Recherches sur les temps de réaction aux sons de hauteurs et d'intensités différentes - article ; n°1 ; vol.35, pg 103-117

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L'année psychologique - Année 1934 - Volume 35 - Numéro 1 - Pages 103-117
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 : lundi 1 janvier 1934
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A. Fessard
P. Kucharski
IV. Recherches sur les temps de réaction aux sons de hauteurs
et d'intensités différentes
In: L'année psychologique. 1934 vol. 35. pp. 103-117.
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Fessard A., Kucharski P. IV. Recherches sur les temps de réaction aux sons de hauteurs et d'intensités différentes. In: L'année
psychologique. 1934 vol. 35. pp. 103-117.
doi : 10.3406/psy.1934.5256
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1934_num_35_1_5256IV
RECHERCHES SUR LES TEMPS DE RÉACTION
AUX SONS DE HAUTEURS ET D'INTENSITÉS DIFFÉRENTES. I
Par A. Fessard et P. Kucharski
I. ■ — Introduction
Les temps de réaction à l'excitation des divers organes
sensoriels ont été étudiés, comme on le sait, à des points de vue
différents. Lorsque des recherches à ce sujet furent entre
prises au laboratoire de Wundt, il y a trois quarts de siècle, leur
principal objet était, soit de déterminer la durée de certains
phénomènes psychologiques (considérés comme étant plus ou
moins élémentaires), soit de mesurer par cette méthode indi
recte la vitesse de l'influx nerveux, soit d'établir certains
types psychologiques. Ce n'est qu'assez tardivement par rap
port aux premières recherches sur les temps de réaction que fut
reconnu l'intérêt tout particulier qu'elles pourraient présenter
aussi pour l'étude des processus complexes de l'excitation
sensorielle.
Depuis 1911, le temps de latence de la réaction est étudié
par Henri Piéron d'une façon systématique et presque exclu
sivement du point de vue de la latence sensorielle. Ce qui
importe avant tout dans ces recherches, c'est de démêler et de
préciser par une analyse expérimentale de la latence sensorielle,
impliquée dans le temps total de la réaction, l'aspect « chro
nologique » du processus d'excitation pour les divers organes
des sens. L'hypothèse principale qui est à la base des travaux
■de H. Piéron et qui s'est vérifiée pleinement dans la suite est
celle-ci :
La décroissance des temps de réaction en fonction des
intensités croissantes du stimulus — décroissance qui prend
d'une manière générale l'allure d'une branche d'hyperbole — 104 MÉMOIRES ORIGINAUX
relève pour la plus grande part de la réduction des temps
d'action, qui décroissent, eux aussi, suivant une loi hyperbol
ique quand on augmente progressivement l'intensité excita
trice. Cependant la loi des variations des temps d'action pou
vant être étudiée isolément, par des méthodes de mesure
directe, on peut disposer de données expérimentales précises
pour déterminer la part qui revient, dans la marge de réduction
de la latence sensorielle totale, à la décroissance des temps
d'action pendant lesquels l'énergie s'additionne avant de
franchir le seuil de la sensation. D'autre part, on peut étudier
aussi les temps de réaction aux excitations suffisamment
brèves pour que le temps d'action puisse être considéré comme
étant pratiquement éliminé. Or, on trouve qu'il persiste, en
excitation brève, une marge de variation des temps qui n'est
pas négligeable, et ceci conduit à admettre qu'on ne saurait
expliquer en totalité la décroissance des temps de réaction par
celle du temps d'action et à attribuer ce reliquat de marge
réductible au retard variable qui doit se produire au fra
nchissement des synapses.
Il est superflu de résumer ici le cycle des recherches consa
crées par H. Piéron à cette question, dans lesquelles la méthode
des temps de réaction s'est révélée un moyen efficace et subtil
dans l'étude de l'excitation sensorielle. Nous devons renvoyer
le lecteur à ses deux mémoires, dont l'un publié par le Journal
de Psychologie en 19201, expose les hypothèses et les lignes
générales de la recherche sur ce sujet et dont l'autre, paru dans
l' Année Psychologique2, donne le détail et l'interprétation des
expériences.
Toutefois, pour faire mieux comprendre le point de départ
et le sens de la recherche que nous présentons ici, il est néces
saire d'exposer, ne serait-ce qu'en gros traits, les résultats
généraux auxquels Piéron a abouti en étudiant les temps de
réaction pour toutes les catégories (ou peu s'en faut) de l'exc
itation sensorielle.
En interprétant les données numériques obtenues dans ses
propres expériences et plusieurs séries de valeurs recueillies
par d'autres chercheurs, H. Piéron fut amené à cette conclu-
1. H. Piéron, Essai d'analyse expérimentale du temps de latence sen
sorielle. J. de PsychoL, XVII, 1920, p. 289-308.
2. Nouvelles recherches sur l'analyse du temps de latence sensorielle
et sur la loi qui relie ce temps à l'intensité excitatrice. Année PsychoL,
XXII, 1920-21, p. 58-142. FESSARD ET P. KUCHARSKI. LES TEMPS DE RÉACTION 105 A.
sion que tous les résultats pouvaient s'interpoler d'une manière
satisfaisante par la formule :
a
l = + k
i~b
où l est le temps de réaction, i l'intensité excitatrice, a, b,
et k étant des constantes (b, suivant les cas, est positif ou
négatif). Cette équation signifie que les temps décroissent
suivant une branche d'hyperbole équilatère, que nous suivons
empiriquement à partir de l'ordonnée correspondant au seuil
de la sensation jusqu'à la limite inférieure des temps où elle
paraît assez proche de l'asymptote pour l'avoir pratiquement
atteinte. Dans cette équation fondamentale, k représente
la limite inférieure vers laquelle tendent les temps de réaction
lorsque l'intensité croît indéfiniment, a est en rapport avec
l'importance de la marge réductible (il la mesure dans le
cas où b = o et lorsque l'intensité liminaire est prise comme
unité). Il importe de remarquer que les constantes a et k ont
une valeur en quelque sorte spécifique, en dehors des variations
individuelles, car elles diffèrent largement suivant la nature du
stimulus. La méthode des temps de réaction permet donc de
mesurer certains caractères des organes récepteurs.
En mettant en ligne de compte les lois des temps d'action
pour l'excitation lumineuse, qu'il avait déterminées aupara
vant, H. Piéron fit une analyse poussée de la latence sensor
ielle pour cette catégorie de stimulation par la méthode des
temps de réaction et aussi par celle du masquage.
Il aborda de même l'étude des sensations auditives, en 1919,
mais sans aboutir toutefois à des résultats également précis.
Aucune donnée numérique concernant les temps d'action pour
l'excitation auditive n'avait été établie jusqu'alors et d'un
autre côté, les techniques permettant d'obtenir des sons purs et
de faire varier leur intensité n'étaient pas aussi perfectionnées
qu'à l'heure actuelle.
Dans sa première recherche sur la décroissance des temps
de réaction en fonction des intensités croissantes1, H. Piéron
avait employé l'acousi-esthésimètre de Toulouse dans lequel
une goutte d'eau distillée de 0 gr. 10 tombait sur une plaque
d'aluminium et produisait un bruit ayant la tonalité du la2. La
1. Note préliminaire, C. E. Soc. de Biol., 1919, t. LXXXII, p. 1116. 106 MÉMOIRES ORIGINAUX
vibration de cette plaque agissait par l'intermédiaire d'un fi] de
platine sur le signal de Desprez qui marquait le début de l'exci
tation. D'autre part, un cylindre enregistreur était employé
pour la mesure des temps de réaction. Néanmoins cette techni
que, comme le signale H. Piéron, comportait plusieurs causes
d'erreur : l'audition était gênée par le bruit du cylindre enre
gistreur ; il était surtout difficile de mesurer avec exactitude la
■durée et l'intensité du son. Étant donné ces incertitudes,
H. Piéron se proposa d'étudier de nouveau la question avec une
technique différente. Il eut recours à l'artifice ingénieux qui
consistait à utiliser comme source sonore la lame vibrante du
chronoscope de Hipp avec lequel il mesurait les temps de
réaction. Le sujet percevait le son par l'intermédiaire de deux
récepteurs téléphoniques mis en série avec un transmetteur
téléphonique, ce dernier se trouvant placé à une distance
variable de la lame vibrante du chronoscope. Dans ces condi
tions, on pouvait admettre que l'intensité du son variait en
raison inverse du carré de la distance entre le transmetteur
«t la source sonore. La fermeture simultanée des circuits
-d'excitation et de réaction était réalisée au moyen d'une clef à
deux contacts à godet de mercure. Les mesures recueillies avec
ce procédé se sont montrées interpolables par la formule donnée
plus haut, avec les constantes a = 87,9 ; b = 0,7 ; k = 197.
Cependant, il devait sembler intéressant d'attaquer encore
une fois le problème des temps de réaction au stimulus auditif
et de le soumettre à une étude plus complète. Plusieurs raisons
militaient en faveur d'une nouvelle étude de la question.
Tout d'abord les progrès réalisés depuis quinze ans dans le
domaine électro-acoustique, grâce auxquels les phénomènes
auditifs peuvent être étudiés à l'aide de techniques plus fines
•et plus rigoureuses qu'autrefois. En second lieu on dispose
aujourd'hui de certaines données touchant le facteur « temps »
dans l'excitation auditive. Entre autres, les recherches d'un
de nous1 ont permis d'établir la loi des temps d'action pour
l'excitation de l'appareil auditif et ont montré, en outre, qu'il y
avait une variation des constantes d'excitabilité en fonction
de la fréquence vibratoire.
Il était donc tentant d'entreprendre par la méthode
•des temps de réaction une analyse de la latence sensorielle pour
1. P. Kucharski, Recherches sur l'excitabilité auditive en fonction
•du temps. Année Psychol. XXVIII 1927 1-74. FESSARD ET P. KUCHARSKI. ■ LES TEMPS DE RÉACTION 107 A.
l'excitation auditive qui fût comparable à celle que Piéron
■avait réalisée pour l'excitation visuelle. L'étude actuelle ne
représente que le début d'un tel travail et n'y apporte qu'une
faible contribution. Elle utilise uniquement l'excitation en
durée indéfinie, alors que les résultats d'excitations brèves ont
une importance capitale pour l'analyse qui nous intéresse.
Mais il nous a d'abord semblé utile de reprendre et de complét
er les données antérieures relatives à l'influence de l'intensité
du son sur la rapidité de la réaction, d'une part, en opérant
avec des sons purs de hauteur et d'intensité bien déterminées ;
d'autre part, en explorant une marge d'intensités beaucoup
plus considérable qu'il n'avait été fait auparavant ; enfin, et
surtout, en examinant si la hauteur du son pouvait être envi
sagée comme un facteur capable d'intervenir dans la déte
rmination du temps de latence aux différents niveaux d'in
tensité.
II. — ■ Technique expérimentale
Nous avons utilisé comme source sonore l'audiomètre n° 2A
•de la Western Electric Co. qui fournit 8 sons différents allant
par octaves, de 64 à 8192 V. D. Un des avantages incontes
tables de cet appareil est qu'il produit des sons exempts
d'harmoniques dont l'intensité peut être variée aisément et de
façon connue, dans des limites très étendues. Ce qui représente
par contre un certain inconvénient au point de vue de cette
recherche, c'est la graduation de l'intensité sonore en échelons
discontinus, de 5 décibels chacun. Il en résulte une incertitude
sur la détermination du seuil, qui est toujours compris entre
un certain échelon et l'échelon immédiatement inférieur. On
note alors ces deux limites et on demande au sujet d'indiquer
s'il percevait comme très voisine du seuil, ou au contraire
comme nettement supra-liminaire, la limite supérieure. En
général, l'interrogation du sujet aboutit à fixer un nombre de
décibels intermédiaire et approximatif tel qu'on puisse
admettre qu'il représente le seuil avec une erreur inférieure à
un demi-échelon en plus ou en moins. Nous verrons plus loin
(Discussion) que cette approximation, évidemment assez
grossière, s'est cependant révélée suffisante pour ne pas gêner
la mise en évidence de certains faits.
D'autre part, il ne faut pas perdre de vue que l'échelle des
intensités, dans cet audiomètre, est logarithmique et non 108 MÉMOIRES ORIGINAUX
linéaire. Par exemple, la graduation 45 décibels ou 4,5 belsr
indique que la puissance sonore est 104-5 fois celle du seuil
moyen. Dans notre recherche chaque intensité doit être
considérée non pas en valeur absolue, mais en valeur relative,
le seuil correspondant à chaque nouvelle situation étant pris,
comme unité ; ceci afin de rendre comparables les différents
résultats, selon le procédé habituel. Soit p = I/Is ce rapport,
et a son logarithme (p — 10a). On calcule très facilement a en
retranchant la valeur liminaire, déterminée comme il a été dit
plus haut (soit xs décibels) de l'intensité lue sur le cadran,
soit x décibels, et en divisant cette différence par 10 pour
l'exprimer en bels. On a en effet, si I et Is sont les intensités
physiques correspondantes :
a = log p = log I — log Ig
or log I = 0,1 x et log Is = 0,1 xs
d'où a = 0,1 (x — xs)
Le dispositif expérimental de mesure du temps était cons
titué par un chronoscope de Hipp, mis en marche par la fe
rmeture d'un circuit au moyen d'une clef double à contacts de
mercure, dont l'abaissement fermait en même temps le circuit
téléphonique. Le sujet, placé dans une salle séparée de la
première, et dans une cabine silencieuse qui l'isolait des bruits
venant du dehors, recevait l'excitation par l'intermédiaire
d'un récepteur téléphonique (du modèle livré avec l'audio-
mètre) et réagissait en ouvrant à l'aide d'une clef de Morse le
circuit du chronoscope.
Il faut noter que l'interrupteur destiné à provoquer les
excitations était inséré à la sortie de l'audiomètre (circuit
d'utilisation) et non sur le circuit de chauffage de la lampe
utilisée dans l'oscillateur. Ce faisant, le stimulus prenait
d'emblée son intensité maxima. Un des sujets ayant rapporté
qu'il avait eu, en percevant le son, l'impression d'un accroiss
ement progressif de l'intensité, il nous a paru utile de vérifier
l'établissement du courant sinusoïdal produit par l'audi
omètre ; examiné à l'aide d'un oscillographe cathodique, le
courant s'est montré d'établissement instantané. Il s'agissait
donc par conséquent d'un phénomène purement subjectif.
Un inconvénient qui paraît difficilement évitable se manif
este aux fréquences les plus élevées lorsque l'intensité est
forte : il s'agit d'un léger son continu que le sujet entend même
lorsque le circuit est ouvert. Diverses précautions (notamment FESSARD ET P. KUCHARSKI. LES TEMPS DE RÉACTION 109 A.
la mise à la terre de certains points des circuits) remédiaient
partiellement à cet état de choses. Ajoutons que ce son continu
devient sous-liminaire pour des intensités de l'ordre de 40 déci
bels. Il ne nous gêne donc pas dans la zone la plus intéressante
à explorer.
Nous avons fait appel à 4 sujets, deux travailleurs du
laboratoire, étrangers à la présente recherche, B. et G., une
employée de bureau, F., et enfin l'un de nous K. Ces sujets
présentaient une audition normale1. Deux d'entre eux, B et G
déjà engagés dans des recherches comportant la technique des
temps de réaction, étaient entraînés à ce genre d'épreuves.
En fait, ils ont tous fourni des réactions très rapides et très
homogènes. Ces qualités nous ont permis de limiter à une
vingtaine (parfois moins) le nombre des mesures dans chaque
série, tout en conservant une précision suffisante dans les
moyennes. Grâce à cette circonstance, nous avons pu éviter les
erreurs systématiques dues au relâchement de l'attention, qui
survient vite dans les séries un peu longues lorsqu'on travaille
avec des intensités faibles.
Au début et à la fin de chaque série de mesures, on procé
dait à la détermination du seuil. L'opérateur et le sujet avaient
à leur disposition un système de signalisation leur permettant
de correspondre. Dans les déterminations des temps de réac
tion, chaque application du stimulus était toujours précédée,
1 à 3 secondes auparavant, d'un signal auditif destiné à
prévenir le sujet.
III. — Résultats
Pour chaque série de temps de réaction, nous avons calculé
la moyenne arithmétique et parfois l'écart étalon des valeurs.
L'ensemble des moyennes figure dans le tableau ci-contre,
chaque moyenne correspondant à une situation définie par
3 données : le sujet, l'intensité du son et sa hauteur. Le
nombre de mesures à chaque série est indiqué
dans une colonne spéciale. Nous ne nous intéressons pas aux
différences individuelles, d'ailleurs peu importantes. Nous
considérerons cependant comme particulièrement typiques et
représentatifs de la loi générale les résultats fournis par le
sujet B, que nous avons eu plus souvent que les autres à notre
1. Nous leur exprimons ici nos plus vifs remerciements. 110 MÉMOIRES ORIGINAUX
disposition, et dont la régularité à l'intérieur de chaque sériep
ainsi que la constance d'une expérience à l'autre, ont été
remarquables1. Les autres sujets ont donné des résultats tout à
fait comparables, nous allons le voir, à ceux de B, mais avec
un peu moins de précision.
A partir des chiffres précédents, nous avons, pour chaque
sujet, tracé des courbes qui montrent la variation du temps de
réaction en fonction de l'intensité sonore (fig. 1 et 2). Les-
temps, en o, ont été portés en ordonnées et les intensités en
bels, avec le seuil pris comme origine, en abscisses. C'est dire
que, par rapport aux intensités physiques, l'échelle est loga
rithmique, l'intensité liminaire étant prise comme unité. Consi
dérons une de ces courbes, par exemple celle qui est déterminée
avec le plus grand nombre de points (sujet B, en I). Elle nous-
montre suivant quelle allure, d'abord très lente, puis de plus-
en plus rapide, le temps de réaction croît à mesure que diminue
l'intensité du stimulus. Au voisinage du seuil, et si près que
nous en approchions (et quelquefois nous sommes dans la
zone même de ses fluctuations, puisqu'il arrive que, dans une
série, le sujet ne réponde pas à certaines stimulations), nous
ne trouvons guère de moyenne supérieure à 500 a, conformé
ment aux résultats antérieurs (H. Piéron donne pour l'intensité-
liminaire, des valeurs telles que 361 et 490,5 a). Autrement dit^
le sujet répondra en moyenne au bout d'environ 1/2 seconde
au maximum, ou bien il renoncera à répondre. On peut penser
qu'un tel ordre de grandeur est fixé par la plus longue durée
pendant laquelle le sujet peut persévérer sans fléchir dans
l'attitude mentale imposée, qui comporte un effort d'attention
très intense.
Si maintenant nous suivons la courbe depuis les intensités-
faibles jusqu'aux plus fortes, nous voyons que l'intensité à
partir de laquelle on peut considérer que le temps ne change
plus, évidemment impossible à déterminer avec précision, se
situe en tout cas au delà de 104 ou même 105 fois la valeur
1. A titre d'indication, voici pour le son de 8192, les valeurs de l'écart
étalon (o) pour 3 niveaux d'intensité :
N
(Nb. de
t a déterminations)
63 db 115,8 10,4 20
13 — 152,3 12,0 20
3 — 202,8 27,8 20 FESSARD ET P. KUCHARSKI. — LES TEMPS DE RÉACTION 111 A.
TABLEAU GÉNÉRAL DES RÉSULTATS MOYENS
Trois colonnes correspondent à chaque fréquence : la première indique
le nombre de mesures dans chaque série ; la deuxième l'intensité rela
tive en décibels au-dessus du seuil ; la troisième le temps de réaction en
millièmes de seconde.
Ci — i CO CO CO in o CD CO 00 CJ
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ci Ln o ci co co m 00 l> o co oo 00 in o 00 CD 00 lO ri Ci CO in CO co i> O Ci O3 O o oo Tf n N n Ci« n Ci n Ci Ci in
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