Le temps de réaction à un stimulus intercalé dans une suite rythmique - article ; n°1 ; vol.68, pg 11-22

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L'année psychologique - Année 1968 - Volume 68 - Numéro 1 - Pages 11-22
Le temps de réaction à un son intercalé dans une série isochrone de sons à laquelle le sujet répond par des frappes simultanées est d'autant plus court que le stimulus est plus près du moment où doit arriver le son régulier de la série. Cet effet est d'autant plus accentué que la cadence est plus rapide.
Ces résultats permettent d'estimer l'évolution du niveau de la vigilance entre deux réponses à des sons cadencés. Minimum après un son, elle croît jusqu'à un plateau puis croît à nouveau avant l'arrivée du son suivant. Pour les cadences rapides, cette augmentation est rapide et importante, pour les cadences lentes, elle est lente et reste à un niveau moyen.
To a given object, correspond a specific and a categorical reply, the quickest one (measured by a time of verbal reaction) corresponding to the most spontaneous and available reply when the subject is requested to identify the object.
This spontaneous reply corresponds to the nature of the object. When the objects are perceptively similar, and generale a generic image (tree, fish, etc.) the categorical reply is the most spontaneous, no matter how old the subject is. On the other hand, it assumes a specific nature when the objects are quite distinct and the corresponding category is more abstract and not contingent on a general perceptive shape (ex. : functional category : weapon, etc.).
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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 : lundi 1 janvier 1968
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P Fraisse
Le temps de réaction à un stimulus intercalé dans une suite
rythmique
In: L'année psychologique. 1968 vol. 68, n°1. pp. 11-22.
Résumé
Le temps de réaction à un son intercalé dans une série isochrone de sons à laquelle le sujet répond par des frappes simultanées
est d'autant plus court que le stimulus est plus près du moment où doit arriver le son régulier de la série. Cet effet est d'autant
plus accentué que la cadence est plus rapide.
Ces résultats permettent d'estimer l'évolution du niveau de la vigilance entre deux réponses à des sons cadencés. Minimum
après un son, elle croît jusqu'à un plateau puis croît à nouveau avant l'arrivée du son suivant. Pour les cadences rapides, cette
augmentation est rapide et importante, pour les cadences lentes, elle est lente et reste à un niveau moyen.
Abstract
To a given object, correspond a specific and a categorical reply, the quickest one (measured by a time of verbal reaction)
corresponding to the most spontaneous and available reply when the subject is requested to identify the object.
This spontaneous reply corresponds to the nature of the object. When the objects are perceptively similar, and generale a
generic image (tree, fish, etc.) the categorical reply is the most spontaneous, no matter how old the subject is. On the other hand,
it assumes a specific nature when the objects are quite distinct and the corresponding category is more abstract and not
contingent on a general perceptive shape (ex. : functional category : weapon, etc.).
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Fraisse P. Le temps de réaction à un stimulus intercalé dans une suite rythmique. In: L'année psychologique. 1968 vol. 68, n°1.
pp. 11-22.
doi : 10.3406/psy.1968.27593
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1968_num_68_1_27593Laboratoire de Psychologie expérimentale et comparée
de la Sorbonne
associé au C.N.R.S.
LE TEMPS DE RÉACTION
A UN STIMULUS INTERCALÉ
DANS UNE SUITE RYTHMIQUE
par Paul Fraisse1
INTRODUCTION
Le temps de réaction dépend très étroitement de l'état de
préparation du sujet que l'on peut décrire par les termes d'attent
ion, d'activation ou de vigilance.
Cet état de préparation dépend, entre autres, de l'intervalle
temporel entre le signal préparatoire et le signal d'exécution.
Ce problème a été très étudié et il est apparu que la durée opt
imum dépendait de la gamme des intervalles employés avec
cependant une durée privilégiée entre 1 et 2 secondes (Wood-
worth et Schlosberg, 1960 ; Chocholle, 1963). Si la durée qui
s'écoule entre le signal préparatoire et le signal d'exécution ou
entre deux signaux d'exécution est très brève, le temps de
réaction est très allongé mais il décroît régulièrement lorsque
l'intervalle augmente de 100 ms à 800-1 000 ms. On a expliqué
ce phénomène par l'hypothèse d'une période réfractaire psychol
ogique. Celle-ci a été mise en évidence aussi bien dans le cas
où le sujet donne une réponse motrice à chaque signal (Davis,
1956) que dans celui où il ne donne pas de réponse au premier
signal (Fraisse, 1957 ; Nickerson, 1967).
En raison de l'importance prise, dans les applications tech
niques, par les tâches de surveillance où il faut réagir à des
séquences de stimulus, les études sur la vigilance se sont multi-
1. Recherche réalisée avec la précieuse collaboration de Cl. Voillaume. 12 MÉMOIRES ORIGINAUX
pliées. Deux critères ont été utilisés de préférence : le pourcen
tage de signaux détectés et la latence de la réaction à l'apparition
d'un signal (TR). Dans ces tâches, la gamme des intervalles
temporels étudiés est très étalée (de quelques secondes à plusieurs
minutes) et les résultats ne peuvent pas être facilement rapprochés
de ceux obtenus dans les travaux cités dans le paragraphe pré
cédent où l'on avait étudié des intervalles très brefs entre les
signaux.
Notre travail porte sur des durées brèves (moins de 6 s),
mais il s'apparente aux recherches sur la vigilance parce qu'il
utilise des séquences de signaux. Notre situation est cependant
nouvelle : le sujet frappe sur une clé en accompagnant une suite
de sons cadencés1 qui se suivent à intervalles isochrones. Dans
un pareil cas, il y a synchronisation des sons et des frappes et
quasi-simultanéité du stimulus et de la réponse, par suite d'un
processus d'anticipation. Si on introduit, sans prévenir le sujet,
un son intercalé entre deux sons cadencés, quel sera le temps de
réaction à ce son ? Nous avons déjà abordé ce problème dans
une recherche récente (Fraisse, 1966). En utilisant une cadence
de 800 ms, nous avons trouvé que le temps de réaction à un son
intercalé était d'autant plus court que l'intervalle entre ce
son et le son suivant de la cadence était plus court2. Tout se
passe comme si le degré de préparation du sujet à l'action de
frapper augmentait progressivement dans l'intervalle entre deux
sons pour atteindre son seuil au moment où doit intervenir le
son cadencé suivant. Plus ce degré de préparation est élevé,
plus le temps de réaction au son intercalé est court. Cet inté-
1. Nous appelons cadence une suite rythmique où tous les intervalles
temporels sont égaux (exemple : battements d'un métronome).
2. Qu'il nous soit permis d'insérer ici un erratum.
Les résultats publiés dans l'article de 1966 comportent une erreur de calcul.
Les temps de réaction doivent être multipliés par 1,67, ce qui donne alors
le tableau suivant des résultats :
Intervalle entre le stimulus N et le stimulus N'
200 400 500 600 300
— 30 — 27 — 27 — 22 — 15 Frappe N ...
— N' . . . + 209 + 157 + 316 + 287 + 277 — N + l + 100 + 137 + 182 + 179 + 215
Nous devons, en conséquence, corriger une de nos interprétations (p. 23).
Nous n'avons pas trouvé de TR moyen inférieur à 120 ms, même pour un
intervalle de 200 ms entre N' et N + 1. PAUL FRAISSE 13
ressant résultat permet d'étudier d'une manière précise l'état
de préparation du sujet en fonction du tempo de la cadence.
En reprenant la technique d'un son intercalé, nous pouvions
donc à la fois étudier directement comment varie le temps de
réaction en fonction de la cadence et de la place du stimulus
intercalé et, indirectement, comment varie l'état de vigilance
du sujet entre deux sons cadencés.
TECHNIQUE DE L'EXPÉRIENCE
Elle est la même que celle employée dans la précédente expérience.
Nous avons choisi 4 nouvelles cadences : 750, 1 500, 3 000 et 6 000 ms.
Les cadences sont produites par des décharges de condensateur command
ées par un contacteur-programmeur constitué par 16 disques à cames
réglables. Entre le 13e et le 16e son, on intercale un son supplément
aire. La durée entre ce son intercalaire et le son suivant prenait les
valeurs suivantes :
Cadence 750 ms 200, 400 ms
1 500 ms 200, 400, 800 ms
3 000 ms 200, 400, 800, 1 600 ms
6 000 ms 200, 400, 800, 1 600 ms
La consigne donnée au sujet était de synchroniser ses frappes avec
les sons cadencés, mais il lui était aussi demandé de répondre aussi
rapidement que possible à tout son qui se présenterait inopinément,
N ' N+ 1
Fig. 1
tout en s'efforçant aussitôt après de continuer à se synchroniser avec
les sons cadencés.
Les frappes étaient faites sur une clé morse. Sons et frappes étaient
enregistrés sur un dérouleur Sefram à la vitesse de 10 cm/s permettant
de lire les écarts son-frappe avec une précision de 0,5 mm, soit 5 ms.
Le moment où se produisait le son intercalé variait un peu dans
la série, de manière que le sujet ne puisse pas le prévoir exactement en
comptant les sons antérieurs.
Les séquences que nous étudierons sont donc composées d'un son N
suivi d'un son intercalaire N' qui précède de 200, 400, 800 ou 1 600 ms
le son N + 1. N est précédé, N -f- 1 est suivi d'une série de sons cadencés.
La figure 1 donne le schéma de cette situation.
Pour chaque cadence et chaque intervalle N'/(N + 1), il y a eu 14 MEMOIRES ORIGINAUX
onze présentations, c'est-à-dire que l'on a obtenu 11 mesures de temps
de réaction par sujet.
L'écart entre les sons et les frappes a été affecté d'un signe + si la
frappe suivait le son, d'un signe — si elle le précédait. Nous avons
calculé la médiane de ces écarts et leur variabilité exprimée par la
demi-différence entre le premier et le troisième quartile (écart quartile).
Quatre sujets (collaborateurs du laboratoire) ont fait cette expérience.
L'ordre des situations qui n'a, à notre avis, aucune importance dans
cette expérience, a été le même pour chaque sujet, soit 1 500, 3 000,
6 000, 750 ms. Pour chaque cadence, les différents intervalles N'/(N + 1)
étaient présentés dans un ordre au hasard, le sujet ne sachant jamais
quelle était la durée de l'intervalle N'/(N + 1) de chaque essai.
LES RÉSULTATS
1° Le temps de réaction au son intercalé
Après avoir calculé les médianes et les variabilités indivi
duelles (écart quartile) des écarts son-frappe, nous avons calculé
les moyennes interindividuelles de ces valeurs pour les sons-
frappes N ; N' ; N + 1.
L'ensemble de nos résultats exprimés en millisecondes se
trouve dans le tableau I
TABLEAU I
200 400 800 1 600 Intervalle N'/(N + 1)
Cadence 750 :
— 62 — 63 ±41 ±44 N N' + 135 ±36 + 250 ±26
N + 1 ±34 + 174 ±72 + 190
Cadence 1 500 :
— 4 ±59 — 4 ± 81 + 4 ±66 N N' ±36 + 197 ±19 + 284 ± 34 + 129
N + 1 ±32 ±25 + 143 ± 68 + 242 + 184
Cadence 3 000 :
+ 59 ±91 + 85 ±82 + 66 ± 122 + 42 ± 107 N N' ±32 + 154 ±24 + 189 ± 21 + 250 ± 27 + 141
N + 1 ±44 ±27 + 215 ± 25 + 163 ± 14 + 320 + 221
Cadence 6 000 :
±22 + 167 ±25 + 180 ± 26 + 157 ± 35 + 163 N N' + ± 31 + 219 ± 36 + 168 ±27 + 166 ±35
+ 255 ± 31 + 246 ± 38 N + 1 + 381 ±54 + 254 ±38
Pour apprécier ces valeurs, il faut tenir compte des faits
suivants, déjà mis en évidence en 1966 (Fraisse). PAUL FRAISSE 15
a) Le son N. — Aux cadences 750, 1 500 et souvent 3 000,
le sujet arrive à synchroniser sons et frappes dans des marges de
variabilité intra et inter-individuelle non négligeables. Cette (voir les valeurs aux frappes N) croît à mesure que la
cadence se ralentit. A la cadence 6 000 ms, la synchronisation
est impossible et nos 4 sujets ont attendu l'arrivée du son pour
répondre par un temps de réaction. Ceci est prouvé par un écart
positif dépassant 150 ms et, du même coup, des variabilités beau
coup plus faibles qu'en synchronisation.
b) Le son N + 1. — Quand ce son arrive, la cadence a été
troublée par le son N' et le sujet répond par un temps de réaction
plus ou moins long, ce que nous analyserons plus loin.
c) Le son N'. — Pour analyser le tableau I, nous devons
regrouper les données essentielles relatives au temps de réaction
au son intercalaire N'.
Ces temps de réaction en ms sont reproduits dans le tableau IL
TABLEAU II
200 Intervalle N'/(N + 1) . 400 800 1 600
Cadence 750 135 250
— 1 500 128 197 284
— 3 000 141 154 189 250
— 6 168 166 180 219
A) A regarder toutes les lignes du tableau II, nous observons
que le temps de réaction est d'autant plus court que le son inter
calé est plus proche du son de la cadence qui suivra.
Ce résultat généralise celui que nous avions trouvé pour
la seule cadence de 800 ms. Nous pouvons l'interpréter en disant
que plus le moment où le sujet doit normalement frapper est
proche du son intercalé, plus la préparation du sujet à répondre
est grande.
On pourrait être tenté de proposer une autre interprétation :
le TR à N' est d'autant plus court que l'intervalle N/N' est
plus long. Cette manière de poser le problème est traditionnelle
lorsque l'intervalle entre le signal préparatoire et le signal
d'exécution est très court. Nous allons montrer que cette inter
prétation n'est pas satisfaisante dans cette situation. Dans le
tableau III, nous avons présenté la durée des TR à N' en fonction
de l'intervalle N/N'. 16 MEMOIRES ORIGINAUX
N' décroît à mesure que Quelle que soit la cadence, le TR à
N/N' augmente. Ce résultat classique pour la cadence 750 avec
des intervalles passant de 350 à 550 ms est vraisemblable, mais
il ne l'est plus lorsque, par exemple, à la cadence 3 000, le TR
diminue de 250 à 141 ms quand l'intervalle N/N' croît de 1 400
à 2 800 ms. Un deuxième TR décroît par rapport à un précé
dent, mais seulement dans une marge de 100 à 1 500 ms, entre
les stimulus au maximum, comme nous l'avons déjà dit.
TABLEAU III
Intervalle N/N'... 3 400-4 200-4 600-4 800 350-550 700-1 100-1 300 1 400-2 200-2 600-2 800
250-135 Cadence 750
— 1 500 284-197-128
— 3 000 250-189-154-141
— 6 219-179-166-168
Nous constatons, d'autre part, que le TR croît avec V inter
valle N/N', mais que cet effet en valeur absolue dépend étroitement
de la cadence. Les intervalles de 1 100 ms à la cadence 1 500,
de 2 200 ms à la cadence 3 000, de 4 200 ms à la 6 000
déterminent des TR de même durée. Il n'en est pas ainsi dans
le tableau II où il y a une homogénéité relative des résultats,
si on les considère en fonction de l'intervalle N'/(N + 1). La
cadence joue encore un rôle, mais secondaire. L'ordre que nous
constatons dans le tableau III, au niveau de chaque cadence, tient
simplement au fait que N/N' varie d'une manière complément
aire à N'/(N + 1).
B) Si nous reprenons les colonnes du tableau II, nous voyons
que l'effet de l'intervalle N'/(N + 1) sur le TR varie en fonction
des cadences de manières différentes. Pour les intervalles 200
et 400, quand on passe de la cadence 750 à la cadence 6 000,
le TR semble d'abord décroître puis croître, en passant par un
minimum qui est à 1 500 pour l'intervalle 200, à 3 000 pour
l'intervalle 400. Aux autres intervalles, le TR décroît d'une
manière monotone.
Ces résultats nous semblent s'expliquer si nous analysons
le comportement cadencé en fonction de tout ce que nous savons.
a) Le comportement cadencé est une forme de conditionnement
au temps. — II a été montré par des expériences différentes (voir
Fraisse, 1967, p. 37) que dans ce conditionnement il y avait
entre les événements périodiques une phase d'inhibition se PAUL FRAISSE 17
terminant par une phase d'excitation qui se développe au moment
où le stimulus doit apparaître.
b) L'étude du comportement cadencé, dans nos recherches
antérieures (Fraisse, 1966) comme dans celle-ci, nous montre que
la synchronisation son-frappe est d'autant moins variable que la
cadence est plus rapide, à condition de ne pas descendre en dessous
d'une demi-seconde entre deux sons. A 750, cette variabilité
est en moyenne de ± 44 à 1 500, de ± 64, à 3 000 de ± 101
et à 6 000 il n'y a plus synchronisation mais seulement attente
indéfinie et réponse par un temps de réaction. Nous pouvons en
conclure que plus la cadence est rapide, plus le sujet est prêt
à répondre au son suivant par une frappe dont la commande est
anticipée par rapport au stimulus. La variabilité donne un indice
de ce niveau de préparation.
c) L'expérience décrite nous permet d'étudier les effets de
cadences très différentes, mais il apparaît manifestement que
nous sommes gêné pour conclure parce que nous n'avons pas
utilisé des intervalles assez courts a) entre N/N' pour vérifier
ce qui se passe quand le son intercalé suit de très près le son de
la cadence et b) entre N'/(N + 1). Nous avons donc complété
l'expérience principale par une expérience complémentaire faite
sur 2 sujets ayant déjà pris part à la première. L'expérience était
entièrement semblable à la précédente, sauf que les intervalles
N'/N + 1 étaient plus nombreux et que cette étude intensive
n'a été faite que sur deux cadences avec :
TABLEAU IV
Cadence 750 ms
Intervalles - 1) • 50 100 200 350 700 N 7(NH 550 650
Son N . . . — 37 — 34 — 30 — 32 — 22 + 3
N' . . + 293 + 22 + 54 + 151 + 267 + 271 + 341
Cadence 1500 ms
- 1) • 700 1 300 1 400 1 450 Intervalles N'/(N H 50 100 200 400
— 40 — 15 .5 Son N . . . 0 -25 + 7 + 13 + 23 N' . . 197 + 337 + 21 + 69 + 132 + + 288 + 302 + 390
Cadence 750 : intervalles N'/(N + 1) : 50, 100, 200, 350,
550, 650, 700 ms.
L. 500 : intervalles N'/(N + 1) : 50, 100, 200, 400, 700, 1 300,
1 400, 1 450 ms.
A. PSYCHOL. 18 MEMOIRES ORIGINAUX
12 mesures ont été obtenues en variant systématiquement
l'ordre des cadences et aléatoirement les intervalles utilisés.
Les moyennes des médianes des écarts son-frappe se trouvent
dans le tableau IV. Nous n'avons pas fait figurer les variabilités,
du même ordçe que celles de la recherche précédente.
A partir de ces résultats, on peut tracer l'évolution du temps
de réaction à un son intercalé entre deux sons cadencés.
La figure 2 intègre l'ensemble des résultats des deux expé
riences.
500 T. R(ms) Cadence 750
„ 1500
3000
6000
400
300
200
100
''à
1600 1400 1200 1000 600 400 200 800
INTERVALLE N1/ ( N - 1 )
Fier. 2
L'évolution fait apparaître trois phases distinctes :
a) Si le son intercalé survient peu après le son auquel on
vient de répondre le TR est d'abord très allongé, résultat très
prévisible d'après ce que nous savons de la période réfractaire
psychologique. Cette phase n'apparaît pas dans nos résultats PAUL FRAISSE 19
pour les cadences 3 000 et 6 000 ms car nous n'avons pas exploré
cette zone.
b) Dans la zone intermédiaire, le temps de réaction reste
élevé et d'autant plus élevé que la cadence est plus rapide. Nous
pensons que l'inhibition ou, si l'on préfère, l'absence de vigilance,
est plus grande pour les cadences rapides car le moment où doit
apparaître le son suivant est très précis. Aux cadences lentes, le
sujet reste vigilant d'une manière plus constante.
c) Dans la zone proche de son N + 1, le « temps de réaction »
devient inférieur à un temps de réaction à un stimulus isolé et à ce
que l'on considère comme une limite physiologique. Le phéno
mène n'est compréhensible que si l'on considère que 200 ms
environ avant l'apparition d'un son cadencé la réponse est déjà
programmée de manière qu'elle coïncide approximativement
avec le son attendu. Les réponses à des intervalles N'/(N -f 1) de
50 et 100 ms ne sont pas de véritables temps de réaction. En effet,
lorsque le son intercalé apparaît, la commande est déjà faite. La
question que l'on peut se poser est de savoir si le son intercalé
change quelque chose à ce mouvement. A ne considérer dans nos
tableaux que les intervalles temporels entre le son N et la frappe,
on pourrait croire qu'il y a un effet. Mais si l'on se rappelle que
la réponse au son N (et vraisemblablement au son N + 1) peut
être anticipée, on peut alors considérer que la réponse au son N'
n'est en réalité que la réponse prévue au son N + 1. Prenons la
cadence 750 pour N'/(N + 1) égal à 50 ms. La frappe N + 1
aurait été anticipée — en moyenne — de 36 ms ; une réponse
arrivant 14 ms après N' coïnciderait exactement avec cette
frappe (14 + 36 = 50 ms). On trouve en réalité un écart de 22 ms,
soit 8 ms de retard, ce qui n'a aucune significativité, N' ayant un
écart quartille de ± 20 ms. Pour l'intervalle N'/(N + 1) de
100 ms, le raisonnement est le même. La frappe est tout au plus
anticipée de 12 ms (34 + 54 = 88 ms), mais l'écart quartile de N'
est de ± 54 ms. Même pour un intervalle de 200 ms, on peut avoir
un doute. La frappe est avancée de 21 ms (28 -f- 151 = 179 ms),
mais la différence n'est sans doute pas significative.
Ce raisonnement reste valable à la cadence 1 500 pour l'inter
valle N'/(N + 1) de 50 ms ; il ne l'est plus pour des intervalles
plus grands parce que la tendance à anticiper est moins grande
pour la cadence 1 500 que pour la cadence 750 ms. L'augmentat
ion du TR pour l'intervalle 200 ms, quand on passe de la cadence
6 000 garde tout son sens et on peut dire que dans cette zone la
vigilance du sujet décroît à mesure que la cadence est plus lente.

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