JOSÉE TURCOTTE ¿?J. ^
6/A
LES EFFETS DU VIEILLISSEMENT NORMAL SUR L’APPRENTISSAGE DE SÉQUENCES
SUPÉRIEURES À L’EMPAN
Thèse présentée
à la Faculté des études supérieures de l’Université Laval
pour l’obtention
du grade de Philosophiae Doctor (Ph.D.)
ÉCOLE DE PSYCHOLOGIE FACULTÉ DES SCIENCES SOCIALES
UNIVERSITÉ LAVAL QUÉBEC
Avril 2002
RÉSUMÉ COURT
Les effets du vieillissement normal sur !'apprentissage de séquences sont examinés dans un contexte où !'intervention de la mémoire à court terme est requise (tâche d'apprentissage supra-empan de Hebb). Le paradigme consiste en une tâche de rappel sériel immédiat où, à l’insu du participant, une séquence répétée survient en alternance avec des séquences aléatoires. L’apprentissage s'observe par une différence entre le rappel de la séquence répétée et des séquences aléatoires. Dans la première étude, la longueur des séquences correspond à l’empan de chaque participant plus un item (empan +1). Les résultats obtenus à cette étude montrent que !’apprentissage de séquences verbales est préservé chez les personnes âgées, tant avec des stimuli familiers (mots) que des stimuli moins familiers (pseudo-mots). Par contre, les résultats obtenus dans la seconde série d'études montrent un effet de l’âge en apprentissage de séquences spatiales, que les séquences comportent un nombre fixe d'items (9) ou que leur longueur soit ajustée en fonction de l'empan (empan +1) de chaque participant. Les résultats montrent également que l'effet d’âge observé ne relèverait pas de !'utilisation de stratégies explicites de rappel. L’ensemble de ces résultats suggèrent que certains processus associés à !'apprentissage de séquences visuo-spatiales subiraient des altérations significatives lors du vieillissement.
La présente thèse a pour objectif général de vérifier si !,apprentissage de séquences est préservé lors du vieillissement normal dans un contexte où !'intervention de la mémoire à court terme est requise. Cette question est abordée par !'entremise d'un paradigme classique d'apprentissage, le paradigme d'apprentissage supra-empan de Hebb (1961). Dans cette procédure, les participants effectuent un rappel sériel immédiat de nombreuses séquences dont le nombre d'items est fixe ou ajusté à l'empan de chaque participant. À leur insu, une séquence est présentée à huit reprises parmi des séquences aléatoires. L’apprentissage s'observe par un rappel supérieur de la séquence répétée en comparaison aux séquences aléatoires.
La première étude examine les différences d’âge en apprentissage de séquences verbales avec une longueur des séquences correspondant à empan plus un (empan + 1). Une procédure informatisée de présentation des séquences d'items est appliquée à deux types de matériel : familier (mots) et non-familier (pseudo- mots). Dès les premières répétitions, les personnes âgées présentent un apprentissage de la séquence répétée aussi important que les jeunes adultes, tant pour les mots que pour les pseudo-mots. Ces résultats démontrent le maintien de la capacité d’apprentissage de séquences supra-empan lors du vieillissement normal dans un contexte où !'apprentissage est le reflet de la qualité du rappel ordonné à court terme de la séquence répétée.
La deuxième étude rapporte les effets du vieillissement sur !’apprentissage de séquences spatiales. Une version informatisée de la tâche de Corsi (1972) présente des carrés s'illuminant de manière séquentielle. Dans la première expérience de cette étude, les séquences supra-empan comportent neuf items alors que dans la seconde, la longueur des séquences et le nombre de carrés présentés correspond à l'empan plus un. Les résultats des deux expériences
L'ensemble des résultats indiquent que des processus associés à !'apprentissage de séquences visuo-spatiales subiraient des altérations significatives lors du vieillissement. Quelques hypothèses explicatives sont envisagées.
lorsque la difficulté de la tâche est réduite et que la présence de distracteurs est éliminée. L’influence de stratégies explicites de rappel est évaluée par la prise de conscience de la séquence répétée. Cependant, les résultats montrent que l'effet d’âge observé ne dépendrait pas de !'utilisation de stratégies explicites.
Josée Turcotte Candidate
AVANT-PROPOS
J’aimerais remercier toutes les personnes qui ont accepté de participer à mes études. Sans elles, je n’aurais évidemment pas pu effectuer cette thèse. Au cours de ces années, j’ai rencontré des personnes exceptionnelles. La possibilité de vieillir fait peur à plusieurs, mais désormais je suis rassurée, je pense qu’il est possible de bien vieillir (vieillir en sagesse, en beauté et en santé).
Je m’en voudrais d’oublier la contribution significative de monsieur Jean Martel qui accepté de présenter mon affiche de recrutement dans sa chronique. Chaque parution de l’annonce dans le journal « le Soleil » s’est avérée source de
nombreux appels, et ce particulièrement de personnes âgées. Merci infiniment de cette aide précieuse.
J’aimerais exprimer toute ma gratitude à mon directeur de thèse, le Dr. Sylvain Gagnon, avec qui j’ai eu beaucoup de plaisir à travailler. Je me souviendrai toujours de son optimisme, de ses commentaires constructifs et rassurants. Son implication, son expertise et sa passion pour la recherche et l’encadrement des étudiants gradués ont grandement contribué à la qualité de ma formation et à la réalisation de cette thèse.
J’aimerais également exprimer ma reconnaissance à ma co-directrice, le Dr. Marie Poirier. Son implication et son expertise ont contribué de manière significative à améliorer la qualité de ma thèse. Sa rigueur et son sens critique furent pour moi un modèle.
Je voudrais aussi souligner la contribution significative des membres de mon comité de thèse, Claudette Fortin, Robert Rousseau et Sonia Goulet. Les échanges lors des séminaires étaient constructifs et agréables. Je voudrais en
profiter pour remercier l’École de Psychologie de mettre à notre disposition un comité de thèse qui nous suit tout au long de nos études doctorales.
J’aimerais souligner l’importante participation de Charles Laçasse, Julie Champagne, Marie-Josée Bédard, Virginie Bilodeau, Sandra Pouliot à titre d’assistants de recherche.
Je tiens également à remercier le Conseil de Recherches en Sciences Naturelles et en Génie du Canada (CRSNG), ainsi que le Fonds pour la Formation de
Chercheurs et l’Aide à la Recherche (FCAR) du gouvernement du Québec. Il aurait été particulièrement difficile d’effectuer des études doctorales sans cet appui financier.
Je voudrais remercier mes ami(e)s : Sébastien Tremblay, Isabelle Rioux, Josée Pinard, Julien Morizot, Mélanie Thériault. Un merci spécial à mon amie, Caroline Morin, pour son support, son aide et son écoute pendant toutes ces années. Je tiens également à remercier mon ex-conjoint et ami, Robert Limoges, qui a toujours été là pour m’aider et me supporter émotivement.
Enfin, merci aux personnes les plus importantes dans ma vie. Merci à mes parents Murielle Marois et Denis Turcotte pour avoir respecté mes choix de vie, pour avoir toujours été là quand j’en avais besoin et pour les valeurs qu’il m’ont inculquées. Je remercie particulièrement ma mère pour les soins qu’elle m’a si
TABLE DES MATIÈRES
RÉSUMÉ COURT...Il RÉSUMÉ LONG... Ill AVANT-PROPOS... V TABLE DES MATIÈRES...VII LISTE DES TABLEAUX... X LISTE DES FIGURES... XI LISTE DES ANNEXES...XII
INTRODUCTION GÉNÉRALE...1
Introduction...2
Apprentissage de séquences et vieillissement... 4
Apprentissage de séquences supra-empan et vieillissement...17
Objectifs de la thèse... 25
CHAPITRE I LES EFFETS DU VIEILLISSEMENT NORMAL SUR L’APPRENTISSAGE DE SÉQUENCES VERBALES SUPÉRIEURES À L’EMPAN Page titre...28 Résumé...29 Introduction...30 Méthode... 37 Participants... 37 Matériel ... 38 Déroulement... 39 Tâche d’empan... 39
Tâche d’apprentissage supra-empan de Hebb...41
Cotation des données de la tâche d’apprentissage supra-empan de Hebb... 42
Résultats...43
Tâche d’apprentissage supra-empan de Hebb...43
Niveau de base et séquences aléatoires... 44
Apprentissage de la séquence répétée...47
Effet de !’apprentissage sur les différents types d’erreurs....48
Discussion...50
Non-familiarité du matériel, apprentissage de séquences et vieillissement... 52
Non-familiarité du matériel, apprentissage général et vieillissement...53
Hypothèse de non-intentionnalité... 55
Conclusion...56
Références... 57
Note des auteurs... 62
CHAPITRE II LES EFFETS DU VIEILLISSEMENT NORMAL SUR L’APPRENTISSAGE DE SÉQUENCES VISUO-SPATIALES SUPÉRIEURES À L’EMPAN Page titre...72 Résumé...73 Introduction...74 Expérience 1...80 Méthode... 80 Participants... 80 Matériel...81 Déroulement... 83 Résultats... 84
Tâche d’apprentissage supra-empan de Hebb... 84
Niveau de base et séquences aléatoires... 85
Apprentissage de la séquence répétée... 86
Effet de la difficulté de la tâche...87
Discussion... 91 Expérience 2... 95 Méthode...97 Participants... 97 Matériel... 98 Déroulement... 99 Résultats...101 Tâche d’empan... 101
Tâche d’apprentissage supra-empan de Hebb...101
Niveau de base et séquences aléatoires...102
Apprentissage de la séquence répétée...102
Prise de conscience d’une séquence répétée...105
Discussion...106
Discussion générale... 108
L’influence de la prise de conscience sur l’effet de répétition... 109
Hypothèses alternatives... 111
Conclusion... 113
Références... 115
Note des auteurs... 122
Note en bas de page... 123
CONCLUSION GÉNÉRALE... 134
RÉFÉRENCES DES SECTIONS INTRODUCTION GÉNÉRALE ET CONCLUSION GÉNÉRALE... 151
LISTE DES TABLEAUX
Proportion moyenne d’erreurs produites avec les mots en fonction du type de séquence et du groupe
d’âge... 63 Proportion moyenne d'erreurs produites avec les
pseudo-mots en fonction du type de séquence et
du groupe d’âge... 65
Rappel correct aux séquences aléatoires et séquences répétées aux premiers et derniers blocs d’essais en fonction de la difficulté de la tâche pour les deux groupes d’âge dans
l’Expérience 1... 124 Nombre de participants jeunes et âgés ayant
remarqué la répétition d’une séquence à
différents moments dans l’Expérience 1... 125 Rappel correct aux séquences aléatoires et
séquences répétées aux premier et dernier blocs d’essais pour les participants en fonction du moment de leur prise de conscience d’une séquence répétée (hâtif vs tardif) dans
l’Expérience 1... 126 Nombre de participants jeunes et âgés ayant
remarqué la répétition d’une séquence à
différents moments dans l’Expérience 2... 127 Effet de répétition d'une séquence en fonction du
moment de la prise de conscience pour les deux
groupes d’âge dans l’Expérience 2... 128 CHAPITRE I Tableau 1. Tableau 2. CHAPITRE II Tableau 1. Tableau 2. Tableau 3. Tableau 4. Tableau 5.
LISTE DES FIGURES
Effet de l’âge sur le niveau de base et la progression du rappel sériel immédiat des séquences aléatoires pour
les conditions mots et pseudo-mots... 68 Effet de l’âge sur la progression du rappel sériel immédiat des séquences répétée et aléatoire pour les conditions mots (Figure 2a) et pseudo-mots (Figure 2b)... 69
Effet de l’âge sur le niveau de base et la progression du rappel sériel immédiat des séquences aléatoires
dans l’Expérience 1...130 Effet de l’âge sur la progression du rappel sériel
immédiat des séquences répétée et aléatoire dans
l’Expérience 1... 130 Effet de l’âge sur le niveau de base et la progression
du rappel sériel immédiat des séquences aléatoires
dans l’Expérience 2...131 Effet de l’âge sur la progression du rappel sériel
immédiat des séquences répétée et aléatoire dans
l’Expérience 2... 131 Effet de l’âge sur la progression du rappel sériel
immédiat des séquences répétée et aléatoire dans l’Expérience 2 lorsque les participants ayant complété le contrebalancement difficile comprenant 8 carrés sont retirés...132 CHAPITRE I Figure 1. Figure 2. CHAPITRE II Figure 1. Figure 2. Figure 3. Figure 4. Figure 5.
LISTE DES ANNEXES
INTRODUCTION GÉNÉRALE...164 CHAPITRE II
Introduction
Le Canada connaît actuellement une transformation importante au plan démographique. En cent ans, le pourcentage de la population âgée d'au moins 65 ans a plus que doublé, passant de 3% en 1851 à 8% en 1951 (Statistique Canada, 1996a). Ce pourcentage serait estimé à 14 % pour l’année 2001 et risque de s’élever à plus de 21% en 2026 (Statistique Canada, 1996b1). Ce renversement démographique n’est pas unique au Canada ou à l’Amérique, puisque des tendances comparables s'observent dans l’ensemble des pays industrialisés (OCDE, 1998). L’accroissement de l’espérance de vie combinée à la dénatalité permettent d’expliquer le vieillissement de la population. Force est de constater que ce revirement démographique progressif a consacré le vieillissement comme objet d’étude scientifique au sein de plusieurs disciplines, dont la biologie, la médecine, la sociologie et la psychologie.
En psychologie, la recherche portant sur les effets du vieillissement cognitif normal connaît une augmentation fulgurante au cours des trente dernières années. Il est maintenant clairement établi que les effets du vieillissement sur le système nerveux central altèrent différents aspects de la cognition (Perfect & Maylor, 2000 ; Zacks, Hasher & Li, 2000). Les effets du vieillissement sur la mémoire et !'apprentissage sont sans contredit parmi les aspects les plus étudiés. Les études en psychologie cognitive et en psychométrie rapportent une diminution des habiletés d'apprentissage et de mémorisation chez les personnes âgées
1 Les données statistiques recueillies lors du recensement 2001 n’étaient pas disponibles au moment du dépôt final de cette thèse.
(Kausler, 1994). Par ailleurs, ces travaux révèlent que les différents types de mémoire ne sont pas affectés de manière équivalente par le vieillissement normal (voir les revues de littérature suivantes : Craik, 1977 ; Craik, Anderson, Kerr & Li, 1995 ; Craik & Jennings, 1992 ; Kausler, 1994 ; Smith, 1996). À titre d’exemple, la mémoire primaire ou mémoire à court terme serait légèrement réduite chez les personnes âgées (Salthouse, 1991 ; Verhaeghen, Marcoen & Goosens, 1993) alors que les effets sur la mémoire à long terme pour de nouvelles informations (mémoire épisodique) sont nettement plus marqués (Craik & Anderson, 1999 ; Craik & Jennings, 1992 ; Kausler, 1994 ; Verhaeghen, Marcoen & Goosens, 1993).
Les souvenirs emmagasinés en mémoire à long terme prennent différentes formes, allant de se rappeler où nous avons mis nos clés il y a quelques minutes à se souvenir de prendre nos médicaments, en passant par savoir comment rouler à bicyclette. L’influence de la mémoire à long terme s’observe également suite à l’expérience de régularités présentes dans !’environnement et se traduit par des modifications du comportement permettant de réagir plus adéquatement à ces régularités. De telles régularités sont omniprésentes. Par exemple, la fréquence d’occurrence élevée d’un mot dans la langue se traduit notamment par un rappel supérieur de ce mot relativement au rappel d’un mot rencontré plus rarement (Hulme Maughan & Brown, 1991). Il ne fait nul doute que l’habileté à extraire ces régularités et à utiliser ces représentations pour modifier le comportement - une forme d’apprentissage - représente une composante cognitive essentielle à l’adaptation de l’individu à !'environnement. Ces régularités se présentent sous la
forme de stimuli (externes ou internes) ou encore sous la forme de séries structurées de stimuli qui, une fois apprises, facilitent le traitement de configurations semblables. La présente thèse traite des effets du vieillissement normal sur une classe particulière de régularités, soit !,apprentissage de stimuli structurés de manière séquentielle.
L’apprentissage de structures ou de séquences consiste en !’acquisition graduelle de connaissances concernant les propriétés structurelles propres aux relations entre des objets ou événements (habituellement plus de deux) suite à l’expérience répétée (Buchner & Wippich, 1998). Les régularités séquentielles vont des habiletés à dactylographier ou jouer du piano, à la conduite de manière quasi automatique d'une automobile sur un chemin connu, en passant par la mémorisation facilitée d'un numéro de téléphone cherché à maintes reprises dans le bottln. La sensibilité à ces régularités s'observe par l’accélération de la vitesse de réaction aux éléments de la séquence, !’augmentation de l'exactitude à réagir aux éléments de la séquence ou à les rappeler, ou une combinaison de ces deux aspects.
Apprentissage de séquences et vieillissement
Jusqu’à ce jour, peu de recherches se sont intéressées aux effets du vieillissement normal sur !’apprentissage de séquences. Une revue de la documentation portant sur les études dans ce domaine est présentée dans les pages qui suivent. Le lecteur sera à même de constater que les effets de l'âge
vraisemblablement selon les processus impliqués dans la tâche.
Un des paradigmes d'apprentissage de séquences les plus fréquemment utilisés pour l’étude des effets du vieillissement est le paradigme de temps de réaction sériel (en anglais : serial reaction time, TRS), développé par Nissen et Bullemer (1987). Dans cette tâche, le participant fait face à quatre boîtes arrangées horizontalement sur un écran d’ordinateur et doit, dès l’apparition d’un stimulus dans une des boîtes, presser le plus rapidement possible sur le bouton correspondant. La pression du bouton engendre la disparition de ce stimulus et l’apparition du stimulus suivant. Le participant doit donc presser successivement et le plus rapidement possible sur les boutons correspondant aux stimuli qui s’activent l’un après l’autre. Toutefois, à l’insu du participant, une séquence prédéterminée de 10 à 16 événements est continuellement répétée. L’augmentation du temps de réponse lorsque la séquence répétitive est remplacée par des séquences aléatoires de stimuli représente la mesure d’apprentissage de la séquence. La présence d'une séquence répétée Influence le temps de réponse même si le participant n’est pas conscient de la répétition (Knowlton, Ramus & Squire, 1992 ; Nissen & Bullemer, 1987 ; Nissen, Willingham, & Hartman, 1989 ; Reed & Johnson, 1994).
Dans ce type de paradigme, peu de fonctions cognitives supérieures sont déployées. Les réponses motrices sont produites suite à une stimulation externe bien définie (l’ordre d’apparition des stimuli) et !’apprentissage s’exprime par une diminution du temps de réponse. L’acquisition de la séquence s’effectuerait
notamment par l’entremise de composantes perceptive et motrice (voir par exemple, Goschke, 1997 ; Hoffman & Sebald, 1996, cité dans Goschke, 1998 ; Howard, Mutter & Howard, 1992 ; Nattkemper & Prinz, 1993 ; Willingham, Nissen & Bullemer, 1989).
Les études traitant du vieillissement normal sur le temps de réaction sériel montrent que les processus sollicités seraient suffisamment préservés chez les personnes âgées pour permettre un apprentissage de la séquence répétée (Cherry & Stadler, 1995 ; Frensch & Miner, 1994 ; Howard & Howard, 1989 ; 1992). Dans l’ensemble, ces résultats font état d'un maintien des capacités d’acquisition de séquences perceptivo-motrices chez les personnes âgées dans un contexte où les processus cognitifs impliqués sont relativement simples.
Cependant, des différences d’âge émergent lorsque la structure de la séquence se complexifie (Curran, 1997 ; Howard & Howard, 1997 ; Jackson & Jackson, 1992, cité dans Curran, 1997). À titre d’exemple, Howard et Howard (1997; 2002) observent un apprentissage ralenti chez les personnes âgées comparativement aux jeunes adultes lorsque chaque événement de la séquence répétée est alterné avec un événement aléatoire (a). La séquence ressemblerait à 1 a4a3a2a1 a4a3a2a... etc. comparativement à une séquence standard de 14321432...etc. Ces différences associées à l’âge pourraient surgir en raison des différences associées à la nature de !’apprentissage inhérent à cette tâche. Dans les séquences plus complexes, !’apprentissage de séquences ne peut se faire sur la base de la fréquence de paires d’associations ; il repose plutôt sur la fréquence de triplets ou d’associations plus complexes. Le ralentissement de !’apprentissage
en présence de structures plus complexes (Stadler, 1992) résulterait de la nécessité de développer des représentations hiérarchiques (Cohen, Ivry & Keele, 1990). Certains prétendent que !'apprentissage de structures plus complexes requiert davantage de ressources attentionnelles (Cohen & call., 1990 ; Curran & Keele, 1993). En conséquence, les effets d’âge pourraient être attribuables à la réduction des ressources attentionnelles chez les personnes âgées (Salthouse, 1988 ; pour une hypothèse similaire voir Howard & Howard, 2002).
Cette dernière hypothèse est soutenue par un ensemble de travaux montrant une réduction de !'apprentissage de séquences associée à l’âge lorsque davantage de ressources sont exigées ou lorsque les personnes âgées présentent des habiletés plus faibles. Cherry et Stadler (1995) rapportent de telles différences avec la version originale du paradigme chez un échantillon de personnes âgées dont les habiletés verbales étaient jugées inférieures2. Par ailleurs, Frensch et Miner (1994) rapportent des différences associées à l’âge en situation de double tâche, alors qu’Harrington et Haaland (1992) observent de tels effets d’âge lorsque la réponse motrice à exécuter, suite à la présentation d’un stimulus, se complexifie (Harrington & Haaland, 1992). Dans cette dernière étude, un mouvement précis de la main (toucher un endroit spécifique sur un appareil) était associé à chacun des stimuli. Dès la présentation d’un stimulus visuel, le participant doit traduire cet indice visuel en un mouvement précis, identifier la localisation des réponses et coordonner les changements entre les mouvements.
2 Une hypothèse alternative est associée au ralentissement du temps de réaction des personnes âgés ayant des habiletés verbales plus faibles (Cherry & Stadler, 1995).
L’ensemble de ces résultats suggèrent que les ressources attentionnelles sont critiques dans !’observation de différences attribuables à l’âge. Ces résultats laissent également suggérer que les effets d’âge émergent lorsque des fonctions cognitives dites supérieures sont davantage impliquées (voir p. ex. Harrington & Haaland, 1992 ; Howard & Howard, 2002).
L’apprentissage de séquences a également été étudié dans des tâches impliquant une contribution plus explicite de la mémoire. Contrairement aux études précitées, !’apprentissage dans ces tâches s'exprime par le biais de la reproduction consciente d’une séquence. Ainsi, dans la tâche de temps de réaction sériel, le participant doit, dans une phase ultérieure, reproduire explicitement la séquence vue précédemment. Le participant doit pointer par anticipation la position du stimulus qui suit le stimulus présenté en se référant notamment à son expérience de la séquence répétée. Il ne s’agit pas d’une simple réponse motrice au stimulus externe mais plutôt d’un rappel d’item fondé sur la connaissance de la séquence (ou d’une partie de la séquence) de stimuli présentée auparavant. Dans cette tâche de génération, les personnes âgées obtiennent généralement une performance significativement moindre que celle des jeunes adultes (Harrington & Haaland, 1992 ; Howard & Howard, 1989 ; 1992 ; mais voir Cherry & Stadler, 1995). Malgré !’apprentissage de la séquence équivalent pour les deux groupes d’âge, tel que mesuré par le temps de réponse, la production explicite de séquences serait altérée chez la personne âgée.
Ce même patron de résultats est obtenu lorsque la séquence est totalement acquise à l’intérieur de la tâche de génération. Kay (1951) utilise une
tâche, similaire au paradigme de temps de réaction sériel, où une série de 5 boutons et de 5 lumières est présentée aux participants. Ceux-ci sont informés qu’ils doivent apprendre une séquence (2, 4, 3, 1, 5, par exemple) par essai et erreur. Une rétroaction est fournie (une des cinq lumières s’allume) lorsqu’une bonne réponse est produite. Kay a observé que les personnes âgées nécessitent plus d’essais pour faire !’apprentissage de la séquence répétée.
Dans le paradigme d’apprentissage par répétition (en anglais : rote learning), une séquence de mots (entre 8 et 12 mots) est présentée à plusieurs reprises au participant dans un ordre sériel constant. Suite au premier essai, la tâche du participant est d’anticiper, à la vue d’un mot donné, le mot subséquent et de le prononcer à voix haute. Dans cette tâche de génération, les personnes âgées présentent également un apprentissage sériel ralenti. Elles requièrent davantage d’essais pour atteindre un critère de performance déterminé et produisent un plus grand nombre d’erreurs d’anticipation (Arenberg & Robertson- Tchabo, 1977 ; Bromley, 1958 ; Eisdorfer, Axelrod & Wilkie, 1968 ; Eisdorfer & Service, 1967).
Une autre tâche permet !’observation de résultats similaires lorsque la structure de la séquence est préalablement acquise à l’intérieur d’une tâche de mémoire à court terme (Meulemans & Van der Linden, 1997). Dans la première phase du paradigme de grammaire artificielle (en anglais artificial grammar learning de Reber, 1967), une phase d’apprentissage est typiquement présentée comme un test de mémoire à court terme. Plus spécifiquement, dans l’étude de Meulemans et Van der Linden, le participant doit mémoriser un ensemble de 4 à 7
lettres (par exemple TXFTRMX) présentées simultanément pendant une brève période. Sitôt cette période terminée, le participant doit les reproduire en respectant l’ordre de présentation. Lorsque le participant commet des erreurs, la même séquence de lettres est représentée à quelques reprises. À l’insu du participant, ces ensembles de lettres sont générés sur la base d’une grammaire synthétique. Cette grammaire associe les différentes lettres sur la base de règles grammaticales strictes. Ainsi, contrairement aux tâches usuelles d’apprentissage de séquences, !’abstraction de la structure relationnelle sous-jacente aux stimuli permet un apprentissage. L’acquisition de la structure prend donc place dans un contexte nécessitant !'intervention de la mémoire à court terme. Suite à cette phase d’étude, le participant est informé de la présence des règles. Il doit ensuite effectuer des “ jugements de grammaticalité ” (test de classement) pour de nouveaux ensembles de lettres qui lui sont présentés. Certains ensembles respectent les règles des ensembles présentés précédemment, alors que d’autres comportent des erreurs. Il effectue donc un jugement (choix binaire) sur la base des connaissances qu’il a développées quant aux relations entre les stimuli étudiés auparavant. Puis, dans la phase finale du test, le participant doit écrire explicitement des séquences de lettres qui respectent les structures (règles grammaticales) apprises lors de la tâche de mémoire à court terme. Les résultats de l’étude de Meulemans et Van der Linden dans la tâche de production de séquences de lettres montrent que les personnes âgées ont un niveau d'apprentissage significativement inférieur à celui des jeunes adultes.
En résumé, plusieurs études indiquent que les personnes âgées font face à certaines difficultés dans les conditions où !'apprentissage de séquences nécessite !'intervention plus explicite de la mémoire. Cependant, des résultats différents ont été observés dans le cadre de la seconde phase du paradigme de grammaire artificielle. En effet, suite à la phase d’étude, lorsque le participant doit classifier de nouveaux ensembles de lettres en fonction du respect ou non des règles grammaticales, les résultats de Meulemans et Van der Linden (1997) montrent que les capacités de classification (séquence de lettres grammaticale ou non) des personnes âgées se comparent à celles des jeunes adultes. Ces résultats suggèrent que les personnes âgées font un apprentissage suffisant de la structure relationnelle pour leur permettre d’abstraire des règles d’organisation grammaticale.
Cette dernière étude indique également qu’en dépit des processus mnésiques à court terme inhérents à la tâche de rappel sériel des lettres, !’acquisition d’une structure relationnelle par les personnes âgées n’est pas compromise. Les processus impliqués lors de la présentation et du rappel à court terme de la séquence permettraient le développement de représentations de structures en mémoire à long terme. Ces représentations associées à la structure relationnelle entre les Items influenceraient à leur tour la performance au choix binaire.
Quoique obtenus dans des situations fort différentes, ces derniers résultats pourraient sembler être en contradiction avec les résultats observés dans les tâches de génération. Rappelons que dans les tâches de génération de
séquences ou de structures, des différences attribuables à l’âge des participants sont généralement observées (p. ex. Arenberg & Robertson-Tchabo, 1977 ; Kay, 1951 ; Howard & Howard, 1992 ; Meulemans & Van der Linden, 1997). Cependant, cette apparente incompatibilité pourrait, entre autres, s'expliquer par la nature des tâches et des processus impliqués lors de la récupération de !'information. Dans la tâche de génération, une récupération délibérée de la séquence répétée est exigée alors que dans la tâche de classement présente dans le paradigme de grammaire artificielle, la classification binaire n’exige pas nécessairement une récupération délibérée de la structure. Ceci est appuyé par les participants eux-mêmes, lesquels rapportent ne pas utiliser de règles ou autres indices de nature explicite pour prendre leurs décisions (Reber, 1989 ; Reber & Allen, 1978). Cette proposition est également soutenue par des travaux en neuropsychologie où !’apprentissage exprimé dans cette tâche s’avère être équivalent pour les patients amnésiques et pour les participants témoins (Knowlton, Ramus & Squire, 1992 ; Knowlton & Squire, 1994 ; 1996). Ces décisions dépendraient davantage de leurs intuitions ou impressions de connaître (en anglais feelings of knowing) les propriétés des séquences de stimuli présentées (Reber, 1989 ; Reber & Allen, 1978).
Cette observation concorde avec les résultats d'une multitude d'études sur la mémorisation à long terme chez les personnes âgées qui démontrent que les fonctions mnésiques requises dans des tests directs (explicites) de mémoire exigeant un rappel délibéré sont considérées comme étant plus vulnérables au vieillissement que les mesures indirectes (implicites) où le rappel de !’information
antérieure n’est pas volontaire (Fleischman & Gabriel¡, 1998 ; Graf, 1990 ; Howard, 1988 ; La Voie & Light, 1994 ; Rybash, 1996). Les divergences quant aux effets d’âge dans les tâches de génération de séquences et de grammaire artificielle pourraient s'expliquer par un problème d'accès explicite à !'information en mémoire à long terme. L’accessibilité limitée se traduirait par un apprentissage inférieur ou ralenti chez la personne âgée.
Un autre élément d'explication provient des processus requis lors de la production de réponses. Dans les tâches dites de génération, un rappel des stimuli est généralement exigé des participants. Ces derniers doivent rapporter un ensemble ordonné de stimuli correspondant à la séquence pratiquée ou mémorisée à plusieurs reprises. À l'opposé, dans la phase de classification du paradigme de grammaire artificielle, la tâche s'apparente davantage à une situation de reconnaissance. Cette dissociation entre les réponses exigées ne peut être négligée puisqu’un déclin associé à l’âge est souvent plus marqué en rappel libre qu’en reconnaissance (p. ex. Craik, 1994 ; Craik & McDowd, 1987 ; Light & La Voie, 1993).
En conséquence, malgré une acquisition relativement équivalente des séquences, telle qu’observée dans certaines conditions, l'effet différentiel d’âge en apprentissage de séquences pourrait être fonction de la nature de la tâche de rappel. Ainsi, il semble que si les participants sont évalués en situation de reconnaissance, les désavantages attribuables à l’âge sont moins importants que lorsque la performance est basée sur un rappel volontaire / explicite. De plus, les données revues ci-dessus semblent indiquer que même lorsque le rappel explicite
s'appuie sur un apprentissage incident / implicite, les personnes âgées seraient désavantagées. Toutefois, les données observées à l’aide du paradigme de Hebb suggèrent que la nature des processus requis lors de la production de réponse (rappel vs reconnaissance) ne pourrait être le principal responsable des effets différentiels du vieillissement observés en apprentissage de séquences.
À la base, le paradigme de Hebb s’appuie sur une tâche de rappel sériel immédiat dans laquelle le participant doit mémoriser une courte liste d’items pour ensuite la rappeler immédiatement en respectant l’ordre de présentation. Similaire au paradigme de grammaire artificielle, un encodage d’une séquence d’événements est clairement effectué et ce, dans le but de produire un comportement (rappel de la séquence) à court terme. À l’insu du participant, une séquence, présentée parmi un ensemble de séquences aléatoires, survient à plusieurs reprises. Typiquement, cette tâche comporte 24 essais parmi lesquels se retrouve une séquence présentée à tous les trois essais (par exemple, au 31eme,
gième gième 24'®me)
L’acquisition d’une représentation en mémoire à long terme se traduit par une modification de l’exactitude du comportement, soit le rappel des éléments de la séquence répétée. Autrement dit, !’apprentissage se traduit par une augmentation de la capacité de rappel ordonnée des items de la séquence répétée alors que le rappel des séquences aléatoires demeure sensiblement le même. Ce phénomène d’apprentissage a été obtenu avec différents types de matériels : des chiffres (Hebb, 1961 ; Bower & Winzenz, 1969), des mots (Sechler & Watkins, 1991), des consonnes (Cunningham, Healy & Williams, 1984) et du
matériel visuo-spatial (Corsi, 1972 ; Gagnon & Winocur, 1996).
Quoique le rappel explicite de chaque séquence soit exigé, le paradigme de Hebb ne nécessite pas une récupération volontaire, en mémoire à long terme, de la séquence répétée. Il y a rappel de l’information disponible en mémoire à court terme, rappel qui serait indirectement influencé par les représentations de la séquence répétée en mémoire à long terme. Il s’agit d’une forme de rappel implicite, du moins en ce qui concerne les processus de rappel associés à la récupération d’informations en mémoire à long terme (McKelvie, 1987). À l’insu du participant, il y aurait acquisition de représentations de la séquence en mémoire à long terme, lesquelles influencent à leur tour la performance en rappel sériel immédiat.
Or, certaines études, revues plus loin, indiquent que dans ce paradigme !’apprentissage serait du même ordre pour les personnes âgées et les jeunes adultes. Ces résultats sont d’importance parce qu’ils indiquent que le rappel explicite - souvent considéré comme atteint dans le vieillissement - peut être soutenu par un apprentissage incident / implicite.
De plus, le paradigme de Hebb permet d’effectuer un certain contrôle de l’influence des limites au niveau de l’empan mnémonique sur !’apprentissage à plus long terme. L’empan mnémonique peut se définir par la longueur d’une séquence d’items (p. ex. chiffres, mots ou lettres) pouvant être correctement rappelée dans l’ordre immédiatement après sa présentation dans approximativement 50% des occasions. Une diminution de l’empan mnémonique est typiquement observée lors du vieillissement normal (Kausler, 1994 ;
Salthouse, 1991 ; Verhaeghen, Marcoen & Goossens, 1993). Cet effet d’âge est généralement interprétée comme une réduction de la capacité en mémoire à court terme (par exemple, Kynette, Kemper, Norman & Cheung, 1990 ; Multhaup, Balota & Cowan, 1996 ; Salthouse & Babcock, 1991 ; voir pour une autre interprétation Lustig, May & Hasher, 2001). Or, ce changement pourrait s’avérer problématique dans certaines des études revues ci-dessus où un effet d’âge apparaît au niveau du rappel volontaire. Par ailleurs, à partir de ces travaux, il est difficile de déterminer si !,apprentissage incident / implicite peut soutenir le rappel volontaire / explicite chez les personnes âgées aussi bien que chez les jeunes adultes.
L’objectif principal de la présente thèse est d’examiner les effets du vieillissement normal sur !’apprentissage de séquences. Plus spécifiquement, les travaux réalisés permettent de vérifier si !’apprentissage incident / implicite d’une séquence influence le rappel volontaire / explicite de façon différentielle pour deux groupes d’âge : des jeunes adultes et des personnes âgées. De plus, certaines des études présentées ici vont considérer l’influence des processus associés à la mémoire à court terme. Ainsi, dans la plupart des études, les limites de capacité au niveau de l’empan sont contrôlées afin de mieux évaluer !’apprentissage à long terme d’une séquence.
Afin d’atteindre ces objectifs, le paradigme classique de Hebb est employé. D’une part, ceci permet de clarifier les effets du vieillissement normal au niveau de cette tâche (voir la revue des écrits sur la tâche de Hebb plus bas). D’autre part, comme ce paradigme a été développé afin de déterminer l’influence de !'apprentissage incident sur le rappel volontaire / explicite, il permet facilement de
faire l’examen de la principale prédiction énoncée ci-haut. De plus, le paradigme de Hebb comporte plusieurs caractéristiques désirables : il fait clairement appel aux processus mnésiques, un ajustement aux capacités des participants est aisé, une analyse détaillée des patrons d’erreurs est possible et les méthodes pour ce faire sont bien établies. Finalement, au plan méthodologique, le nombre de facteurs qu’il est possible de manipuler afin de vérifier différentes possibilités théoriques est élevé.
Apprentissage de séquences supra-empan et vieillissement
Caird (1964) est l’un des premiers à s’intéresser à !’apprentissage de séquences chez les personnes âgées par !’intermédiaire du paradigme de Hebb. Il compare deux groupes de personnes âgées entre 72-87 ans présentant des moyennes d’âge, d’intelligence verbale et d’empan de chiffres comparables. Il s’agit d’un groupe de 20 patients sans problème de mémoire et d’un autre groupe de 20 patients avec problèmes mnésiques. Notons que la nature de ces problèmes n’est pas spécifiée par l'auteur. Dans la tâche de Hebb, des séquences de six chiffres doivent être rappelées immédiatement après l'apparition du dernier stimulus en respectant l’ordre de présentation. À l’instar de la procédure de Hebb, une séquence est répétée, à l’insu des participants, à tous les trois essais parmi les 30 essais. Aucune limite de temps n’est fixée pour le rappel des chiffres. Caird (1964) estime la justesse du rappel par la proportion de chiffres rappelés à la bonne position sérielle. Il rapporte une majoration graduelle du rappel ordonné dans les séquences répétées comparativement aux séquences aléatoires
seulement pour les personnes âgées décrites comme n’ayant pas de problème de mémoire. Leur proportion de rappel correct est respectivement de 0.66 et 0.43 pour la séquence répétée et les séquences aléatoires.
En 1966, Caird se penche à nouveau sur l’effet du vieillissement en comparant des groupes d’âge s’étendant sur six décennies (11 à 70 ans). Vingt participants dans chacun des groupes d’âge effectuent la procédure de Hebb utilisée précédemment. La difficulté des séquences est accrue puisqu'elles comportent huit chiffres au lieu de six. Les groupes présentent des empans de chiffres qui sont statistiquement comparables (empan= 6.7). Cependant, une différence entre les groupes d’âge est notée dans le nombre de chiffres correctement rappelés aux séquences non répétées suggérant la présence de différences attribuables à l’âge au niveau de processus liés à la mémoire à court terme. Malgré cet effet d’âge, un apprentissage de séquences est rapporté. Le rappel est supérieur pour la séquence répétée relativement aux séquences aléatoires et aucune différence d’âge n’est rapportée en apprentissage de séquences. Cependant, !’interprétation de ces résultats est complexifiée par la présence d’un effet d’âge inattendu aux séquences aléatoires (Caird, 1966). Le groupe d’âge 40-50 ans présente un rappel inférieur relativement au groupe de personnes plus âgées (60-70 ans).
Heron et Craik (1964) explorent les différences d’âge à l’intérieur de trois expériences. Dans la première, des Finlandais, 20 jeunes adultes (17-27 ans) et 20 personnes plus âgées (51-60 ans), effectuent le rappel de deux blocs de séquences, l’un de cinq chiffres et l’autre de six chiffres. Les jeunes adultes
présentent en moyenne des empans de chiffres légèrement supérieurs aux personnes âgées (empan de chiffres en anglais : jeunes adultes = 4.4, personnes âgées = 4.1). Les séquences sont présentées en anglais et correspondent donc à du matériel non-familier. En accord avec la procédure de Hebb, une séquence est répétée à l’insu des participants, à tous les trois essais parmi les 24 essais. Aucune limite de temps n’est fixée pour le rappel sériel immédiat. La performance est mesurée par !’intermédiaire de la proportion de chiffres rappelés à la bonne position sérielle. Une courbe d’apprentissage présente le score de différences entre la performance observée à la séquence répétée et la qualité du rappel aux séquences aléatoires qui la précède et la suit (par exemple : séquence répétée à l’essai 6, séquences aléatoires aux essais 5 et 7) en fonction du bloc d’essais (bloc 1-8). L’analyse de variance de la pente s’avère significative seulement pour les jeunes adultes avec les séquences de cinq et de six chiffres ; les personnes âgées n’expriment aucun apprentissage cumulatif pour les deux longueurs de séquences. Cependant, il est à noter que le rappel de la séquence répétée apparaît nettement inférieur chez les personnes plus âgées relativement aux jeunes adultes dès la première occurrence de la séquence répétée. À cet égard, il est justifié de conclure à une différence de niveau de base et de capacité en mémoire à court terme.
Dans la seconde expérience, des anglophones doivent rappeler des séquences de six chiffres présentées en finlandais. Au total, deux groupes d'âge, 10 jeunes adultes (20-35 ans) et 10 personnes âgées (60-70 ans), effectuent la tâche de Hebb. Ces deux groupes présentent des résultats comparables à la
tâche d’empan de chiffres en anglais (M = 7.6) et sont décrits comme étant moins intelligents comparativement aux participants de l’expérience précédente. À l'exception de cette modification, la procédure est identique à l’étude précédente. Les résultats montrent une courbe d’apprentissage significative seulement pour les jeunes adultes. La courbe d’apprentissage est non significative pour les personnes âgées. Notons, toutefois, qu’il n’y a pas eu de comparaison systématique à l’aide d’analyse statistique entre le degré d’apprentissage des jeunes adultes et des personnes âgées. Cependant, tel que mentionné par les auteurs, la courbe d’apprentissage établie à partir de l’ensemble des répétitions ne serait pas représentative des particularités de chaque groupe d'âge. En effet, les deux groupes d’âge améliorent leur rappel respectif de la séquence répétée jusqu'à sa troisième répétition. Après la troisième répétition, le rappel des personnes âgées se maintient, puis chute drastiquement à la 81eme répétition. Par ailleurs, les résultats tels qu'illustrés laissent également croire à une différence de performance entre les deux groupes d’âge dès la première occurrence de la séquence répétée, donc une différence de niveau de base.
Dans une troisième étude, deux groupes d’anglophones, 10 jeunes adultes (20-35 ans) et 10 personnes âgées (60-70 ans), doivent rappeler une séquence de huit chiffres présentée oralement en anglais. Comme à l’étude précédente, ces deux groupes font preuve d’empans similaires (M = 6.7). Toutefois, contrairement aux autres études décrites ci-haut, la séquence répétée est présentée à tous les quatre essais. Aux trois premières répétitions, !’apprentissage semble significatif pour les deux groupes d’âge. Cependant, l’analyse effectuée sur l’ensemble de la
courbe d'apprentissage ne montre aucun effet significatif d'apprentissage pour les deux groupes d’âge. La performance des personnes âgées diminue drastiquement aux essais ultérieurs et celle des jeunes adultes s'accentue de manière négligeable avec les répétitions additionnelles. Malgré la différence d’âge apparaissant sous certaines conditions seulement, Heron et Craik (1964) concluent en la présence d’un certain apprentissage de la séquence chez les personnes âgées à l'intérieur du paradigme d'apprentissage supra-empan de Hebb.
Récemment, Gagnon et Winocur (1996) se sont intéressés aux effets d’âge en apprentissage de séquences avec deux variantes de ce paradigme : l’une visuo-spatiale utilisant les blocs de Corsi et l’autre verbale employant des chiffres. Dans la variante visuo-spatiale, une planche similaire à la planche de Cors¡ (1972) est utilisée. Il s’agit d’un dispositif comportant neuf blocs de 2.5 cm3 chacun, aléatoirement disposés sur un espace restreint, soit une planche noire de 20 cm par 25 cm (voir Annexe A). Le participant doit mémoriser la série de blocs successivement pointés par !’expérimentateur et la reproduire en pointant les blocs selon l’ordre de présentation. Dans le cas de la tâche verbale, des anglophones doivent mémoriser une courte liste de chiffres présentée en anglais par !’expérimentateur et la rappeler immédiatement à voix haute en respectant l’ordre de présentation. Aucune limite de temps n’est fixée au rappel. Par contre, la longueur de la séquence présentée dans la tâche d’apprentissage correspond à empan +1, lequel a été préalablement estimé avec la méthode de Wechsler (1944). Au total, 47 jeunes adultes (18-35 ans) et 48 personnes âgées (65-94
ans) effectuent les deux variantes du paradigme de Hebb. L’empan de chiffres pour les jeunes et les personnes âgées est estimé à 7.55 et 7.19 respectivement alors que pour l’empan spatial, l’empan moyen est de 6.3 et 5.3. Les résultats ne montrent aucune différence d’âge en apprentissage de séquences avec du matériel de nature verbale alors qu’un désavantage est noté pour les personnes âgées lorsque les séquences sont composées de stimuli de nature visuo-spatiale.
En somme, les effets du vieillissement dans ce contexte d’apprentissage de séquences ne sont pas clairement établis. Certaines études suggèrent que les personnes âgées apprennent autant la séquence répétée que les jeunes adultes à l’intérieur d’une tâche de mémoire à court terme (Caird, 1966 ; Gagnon & Winocur, 1996 ; Heron & Craik, 1964, exp. 1). Cependant, cette conclusion peut être mise en doute puisque d’autres résultats montrent plutôt un déficit d’apprentissage associé à l’âge (Heron & Craik, 1964, exp. 2 ; Gagnon & Winocur, 1996).
De plus, les différences d’âge rapportées dans les études mentionnées ci- haut pourraient être attribuables à certaines particularités méthodologiques. Par exemple, dans l’ensemble de ces études, il n’y a eu aucun contrôle systématique du délai entre les séquences répétées. Notamment, le temps alloué à la production de la réponse n’a pas été maintenu constant. Comme la vitesse de réponse est typiquement ralentie chez les personnes âgées (Salthouse & Babcock, 1991), le délai inter-essais risque d’être allongé comparativement à celui des jeunes adultes. L'accroissement du délai inter-essais pourrait réduire, voire même abolir l’effet d’apprentissage de séquences dans le paradigme de
Hebb (Melton, 1963). De plus, le rappel plus faible des personnes âgées observé dès la première occurrence de la séquence répétée suggère qu’ils auraient possiblement été confrontés à une tâche plus exigeante et en conséquence plus difficile. Il est possible que cette difficulté accrue de la tâche ait nuit à !'acquisition de la séquence répétée ou à l’expression de cet apprentissage.
D’autres limites relatives à !’échantillonnage des participants âgés doivent également être soulignées, particulièrement en ce qui a trait aux études réalisées dans les années ‘60. Tout d’abord, les participants faisant partie du groupe de personnes âgées sont relativement jeunes, ces derniers ayant un âge inférieur à 70 ans. De plus, les effets du vieillissement observés pourraient être attribuables à des problèmes de santé physique, un vieillissement pathologique ou une différence d’habiletés intellectuelles. Des études indiquent d’ailleurs que !’apprentissage de séquences peut être modulé par certains de ces facteurs (p. ex. problème de mémoire : Caird, 1964 ; démence : Knopman & Nissen, 1991 ; habiletés intellectuelles : Cherry & Stadler, 1995). L’influence de ces facteurs ne semble pas avoir été considérée dans la majorité des études s’intéressant au vieillissement normal. Enfin, la quasi-totalité de ces études présentent un manque de puissance important étant donné le nombre de participants relativement réduit.
Dans la mesure où l’hypothèse d’une différence d’âge en apprentissage de séquences supra-empan apparaît légitime, différents facteurs influençant !'apprentissage de Hebb pourraient potentiellement expliquer les effets d’âge observés. Par exemple, la diminution de l’effet de répétition chez les personnes âgées pourrait être attribuable à leur plus grande susceptibilité à l’interférence
comparativement aux jeunes adultes. Selon Melton (1963), dans !'apprentissage surpra-empan de Hebb, un processus passif permettrait la consolidation des représentations d’une séquence, lesquelles seraient susceptibles à l’interférence, plus spécifiquement à l’interférence inter-essais. Melton a démontré que l’effet de répétition pourrait être aboli par un nombre trop élevé de séquences aléatoires présentées entre les répétitions. Selon cette proposition, les personnes âgées seraient davantage affectées par la présentation et le rappel des séquences aléatoires que les jeunes adultes, ce qui nuirait à !’observation d’un effet de répétition.
La difficulté des personnes âgées pourrait aussi relever de processus impliqués lors du rappel. Des études employant le paradigme de Hebb montrent que la présentation répétée de la séquence ne suffit pas pour produire une majoration du rappel (Cohen & Johansson, 1967 ; Cunningham, Healy & Williams, 1984) et concluent qu'un rappel de la séquence est absolument nécessaire. Cunningham, Healy et Williams (1984) soutiennent qu’un processus actif de répétition permettrait de développer des associations durables entre les items et leurs positions. Ces représentations subsisteraient suffisamment longtemps pour observer un effet de répétition sur le rappel ordonné à court terme.
La difficulté des personnes âgées pourrait émerger en raison des changements associés à la mémoire à court terme. Des études suggèrent une relation entre les différences attribuables à l'âge au niveau de l'effet de répétition et les limites de capacité en mémoire à court terme ou en mémoire de travail (Cherry & Stadler, 1995 ; Frensch & Miner, 1994 ; Howard & Howard, 1997).
Certains auteurs prétendent que les limites de capacité en mémoire à court terme ou en mémoire de travail restreindraient !'apprentissage de séquences (Frensch & Miner, 1994 ; Howard & Howard, 2002).
Par ailleurs, l’étude de Gagnon et Winocur (1996) suggère l'existence d'une dissociation verbale / spatiale de l'effet du vieillissement sur !'apprentissage de séquences. Rappelons que ces auteurs n'ont rapporté aucun effet de l'âge avec la variante verbale mais ont observé un tel effet avec la variante visuo- spatiale. Cependant, étant donné l'empan spatial réduit des personnes âgées, elles se sont retrouvées en présence d’un nombre plus élevé de distracteurs dans la variante spatiale comparativement aux jeunes adultes. Rappelons que le nombre de stimuli dans la variante spatiale est fixe, puisqu'une seule planche est employée avec tous les participants. Ainsi, pour un participant ayant un empan plus restreint, le nombre de blocs non-pertinents pouvant jouer le rôle de distracteurs est majoré. L’effet de répétition a donc pu en être affecté. D’ailleurs, il est connu que le rappel ordonné à court terme de positions spatiales s’avère diminué par un nombre plus important de possibilités spatiales (Kemps, 1999). Il est donc possible que !’apprentissage de séquences chez les personnes âgées ait été masqué par l’influence de ce facteur.
Objectifs de la thèse
L’objectif principal de la présente thèse est d’établir la présence d’un effet du vieillissement normal dans le contexte d’apprentissage de séquences qu’offre le paradigme de Hebb. Plus spécifiquement, l’objectif est de vérifier si
l’apprentissage incident / implicite d’une séquence influence le rappel volontaire / explicite de façon différentielle pour deux groupes d’âge : des jeunes adultes et des personnes âgées. Le second objectif est de vérifier si cet effet d’âge se généralise à différents types de matériel.
Les prochains chapitres présentent les résultats de trois études qui vérifient l’effet du vieillissement normal en apprentissage de séquences supra-empan de nature verbale et spatiale. Le chapitre 1 présente les résultats d’une étude effectuée dans le but d'examiner l’effet du vieillissement normal en apprentissage de séquences supra-empan de nature verbale. Cette étude vérifie les effets du vieillissement avec deux types de matériel, soit familier et non-familier. Cette manipulation a pour but de vérifier si les différences d'âge varient en fonction de la familiarité du matériel. Le chapitre 2 présente les résultats ·de deux études effectuées dans le but d’analyser l’effet du vieillissement normal dans la version spatiale de la tâche d'apprentissage supra-empan de Hebb.
Les effets du vieillissement normal sur !'apprentissage de séquences verbales supérieures à l'empan
Titre abrégé : APPRENTISSAGE DE SÉQUENCES ET VIEILLISSEMENT
Les effets du vieillissement normal sur !'apprentissage de séquences verbales supérieures à l'empan
Josée Turcotte
Université Laval, Québec, Canada Sylvain Gagnon . .
Université du Québec à Trois-Rivières, Québec, Canada Marie Poirier
Résumé
Les différences d'âge en apprentissage de séquences sont examinées dans le cadre du paradigme d'apprentissage supra-empan de Hebb (Hebb, 1961). Trente- six jeunes adultes et 36 personnes âgées effectuent une tâche de rappel sériel immédiat de séquences dont le nombre d'items est ajusté à l'empan de chaque participant (empan +1). Parmi un ensemble de 23 séquences, une séquence est présentée à huit reprises à l’insu des participants. Cette procédure est appliquée à deux types de matériel : familier (mots) et non-familier (pseudo-mots).
L’apprentissage s'estime par une différence de rappel entre la séquence répétée et les séquences aléatoires présentées en alternance. Dès les premières
répétitions, les deux groupes d’âge présentent un effet de répétition équivalent. Ces résultats confirment le maintien de la capacité d’apprentissage de séquences supra-empan lors du vieillissement normal dans un contexte où !'apprentissage est le reflet de la qualité du rappel ordonné à court terme de la séquence répétée.
Les effets du vieillissement normal sur !'apprentissage de séquences verbales supérieures à l'empan
Dans son environnement, l’être humain fait souvent face à différents types de patrons récurrents d’informations comportant une structure séquentielle. La sensibilité à ces régularités - !’apprentissage de séquences - s'observe par l’accélération de la vitesse de réponse, !’augmentation de l'exactitude dans la production du comportement ou une combinaison de ces deux aspects. Or, des effets du vieillissement normal en apprentissage de séquences sont documentés lorsqu’une récupération volontaire (rappel explicite) de la séquence répétée est exigée (p. ex. Arenberg & Robertson-Tchabo, 1977 ; Kay, 1951 ; Howard & Howard, 1989 ; 1992 ; 1997 ; Meulemans & Van der Linden, 1997). À l’opposé, d’autres études soutiennent que !’apprentissage de séquences s’avère
relativement bien préservé chez les personnes âgées lorsque !’apprentissage se fait à l’insu du participant et qu’aucune récupération explicite n'est requise (Cherry & Stadler, 1995 ; Frensch & Miner, 1994 ; Howard & Howard, 1989 ; 1992 ; mais voir Curran, 1997 ; Howard & Howard, 1997). Toutefois, les observations
précédentes sont basées sur un nombre fort limité de paradigmes d’apprentissage de séquences.
L’objectif de la présente étude est d’examiner l’effet du vieillissement dans une tâche d’apprentissage de séquences verbales relativement peu utilisée : le paradigme de Hebb (Hebb, 1961). Dans ce paradigme, il y a acquisition de représentations en mémoire à long terme associées à une séquence d’items soumise à répétition à un rappel sériel immédiat. Dans cette tâche, le participant
doit mémoriser plusieurs séquences (autour de 24) parmi lesquelles se trouve, à son insu, une séquence présentée à maintes reprises. De manière générale, la séquence récurrente est présentée à huit reprises, soit à tous les trois essais (par exemple, au 3ième, 6ième, 9ième... 24ième). La tâche du participant consiste à
mémoriser chaque séquence d’items dans le but d’en faire un rappel immédiat en respectant l’ordre de présentation. L’apprentissage de la structure séquentielle se traduit par une augmentation graduelle du rappel pour la séquence répétée alors que la performance demeure sensiblement la même pour les séquences
aléatoires. Ce phénomène d’apprentissage a été observé auprès de jeunes adultes avec différents types de matériel de nature verbale: des chiffres (Hebb, 1961 ; Bower & Winzenz, 1969), des mots (Sechler & Watkins, 1991) et des consonnes (Cunningham, Healy & Williams, 1984).
Caird (1964) utilise la procédure de Hebb dans le but de comparer deux groupes de 20 patients âgés entre 72 et 87 ans, lesquels se distinguent par la présence ou non de problèmes de mémoire. Chaque participant dot mémoriser 30 listes de six chiffres présentées par !’expérimentateur et les rappeler
immédiatement à voix haute en respectant l’ordre de présentation. À l’insu du participant, une séquence est répétée à tous les trois essais pour un total de 10 présentations. Caird rapporte un apprentissage de la séquence répétée
seulement chez les personnes âgées n’ayant pas de problème de mémoire. Cependant, il ne fournit aucun détail supplémentaire concernant les difficultés mnésiques de l’autre groupe de personnes âgées.
Caird (1966) utilise la même procédure dans le but d’étudier plus à fond l’effet du vieillissement en comparant !’apprentissage d’une séquence de huit chiffres chez des participants dont l’âge s’étale sur six décennies (11 à 70 ans). Chaque groupe d’âge, constitué de 20 participants, présente un empan de chiffres équivalent (M = 6.7). Les résultats obtenus par Caird (1966) suggèrent que
!’apprentissage d’une séquence supérieure à l’empan subit peu d’altérations significatives au cours des différentes étapes du développement. Cependant, il faut noter que !’interprétation de ces résultats se complexifie en raison d’une différence d’âge inattendue aux séquences aléatoires. Le groupe d’âge 40-50 ans présente un rappel inférieur relativement aux groupes de personnes plus âgées 60-70 ans. Il est possible que cette différence ait camouflé les effets d’âge sur !’apprentissage de la séquence répétée.
Or, les observations de Caird (1964, 1966) méritent d’être questionnées puisque Heron et Craik (1964) rapportent la présence de difficultés
d’apprentissage attribuables à l’âge des participants. Dans leur étude, Heron et Craik (1964) examinent !’apprentissage d’une séquence de huit chiffres répétée, à tous les quatre essais, parmi un total de 30 essais. Ils comparent deux groupes d’âge : un groupe de 10 personnes âgées (60-70 ans) et un groupe de 10 jeunes adultes (20-35 ans). L’apprentissage de la séquence répétée apparaît équivalent pour les deux groupes lors des trois premières répétitions de la séquence. Par contre, une différence associée à l’âge aux répétitions suivantes est notée par Heron et Craik. Cependant, aucune comparaison systématique entre les groupes d’âge n’a été effectuée à l’aide d’analyses statistiques, ce qui rend !’interprétation
des résultats ardue. De plus, malgré un empan de chiffres équivalent (M = 6.7) à celui des jeunes adultes, le groupe de personnes âgées présente un rappel inférieur de la toute première présentation de la séquence répétée. Cette
observation laisse suggérer que le niveau de difficulté de la tâche supra-empan n'était pas comparable pour les deux groupes d’âge.
En somme, l’effet du vieillissement sur !’apprentissage de séquences
verbales n’est pas clairement établi avec le paradigme de Hebb. Certains aspects méthodologiques ont sans doute contribué à l’obtention de résultats inconsistente en plus de complexifier les interprétations. Une première difficulté concerne l’absence d’un contrôle systématique du délai entre les séquences répétées. Comme la vitesse de production de la réponse est typiquement ralentie chez les personnes âgées (Salthouse & Babcock, 1991), le délai inter-essais risque d'être allongé substantiellement en comparaison à celui des jeunes adultes. Or,
l’allongement du délai inter-essais pourrait réduire, voire même abolir l’effet d’apprentissage de séquences dans le paradigme de Hebb (Melton, 1963).
Une seconde difficulté méthodologique est associée au niveau de base. Malgré une mesure équivalente de l’empan moyen pour les deux groupes d’âge, le rappel inférieur des personnes âgées relativement aux jeunes adultes observé dès la première occurrence de la séquence répétée suggère une différence du niveau de base. Il est possible que cette différence du niveau de base ait nuit à !’apprentissage de séquences de manière différentielle chez les personnes âgées. Il est possible également que cette différence du niveau de base ait nuit à la
détection d’une interaction entre l’âge et !’apprentissage de la séquence répétée en raison par exemple, d’un effet de plafond chez les jeunes adultes.
Par ailleurs, d’autres limites relatives à !’échantillonnage des participants âgés s’avèrent également présentes. Tout d’abord, dans ces études, les
participants faisant partie du groupe de personnes âgées sont relativement jeunes ; ceux-ci ayant un âge inférieur à 70 ans. De plus, les effets du vieillissement observés pourraient être attribuables à des problèmes de santé physique, un vieillissement pathologique ou une différence d’habiletés intellectuelles. Aucune vérification de ces dimensions ne semble avoir été réalisée dans ces études. Enfin, la majorité de ces études présentent un manque de puissance étant donné le nombre relativement réduit de participants.
Par ailleurs, une étude récente s'intéressant à !’apprentissage de séquences verbales et visuo-spatiales rapportent des résultats inattendus. Gagnon et Winocur (1996) soumettent des participants jeunes et âgés à deux variantes du paradigme de Hebb : l’une visuo-spatiale (blocs de Corsi), l’autre verbale. Dans cette étude, comportant de meilleurs contrôles méthodologiques, on compare deux groupes d’âge présentant une intelligence verbale similaire ainsi qu’une bonne santé : un groupe de 47 jeunes adultes (18-35 ans) et un groupe de 48 personnes âgées (65-94 ans). Dans la variante visuo-spatiale, le participant doit mémoriser une séquence de neuf positions spatiales. Ces positions sont représentées par neuf blocs aléatoirement disposés sur une
planche de 20 cm par 25 cm, un dispositif similaire à la planche de blocs de Cors¡ (1972). Lors d’un essai type, chaque bloc de la séquence est pointé à tour de rôle
par !,expérimentateur. Suite à la présentation de la séquence, le participant doit reproduire cette séquence dans l’ordre de présentation. La répétition d’une séquence à tous les trois essais se traduit, chez les jeunes, par une amélioration du rappel ordonné comparativement au rappel des séquences aléatoires. Les résultats montrent un apprentissage nettement moins important pour les
personnes âgées relativement aux jeunes adultes. Par contre, Gagnon et Winocur observent un patron de résultats fort différent lorsque les séquences sont
composées d’items verbaux (chiffres de 0 à 9). Tout d’abord, aucun effet d’âge n’est observé. Par ailleurs, les effets d'apprentissage sont plus importants pour les deux groupes d'âge dans la condition verbale relativement à la condition visuo-spatiale. Ces résultats suggèrent que certains processus impliqués dans cette forme d’apprentissage de séquences subiraient des modifications au cours du vieillissement, lesquelles pourraient être attribuables à des difficultés
spécifiques à la variante visuo-spatiale du paradigme de Hebb.
Étant donné les résultats contradictoires obtenus et les limites
méthodologiques mentionnées, l’objectif général des travaux rapportés ici est d’examiner l’effet du vieillissement normal sur !’apprentissage de séquences. Par ailleurs, les différences d’âge observées avec un matériel visuo-spatial renvoient à l’hypothèse de non-familiarité du matériel et son effet sur !’apprentissage d’une séquence de stimuli. En effet, la tâche spatiale repose sur l’encodage de la position spatiale relative de stimuli visuels. Alors que les participants présentent généralement une vaste expérience associée au traitement des items verbaux typiquement utilisés, ils ont généralement peu d’expérience préalable des stimuli
employés dans la variante spatiale, c’est-à-dire des positions asymétriques spécifiques. Heron et Craik (1964) se sont indirectement intéressés à l’effet de la familiarité du matériel dans deux expériences en utilisant des stimuli verbaux non- familiers, en l’occurrence des chiffres présentés dans une langue étrangère aux participants. Ces auteurs rapportent des différences associées à l’âge dans la seconde partie de la phase d’apprentissage. Cependant, ces études comportent les mêmes limites méthodologiques que celles mentionnées ci-haut. Par ailleurs, !’utilisation de stimuli familiers présentés dans une langue étrangère n’est peut- être pas la meilleure voie pour vérifier l’hypothèse de familiarité du matériel. Les mots de langues étrangères présentent parfois une structure syllabique inusitée rendant très difficile la prononciation du matériel. En somme, l’analyse de la familiarité du matériel mérite une vérification empirique plus adéquate.
Dans la présente étude, les effets d’âge sur !’apprentissage de séquences de stimuli verbaux familiers et non-familiers seront examinés. Une manipulation classique de la familiarité en rappel sériel immédiat est favorisée. Les listes à rappeler seront composées soit de mots ou de pseudo-mots (Besner & Davelaar, 1982 ; Hulme, Maughan & Brown, 1991 ; Richard, 1993). Les pseudo-mots
n’existent pas dans la langue des participants mais ils respectent la structure des mots rencontrés dans la langue du participant et sont en conséquence faciles à prononcer. Comme ces stimuli ne font pas partie du lexique des participants, leur rappel repose essentiellement sur des représentations beaucoup moins riches et familières.
