> Notre organisme (et ceux de tous les mammifères) a besoin des représentations. Ce sont des connaissances (implicites ou explicites) stockées en mémoire à long terme MLT (représentations-types) qui permettent, dans la perception, l'interprétation des nouvelles informations sensorielles. Ce sont les contenus des mémoires.

> Les représentations occurrentes sont des constructions circonstancielles et transitoires élaborées à des fins spécifiques dans un contexte particulier (mémoire de travail dans les régions frontales : aires décisionnelles).

1. Représentations conceptuelles

Ce sont des représentations explicites et conscientes, elles concernent la mémoire déclarative et permettent la reconnaissance des objets (voie ventrale).
Il y a trois types de représentations conceptuelles :
> Représentations structurales (représentations imagées)
> Représentations lexicales et/ou phonologiques (noms des objets)
> Représentations sémantiques (signification, catégorisation)

Notre cerveau doit pouvoir accéder aux représentations. Les premières atteintes sont les représentations structurales, puis lexicales, puis sémantiques.
Néanmoins, le chemin de récupération n'est pas toujours le même, on peut avoir des difficultés de rappel.

Catégorisation

Eleanor Rosch (1975) a montré que certains exemplaires étaient de meilleurs représentants d'une catégorie que d'autres : notions de typicalité.
Dans chaque catégorie, on distingue des niveaux hiérarchiques :
> Niveau super-ordonné : animal
> Niveau de base : chien
> Niveau sous-ordonné : setter.

Les exemplaires typiques d'une classe sont catégorisés au niveau de base, les moins typiques au niveau sous-ordonné.
Le niveau de base correspond :
Perceptivement : forme semblable, image mentale unique, temps de reconnaissance plus court
Lexicalement : noms les plus courts et les plus fréquents (premiers appris)
Sémantiquement : les exemplaires possèdent la plupart des caractéristiques (attributs) de la classe.

Réseau sémantique

On observe des relations d'inclusions de classes.
Les propriétés présentées sont des représentations que l'on a sur les animaux.

L'idée de Collins et Quillian est que l'on peut représenter les représentations conceptuelles comme un réseau.

Quelle forme ont les représentations structurales ?

Prototype

Ex : C'est généralement le berger allemand qui est présenté comme le plus prototypique de la classe "chien".

Mise en évidence de prototypes : on incite le sujet à se créer un prototype.
> Les auteurs partent de quelques formes simples (triangle, carré...) représentés par des points.
Ils appliquent des déformations à la figure.
> On montre les images au participant. Il doit trier les cartes dans des boîtes, mais il n'a pas de règle de tri à suivre. On le corrige seulement, jusqu'à ce qu'il aie 80% de bonnes réponses.
> Ensuite, on lui présente des prototypes, les formes déjà vues et d'autres formes.
La tâche est la même, sans correction cette fois.
Formes déjà vues : 80% de placements dans la bonne boîte
Prototypes (jamais vus) : 95%
Autres formes : 75% (c'est plus élevé que le hasard).
>> Avec l'expérience, il y a une genèse progressive d'un prototype structural d'une catégorie.

Point de vue et reconnaissance

Les objets de notre environnement sont généralement tridimensionnels (volume). Ils n'ont donc pas la même apparence selon le point de vue sous lequel on les regarde.

Expérience :
On présente des objets miniatures au participant. Ensuite, on lui présente des photos de ces objets, de 12 points de vues différents.
La tâche du sujet est de reconnaître et de dénommer le plus rapidement possible les objets. On présente les photos 100ms chacune.
Pour chaque objet, il existe un point de vue pour lequel le temps de réaction de reconnaissance est le plus court : c'est le point de vue canonique. Ce point de vue est différent pour chaque objet et semble être celui qui apporte le maximum d'informations visuelles.

Reconnaissance des visages

Expérience
> On familiarise le sujet avec des photos de personnes inconnues de face ou de profil.
> On présente au sujet les mêmes photos et d'autres, prise d'un point de vue différent, et on lui demande s'il a déjà vu la personne.
Résultat
> Performance bonne pour les images déjà vues ;
> Performance moins bonne quand une personne vue de profil est présentée de face ;
> Performance meilleure quand une personne vue de face est présentée de profil.

>>> On n'a pas besoin de coder tous les points de vue.
Ex : face et profil donnent des informations sur le 3/4.

Invariance des points de vue

Pour Biedermann (1987), la reconnaissance est indépendante du point de vue : le système accède aux représentations structurales au moyen d'une sorte d'alphabet volumétrique : les géons.
Reconnaître les objets consisterait à repérer les géons qui le composent. Il n'est pas nécessaire que tous les géons soient visibles.

Complémentarité des deux modèles

Les deux modèles ne concernent pas les mêmes stimuli :

Biedermann (géons) : objets familiers, souvent symétriques, dont les éléments sont distinctifs
Tarr et Bülthoff (point de vue canonique) : Objets nouveaux, souvent asymétriques. Pour les reconnaître, il faut avoir une configuration d'ensemble.

Les deux modèles ne sont pas en désaccord.

> Reconnaissance d'un objet fait suite à une comparaison avec représentation mémorisée.
> Représentation = collection de points de vues, d'images 2D de l'objet.
> Familiarité : de nombreuses vues sont stockées. Si leur fréquence est équivalente, reconnaissance indépendante du point de vue. Si elles ne sont pas également fréquentes, le point de vue canonique est le plus efficace pour une reconnaissance rapide.
> Possibilité d'interpolation entre les vues stockées.

Images mentales

> De nombreux témoignages sur l'existence des images mentales, mais le témoignage ne constitue pas une preuve expérimentale nécessairement valide.
> Preuves expérimentales indirectes : inférer leur existence et leurs caractéristiques à partir de données observables expérimentalement.
> Les représentations structurales (implicites) ne sont pas réductibles aux images mentales (explicites).
> Les images mentales sont l'actualisation des représentations structurales (MLT) en MT.

Expérience de Sheppard et Metzler (1971)
On présente au sujet des couples d'images et on leur demande s'il s'agit du même objet. On mesure un temps de réaction.

Les résultats montrent que les sujets se forment une image mentale de la figure avant de la faire tourner. Dans ce cas, la rotation mentale se ferait à vitesse constante.

Pour vérifier cette hypothèse, on présente les images simultanément. On demande au sujet de faire une rotation mentale. Si la vitesse de rotation est constante, on peut prédire à quel moment il en sera à la même image.
Si tel est le cas, en présentant la deuxième image après la première, on doit diminuer le temps de réaction d'autant plus que la seconde vue correspond à la position supposée de l'image mentale (Metzler, 1973).

> Des images mentales peuvent être générées soit à partir d'une présentation visuelle d'une image, soit à partir de mots.
> Les images mentales sont "recrutées" dans le stock de présentations visuelles en mémoire visuelle.
> Les représentations structurales interviennent au moment de leur réactualisation temporaire (représentations occurrentes).

2. Représentations pragmatiques

> Elles concernent les actions et les savoir-faire mais aussi la reconstruction de l'espace.
> En un sens, l'efficacité des indices picturaux de la profondeur relèvent de telles représentations pragmatiques. Elle a été apprise sur la base d'expériences antérieures.
> Parmi les représentations pragmatiques, on présentera des données montrant que l'on peut reconnaître des actions, et même des personnes, sur la simple base de la cinématique des mouvements biologiques, sans que ces indices de forme soient présents.

Expérience
Représentations dorsales
"Mouvement biologique", Johansson, 1973
> Les stimuli sont des personnages humains dont seules les articulations sont visibles (acteurs habillés en noir avec des points lumineux aux articulations, se déplaçant sur fond noir).
> On reconnaît leurs actions : marche, course, saut, lancer...
> On peut aussi évaluer la force développée lors de soulèvement d'une charge invisible (représentations implicites).
> On peut aussi catégoriser en homme ou femme (représentation implicite : le centre de gravité de la femme est plus haut).
> On peut reconnaître des personnes familières, y compris soi-même, alors que nous ne nous voyons que rarement marcher... (les informations proprioceptives, kinesthésiques sont traduites en informations visuelles, d'où la reconnaissance de soi).

Le bébé sait imiter quelqu'un qui lui tire la langue : ceci nécessite une connaissance de son corps (schéma corporel), pour être capable de retranscrire une action observée en action produite (et non observable par lui-même). Ceci se passe dans le cortex pariétal.

Autres représentations pragmatiques

Les informations spatiales fournies par la vision sont relatives au système visuel.
Elles ne permettent pas directement la programmation des mouvements. Le cerveau doit opérer des transformations sensorimotrices.

Exemple
Saisir un objet sur la table. La position sur la rétine de l'objet dépend de la position des yeux par rapport à l'objet. Des informations sur la position des yeux par rapport à la tête, de la tête par rapport à l'objet, donnent des informations au système pariétal sur la position de la rétine par rapport à l'objet, et des traitements transforment les informations sensorielles en informations motrices qui nous permettent de saisir l'objet, même en regardant ailleurs.

Parmi les informations spatiales, celles relatives à la profondeur et au relief sont capitales. Certaines de ces informations dépendent de mécanismes génétiquement déterminés : convergence, stéréopsie, mouvement d'expansion. D'autres résultent de nos expériences antérieures, elles sont apprises. C'est le cas des représentations picturales dont on peut montrer qu'elles sont prises en compte par le cerveau au même titre que les informations de relief et de profondeur.
Ces informations picturales sont pour l'essentiel la conséquence des lois de l'optique physique. Notre cerveau a appris ces lois et sait les utiliser, même si nous ne sommes pas capables de les expliciter (!).

Exemple
Le martin-pêcheur
De sa branche, il voit un poisson dans la rivière. A cause du problème de la réfraction dans l'eau, il ne voit pas le poisson à l'endroit où il est réellement. L'oiseau connaît la loi de la réfraction (sans pouvoir l'expliciter), d'où son succès à attraper le poisson.

3. Cerveau et représentations

Les représentations sont-elles de "pures" activités mentales, désincarnées ? NON !
"Le cerveau est fait pour produire la pensée comme le foie est fait pour produire la bile."
>> Sans cerveau, pas de pensée. Mais on ne peut pas réduire la pensée à l'activité des neurones.
Les activités mentales ne sont pas à considérer indépendemment de la manière dont elles sont construites.

Les représentations reflètent des activités biologiques. Elles sont "incarnées" dans le cerveau. Ce sont des traces mnésiques repérables.
Si tel est le cas, on doit pouvoir les localiser dans le cerveau.
> Neuropsychologie : discipline qui étudie les conséquences de lésions dans le cerveau.
> Imagerie cérébrale : techniques où l'on observe des images de différences dans le cerveau.

Où sont les représentations ?
On mesure le flux sanguin dans le cerveau.

Les aires qui traitent des choses voisines sont voisines : l'aire de la compréhension des mots se situe entre l'aire visuelle et l'aire auditive.
Chaque aire corticale réalise des opérations spécifiques.
Montrer l'implication d'une aire corticale dans un traitement spécifique ne signifie pas forcément que ce traitement est réalisé entièrement dans cette aire.
Tout traitement implique la mise en oeuvre coordonnée de réseaux de neurones localisés dans différentes parties du cerveau. Chaque sous-population apporte sa contribution au fonctionnement de l'ensemble.
Tous les traitements passés laissent laissent des traces mnésiques dans les différentes structures concernées.

Spécialisations fonctionnelles
FORME ET PERSONNAGE

Toute stimulation visuelle active le cortex visuel primaire où se réalisent de très nombreuses analyses locales des caractéristiques structurales des stimuli et des opérations de groupement de ces caractéristiques.
Schématiquement, les traitements du cortex visuel primaire ne concernent que les caractéristiques structurales et non la sémantique des stimuli. Cette dernière nécessite des représentations.

L'observation d'un stimulus évoquant un animal va non seulement activer le cortex visuel primaire (analyse structurale), mais aussi le cortex temporal où s'effectue la reconnaissance par comparaison des informations actuelles avec les traces mnésiques que sont les informations.

Duplicité du système visuel

Activités cérébrales différentes selon le but de la perception

La vision d'un même objet active des aires différentes selon les intentions de l'observateur.

Puisque les représentations sont des traces mnésiques formées à la suite de nos expériences passées, il n'est pas étonnant qu'elles évoluent et se modifient avec l'exercice.


Les aires de la compréhension sont + activées pendant l'apprentissage qu'une fois la langue apprise.

Mouvement visuel explicite et implicite
V5 = aire visuelle du mouvement.
Activée par :
> Déplacement d'une image sur la rétine
> Image fixe d'une personne effectuant un mouvement (implicite)
> Imaginer mentalement un mouvement


Les représentations mettent en jeu les mêmes populations de neurones que celles qui sont activées par les stimulations externes. Elles s'incarnent par des traces mnésiques dans les régions qui ont été activées au cours de l'acquisition.

On distingue plusieurs types de mémoires :

> En fonction de la durée de maintien

         > Mémoire sensorielle (de l'ordre de la ms)
         > Mémoire à court terme MCT (20 s)
         > Mémoire à long terme MLT (jusqu'à une vie entière)
> En fonction du type de remémoration
         > Mémoire explicite (consciente, « se rappeler »)
         > Mémoire implicite (non consciente)

Fonctions mnésiques :

> Encodage (mise en mémoire)
> Consolidation

> Récupération (rappel, reconnaissance)
> Oubli (données effacées)

La mémoire sensorielle

L'information du stimulus sensoriel est conservée pendant une durée qui dépasse la durée de présentation. Si l'on présente, après un intervalle variable (ISI), un masque, on perturbera, dans certaines limites, le maintien de cette information.

Expérience : on présente une lettre de l'alphabet très rapidement, et le sujet doit l'identifier.

Contrastes

Les neurones du système visuel répondent non à des intensités lumineuses mais à des contrastes spatiaux : contrastes de luminance ou contraste de couleur.

Exemples : les disques et les carrés centraux sont tous du même gris.

On peut démontrer que l'entourage d'une surface influe sur la luminosité à l'aide de la méthode d'égalisation (déterminer le seuil de détection).

Contours d'une forme

Pour le système visuel, le contour est toute limite continue entre deux régions.
La continuité peut être « créée » par le système visuel dans le phénomène de la figure de Kanisza.

À gauche, on observe un carré au milieu, qui paraît plus lumineux que celui du fond.

Le système visuel construit des contours et fait apparaître une surface de luminosité différente.

Indépendance des deux effets

Les effets de luminosité et de contours sont indépendants.

Dans les deux cas, on a supprimé une information dont e système visuel a besoin : prolongation des contours intérieurs du pacman.

Les seuils de détection d'un point lumineux présenté à différents endroits de la figure de Kanisza mesurent l'effet de la présence d'un pacman sur la sensibilité locale, en comparaison de la mesure de ce seuil sur une surface uniforme.

Une augmentation de ce seuil reflète un mécanisme d'inhibition et une diminution de ce seuil reflète un mécanisme de facilitation.

Dans le prolongement d'un contour « réel », il existe une information de contour jusqu'à une certaine distance. Au-delà de cette distance, le phénomène n'est plus perçu.

Deux voies de traitement dans le système visuel 

On présente un objet et on demande de le saisir : c'est la voie dorsale qui est sollicitée.

Evaluation de la taille d'un objet
Deux voies visuelles

Percevoir la profondeur, le relief, le volume
La profondeur, le relief, le volume ne sont pas présents dans l'image rétinienne. Le système visuel les reconstruit.

Convergence binoculaire

La convergence est l'angle que forment les axes visuels lorsque l'on fixe un objet. Cet angle est d'autant plus petit que l'objet est éloigné.  Ce mouvement des yeux est commandé par des muscles extra-oculaires. Il y a ainsi des signaux proprioceptifs de ces mouvements.

Différenciation interespèces de la stéréopsie

Dans la nature, les prédateurs ont les yeux en position frontale et ont donc un large champ binoculaire, avec en conséquence une large vision stéréoscopique.

Binocularité et disparité rétinienne

Les cellules binoculaires du cortex combinent les informations de disparité rétinienne pour générer des impressions de profondeur relative (stéréopsie).

Parallaxe de mouvement

L'observateur fixe un sapin lors d'un déplacement en train : la partie du paysage qui se trouve entre le sapin et lui semble se déplacer en sens inverse du déplacement du train, le sapin semble fixe, et le paysage au-delà du sapin semble se déplacer dans le même sens que le déplacement du train.

Taille angulaire et parallaxe

L'objet apparaît plus petit sur la rétine s'il est plus éloigné. C'est la parallaxe monoculaire.

Si les objets A et B se déplacent à la même vitesse physique, v(A)=v(B), mais sur la rétine, v(A)>v(B). La différence des vitesses est l'indice de parallaxe monoculaire signalant la différence des distances (profondeurs) entre A et B par rapport à l'observateur.

Expansion – contraction, flux visuel

Si un objet s'approche, il s'agrandit sur la rétine (expansion), et s'il s'éloigne il rétrécit (contraction).

Indices « picturaux » de profondeur

Représenter un volume sur une surface plane.

> Taille relative
> Perspective linéaire
> Perspective aérienne

> Gradients de texture
> Interpositions (un objet devant l'autre)
> Réflexions
Nous savons représenter le volume car nous avons des connaissances de géométrie optique.

Les «constances»

Dans certaines limites, la taille apparente des objets est indépendante de leur distance à l'observateur et donc de leur taille sur la rétine.

La présence d'indices de distance est indispensable à l'apparition de la constance. Le système visuel corrige les tailles.

1. Problématique

Une perception est ressentie comme immédiate. En réalité, le temps stimulus-réponse dure quelques dizaines de ms. C'est le temps de réaction TR. Il est proportionnel à la complexité des traitements.

La perception est une reconstruction d'une réalité nécessaire à notre survie.

L'information

La psychologie cognitive est une discipline à la fois récente (développement à la fin de la 2de guerre mondiale) et ancienne. Elle concerne la cognition (acquisition, traitement, conservation, récupération, utilisation des connaissances). Les questions qu'elle se pose sont anciennes, elles concernent les activités mentales. C'est la manière de les aborder qui est nouvelle : on recourt principalement à l'expérimentation pour apporter des preuves.