Thesis
Reference
Interference between processing and storage in working memory : a domain-general mechanism of time-based resource sharing ?
VERGAUWE, Evie
Abstract
Le concept de la mémoire de travail réfère à un ensemble de structures, de mécanismes et de ressources qui sont impliqués dans le traitement et le stockage des informations.
Différentes hypothèses ont été avancées concernant la nature des ressources limitées qui soutiennent le traitement et le stockage, et les interférences potentielles entre ces deux activités lorsqu'elles sont effectuées en même temps, reste une question controversée. D'une manière générale, on peut distinguer les modèles non-unitaires qui fractionnent la mémoire de travail en plusieurs ressources spécifiques aux domaines et aux processus et les modèles unitaires qui conçoivent la mémoire de travail comme étant plus unitaire en proposant un pool flexible des ressources générales ainsi qu'un mécanisme de partage des ressources.
L'objectif principal du présent travail était d'améliorer notre compréhension de la structure et du fonctionnement de la mémoire de travail en proposant une intégration des deux points de vue.
VERGAUWE, Evie. Interference between processing and storage in working memory : a domain-general mechanism of time-based resource sharing ?. Thèse de doctorat : Univ. Genève, 2010, no. FPSE 460
URN : urn:nbn:ch:unige-98415
DOI : 10.13097/archive-ouverte/unige:9841
Available at:
http://archive-ouverte.unige.ch/unige:9841
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Section de Psychologie
Sous la direction de Pierre BARROUILLET
Interference between processing and storage in working memory:
A domain-general mechanism of time-based resource sharing?
THESE
Présentée à la
Faculté de psychologie et des sciences de l’éducation de l’Université de Genève
pour obtenir le grade de Docteur en Psychologie
par
Evie Annie Magda VERGAUWE de
Belgique
Thèse No 460
GENEVE
Juin 2010
N° d’étudiante : 06-340-491
In memory of my grandfather, Maurice Tytgat
Abstract
Working memory refers to the set of structures, mechanisms and resources involved in simultaneously processing and maintaining information. The present work addresses the controversial issue of the nature of limited resources supporting these activites in working memory. We have identified two diverging views in working memory literature and propose an integration of both views by proposing a multi-level framework in which a unitary domain-general central level is combined with a more non-unitary domain-specific peripheral level in working memory. In line with the Time-Based Resource Sharing model, one of the main assumptions of the multi-level framework concerns the existence of a domain-general mechanism of time-based sharing of attentional resources between processing and storage at the central level of working memory. According to this assumption, domain-general time-based resource sharing should result in central interference between concurrent processing and storage activities, regardless of the domain involved. This was tested in two series of experiments reported in Chapter 5 and 6. Central interference between processing and storage was indeed observed, both within and between the different domains of working memory. That is, when processing and storage are performed concurrently, recall performance is determined by the cognitive load involved in concurrent processing, regardless of the domain involved in processing. Upon the demonstration of the importance of time-based resource sharing, we explored the neural bases of the mechanism in a functional magnetic resonance imaging study reported in Chapter 7. Not surprisingly, the brain areas found to be sensitive to the cognitive load involved in concurrent processing were regions typically associated with attentional allocation and task switching. The theoretical implications of the present findings concern both the structure and functioning of working memory.
Résumé en français
La capacité de stocker de l'information, tout en faisant autre chose, est l'une des compétences de base de l'esprit humain. Elle permet à l’être humain de percevoir, d’apprendre, d’agir et de réfléchir. Ainsi, elle permet à l'organisme de s'adapter avec souplesse à un environnement qui ne cesse d’évoluer. En psychologie, le système de capacité limitée qui permet de conserver les informations mentalement dans un état actif et accessible, tout en traitant de manière sélective des informations supplémentaires, est appelée la mémoire de travail. Le concept de la mémoire de travail a été introduit par Baddeley et Hitch (1974) et réfère à un ensemble de structures, de mécanismes et de ressources qui sont impliqués dans le traitement et le stockage des informations. Bien que, comme son nom l'indique, le concept de la mémoire de travail doit être considéré comme une forme de mémoire, l'accent devrait être mis sur travail, car elle est conçue comme une mémoire de travail qui sous-tend les comportements cognitifs complexes comme la planification, l'organisation, l'imagerie, l'apprentissage, le raisonnement, la rotation mentale, l'arithmétique, la résolution de problèmes, l'abstraction, la lecture et la compréhension. En constituant une interface essentielle entre la perception et la mémoire, et entre l'attention et l'action, le concept de mémoire de travail est devenu un des concepts clés de la science psychologique.
Le chapitre de Baddeley et Hitch (1974) a défini un nouveau domaine de recherche et, sans surprise, la mémoire de travail est devenue l'un des champs les plus «hot» en psychologie cognitive et en neurosciences cognitives au cours des 35 dernières années. Une quantité importante d'études a été consacrée à la compréhension de la structure et du fonctionnement de la mémoire de travail comme un système de capacité limitée responsable du stockage et du traitement des informations au cours des tâches cognitives.
Une variété de modèles et de théories de la mémoire de travail a été mise en avant. Ces modèles et théories avancent différentes hypothèses théoriques concernant les structures, les mécanismes et les ressources qui soutiennent à la fois le stockage et le traitement de l’information en mémoire de travail. En particulier, la nature des ressources limitées qui soutiennent le traitement et le stockage, et les interférences potentielles entre ces deux activités lorsqu'elles sont effectuées en même temps, reste une question controversée.
D'une manière générale, on peut distinguer les modèles non-unitaires qui fractionnent la mémoire de travail en plusieurs ressources spécifiques aux domaines et aux processus (par exemple, Baddeley & Logie, 1999; Cocchini, Logie, Della Sala, MacPherson, &
Baddeley, 2002; Duff & Logie, 2001; Logie, 1995) et les modèles unitaires qui conçoivent la mémoire de travail comme étant plus unitaire en proposant un pool flexible des ressources générales ainsi qu'un mécanisme de partage des ressources (par exemple, Barrouillet, Bernardin, & Camos, 2004 ; Case, 1985; Daneman et Carpenter, 1980). Selon le premier point de vue, des interférences entre les activités de traitement et de stockage pourraient se produire quand elles impliquent toutes les deux des informations relevant d’un même domaine (i.e., intra-domaine, par exemple, quand elles impliquent toutes les deux de l'information verbale ou quand elles impliquent toutes les deux de l’information visuo- spatiale). Par contre, très peu d’interférences se produiraient quand les activités de traitement et de stockage impliquent des informations relevant de domaines différents (i.e., inter-domaine, par exemple quand le stockage implique de l’information verbale tandis que le traitement implique de l’information visuo-spatiale). A l’inverse, selon le dernier point de vue, le traitement et le stockage dépendraient d’un seul pool de ressources générales de capacité limitée qui doit être partagée entre ces deux activités. En conséquence, il y aurait des interférences entre le stockage et le traitement quand ces activités opèrent simultanément, quel que soit le domaine impliqué dans ces processus. L'objectif principal du présent travail était d'améliorer notre compréhension de la structure et du fonctionnement de la mémoire de travail en proposant une intégration des deux points de vue.
Pour bien mettre en contexte cette intégration, le chapitre 1 commence par décrire plus en détail pourquoi Baddeley et Hitch ont proposé le concept de la mémoire de travail et comment le système a été conçu en 1974. En effet, le concept de la mémoire de travail a été introduit par Baddeley et Hitch (1974) en distinction avec la mémoire à court terme. Alors que la mémoire à court terme est considérée comme responsable du maintien passif de l’information à court terme, la mémoire de travail est considérée comme un système plus dynamique dévolu au maintien de l’information pendant qu’un traitement concurrent est effectué. Baddeley et Hitch (1974) ont proposé le modèle à composantes multiples qui comprend un administrateur central et deux systèmes esclaves. L’administrateur central est conçu comme une espace de travail centrale qui peut être divisée entre les activités de traitement et les activités de stockage. Les systèmes esclaves seraient responsable du
maintien de l’information: la boucle phonologique s’occuperait de l’information verbale et le calepin visuo-spatial de l’information visuo-spatiale.
Le chapitre de Baddeley et Hitch (1974) a été une source d'inspiration extraordinaire pour un nombre de chercheurs toujours croissant en psychologie cognitive et en neurosciences cognitives. En conséquence, comme Saito et Towse (2007) l’ont noté, une enquête auprès des universitaires a identifié ce chapitre comme un des 100 articles les plus influents dans les sciences cognitives dans le dernier millénaire (Millenium Project). Au moins une partie de l'ampleur et de l'étendue de l’impact du chapitre a été attribué au fait que la notion de la mémoire de travail peut être utilisée de deux manières distinctes (e.g., Saito & Towse, 2007; Towse, Hitch, & Horton, 2007). En effet, dans la littérature de la mémoire de travail, deux conceptions différentes de la mémoire de travail émergent. La mémoire de travail a été utilisée comme un concept général et unitaire (appelé WMG par Baddeley, 1986) qui joue un rôle important dans la cognition humaine en servant à la fois au traitement et au stockage de l’information. Cette conception WMG de la mémoire de travail peut être différenciée de l'utilisation du concept de la mémoire de travail comme un modèle spécifique (appelé WMS par Baddeley, 1986) avec son architecture particulière, sa structure et ses processus impliqués dans des tâches nécessitant WMG. D'une manière générale, les chercheurs qui utilisent la conception WMG ont été inspirés par l'idée de la mémoire de travail, alors que les chercheurs qui utilisent la conception WMS ont été inspirés par le modèle de la mémoire de travail mis en place par Baddeley et Hitch en 1974. Ces différentes approches ont donné lieu à deux traditions de recherche différentes de la mémoire de travail, chacune avec ses méthodes de recherche, ses hypothèses et ses implications. Bien que les deux traditions ont leurs mérites et sont souvent considérées comme complémentaires, leurs points de vues sur le fonctionnement et la structure de la mémoire ne sont pas toujours compatibles. Cela est particulièrement vrai pour le sujet principal du présent travail: la nature des ressources qui sous-tendent le traitement et le stockage, et les interférences potentielles entre les deux activités lorsqu'elles sont effectuées simultanément.
Dans le Chapitre 2, nous considérons la conception WMS. Dans la tradition WMS, utilisant le concept de la mémoire de travail comme un modèle spécifique, les chercheurs ont surtout cherché à caractériser les systèmes périphériques de la mémoire de travail, i.e., la boucle phonologique et le calepin visuo-spatial. La composante centrale, par contre, est
restée peu étudiée. Laissant de côté l'élément central de la mémoire de travail était
«intentional, as it seems better to concentrate efforts on the more tractable problems of the two slave systems» (Baddeley, 1996, p. 5). Baddeley et Hitch se sont concentrés davantage sur la boucle phonologique, alors que le calepin visuo-spatial a été pris en charge par Logie.
Dans le chapitre, nous donnons un aperçu de la façon dont la caractérisation des systèmes périphériques de la mémoire de travail a abouti à une vision non-unitaire sur la nature des ressources de la mémoire de travail en soulignant que les ressources sont spécifiques aux domaines. Dans cette version dite « faible » du modèle à composantes multiples, les sous- systèmes périphériques sont spécifiques aux domaines et considérés comme «specialized for the processing and temporary maintenance of material within a particular domain»
(Baddeley & Logie, 1999, p. 29). Il convient de noter que l'utilisation du terme «traitement»
a été quelque peu regrettable, étant donné que, dans le même chapitre, il a également fait valoir que le traitement et le stockage ne sont pas en concurrence pour une ressource commune. En se basant sur des descriptions plus détaillées, il semble que «spécialisé dans le traitement et le maintien temporaire de matériel dans un domaine particulier» doit être lu comme offrant une espace de représentations spécifiques aux domaines. Les représentations spécifiques aux domaines seraient soit au service du stockage soit au service du traitement. En tant que tel, le traitement et le stockage n'ont pas vraiment à partager une ressource commune, mais les représentations générées pour le traitement peuvent interférer avec les représentations de l'information qui doit être maintenue, dans la mesure où le traitement et le stockage impliquent des informations relevant du même domaine de la mémoire de travail. Ainsi, des interférences entre les activités de traitement et de stockage sont attendues pour des combinaisons intra-domaines mais pas (ou très peu) pour des combinaisons inter-domaines.
Dans une seconde partie, nous discutons des études réalisées dans la tradition WMS et portant sur l'administrateur central de la mémoire de travail. Nous présentons également comment cela s'est traduit par une vision non-unitaire sur la nature des ressources de la mémoire de travail en soulignant que les ressources sont spécifiques aux processus. De là, la nécessité de distinguer entre les deux points de vue non-unitaire sur la mémoire de travail apparaît. En effet, dans la deuxième version du modèle à composantes multiples, la version dite forte, les sous-systèmes périphériques spécifiques aux domaines sont littéralement des magasins, ce qui signifie qu'ils ne sont que responsable du stockage de l’information
appartenant à ce domaine. Ils ne sont jamais impliqués dans le traitement d'un certain type d'information, tout autant que l’administrateur central n’est responsable que du traitement et n’est jamais impliqué dans le stockage (Cocchini et al., 2002; Duff & Logie, 2001). En effet, chacun des sous-systèmes spécifique à un domaine s'appuie sur ses propres ressources, qui sont indépendants de l’administrateur central. On pourrait soutenir que, en tant que tels, les versions faible et forte du modèle à composantes multiples sont identiques. Ce n'est pourtant pas le cas. Etant donné que la version forte du modèle a été avancée en mettant l’accent sur le fractionnement de la mémoire de travail en fonction des processus, elle n’a fourni aucune source potentielle d’interférences entre le traitement et le stockage autre que les coûts de coordination résultant des situations de double tâche. Ainsi, faire du stockage et du traitement simultanément ne devrait pas résulter en des interférences autre qu’un coût de coordination et ceci pour des combinaisons intra-domaine aussi bien que pour des combinaisons inter-domaines.
Dans le Chapitre 3, nous considérons la conception WMG. Contrairement à la tradition WMS qui se concentre principalement sur les composantes périphériques de la mémoire de travail, la tradition WMG a principalement porté sur l'élément central de la mémoire de travail et sur sa double fonction qui est d'effectuer le traitement et le stockage en même temps. Alors que l'idée d'un pool commun de ressources pour le traitement et le stockage a été abandonnée dans la tradition WMS, il a été l'une des hypothèses de base de la tradition WMG. En outre, c’était l'idée même d'un trade-off (i.e., compromis) entre le traitement et le stockage qui a inspiré les travaux princeps de Daneman et Carpenter (1980) et Case, Kurland et Goldberg (1982). Ces travaux ont, à leur tour, marqué la logique de recherche au sein de la tradition WMG. En effet, conformément à l'idée d'un trade-off entre le stockage et le traitement, ces auteurs ont proposé une hypothèse de partage des ressources selon laquelle les activités de stockage et de traitement sont en concurrence pour une ressource commune de capacité limitée. En conséquence, il a été supposé que toute bonne mesure de la mémoire de travail devrait comporter les deux activités de traitement et de stockage afin de saisir le fonctionnement essentiel de la mémoire de travail. Ainsi, au lieu d'utiliser des tâches d’empan simple (aussi appelées des tâches de mémoire à court terme, par exemple, l’empan de chiffres ou l’empan de mots demandant aux sujets de maintenir une séries de chiffres ou une série de mots), un nouveau type de tâches a été créé. Ces tâches d’empan complexe (aussi appelées des tâches de mémoire de travail) nécessitent le
maintien d'une série d'items (i.e., la composante de stockage), tout en exécutant simultanément une tâche de traitement (i.e., la composante de traitement). Pour rendre compte des performances dans les tâches d’empan complexe, deux hypothèses ont été proposées: l’hypothèse de partage des ressources et l’hypothèse du déclin temporel.
Cependant, Barrouillet et Camos (2001) ont montré que ni l'hypothèse du partage des ressources, ni l'hypothèse du déclin temporel ne permet de rendre compte des performances de rappel observées dans des tâches d’empan complexe. En effet, les performances semblaient limitées à la fois par des facteurs liés au partage des ressources et par des facteurs liés au temps. Par conséquent, il est apparu qu’un nouveau modèle plus sophistiqué était nécessaire.
Barrouillet et collègues (Barrouillet et al., 2004; Barrouillet, Bernardin, Portrat, Vergauwe, & Barrouillet, 2007) ont proposé un nouveau modèle de la mémoire de travail qui intègre l'hypothèse du partage des ressources et l’hypothèse du déclin temporel en proposant un partage temporel des ressources en mémoire de travail. Ce modèle nommé le modèle de partage temporel des ressources (i.e., TBRS pour Time-Based Resource-Sharing) se base sur quatre postulats. Premièrement, aussi bien le traitement que le stockage des informations nécessitent de l’attention, qui est une ressource limitée. Ainsi, l’attention doit être partagée entre ces deux activités. Deuxièmement, dès lors que l’attention est détournée des traces mémorielles des items à maintenir, leur activation souffre d’un déclin temporel. Le maintien des traces mémorielles nécessite donc leur rafraîchissement. Ce rafraîchissement peut se faire par réactivation grâce à une focalisation attentionnelle.
Troisièmement, bon nombre d’étapes cognitives élémentaires ou de micro-étapes de traitement et de stockage ne peuvent prendre place que de manière séquentielle. En d'autres termes, la plupart des micro-étapes de traitement et de stockage ne peuvent pas avoir lieu en même temps. Quatrièmement, et en conséquence, dans une tâche qui requiert à la fois le traitement et le maintien de l’information, l’attention se partage entre les deux composantes de la tâche grâce à un déplacement rapide et fréquent de l’attention entre traitement et maintien qui intervient pendant la réalisation de la tâche (i.e., rapid switching).
Ainsi, dans une tâche qui combine le stockage et le traitement, la performance de rappel devrait être fonction de la proportion du temps pendant laquelle le traitement capture l’attention de telle sorte qu’elle ne peut pas être utilisée pour le stockage. Cette proportion de temps est appelée le coût cognitif. Selon les postulats du modèle TBRS, le coût cognitif
d’une activité doit dépendre du nombre d’items à traiter, de la difficulté des traitements et du temps total disponible pour les effectuer. Ainsi, le coût cognitif doit correspondre à l’équation suivante : CC = aN/T dans laquelle N correspond au nombre d’items à traiter, a renvoie à un paramètre représentant leur difficulté (i.e., le temps pendant lequel le traitement d’un item capture intégralement l’attention) et T exprime la durée totale de l’activité. Le modèle TBRS et sa conception du coût cognitif a été testé dans plusieurs séries d’expériences dans lesquelles un des trois paramètres a été manipulé tout en maintenant constant les deux autres pour tester si chaque augmentation du coût cognitif conduisait effectivement à une diminution de la quantité d’information pouvant être maintenue. Ceci était effectivement le cas (e.g., Barrouillet et al., 2004, 2007). Ainsi, le modèle TBRS nous donne un troisième point de vue sur la nature des ressources limitées qui soutiennent le traitement et le stockage, et les interférences potentielles entre ces deux activités lorsqu'elles sont effectuées en même temps. En effet, selon le modèle TBRS, la ressource partagée entre le stockage et le traitement est l’attention et est donc une ressource générale. Ainsi, chaque activité concurrente qui demande de l’attention devrait gêner le maintien, et ce quel que soit le domaine impliqué dans ces processus.
Pour résumer, en se basant sur une revue des travaux expérimentaux effectués dans la tradition WMS et dans la tradition WMG, nous avons identifié trois points de vue différents quant à la nature des ressources qui soutiennent le traitement et le stockage en mémoire de travail et quant aux interférences possibles entre ces activités lorsqu'elles sont effectuées simultanément. Dans le chapitre 4, nous avançons l’idée qu’au moins deux de ces points de vue, le modèle TBRS et la version faible du modèle à composantes multiples, ne sont pas nécessairement mutuellement exclusifs si l'on suppose que des interférences générales et des interférences spécifiques aux domaines peuvent coexister en mémoire de travail. En effet, nous proposons de faire la distinction entre un niveau central et un niveau plus périphérique de mémoire de travail et suggérons que les deux points de vue pourraient être intégrés théoriquement en faisant l'hypothèse que le niveau central est d’une nature générale tandis que le niveau périphérique est d’une nature spécifique aux domaines. En proposant ce cadre à niveaux multiples, un premier pas modeste vers une telle intégration des points de vues unitaire et non-unitaire de la mémoire de travail est entrepris et nous démontrons comment une telle proposition peut rendre compte des résultats empiriques en faveur de la nature unitaire de la mémoire de travail mais aussi de sa nature non-unitaire. De
ce fait, il devient évident que l'une des principales hypothèses théoriques du cadre à niveaux multiples concerne l'existence d'un mécanisme général de partage temporel des ressources attentionnelles au niveau central de la mémoire de travail qui résulterait en des interférences entre le stockage et le traitement, quel que soit le domaine impliqué.
Dans les chapitres 5 et 6, deux séries d'expériences ont été effectuées pour tester cette hypothèse en examinant des patterns d'interférence dans les situations de double tâche dans lesquels le stockage et le traitement sont combinés sous un contrôle strict des paramètres temporels. Dans chacune de ces expériences, qui sont résumées dans Tableau 1, le coût cognitif du traitement a été manipulé et son effet sur les performances de rappel a été évalué.
Dans une première série de sept expériences, rapportée dans le chapitre 5, les interférences entre le traitement et le stockage ont été testé dans le domaine visuo-spatial de la mémoire de travail. Cependant, plusieurs théoriciens supposent que le domaine visuo- spatial de la mémoire de travail comprend en réalité deux domaines distincts, le domaine visuel et le domaine spatial (par exemple, Baddeley, 2007; Klauer & Zhao, 2004; Logie, 1995 ; Repovs & Baddeley, 2006). En conséquence, nous avons testé l'existence des interférences centrales entre le traitement et le stockage intra-domaine aussi bien qu’inter-domaine. Dans l’Expérience 1 et l’Expérience 2, nous avons étudié les interférences entre le maintien et le traitement à l’intérieur du domaine spatial. Pour cela, nous avons utilisé une tâche dans laquelle les sujets doivent traiter des stimuli spatiaux (juger la symétrie de matrices) tout en maintenant des stimuli spatiaux (mémoriser des séries de mouvements d’une boule sur l’écran), Figure 1. Nous avons manipulé le coût cognitif de la tâche de symétrie et nous avons observé que cette augmentation du coût cognitif entraîne une perte mnésique. En effet, les interférences intra-domaines se traduisent par une relation linéaire entre le coût cognitif et la performance de rappel à l’intérieur du domaine spatial.
Figure 1 Illustration de la tâche utilisée pour examiner les interférences centrales à l’intérieur du domaine spatial dans les Expériences 1 et 2. L’exemple montre une série de deux mouvements d’une boule, chaque mouvement étant suivi par une phase de traitement dans laquelle la symétrie de trois matrices doit être jugée.
Dans les Expériences 3 et 4, nous avons étudié les interférences entre le maintien et le traitement à l’intérieur du domaine visuel. Pour cela, nous avons utilisé une tâche dans laquelle les sujets devaient traiter des stimuli visuels (juger des couleurs) tout en maintenant des stimuli visuels (mémoriser des séries de patterns visuels), Figure 2. Nous avons manipulé le coût cognitif de la tâche des couleurs et observé que l’augmentation du coût cognitif engendre des performances de rappel plus faibles. Comme pour le domaine spatial, les interférences intra-domaines se traduisent par une relation linéaire entre le coût cognitif et la performance de rappel à l’intérieur du domaine visuel.
Figure 2 Illustration de la tâche utilisée pour examiner les interférences centrales à l’intérieur du domaine visuel dans les Expériences 3 et 4. L’exemple montre une série de deux patterns visuels, chaque pattern étant suivi par une phase de traitement dans laquelle trois couleurs doivent être jugées.
Ainsi, les quatre premières expériences ont montré que le traitement et le stockage sont effectivement en compétition pour une ressource commune à l’intérieur des domaines spatial et visuel de la mémoire de travail. Les Expériences 5 et 6, quant à elles, avaient pour objectif d’examiner si le traitement et le stockage sont en compétition pour une ressource commune entre les domaines spatial et visuel. A cette fin, nous avons examiné les interférences entre le stockage spatial et le traitement visuel dans Expérience 5. Pour cela, nous avons utilisé une tâche dans laquelle les sujets devaient traiter des stimuli visuels (juger des couleurs) tout en maintenant des stimuli spatiaux (mémoriser des séries de mouvements d’une boule), Figure 3. La manipulation du coût cognitif de la tâche des
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Processing phase Processing phase
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Processing phase Processing phase
couleurs a mis en évidence un effet délétère de l’augmentation du coût cognitif sur le rappel. Les interférences inter-domaines se traduisent par une relation linéaire entre le coût cognitif et la performance de rappel.
Figure 3 Illustration de la tâche utilisée pour examiner les interférences entre le stockage spatial et le traitement visuel dans l’Expérience 5. L’exemple montre une série de deux mouvements d’une boule, chaque mouvement étant suivi par une phase de traitement dans laquelle trois couleurs doivent être jugées.
Dans Expérience 6, nous avons abordé la question d’une compétition entre le traitement et le stockage pour une ressource commune entre les domaines spatial et visuel mais cette fois-ci en étudiant les interférences entre le stockage visuel et le traitement spatial. Pour cela, nous avons utilisé une tâche dans laquelle les sujets devaient traiter des stimuli spatiaux (juger des configurations spatiales) tout en maintenant des stimuli visuels (mémoriser des séries de patterns visuels), Figure 4. Nous avons une fois encore manipulé le coût cognitif de la tâche des configurations spatiales et les résultats montrent que l’augmentation du coût cognitif entraîne une perte mnésique. Une fois de plus, les interférences inter-domaines se traduisent par une relation linéaire entre le coût cognitif et la performance de rappel.
Figure 4 Illustration de la tâche utilisée pour examiner les interférences centrales entre le stockage visuel et le traitement spatial dans l’Expérience 6. L’exemple montre une série de deux patterns visuels, chaque pattern étant suivi par une phase de traitement dans laquelle trois configurations doivent être jugées.
Il convient de noter que le coût cognitif a été manipulé de la même manière dans les expériences 1, 3, 5 et 6. Ainsi, étudier les résultats de ces quatre expériences ensemble nous permet d’étudier un plan expérimental dans lequel le stockage spatial et visuel ont été
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combiné avec le traitement spatial et visuel résultant en quatre expériences dans lesquelles le coût cognitif a été manipulé de la même manière. Grâce à ce plan expérimental, nous n'avons pas seulement pu tester si les relations de trade-off entre le stockage et le traitement sont effectivement d’une nature générale et temporelle, mais nous avons aussi pu tester si un pattern d’interférences sélectives ressort. Un pattern d’interférences sélectives signifierait que le maintien spatial est plus gêné par une tâche de traitement spatial que par une tâche de traitement visuel tandis que le maintien visuel est plus gêné par une tâche de traitement visuel que par une tâche de traitement spatial. Comme on peut le voir dans la Figure 5, nos résultats montrent qu’en effet l’oubli augmente en fonction de la proportion du temps pendant laquelle le traitement empêche le rafraîchissement des traces mémorielles des items à maintenir quelle que soit la nature de l’information à traiter. Le fait que nous avons observé cette relation directe entre coût cognitif et performances de rappel aussi bien intra-domaine qu’inter-domaine renforce l’hypothèse d’un partage temporel des ressources attentionnelles selon laquelle cette relation serait le résultat d’un partage temporel des ressources générales provoquant des interférences centrales. Contrairement à ce qui est généralement observé par les chercheurs de la tradition WMS dans des tâches d’interférences sélectives, nous n’avons pas observé un pattern d’interférences sélectives.
En effet, le rappel spatial et le rappel visuel sont tous les deux autant perturbés par la tâche visuelle que par la tâche spatiale.
Figure 5 Performances de rappel (i.e., score PCU) pour les combinaisons intra- domaines (panneau supérieur) et pour les combinaisons inter-domaines (panneau inférieur) en fonction du coût cognitif induit par le traitement (i.e., ΣPT / T) avec les droites de régression linéaire. Les bars d’erreur représentent l’intervalle de confiance à 95%.
Se pose alors une question importante : pourquoi nos résultats semblent être complètement l’inverse des résultats communément obtenus dans des tâches d’interférences sélectives? Nous avons présumé un biais dans ces études au niveau des contraintes temporelles. En effet, les paramètres temporels étaient strictement contrôlés dans nos tâches tandis que ce n’était pas le cas pour les études utilisant des tâches d’interférences sélectives. Cependant, si l’on ne contrôle pas les paramètres temporels, on ne peut pas juger le rôle des interférences centrales dans les résultats et par conséquence,
30 40 50 60 70 80 90
0.2 0.3 0.4 0.5
PCU
ΣPT/T
spatial-spatial visual-visual
30 40 50 60 70 80 90
0.2 0.3 0.4 0.5
PCU
ΣPT/T
spatial-visual visual-spatial
on ne peut rien en conclure quant à la nature des ressources qui sous-tendent le maintien et le traitement. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons repris l’étude la plus récente de ce domaine, l’étude de Klauer et Zhao (2004) qui ont observé un pattern d’interférences sélectives entre les domaines visuel et spatial. Dans l’Expérience 7, nous avons repris leur expérience et modifié légèrement les tâches de traitement afin d’obtenir une mesure plus précise du coût cognitif qu’elles induisent. De plus, pour contrôler tous les paramètres temporels, le rythme auquel les traitements devaient être effectués était imposé par l’ordinateur. Contrairement à l’étude de Klauer et Zhao (2004), les maintiens visuel et spatial étaient tous les deux plus gênés par une tâche de traitement spatial que par une tâche visuelle. En plus, la performance de rappel était une fonction linéaire de la proportion du temps pendant laquelle le traitement avait empêché le rafraîchissement des traces mémorielles et ceci pour les deux domaines de maintien. Ainsi, l’ensemble des relations observées entre le coût cognitif et la performance de rappel dans la mémoire de travail visuo-spatiale aussi bien intra- que inter-domaine suggère fortement un mécanisme de partage temporel des ressources générales provoquant des interférences centrales entre les processus de maintien et les processus de traitement, quelle que soit la nature des stimuli impliqués dans ces processus. Avec les résultats de Barrouillet et al. (2004, 2007) démontrant que le traitement verbal et le stockage verbal partagent aussi une ressource, il est apparu qu’au niveau central de la mémoire de travail, son fonctionnement est similaire dans les domaines verbal, visuel et spatial. En outre, nos observations des interférences centrales entre les domaines visuel et spatial suggèrent fortement que, au moins pour la mémoire de travail visuo-spatiale, les ressources attentionnelles partagées entre le traitement et le stockage sont d’une nature générale. Bien que cela correspond bien avec le pool général des ressources attentionnelles tel que proposé par le modèle TBRS et par notre cadre à niveaux multiples, l'ensemble de nos résultats pourraient aussi être expliqué en proposant l'existence d'un pool central des ressources dans le domaine visuo-spatial, distinct d'un pool similaire pour le domaine verbal de la mémoire de travail (par exemple, Shah &
Miyake, 1996). En conséquence, notre deuxième série d'expériences vise à démêler ces deux propositions.
Tableau 1 Résumé des deux premières séries d’expériences
Exp. Paradigme Stockage Traitement Combinaison Manipulé Constant 1 empan complexe spatial spatial intra-domaine N a & T 2 empan complexe spatial spatial intra-domaine T N & a 3 empan complexe visuel visuel intra-domaine N a & T 4 empan complexe visuel visuel intra-domaine T N & a 5 empan complexe spatial visuel inter-domaine N a & T 6 empan complexe visuel spatial inter-domaine N a & T 7 interférences
sélectives
visuel vs.
spatial
visuel vs.
spatial
intra-domaine vs.
inter-domaine
N & a T
8 empan complexe visuo-spatial visuo-spatial intra-domaine pace a
9 empan complexe verbal verbal intra-domaine pace a
10 empan complexe visuo-spatial verbal inter-domaine pace a 11 empan complexe verbal visuo-spatial inter-domaine pace a
«N» renvoie au nombre d’items devant être traité dans une phase de traitement, «a» à la difficulté des items à traiter (i.e., le temps nécessaire pour traiter un item), «T» au temps total donné pour le traitement des items (i.e., la durée de la phase de traitement) et «pace» à la vitesse à laquelle les items doivent être traités dans une phase de traitement (i.e., le rapport N / T).
Dans une deuxième série de quatre expériences, rapportées dans le chapitre 6, les interférences entre le traitement et le stockage ont été testées au sein même du domaine verbal et du domaine spatial et également entre ces deux domaines. Nous tenons à souligner que les observations des patterns d'interférences sélectives entre le domaine verbal et le domaine visuo-spatial dans des tâches d’empan complexe présentent un intérêt particulier ici. En effet, ces patterns d’interférences spécifiques aux domaines ont souvent, implicitement ou explicitement, été interprétés comme contredisant notre hypothèse selon laquelle une ressource générale sous-tend le traitement et le stockage, quel que soit le domaine impliqué. En conséquence, nous avons décidé d'adopter une stratégie dans laquelle le stockage verbal et le stockage visuo-spatial sont combinés avec les mêmes tâches de traitement verbal et visuo-spatial afin d’avoir un plan expérimental complètement croisé.
Dans l’Expérience 8, nous avons étudié les interférences entre le maintien et le traitement à
l’intérieur du domaine visuo-spatial. Pour cela, nous avons utilisé une tâche dans laquelle les sujets devaient traiter des stimuli spatiaux (juger des configurations spatiales) tout en maintenant des stimuli spatiaux (mémoriser des localisations), Figure 6. Nous avons manipulé le coût cognitif de la tâche des configurations et nous avons observé que l’augmentation du coût cognitif entraînait une perte mnésique. En effet, les interférences intra-domaines se traduisent par une relation linéaire entre le coût cognitif et la performance de rappel à l’intérieur du domaine spatial. Dans l’Expérience 9, nous avons étudié les interférences entre le maintien et le traitement à l’intérieur du domaine verbal.
Pour cela, nous avons utilisé une tâche dans laquelle les sujets doivent traiter des stimuli verbaux (juger des mots) tout en maintenant des stimuli verbaux (mémoriser des lettres), Figure 7. Nous avons manipulé le coût cognitif de la tâche des mots et nous avons observé que l’augmentation du coût cognitif a un effet délétère sur le rappel. En effet, les interférences intra-domaines se traduisent par une relation linéaire entre le coût cognitif et la performance de rappel à l’intérieur du domaine verbal.
Figure 6 Illustration de la tâche utilisée pour examiner les interférences centrales entre le stockage spatial et le traitement spatial dans l’Expérience 8. L’exemple montre une série de deux localisations, chaque localisation étant suivie par une phase de traitement dans laquelle quatre configurations doivent être jugées.
Figure 7 Illustration de la tâche utilisée pour examiner les interférences centrales entre le stockage verbal et le traitement verbal dans l’Expérience 9. L’exemple montre une série de deux lettres, chaque lettre étant suivie par une phase de traitement dans laquelle quatre mots doivent être jugés.
Dans les Expériences 10 et 11, nous avons étudié les interférences entre le maintien et le traitement entre les domaines verbal et visuo-spatial. Pour cela, nous avons utilisé deux
T RECALL
Processing phase Processing phase
T RECALL
Processing phase Processing phase
R K
koala cobra divan atlas olive bison mixer zèbre
tâches d’empan complexe. Dans l’Expérience 10, nous avons utilisé une tâche dans laquelle les sujets devaient traiter des stimuli verbaux (juger des mots) tout en maintenant des stimuli spatiaux (mémoriser des localisations), Figure 8. Dans Expérience 11, nous avons utilisé une tâche dans laquelle les sujets devaient traiter des stimuli visuo-spatiaux (juger des configurations spatiales) tout en maintenant des stimuli verbaux (mémoriser des lettres), Figure 9. Dans les deux expériences, nous avons manipulé le coût cognitif de la tâche de traitement et nous avons observé que l’augmentation du coût cognitif engendrait une perte mnésique. En effet, comme les interférences intra-domaines, les interférences inter- domaines se traduisent par une relation linéaire entre le coût cognitif et la performance de rappel.
Figure 8 Illustration de la tâche utilisée pour examiner les interférences centrales entre le stockage spatial et le traitement verbal dans l’Expérience 10. L’exemple montre une série de deux localisations, chaque localisation étant suivie par une phase de traitement dans laquelle quatre mots doivent être jugés.
Figure 9 Illustration de la tâche utilisée pour examiner les interférences centrales entre le stockage verbal et le traitement spatial dans l’Expérience 11. L’exemple montre une série de deux lettres, chaque lettre étant suivie par une phase de traitement dans laquelle quatre configurations doivent être jugées.
Ainsi, cette série d'expériences nous a permis de tester nos hypothèses avancées dans le cadre à niveaux multiples. Premièrement, les deux expériences intra-domaines (expériences 8 et 9) nous fournissent un test supplémentaire de notre hypothèse selon laquelle le traitement et le stockage sont en concurrence pour une seule et même ressource à l’intérieur des domaines verbal et visuo-spatial. Deuxièmement, les deux expériences inter- domaines (expériences 10 et 11) nous ont permis de tester si la ressource partagée entre le traitement et le stockage est en effet d’une nature générale et donc partagée entre les
T RECALL
Processing phase Processing phase
koala cobra divan atlas olive bison mixer zèbre
R K
T RECALL
Processing phase Processing phase
domaines verbal et visuo-spatial. Enfin, l'étude de ces quatre expériences en commun nous a permis de tester les deux hypothèses restantes. En effet, cela nous a permis de mettre en évidence que les relations trade-off entre le traitement et le stockage sont effectivement d’une nature générale et temporelle. Comme on peut le voir dans la Figure 10, nos résultats montrent qu’en effet l’oubli augmente avec la proportion de temps pendant laquelle le traitement empêche le rafraîchissement des traces mémorielles des items à maintenir quelle que soit la nature de l’information à traiter. Le fait que nous avons trouvé cette relation directe aussi bien intra-domaine qu’inter-domaines renforce encore une fois l’hypothèse d’un partage temporel des ressources attentionnelles selon laquelle cette relation serait le résultat d’un partage temporel des ressources générales provoquant des interférences centrales. De plus, l'étude de ces quatre expériences en commun nous a appris qu’aucun pattern d’interférences sélectives n’était présent dans nos données. Plus précisément, l'étude des quatre expériences en commun a révélé que bien que le mécanisme central de partage temporel des ressources générales soit nécessaire et suffisant pour rendre compte de la performance de rappel visuo-spatiale, il est nécessaire, mais pas pour autant suffisant, pour rendre compte de la performance de rappel verbal. En effet, la performance de rappel verbal était systématiquement plus faible lorsque le stockage verbal était combiné avec le traitement verbal que lorsqu'il était combiné avec le traitement visuo-spatial. De cela, nous avons conclu que les interférences centrales sont en effet un des principaux déterminants de la performance de rappel dans les situations de double tâche. Cependant, conformément à notre cadre à niveaux multiples, les interférences périphériques entre le stockage et le traitement peuvent se produire au-delà des interférences centrales quand les deux activités impliquent des représentations qui partagent un certain nombre de features ou quand les deux activités partagent l'utilisation du mécanisme de répétition articulatoire.
Figure 10 Performances de rappel (i.e., span) pour les combinaisons avec le stockage visuo-spatial (panneau supérieur) et pour les combinaisons avec le stockage verbal (panneau inférieur) en fonction du coût cognitif induit par le traitement (i.e., ΣPT / T). Les droites de régression linéaire sont aussi représentées.
En discutant de l'ensemble des résultats présentés dans les chapitre 5 et 6 et leurs implications théoriques en ce qui concerne la structure et le fonctionnement de la mémoire de travail, il devient clair que l'ensemble de nos résultats ne peut pas être expliqué sans supposer l'existence d'un mécanisme général de partage temporel des ressources dans la mémoire de travail. A partir de cette démonstration de l’importance du mécanisme de partage temporel des ressources, nous avons décidé d'explorer les corrélats cérébraux du partage temporel des ressources en utilisant l'imagerie fonctionnelle par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) dans une dernière expérience. Cette expérience est rapportée dans le chapitre 7 après avoir discuté le fait que, jusqu'à présent, la plupart des
1.5 2 2.5 3 3.5
0.2 0.4 0.6
Span
ΣPT/T
Visuo-spatial recall performance
visuo-spatial processing verbal processing
4.5 5 5.5 6
0.2 0.4 0.6
Span
ΣPT/T
Verbal recall performance
visuo-spatial processing verbal processing
études d'imagerie a visé à localiser chacun des sous-systèmes constituant la mémoire de travail dans le cerveau. Dans la présente expérience, cependant, nous avons adopté une approche plus fonctionnelle et dynamique. Nous nous sommes ainsi concentrés sur le fonctionnement de la mémoire de travail, plutôt que sur sa structure.
Pour ce faire, l’Expérience 12 a combiné une tâche de stockage (maintien d'une série de 6 lettres) avec une tâche de traitement (des décisions lexicales) et nous avons manipulé le coût cognitif du traitement. Compte tenu des contraintes spécifiques de la technique de l'IRMf, une adaptation de notre paradigme d’empan pc-paced, utilisée dans les expériences rapportées dans les chapitres 5 et 6, a été nécessaire. En effet, la tâche avait la structure suivante: après la présentation séquentielle de 6 lettres, un intervalle de rétention de 9 secondes servait comme une seule phase de traitement pendant laquelle des décisions lexicales devaient être effectuées, enfin suivie par la présentation d'une lettre unique pour le test de reconnaissance. Nous avons manipulé le coût cognitif de la tâche de traitement de manière à identifier les régions cérébrales dont l'activation est une fonction directe du coût cognitif induit par le traitement concurrent. Le coût cognitif a été manipulé de deux façons.
D’une part, le nombre de décisions lexicales a été augmentée (N), en maintenant constante la durée de la phase de traitement (T) et la difficulté de chaque décision lexicale (a). D’autre part, nous avons augmenté la difficulté (a) d'un nombre fixe de décisions lexicales à effectuer (N) dans une phase de traitement d'une durée déterminée (T). Pour les deux manipulations, nous avons réalisé des contrastes pour identifier les régions du cerveau montrant une différence dans l'activation due à l'augmentation spécifique du coût cognitif de la tâche de traitement. Plus important encore, une analyse de conjonction a été réalisée pour identifier les zones du cerveau montrant des changements d'activation par les deux manipulations du coût cognitif. Ainsi, l’analyse de conjonction vise à identifier les régions cérébrales sensibles à la différence qui est commune dans les deux contrastes, à savoir, l'augmentation du coût cognitif. Cette analyse a révélé au moins trois régions du cerveau qui sont cruciales pour le fonctionnement de la mémoire de travail : le lobe pariétal supérieur, la jonction frontale inférieure et le pré-AMS (i.e., pré-Aire Motrice Supplémentaire). Ces régions sont typiquement associées à l’allocation attentionnelle et au task switching. Ensuite, un deuxième test des corrélats cérébraux du mécanisme de partage temporel des ressources a consisté en une analyse model-based fMRI dans laquelle nous avons corrélé le signal IRMf avec le coût cognitif tel qu’il est défini par le modèle TBRS et le
cadre à niveaux multiples. Cette analyse a montré que seule l’activation de la jonction frontale inférieure gauche variait en fonction du coût cognitif induit par la tâche concurrente. Ceci confirme notre hypothèse selon laquelle l’attention se partage entre le stockage et le traitement par un mécanisme de rapid switching. En effet, plusieurs études ont montré que la jonction frontale inférieure est impliquée dans le task switching, dans la préparation d’une tâche et dans la configuration d’un task set.
Enfin, au chapitre 8, nous présentons nos conclusions générales basées sur nos résultats présentés dans les chapitres 5, 6 et 7 et nous discutons de leurs implications théoriques.
Acknowledgements
Working on my PhD thesis in Geneva has been a marvelous as well as challenging experience to me. In all these years, many people have, directly or indirectly, helped in this doctoral work. Here is a small tribute to all those people: thank you, merci, dank u…
… First of all, I would like to express my deepest gratitude to my supervisor, Professor Pierre Barrouillet. His thorough knowledge and his logical and creative way of thinking have been of utmost value for me. His constructive criticism and excellent advice during the preparation of this thesis were invaluable. His understanding and encouraging guidance have provided a good basis for the present thesis.
… I am deeply grateful to Professor Valérie Camos for our fruitful collaboration, her detailed and constructive comments and her important support throughout this work.
… I wish to express my warm and sincere thanks to Dr. Catherine Thevenot who gave me important guidance and pep talk, and continues to do so.
… I would like to thank Anik de Ribaupierre, Marcel Brass and Nelson Cowan for doing me the honor of having them as members of my jury.
… I am grateful to Professor André Vandierendonck who introduced me in the field of experimental and cognitive psychology.
… I warmly thank all the former and current members of the DECOPSY team for their support during these years. Special thanks go to Bobby who has kept an eye on me when I was writing the present work during summer and who has been supportive from the very beginning. The same goes for Vinciane, Sophie and Carotte.
… I also wish to thank Egbert Hartstra for his help and guidance during my first steps into fMRI studies and for the nice weekends we have spend together collecting the fMRI data.
… Technical and secretarial services of both the University of Geneva and the University of Ghent are thanked for their help.
… My warm thanks also go to my Belgian friends for the rare, but terrific moments we have spent together and for being there when I needed it, despite the distance.
… I owe my loving thanks to my family and family-in-law for their support. A special thank you goes to Jorre for having shared his couch, chips and TV during my stays in Ghent.
… My most special gratitude is due to my husband, Carl: you’re the best.
Contents
Chapter 1 Working memory: One concept, two conceptions ___________________________ 4 1.1 The concept of working memory _____________________________________ 5 1.2 Two conceptions of working memory _________________________________ 9 Chapter 2 The WMS conception: On the non-unitary nature of working memory _________ 11 2.1 Characterizing the peripheral systems of working memory _______________ 11 2.1.1 The visuo-spatial sketchpad: On its existence _____________________ 13 2.1.2 The visuo-spatial sketchpad: On its structure and functioning ________ 17 2.1.3 Conclusion ________________________________________________ 26 2.2 The central component of working memory ___________________________ 27 2.2.1 Abandoning implicitly the storage function of the central executive ___ 28 2.2.2 Abandoning explicitly the storage function of the central executive ___ 30 2.2.3 Conclusion ________________________________________________ 34 2.3 The non-unitary nature of working memory: Two distinct views ___________ 36 2.4 Adding an extra component ________________________________________ 38 2.5 The WMS tradition: Conclusions ____________________________________ 43 Chapter 3 The WMG conception: On the unitary nature of working memory ____________ 44 3.1 The resource sharing hypothesis ___________________________________ 47 3.2 The time-based forgetting hypothesis ________________________________ 48 3.3 Time-based resource sharing _______________________________________ 50 3.4 The WMG tradition: Conclusions ____________________________________ 61 Chapter 4 Bridging the gap: two levels of interference in working memory ______________ 63 4.1 Central and peripheral interference: A multi-level framework _____________ 64 4.2 The multi-level framework: Accounting for core empirical findings _________ 70 4.2.1 Selective interference patterns ______________________________ 71 4.2.2 Processing-storage trade-offs _______________________________ 76 4.2.3 “Small” dual-task decrements ______________________________ 78 4.3 Testing the multi-level framework: An overview ________________________ 82 4.3.1 Hypothesis 1: within-domain resource sharing __________________ 83 4.3.2 Hypothesis 2: between-domain resource sharing ________________ 84 4.3.3 Hypothesis 3: time-based nature of resource sharing ____________ 85 4.3.4 Hypothesis 4: importance of central time-based resource sharing __ 86 4.3.5 Overview of experiments _________________________________ 87
Chapter 5 Interference between processing and storage in visuo-spatial working memory:
Domain-general time-based resource sharing? ____________________________ 93 5.1 Central interference within the visual and the spatial domains of WM ______ 95 5.1.1 Central interference within the spatial domain of WM ______________ 96 Experiment 1 _______________________________________________ 97 Experiment 2 ______________________________________________ 100 5.1.2 Central interference within the visual domain of WM _____________ 102
Experiment 3 ____________________________________________ 103 Experiment 4 ____________________________________________ 105 5.1.3 Discussion of Experiments 1-4 ________________________________ 106 5.2 Central interference between the visual and the spatial domains of WM ___ 107 5.2.1 Central interference between spatial storage and visual processing __ 107 Experiment 5 _____________________________________________ 108 5.2.2 Central interference between visual storage and spatial processing __ 109 Experiment 6 ____________________________________________ 110 5.2.3 Discussion of Experiments 5 and 6 _____________________________ 111 5.3 Time-based nature of central interference in visuo-spatial WM ___________ 113 5.4 Central interference and selective interference patterns in visuo-spatial WM 117 5.4.1 Selective interference patterns in complex span tasks ___________ 117 5.4.2 Selective interference patterns in selective interference tasks ____ 119 Experiment 7 _________________________________________ 124 5.5 Central interference in visuo-spatial working memory: General discussion __ 136 Chapter 6 Interference between processing and storage: Domain-general time-based
resource sharing across verbal and visuo-spatial working memory? __________ 144 6.1 Central interference within the verbal and the visuo-spatial
domains of WM ________________________________________________ 146 6.1.1 Central interference within the visuo-spatial domain ______________ 147 Experiment 8 ____________________________________________ 147 6.1.2 Central interference within the verbal domain ___________________ 151 Experiment 9 ________________________________________ 152 6.1.3 Discussion of Experiments 8 and 9 _____________________________ 154 6.2 Central interference between the verbal and the visuo-spatial domains ____ 155
6.2.1 Central interference between visuo-spatial storage
and verbal processing _______________________________________ 155
Experiment 10 ________________________________________ 156
6.2.2 Central interference between verbal storage and
visuo-spatial processing _____________________________________ 157 Experiment 11 _____________________________________________ 158 6.2.3 Discussion of Experiments 10 and 11 ___________________________ 159 6.3 Time-based nature of central interference in working memory ___________ 160 6.4 Central interference and selective interference patterns ________________ 163 6.4.1 Selective interference patterns in recall performance _____________ 163 6.4.2 Selective interference patterns in processing performance _________ 167 6.5 Verbal and visuo-spatial working memory: General discussion ____________ 175
6.5.1 Central domain-general interference
or an incomplete selective interference pattern? _________________ 178 6.5.2 Central domain-general interference or task-specific effects? _______ 181 6.5.3 Central domain-general interference or representational overlap? _ 182 6.5.4 Central domain-general interference or
code-/modality-specific effects? ______________________________ 185 6.5.5 The special case of verbal working memory _____________________ 191 6.5.6 The nature of resources supporting processing and storage:
theoretical implications _____________________________________ 193 Chapter 7 The neural correlates of time-based resource sharing _____________________ 196 Chapter 8 General discussion and conclusions ____________________________________ 219 8.1 The structure of working memory ___________________________________ 220 8.2 The functioning of working memory _________________________________ 224 8.3 Conclusions _____________________________________________________ 229
Preface
The ability of storing information, while doing something else, is one of the core abilities of the human mind. By making it possible for human beings to perceive and encode, to learn about, to act in and to reflect on the world, it allows the organism to flexibly adapt to an ever-changing environment. Within psychological science, the limited-capacity system underpinning human’s ability to mentally maintain information in an active and accessible state, while concurrently and selectively processing some additional information, is referred to as working memory. The concept of working memory refers to a set of structures, mechanisms and resources that are involved in simultaneously processing and maintaining information and was introduced by Baddeley and Hitch (1974). Although, as its name implies, the concept of working memory should be thought of as some form of memory, the appropriate emphasis should be on working, for it is conceived as a memory working in the service of complex cognitive behaviour such as planning, organizing, imagery, learning, reasoning, mental rotation, arithmetic, problem solving, abstraction, reading and comprehension. By providing a pivotal interface between perception and memory, and between attention and action, the concept of working memory has become a cornerstone of psychological science.
The seminal chapter of Baddeley and Hitch (1974) defined a new field of research and, not surprisingly, working memory research has become one of the “hottest” fields in cognitive psychology and cognitive neuroscience over the last 35 years. A significant amount of studies has been devoted to understanding the structure and functioning of working memory as a limited-capacity system being responsible for the simultaneous storage and processing of information during cognitive tasks. A variety of models and theories of working memory has been put forward, making contrasting theoretical assumptions about the underlying structures, mechanisms and resources supporting processing and storage activities in working memory. In particular, the nature of limited resources supporting processing and storage activities, and the potential interference between both activities when performed concurrently, remains a controversial issue. Broadly speaking, we can distinguish between non-unitary models which fractionate working memory into multiple independent process- and domain-specific resources (e.g., Baddeley & Logie, 1999; Cocchini,
