L'analyse des temps de réaction - article ; n°1 ; vol.33, pg 106-117

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L'année psychologique - Année 1932 - Volume 33 - Numéro 1 - Pages 106-117
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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 : vendredi 1 janvier 1932
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Henri Piéron
VIII. L'analyse des temps de réaction
In: L'année psychologique. 1932 vol. 33. pp. 106-117.
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Piéron Henri. VIII. L'analyse des temps de réaction. In: L'année psychologique. 1932 vol. 33. pp. 106-117.
doi : 10.3406/psy.1932.5146
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1932_num_33_1_5146LWÇfW
VIII
L'ANALYSE DES TEMPS DE RÉACTION
Par H. Piéron '
L'étude des temps de réaction, la « Psychochronométrie »,
représente peut-être la branche la plus développée de la psychol
ogie expérimentale, depuis l'époque où les astronomes commenc
èrent à noter, en manœuvrant un signal, le passage d'une étoile
derrière le réticule de leur lunette.
La réaction à une stimulation sensorielle est en effet un acte
complexe, le type même de l'activité normale, impliquant per
ception, volition et mouvement. En réalisant des conditions
convenables, on étudie plus spécialement le phénomène per
ceptif, le phénomène volitif ou le phénomène moteur.
La psychologie s'est intéressée tout naturellement d'abord
au phénomène volitif en rendant la tâche réactionnelle plus ou
moins complexe, plus ou moins difficile, avec un terme de
comparaison dans les réactions réflexes étudiées par les physiol
ogistes, très analogues dans leurs phases initiale et terminale,
mais substituant à la liaison volontaire, momentanée, une lia
ison automatique permanente, avec des formes de passage
fournies par les réflexes conditionnés de Pavlov.
L'étude de l'attention s'est fondée, pour une très grande part,
sur cette phase volitive des temps de réaction. Du côté moteur,
l'influence exercée par l'emploi de telle ou telle catégorie de
muscles, fléchisseurs ou extenseurs, ou par la nature et la
signification du mouvement réactionnel, la différence entre les
réactions unilatérales ou bilatérales, avec le fait curieux de la
1 . Conférence à la Section de Psychologie du Congrès de Y American Asso
ciation for Advancement of Science (Chicago, 22 juin 1933). PIÉRON. — ANAEYSE DES TEMPS DE RÉACTION 107 a.
téaction moins rapidement survenue du côté normalement pr
édominant (Jaspers), ont été l'objet d'un certain nombre d'inté
ressantes recherches.
Mais, les efforts d'analyse scientifique se sont portés princ
ipalement sur la première phase des temps de réaction, celle
qu'il faut élucider d'abord, pour gagner de proche en proche
jusqu'au terme de l'acte suscité par le stimulus.
Les travaux les plus anciens qui se rattachent à de tels efforts
sont sans doute ceux de Wittich (1868) qui, partant des stimu
lations tactiles en des points différents du corps, détermina,
par la différence des temps de réaction moyens, la vitesse de
conduction des influx nerveux afférents, notant qu'il fallait
tenir compte de l'intensité de stimulation, celle-ci exerçant
sur les temps une influence raccourcissante. Peu après l'élève
d'Helmholtz, Sigmund Exner (1873), comparant des temps de
réaction à des excitations lumineuses ou électriques de l'œil, et
montrant que l'excitation rétinienne par la lumière comportait
une durée de 3 ou 4 centièmes de seconde, notait aussi une
influence raccourcissante de J>!intensité de la stimulation lumi
neuse sur la durée totale des temps de réaction.
Cette influence, signalée par Wundt, confirmée par quelques
travaux, mise en doute par d'autres, me parut en 1910 poser un
problème important, et de nature à faciliter l'analyse de la
phase centripète des temps de réaction, du processus de récep
tion sensorielle.
De 1910 à 1914, je procédai à des recherches systématiques
f sur les temps de réaction à des stimulations sensorielles de
! natures variées' (excitations tactiles de pression, excitations
cutanées chaudes et froides, excitations gustatives de salé, de
sucré, d'acide et d'amer, lumineuses) ; en réalisant,
grâce à des dispositifs construits spécialement dans ce but, des
stimulations d'intensité réglable et évaluable en unités fournies
par la valeur liminaire. Je pus ainsi constater que, dans tous
les cas, une loi d'un type uniforme reliait la durée des temps
moyens -de réaction aux intensités exprimées en unités limi
naires, loi d'allure hyperbolique, avec des constantes différentes
pour les divers modes de stimulation :
t = ■.-- -|- K où t représente le temps de réaction total, i l'i
ntensité (eîi unités liminaires), k une latence irréductible, a une
marge réductible, et n une constante pouvant être égale à 1
(hyperbole vraie) ou bien être inférieure ou supérieure à {. MÉMOIRES ORIGINAUX \108
Depuis la première note où je publiai mes résultats (De la
variation du temps perdu de la sensation en fonction de l'inten
sité de l'excitation, Comptes rendus de V Académie des sciences,
15 avril 1912, t. GLIV, p. 998) jusqu'au mémoire initial (Re
cherches sur les lois de variations des temps de réaction de
latence sensorielle en fonction des intensités excitatrices, Année
psychologique, t. XX, 1914, p. 17-96), je donnai, dans une série
de notes à l'Académie des Sciences et à la Société de Biologie,
les principaux résultats de mes travaux.
Ceux-ci, interrompus par la, guerre, furent repris en 1919, et
je les ai poursuivis, ou fait poursuivre, par mes élèves, depuis
lors.
Après 1914, de nombreux chercheurs ont utilisé la méthode
des temps de réaction, en particulier chez les animaux, et l'on
doit tout particulièrement citer la belle série de travaux due
à Hecht, à partir de son étude de 1918 sur la Ciona intestinalis,
travaux qui ont été repris et répétés de tous côtés.
D'autre part, au moyen d'autres méthodes, on a cherché à
déterminer plus directement le temps de latence de la sensation
lumineuse, en particulier Fröhlich (1922), dont l'ingénieuse
technique n'est malheureusement pas tout à fait correcte, mais
qui a trouvé en gros des résultats analogues à ceux que four
nissent des méthodes plus précises, et que son élève Monje a
comparés directement (Congrès de Physiologie de Rome, 1932)
à ceux que donnent les temps de réaction, puis Hazelhoff et
Helen Wiersma (1924) grâce à un procédé commode et correct,
et moi-même par une méthode de masquage (1923), sans oublier
l'effet stéréoscopique de Pulfrich, utilisé pour des déterminat
ions numériques par Engelking et Poos (1924).
Ce que je n'ai pas dit dans ce rappel historique, c'est que,
parmi les travaux antérieurs à 1912, un petit nombre avaient
été faits avec suffisamment de précision pour me permettre la
confrontation de la loi que j'avais proposée avec les valeurs
numériques déjà trouvées.
Je citerai seulement les remarquables recherches de Berger
et Cattell sur l'excitation lumineuse, poursuivies au Laboratoire
de Wundt, et publiées indépendamment l'un de l'autre par les
deux auteurs, Berger dans les Philosophische Studien du maître,
James Me Keen Cattell dans le Brain, et celles, que j'ai tardi- PIÉRON. — ANALYSE DES TEMPS DE RÉACTION 109 H.
vement découvertes, de l'astronome Hollandais Van de Sande
Bakhuizen (Communication à l'Académie des Sciences d'Ams
terdam en 1886 et mémoire dans les Archives néerlandaises
en 1901).
Dans ces travaux, comme dans tous ceux sans exception qui
ont été publiés depuis lora, aussi bien sur l'homme que sur les
animaux, j'ai vérifié la validité de la loi empirique que j'ai fo
rmulée en 1912, et qui se montre plus satisfaisante que les lois
de type logarithmique bien souvent préférées, par une sorte
d'attraction naturelle, et sous l'influence plus ou moins con
sciemment acceptée de la Psychophysique Fechnérienne.
Mais, cette loi, je ne l'ai pas considérée comme un aboutisse
ment ; j'y ai vu au contraire un point de départ propre à faciliter
l'analyse du temps de latence sensorielle.
Je montrais déjà en 1914 que la décroissance initiale de la
marge réductible des temps était plus lente pour les systèmes
sensoriels ayant, entre le seuil et la limite supérieure, une plus
grande étendue d'excitabilité, et je posais la question du rôle
que devaient jouer, dans la marge réductible, d'une part le retard
d'excitation périphérique avant le déclenchement de l'influx
afférent, d'autre part, le retard propre d'excitation des neu
rones de la chaîne centripète jusqu'au neurone récepteur cor
tical.
C'est cette question que j'abordai au retour de la guerre.
M'adressant principalement à l'excitation lumineuse, je fis la
part de ce qui pouvait relever, au seuil, du temps perdu par
une sommation progressive des effets de l'excitation sur l'appar
eil récepteur jusqu'au déclenchement de l'influx, et cela d'un
côté en procédant à des stimulations de durée variable, deve
nant assez brèves pour que ce temps perdu puisse devenir à peu
près négligeable, et d'un autre côté en reprenant la déterminat
ion directe du « temps d'action », c'est-à-dire de la durée de
stimulation nécessaire pour atteindre le seuil à des niveaux va
riables d'intensité du stimulus.
L'allure hyperbolique de la décroissance de ce temps d'action
en fonction de l'intensité croissante de stimulation paraissait
indiquer que la marge réductible des temps de réaction pouvait
se confondre avec le temps d'action.
S'agissait-il d'une hyperbole vraie t = -, ce qui correspond
récipro-'
à la loi des quantités dite de Bunsen-Roscœ ou loi de
it — a que les élèves de Loeb, à la suite du maître, ont cité, 110 MÉMOIRES ORIGINAUX
prétendu maintes fois vérifier dans l'étude des tropismes an
imaux ?
Fallait-il apporter la correction impliquée par Blondel et
Rey, retrouvant pour la vision la loi d'Hoorweg-Weiss dan&
l'excitation électrique des nerfs et représenter la variation des
temps par la formule t = . a-r, dérivée de la loi linéaire classique h — * o
— a -\- bt (indiquant, lorsque les temps s'allongent, une perte it
d'énergie, une sorte de fuite, constatée même dans les impres
sions photographiques où la loi de réciprocité ne se vérifie
pas) ?
Je constatai bien qu'il y avait, là, une première* approximat
ion, qui pouvait en pratique, paraître suffisante, et correspon
dait à une formule d'interpolation des temps de réaction parfa
itement utilisable t = -—t. + k- Mais, en réalité, j'ai trouvé que
la variation des quantités en fonction du temps n'était pas
linéaire ; des déterminations suffisamment précises la montrent
parabolique, et cela aussi bien pour la vision humaine que pour
l'excitation lumineuse de Mya arenaria (pour laquelle Hecht
avait accepté la loi de réciprocité). Les expériences de mont
élève Kucharski sur l'audition ont confirmé ce type de loi para
bolique qui doit être substitué en biologie à la loi de Bunsen-
Roscœ : it = af \v plus petit que l), d'où on tire la loi de varia
tion de la marge réductible t = -^
— v
Ainsi notre loi empirique de variation des temps de réaction
semble imposer la conclusion que la marge réductible se confond
avec le temps nécessaire au stimulus pour atteindre, par sommat
ion, le seuil d'excitabilité permettant le déclenchement de
l'influx.
Mais l'étude des stimulations brèves a montré que, si en
réalité la marge réductible comprenait bien, pour la plus
grande part, ce temps d'action qui, considérable au seuil, tend
*à s'annuler quand les stimulations deviennent assez intenses,
elle comprend encore autre chose : Si nous procédons à une
stimulation lumineuse durant quelques millièmes de seconde,
la marge réductible des temps de réaction, au lieu d'être égale
à une demi-seconde environ (en stimulation indéfinie) se réduit H. PIÉRON. — ANALYSE DES TEMPS DE RÉACTION 111
à un\ïïzième de seconde à peu près, ce qui est loin d'être négli
geable.
Avec une stimulation électrique cutanée par choc unique
ou par un courant intermittent durable, on a une marge de 80
à 90 d dans le premier cas, de 220 dans le second, ce qui implique
un temps d'action liminaire (ou « temps utile » comme disent
quelquefois les physiologistes) de 130 à 140 <r.
Une stimulation auditive par son entretenu donne une marge
réductible plus élevée de 100 a qu'avec un bruit rapidement
amorti (300 au lieu de 200 a environ).
En procédant, avec un contacteur précis, formé par un oscill
ographe, à des stimulations tactile strès brèves, mon collaborateur
A. Fessard a trouvé une marge d'environ 150 a.
Tout à l'opposé, avec les stimulations thermiques ou gusta-
tives, les temps de réaction au seuil, extrêmement longs (pou
vant atteindre plusieurs secondes), indiquent qu'il y a un
temps perdu considérable pour que le stimulus puisse déclencher
la réponse des organes récepteurs : phénomène de diffusion,
propagation thermique, à partir du lieu d'application du stimul
us, jusqu'à l'appareil récepteur, interviennent pour augmenter
le retard ; et comme diffusion et propagation s'accélèrent avec
la concentration des solutions ou l'écart des températures qui
constitue l'intensité de stimulation thermique, ce processus
initial de pré-stimulation, à la recherche du récepteur, intervient
dans la marge réductible, avec une décroissance du retard qui
se trouve être aussi de forme hyperbolique, d'après les lois de
diffusion ; cela a conduit Kaufmann et Steinhausen (1921),
provoquant une réponse de la patte de grenouille ä des excita
tions acides, ou, chez l'homme, des réactions à la brûlure cuta-«
née, réactions volontaires ou réflexes de défense (chez un hémi
plégique) et obtenant une décroissance hyperbolique des temps
tendant vers une limite, résidu irréductible (qu'ils appellent
« Restzeit »), à limiter la marge réductible dans le retard péri
phérique à ce processus de propagation du stimulus (en faisant
une grande place d'autre part à un retard réductible, d'origine
centrale).
Et les temps de réaction à l'excitation thermique ont été
utilisés pour tenter de préciser le siège des organes récepteurs
du chaud et du froid par les variations du retard de propagat
ion, en particulier, dans les remarquables études récentes de
Bazett et Me Glone sur les faces interne et externe du prépuce. 112 MÉMOIRES ORIGINAUX
L'analyse des temps de réaction nous met donc en présence
d'une marge réductible qui comprend, dans certains cas (st
imulations chimiques et thermiques), le retard nécessité par
la propagation du stimulus jusqu'au niveau des appareils
récepteurs, et, dans tous les cas, un retard dû à la sommation
des effets du stimulus au niveau de l'appareil récepteur jusqu'au
déclenchement de sa réponse (retard qui comporte une marge
très inégale suivant les sensations, et qui est particulièrement
étendue pour la réception lumineuse).
Mais en même temps, nous savons, par l'effet des excitations
brèves, que la marge réductible n'est pas épuisée par là.
A quoi pouvons-nous attribuer le reliquat de cette marge ?
Les vitesses de conduction d'influx ne sont pas modifiées par
les intensités de stimulation, et ainsi le retard de la sensation dû
au temps de transport des influx afférents s'intègre dans la
limite irréductible, non dans la marge réductible, nous en dirons
un mot plus loin.
Mais, une fois la réponse déclenchée de l'appareil sensoriel,
l'éveil de la sensation implique la transmission du message par
plusieurs neurones d'étape, et, d'un neurone à l'autre, cette
transmission nécessite un processus d'excitation analogue à
celui du neurone périphérique. L'influx ne traverse pas les
synapses, mais, arrivé au bout de sa course, le message qui a
parcouru le cylindraxe d'un des neurones doit être repris par
le neurone suivant, comme par un coureur au relais. Chaque
•synapse comporte un retard propre et l'on peut penser à une
marge réductible de ce retard.
C'est là ce que j'ai admis dans mon mémoire de 1922 (Nouv
elles recherches sur l'analyse des temps de latence sensorielle
Année Psychologique, tome XXII, p. 58-142) ; mais, en même
temps, j'étais conduit à faire une place, dans la marge réductible,
pour l'excitation lumineuse, à un retard supplémentaire, tenant,
à l'existence d'un intermédiaire photochimique entre la stimu
lation par le rayonnement lumineux et le déclenchement d'un
influx par les cellules réceptrices, retard par réaction interposée
qui explique la plus longue durée des temps de visuelle
par rapport aux réactions auditives, et qui se manifeste dans la
différence systématique des latences du réflexe palpébral au
contact et à l'excitation électrique du trijumeau (40 <i), ou à la PIÉRON. — ANALYSE DES TEMPS DE RÉACTION 113 H.
lumière (atteignant au moins 60 a soit toujours 20 s de plus)
d'après les déterminations de Dittler et Garten (1918).
En effet, en excitation fovéale, avec adaptation complète à
l'obscurité, la marge réductible pour une excitation très brève
dépasse 150 u, tandis qu'elle se réduit à 40 ou 50 j dans l'adap
tation à la lumière ; dans ce dernier cas, il y a une mise en jeu
des processus récepteurs avant la stimulation qui doit susciter
une réaction ; dans le premier cas, il faut au contraire que les
processus entrent en action du fait de la stimulation' elle-même,
d'où une inertie supplémentaire à vaincre. Les recherches que
j'ai faites, par la méthode du masquage, m'ont permis de préci
ser la distinction du retard réductible dû au franchissement des
synapses et du retard de l'excitation du nerf par les produits de
la réaction photochimique initiale, en accord avec l'analyse
que Hecht a été conduit à faire de son côté dans l'étude des
réactions des Lamellibranches à la lumière.
Il y a un retard liminaire peu différent, avec une stimulation
durant 100 ou 10 <r, parce que, à partir du début de la production
photochimique des substances excitatrices, le temps perdu
nécessaire pour l'excitation du nerf se superpose en grande partie
au temps d'action dans le cas du stimulus de 100 <s et prolonge
à peu près entièrement le temps d'action dans le cas du stimulus
le plus bref;
J'ai schématisé ces processus dans mon mémoire de 1926 sur
le mécanisme de l'excitation lumineuse {Année Psychologique,
t. XXVI, p. 92-105, fig. 1 et 2).
Dans les temps de réaction à la sensation chromatique (à
partir d'une pureté liminaire) sur fond isolumineux, temps que
j'ai pu déterminer grâce au spectrocolorimètre que j'ai fait
spécialement construire, la marge réductible ne comporte pas
ce retard supplémentaire et peut être considérée comme réduite
au processus d'accélération dans le franchissement synaptique,
qui est seul en jeu également dans les stimulations auditives
brèves (avec une légère, mais constante différence dans le retard
des trois processus chromatiques fondamentaux, le rouge étant
le plus rapide et le bleu le plus lent).
Comment pouvons-nous maintenant rendre compte de la
réduction du temps perdu synaptique ?
Quand il s'agit du déclenchement de la réponse du neurone
xsxut, • 114 MEMOIRES ORIGINAUX
récepteur par le stimulus, on fait intervenir un processus de
sommation, les stimulations faib'les ajoutant leurs effets au
cours du temps jusqu'à atteindre le niveau nécessaire pour le
déclenchement de l'excitation (avec une perte progressive au
fur et à mesure de la durée, et une limitation assez étroite de ce
« temps utile »).
Quand nous envisageons l'excitation d'un neurone d'étape
par le neurone précédent, pouvons-nous faire intervenir ce
mécanisme de sommation ? Nous savons, grâce aux belles rer
cherches d' Adrian et de son école, que les influx afférents qui,
pour chaque neurone, constituent des « neuroquanta » de valeur
définie, sont normalement répétitifs avec une fréquence qui
croît en raison de l'augmentation de l'intensité stimulatrice,
dans des limites comprises ordinairement entre 1 et 20.
Admettons que, au seuil, la fréquence des influx — ce qui est
un cas habituel, — soit d'environ 10 par seconde. Dans ce cas,
où la marge réductible synaptique est à son maximum d'exten
sion, pour qu'il y ait un effet de sommation, sans lequel la
réponse du nouveau neurone de la chaîne ne naîtrait pas, il
faut une intégration minima de deux influx, deux « neuro
quanta », ce qui exige un temps égal à l'intervalle de ces deux
influx, à peu près un dizième de seconde.
C'est bien l'ordre de grandeur que nous avons trouvé pour la
valeur de la marge réductible synaptique. La décroissance du
;; temps de réaction va dès lors être conditionnée par l'accroiss
ement de fréquence des influx, dont l'intervalle, diminuant, per
met une intégration des deux neuroquanta nécessaires à la
transmission du message en un temps de plus en plus bref.
Mais, si ce retard de sommation se retrouvait à chaque sy
napse, notre marge réductible d'un dixième de seconde devrait
être multipliée par le nombre des neurones d'étape de la voie
afférente, ce qui n'est pas en accord avec la valeur trouvée de la
marge réductible.
Cela conduit à penser que la plupart des synapses de la voie
afférente ne comportent pas de sommation, et sont franchies
dès qu'un influx les aborde, sans avoir besoin du suivant (ce qui
est normal dans les systèmes isochrones). Il doit y avoir un
seul système « itératif » (Lapicque) dû à un léger hétérochro-
nisme des neurones, une seule synapse à sommation, et sans
doute la dernière, quand le neurone de réception cortical est
abordé ; d'autre part, il doit en général suffire de deux influx
pour vaincre la résistance de ce premier neurone conditionnant

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