La oi e de t a ail o espo d à l e se le des p o essus is e jeu pou mainteni , da s u tat d a essi ilit p i il gi , les i fo atio s essai es à la alisatio d u e tâ he og iti e e ou s (Cowan, 2017). Dans plusieurs modèles de mémoire de travail, les p o essus atte tio els o t u e i po ta e pa ti uli e et so t sou e t pla s au œu de son fonctionnement (e.g., Baddeley, 2012 ; Barrouillet & Camos, 2015 ; Cowan, 2005 ; Kane, Conway, Hambrick, & Engle, 2007 ; Oberauer, 2002). Cet article vise à préciser le rôle de l'attention dans le maintien en mémoire de travail au travers de trois modèles influents. Les études comportementales et neurophysiologiques appuyant les propositions de ces modèles seront ensuite présentées.
Le modèle à composantes multiples, initialement proposé par Baddeley et Hitch (1974), d it l atte tio comme jouant un rôle dans deux de ses composantes : le central exécutif et le buffer épisodique (Baddeley, 2000). Le rôle du buffer épisodique est proche de elui du fo us atte tio el p opos da s le od le des p o essus e oît s de Co a (1995, 1999, 2005). Dans le modèle de Cowan, le focus attentionnel est un mécanisme à capacité limitée placé au centre du fonctionnement de la mémoire de travail. Plus précisément, le focus attentionnel soutient les fonctions de maintien et de traitement des informations en mémoire de travail. Ainsi, son utilisation doit être partagée entre les deux fonctions. Enfin, le modèle de partage temporel des ressources attentionnelles (Barrouillet et
al., 2004 ; Barrouillet & Camos, 2015) p opose ue e pa tage de l atte tio e t e le ai tie et le traitement des informations est temporellement contraint.
De nombreuses études comportementales sont compatibles avec ces propositions th o i ues off a t u ôle e t al à l attention dans le maintien en mémoire de travail. En particulier, la modulation du coût cognitif imposé par une tâche concurrente au maintien d i fo atio s pe et de a ipule les possi ilit s de ise e œu e du af aî hisse e t attentionnel. Ces études soutie e t l h poth se d u a is e atte tio el et a odal nommé rafraîchissement attentionnel. Actuellement, de nombreuses recherches visent à mieux définir et comprendre ce mécanisme de maintien. Les paradigmes expérimentaux i pli ua t l i st u tio e plicite de rafraîchir l'information mettent en évidence que ce mécanisme peut être contrôlé volontairement. Les mesures comportementales du temps nécessaire pour rafraîchir une information en mémoire de travail suggèrent un mécanisme de
opérationnelle, ou mémoire de travail, les preuves empiriques d'une telle considération sont remarquablement rares ». Les auteurs se sont donc attachés à répondre à la question suivante
: les tâches de raisonnement, de compréhension et d'apprentissage reposent-elles sur l utilisatio d u s st e de oi e o u ? Pou ela, Baddele et Hit h (1974) ont o st uit u e s ie d e p ie es où les pa ti ipa ts de aie t alise des dou les tâ hes i lua t u e a ti it de t aite e t d i fo atio s et une activité de mémorisation. Plus précisément, les participants devaient réaliser une tâche de raisonnement verbal, de o p he sio o ale ou d app e tissage de listes de ots tout e o isa t des s ies d u , deu ou si hiff es. Les auteu s o t observé que les temps de réponse aux activités de t aite e t taie t affe t s pa l i t odu tio d u e ha ge o ielle o u e te. La ualit des po ses au a ti it s de t aite e t tait, ua t à elle, ue peu diff e te d u e condition sans tâche de mémorisation (voire même strictement similaire lorsque la charge mémorielle était inférieure à 6 items). Pour Baddeley et Hitch (1974), la consistance de ce pattern de résultats à travers les différentes activités de traitement (raisonnement, compréhension, apprentissage) suggérait un système commun à ces différentes activités. Néanmoins, le fait que la qualité des performances de traitement ne soit pas (i.e. lors de la o isatio d u , deu hiff es , ou peu i.e., lo s de la o isatio de si hiff es affectées par une charge mémorielle concurrente suggérait, selon les auteurs, que le système de oi e utilis pou alise es dou les tâ hes tait sa s doute pas o pl te e t flexible. Pour Baddeley et Hitch (1974), la oi e à ou t te e, u ils p f e t o e mémoire de travail, se composerait de plusieurs composantes, dont une serait exclusivement se e au ai tie d i fo atio s alo s u u e aut e se ait d olue en priorité au t aite e t d i fo atio s. Noto s i i ue ette i te p tatio est as e su l a al se des bonnes réponses aux activités de traitement. Selon Barrouillet et Camos (2015), si Baddeley et Hitch avaient interprété leurs résultats au regard de l'augmentation des temps de réponses e p se e d u e ha ge si ue, et o au ega d de la sta ilit des o es réponses, la d o positio de la oi e de t a ail e o posa tes ultiples au ait sa s doute pas t nécessaire. Nous développerons plus en détail cette idée dans la sous-section consacrée au modèle Time-Based Resource-Sharing (TBRS), développé par Barrouillet, Camos et leurs collaborateurs (Barrouillet et al., 2004 ; Barrouillet & Camos, 2015). En effet, contrairement à Baddeley et Hitch (1974), qui conçoivent un fonctionnement de la mémoire de travail
contraint par sa structure (i.e., différentes composantes), le modèle TBRS a été développé en plaça t des o t ai tes te po elles au œu du fo tio e e t de la oi e de t a ail.
Bien que les bases du modèle à composantes multiples aient été posées dans la publication de 1974, il a été spécifié plus en détail dans une publication ultérieure (Baddeley, 1986). La boucle phonologique et le calepin visuo-spatial formaient la partie réservée au maintien des informations, tandis que le central exécutif était dévolu en priorité au traitement des informations. La boucle phonologique et le calepin visuo-spatial sont tous deux composés d u espa e de sto kage passif des i fo atio s, e ales et isuo-spatiales respectivement, et d u a is e de ai tie , sp ifi ue à la atu e des i fo atio s de la o posa te. Ainsi, la boucle phonologique comprend un mécanisme de répétition pour les informations verbales et le calepin visuo-spatial comprend un mécanisme de répétition des informations visuo-spatiales. Inspiré du modèle de contrôle attentionnel de l'action de Norman et Shallice (1986), le central exécutif est, quant à lui, assimilé à un système général de contrôle attentionnel mis en jeu dans des situations cognitives non routinières. Notons que dans leur publication de 1974, Baddeley et Hitch postulaient que le central exécutif pouvait être impliqué dans le maintien des informations lorsque les capacités des composantes de maintien étaient dépassées. Dans la publication de 1986, Baddeley ne fera plus mention de ce ôle. L h poth se de l i pli atio de l atte tio da s le ai tie des i fo atio s se a abandonnée plus explicitement dans la publication de Baddeley et Logie (1999). Le central exécutif serait en charge exclusivement de la manipulation et du traitement des informations au travers de ses capacités à (i) diviser l'attention, (ii) orienter l'attention, (iii) focaliser l atte tio et i fai e le lie e t e oi e de t a ail et oi e à lo g te e (Baddeley, 1996 ; Baddeley & Logie, 1999).
Cette conceptualisation de la mémoire de travail séparée en trois sous-systèmes a été particulièrement fructueuse pour étudier et expliquer de nombreux résultats expérimentaux (voir Baddeley, 2000 pour une revue). Néanmoins, comme le note Baddeley lui-même (2000), il y a toujours eu des résultats expérimentaux difficilement conciliables avec une telle modélisation de la mémoire de travail. Par exemple, dans le cadre de ce modèle, empêcher l utilisatio de la ou le pho ologi ue pou ai te i des i fo atio s e ales de ait a oi un effet considérable sur leur rappel subséquent. Pourtant, dans ces conditions entravant l utilisatio de la ou le, ie ue l o o se e effe ti e e t u e di i utio des apa it s de
o isatio , l effet est loi d t e d a ati ue. Pa e e ple, Baddele , Le is et Vallar (Baddeley, Lewis, & Vallar, 1984) ont observé que le nombre moyen de chiffres présentés auditivement passait de 7, dans une condition sans suppression de la boucle phonologique, à , da s u e o ditio où l utilisatio de la ou le tait pe tu e. Co e t so t alo s maintenues les informations dans ces conditions ? Une possibilité serait que lorsque la boucle pho ologi ue est pas dispo i le, les i fo atio s so t sto k es et ai te ues da s le calepin visuo-spatial sous fo e isuelle. Da s e as, e p he l utilisatio de la ou le phonologique devrait rendre le maintien des informations très sensibles à des effets de similarités visuelles. A l'inverse de cette prédiction, Logie, Della Sala, Wynn et Baddeley (2000) o t o se ue l effet de si ila it isuelle de listes de ots et de listes de lett es à o ise tait fai le. De plus, l effet de si ila it isuelle tait pas li it à la o ditio e t a a t l utilisation de la boucle phonologique. Autrement dit, ce pattern de résultats indique que les informations verbales ne sont pas maintenues via le calepin visuo-spatial lo s ue la ou le est pas dispo i le et ue lo s ue ette de i e est dispo i le, les informations ne sont pas uniquement maintenues sous forme phonologique, mais elles mêlent propriétés phonologiques et visuelles. Ainsi, Baddeley (Baddeley, 2000) propose d ajoute au od le u e uat i e o posa te, le buffer épisodique, permettant, en lien avec le central exécutif, de créer, manipuler et stocker ces informations multidimensionnelles.
Baddeley (2000) décrit le buffer épisodique comme étant le sous-système, à capacité limitée, capable de stocker des informations sous forme multidimensionnelle. Le buffer épisodique fournit ainsi une interface entre les informations de différentes formes issues de la boucle phonologique, du calepin visuo-spatial, et de la mémoire à long terme. Le buffer pisodi ue est pla sous le o t ôle du e t al e utif, espo sa le de l i t g atio (binding) de ces différentes informations en des épisodes multidimensionnels, stockés eux aussi dans le buffer épisodique. De plus, le maintien des informations dans le buffer épisodique dépend aussi des processus attentionnels du central exécutif (Repovs & Baddeley, 2006). E effet, du fait de la atu e ultidi e sio elle des i fo atio s u il o tie t, le buffer épisodique ne comprend pas de mécanisme de maintien spécifique des informations, contrairement à la boucle phonologique et au calepin visuo-spatial. Autrement dit, en plaçant le e t al e utif au e t e du fo tio e e t du uffe pisodi ue, l atte tio est
o sid e o e u a is e g al de ai tie d i fo atio s da s le od le à composantes multiples.
E i t oduisa t le uffe pisodi ue, le od le à o posa tes ultiples s est d ta h , au oi s e pa tie, d u e s pa atio e t e le do ai e e al et visuo-spatial ui tait au œu des versions précédentes du modèle. En effet, la considération des informations multidimensionnelles par Baddeley a mis explicitement le doigt sur la nécessité, dans un od le de oi e de t a ail, d i t g e u ou des mécanisme(s) de manipulation et de maintien général des informations, ce qui permet de rendre compte de notre capacité à créer, manipuler et maintenir des informations/épisodes multidimensionnelles. Ces informations étant de nature multidimensionnelle, elles ne peuvent être maintenues par un mécanisme
spécifiquement verbal ou visuo-spatial, mais nécessitent un mécanisme de maintien général
de l i fo atio . “elo Baddele et oll gues, e a is e de ai tie g al des i fo atio s epose su l atte tio au t a e s des p o essus du e t al e utif. L ajout du uffe pisodi ue a o sid a le e t app o h le od le à o posa tes ultiples d u aut e od le i flue t de oi e de t a ail, à sa oi le od le des p o essus e oît s de Cowan (1988, 1995, 1999, 2005). Baddeley (e.g., Baddeley, 2012) o çoit d ailleu s explicitement le buffer épisodique comme une composante très proche du focus attentionnel développé dans le modèle de Cowan.
b. L’atte tio da s le od le de Co a
L atte tio , sous la fo e du o ept de focus attentionnel, est au centre du modèle des « processus emboîtés » proposé initialement en 1988 puis développé par Nelson Cowan (e.g., Cowan, 1988 1995, 1999, 2005). Dans la continuité de Broadbent (e.g., 1958) et Atkinson et Shiffrin (1968, 1971), Co a p opose u od le g al de t aite e t de l i fo atio ui se fo alise p i ipale e t su les o t ai tes utuelles ui s e e e t e t e p o essus attentionnels et mémoriels dans le fonctionnement cognitif. Dans ce modèle, lorsqu'un sti ulus est pe çu pa u i di idu, il e t e d a o d da s la mémoire sensorielle (voir aussi Atkinson & Shiffrin, 1968 ; Sperling, 1960), qui préserve ses propriétés physiques (e.g., acoustiques, visuelles, ta tiles pou u e p iode de l o d e de uel ues e tai es de millisecondes. En parallèle, les informations contenues dans la mémoire à long terme sous forme inactive et correspondant à ses propriétés physiques commencent à être activées, ce qui ent aî e le odage du sti ulus. L e se le de odes a ti s p o e a t de la oi e à
long terme et représentant le stimulus forme un sous-ensemble de la mémoire à long terme : la mémoire activée. Parmi les informations de la mémoire activée, un nombre restreint peut être placée dans le focus attentionnel où elles sont directement disponibles pour être a ipul es. Le fo us atte tio el est do o stitu d i fo atio s t s fo te e t a ti es qui correspondent, selon Cowan, aux informations actuellement dans le champ de la o s ie e d u i di idu. Les i fo atio s da s le fo us atte tio el so t p se es des ph o es d ou li li s au i te f e es et/ou au d li te po el.
Pour Cowan (1988, 1995, 1999, 2005), il e iste ait deu oies d a s au fo us atte tio el. D u e pa t, le fo us atte tio el pou ait t e o ie t auto ati ue e t pa des stimuli extérieurs particulièrement saillants (e.g., bruit fort, propre prénom) qui entreraient ai si da s le fo us atte tio el sa s o t ôle olo tai e de l atte tio . N a oi s, tout comme dans le modèle à composantes multiples, Cowan décrit aussi un ensemble de processus en charge du contrôle volo tai e de l atte tio . ‘ u is au sei du central exécutif, es p o essus olo tai es pe ette t d o ie te le fo us atte tio el e s des sti uli (informations externes) ou des informations de la mémoire activée et/ou la mémoire à long terme (informatio s i te es . Ai si, la deu i e oie d a s au fo us atte tio el se ait sous le contrôle des individus via des processus volontaires d'orientation du focus attentionnel. En outre, le contrôle du contenu du focus attentionnel repose sur la capacité à volontairement détourner le focus attentionnel de certaines informations (e.g., Cowan, 2005). Ainsi, la conception du traitement de l'information dans le modèle de Cowan inclut un nombre restreint de composantes basiques (i.e., ensemble de processus) s'intégrant les uns avec les autres de manière hiérarchique (Figure 1). La mémoire de travail dans le modèle de Cowan est donc définie comme - l’e se le des p o essus is e jeu pou ai te i , da s u tat d’a essi ilit p i il gi , les i fo atio s essai es à la alisatio d’une tâche cognitive en cours - et correspond à la combinaison des processus et contraintes de la mémoire activée, du
focus attentionnel et du central exécutif. Les limites de capacité de la mémoire de travail résultant des limites de ces différentes composantes, en particulier celles de la mémoire activée et du focus attentionnel, il convient de les présenter plus en détails.
voir aussi Vergauwe et al., 2016 ; Vergauwe & Langerock, 2017). Ces résultats semblent incompatibles avec la conceptio d u fo us atte tio el li it à uat e l e ts. E effet, dans la conception du focus attentionnel proposé par Cowan, les quatre derniers éléments présentés sont supposés être dans le focus attentionnel où ils ne sont ni sensibles aux interférences, ni sensibles au déclin temporel. Ainsi, les quatre derniers items devraient avoir u i eau d a essi ilit ui ale t. Les te ps de po se pou es uat e de ie s l e ts devraient donc être identiques entre eux, mais plus rapide que les items présentés en début de liste, qui pour leur part sont en dehors du focus attentionnel. Pour rendre compte de ces ph o es, Co a a p opos , da s u p e ie te ps, l id e d u e fle i ilit du fo us atte tio el pou a t zoo e su u seul l e t ais aussi d zoo e , pou i lu e jus u à uat e l e ts (Cowan, 2001). Dans un second temps, Cowan a suggéré que les éléments dans le focus attentionnel ont des niveaux de priorité différents (e.g. Cowan, 2005, 2017). Ai si, les diff e ts te ps de po se o se s lo s d u e tâ he de e o aissa e de i le s e pli ue t pa le fait ue le de ie ite p se t au ait u i eau de p io it plus élevé que les autres items de la liste.
Selon Cowan (1999), le focus attentionnel a une fonction similaire à la répétition su o ale du od le à o posa tes ultiples. Ai si, l a ti atio des ite s de la oi e activée peut être maintenue en faisant circuler les informations dans le focus attentionnel. Le focus peut être dirigé intentionnellement dans ce but précis, mais les processus du central exécutif peuvent également accomplir des opérations particulières qui réactivent les items en oi e. Pa e e ple, lo s d u e e he he pa i u e se le d'ite s memory search), chaque item entrerait brièvement dans le focus attentionnel pour être examiné et se retrouverait par là-même réactivé (Cowan, 1992 ; Cowan et al., 1998). De récents travaux o o o e t ette h poth se de l i pli atio de la e he he e oi e o e a is e de ai tie de l i fo atio (Vergauwe & Cowan, 2014, 2015). Les items stockés dans la mémoire activée peuvent donc être réactivés et maintenus en mémoire grâce au focus attentionnel.
Le ad e th o i ue p opos pa Co a a e e t pe is d i te p te des sultats expérimentaux en apparence contre-i tuitifs. Da s u e s ie d e p ie es, M Ca e (2008) a o t ue les pe fo a es de appel i diat taie t eilleu es da s des tâ hes d e pa si ple i.e., p se tatio de s ies d ite s ue les pa ti ipa ts doi e t appele ue da s des
première procédure (voir aussi Jarjat et al., 2018, pour une interprétation en termes de temps disponible pour le maintien; Souza & Oberauer, 2017).
Comme le note McCabe (2008), cette interprétation permet non seulement de distinguer les performances de rappel à long terme entre des situations de mémorisation si ple et o ple e, ais aussi de p di e la pe fo a e de appel au sei e d u e liste d ite s app is da s u e tâ he d e pa o ple e. E effet, o e le p o essus de récupération intervient après chaque épisode de traitement, les premiers items de la liste ont plus d oppo tu it s d t e up s. Les p e ie s ite s de la liste se o t do sus epti les d t e asso i s à plus d i di es de up atio à lo g te e ue les de ie s ite s de la liste, permettant de meilleures performances de rappel. En accord avec cette prédiction, McCabe (2008) a observé que la probabilité de rappel différé des items présentés dans une situation de tâ he d e pa o ple e tait fo tio de leu positio da s la liste. Plus p is e t, les p e ie s ite s de la liste, fi ia t de plus d oppo tu it s de up atio pe da t la tâche, sont mieux rappelés que les derniers items de la liste (voir aussi Loaiza & McCabe, 2012, 2013).
E su , da s le od le de Co a , l atte tio pe ett ait de ai te i temporairement actives des i fo atio s du fait de leu a ti atio lo s u elles so t pla es dans le focus attentionnel. De plus, les travaux de McCabe (Loaiza & McCabe, 2012, 2013 ; Loaiza, McCabe, Youngblood, Rose, & Myerson, 2011 ; McCabe, 2008) suggèrent que la recirculation des informations au sein du focus attentionnel aurait un effet supplémentaire su es i fo atio s : elle pe ett ait de fa o ise la atio d i di es o te tuels fi ues pou le appel à lo g te e. ‘appelo s toutefois ue l atte tio est aussi ie i pli u e da s le maintien des info atio s ue da s les t aite e ts i h e ts à i po te uelle tâ he cognitive non automatisés (Cowan, 2001). Ainsi, il y a conflit entre maintien et traitement