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Reference
Traitement des visages : le rôle de la symétrie dans l'attraction de l'attention spatiale
LIUZZI, Laurence
Abstract
Les études sur les visages ont permis d'investiguer la reconnaissance de l'identité faciale, d'étudier le rôle des expressions émotionnelles et de mettre en évidence comment ils sont traités au niveau cérébral. Néanmoins, peu d'entre elles ont révélé pourquoi ces stimuli à part attirent notre attention. L'objectif de ce travail consiste à déterminer le rôle de la symétrie verticale contenue dans les visages dans l'attraction de l'attention. En s'appuyant sur le paradigme classique de Posner (1980), nous avons évalué 45 participants (âgés de 20 à 31 ans) dans deux expériences différentes impliquant quatre types de cible : un visage symétrique droit (DS), un non-visage symétrique inversé (IS), un non-visage asymétrique top-heavy (TH) et un non-visage asymétrique bottom-heavy (BH). Nous postulions que la cible DS, contenant de la symétrie et permettant un traitement holistique optimal, serait plus vite détectée que la cible IS qui, elle-même, serait plus vite détectée que les deux autres cibles asymétriques TH et BH. Ainsi, plusieurs ANOVA à mesures répétées ont permis de mettre en [...]
LIUZZI, Laurence. Traitement des visages : le rôle de la symétrie dans l'attraction de l'attention spatiale. Master : Univ. Genève, 2009
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Traitement des visages : le rôle de la symétrie dans
l’attraction de l’attention spatiale
Présenté par : Laurence Liuzzi
Directeur : Dr A. Pegna
1Jury : Dr. R. Maurer
2et Dr. M. Mouthon
31Hôpital cantonal de Genève, laboratoire de neuropsychologie expérimentale Chargé de cours à l’Université de Genève
2Université de Genève, Faculté de Psychologie et des Sciences de l’Education
3Hôpital cantonal de Genève, laboratoire de neuropsychologie expérimentale
MEMOIRE DE MASTER EN PSYCHOLOGIE COGNITIVE 2008 - 2009
Session de juin 2009
2
Résumé
Les études sur les visages ont permis d’investiguer la reconnaissance de l’identité faciale, d’étudier le rôle des expressions émotionnelles et de mettre en évidence comment ils sont traités au niveau cérébral. Néanmoins, peu d’entre elles ont révélé pourquoi ces stimuli à part attirent notre attention. L’objectif de ce travail consiste à déterminer le rôle de la symétrie verticale contenue dans les visages dans l’attraction de l’attention. En s’appuyant sur le paradigme classique de Posner (1980), nous avons évalué 45 participants (âgés de 20 à 31 ans) dans deux expériences différentes impliquant quatre types de cible : un visage symétrique droit (DS), un non-visage symétrique inversé (IS), un non-visage asymétrique top-heavy (TH) et un non-visage asymétrique bottom-heavy (BH). Nous postulions que la cible DS, contenant de la symétrie et permettant un traitement holistique optimal, serait plus vite détectée que la cible IS qui, elle-même, serait plus vite détectée que les deux autres cibles asymétriques TH et BH. Ainsi, plusieurs ANOVA à mesures répétées ont permis de mettre en évidence des résultats semblables à ceux de Posner (1980). Or ces derniers n’ont pas été reproduits dans l’expérience n°2. Ceci est certainement dû à l’ajout d’une tâche d’inhibition. Concernant l’hypothèse de la symétrie, elle n’a pas été confirmée, malgré une tendance statistique dans l’expérience n°1 (F(3,87)=2.50, p=0.07). Cette absence d’effet de la symétrie peut être expliquée notamment par des problèmes de bas niveaux des stimuli et un paradigme expérimental ne demandant pas l’analyse des composants des cibles.
3
Table des matières
Introduction ... 5
La perception des visages ...5
Evidences empiriques montrant le statut particulier des visages ...5
Ontogénèse ...5
Corrélats neuronaux sous-tendant le traitement des visages ...6
Cas cliniques ...9
Le développement de la perception/reconnaissance des visages ...10
Les visages: attracteurs d’attention ...12
Les stratégies de traitement des visages ...13
Chez le nouveau-né et l’enfant ...13
Chez l’adulte ...15
La symétrie ...18
Etude évolutionnaire de la symétrie ...18
Corrélats neuronaux ...19
Données comportementales ...19
Le rôle de l’attention dans la perception des visages ...21
Implications et hypothèses ...22
Méthode de l’expérience n°1 ... 24
Population ...24
Stimuli...24
Procédure ...25
La tâche ...26
Résumé des variables ...29
Analyses statistiques ...29
La normalité ...30
L’homogénéité des variances et des covariances...31
Résultats de l’expérience n°1 ... 32
ANOVA 1 à mesures répétées ...32
Conditions d’application...32
Résultats ANOVA 1 à mesures répétées ...33
ANOVA 2 à mesures répétées ...34
Conditions d’application...35
Résultats ANOVA 2 à mesures répétées ...35
ANOVA 3 à mesures répétées ...37
4
Conditions d’application...37
Résultats ANOVA 3 à mesures répétées ...38
Synthèse des ANOVA à mesures répétées de l’expérience n°1 ...39
Méthode de l’expérience n°2 ... 40
Population ...40
Stimuli...40
Procédure ...40
La tâche ...40
Résumé des variables ...40
Analyses statistiques ...41
Résultats de l’expérience n°2 ... 42
ANOVA à mesures répétées ...42
Conditions d’application...42
Résultats de l’ANOVA à mesures répétées ...43
Synthèse de l’ANOVA à mesures répétées de l’expérience n°2 ...46
Discussion ... 47
Conclusion et futures directions ... 52
Bibliographie ... 53
Annexes ... 57
5
Introduction
Une grande partie de notre réseau neuronal est impliqué dans l’analyse sensorielle. La connectivité des milliers de neurones nous donne la capacité de détecter un visage, un son, une odeur en quelques millisecondes et même de reconnaître un ami ou un rival parmi des centaines de visages. Au cours des trente dernières années, les processus sous-jacents à la détection et à la reconnaissance des visages ont fait l'objet d'une importante approche multidisciplinaire. Nous avons assisté au développement de différentes théories impliquées dans les traitements des visages ainsi qu’à l’apparition de nombreuses études de neuropsychologie qui ont analysé les déficits spécifiques au traitement des visages, suite à des dysfonctionnements du système nerveux central. Puis, des travaux investiguant les corrélats neuronaux par le biais de différentes techniques psychophysiques et de neuroimagerie (IRMf, EEG, PEV…) se sont multipliés. Ils ont tenté de démêler l'extraordinaire complexité du réseau d'aires cérébrales impliquées dans ces différentes opérations sous-jacentes au traitement des visages. Ces études ont pour la plupart révélé la spécificité des visages : ils sont des stimuli à part tant au niveau neuronal que dans leur traitement. Or, peu de recherches ont permis de comprendre ce qui donne aux visages leur pouvoir d’attracteur attentionnel. Ainsi, il nous semble intéressant de poursuivre une réflexion sur ce thème. Nous porterons notre attention sur le rôle de la symétrie verticale contenue dans les visages après un exposé de la littérature récente sur la perception des visages.
La perception des visages
Evidences empiriques montrant le statut particulier des visages
Nous allons commencer par présenter les données de la littérature exposant le statut particulier des visages parmi les stimuli.
Ontogénèse
Le premier élément en faveur d’un statut particulier des visages est l’ontogénèse. Dès 9 minutes de vie, les nouveau-nés montrent une poursuite oculaire pour des visages schématiques et non pour d’autres stimuli (Goren, Sarty & Wu, 1975). Selon Johnson, Dziurawiec, Ellis et Morton (1991), ils suivent également les visages plus longtemps.
D’autres études révèlent que les bébés âgés de 12 à 36 heures de vie montrent une préférence pour le visage de leur mère par rapport à celui d’une femme similaire; ceci pour autant qu’ils aient passé un minimum de 6 heures en sa présence.
6 L’ensemble de ces résultats montre que, très tôt dans l’existence, le traitement des visages occupe une place toute particulière dans les mécanismes de perception.
Nous allons maintenant aborder les corrélats neuronaux spécifiques aux visages.
Corrélats neuronaux sous-tendant le traitement des visages
La mise en avant par des techniques de neuroimagerie de corrélats neuronaux sous-tendant le traitement des visages explique également que l’on peut considérer les visages comme une classe de stimuli à part.
La fusiform face area (FFA) : Kanwisher, McDermott et Chun (1997) ont mis en évidence par IRMf (imagerie par résonance magnétique fonctionnelle) une aire traitant spécifiquement les visages dans des régions extrastriées de l’hémisphère droit. Cette région correspond au gyrus fusiforme droit, appelé plus communément FFA (voir figure 1). Ce gyrus, placé dans la partie ventrale postérieure de l’hémisphère droit, s’active significativement plus quand les participants regardent des visages que quand ils regardent d’autres stimuli tels que des mains, des visages mélangés (scrambled face), des maisons ou des objets du quotidien.
Cette activation de la FFA ne peut être expliquée par une différence de stimuli animés vs.
inanimés. Celle-ci est en effet moins importante lorsque les participants regardent des mains que lorsqu’ ils regardent des visages. Elle n’est d’ailleurs pas non plus due à la présence de cheveux comme le prétendaient Sinha et Poggio (1996) car, quand les cheveux sont cachés sous un chapeau, la FFA est autant activée que quand ils sont visibles. L’activation de la FFA n’est également pas le fait de caractéristiques de bas niveau, car elle est plus importante pour les visages que pour des visages mélangés (scrambled face).
Cette activation de la FFA est latéralisée à droite même s’il existe, selon les auteurs, une activation de la FFA de l’hémisphère gauche.
7 Il semble intéressant de souligner que la FFA s’active également lors de la présentation de visages schématiques suggérant un visage (smiley). La symétrie verticale permettrait-elle alors d’expliquer le lien qu’il peut y avoir entre un smiley et un visage ?
La distribution neuronale : Certains auteurs comme Haxby, Hoffman et Gobbini (2000) ont proposé un modèle de la distribution neuronale du traitement des visages. Selon eux, le sulcus temporal supérieur, appelé STS, est impliqué dans l’extraction des expressions faciales, la perception des mouvements faciaux et les aspects changeant du visage (expression, direction du regard, orientation de la tête). Quant à la FFA, elle est impliquée dans la perception des aspects invariants et, par conséquent, dans la reconnaissance de l’identité des visages. Ils ont mis en place une expérience pouvant dissocier ces deux types de traitement pendant laquelle l’activité de ces deux aires était visualisée par IRMf. La première tâche consistait à fixer l’orientation du regard tandis que la deuxième demandait aux participants de se préoccuper de l’identité des visages. Les résultats ont effectivement révélé une dissociation entre ces deux types de traitements et une activation différente selon la tâche demandée.
L’ensemble de ces études révèle le statut particulier des visages. Leur traitement active des aires cérébrales spécifiques pour l’extraction d’indices invariants (identité) et d’autres pour les indices changeants (expression, regard) au sein d’un visage. Ces recherches suggèrent également l’activation d’autres aires faisant partie du système annexe telles que le sulcus intrapariétal (mouvement des yeux), l’amygdale (expressions faciales émotionnelles), l’insula Gyrus fusiforme
(T4)
Figure 1 : Coupe IRM 3D T1 montrant le gyrus fusiforme (T4) (Lévêque, Sabbah, Ait-Ameur &
Cordoliani, 2002).
8 (expression de dégoût), le cortex somatosensoriel (expressions faciales complexes) ainsi que d’autres moins spécifiques aux visages mais toutes aussi importantes.
En plus de corrélats neuronaux spécifiques aux visages, il existe également un déroulement temporel spécifique au traitement des visages. En effet, il est possible actuellement d’identifier à quel moment le visage est traité dans le cerveau grâce à des études d’électro et de magnétoencéphalographie.
Le déroulement temporel : Des expériences de potentiels évoqués (PEV) ont permis de mettre en évidence l’existence d’un pic avec une composante négative entre 150 et 180 ms après la présentation d’un visage, d’éléments du visage (yeux, bouche, nez) ou encore d’un smiley. Le traitement des visages possède alors une onde spécifique à l’encodage des visages appelée N170 indiquant à quel moment ils sont traités. Selon Bentin, Allison, Puce, Perez et McCarthy (1996), la N170 est caractéristique des visages car elle n’apparaît qu’en leur présence. Cinq expériences ont été menées afin de vérifier si l’effet de la N170 était bien lié aux visages humains et non pas à des éléments du corps (main vs. visage), ni aux visages d’êtres vivants (visage vs. chat) et ni à un traitement global du visage (visages inversés vs. visages droits). Il faut noter que la N170 est plus importante pour les yeux, puis pour les visages et enfin pour le nez et la bouche. Ceci laisse à penser que la N170 serait spécifique aux visages humains mais encore davantage aux yeux. La symétrie verticale contenue dans les visages serait-elle à l’origine de ce phénomène ?
Bentin et al. (1996) ainsi que Itier et Taylor (2004) ont observé une N170 de plus grande amplitude pour les visages inversés que pour les visages droits, tant chez l’adulte (voir figure 2) que chez l’enfant de 8 ans et le nourrisson (Haan, Pascalis & Johnson, 2002 cité par Pascalis, Rotsaert & Want, 2005).
Figure 2 : Tracé représentant la N170 pour tous les types de stimuli présentés avec les électrodes dans la région parieto-occipitale (Itier & taylor, 2004)
9 La symétrie verticale permettrait-elle alors d’expliquer la présence d’une N170 pour un visage inversé et un visage droit ?
La présence d’une onde spécifique à l’encodage des visages, retrouvée dans un grand nombre d’études (Bentin et al., 1996 ; Itier & Taylor, 2004 ; Eimer, 2000), est un argument supplémentaire en faveur d’un statut particulier des visages.
Le développement d’autres techniques d’imagerie des fonctions cérébrales a également permis de le confirmer. Liu, Higuchi, Marantz et Kanwisher (2000) ont montré qu’après avoir trouvé des réponses spécifiques aux visages en IRMf et en PEV, il existait une réponse spécifique aux visages avec la MEG (voir figure 3). En effet, il existe une onde magnétique
~170 ms (M170) après l’apparition d’un visage provenant non seulement de la FFA mais aussi d’autres sites.
Après avoir montré l’existence de corrélats neuronaux sous-jacents au traitement des visages ainsi que des ondes EEG/MEG qui leur sont spécifiques, nous allons maintenant nous intéresser à des cas cliniques issus de la recherche en neuropsychologie. Ces derniers révèlent la présence de pathologies n’affectant que le traitement des visages.
Cas cliniques
Les études de neuropsychologie clinique (Eimer, 2000 ; Steeves et al. 2006) sur des patients atteints de prosopagnosie (incapacité à reconnaître les visages familiers) ou d’agnosie visuelle (incapacité à reconnaître les objets) ont, tout d’abord, mis en évidence une double dissociation entre le traitement des visages et celui des objets impliquant des capacités fonctionnellement distinctes et des aires anatomiques différentes. Puis, elles ont aussi permis de distinguer entre deux sous-traitements: l’identification/reconnaissance et la perception/catégorisation des visages.
Figure 3 : Les réponses M170 de l’hémisphère droit de différents senseurs occipito-temporaux (liu et al., 2000)
10 La prosopagnosie : Comme nous l’avons dit précédemment, la FFA est une aire spécifique pour le traitement des visages. Cependant, certaines études de cas en IRMf (Steeves et al., 2006) ont présenté un patient (DF) souffrant d’une profonde prosopagnosie malgré une FFA intacte. Ils se sont aperçu que cette aire s’activait pendant la tâche de catégorisation réussie par DF et non lors de la tâche d’identification. Cette dernière ne fut pas réussie par DF malgré une FFA intacte. Dès lors, les auteurs se sont demandé si le traitement des visages dépendait d’autres régions cérébrales. Chez le groupe contrôle, l’identification d’un visage activait, en effet, une autre région appelée OFA (occipital face area). Elle serait spécifique aux traitements de haut niveau (genre, émotion, identité) tandis que la FFA serait, elle, spécifique à la catégorisation du stimulus présenté.
Malgré ces différences de traitement, les patients prosopagnosiques présentent une N170 spécifique aux visages. Ceci s’explique par le fait que leur capacité à distinguer un visage d’un non-visage est intacte. En ce qui concerne la M170, les résultats de Harris, Duchaine et Nakayama (2005) sont contradictoires et diffèrent selon les patients. L’étude des traitements des visages est ainsi complexe.
Après avoir évoqué des cas d’affections propres au traitement des visages, nous allons nous interroger sur le développement de cette fonction cognitive.
Le développement de la perception/reconnaissance des visages
A présent, il est important de se demander si la reconnaissance des visages est innée, inscrite dans nos gènes ou plutôt acquise au fil de nos expériences. Des études de neuropsychologie ont permis d’avoir des éléments de réponses.
Farah, Rainowitz, Quina et Liu (2000) ont exposé le cas d’un patient (Adam) âgé de 16 ans lors de l’étude et qui fut atteint d’une méningite streptocoque un jour après sa naissance. Il n’a donc pas pu acquérir de l’expérience dans la reconnaissance des visages. A 6 ans, un CT-scan révèle des lésions bilatérales occipitales et occipito-temporales. Cette région est typique d’une prosopagnosie acquise à l’âge adulte, même si elle dépasse de loin, la seule lésion de la FFA (Liu et al. 2000). Adam montre jusqu’à 9 ans un développement neurologique normal, malgré une vision déficitaire et une reconnaissance visuelle perturbée.
Puis, il commence à se plaindre de difficultés à reconnaître les visages. Ses difficultés semblent trop importantes pour n’être dues qu’à sa faible acuité visuelle. Il présente le profil typique d’un prosopagnosique. Les tests évaluant sa capacité à reconnaître des visages ont mis en évidence aucune difficulté à identifier les divers éléments d’un visage. Par contre, il
11 fut incapable de catégoriser des visages familiers vs. non familiers malgré une performance normale à un test de matching. Bien avant de pouvoir reconnaître un visage, l’organisation de notre cerveau comprend donc, une aire spécifique au visage. Pour Farah et al. (2000) ces données prouvent l’existence d’un traitement des visages inné, inscrit dans notre génome.
Des auteurs comme Gauthier, célèbre pour ces greebles (voir figure 4), sont cependant convaincus que la reconnaissance des visages s’acquiert avec l’expérience. Gauthier, Tarr, Anderson, Skudlarski et Gore (1999) ont voulu savoir si la FFA droite s’activait aussi pour des experts en greebles, après une longue phase d’apprentissage. La FFA serait alors une aire spécifique à l’expertise visuelle plutôt qu’une aire spécifique aux visages.
L’expérience de Gauthier et al. (1999) a consisté à créer deux groupes de sujets : le groupe de novices sans apprentissage et le groupe d’experts avec un apprentissage intensif pour reconnaître les différents types de greebles. Les données d’IRMf avant l’entraînement montrent une activation plus forte de la FFA droite pour les visages que pour les greebles pour les deux groupes de sujets. Ce résultat était attendu. Par contre, après entraînement, la FFA droite des sujets du groupe d’experts s’active autant pour les greebles que pour les visages tandis que pour les novices en greebles, elle ne s‘active que pour les visages.
Gauthier et al. (1999) interprètent ces résultats comme la preuve d’une FFA droite spécifique à l’expertise visuelle.
Le débat reste toujours ouvert car d’autres études, utilisant une technique plus courante pour localiser les régions spécifiques aux visages, ne retrouvent pas ces résultats. Ainsi, Rhodes, Byatt, Michie et Puce (2004) estiment que la FFA est bien une aire spécifique aux visages et non à l’expertise visuelle.
Figure 4 : Les greebles classés selon leur genre et leur famille (Gauthier & Tarr, 1997)
12 Après avoir abordé le développement de la reconnaissance des visages et après avoir mis en évidence qu’elle est présente très tôt dans le développement, voire inscrite génétiquement, nous allons nous intéresser aux différents traitements qui sont directement portés sur les visages. Ceci nous permet ainsi d’aborder le point central de notre recherche : le visage comme attracteur d’attention. Est-ce dû à sa configuration globale, la présence des yeux dans la partie supérieure, les émotions ou encore la symétrie verticale ?
Les visages : attracteurs d’attention
Deux études ont montré qu’effectivement les visages attiraient l’attention plus que d’autres objets. L’étude de Vuilleumier (2000) a montré que des patients avec une héminégligence gauche montraient une plus importante négligence quand les objets présentés du côté ipsilatéral à la lésion (côté non négligé) étaient des visages droits que quand il s’agissait des visages mélangés (scrambled face). Les auteurs ont conclu que l’attention était modulée par les stimuli et surtout que les visages étaient des attracteurs d’attention. Cette conclusion est proche de celle de Ro, Russell et Lavie (2001) qui ont montré dans une flicker tâche que le remplacement d’un objet par un visage était plus rapidement détecté que lorsqu’il s’agissait d’un non-visage (voir figure 5). L’apparition d’un visage attire donc plus rapidement l’attention, est-ce à cause de la symétrie verticale contenue dans le visage ?
D’autres études ont démontré le pouvoir attracteur des visages par le biais des expressions faciales émotionnelles. Vuilleumier et Schwarz (2001) constatent que des patients héminégligents montrent une extinction contralésionnelle moins importante pour les visages
Figure 5 : Moyenne des temps de réaction (ms) et ses écart-types pour la détection du changement de chaque catégorie de l’expérience 1 (Rio et al., 2001)
13 que pour les formes, les visages mélangés ou les noms de personnes familières. Ceci indique que les visages se distinguent des autres stimuli malgré un déficit d’attention du côté contralésionnel. De plus, les visages avec des expressions de colère ou de joie semblent encore mieux détectés que les visages neutres. Des résultats similaires ont été retrouvés par Pegna, Caldara-Schnetzer et Khateb (2008) révélant une meilleure détection des visages émotionnels chez un patient souffrant de simultanagnosie (incapacité à reconnaitre plus d'un objet à la fois). Ainsi, les émotions contenues dans les visages semblent être un autre élément expliquant l’attraction de l’attention pour les visages.
Maintenant que nous savons que les visages sont des attracteurs d’attention, nous allons aborder les différentes conceptions existantes qui expliquent cette attraction avant de donner notre conception intégrant la symétrie verticale.
Les stratégies de traitement des visages
Avant d’exposer des résultats d’études sur les diverses stratégies de traitement des visages mises en place en fonction de l’âge ou des conceptions des auteurs, il semble important d’expliquer en quelques mots quelles sont ces stratégies et en quoi elles consistent.
Nous commencerons par la stratégie appelée traitement des traits locaux ou traitement des éléments. Celle-ci conçoit que ce sont les éléments du visage qui nous attirent comme les yeux chez les enfants.
La seconde stratégie abordée se nomme le traitement configural. Selon celle-ci, l’attraction de l’attention pour les visages s’explique par les relations entre les différents éléments du visage.
La troisième et dernière stratégie se nomme le traitement holistique. Selon cette stratégie, un visage est reconnu non pas sur la base des éléments qui le composent pris un par un mais, il est traité comme un tout émergeant de ces éléments.
Ces stratégies ainsi définies, nous allons exposer quelques résultats d’études faites chez le nouveau-né, l’enfant et l’adulte pour montrer comment le traitement des visages évolue au fil du développement.
Chez le nouveau-né et l’enfant
De nombreuses études ont tenté de comprendre pourquoi les bébés étaient plus attirés par les visages que par d’autres stimuli. Certaines ont montré que la préférence des nouveau-
14 nés pour les visages dérive d’un mélange entre les propriétés structurales des patterns tels que des visages et les contraintes du système sensoriel immature des nouveau-nés (Simioin, Macchi Cassia, Turati & Valenza, 2001). Ce qui attirait le nouveau-né serait alors une configuration dans laquelle la plupart des éléments sont contenus dans la partie supérieure et ceci même quand la relation entre les éléments compris dans l’espace du visage ne sont pas placés à l’endroit correct. Les visages sont des stimuli qui possèdent une telle configuration spatiale mais d’autres stimuli l’ont aussi. Mais alors pourquoi les visages sont-ils préférés ? Simioin et al. (2001) parlent d’une préférence pour les formes géométriques courbes plutôt qu’à angles droits. Ceci explique qu’ils préfèrent les visages aux autres stimuli géométriques. De plus, leur préférence pour des stimuli avec plus d’éléments dans la partie supérieure est due à une tendance attentionnelle qui dérive de contraintes endogènes de leur système visuel immature plus sensible au champ visuel supérieur. Ainsi contrairement aux adultes, les nouveau-nés ne différencient pas les visages droits des non-visages top heavy. Chez le nouveau-né, l’attrait pour les visages semble indissociable de celui pour les yeux. Est-ce toujours le cas quand l’enfant grandit ?
Taylor, Edmonds, McCarthy et Allison (2001) ont montré que, chez des enfants de moins de 11 ans, l’amplitude et la latence de la N170 divergaient pour les yeux et les visages. La N170 était plus large en amplitude et plus courte en latence pour les yeux par rapport aux visages (voir figure 6).
En terme de traitement des visages, ceci signifie que cette attraction pour les yeux, insérés dans un visage droit ou un non-visage top heavy, reflète une préférence pour un traitement non configural ou un traitement des éléments. Il consiste en une reconnaissance du visage basée sur l’analyse locale des éléments qui le composent tels que le nez, les yeux, la Figure 6 : Les latences et amplitudes moyennes de la N170 à travers les groupes d’âge (Taylor et al., 2001)
15 bouche ; ces éléments diffèrent en taille, en dimension, en texture, en forme ainsi qu’en couleur. Par conséquent, les enfants traitent peu la configuration globale du visage. Le traitement configural se développerait davantage avec l’âge adulte. Plus complexe, ce traitement requiert un développement long pour atteindre l’expertise adulte. Carey et Diamond (1977) (cité par Pascalis et al., 2005) ont constaté, dans une étude comportementale où les enfants étaient plus âgés, qu’ils étaient plus affectés par l’effet d’inversion des visages (voir figure 7).
Le traitement configural se met en place avec l’âge et empêche la reconnaissance des visages inversés qui est plus aisément réussie avec un traitement des éléments. Cette fonction cognitive doit être insérée dans une vision développementale où d’autres capacités cognitives (mnésiques et attentionnelles) et exécutives s’améliorent également.
Chez l’adulte
A l’âge adulte, les trois conceptions coexistent. Selon Tanaka et Farah (1993), la représentation du visage est un mélange entre des informations sur les éléments et leur configuration. Par conséquent, un visage est reconnu non pas sur la base de ces éléments pris un par un mais comme un tout, une gestalt émergeant de ces éléments. Cette conception est appelée traitement holistique. Dans une tâche de reconnaissance, l’identité d’un élément est reconnue plus précisément (le nez de Larry) lorsque ce dernier est inclus dans un visage (le nez de Larry dans le visage de Larry) que lorsqu’il est isolé. Ceci n’est pas le cas lorsqu’il est inclus dans un visage mélangé (scrambled face), dans un visage inversé ou dès lors que les distances entre les éléments sont manipulées. Cet effet est spécifique aux visages car il ne fonctionne pas avec les éléments d’une maison par exemple (Tanaka & Sengco, 1997). Tanaka et al. (1997) et Tanaka et al. (1993) concluent alors que
Figure 7 : L’exactitude des réponses d’enfants pour la reconnaissance de visages et maisons présentés à l’endroit et à l’envers (Carey et Diamond, 1977 cité par Pascalis et al., 2005)
16 les visages sont traités holistiquement. L’étude de Boutet et Chaudhuri (2001 cité par Maurer et al., 2002) renforce une nouvelle fois l’importance du traitement holistique pour les visages non-inversés. Les auteurs ont montré un avantage à distinguer deux visages superposés en transparence tant que leur inclinaison ne dépassait pas 45° (voir figure 8). La présence de deux entités différentes dans le même espace est visible par le fait que chaque visage est perçu comme une gestalt. Au-delà de 45°, le traitement holistique est difficilement applicable et nous sommes moins rapides.
Figure 8 : Visages superposés issus de Boutet et Chaudhuri (2001 cité par Maurer et al., 2002)
Pour d’autres auteurs, les visages sont analysés par un traitement configural des informations contenues dans un visage. Ceci consiste en une analyse des distances spatiales entre les éléments d’un visage (Leder, & Bruce, 2000). Deux sous-traitements se distinguent : un de premier ordre spécifiant les relations catégorielles entre les éléments (exemple les yeux sont au-dessus de la bouche, la bouche est sous le nez) - un de deuxième ordre indiquant les distances décrivant les propriétés relationnelles de premier ordre en termes relatifs et absolus (exemple la bouche est placée x cm sous le nez). Chaque individu partage les mêmes propriétés relationnelles de premier ordre mais diffère en termes de propriétés de deuxième ordre. C’est sur cette différence de forme ou d’espace/distance des éléments que repose la reconnaissance de l’identité des individus. L’homme a la capacité de distinguer des variations minimes entre ces distances (Maurer, Le Grand et Mondloch, 2002). En effet, Freire, Leeô et Symons (2000 cité par Maurer et al., 2002) ont montré que lors de présentation de visages inversés, les participants avaient des difficultés à reconnaître l’identité des visages même s’ils continuaient à détecter les relations de premier ordre. Les participants détectaient toujours les visages mais ils n’étaient plus capables de les différencier sur la base de l’analyse des distances entre les éléments (configuration de deuxième ordre).
17 Ces deux conceptions, traitement holistique et configural, semblent en désaccord. Selon Leder et Bruce (2000), le traitement holistique n’explicite pas les relations spatiales entre les éléments contrairement au traitement configural. Il est néanmoins possible selon Maurer et al. (2002), de relier ces deux conceptions. Si les propriétés relationnelles de premier ordre sont détectées alors un traitement holistique est possible ; le stimulus peut être traité comme une gestalt. Il est alors difficile de dissocier les éléments du visage un à un ; ils sont fortement intégrés les uns aux autres. Par contre, si les éléments du visage sont mélangés (scrambled face), les propriétés relationnelles de premier ordre ne sont alors plus respectées et le traitement holistique est difficile à effectuer. Le même phénomène se produit si le visage est inversé.
De plus, Leder et Carbon (2006) ont montré que le changement de propriétés de deuxième ordre affecte la reconnaissance des éléments du visage mais pas la reconnaissance des éléments des objets. Ceci signifie que les visages sont traités holistiquement, selon des propriétés relationnelles de premier ordre tandis que les objets tels que des maisons sont traités isolément par un traitement des éléments et ne sont donc pas affectés par l’inversion (Leder & Carbon, 2006). L’inversion d’un visage rend difficile la mise en place de ces trois traitements.
Le fait que les visages soient traités de manière spécifique/holistique prouve une fois de plus que les visages appartiennent bien à une classe de stimuli à part. La symétrie verticale serait-elle importante dans le traitement des visages en parallèle au traitement holistique ? Avec le développement et l’expertise adulte, il semble que les yeux restent toujours un élément important dans la perception du visage. Plusieurs études l’ont montré. Lewis et Edmonds (2003) ont présenté aux participants des visages comprenant une barre pouvant cacher le front, les yeux, le nez, la bouche ou encore le menton. Ils devaient décider le plus rapidement possible si la scène visuelle contenait ou non un visage. Les résultats ont révélé un net désavantage pour les visages dont les yeux étaient masqués. Ces résultats sont congruents avec l’étude d’Orban de Xivry, Ramon, Lefèvre et Rossion (2008) portant sur des patients prosopagnosiques. Les auteurs ont montré que dans une tâche de reconnaissance, contrairement aux sujets contrôles, les personnes avec prosopagnosie fixaient moins la partie supérieure du visage contenant les yeux ; ils focalisaient leur regard essentiellement sur la bouche. Selon les auteurs, la partie supérieure du visage serait moins relevante pour ces patients. En effet, étant trop riche en éléments, afin d’être une région cruciale dans la reconnaissance, elle requerrait la mise en place d’une perception holistique difficile. Ils
18 préfèrent alors se concentrer sur un seul élément (la bouche) plutôt que sur les différents éléments de la partie supérieure pris un par un.
Après avoir exploré la littérature sur la perception des visages, nous allons nous concentrer sur la symétrie qui constitue, selon nous, un élément important dans l’explication de l’attraction de l’attention par les visages.
La symétrie
Il s’agit d’expliquer la raison pour laquelle notre attention s’est portée sur la symétrie verticale.
Notre réflexion sur la symétrie verticale découle directement des écrits de Dennett (1993).
Dans La conscience expliquée, il parle de la symétrie verticale comme étant un élément permettant d’anticiper les obstacles. Selon lui, l’Homme est capable, depuis des millions d’années, de distinguer les « choses qui [le] menacent » et les « choses qui [le] touchent ».
L’être humain était déjà sensible aux structures dotées d’un axe de symétrie telles que des animaux ou des Hommes qui lui faisaient face. Ceci lui a donc permis d’être vigilant à la présence d’animaux ou d’êtres humains et ainsi d’identifier rapidement la menace d’un prédateur, la présence d’un(e) compagnon (compagne) potentiel(le) ou celle d’un(e) rival(e) possible. Il nous semble alors pertinent de considérer la symétrie comme étant un élément important dans la perception des visages. D’autres auteurs contemporains se sont intéressés à la symétrie et tout particulièrement à deux théories pouvant expliquer notre attraction pour les visages symétriques.
Etude évolutionnaire de la symétrie
La symétrie a toujours été considérée, chez l’homme, comme un élément symbolisant un bon potentiel génétique. Celle-ci reflèterait un développement de qualité permettant de résister aux perturbations environnementales. Elle corrèle alors avec le taux d’attraction d’une personne. En effet, de nombreuses études ont montré que l’évaluation de l’attractivité d’un individu est sensible à la symétrie faciale. Jones, Little et Perrett (2003) se sont interrogés sur les raisons qui expliqueraient que certaines personnes préféreraient les visages symétriques aux visages asymétriques. Selon eux, ils existent deux théories :
La théorie évolutionnaire explique que les visages symétriques sont attractifs à cause de leur bonne santé apparente.
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La théorie perceptuelle considère que l’attraction pour les visages symétriques est due au système visuel humain. Ce dernier traite les stimuli symétriques plus facilement que les stimuli asymétriques. Ceci correspond à un biais perceptif pour les stimuli symétriques.
Afin de tester ces deux théories, les auteurs ont demandé aux participants de choisir parmi des visages symétriques et asymétriques droits (DS) et inversés (IS). Les résultats montrent un effet d’inversion (visages droits préférés aux visages inversés) pour les visages symétriques ainsi qu’une préférence pour les visages symétriques du sexe opposé à celui du participant. Ceci va dans le sens de la théorie évolutionnaire. La symétrie semble donc être traitée facilement et rapidement par notre cerveau. Elle pourrait, par conséquent, être un élément supplémentaire expliquant l’orientation de l’attention vers les visages.
Corrélats neuronaux
La présence de régions cérébrales sensibles spécifiquement à la symétrie contenue dans les visages est un autre élément d’explication de l’attraction des visages. Chen, Kao et Tyler (2007) ont également voulu montrer l’importance de la symétrie. La FFA, le gyrus occipital inférieur et moyen, des régions entourant le STS et l’IOS (sulcus intraoccipital) sont des aires activées spécifiquement par des visages et non par des images mélangées. De plus, l’OFA (occipital face areas) serait activée dans le traitement de la symétrie des visages tandis que MOG (gyrus occipital moyen) et l’IOS traiteraient la symétrie contenue dans les visages et dans les images mélangées. Enfin, le traitement des visages par le FFA et l’OFA serait bien holistique et relativement indépendant du point de vue par lequel le visage est regardé.
L’ensemble de ces résultats prouvent l’existence d’une aire spécifiquement dédiée au traitement de la symétrie contenue dans les visages. Ce qui confirme l’importance de la symétrie dans l’attraction de l’attention pour les visages.
Données comportementales
Une autre équipe de chercheurs (Macchi Cassia, Kuefner, Westerlund & Nelson, 2006) a voulu savoir comment l’arrangement des éléments up-down (droit vs. inversé) et la symétrie verticale (symétrique vs. asymétrique) étaient traités. Pour cela, elle a utilisé quatre types de cible (voir figure 9) :
20 Les participants devaient effectuer une tâche de jugement de l’orientation des visages c’est- à-dire définir si l’orientation des visages était droite ou inversée et ceci le plus vite possible.
Les résultats comportementaux ont montré une meilleure précision de réponse pour les visages symétriques que les visages asymétriques. Un effet de l’arrangement des éléments up-down sur le temps de réponse a été constaté : les temps de réponse sont plus courts pour les visages top-heavy que pour les visages bottom-heavy. Une interaction entre ces deux variables a également été montrée. Celle-ci explique que le type de cible ST induit les réponses les plus rapides et les plus précises par opposition aux trois autres types de cible (SB, AT, AB) qui ne diffèrent pas significativement les uns des autres (voir figure 10).
Il est question, à présent, de montrer en quoi l’attention est une notion importante dans l’étude de la perception des visages.
Figure 9 : Exemples de quatre catégories de stimuli utilisés (Macchi Cassia et al., 2006)
Figure 10 : la précision moyenne (A) et le temps de réaction moyen (ms) (B) pour les quatre stimuli avec les écarts-types (Macchi Cassia et al., 2006)
21
Le rôle de l’attention dans la perception des visages
La perception d’un visage ne peut se faire sans que l’individu en soit conscient. Pour Vuilleumier, Sagiv et al. (2001), un vaste réseau neuronal modulé par un traitement attentionnel et comportant le cortex pariétal ainsi que les régions frontales est nécessaire à la conscience visuelle. La présence de ce traitement attentionnel est donc indispensable.
Michael I. Posner est l’un des auteurs qui s’est penché le plus sur la question de l’attention. Il considérait qu’un traitement visuel était seulement possible après recrutement de l’attention.
Ses travaux ont permis de créer un paradigme permettant d’étudier la manière dont l’attention visuelle s’oriente dans l’espace (Posner, 1980). Dans cette tâche étudiant l’attention covert (sans déplacement des yeux), les yeux restent toujours fixés au centre car l’attention peut être dissociée du point de fixation des yeux (Posner, Nissen et Ogden, 1978).
Posner distingue deux versions : l’une étudiant l’orientation endogène, l’autre l’orientation exogène. Dans la version endogène, l’indice est central, informatif comme une flèche et consiste à attirer l’attention de manière volontaire vers une région spatiale. Dans la deuxième version, l’indice est sensoriel, périphérique et doit attirer l’attention de manière automatique vers une région spatiale. Dans la version initiale du paradigme, 80 % des essais possèdent un indice valide indiquant la bonne position de la cible. Dans les 20 % restant, l’indice est dit « non-valide » car il indique la position opposée à la cible. Selon les expériences, il existe également un indice neutre ne donnant aucune information sur la position de la cible. Le participant doit appuyer sur le bouton réponse le plus rapidement possible à l’apparition de la cible. Les temps de réaction sont chronométrés. Selon Posner (1980), les temps de réaction à l’apparition de la cible sont plus courts pour les essais valides que non-valides. Il explique ce phénomène par la mise en place de trois opérations mentales successives impliquées dans l’orientation de l’attention :
Désengagement du focus attentionnel de la position actuelle qui peut être mesuré en soustrayant les temps de réaction de la condition valide de ceux de la condition non-valide.
Déplacement du focus attentionnel vers une nouvelle localisation (sens de la flèche) ce qui permet au participant de parcourir l’espace entre deux localisations.
Engagement du focus attentionnel vers la nouvelle localisation (la cible) pouvant être mesuré par le temps de réaction (ms) dans la condition avec indice valide.
Si l’indice est non-valide, le sujet devra à nouveau désengager son attention de la position erronée. Puis, il déplacera son focus attentionnel sur la cible (se trouvant à l’opposé) pour finalement engager son attention sur la cible. Son temps de réponse sera, par conséquent, plus long.
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Implications et hypothèses
Dans la première partie du travail, nous avons exploré la littérature sur les éléments pouvant expliquer l’orientation de l’attention vers les visages. Notre objectif est de poursuivre la recherche dans ce domaine. Pour ce faire, nous avons choisi de nous intéresser aux effets de la symétrie verticale contenue dans les visages. Il s’agit de déterminer si celle-ci peut être un autre élément d’explication. Afin de mettre en évidence le rôle de la symétrie, notre expérience doit tester l’attention visuelle. Il nous paraît alors adéquat d’utiliser le paradigme de Posner (Posner, 1980) puisqu’il a prouvé à maintes reprises sa robustesse. En variant le type de cible - visages symétriques vs. visages asymétriques ainsi que le type d’indice - incongruent vs. congruent, il sera possible de comparer les temps de réaction des participants pour détecter la présence d’un visage vs. non-visage.
Nos hypothèses sont les suivantes :
a. Posner (1980) montre une facilitation de l’attention à détecter une cible si l’indice est congruent. Ainsi, les temps de réaction (ms) sont plus courts dans la condition congruente que dans la condition incongruente.
H1 : Les temps de réaction (TR) pour les quatre types de cibles (DS, IS, TH, BH) sont plus courts dans la condition congruente (indice valide) que dans la condition incongruente (indice non-valide).
H0 : Les temps de réaction pour les quatre types de cibles (DS, IS, TH, BH) ne se différencient pas dans la condition congruente (indice valide) et dans la condition incongruente (indice non-valide).
Si H1 est vraie, alors les résultats sont semblables à ceux de l’étude de Posner (1980).
b. Etant donné qu’un grand nombre d’études a montré le rôle prépondérant d’un traitement holistique sur les visages (Tanaka & Farah, 1993) ainsi que l’importance de la symétrie verticale dans l’attraction de notre attention vers les visages (Jones et al., 2003), nous émettons une seconde hypothèse :
H1 : Le visage droit symétrique est plus rapidement perçu que le visage inversé, qui sera lui-même plus vite détecté que les deux autres types de cible asymétrique (TH et BH).
H0 : Les temps de réaction pour les quatre types de cibles ((DS, IS, TH, BH) ne se différencient pas.
23 En effet, le visage droit permet la mise en place d’un traitement holistique optimal et la détection de la symétrie verticale. Ceci est moins évident pour le visage inversé car il est plus difficile d’y effectuer un traitement holistique; la symétrie verticale contenue dans la cible peut néanmoins attirer l’attention visuelle. Nous nous attendons ainsi à retrouver un effet de l’inversion des visages (Leder & Bruce, 2000). Pour les deux autres types de cibles asymétriques (TH et BH), il est par contre beaucoup moins évident d’y effectuer un traitement holistique et impossible de percevoir la symétrie verticale. Les temps de réponse devraient alors être plus longs. Les résultats attendus sont proches de ceux de l’étude de Macchi Cassia et al. (2006) présentée précédemment.
Si H1 est vraie, alors ceci signifiera que la symétrie verticale contenue dans les visages est un élément qui oriente l’attention.
Après avoir exposé nos hypothèses opérationnelles, nous allons aborder les éléments méthodologiques du travail en décrivant la population, les stimuli, la procédure expérimentale, la tâche ainsi que les variables. Puis, nous donnerons les principaux résultats.
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Méthode de l’expérience n°1
Population
Trente sujets tout-venant, âgés de 20 à 31 ans (m= 23.8; s= 2.8), ont participé à cette expérience (16 femmes et 14 hommes). Tous droitiers et bien portants, ils possédaient une acuité visuelle normale ou corrigée. Ces participants faisaient ou avaient fait partie de la population estudiantine.
Stimuli
Les stimuli sont issus de la base de données Faces AR. Ils ont été créés à partir de photographies de vrais visages en couleur, de qualité équivalent et prises dans le plan frontal. Tous les visages choisis possédaient une expression faciale neutre. Au final, douze visages d’hommes et un visage de femme ont été sélectionnés. Ils ont été transformés individuellement avec le logiciel Adobe Photoshop CS3 Standard 10.0, puis ils ont été convertis en noir et blanc. Pour contrôler au mieux les facteurs de bas niveau, les ombres ont été supprimées par ajustement manuel du contraste et le taux de pixel a été comparé et égalé. Seuls les yeux, les sourcils, la bouche et le nez ont été conservés et insérés dans un ovale qui recréait la forme du visage. Ce dernier possède un angle visuel de 4.46° (distance croix de fixation-bord extérieur de la cible = 4.3 cm et distance sujet-écran = 55 cm) et mesure 3.5 cm de hauteur et 2.5 cm de largeur. Les éléments cités ont été insérés de quatre manières différentes afin de créer quatre types de cible (voir figure 11). Il existe alors cent stimuli différents. L’écart entre chaque élément du visage a été contrôlé manuellement pour l’ensemble des stimuli créés.
Le type de cible DS est un visage symétrique à l’endroit. Le type de cible IS représente un non-visage symétrique inversé dans lequel les yeux ont été abaissés au niveau de la bouche et cette dernière élevée au niveau des yeux. Il est important de souligner que la symétrie des visages DS et IS a été manipulée manuellement afin de la rendre la plus optimale possible.
Ainsi, les yeux ont été placés de part et d’autre du nez à égale distance et la bouche a également été placée sous le nez de manière centrée.
Le type de cible TH se caractérise par un non-visage asymétrique où les yeux sont en haut et la bouche est en bas. Ce type de stimuli est appelé communément top-heavy. Finalement, le type de cible BH dit bottom-heavy est un non-visage asymétrique dans lequel les yeux sont placés en bas et la bouche en haut. Afin d’éviter une surcharge d’éléments au même
25 endroit pouvant créer un déséquilibre de bas niveau, l’inclinaison du nez et de la bouche ainsi que la latéralisation des yeux ont été manipulés dans les types de cible TH et BH.
Procédure
Au début de chaque passation, les sujets ont rempli, une version réduite de l’Edinburgh Handedness Inventory (Oldfield, 1971) afin de s’assurer de leur latéralité manuelle et de définir avec quel index ils allaient réaliser la tâche. Puis, ils ont répondu à un questionnaire confidentiel pour vérifier l’absence d’antécédents neurologiques et/ou psychiatriques ainsi que pour connaître la présence d’une éventuelle mauvaise acuité visuelle. Les sujets étaient placés face à un écran d’ordinateur. Ils effectuaient une tâche de temps de réaction dans laquelle ils devaient répondre le plus rapidement possible, avec leur index, aux stimuli qui apparaissaient d'un côté ou de l'autre de la croix de fixation. Cette tâche utilise le paradigme de Posner basé sur l’attention covert (sans déplacement des yeux). Il s’agit d’un paradigme Figure 11 : L’un des 13 visages (au centre) issu de la base de données Faces AR et les quatre types de cible créés avec Photoshop à partir de ce visage.
26 d’indiçage attentionnel visant à mesurer la capacité de déplacement du foyer attentionnel.
L’expérience comporte deux parties (blocs) séparées par une pause. Les cent stimuli créés apparaissent chacun quatre fois et sont répartis dans les deux parties de manière randomisée (200 stimuli par partie) (voir figure 14).
La tâche
Le sujet fixe une croix de fixation placée au centre de l’écran durant 1000 ms puis un indice de la forme d’une flèche survient pendant 100 ms. La croix de fixation réapparaît ensuite, pour une durée de 600 ms ou 900 ms, jusqu’à l’apparition de la cible. Elle est présentée durant 100 ms à droite ou à gauche du point de fixation central. Utilisant le paradigme de Posner basé sur l’attention covert, le sujet a pour consigne de ne pas bouger ses yeux du centre de l’écran tout au long de la tâche (voir la figure 12).
Le participant doit appuyer sur la barre d’espace avec son index, le plus rapidement possible, à l’apparition de la cible. Les temps de réaction sont mesurés en (ms). Ils correspondent à l’intervalle entre la présentation de la cible et le moment où le sujet appuie sur la touche, ce qui correspond à la capacité de déplacement du foyer attentionnel. Le type d’indice est manipulé ; il peut être soit valide (congruent) soit non valide (incongruent). Un
Figure 12 : Etapes de présentation de l’expérience
27 indice valide consiste en une flèche indiquant une direction congruente avec la position de la cible alors qu’un indice non-valide correspond à une flèche indiquant une direction opposée à la position de la cible. 80 % (320) des cibles apparaissent du même côté que celui indiqué par la flèche-indice. Elles sont donc dites congruentes. Et 20 % (80) des cibles sont présentées du côté opposé au sens indiqué par la flèche-indice. Ces cibles sont dites incongruentes.
Finalement, la latéralisation est manipulée car 50 % de ces cibles sont présentées à droite et 50 % à gauche (voir figure 13).
Ainsi dans cette expérience, il existe en tout 16 conditions (4 types de cible * 2 types d’indice
* 2 latéralisations) (voir figure 14).
Figure 13 : Paradigme expérimental inspiré de Posner (1980) et ses deux types d’indice
28 Figure 14 : Diagramme des 16 différentes conditions de présentation de la cible de l’expérience n°1
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Résumé des variables
Variable dépendante :
Médiane des temps de réaction (TR) (ms) entre l’apparition de la cible et le moment où le participant appuie sur la barre d’espace.
Variables indépendantes :
Le type de cible : 1 (DS), 2 (IS), 3 (TH) et 4 (BH) Le type d’indice : I (incongruent), C (congruent) La latéralisation : D (droite), G (gauche)
Variables contrôlées :
La durée entre la disparition de la flèche et l’apparition de la cible (ms) : 600 (ms), 900 (ms)
Le genre des participants L’âge des participants
La latéralité manuelle des participants
Analyses statistiques
La procédure expérimentale ayant été exposée, nous allons présenter les analyses statistiques des données.
Les données brutes de chaque sujet ont été traitées individuellement. Les stimuli dont le TR était inférieur à 100 ms, (stimuli sans réponses (RESP vide) et ceux dont le TR était inférieur au centile .99) ont été supprimés des 400 stimuli de départ. Selon Kirchner et Thorpe (2006), un traitement attentionnel passant par la voie du « what » demanderait au moins 120 ms. En deçà, le traitement serait pré-attentionnel et ne serait, pas par conséquent traité par l’attention. Afin d’aller dans le sens de cette hypothèse, tout en laissant une marge d’erreur, nous avons choisi de supprimer tous les TR inférieurs à 100 ms. Les TR supérieurs au centile .99 ont aussi été éliminés pour éviter une dispersion trop importante des données.
Finalement, pour chaque condition (16), nous avons calculé la médiane des TR afin que les analyses statistiques ne soient pas influencées par les extrêmes (voir annexe 1).
30 Le tableau 1 ci-dessous expose, à titre exploratoire, les moyennes et écarts-types.
DS IS TH BH
D
I 191.37 (42.93)
197.03 (39.19)
196.20 (50.08)
195.85 (55.93) C 183.65
(45.64)
181.35 (46.28)
179.68 (41.10)
181.62 (44.77)
G
I 194.17 (53.24)
195.15 (51.70)
195.58 (51.44)
202.57 (54.07) C 178.43
(38.33)
181.97 (36.80)
175.73 (38.11)
191.68 (46.74) Tableau 1: Tableau des moyennes et écarts-types des médianes des temps de réaction (ms) pour les 16 conditions.
Nous pouvons constater que les temps de réactions semblent plus courts pour la condition congruente que la cible soit présentée à droite ou à gauche, comparativement à la condition incongruente. En ce qui concerne les types de cible, il paraît difficile à ce stade de l’analyse de pouvoir remarquer une quelconque différence en termes de temps de réaction.
Etant donné que les mesures comportementales correspondent à des médianes de temps de réaction (TR), il nous paraît approprié d’opter pour une analyse de type ANOVA à mesures répétées 4*2*2 (type de cible * type d’indice * latéralisation). Cette dernière compare les réponses des mêmes sujets dans différentes conditions. Ce modèle statistique nous permet alors de juger des différences de moyennes entre les diverses conditions de présentation des stimuli. Les mesures de variances utilisées par cette méthode permettent de déterminer la significativité des éventuels effets retrouvés.
Pour utiliser une ANOVA à mesures répétées, il faut, dans un premier temps, s’assurer que cette dernière est applicable à nos données. Pour cela, nous devons vérifier que les postulats propres à ce modèle soient respectés, c’est–à-dire que les données soient normales et qu’il y ait homogénéité des variances et des covariances.
La normalité
La normalité doit premièrement être vérifiée. Pour cela, les données doivent suivre une distribution normale et respecter la loi gaussienne suivante : X ~ Ν (μ, σ2). La vérification
31 peut être faite à l’aide du test d’ajustement de Kolmogorov-Smirnov (K-Sd). Ce dernier, dont la loi est continue, permet de tester que les échantillons sont issus de la même loi. Le seuil de significativité a été fixé à p = 0.05. Ainsi, l’hypothèse de normalité est rejetée dans le cas où K-Sd est inférieur à cette valeur.
L’homogénéité des variances et des covariances
La variance entre les sujets pour chaque modalité doit être du même ordre (homogénéité des variances). Il faut également que ces modalités, issues d’un même facteur, soient comparables entre elles (homogénéité des covariances). Il est possible de vérifier ces hypothèses en observant la matrice des covariances. Le rapport de la plus forte covariance sur la plus faible doit être inférieur à 3.
32
Résultats de l’expérience n°1
Cette section du rapport présente les différentes analyses statistiques effectuées sur les médianes de temps de réaction (ms) de l’expérience n°1 ainsi que leurs conditions d’application.
ANOVA 1 à mesures répétées
Dans la première analyse, toutes les données non regroupées sont analysées. Nous nous basons sur les médianes des temps de réaction (voir annexe 1) afin de mettre en évidence les possibles différences de moyennes entre :
les médianes des temps de réaction et le type de cible (DS, IS, TH, BH) les médianes de temps de réaction et le type d’indice (I, C)
les médianes des temps de réaction et la latéralisation de la cible présentée (D, G)
Conditions d’application
Normalité: L’indice de probabilité fourni au moyen du test de Kolmogorov-Smirnov est supérieur à 0.05 dans les 16 conditions, ce qui signifie qu’aucune des distributions ne diffère significativement de la normalité (voir tableau 2). Le postulat de normalité est ainsi respecté.
DS IS TH BH
D I 0.08 0.18 0.15 0.16
C 0.14 0.19 0.18 0.21
G I 0.12 0.15 0.14 0.15
C 0.22 0.16 0.16 0.17
Homogénéité des variances: Le rapport entre les deux variances extrêmes est inférieur à 3 (3128.45/ 1354.52 = 2.31), le postulat est donc respecté (voir annexe 2).
Homogénéité des covariances: Le rapport entre les deux covariances extrêmes est inférieur à 3 (2480.58/ 1034.30 = 2.4), le postulat est donc respecté (voir annexe 2).
Les postulats respectés, l’ANOVA est applicable aux différentes données.
Tableau 2: Tableau des valeurs du Kolmogorov-Smirnov pour l’ANOVA 1 à mesures répétées
33
Résultats ANOVA 1 à mesures répétées
Le tableau de significativité montre que seule la différence de temps de réaction entre les conditions congruentes et incongruentes est significative (F(1 ,29)=36.48, p < 0.05) (voir annexe 3 et figure 15). Ceci nous permet de vérifier le paradigme de Posner.
Ty pe d'indice; LS Means Current ef f ect: F(1, 29) =36.48, p< 0.05
Ef f ectiv e hy pothesis decomposition Vertical bars denote 0.95 conf idence interv als
Incongruent Congruent
Ty pe d'indice 120
140 160 180 200 220 240 260
Médianes des temps de réaction (ms)
Les temps de réaction des quatre types de cible ne sont pas significativement différents, mais néanmoins proches du seuil de significativité (F(3,87)=2.50, p = 0.07) (voir figure 16). Il nous paraît alors intéressant d’effectuer en post hoc le test de Fisher afin de voir quelle(s) condition(s) participe(nt) le plus à l’effet (non-significatif). Ce test de comparaisons multiples permet d’affiner l’analyse en mettant en évidence quelles conditions de présentation des stimuli (DS, IS, TH, BH) diffèrent le plus les unes des autres.
Ainsi, les résultats nous révèlent que les types de cible DS (1) (p = 0.02) et TH (3) (p = 0.02) diffèrent significativement de la condition BH (4) (voir figure 16 et tableau 3).
*
Figure 15 : Médianes des temps de réaction (ms) en fonction du type d’indice (incongruent vs. congruent) de l’ANOVA 1.
34
Ty pe de cible; LS Means Current ef f ect: F(3, 87) = 2.50, p= 0.07
Ef f ectiv e hy pothesis decomposition Vertical bars denote 0.95 conf idence interv als
DS IS TH BH
Ty pe de cible 140
150 160 170 180 190 200 210 220 230 240
Médiane des temps de réaction (ms)
Post hoc: Test de Fisher
Error: Within MSE = 393.92, df = 87.00
Type de cible DS IS TH BH
DS 0.44 0.97 0.02
IS 0.44 0.42 0.12
TH 0.97 0.42 0.02
BH 0.02 0.12 0.02
ANOVA 2 à mesures répétées
Etant donné que la différence des médianes des temps de réaction des quatre types de cible est proche du seuil de significativité et que les médianes des temps de réaction des cibles présentées à gauche ou à droite ne sont pas statistiquement différentes, nous choisissons d’effectuer une seconde ANOVA qui ne teste pas l’effet de latéralisation.
Tableau 3: Tableau post-hoc du test de Fisher pour l’ANOVA 1 à mesures répétées
Figure 16 : Médianes des temps de réaction (ms) en fonction du type de cible (DS, IS, TH, BH) de l’ANOVA 1
35 Ainsi, cette analyse met en évidence les différences de moyennes entre :
les médianes de temps de réaction et le type de cible (DS, IS, TH, BH) les médianes de temps de réaction et le type d’indice (I, C)
Conditions d’application
Normalité: L’indice de probabilité fourni au moyen du test de Kolmogorov-Smirnov est significatif dans chacune des 8 conditions (voir tableau 4). La normalité est respectée.
DS IS TH BH
I 0.02 0.14 0.13 0.14 C 0.17 0.16 0.16 0.18
Homogénéité des variances: Le rapport entre les deux variances extrêmes est inférieur à 3 (2986.1/1548.38= 1.93), le postulat est donc respecté (voir annexe 4).
Homogénéité des covariances: Le rapport entre les deux covariances extrêmes est inférieur à 3 (2078.11/1438.21 = 1.45), le postulat est donc respecté (voir annexe 4).
Les postulats respectés, l’ANOVA est applicable aux différentes données.
Résultats ANOVA 2 à mesures répétées
En référence au tableau de significativité, nous constatons qu’à nouveau, seul le type d’indice (incongruent vs. congruent) a un effet significatif (F(1 ,59)=32.85, p < 0.05) (voir annexe 5 et figure 17). L’effet type de cible n’est toujours pas significatif (F(3 ,177)=2.27), p = 0.08) (voir figure 18).
Tableau 4: Tableau des valeurs du Kolmogorov-Smirnov pour l’ANOVA 2 à mesures répétées
