Concepts et Catégories: Psychologie Cognitive

• Les sujets du cours portent sur l'introduction psychologie cognitive, les neurosciences cognitives, la perception, l'attention, la mémoire à court terme et mémoire de travail.
• Les sujets du cours comprennent la mémoire à long terme: sa structure/encodage, récupération et consolidation, les erreurs de mémoire et mémoire de tous les jours.
• D'autres sujets de cours comprennent la connaissance, l'imagerie mentale, le langage, la résolution de problème, le jugement, prise de décision et le raisonnement.

Concepts et catégories

• Les connaissances conceptuelles reconnaissent les objets, événements et permettent de faire des inférences.
• Concepts : la représentation mentale d'une classe/un individu (Smith, 1989) ainsi que le sens des objets, des événements et des idées abstraites (Kiefer et Pulvermüller, 2012).
• Catégorie : tous les exemples d'un concept particulier.
• Les concepts fournissent des règles pour créer des catégories.
• La catégorisation est le processus qui consiste à classer les éléments dans une catégorie.

Approche de définitions

• Un objet fait partie d'une catégorie si satisfait la définition de cette catégorie.
• Les membres d'une catégorie n'ont pas les mêmes caractéristiques.
• Une chaise est un meuble consistant en un siège, des pieds, un dossier, souvent des accoudoirs, conçu pour contenir une personne.
• Dans une catégorie, les objets se ressemblent, permettent une certaine variabilité et n'ont pas de critères stricts(Wittgenstein, 1953).

Déterminer les catégories par similarité : prototypes

• Un objet appartient à une catégorie s'il ressemble à la représentation standard de la catégorie, le prototype.
• Définition de Eleanore Rosch (1973) : Le prototype est formé en faisant la moyenne de la représentation des membres de la catégorie rencontrés dans le passé.
• Le prototype est abstrait, il ne correspond à aucun membre de la catégorie.

Variations de typicalité

• Les membres d'une catégorie varient en typicalité.
• En 1975, Rosch a demandé aux sujets d'indiquer dans quelle mesure un membre de la catégorie représente le titre de la catégorie.

Apprendre des nouveaux prototypes

• Au labo, on apprend aux sujets à catégoriser des patterns de points construits à partir de quelques prototypes.
• Après l'apprentissage, les sujets peuvent classer correctement les prototypes, bien qu'ils ne les aient jamais vus.

Des objets prototypiques

• Les objets prototypiques ont une forte ressemblance familiale.
• Ressemblance familiale peut être définie en termes d'attributs communs avec les autres membres.
• Les bons exemplaires (objets prototypiques) d'une catégorie partagent plus d'attributs avec d'autres membres de la catégorie qu'avec de mauvais exemplaires.

Vérification de déclarations

• Effet de typicalité (Smith et al., 1974): Les déclarations sur les objets prototypiques sont vérifiées plus rapidement.
• Par exemple, « Une pomme est un fruit » est vérifié plus rapidement que « Une grenade est un fruit ».
• Spontanément, les objets prototypiques sont nommés plus tôt.
• Un « moineau » est nommé avant un « pingouin » quand il faut nommer des oiseaux.

Objets prototypiques influencés par l'amorçage

• Amorçage: La présentation d'un stimulus facilite la réponse à un autre stimulus s'il est présenté temporellement proche de l'autre.

• Rosch (1975): Les sujets devaient juger si deux disques colorés avaient la même couleur («same») ou pas («différent»).

• Les disques de même couleur avaient les couleurs plus ou moins prototypiques.

• Quand une amorce est présentée (p. ex., le mot « vert »), le sujet s'imagine l'objet prototypique (un vert foncé : condition b), qui aide à traiter l'information correspondante.

• Les sujets créent des images mentales des prototypes quand ils entendent les noms des couleurs.

Tableau Effets de prototycalité

• Ressemblance familiale: Les éléments d'une catégorie se ressemblent de plusieurs façons.
• Résultat expérimental: Des notes plus élevées pour les éléments hautement prototypiques lorsque les gens attribuent une note à quel point un élément est « bon » d'une catégorie (Rosch, 1975a).
• Typicalité: les personnes réagissent rapidement aux membres d'une catégorie qui sont « typiques » de la catégorie.
• Résultat expérimental: Temps de réaction plus rapide aux déclarations comme « A ____ est un oiseau » pour les éléments hautement prototypiques (comme le rouge-gorge) que pour les éléments faiblement prototypiques(comme l'autruche) (Smith et al., 1974).
• Nommer: Les gens sont plus susceptibles d'énumérer certains objets que d'autres lorsque l'on demande de nommer des objets dans une catégorie.
• Résultat expérimental: Les éléments hautement prototypiques sont nommés en premier lorsque les gens énumèrent des exemples d'une catégorie (Mervis et al., 1976).
• Amorce: la présentation d'un stimulus affecte les réponses à un stimulus qui suit.
• Résultat expérimental: Jugements de couleurs identiques-différentes plus rapides pour les éléments hautement prototypiques (Rosch, 1975b).

L'approche des exemplaires

• Exemplaires: Membres d'une catégorie que la personne a rencontrée dans le passé.
• L'appartenance à une catégorie est déterminée par la similarité entre l'objet et les exemplaires.
• Pour déterminer si un objet appartient à une catégorie on le compare aux exemplaires de la catégorie.
• Elle peut expliquer les mêmes données que l'approche des prototypes et permet d'englober des exceptions (par exemple, manchot, autruche) et des catégories variables (par exemple, des jeux).
• Au début de l'apprentissage, on utilise des prototypes, et ensuite on intègre des exemplaires (des exceptions).
• Cette approche s'applique mieux aux petites catégories (par exemple, les présidents des États-Unis vs. oiseaux, voitures).

Niveau Privilégié de Catégorie

• Une organisation hiérarchique: Les catégories sont divisées en catégories plus petites et spécifiques.
• Les catégories sont divisées en global(supérieur), basique et spécifique(subordonné)
• On étudie si un niveau est privilégié.
• En 1976, Rosch et ses collaborateurs ont demandé aux sujets de lister les attributs de mots du niveau subordonné, de base et supérieur .
• Le résultat est que le niveau de base est spécial.
• Pour dénommer une image les sujets choisissent spontanément le niveau de base.
• La décision de la catégorie d'une image est plus rapide si la catégorie appartient au niveau de base.

L'Influence des connaissances

• Les connaissances peuvent influencer la catégorisation.
• Tanaka & Taylor (1991): Les experts utilisent des catégories spécifiques (moineau, rouge-gorge, etc.) plutôt que des catégories basiques (oiseau).
• Ceci peut être lié parce que les détails distinctifs échappent aux novices.

Les réseaux sémantiques

• Collins & Quillian (1969) considèrent que les concepts sont organisés dans un réseau.

• Ce modèle est hiérarchique.

• Dans un réseau, les catégories ou concepts sont représentés par des nœuds.

• Les liens représentent la relation entre deux nœuds, différents types (avoir, appartenir,…).

• L'information est stockée au niveau le plus élevé, de cette façon elle n'est pas doublée aux niveaux inférieurs, p. ex. « a des ailes » est stocké au niveau « oiseau » et pas avec « canari », « autruche », etc.

• Récupérer une caractéristique d'un objet nécessite parfois parcourir le réseau.

• Les exceptions sont ajoutées plus bas, p. ex. « ne peut pas voler » pour les autruches.

• Le temps pour récupérer une caractéristique dépend de la distance (nombre d'arcs) qu'il faut traverser.

Tâche de vérification d'une déclaration

• La réponse consiste en « oui » ou « non ».
• Déclarations décrivent des caractéristiques et l'appartenance à une catégorie.
• Dans la mesure où la distance (le nombre de niveaux parcourus) augmente, les temps de réaction augmentent notamment

Diffusion de l'activation

• L'activité se diffuse le long des connexions depuis le nœud activé, appelé diffusion de l'activation.
• Les concepts qui reçoivent l'activation diffusée sont amorcés (activés) et peuvent être récupérés plus facilement.

Meyer et Schvaneveldt (1971)

• On demande si les lettres forment deux mots existants : tâche de décision lexicale.
• Les réponses sont plus rapides avec des mots associés.

Critique du modèle de Collins & Quillian (1969)

• Les réponses sont plus rapides avec des membres typiques d'une catégorie, appelé effet de typicalité.
• Une hypothèse stipule que les caractéristiques soient stockées au niveau du nœud qui représente le concept (« a des ailes » pour canari).
• La structure hiérarchique suggère des distances parfois fausses.

L'approche connexionniste

• McClelland & Rumelhart (1986) est l'auteur de « Parallel Distributed Processing (PDP): Explorations in the microstructure of cognition ».
• Connexionnisme est une approche de modèles informatiques pour représenter des processus cognitifs (plus particulièrement la représentation des concepts).
• La stimulation de l'environnement active les unités d'entrée et envoie l'information aux unités cachées qui l'envoient aux unités de sortie.
• Un stimulus présenté aux unités d'entrée est représenté par le pattern d'activité distribué à travers les autres unités.
• Les poids d'une connexion déterminent comment les signaux envoyés par une unité augmentent/diminuent l'activité dans l'unité suivante.

Représentation de concepts dans un réseau connexionniste

• En 2003, McClelland et Rogers pensent que le concept de canari est représenté par le pattern d'activité dans toutes les unités du réseau.
• Le réseau doit être entraîné à produire un pattern souhaité.

L'entraînement du réseau connexionniste

• Ajuster les poids des connexions dans le réseau est important lors de l'entraînement.
• Démarrer le processus d'apprentissage avec des activations faibles et peu différenciées et beaucoup d'erreurs est important.
• Les poids doivent être réglés pour que seules les bonnes unités soient activées.
• Les fausses réponses dans les unités des caractéristiques sont renvoyées dans le réseau.
• Le le poids des connexions est ajusté pour activer les bonnes unités dans le processus de rétropropagation.

L’apprentissage dans le réseau

• Dans l'apprentissage, chaque expérience résulte seulement en petits changements des poids, mais après beaucoup de répétitions, le réseau attribue les bonnes caractéristiques.
• Le réseau est entraîné avec plusieurs concepts de manière alternée.

Les atouts des réseaux connexionnistes

• Le réseau connexionnistes(unité, poids) et le cerveau (neurones, synapses) se ressemblent.
• Les réseaux connexionnistes ont une certaine capacité à simuler le fonctionnement cognitif normal comprenant le traitement du langage, la mémoire et le développement cognitif.
• Le dommage interrompt incomplètement les réseaux connexionnistes et a une « graceful degradation ».
• Ils expliquent la généralisation de l'apprentissage.

L'hypothèse sensorielle-fonctionnelle

• Warrington et Shallice ont réalisé une étude avec quatre patients après une encéphalite en 1984.
• Ils ont souligné une perte spécifique à une catégorie: Les patients pouvaient identifier des objets qui ne sont pas des animaux (objets inanimés), comme meubles, outils, fruits ou légumes, mais ne pouvaient pas identifier des animaux (objets animés).
• L’hypothèse sensorielle-fonctionnelle suggère que la capacité à différencier des objets animés/inanimés dépend d'un système mnésique qui fait la différence entre les caractéristiques sensorielles (pertinent pour les objets animés).
• Un autre système est utilisé pour différencier les fonctions entre elles (pertinent pour les objets inanimés).
• L'hypothèse sensorielle-fonctionnelle est trop simplifiée, cardes cas contradictoires ont été trouvés.

L'approche de la catégorie sémantique

• Mahon et Caramazza (2011) stipulent qu’il y a des circuits neuronaux spécifiques pour des catégories spécifiques.
• L'existence d'un nombre limité de catégories est innée en raison de leur importance pour la survie. -Wilmer et al. (2010) ont suggéré que la base génétique explique la reconnaissance des visages.
• En effet,La corrélation de la performance dans les tâches de reconnaissance de visages est plus élevée chez de vrais jumeaux que chez de faux jumeaux (0.7 vs. 0.29).
• La réponse du cerveau est distribuée à travers différents domaines(il n'y a pas seulement un domaine par catégorie).

L'approche des facteurs multiples

• Cette approche comprend la description des facteurs qui distinguent entre les catégories et à l'intérieur d'une catégorie.
• Une étude fut réalisée par Hoffman & Ralph (2013) à l'aide des attributs variés.
• Les sujets devaient évaluer un grand nombre d'items (160). -Les sujets devait évaluer une catégorie à quel point est associée à une couleur, une forme, un mouvement, un son, un goût, une odeur, un toucher et une action interactive.

Hoffman & Ralph (2013) et la similitude («Crowding», entassement)

• Les résultats de cette étude se conforme à l'hypothèse sensorielle-fonctionnelle.
• Certains objets mécaniques comme des machines, véhicules et instruments de musique sont à cheval entre les objets inanimés et animaux.
• Ces objets partagent une représentation sémantique largement distribuée.
• Les similitudes sont souvent des entassements qui implique beaucoup de caractéristique partagées partagées par les animaux comme les yeux, les jambes, et la capacité à bouger.
• En comparaison, les objets inanimés comme les autos et les bateaux partagent moins de caractéristiques.
• Les patients avec des troubles spécifiques à une catégorie pourraient simplement avoir plus de difficulté à discriminer des items qui sont similaires.

L'approche incarnée

• La connaissance des concepts est basée sur la réactivation des processus sensoriels et moteurs qui se produisent quand nous interagissons avec l'objet.
• Les neurones miroirs (Gallese et al., 1996) se retrouvent dans le cortex prémoteur.
• Ils déchargent quand le singe saisit une nourriture sur un plateau et déchargent quand le singe regarde l'expérimentateur qui saisit la nourriture.
• L'observation et l'exécution d'une action spécifique résulte en la même activation.

Études sur L'approche incarnée

• En 2004, Hauk et ses collaborateurs ont mesuré l'activation du cortex dans deux conditions.
• Ces conditions comprenaient l'éplacement les sujets soit le pied gauche ou la droite, ou leur index gauche ou droite, ou la langue.
• Deuxièmement llecture des mots qui décrivent une action comme donner un coup de pied (action du pied), saisir (action de la main/des doigts) ou lécher (action de la langue).
• La somatotopie sémantique est lorsqu'on lit les mots représentant une action, cela produit une activation(mais plus faible) dans les mêmes aires que lorsqu'on exécute l'action elle-même.
• En 2013, Pulvermüller a souligné que ce pattern est stable dans plusieurs études.
• Garcea et al. (2013) ont souligné qu'après un AVC, Patient A.A. n'était plus capable d'exécuter certaines actions.
• Par exemple, il n'arrive plus à simuler l'utilisation d'un marteau, de ciseaux ou d'une patte, et n'a plus pas de problèmes à reconnaître les objets concernés sur des images.
• Comment on peut expliquer les connaissances de concepts abstraits (démocratie, vérité).

Conclusion

• Il n'y a pas d'approche « gagnante », la discussion scientifique est toujours ouverte.
• Certaines approches s'entendent sur l'idée que l'information sur les concepts est distribuée à travers un grand nombre de structures.
• Il y a un désaccord sur le type d'information le plus important.

Le modèle du moyeu et rayon

• La démence sémantique implique la perte générale des connaissances des concepts, sans différence entre les objets animés et inanimés et est souvent associée à des lésions dans le lobe antérieur temporal (ATL).
• Le ATL sert comme moyeu qui intègre les informations des aires associées à des fonctions spécifiques.
• Les lésions des aires spécifiques causent des déficits spécifiques (objets inanimés/animés) tandis que les lésions du ATL causent des déficits généraux, comme dans le cas de la démence sémantique.

Stimulation magnétique transcrânienne (TMS)

• Interruption du fonctionnement d'une aire particulière du cerveau en appliquant une impulsion magnétique.
• Si un comportement spécifique est perturbé par la TMS, l'aire stimulée est impliquée dans le comportement.
• Dans une recherche faite par Pobric et al (2010) Il était demandé aux sujets de nommer l'objet sur une image et ceux-ci ont démontré un ralentissement après application de TMS sur le ATL et une aire spécifique.
• Ceci appuit le modèle du cerveaux et des rayons dans le cortex pariétal.