Evolution temporelle d'un amorçage hémisphérique dans une situation double-tâche - article ; n°1 ; vol.95, pg 47-62

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L'année psychologique - Année 1995 - Volume 95 - Numéro 1 - Pages 47-62
Résumé
Le concept d'amorçage désigne les processus par lesquels un hémisphère est éveillé avant l'exécution d'une tâche. Cet amorçage peut être effectué par l'engagement du sujet dans une autre tâche. Nous avons développé une situation de comparaison de stimuli présentés en champ visuel divisé. Les sujets doivent dire si deux stimuli sont identiques, avant, pendant ou après l'exécution d'une tâche activatrice. Cette épreuve consiste à frapper en boucle un rythme complexe. Les résultats montrent une augmentation du nombre de réponses correctes dans l'hémisphère activé avec un optimum lorsque la tâche principale est exécutée conjointement ou avec un délai de 1,5 seconde après la tâche d'amorçage. Les performances diminuent conjointement dans l'autre hémisphère. Le processus d'amorçage semble être une fonction temporelle caractérisée par une augmentation immédiate puis une diminution progressive des ressources de l'hémisphère impliqué. Utiliser les paradigmes double-tâche, notamment pour modifier la balance interhémisphérique d'activation, nécessite donc le contrôle des aspects dynamiques et de la diffusion de l'activation produite par la tâche d'amorçage.
Mots-clés : amorçage hémisphérique, activation cérébrale, paradigme double-tâche.
Summary : Temporal evolution of hemispheric priming in a dual-task situation.
The heuristic importance of dual-task paradigms is easily demonstrated in the field of hemispheric asymmetries. Dual-task paradigms have contributed to the evolution of static and dynamic models, particularly by taking into account contextual aspects as potential determinants of lateral effects. In this research area, the concept of priming refers to the processes by which an hemisphere is activated prior to the carrying out of a task. This priming effect can be forced by the execution of a secondary lateralized task. We developed a situation in which the main task was a divided-visual-field tachistoscopic matching test. According to a random-controlled situation, subjects were instructed to say whether the two stimuli were « the same » or « different » before, concurrently or after (with an inter-task interval of 1,5, 2,5 or 4 seconds) an activating task. For this latter task, the subjects were asked to beat a complex rhythm by hitting in a loop on a sensitive board. As expected, the results showed a significant increase in the number of correct responses in the activated hemisphere. Moreover, an optimum was found when the task was performed concurrently or with an interval of 1,5 second after the end of the priming task. The priming process seems to be a temporal function characterized by an immediate increase and by a later and progressive decrease in the resources of the hemisphere involved. These hemisphere-specific activation paradigms are mainly used to produce an inter-hemispheric imbalance in normal or pathological subjects. Through an inter-hemispheric imbalance it is possible to access details of hemispheric co-operation for information processing or to induce new cognitive capacities in a non-damaged hemisphere. Our results suggest the importance of optimizing these paradigms by taking into account the temporal evolution of the brain activation.
Key words : hemispheric priming, brain activation, dual-task paradigms.
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 : dimanche 1 janvier 1995
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P. Sockeel
Evolution temporelle d'un amorçage hémisphérique dans une
situation double-tâche
In: L'année psychologique. 1995 vol. 95, n°1. pp. 47-62.
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Sockeel P. Evolution temporelle d'un amorçage hémisphérique dans une situation double-tâche. In: L'année psychologique.
1995 vol. 95, n°1. pp. 47-62.
doi : 10.3406/psy.1995.28806
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1995_num_95_1_28806Résumé
Résumé
Le concept d'amorçage désigne les processus par lesquels un hémisphère est éveillé avant l'exécution
d'une tâche. Cet amorçage peut être effectué par l'engagement du sujet dans une autre tâche. Nous
avons développé une situation de comparaison de stimuli présentés en champ visuel divisé. Les sujets
doivent dire si deux stimuli sont identiques, avant, pendant ou après l'exécution d'une tâche activatrice.
Cette épreuve consiste à frapper en boucle un rythme complexe. Les résultats montrent une
augmentation du nombre de réponses correctes dans l'hémisphère activé avec un optimum lorsque la
tâche principale est exécutée conjointement ou avec un délai de 1,5 seconde après la tâche
d'amorçage. Les performances diminuent conjointement dans l'autre hémisphère. Le processus
d'amorçage semble être une fonction temporelle caractérisée par une augmentation immédiate puis une
diminution progressive des ressources de l'hémisphère impliqué. Utiliser les paradigmes double-tâche,
notamment pour modifier la balance interhémisphérique d'activation, nécessite donc le contrôle des
aspects dynamiques et de la diffusion de l'activation produite par la tâche d'amorçage.
Mots-clés : amorçage hémisphérique, activation cérébrale, paradigme double-tâche.
Abstract
Summary : Temporal evolution of hemispheric priming in a dual-task situation.
The heuristic importance of dual-task paradigms is easily demonstrated in the field of hemispheric
asymmetries. Dual-task paradigms have contributed to the evolution of static and dynamic models,
particularly by taking into account contextual aspects as potential determinants of lateral effects. In this
research area, the concept of priming refers to the processes by which an hemisphere is activated prior
to the carrying out of a task. This priming effect can be forced by the execution of a secondary
lateralized task. We developed a situation in which the main task was a divided-visual-field
tachistoscopic matching test. According to a random-controlled situation, subjects were instructed to say
whether the two stimuli were « the same » or « different » before, concurrently or after (with an inter-
task interval of 1,5, 2,5 or 4 seconds) an activating task. For this latter task, the subjects were asked to
beat a complex rhythm by hitting in a loop on a sensitive board. As expected, the results showed a
significant increase in the number of correct responses in the activated hemisphere. Moreover, an
optimum was found when the task was performed concurrently or with an interval of 1,5 second after
the end of the priming task. The priming process seems to be a temporal function characterized by an
immediate increase and by a later and progressive decrease in the resources of the hemisphere
involved. These hemisphere-specific activation paradigms are mainly used to produce an inter-
hemispheric imbalance in normal or pathological subjects. Through an inter-hemispheric imbalance it is
possible to access details of hemispheric co-operation for information processing or to induce new
cognitive capacities in a non-damaged hemisphere. Our results suggest the importance of optimizing
these paradigms by taking into account the temporal evolution of the brain activation.
Key words : hemispheric priming, brain activation, dual-task paradigms.L'Année psychologique, 1995, 95, 47-62
LABACOLIL
Université Charles de Gaulle, Lille1
EVOLUTION TEMPORELLE
D'UN AMORÇAGE HÉMISPHÉRIQUE
DANS UNE SITUATION DOUBLE-TÂCHE
par Pascal SOCKEEL
SUMMARY : Temporal evolution of hemispheric priming in a dual-task
situation.
The heuristic importance of dual-task paradigms is easily demonstrated
in the field of hemispheric asymmetries. Dual-task paradigms have
contributed to the evolution of static and dynamic models, particularly by
taking into account contextual aspects as potential determinants of lateral
effects. In this research area, the concept of priming refers to the processes by
which an hemisphere is activated prior to the carrying out of a task. This
priming effect can be forced by the execution of a secondary lateralized task.
We developed a situation in which the main task was a divided-visual-field
tachistoscopic matching test. According to a random-controlled situation,
subjects were instructed to say whether the two stimuli were « the same » or
« different » before, concurrently or after (with an inter-task interval of 1,5,
2,5 or 4 seconds) an activating task. For this latter task, the subjects were
asked to beat a complex rhythm by hitting in a loop on a sensitive board. As
expected, the results showed a significant increase in the number of correct
responses in the activated hemisphere. Moreover, an optimum was found when
the task was performed concurrently or with an interval of 1,5 second after the
end of the priming task. The priming process seems to be a temporal function
characterized by an immediate increase and by a later and progressive decrease
in the resources of the hemisphere involved. These hemisphere- specific
activation paradigms are mainly used to produce an inter-hemispheric
imbalance in normal or pathological subjects. Through an
1 . BP 149, F 59653 Villeneuve-d'Ascq Cedex. 48 Pascal Sockeel
imbalance it is possible to access details of hemispheric co-operation for
information processing or to induce new cognitive capacities in a
non-damaged hemisphere. Our results suggest the importance of optimizing
these paradigms by taking into account the temporal evolution of the brain
activation.
Key words : hemispheric priming, brain activation, dual-task paradigms.
Le concept d'asymétrie hémisphérique fonctionnelle repose
sur le double postulat d'une distribution hétérogène et non
symétrique des compétences et d'une certaine indépendance de
fonctionnement des hémisphères. De fait, le dernier quart de
siècle nous a dotés d'un nombre considérable de recherches ten
tant de préciser cette asymétrie en développant surtout une
théorie de la spécialisation hémisphérique : c'est ainsi que des
travaux opposèrent tantôt le traitement verbal et non verbal
(Gazzaniga, 1970), sériel ou parallèle (Cohen, 1973), tantôt un
traitement des fréquences spatiales élevées et basses (Sergent,
1983), la forme globale ou les détails de l'organisation percep-
tuelle des stimuli (Polich et Aguilar, 1990), pour ne citer que les
principaux. Si certaines asymétries de performances se sont
révélées stables, plusieurs de ces théories « dichotomistes »
furent empiriquement contredites par la démonstration de la
sensibilité des avantages latéraux à des facteurs divers comme
les caractéristiques du matériel ou de l'expérience, les variations
intergroupes ou intersujets (Seamon et Gazzaniga, 1973; Heilige
et Sergent, 1986; Richards et French, 1987; Kim, Cohen-Levine
et Kertesz, 1990).
Un autre aspect du problème fut abordé avec l'adoption de
modèles tenant compte des aspects dynamiques et interactifs du
fonctionnement hémisphérique, ces derniers venant pondérer
l'influence des propriétés structurelles du système nerveux. En
bref, le cerveau est doté de mécanismes permettant d'autorégu-
ler dynamiquement son niveau d'éveil afin de répondre à une
demande spécifique de ressources (Kahneman, 1973). Lorsque
des événements sensoriels asymétriques interviennent, un
réflexe d'orientation latérale déplace cette activation dans l'h
émisphère controlatéral au champ sensoriel sollicité. Comme
avancée par Kinsbourne (1975), la balance interhémisphérique
d'activation — résultante d'influences opposées venant des
deux hémisphères — serait momentanément ajustée par rapport Evolution temporelle d'un amorçage hémisphérique 49
à sa position antérieure par ces événements sensoriels. Elle pourr
ait l'être également par des facteurs endogènes notamment par
l'engagement du sujet dans une tâche dont les caractéristiques
intrinsèques nécessitent l'intervention de processus localisés
dans un hémisphère. (Une confirmation du bien-fondé de ces
hypothèses a été apportée par différents travaux neurophysiolo
giques grâce notamment à l'apport des techniques d'imagerie
cérébrale et objectivant ce concept d' activation hémisphérique
sélective.) Dans cette problématique, l'amorçage désigne donc
les processus par lesquels un hémisphère est éveillé préalable
ment à l'exécution d'une tâche. Par extension, lors de l'exécu
tion parallèle de deux tâches, l'activité cognitive associée à l'e
ngagement dans l'une d'entre elles devrait être à même d'amorcer
une activation particulière et donc d'améliorer la performance à
l'autre tâche en rendant l'hémisphère concerné mieux disposé à
la traiter. En fait, une exploration de la littérature dans le
domaine des situations double-tâche, conduit à constater que
bien souvent ce sont des phénomènes d'interférences intrahémis-
phériques qui furent révélés. L'objectif de ce travail est de ten
ter d'en expliquer les raisons : on peut supposer, entre autres,
que l'existence éventuelle d'une évolution temporelle de la
dynamique d'activation, phénomène qui a peu attiré l'attention
jusqu'à présent, pourrait avoir une influence sur les processus
cognitifs.
Les paradigmes double-tâche ont été souvent mis à contribut
ion, tant dans le cadre d'une théorie des asymétries hémisphér
iques que dans le domaine d'une analyse économétrique des
processus cognitifs (Navon et Gopher, 1979 par exemple). Une
épreuve ou tâche de fond, en général une tâche motrice, est exé
cutée conjointement à une tâche principale, verbale (lecture,
identification ou mémorisation de mots) ou non (identi
fications ou reconnaissance de dessins non significatifs, par
exemple). Exploitant l'idée qu'un stimulus présenté dans un
hémichamp perceptif particulier concerne en premier lieu
l'hémisphère controlatéral au lieu de présentation (Kimura,
1966; Heilige, 1975), l'une des tâches principales les plus utili
sées consiste en une présentation tachistoscopique en champ
perceptif divisé du matériel à traiter. Comme dit plus haut, si le
mécanisme d'activation hémisphérique s'avère efficace, il doit
pouvoir activer un hémisphère ou l'ensemble des deux hémis
phères au point de produire de meilleures performances dans 50 Pascal Sockeel
cette situation que dans la situation simple-tâche. Si le bien-
fondé de cette hypothèse fût démontré dans certains cas, en par
ticulier lorsque l'une des tâches est à forte composante verbale
et concerne donc l'hémisphère gauche (Hellige et Cox, 1976;
Hellige, Bloch et Kujawski-Taylor, 1988), il faut dire que bien
souvent la tâche concomitante a une influence négative sur la
performance associée à l'autre, lorsqu'elles sont toutes deux
assurées par le même hémisphère (Kinsbourne et Cook, 1971 ;
Hiscock et Chipuer, 1986). L'interférence est la plupart du
temps analysée en termes de « distance cérébrale fonctionnelle »
(Kinsbourne et Hicks, 1978) ou comme le résultat d'une limita
tion des capacités de traitement. Les auteurs insistent donc sur
la nécessité de trouver un optimum dans la difficulté de la tâche
secondaire (Hellige et Cox, 1976, par exemple). Ce niveau d'ex
plication peut nous paraître peu satisfaisant d'autant qu'il
semble nécessaire de tenir compte d'un certain nombre de
remarques, tant théoriques que méthodologiques, signalées
notamment par Navon et Gopher (1979) ou Friedman, Poison,
Dafoe et Gaskill (1982) : i) à la recherche de médiateurs des
modifications de l'activation hémisphérique, la plupart des
auteurs réexploitent systématiquement les tâches sur lesquelles
se sont appuyés les modèles structuraux. Pour certaines, notam
ment les tâches sensées activer l'hémisphère droit, la constance
des résultats n'est pas toujours assurée. Une meilleure stratégie
consisterait à utiliser des épreuves pour lesquelles aucune hypo
thèse structurale particulière n'est formulée ou dif
férence latérale n'est particulièrement attendue ; ii) une seconde
remarque concerne les comparaisons habituellement faites entre
simples et doubles-tâches. Est-il possible de postuler qu'en
situation simple-tâche toutes les ressources à la disposition d'un
sujet puissent être dédiées à son exécution ? Il est vraisemblable
que non, de même qu'on ne peut pas considérer que cette tâche
sera exécutée avec la même composition de ressources (les
mêmes procédures notamment) dans une situation double-
tâche. Ce type de comparaisons ne relèveraient-elles pas alors
simplement des effets d'une capacité d'adaptation à des situa
tions expérimentales différentes plutôt que d'une interaction
entre les contraintes dues aux systèmes structuraux et les états
fonctionnels ?
Compte tenu des remarques précédentes, le paradigme que
nous proposons consiste à modifier la synchronisation entre les Evolution temporelle d'un amorçage hémisphérique 51
deux tâches, d'une exécution purement séquentielle à une exé
cution parallèle ou synchrone. Ce paradigme, assimilable à celui
dit de la période réfractaire (« Psychological Refractory Period
paradigm » ou PRP), a surtout été exploité pour mesurer le degré
d'interférence entre tâches (Smith, 1967) ou pour étudier les
processus de division de l'attention (Pashler, 1989). Des varia
tions aléatoires entre ces différentes configurations ex
périmentales éviteront que le sujet ne développe des stratégies
de traitement spécifiques ou des patterns d' activation corre
spondant à un arrangement particulier entre les tâches. La
méthode sera donc à même de « pister » une éventuelle dyna
mique de l'activation. La tâche principale est une épreuve de
comparaison en champ visuel divisé, conjointement réalisée
avec une tâche de tapping qui est ici la tâche d'amorçage : d'une
part, le matériel et la situation ont été choisis pour le faible effet
latéral produit en exécution simple-tâche, d'autre part un cer
tain nombre de données semblent bien indiquer que les tâches
motrices unimanuelles sont traitées en totalité par l'hémisphère
controlatéral à la main d'exécution et donc permettent de
« charger » cet hémisphère (Kee, Bathurst et Heilige, 1983 ; Kee
et Cherry, 1990; Cherry et Kee, 1991). Enfin, si un optimum
d'activation se manifeste, l'efficacité de la situation double-
tâche sera appréhendée par une modulation de la difficulté
d'exécution de cette tâche d'amorçage.
MÉTHODE
L'ensemble de la situation expérimentale est géré par ordinateur de
type IBM AT®. Une carte spécialisée RTI 815-F® 1 contrôle les durées et les
mesures de temps de réaction.
TÂCHE PRINCIPALE
Deux stimuli sont simultanément présentés en vision tachistoscopique
l'un en dessous de l'autre sur l'écran de l'ordinateur. Le sujet doit dire si
ces deux stimuli sont identiques ou différents. Sa réponse est donnée de la
main droite par l'intermédiaire des deux boutons de la souris du dispositif
1 . Ce périphérique est un produit développé par la firme Analog Device. 52 Pascal Sockeel
informatique. Un bouton est dédié aux réponses « identique », l'autre aux
réponses « différent ». Il est proposé au sujet de maintenir l'index et le
majeur sur chacun des boutons afin de minimiser l'inertie des mouvements
d'ajustement. Les couleurs de l'écran sont choisies de manière à produire
un effet de contraste peu important : le fond est gris clair, les stimuli appa
raissent gris foncé.
Les stimuli sont constitués de polygones irréguliers à 36 côtés, choisis
lors d'une préexpérience pour le faible effet latéral qu'ils produisaient sur
la performance. Leur projection, selon les essais, se produit tantôt dans le
champ visuel gauche donc dans l'hémisphère droit (CVG-HD), le droit et donc gauche (CVD-HG) avec un angle
visuel de 2,53° par rapport au centre de l'écran, le sujet étant placé à
50 cm de l'écran. Chaque stimulus couvre 1 à 2° d'angle, leurs centres sont
distants de 3°. La construction des essais de type « différent » est assurée
par une modification des angles et des longueurs de 10 des 36 côtés de l'un
des polygones.
Le sujet est prévenu du début de la tâche de comparaison par un bip
sonore et l'apparition d'une croix au centre de l'écran. Il lui est expliqué
par consigne que, comme la localisation de la projection est imprévisible,
la meilleure stratégie consiste à fixer la croix jusqu'à l'apparition des
figures. Le temps d'exposition des stimuli (200 ms) a été déterminé lors de
la préexpérience (7 sujets) de manière à produire un taux moyen de 75 %
de bonnes réponses tout en rendant improbable le centrage du regard sur
la cible.
TÂCHE SECONDAIRE OU TÂCHE D'AMORÇAGE
La tâche d'amorçage est une épreuve de rythme inspirée du test de
M. Stambak. On présente au sujet par l'intermédiaire du dispositif sonore
de l'ordinateur une séquence formée de tops et de silences. La fréquence
des signaux est de 800 Hz. La durée du top est de 75 ms. Deux durées de
silence sont introduites : une durée courte de 50 ms et une durée longue de
220 ms. Consigne est donnée au sujet de reproduire en boucle, de la main
gauche, la séquence entendue jusqu'à ce qu'un signal lui demande de s'i
nterrompre. Deux niveaux de difficulté ont été définis en fonction de la lon
gueur du pattern à reproduire et surtout de la complexité des signaux
(nombre d'événements « silence » et « top »). Le premier niveau de diffi
culté comporte en moyenne 8,1 signaux; 13,6 signaux sont présents pour
les séquences du deuxième niveau de difficulté.
ORGANISATION TEMPORELLE DES DEUX TÂCHES
Chaque tâche est présentée au sujet comme indépendante de l'autre. Il
lui est demandé de consacrer autant d'attention à l'une qu'à Les temporelle d'un amorçage hémisphérique 53 Evolution
séries d'essais sont organisées avec des degrés de synchronisation variés et
imprévisibles pour le sujet. En fait, comme l'indique la figure 1, cinq
degrés de synchronisation sont prévus : la tâche principale est effectuée
avant la tâche secondaire (A) (cet arrangement sert de niveau de réfé
rence), de manière concomitante (C), ou postérieurement à la tâche
d'amorçage (P) avec des décalages de 1,5, 2,5 ou 4 secondes; 6 secondes de
repos sont ménagées entre chaque essai. Une information est délivrée au
sujet sur sa performance afin de maintenir le niveau d'attention et de
motivation au cours de chaque série : il s'agit d'une barre colorée présentée
pendant le délai inter-essai et dont la longueur varie en fonction des per
formances du sujet. Sont pris en compte pour ce faire les délais de réponse
aussi bien que la justesse des réponses.
Après la phase d'entraînement, les sujets reçoivent un total de
600 essais répartis en 15 blocs de 40 essais. Compte tenu de la durée de
l'épreuve, les blocs d'essais sont étalés sur quatre jours de la même
semaine. Pour chaque essai, la justesse de la réponse à la tâche principale
ainsi que le temps de réaction depuis l'apparition des stimuli jusqu'à l'ap
pui sur le dispositif de réponse ont été enregistrés.
-3.5 sec. 6 sec.
Comp. Visu.
A Tapping
-r
1 .5 sec.
:omp. Visu. | *
C Tapping
1.5 ou 2.5
ou 4.0 sec. Somp. Visu. | ^
P Tapping
jp.
Fig. 1. — Organisation temporelle entre les deux tâches :
la comparaison visuelle (Comp. Visu.) intervient avant (A),
de manière concomitante (C) ou après (P 1,5, P 2,5 ou P 4)
la tâche de Tapping
Synchronization between the two tasks : the visual matching (Comp. Visu.)
occured before (A), concurrently (C)
or after (P 1,5, P 2,5 or P 3,5) the priming task (Tapping) 54 Pascal Sockeel
LES SUJETS
Quinze étudiants du premier cycle de psychologie de l'Université de
Lille ont participé bénévolement à l'expérience. Ces 5 hommes et
10 femmes ont été sélectionnés par questionnaire préalable en fonction de
leur latéralité : n'ont été retenus que les droitiers homogènes. Nous avons
d'autre part éliminé les sujets dont la vision était corrigée par lunettes ou
lentilles de contact et les musiciens, pour leur plus grande habitude
supposée à maîtriser les rythmes complexes.
RÉSULTATS
TRAITEMENT DES DONNÉES
Le nombre de bonnes réponses et les temps de réaction (TR)
à la tâche principale ont été traités par analyse de variance. Les
facteurs expérimentaux qui ont été pris en compte sont : le type
de réponse attendue (identique ou différent), le champ visuel de
projection, l'organisation temporelle entre les tâches et la diff
iculté de l'épreuve de tapping. Pour ce qui concerne les réponses,
le traitement statistique porte sur le nombre de comparaisons
correctes par sujet et par situation expérimentale. Ces résultats
ont été transformés en pourcentages pour la simplicité des com
mentaires. Pour les temps de réaction, l'analyse de variance
porte sur les médianes des TR aux réponses correctes. De plus,
les relations entre les variables dépendantes et le type d'organi
sation ont été testées par des analyses de tendances qui ont per
mis d'en étudier les composantes linéaires, quadratiques, cubi
ques et quartiques. Enfin, des analyses complémentaires par
contraste ont été utilisées lorsque nécessaire.
ANALYSE DES BONNES RÉPONSES
La performance est signifïcativement moins bonne pour les
comparaisons de type « différent » que pour les comparaisons
« identiques » [F(l,546) = 3,144, p < .05], puisque le nombre de
réponses correctes passe de 73,1 à 71 %. Globalement, c'est lors
de la projection des stimuli dans le CVG-HD que le taux de

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