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LA PSYCHOPHYSIQUE CLASSIQUE
Prévoyez consacrer au moins vingt-cinq heures à l'étude de ce chapitre.
- CHAPITRE - PLAN DU CHAPITRE
- INTWODUCTION
- OBJECTIFS PÉDAGOGIQUES SPÉCIFIQUES
- NOTIONSDESEUIL
- MÉTHODES PSYCHOPHYSIQUES - LOIS PSYCHOPHYSIQUES - NOTE - EXERCICES
- APPENDICE A
- APPENDICE B
- APPENDICEC
- APPENDICED
UNITÉ 1 - APPROCHE PSYCHOPHYSIQUE
À la fin de ce'chapitre, l'étudiant devra être capable :
1. d'énumérer les buts de la psychophysique;
2. de définir seuil.absolu et seuil différentiel;
3. d'utiliser les méthodes classiques de la psychophysique : - methode des stimuli constants; - méthode de l'ajustement; - méthodes. des limites; 4. d'expliquer les notions suivantes propres àla méthode des stimuli constants : - point d'egalité subjective; - erreur constante; - erreur temporelle; - erreur spatiale; 5. d'expliquer ce que sont les erreurs d'habituation et d'anticipation commises avec la méthode des limites;
6. d'énoncer et d'expliquer différentes lois de la psychophysique :
- loi de Weber;
- loi de Weber généralisée;
- loi de Fechner;
loi de Stevens;
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CHAPITRE 1 - LA PSYCHOPHYSIOUE CLASSIQUE
NOTIONS DE SEUIL
Les différents systèmes sensoriels ont d'abord pour fonction de nous renseigner sur les changements physiques, chimiques ou autres, qui peuvent survenir dans l'environnement. Un objectif fondamental de la psychophysique consiste à évaluer quelle est la variation minimale que doivent avoir ces changements afin qu'un individu puisse être averti qu'il se passe quelque chose dans l'environnement. L'amplitude minimale, c'est-à-dire la plus petite quantité d'énergie pouvant être détectée en l'absence de toute autre stimulation, est appel& seuil absolu. Le seuil absolu, c'est le point en dessous duquel la sensation n'est pas possible. En fait, il s'agit d'un point dont l'identification correspond à une définition. Pour chacune des méthodes, décrites plus tard, utilisées pour évaluer ce point, il y a une définition opérationnelle de ce dernier. Pour donner une idée de votre grande sensibilité au monde extérieur, voici quelques approximations de ce à quoi peut ressembler un seuil absolu pour différentes modalités sensorielles (tableau 1). Notez ici que le seuil absolu correspond à la capacité de détecter la présence d'un stimulus
physique et non à la capacité d'identifier la nature exacte de ce stimulus.
Tableau 1
Exemple de seuil absolu pour chaque sens dans la vie quotidienne (selon Galanter, 1962)
SENS SEUIL
Vue La flamme dTune chandelle vue à une distance de 48 km par une nuit
profonde et claire.
Ouïe Le tic-tac d'une montre dans des conditions de silence, à 6 m de distance.
Goût 5 ml de sucre dans 7'5 1 d'eau.
Odorat Une goutte de parfum répandue dans le volume global d'un appartement de 6 pièces.
Toucher L'aile d'une mouche tombant sur la joue d'une distance de 1 cm.
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CHAPITRE 1 - LA PSYCHOPHYSIQUE CLASSIQUE
fonction obtenue pour la détection d'un son; cette fonction a la forme d'une ogive - une e s p b de S. On peut calculer le seuil absolu en trouvant, sur la fonction, le point qui
correspond à 50 % des cas où il y a perception. 11 suffit alors de lire, en abscisse,
l'intensité qui correspond à ce 50 %.
Cette valeur de 50 % représente le point à partir duquel un sujet réussit à discriminer à un niveau supérieur u au hasard Y. C'est la raison pour laquelle il convient de la désigner
comme étant le seuil absolu. Il est possible de faire une estimation précise du point qui
correspond à 50 % de discrimination correcte en utilisant quelques transformations mathkmatiques. La rnaniere de faire ces estimations est expliquée à l'appendice A du présent chapitre.
D'un instant à l'autre, selon l'ktat intenie de l'obsesvateur, ce seuil absolu peut prendre diffkrentes valeurs. C'est la raison pour laquelle la fonction psychométrique a la forme d'une ogive. Si le seuil absolu représentait un passage net et abrupt du non perçu w au u perçu Y,la fonction psychométrique montrerait un changement abrupt tel qu'illustré à
la figure 2.
' Allez maintenant lire l'appendice A avant de poursuivre.
Méthode des stimuli constants et seuil différentiel
Lors de la détermination d'un seuil différentiel à l'aide de la mkthode des stimuli
constants, un sujet est appel6 à dire lequel de deux stimuli qui lui sont présentés produit
la plus grande sensation. Un stimulus standard (St) et un stimulus de comparaison (Co) qui peut prendre l'une des 7 à 9 valeurs autour du St, sont présentés à de nombreuses
reprises dans un ordre aléatoire. Il existe deux manières de prksenter les stimuli :
simultanément ou successivement. Si on présente les stimuli simultanément, on prendra soin de varier l'endroit, à gauche ou à droite, où est présente le St. Cette variation de l'endroit où est presenté le St permet d'éviter de faire, dans l'évaluation du seuil, des erreurs s p m. De telles erreurs surviennent lorsque les jugements sont biaisés par des différences entre les aires réceptrices. D'autre part, l'kvaluation d'un seuil différentiel avec certains continua sensoriels requiert parfois que les stimuli comparés soient comparés successivement plutôt que simultanément. Pareil mode de présentation risque d'entraîner une erreur d'ordre tem~orel(EOT). Une telle erreur consiste en une tendance à juger plus élevée la magnitude du deuxième stimulus présenté. Différentes hypothèses ont été klaborées pour expliquer cette tendance à sous-kvaluer le premier stimulus (Hellstrtjm, 1985). Une d'entre elles stipule que 1'EOT serait causée par une diminution de la trace en mémoire laissée par le premier stimulus.
Soit l'exemple suivant où l'on tente de déterminer, sur la base de la méthode des stimuli
constants, le seuil différentiel pour un poids St de 80 g. À l'aide de présentations
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UNITÉ 1 - APPROCHE PSYCHOPHYSIQUE
successives, aléatoires et équiprobables des Co (72, 74,76, 78, 80, 82, 84, 86 et 88 g), on arrive à tracer la fonction psychométrique illustrée à la figure 3.
Cette fonction permet d'abord d'établir le point d96galit6subjective (PES), c'est-à-dire le point pour lequel la probabilité de répondre que le St et le Co sont égaux, égaie .5. La différence entre le PES et le St sera appelée l'erreur constante (EC : PES - St).
Aussi, deux seuils différentiels devront être extraits de cette fonction. En fait, le seuil différentiel, c'est un point à partir duquel on est capable de faire la différence entre les stimuli. Or, en se basant sur le simple raisonnement suivant, on identifie deux points de
ce genre sur une fonction psychométrique. Un premier point, le seuil différentiel dit
supérieur, est obtenu en soustrayant les points de la fonction qui correspondent des probabilités de .75 et .50 de dire que le Co est plus grand que le St. Ce 75 % désigne le(lentre0)laet poarfte inca~acitéde discriminer (.5). De même, on obtient le seuil différentiel dit inférieur en soustrayant les points correspondant aux probabilités .5 et .25 de répondre que le Co est plus grand que le St, où .25 représente le oint milieu entre l'incayacité de discriminer (.5) et une parfaite discrimination (O).
On se retrouve ainsi avec deux seuils différentiels. On obtient la valeur recherchée, celle d'& seul seuil différentiel, en faisant la moyenne des deux seuils calculés. Ce seuil peut d'ailleurs être calculé directement en divisant par 2 la différence entre les points correspondant 75 % et 25 % de réponses où le Co est jugé plus grand que le St.
Comme pour le seuil absolu, une estimation précise des différents points de cette fonction peut être calculé par substituti.on en postulant la normalité de la distribution. Les points critiques, .75 et .25, seront obtenus avec Z = .67 et Z = -.67 respectivement.
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CHAPITRE 1 - LA PSYCHOPHYSIQUE CLASSIQUE
"Co St"
Figure 3. Exemple de fonction psychométrique pour déterminer un seuil différentiel
pour le poids (en pointiilé, on essaye d'estimer le seuil différentiel supérieur en soustrayant les valeurs de X correspondant à 75 % et 50 %
- 82.2-80 = 2.2 - et le seuil différentiel inférieur correspondant à 50 % et 25 % - 80-77.5 = 2.5 -). Ici, le point d'égalité subjective est 80; et le seuil différentiel est 2.35 r(2.2 + 2.5)/2].
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CHAPITRE 1 - LA PSYCHOPHYSIQUE CLASSIQUE
En fait, l'utilisation de la méthode des limites comporte quelques répétitions de chacune
des séries. Le seuil absolu sera alors obtenu en calculant la moyenne des différents
points de transition établis au cours de l'expérience. Pour éviter de commettre, dans une évaluation du seuil absolu avec cette méthode, des erreurs dites d'anticipation et d'habituation, erreurs qui sont décrites plus bas, les séries d'un type donne ne commencent pas toutes au même point de départ.
Pour déterminer un seuil différentiel à l'aide de la méthode des limites, il faut encore une fois presenter deux stimuli, St et CO, par paires ou de façon successive, selon le type de continuum sensoriel évalué. Après chaque présentation, le sujet doit dire si tel stimulus est plus petit, égal ou plus gmd que l'autre. E n m e une fois, les Co varieront
d'un essai à l'autre de façon à augmenter graduellement la difficulté de discrimination.
Ces variations seront des augmentations ou des diminutions du Co, selon qu'il s'agit d'une série ascendante ou descendante. Chaque série permet d'identifier deux points de transition :une limite supérieure (L$où, dans le cas d'une série ascendante par exemple, après avoir été perçu egal au St, le Co devient perçu comme plus grand; et une limite inférieure (Li) où, après avoir eté perçu plus petit que St, Co devient perçu comme étant egal à St. Vous trouverez un exemple de l'utilisation de la methode des limites pour déterminer un seuil différentiel au tableau 3.
La différence entre la moyenne des L, et la moyenne des Li constitue l'intervalle d'incertitude (II). Le seuil différentiel est alors obtenu en divisant l'II par 2. Le PES est quant à lui obtenu en calculant IL, + LJ12.
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UNITÉ 1 - APPROCHE PSYCHOPHYSIQUE
Tableau 3
Exemple de l'utilisation de la méthode des limites pour l'estimation du seuil différentiel pour le poids (standard = 100g)
SÉRIE
COMPARATEUR (g) A^ D^ A^ D^ A^ D
112 G 110 G G 108 G G G G 106 G E G G E 104 E^ G^ E^ E^ G^ E 102 E^ E^ E^ E^ E^ E 100 E^ E^ E^ E^ E^ E 98 E^ E^ E^ E^ E^ E 96 P^ E^ E^ E^ E^ P 94 P P E P P 92 P P P 90 P P 88 P
Limites supérieures (^105 103 107 105 103 ) Limites inférieures 97 95 95 93 95 97 Intervalle d'incertitude (^8 8 12 12 8 )
Seuil différentiel = [moyenne des intervalles d'incertitude]/2 = 4.83g
Légende : G = plus grand A = série ascendante E = égal P = plus petit D = série descendante
Erreurs avec la méthode des limites
Deux types particuliers d'erreurs sont susceptibles de se glisser lors de l'évaluation d'un seuil avec la méthode des limites. Un premier, l'erreur d'habituation, consiste à continuer à dire « oui, je perçois » ou non je ne perçois pas >> après l'atteinte du seuil. Pareille erreur, lors d'une série ascendante, entraînera une augmentationdans l'estimation du seuil tandis que pour une série descendante, elle causera une sous-estimation de ce dernier, c'est-à-dire qu'il sera évalué comme étant plus bas qu'il ne l'est en réalité. Le
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UNITÉ 1 - APPROCHE PSYCHOPHYSIQUE
Tableau 5
Types d'erreurs et leurs conséquences lors de l'estimation d'un seuil différentiel
avec la méthode des Iimites
ERREUR s É m RÉPONSE VALEUR
EsTIMÉE DU SEUIL
Habituation Ascendante 4 Co < St » trop longtemps Trop élevée a Co = St » trop longtemps
Descendante 4 Co > St » trop longtemps (^) Trop basse CO = St » trop longtemps
Anticipation Ascendante a Co = St n trop rapidement Trop basse
Co > St n trop rapidement
Descendante Co = St » trop rapidement Trop élevée a Co < St B trop rapidement
Variations de la méthode des limites
Il existe differentes variations de la méthodes des limites. Une façon d'améliorer cette
méthode a été introduite par Cornsweet (1962). Il s'agit de la méthode de l'escalier
(staircase method). Elle consiste également en des variations d'essais ascendants et descendants mais cette fois-ci, les essais ne commencent pas loin au-dessus ou au-dessous
du seuil. Plutôt, dès que le sujet déclare qu'il y a un changement (de perçu à non perçu;
ou de non perçu à perçu), l'expérimentateur offre des stimuli dans la direction opposée
en partant de ce point. Généralement, l'expérience se poursuit jusqu'à ce qu'il y ait eu
six ou sept changements de direction et le seuil est calculé en faisant la moyenne des points de transition.
La méthode de l'ajustement
L'idée centrale, avec cette méthode, c'est que le sujet doit procéder lui-même au changement du stimulus à chaque essai. Parce qu'elle requiert une participation un peu plus active du sujet, cette méthode risque moins d'être monotone pour ce dernier.
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CHAPITRE 1 - LA PSYCHOPHYSIQUE CLASSIQUE
Méthode de l'aiustement et seuil absolu
Pour déterminer le seuil absolu à l'aide de la méthode de l'ajustement, on présente à un sujet un stimulus dont l'intensité se situe loin au-dessus ou au-dessous du niveau du seuil. La tâche du sujet consiste alors à diminuer ou augmenter l'intensité d'un stimulusjusqu'à un niveau où celui-ci semble être tout juste disparu, ou tout juste perceptible. Après une série d'essais ascendants et descendants, le seuil absolu est révélé par la moyenne de tous les points de transition observés. En fait, on appelle également cette méthode la u méthode des erreurs moyennes m.
La méthode de l'ajustement sert plus souvent à déterminer un seuil différentiel qu'un
seuil absolu. Pour évaluer le seuil différentiel avec la méthode de l'ajustement, le sujet doit ajuster un Co jusqu'à ce qu'il semble égale à un St. Un PES pourra alors être évalué en faisant la moyenne des points d'égalité pour l'ensemble des essais, ce qui permet ensuite d'évaluer l'EC (l'erreur constante) : EC = PES - St. L'estimation du seuil différentiel sera alors obtenu en calculant l'écart-type de cette distribution de scores observés dans l'ensemble des essais. Si l'écart-type est élevé, c'est que deux stimuli paraîtront égaux sur une large étendue :ainsi, moins bonne est la discrimination. Bref, plus grand est l'kart-type, plus élevé est le seuil différentiel et moins sensible est l'organisme pour ce continuum sensoriel. On peut obtenir 1%-T en faisant :
Enfin, il est pertinent de noter que l'utilisation de la méthode de l'ajustement requiert d'abord que le travail se faGe avec des stimuli qui varient continuellement ensuite, et que (^). ces stimuli puissent être présentés simultanément (par exemple, il ne serait pas possible de déterminer le seuil différentiel pour la perception de l'intensité auditive à l'aide de la méthode de l'ajustement).
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CHAPITRE 1 - LA PSYCHOPHYSIOUE CLASSIQUE
LOIS PSYCHOPHYSIQUES
11 s'agit ici de lois sur la discrimination entre stimuli qui, si elles sont bien acceptées dans certains cas, demeurent en d'autres cas en proie à la controverse.
Loi de Weber
Nous avons vu plus tôt ce qu'est le seuil différentiel. Or, le seuil différentiel pour une
modalitd sensorielle dom& n'a pas de valeur fixe. Cette valeur varie en fonction de l'intensité des stimuli à l'étude. Pour une modalité sensorielle donnée, le seuil differentid augmente de maière propo-~ome!!e S. l'ktensité des stimuli ut&s&s :plus élevées sont les valeurs des stimuli, plus élevé est le seuil différentiel. C'est essentiellement ce que stipule la loi de Weber.
Cette loi, que l'on attribue au physiologiste Ernst Weber, stipule que la différence de magnitude (seuil différentiel : Ad) nécessaire pour tout juste distinguer deux stimuli dépend de la magnitude (4) de ces derniers. En fait, la relation entre A4 et 4 serait proportionnelle.
Par exemple, si la différence nécessaire pour tout juste distinguer un poids de 100 g d'un autre plus léger est de 10 g, on peut s'attendre à ce que la différence minimale pour distinguer un poids de 1000 g d'un autre plus léger soit de 100 g. Ainsi,
Cette relation est appelée la loi de Weber et K reflète l'idée que la proportion du changement est constante. En principe, il existe une telle relation pour chacune des différentes dimensions de chaque modalité sensorielle. Bref, le seuil différentiel,
également appelé DJP, est une fonction constante de la magnitude du stimulus.
De nombreux travaux empiriques ont étk faits afin de vérifier cette loi. Or, bien que cette loi puisse être exacte pour une certaine étendue d'un continuum sensoriel donné, elle s'avère inexacte pour certaines valeurs de ce continuum. Cet échec de la loi de
Weber dans sa forme stricte a mené à une nouvelle formulation de la relation entre la
DJP et la magnitude du stimulus.
Enfin, la note historique suivante pourrait intéresser le lecteur. (^) Certains auteurs proposent d'appeler la loi de Weber u la loi de Bouguer-Weber » (Piéron, 1963; Bonnet,
1986) car les travaux de Bouguer sur le même sujet seraient, en fait, antérieurs à ceux
de Weber (1760 plutôt que 1831).
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UNITÉ 1 - APPROCHE PSYCHOPHYSIQUE
Loi de Weber généralisée
On peut illustrer la constance de la fraction de Weber à l'aide d'une figure où la D P est indiquée en fonction de la magnitude du stimulus standard (4). Lorsque la loi de Weber
s'applique, la relation est linéaire (figure 4a). Si on oppose en fonction de 4, on
observe une droite ayant une pente nulie (figure 4b). Or, de nombreux travaux nous montrent que pour ce dernier type de relation, on voit une discontinuité de cette droite sans pente (figure 4c). Autrement dit, la fraction de Weber n'est pas constante. On reconnaît généralement que la fraction de Weber n'est valide que pour des valeurs moyennes d'un continuum sensoriel. Pour des valeurs extrêmes, soit très basses ou soit t e s élevées, il y a une discontinuité qui résulte généralement d'une augmentation de la fraction de Weber. Si cette discontinuité pour des valeurs élevées demeure difficile à expliquer, ceiie rencontrée pour des valeurs plus basses s'explique bien avec une simple
trmsformôtion de !a lei de Weber. C'est z+insl q;'on z j o u t e ~ une conSmte S; la
formulation précédente :
La constante a est interprétée comme le résultat d'un bruit sensoriel et serait proportionnelle au seuil absolu (Baird & Noma, 1978).
STANDARD (8)
Figure 4a. La DJP augmente directement en fonction de la grandeur du stimulus.
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