used. Very stable
and significant effects were observed : oculomotor R.T.'s were additively
lengthened by both kinds of uncertainty as well as by stimulus multiplicity.
The results are interpreted in relation with a generalized expectancy theory.
Il est maintenant bien connu qu'un temps de réaction quel
qu'il soit est étroitement lié à l'indétermination du signal.
Rappelons rapidement quelques résultats classiques, établis sur
des données concernant le plus souvent la latence d'une réponse
manuelle à un signal visuel ou auditif.
Très généralement, on peut dire que le temps de réaction
moyen (TR) augmente avec V indétermination temporelle du signal.
Une méthode classique consiste à faire précéder le signal pertinent
pour la tâche d'un signal préparatoire, puis à comparer les résul-
1. 28, rue Serpente, 75006 Paris.
2. Le présent travail est la synthèse de deux mémoires de maîtrise de
psychologie expérimentale.
3. Maître de Recherche au C.N.R.S. MÉMOIRES ORIGINAUX 388
tats avec un TR de référence obtenu sans signal préparatoire
(Klemmer, 1956 ; Nickerson, 1970). Une autre méthode consiste
à comparer les TR dans des situations à intervalles intersignaux
réguliers ou variables, et ce dans différentes gammes de valeurs
(Karlin, 1959 ; Bertelson et Tisseyre, 1968 ; voir aussi Semjen,
1973). Hyman (1953), Mowbray (1964), Klemmer (1956) observent
des relations quasi linéaires entre l'incertitude temporelle expri
mée en bits et le TR moyen. Karlin (1959) trouve une augment
ation monotone croissante du TR avec la longueur de l'intervalle
intersignaux.
D'autre part, le TR varie également avec le nombre de signaux
possibles. Hick (1952), Hyman (1953), Crossman (1953) proposent
une dépendance logarithmique. Pour le premier, elle serait du
type TR = log (n + 1) ; pour les deux autres, du type TR
= a + 6 .log n, a et b étant des constantes propres à la situation
et n le nombre de stimulus possibles.
Enfin, Bertelson etBarzeele (1965) trouvent de plus un effet
de la fréquence relative d'apparition de chaque signal et une
interaction de ce facteur avec l'incertitude temporelle.
Des hypothèses ont été suggérées pour rendre compte de la
dissymétrie des distributions de TR. Leur aspect « poissonien »
pourrait s'expliquer par la combinaison de deux sources de
variation : la première, distribuée exponentiellement, serait, selon
McGill (1963), la période de constitution de la réponse motrice,
et la seconde, distribuée normalement, serait, pour le même
auteur, le temps de décision. Christie et Luce (1965) donnent
l'interprétation inverse : le temps de décision correspondrait
à la fraction exponentielle. Hohle (1965) s'est attaché à vérifier
expérimentalement et mathématiquement qu'une distribution
de TR peut effectivement être décomposée en deux variables,
l'une normale et l'autre exponentielle.
Les données spécifiques au TR oculomoteur (TROM), rel
ativement moins nombreuses, sont cohérentes avec les résultats
précédents. Hackman (1940), par exemple, propose à deux groupes
de sujets une tâche de réaction oculomotrice avec, pour un des
groupes, connaissance de la zone où va apparaître le stimulus.
Il observe des différences significatives du TROM moyen entre
les deux groupes, mais aucune en ce qui concerne un éventuel
apprentissage. Il note, d'autre part, des variations liées à la
direction de la saccade : le champ supérieur semble être favorisé.
Cet effet est plus sensible pour les sujets qui ne connaissent pas A. MICHARD, C. TÊTARD, A. LÉVY-SCHOEN 389
la zone d'apparition, mais il existe également pour les autres.
Lesèvre (1964) trouve des TROM un peu plus courts vers la
droite que vers la gauche. Bartz (1962) trouve un effet important
de l'excentricité du stimulus sur le TROM. Il note d'autre part
un effet du nombre de signaux pouvant apparaître, le TROM
augmentant rapidement avec ce dernier. Citons enfin l'expérience
de White, Eason etBartlett (1962), qui, entre autres résultats, trou
vent un effet notable de l'excentricité du stimulus sur le TROM.
Le même effet est observé par Lévy-Schoen (1969) qui a montré,
d'autre part, que lorsque deux signaux sont présentés avec un
léger décalage temporel dans la même direction à partir du point
de fixation central, la saccade peut être réajustée à la nouvelle
cible jusqu'à une phase tardive du TROM. La réponse oculaire
survient alors plus tard que si elle avait été dirigée vers le premier
signal, mais plus tôt que si ce premier signal n'avait pas précédé
celui qui est fixé. Ceci pourrait s'interpréter en attribuant au
premier stimulus un rôle de signal d'alerte générale ou de prépa
ration spécifique.
Ces données et les problèmes d'interprétation qu'elles posent
nous ont conduits à rechercher de façon plus rigoureuse les effets
sur les TROM oculomoteurs des diverses modalités d'incertitude,
soit temporelle, soit spatiale, et la façon dont ces effets se combi
nent entre eux. On peut admettre que le temps de réaction se
décompose en un temps d' « entrée » des données sensorielles,
un temps de traitement et de décision, et un temps de réponse.
Si une stimulation simple est donnée (un seul signal à la fois),
l'incertitude concernant la réponse à effectuer est levée dès
l'admission du signal sensoriel ; dans le cas d'une stimulation
complexe (plusieurs signaux simultanés), une décision doit encore
départager les réponses possibles après l'apparition des signaux.
Quelle est la relation entre les temps pris par ces opérations et
ceux qui sont exigés selon l'emplacement de la cible, ses relations
avec la ou les cibles attendues, et enfin la précision de la prépa
ration temporelle ?
Les deux expériences présentées ici ont pour propos de mesurer
les variations de la latence d'une même réponse oculomotrice
à un même signal visuel dans diverses conditions de préparation.
On recherchera les effets liés, d'une part, à l'incertitude tempor
elle, d'autre part, à l'incertitude spatiale levée soit par la
stimulation elle-même (stimulus simple), soit par le choix de
la réponse (stimulus double).
A. PSYCHOL. 74 13 390 MÉMOIRES ORIGINAUX
EXPÉRIENCE I
Son but est de mesurer l'importance relative, dans l'allo
ngement du TROM, de l'incertitude temporelle du signal et du
nombre de signaux possibles. Nous verrons que ce dernier facteur
peut être assimilé, étant donné nos conditions expérimentales,
à une indétermination spatiale du lieu d'apparition du stimulus.
MATÉRIEL ET CONDITIONS D'EXPÉRIENCE
Cinq lampes d'affichage numérique sont disposées sur le méridien
horizontal d'un champ périmétrique, à 50 cm du sujet. La lampe médiane
est située sur l'axe visuel de repos et restera éteinte. Les directions
des deux lampes extrêmes (droite et gauche) font un angle de 40° avec
cet axe, celles des deux lampes moyennes un angle de 20° (voir fig. 1).
Un tableau de connexions à enfichage permet d'afficher sur la lampe
choisie n'importe quel chiffre pendant une durée préréglée. La tête
Point de fixation
Tableau de commande
des présentations
Tête
du sujet
Fig. 1. — Schéma de principe du dispositif expérimental
du sujet est stabilisée par une mentonnière et ses mouvements oculaires
sont enregistrés par électro-oculographie.
La tâche consiste à lire, à chaque présentation, le ou les chiffres
affichés en y portant le regard dès leur apparition, à partir du point
de fixation central.
Le plan expérimental est construit par le croisement de deux facteurs :
l'incertitude temporelle et l'incertitude spatiale.
L'incertitude a deux niveaux, correspondant à deux types
de situations : A. MICHARD, C. TÊTARD, A. LÉVY-SCHOEN 391
1. Incertitude (IT) : l'expérimentateur commande l'allumage des
lampes en répartissant les intervalles inter-essais entre 3 et 20 s d'une
façon proche d'une distribution de Poisson, c'est-à-dire le moins prévi
sible possible par le sujet (Durup, 1969) ;
2. Certitude (CT) : c'est le sujet qui commande lui-même à chaque
essai l'instant d'allumage des lampes en appuyant sur un bouton.
L'incertitude spatiale a trois niveaux :
1. On désigne au sujet une lampe, en précisant qu'à chaque essai
de la séquence un chiffre apparaîtra sur cette lampe seulement (N = 1) ;
2. On désigne au sujet deux lampes sur l'une desquelles apparaîtra
un chiffre à chaque essai de la séquence (N = 2) ;
3. Un chiffre apparaîtra à chaque essai sur l'une quelconque des
quatre lampes (N = 4).
Le sujet est informé, dans les conditions N = 2 et N = 4, de l'équi-
probabilité des signaux la séquence, chaque lampe s'allumant
avec la probabilité 1/2 et 1/4 respectivement.
On remarquera que la condition de certitude spatiale (N = 1),
combinée à l'incertitude temporelle (IT) , conduit à une situation classique
de temps de réaction : le sujet attend l'apparition d'un signal, dont il
connaît l'emplacement, pour y porter son regard. Par contre, la même
absence d'incertitude spatiale (N = 1) jointe à une absence d'incertitude
temporelle (CT) constituerait une situation, non pas de temps de réaction,
mais de synchronisation (le sujet devrait exécuter un certain mouvement
oculaire en même temps qu'il appuie sur le bouton). Nous avons donc
éliminé cette dernière situation du plan expérimental, comme étant
hétérogène aux autres.
L'épreuve comporte donc les 5 situations figurées au tableau I.
Tableau I
Les 5 situations de l'expérience I
temporelle Incertitude Incertitude spatiale
N = 1 N = 2 N = 4
IT Toujours la même 1 lampe parmi 2. 1 lampe parmi 4.
lampe.
Commande E. Commande E. Commande E.
CT 1 lampe parmi 2. 1 lampe parmi 4. S.S.
N. B. — Chaque situation comporte des présentations des lampes dans
chacune des deux directions (gauche et droite) et à chacune des excent
ricités (20° et 40°) en séquences soit séparées, soit mêlées selon les
conditions.
flij.ccoS- Soî^0)}l1 _ ,M,.n> ."V^ -^2. / f, V TR moyen
en ms
E 1; Excentricité 20°
E 2: 40°
IT. incertitude temporelle
CT:Certitude
£2, IT E2.CT
El.CT
E!,CT+ -'
Fig. 2. — TROM moyens par sujet pour les différentes situations de l'expérience I
Trois niveaux d'indétermination spatiale (N =*1 : certitude ; N = 2, N = 4 : incertitude). Deux
niveaux d'incertitude temporelle (CT : certitude, IT : incertitude). Deux excentricités du stimulus fixé
(E1; E2). Chaque point est la moyenne de 80 mesures (40 à gauche et 40 à droite). A. MICHARD, C. TÊTARD, A. LÉVY-SCHOEN 393
Le facteur aléatoire « présentation » comporte 80 répétitions pour
chacun des deux niveaux d'excentricité.
A l'intérieur de chaque situation, l'ordre d'apparition des stimulus,
ainsi que celui des intervalles temporels intersignaux (pour les situa
tions IT) sont aléatoires. Un programme Fortran génère des séquences de
stimulations différentes dans chaque cas. Au début et à la fin de chaque
séance, une brève séquence de présentations, identique d'une séance
à l'autre, permet de tester la stabilité des mesures intra et interséance,
et d'éventuels effets de latéralité.
Le temps de présentation de chaque stimulus est choisi au cours de
la séquence d'essais, puis maintenu constant pour chaque sujet à une
valeur telle que l'identification correcte du chiffre affiché au niveau
d'excentricité maximum soit possible dans environ 50 % des cas (soit
entre 300 et 400 ms).
Vu la lourdeur de l'expérience, on a choisi de recueillir des données
nombreuses sur un nombre restreint de sujets, afin de rechercher la
cohérence interne de ces données, pour un même individu, entre les
diverses conditions, avec l'idée que si les résultats individuels font
apparaître les mêmes effets, on pourra se permettre de les généraliser.
Deux sujets adultes, doués d'une vision normale, ont ainsi effectué
chacun cinq séances d'une heure environ, qui constituaient l'ensemble
de l'épreuve. L'ordre des situations était différent pour chacun.
RÉSULTATS
La latence de la saccade de fixation déclenchée par l'appari
tion du signal a été relevée sur le tracé électro-oculographique
pour chaque essai.
Nous n'avons constaté pour nos deux sujets aucun effet sen
sible de latéralité sur le TROM. Nous pouvons donc regrouper nos
quatre signaux en deux niveaux d'excentricité, en négligeant
la direction droite ou gauche. On ne note pas d'évolution syst
ématique entre le début et la fin des séances, ni d'une séance à
l'autre.
La figure 2 montre les variations des moyennes des distr
ibutions de TROM pour les deux sujets. En abscisse, figure le
nombre de signaux possibles. Les quatre courbes correspondent
aux deux niveaux d'excentricité pour chacun des deux niveaux
d'incertitude temporelle.
On voit que les facteurs indétermination temporelle, nombre
de signaux possibles et excentricité ont eu les effets attendus.
Les effets s'organisent de la même façon chez les deux sujets,
à ceci près que le second est globalement plus lent que le premier. 394 MÉMOIRES ORIGINAUX
Pour chacune des conditions d'indétermination spatiale, l'incer
titude temporelle allonge les TROM moyens d'une centaine de
millisecondes chez chacun des sujets. D'autre part, pour chacune
des conditions de préparation temporelle, l'élévation du niveau
d'incertitude spatiale de 1 à 2 ou de 2 à 4 signaux possibles
allonge les TROM moyens d'une vingtaine de millisecondes.
L'analyse de variance donne, pour chacun des facteurs, y compris
le facteur « sujet », un F significatif à un seuil a = 0,001.
On note enfin que, dans le cas du premier sujet, le facteur
excentricité est sans interaction avec les deux autres alors que,
pour le second, d'une part les différences liées à ce facteur sont
en moyenne plus faibles (F d'interaction sujet-excentricité signi
ficatif au seuil de a = 0,01) et, d'autre part, pour ce sujet, les
différences sont plus faibles dans la condition d'incertitude
temporelle que dans la condition « autocommandée » (le F d'in
teraction triple sujet-excentricité incertitude temporelle est signi
ficatif au seuil a = 0,01).
Tous les autres F d'interaction ne sont pas significatifs et
on retiendra en particulier l'additivité simple des effets des
facteurs « nombre de signaux possibles » et « incertitude
temporelle ».
L'indétermination du signal, qu'elle soit spatiale ou tempor
elle, provoque donc un allongement considérable du TR oculo-
moteur. L'effet de l'incertitude temporelle est de loin le plus
massif à cet égard, puisque des augmentations de plus de 50 %
de la latence lui sont imputables.
Ces données vont dans le sens d'une conception du TR selon
laquelle celui-ci se décompose en un temps d'excitation et de
transmission des voies sensitives et motrices à peu près constant
et un temps de décision ou d'intégration de l'information lié au
« décodage » du stimulus et à l'élaboration d'une réponse adaptée.
La deuxième expérience va nous permettre d'aborder par un
autre biais les modifications de ce temps de décision en fonction
de la complexité de la stimulation.
EXPÉRIENCE II
Nous avons analysé jusqu'ici les effets de préparation dans
le cas où la stimulation implique une réponse unique (une lampe
allumée : une réponse de fixation). D'autres opérations sont A. MICHARD, C. TÊTARD, A. LÉVY-SCHOEN 395
nécessaires lorsque le déclenchement de la réponse exige un choix
entre plusieurs réponses possibles, dans le cas d'une stimulation
multiple (deux lampes allumées simultanément : deux réponses
possibles dont l'une sera effectuée d'abord). On peut supposer
alors qu'un temps de latence supplémentaire sera consacré à
« décider » quelle sera la réponse prioritaire ou, si l'on veut, à
« extraire » de la totalité de l'information perçue la fraction
pertinente pour la tâche exécutée.
Une seconde hypothèse est liée à la position respective des
deux stimulus simultanés : s'ils sont situés dans la même direction
par rapport au point de fixation, l'augmentation du TR sera
moins sensible que si, les directions étant opposées, s'ajoute un
conflit directionnel.
Pour rechercher si les effets observés sont additifs ou non,
nous remettrons à l'épreuve, avec ce type de stimulation double,
notre première hypothèse relative à l'incertitude liée au nombre
de signaux possibles.
CONDITIONS EXPÉRIMENTALES
Le matériel utilisé est le même que dans l'expérience I. Le sujet a
pour tâche de lire le ou les chiffres brièvement affichés, en ramenant
entre les essais son regard au centre du panneau. Selon les situations,
il est averti qu'il aura soit un, soit deux signaux à reconnaître. Seuls
sont pris en considération, dans les mesures, les TROM concernant les
cas où la première fixation se porte sur la moins excentrée des deux
lampes (20°). Les deux signaux extrêmes ne sont utilisés que pour faire
varier les situations dans lesquelles les deux premiers sont présentés. La
durée d'affichage est ajustée pour permettre au sujet de lire un chiffre
(300 à 400 ms selon les cas).
Soit A, B, D, E les quatre sources lumineuses du champ, comme
l'indique la figure 1. Le plan expérimental comporte deux facteurs
croisés :
— Complexité de la stimulation : ce facteur comprend trois niveaux :
stimulation simple (lampe B ou D), stimulation double unilatérale
(lampes A et B, ou D et E), stimulation double bilatérale (lampes B
et E, ou A et D).
— Incertitude spatiale : facteur à deux niveaux : incertitude nulle
(N = 1) : il apparaît toujours la même lampe ou les mêmes lampes
avec la probabilité p — 1 au cours d'une séquence (ex. : toujours B,
ou toujours DE). Incertitude maximum (N = 4) : chaque lampe ou
chaque paire de lampes apparaît avec la probabilité p = 1/4 ; par
exemple, en stimulation double, les quatre événements possibles sont

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