Empan mnémonique et empan numérique de deux ensembles successifs de lettres ou de points - article ; n°1 ; vol.75, pg 61-75

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L'année psychologique - Année 1975 - Volume 75 - Numéro 1 - Pages 61-75
Résumé
Les limites de la capacité d'appréhension ont été explorées en présentant successivement au tachistoscope deux planches de lettres et de points. L'empan n'augmente qu'avec un intervalle d'au moins 300 ms entre les planches, temps nécessaire pour que l'information de la première planche ait été décodée quand survient la seconde. Pour un intervalle de 650 ms l'empan numérique est doublé mais non celui des lettres qui augmente seulement de 50 %. On peut supposer que l'empan des lettres est limité par les capacités de stockage et de rétention en mémoire à court terme alors que cette limite n'existe pas pour l'empan numérique où il n'y a qu'à retenir deux chiffres.
Summary
The limits of the span of apprehension have been explored by presenting successively two cards of letters and dots through a tachistoscope. An increase of the span is observed when the interval between the two cards is at least 200 ms ; this 200 ms duration is the time necessary for decoding the information given on the first card before the presentation of the second card. When the interval is 650 ms the numerical span is the double, whereas the letter span is increased in the proportion of 50 % only. It is suggested that letter span is limited by slorage and short-term memory processes, while such factors do not limit the numerical span where only two digits are to be memorized.
15 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 : mercredi 1 janvier 1975
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P Fraisse
C. de Matzkin
Empan mnémonique et empan numérique de deux ensembles
successifs de lettres ou de points
In: L'année psychologique. 1975 vol. 75, n°1. pp. 61-75.
Résumé
Les limites de la capacité d'appréhension ont été explorées en présentant successivement au tachistoscope deux planches de
lettres et de points. L'empan n'augmente qu'avec un intervalle d'au moins 300 ms entre les planches, temps nécessaire pour que
l'information de la première planche ait été décodée quand survient la seconde. Pour un intervalle de 650 ms l'empan numérique
est doublé mais non celui des lettres qui augmente seulement de 50 %. On peut supposer que l'empan des lettres est limité par
les capacités de stockage et de rétention en mémoire à court terme alors que cette limite n'existe pas pour l'empan numérique où
il n'y a qu'à retenir deux chiffres.
Abstract
Summary
The limits of the span of apprehension have been explored by presenting successively two cards of letters and dots through a
tachistoscope. An increase of the span is observed when the interval between the two cards is at least 200 ms ; this 200 ms
duration is the time necessary for decoding the information given on the first card before the presentation of the second card.
When the interval is 650 ms the numerical span is the double, whereas the letter span is increased in the proportion of 50 % only.
It is suggested that letter span is limited by slorage and short-term memory processes, while such factors do not limit the
numerical span where only two digits are to be memorized.
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Fraisse P, de Matzkin C. Empan mnémonique et empan numérique de deux ensembles successifs de lettres ou de points. In:
L'année psychologique. 1975 vol. 75, n°1. pp. 61-75.
doi : 10.3406/psy.1975.28077
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1975_num_75_1_28077Année psychol.
1975, 75, 61-76
Laboratoire de Psychologie expérimentale et comparée
Université René-Descarles ei E.P.H.E., 3e section
associé au C.N.R.S.
EMPAN MNÉMONIQUE ET EMPAN NUMÉRIQUE
DE DEUX ENSEMBLES SUCCESSIFS
DE LETTRES OU DE POINTS
par Paul Fraisse1 et Celia de Matzkin
SUMMARY
The limits of the span of apprehension have been explored by presenting
successively two cards of letters and dots through a tachistoscope . An
increase of the span is observed when the interval between the two cards
is at least 200 ms ; this 200 ms duration is the time necessary for decoding
the information given on the first card before the presentation of the second
card. When the interval is 650 ms the numerical span is the double, whereas
the letter span is increased in the proportion of 50 % only. It is suggested
that letter span is limited by storage and short-term memory processes,
while such factors do not limit the numerical span where only two digits
are to be memorized.
INTRODUCTION
La capacité de la mémoire immédiate est limitée. G. Miller
(1956), dans son célèbre article, constate que la mémoire imméd
iate d'une série de lettres est d'environ 7 ± 2 et que d'un coup
d'ceil nous pouvons évaluer le nombre d'éléments présentés dans
les mêmes limites. Il ne prétend pas pour autant que ce sont les
mêmes processus qui expliquent des résultats voisins et il sus
pecte plutôt une pernicieuse coïncidence dans le rapprochement
(1) 28, rue Serpente, 75006 Paris. 62 MÉMOIRES ORIGINAUX
de ces deux résultats où il décèle une survivance de l'esprit
pythagoricien.
D'ailleurs, en psychologie expérimentale, on a souvent di
stingué la mémoire immédiate d'éléments distincts avec son
empan (memory span) du jugement du nombre d'éléments (span
of apprehension ou span of numerosily) (Woodworth, 1938 ;
Woodworth et Schlosberg, 1954). Cependant, de nombreux auteurs
comparent ou rapprochent ces deux aspects qui correspondent
l'un et l'autre aux capacités de notre perception.
Si on analyse situations et réponses dans lesquelles inte
rviennent ces traitements d'une information rapidement pré
sentée et sur laquelle on ne peut pas revenir, il faut distinguer
deux situations : a) la présentation simultanée et brève, et b) la
présentation successive et rapide. A ces situations nous envisa
geons deux types de réponses : a) l'énumération des éléments
(à condition qu'ils soient distincts) dont la limite est l'empan
mnémonique ; ß) le jugement du nombre d'éléments dont la
limite est l'empan numérique. En croisant ces variables, on
arrive à définir ainsi quatre relations dans lesquelles on trouve
des processus ayant des limites voisines.
Tableau I
Stimulus Réponse
Présentation simultanée — ^ Enumeration des stimulus
(visuelle) *^*^s^ (empan mnémonique) successive ^ Jugement du nombre de stimulus
(visuelle ou auditive) 4 (empan numérique)
Les recherches des quinze dernières années nous permettent
de mieux discerner dans quelle phase du traitement de l'info
rmation interviennent les limitations. Notre propos dans cet
article est d'apporter une contribution à ce problème dans le cas
des relations 1 et 2, en conservant le même système de réponses
mais en présentant le matériel en deux fois, avec un court inter
valle entre les expositions. Cette double stimulation doit nous
conduire à prédire des résultats différents dans le cas de l'empan
mnémonique et dans celui de l'empan numérique.
Mais pour expliciter ces hypothèses, il nous semble nécessaire
de faire le point sur nos connaissances des processus mis en jeu
dans les relations de types 1 et 2. P. FRAISSE ET C. DE MATZKIN 63
1) Les limites relatives à la situation
Parler de présentation simultanée ne suffit pas. La durée est
un paramètre essentiel. Sperling (1963) a montré que le nombre
de lettres évoquées augmentait proportionnellement à la durée
d'exposition jusqu'à une durée de 50 ms dans la limite de 4
à 5 lettres. Si la durée croît jusqu'à 200-250 ms, le nombre évoqué
est encore augmenté de 1 ou 2 unités. Au-delà de 250 ms, nous
devons tenir compte du fait que le sujet a le temps d'explorer le
stimulus, ce qui crée une situation nouvelle.
Dans le cas des points, en prenant comme référence 50 % de
réponses correctes, l'empan croît proportionnellement à la durée
du temps d'exposition jusqu'à 100 ms environ et atteint 7. Il
atteint 8 pour une durée de 250 ms (Averbach, 1963).
Dans ces cas, nous trouvons donc que l'empan croît rap
idement avec les durées brèves de présentation, puis il augmente
beaucoup moins vite et atteint « presque » une valeur plateau.
Ces résultats sont évidemment relatifs aux conditions de
présentation. Dans les recherches citées, le sujet est adapté à
la brillance du champ stimulus et celui-ci est suivi d'un bruit
visuel de même intensité lumineuse.
Retenons à ce point que l'empan pourrait être limité par des
durées de présentation très brèves. Nous nous placerons au-delà
de ce type de limite.
L'information présentée doit être codée pour conduire à une
réponse. Sperling (1960) a montré que le nombre d'informations
reçues sensoriellement dépassait notablement le nombre d'info
rmations évoquées par le sujet, ce qui a conduit à envisager l'exis
tence d'un premier stockage sensoriel de l'information. Les
Anglo-Saxons parlent d'un sensory store (Craik et Lockart, 1972)
aussi dénommé par Sperling (1963) a visual information storage
ou par Haber (Haber et Standing, 1969) a short term visual
storage, etc.
Nous ne pouvons pas mesurer directement la capacité de ce
stockage sensoriel puisqu'il n'est que la première étape des pro
cessus qui conduisent à la réponse. On sait cependant que les
informations restent disponibles pendant environ 250 ms (Sperl
ing, 1960 ; Haber et Standing, 1969) dans le cas où la stimulation
est suivie d'un champ lumineux ou d'un bruit visuel. Cette durée
est augmentée si un champ obscur succède à un stimulus
lumineux. 64 MÉMOIRES ORIGINAUX
On peut penser que cette durée de 250 ms est utilisée par le
sujet pour reconnaître les informations stockées et les rendre
utilisables.
2) Les processus de réponse
L'information reçue doit être transformée en réponses. Dis
tinguons les deux types que nous envisageons.
A) Le jugement numérique. — Si 50 à 100 ms sont suffisants
pour recueillir l'information, le temps de latence de la réponse
augmente avec le nombre de points à estimer (Kaufman, Lord,
Reese et Volkman, 1949). Ce temps passe de 670 ms pour un
point à 1 120 ms pour 5 points et atteint 1 500 ms pour 6-7 points ;
au-delà, il ne croît plus mais le processus change de nature. Au
lieu d'un jugement précis, il n'y a plus qu'une évaluation et les
auteurs ont proposé d'appeler le jugement proprement dit du
nombre subilizing (dérivé du latin subitus) lorsqu'il se situe dans
les limites de l'empan numérique. Au-delà, il n'y a plus qu'une
estimation globale et imprécise.
L'augmentation du temps de latence de la réponse permet de
supposer qu'un processus de reconnaissance sérielle de chaque
point est nécessaire avant d'arriver à l'élaboration de la réponse.
Le temps augmente d'environ 100 ms par unité supplémentaire
(Saltzman et Garner, 1948). La durée même du processus de
codage permet de penser que toute l'information stockée senso-
riellement ne peut pas être traitée avant son évanouissement.
Il y aurait là une nouvelle source de la limitation de l'empan
numérique.
L' enumeration des lettres. — Nous avons plusieurs raisons B)
pour penser que les lettres appréhendées sont reconnues au cours
d'une exploration qui a aussi un caractère sériel. Sternberg (1966),
Atkinson el at. (1969) ont montré par des techniques différentes
que le temps nécessaire pour reconnaître un stimulus parmi un
nombre de stimulus présentés soit avant soit après, croît avec ce d'environ 40 ms par élément1.
On peut donc penser comme dans le cas du jugement numé-
1. Nous avons pris parti implicitement dans une question débattue en
postulant une reconnaissance sérielle des points ou des lettres. Ce modèle
est le plus probable, mais même dans les cas où on pense plutôt à des processus
parallèles, on doit élaborer Je modèle pour expliquer que la durée de l'opéra
tion augmente avec le nombre de stimulus reconnus. FRAISSE ET C. DE MATZKIN 65 P.
rique que le nombre de stimulus reconnus est limité par la durée
du stockage visuel.
Mais dans le cas de l'évocation d'éléments distincts, une autre
source de limitation intervient. Les lettres reconnues ne peuvent
être évoquées que successivement et leur enumeration demande
un temps non négligeable (3 lettres à la seconde environ (Mack-
worth, 1963)). On peut penser ici, ou bien que le réservoir (le
buffer) d'éléments reconnus est limité, ou bien que des processus
d'oubli interviennent, ou même que les deux se
combinent. Ce facteur de limitation doit nécessairement être
pris en compte ; dans la relation 3 (tableau I) tous les stimulus
sont reconnus en présentation successive (cadence de présen
tation de 600 à 1 000 ms) et cependant l'empan mnémonique
a une limite de 7 lettres (Fraisse, 1944-1945).
POSITION DU PROBLÈME
Ces analyses nous amènent donc à considérer qu'il y a trois
causes possibles de la limitation de notre capacité d'appréhension.
La première vient de la limitation de la durée de présentation
des stimulus. Nous n'en tiendrons pas compte dans nos recherches
en choisissant une durée de présentation suffisante.
La deuxième viendrait de la durée du stockage visuel (250 ms)
qui ne permettrait d'identifier qu'un nombre limité de stimulus.
Cette limite intervient aussi bien dans le cas de l'empan numér
ique que de l'empan mnémonique.
La troisième tiendrait à la complexité et à la durée de la
réponse. Dans le cas du jugement numérique, la réponse est
unique. Une perte de mémoire n'intervient pas alors que ce déclin
serait appréciable dans le cas d'une enumeration des lettres.
Cette nouvelle limitation expliquerait qu'en général l'empan
mnémonique est inférieur à l'empan numérique. Teichner (1963)
a proposé de distinguer dans cette perspective un empan per
ceptif (mesuré par l'empan numérique) et un empan mnémonique.
Nous ne le suivrons pas car, en réalité, l'un et l'autre sont per
ceptif et mnémonique.
Dans ces conditions, si on présente successivement deux
ensembles de points ou de lettres, on peut faire les hypothèses
suivantes :
A. PSYCHOL. 66 MÉMOIRES ORIGINAUX
1) Empan numérique. — Si deux plages se succèdent et si
l'intervalle entre les deux plages est suffisant pour que le processus
de traitement de l'information de la première plage soit terminé
quand surviendra la seconde, alors l'empan numérique peut
atteindre le double de ce qu'il serait avec une présentation
unique.
2) Empan mnémonique. — Le même raisonnement s'applique,
mais, en outre, comme le sujet ne peut répondre qu'après avoir
traité l'information des deux plages, la limitation mnémonique
proprement dite empêchera de doubler l'empan obtenu avec une
présentation unique.
Notre méthode consistera donc à présenter pendant une brève
durée une plage puis une autre, avec un intervalle entre les deux.
Les intervalles iront d'une valeur nulle à un de 1 200 ms.
Cette gamme d'intervalles doit nous permettre non seulement
de tester les hypothèses présentées, mais encore d'explorer les
effets de l'intervalle sur la performance. Pour des intervalles
inférieurs à 250 ms, nous pourrons vérifier l'effet de l'arrivée
d'un deuxième stimulus alors que le premier n'a pu être enti
èrement traité. Pour les intervalles plus longs, nous nous rappro
cherons des cas où un stimulus est présenté pendant une durée
qui permet une exploration oculaire et nous devrons en tenir
compte.
Nos sujets ont passé successivement les deux expériences
dans l'ordre où nous allons les présenter.
lo L'EMPAN NUMÉRIQUE
Pour déterminer cet empan, on présente un ensemble de
points et le sujet estime, tout de suite après la présentation,
combien il y a de points. Ici, on présente deux plages successives
et le sujet est invité à dire combien il a vu de points, soit par une
réponse unique, soit en donnant deux réponses correspondant
à chacune des plages.
TECHNIQUE DE L'EXPÉRIENCE
L'appareil utilisé est un tachistoscope à trois canaux (Scientific
prototype, modèle GB).
Eclairage des plages : 60 nits. P. FRAISSE ET C. DE MATZKIN 67
Sujets : 10 collaborateurs scientifiques du laboratoire, âgés de 19
à 30 ans.
Matériel : deux planches, S2 et S2, portant des points noirs de 6 mm
de diamètre disposés sur un fond blanc. Les points sont disposés au
hasard sur une surface elliptique de 8 x 12 cm. Ils sont placés de manière
qu'en présentation simultanée des deux planches il n'y ait ni recouvre
ment des points, ni apparition de formes significatives.
Chaque planche porte de 1 à 8 points. Les paires de planches ont
ensemble de 3 à 15 points. Deux jeux ont été constitués. Dans l'un, il y a,
sur la première planche, un point de plus, dans l'autre un point de moins
que sur la seconde planche (2 + 1 et 1 + 2 ; 3+2 et 2 + 3, etc.).
Nous n'avons jamais présenté deux planches successives ayant le
même nombre de points pour éviter des stratégies de répétition de la réponse.
Les deux jeux de planches ont été utilisés dans un ordre aléatoire.
Durée de présentation de chaque planche : 50 ms.
Intervalles entre les planches : 0, 10, 75, 150, 300, 600, 1 200 ms,
ce qui donne des intervalles de 50, 60, 125, 200, 350, 650 et 1 250 ms
entre le début de la présentation de la première planche et le début de
celle de la seconde. Nous utiliserons ces valeurs dans la présentation de
nos résultats car elles indiquent le temps dont le sujet a pu disposer
pour traiter l'information de la première planche.
ORGANISATION DE L EXPERIENCE
Chaque sujet a passé trois séances. Dans la première, on le familiar
isait avec la perception tachistoscopique en lui faisant reconnaître
des lettres. Dans la seconde, il faisait cette expérience, et dans la troi
sième, on mesurait l'empan mnémonique.
La succession des planches est la suivante : plage lumineuse, pre
mière planche, plage lumineuse (intervalle), seconde planche, plage
lumineuse.
Les sujets ont vu les deux jeux de planches dans un ordre aléa
toire, les intervalles étant eux aussi aléatoires. Il y a eu 7 présen
tations successives du même matériel, soit au total 98 présentations
(2 jeux x 7 intervalles x 7 répétitions).
CALCUL DES RESULTATS
On a calculé pour chaque sujet son empan en prenant en compte
la réponse ou la somme des deux réponses. L'empan a été défini par le
nombre total de points pour lesquels il y avait 50 % de réponses exactes,
puis on a calculé la moyenne de ces empans. 68 MÉMOIRES ORIGINAUX
RESULTATS
Tableau II
Empan numérique en fonction de l'intervalle
Intervalles en ms
(début de S, à
début de S,) . 50 60 125 200 350 650 1 250
Empan moyen . . 6,1 6,1 5,2 9,2 12,1 12,0 14,3
Pourcentage de
double réponse. 21 32 98 100 100 100 100
Nous considérons l'empan avec un intervalle nul entre les
deux planches successives comme représentant la mesure de
l'empan avec présentation unique.
1° L'empan n'augmente pas jusqu'à 200 ms. Le sujet n'a pas
le temps de traiter séparément les deux informations successives.
Il y a même une diminution de l'empan pour 125 ms et nous
soupçonnons que pour cette durée il y a eu un léger phénomène
de masquage latéral entre certains points. Cette durée corre
spondrait au maximum observé dans le masquage avec courbe
en U quand la durée de Sx égale celle de S2.
2° A partir de 125 ms, la succession est nettement perçue,
ce qui correspond aux données classiques. A partir de ce moment,
le sujet donne deux réponses.
3° L'empan augmente avec l'intervalle Sj — Sa, atteint le
double de l'empan simple (cas où les deux stimulus ne forment
qu'une plage présentée pendant une durée de 100 ms) pour un
intervalle de 650 ms et dépasse même ce double pour une durée
de 1 250 ms, ce qui vérifie notre hypothèse.
4° II est important de remarquer que l'empan croît avec
l'intervalle selon une progression tout à fait comparable à celle
trouvée par Hunter et Sigler (1940) en faisant varier la durée de
présentation d'une seule plage. Leurs résultats sont en effet les
suivants (voir tableau III).
Dans ces résultats, on pouvait se demander si lorsque la durée
de présentation augmente, le sujet ne compte pas les points. Mais
Jensen, Reese et Reese (1950) ont montré qu'il fallait 1,5 s pour
compter 6 points ; 2,5 s pour 10 points ; 5,7 s pour 20 points. Il P. FRAISSE ET C. DE MATZKIN 69
Tableau III
Variation de l'empan numérique
avec la durée de présentation
(d'après Hunter et Sigler, 1940)
Durée de présentation
(en ras) 16 75 150 300 600 1000 2 000
Empan 7,9 8,1 9,3 9,9 12,1 14,3 15,7
s'agit donc bien dans l'expérience de Hunter et Sigler d'appré
ciation globale. Que le sujet dépasse alors l'empan obtenu avec
des durées brèves ne permettant aucune exploration oculaire
fait penser qu'il est capable, dans ce cas, non de compter mais de
faire une analyse de la planche en sous-ensembles, ce qui augmente
son empan. On se trouverait dans le cas général où l'empan est
augmenté quand les éléments peuvent être regroupés en unités
d'ordre supérieur (chunk) par un processus de surcodage
(recoding).
On peut penser qu'une double présentation facilite ce pro
cessus d'individualisation de deux ensembles et qu'il permet
d'obtenir des résultats comparables à ceux obtenus avec l'allo
ngement de la durée de présentation. Ainsi, la variable fondament
ale dans notre expérience ne serait pas l'intervalle, mais la durée
totale de la présentation. Nous retrouverons ce résultat avec
les lettres.
Il apparaît ici nettement qu'avec une durée de 650 ms, le
sujet a pu traiter complètement l'information de la première
planche quand arrive la seconde. Alors les deux informations
distinctes peuvent se cumuler et le premier résultat n'est pas
oublié quand le second est obtenu.
2° L'EMPAN MNÉMONIQUE DE LETTRES
La méthode qui consiste à présenter successivement deux
planches portant des lettres a été utilisée en 1930 par Calabresi.
Elle présentait successivement deux planches portant chacune

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