1

Construction de l’objet et de l’espace perçus: codage et attribution des propriétés géométriques et non

sensorielles(Projet COG 66b + 141b. Responsable J. Dokic)

• INSERM, Marseille

Vanessa Chabanne,

neurosciences cognitives

Catherine Thinus-Blanc, psychologie

• LIMSI, Paris

Amandine Afonso, psychologie

Michel Denis, psychologie

Florence Gaunet, psychologie

• Institut Jean-Nicod, Paris

Nicolas Bullot, philosophie

Roberto Casati, philosophie

Jérôme Dokic, philosophie

David Nicolas, linguistique

• LPPA, Collège de France

Nicolas Bullot, philosophie

Jacques Droulez, psychologie

2

Le contexte général du projet est celui du développement actuel des neurosciences et du renouveau de la philosophie de l’esprit (philosophie cognitive) à partir des problématiques issues des sciences cognitives. Dans ce contexte, des enjeux importants s’attachent à la notion d’objet cognitif et de représentation spatiale – aussi bien dans les théories psychologiques et neuroscientifiques de la perception, que dans les théories philosophiques du contenu représentationnel.

À travers trois groupes d’expériences concrètes, le projet a permis d’apporter une contribution à la manière dont le système perceptif fonde la représentation d’objets dans l’espace. Cette contribution porte spécifiquement sur deux capacités du système perceptif: (i) la capacité de former des représentations d’objets relativement indépendantes de représentations spatiales explicites, et (ii) la capacité de former des représentations spatiales relativement indépendantes de représentations explicites d’objets.

L’étude des relations qui unissent les deux capacités, telle qu’elle est amorcée par le présent projet, permet une meilleure compréhension des différents aspects du problème du liage, ou de l’attribution à des objets de propriétés sensorielles, pragmatiques et géométriques.

3

Plus précisément, notre projet consiste en l’étude des mécanismes qui permettent de représenter et conserver en mémoire l’identité des objets et des localisations pour l’orientation, le guidage et le contrôle des actions. Cette investigation s’appuie sur la clarification conceptuelle, d’un point de vue philosophique, de la notion d’identité spatio-temporelle. Elle est abordée principalement selon deux axes:

1. Une réflexion philosophique sur la distinction entre propriétés géométriques et traits locaux ou intrinsèques d’une scène, et l’étude empirique de leur rôle respectif dans l’orientation. 2. Plus généralement, un examen des mécanismes de traitement d’attributs non-sensoriels associés aux objets dans la cognition spatiale.

Enfin, le projet a également insisté sur l’importance des représentations topologiques qui sous-tendent notre conception de l’espace (R. Casati). Le travail de Casati éclaire le sens dans lequel de telles représentations peuvent également fonder, au moins implicitement, notre représentations d’objets dans l’espace.

4

1. Étude expérimentale en IRMf des bases nerveuses des "attributs" spatiaux (comme la position dans un arrangement) et non spatiaux (couleur, forme, etc.) des objets. Exploration de l’hypothèse d’une distinction fonctionnelle entre le traitement des propriétés intrinsèques des objets et celui des attributs spatiaux.

L’expérimentation réalisée par le groupe de C. Thinus-Blanc à Marseille concerne l’étude en IRMf des bases nerveuses des "attributs" spatiaux et non spatiaux des objets. En effet, un objet peut se caractériser par ses propriétés "intrinsèques" (attributs de couleur, de forme, etc.) et par sa position au sein d’un arrangement. Ce dernier type de propriété lié à la géométrie est relatif: la position se définit par rapport à autre chose (autres objets, cadres de référence, etc.). Dans l’étude réalisée ici, le but était de déterminer si le traitement des propriétés intrinsèques des objets et celui de leurs attributs spatiaux étaient assurés par des structures nerveuses différentes. Un certain nombre de données de la littérature conduisent à formuler cette hypothèse.

Une figure représentant une pièce d’habitation contenant des objets (pièces d’ameublement) tous différents est présentée au sujet en 3-D (acquisition). Au cours des tests, une modification portant sur les attributs spatiaux (géométriques) ou non spatiaux des objets est apportée à la situation initiale, induisant le traitement spécifique de l’une ou l’autre catégorie, le sujet ayant pour tâche de détecter le changement (tests de réaction à la nouveauté). 

5

 

Une hypothèse fortement suggérée par les résultats obtenus est que l’orientation peut reposer sur des représentations de lieux et de configurations spatiales pré-objectives, c’est-à-dire qui ne reposent pas à leur tour sur des représentations explicites d’objets. De ce point de vue, si c’est une vérité métaphysique qu’il n’y a pas de configuration spatiale sans objets, un système cognitif peut repérer une telle configuration sans la conceptualiser comme constituant des attributs d’objets.

•

Object > Configuration

•

Configuration > Object

inferior parietal Lobe

L

Superior parietal Lobe

inferior temporal Gyrusfusiform Gyrus RECOGNITION

CONDITION

Test with memory

Test withoutmemory

Reference image Test image (configuration)

Reference image

Test (objects)

6

2. Étude expérimentale "Images et représentations mentales de l’espace chez les personnes non voyantes".

L’objet de cette étude (LIMSI, A. Afonso, F. Gaunet et M. Denis; travail mené dans le cadre de DEA et de la thèse d’A. Afonso) a été de déterminer si l’information métrique conservée dans les représentations mentales de configurations spatiales élaborées sur la base de descriptions verbales est tributaire du caractère visuel de ces représentations ou bien si cette information est indépendante de la modalité visuelle.

Les travaux de M. Denis ont permis de mettre en évidence le fait que les propriétés principales des représentations spatiales construites à partir d’informations verbales ou visuelles conservent un isomorphisme structural à l’égard des objets ou des environnements dont elles assurent l’évocation comme par exemple le positionnement relatif de repères. Dans ce travail, l’intérêt a porté sur l’étude des propriétés métriques des représentations mentales de configurations spatiales élaborées sur la base d’une description verbale de l’environnement. Les repères ont été positionnés à l’aide d’un codage de type horaire ("le port est à 11h, le phare est à 1h", etc.). La tâche des participants a ensuite été d’effectuer mentalement des comparaisons entre différentes paires de distances.

7

C o n f i g u r a t i o n à m é m o r i s e r s u r l a b a s e d e l a d e s c r i p t i o n v e r b a l e

g r o t t e

p l a g e

h u t t e

c r i q u e

p h a r ep o r t

à m é

g r o t t eg r o t t e

p l a g ep l a g e

h u t t eh u t t e

c r i q u ec r i q u e

p h a r ep h a r ep o r tp o r t

C o n f i g u r a t i o n à m é m o r i s e r s u r l a b a s e d e l a d e s c r i p t i o n v e r b a l e

g r o t t eg r o t t e

p l a g ep l a g e

h u t t eh u t t e

c r i q u ec r i q u e

p h a r ep h a r ep o r tp o r t

à m é

g r o t t eg r o t t e

p l a g ep l a g e

h u t t eh u t t e

c r i q u ec r i q u e

p h a r ep h a r ep o r tp o r tp o r tp o r t

Afin de mettre en évidence le rôle de l’expérience visuelle dans la conservation des propriétés métriques des représentations mentales de l’espace, nous avons proposé cette tâche aux trois populations de personnes privées de vision. Une quatrième population, réalisant l’expérience les yeux ouverts, a été testée afin que notre expérience puisse être comparable à celle conduite par M. Denis. Ainsi, des personnes non-voyantes de naissance, non-voyantes tardives, voyantes privées de vision et voyantes les yeux ouverts (12 participants par groupe, appariés) ont réalisé le protocole expérimental décrit ci-dessus. Ils ont été invités à comparer mentalement des paires de distances tandis qu’une analyse chronométrique des temps de réponse et une analyse des réponses correctes était réalisée.

8

Pourcentage moyen de réponses correctes par groupe et catégorie de différences de distances

Temps moyen de réponses correctes en millisecondes par groupe et catégorie de différences de distance

Les deux groupes voyants ont des performances qui ne diffèrent pas, et le nombre de réponses correctes et les latences sont du même ordre que celles obtenues par M. Denis. Par ailleurs, aucune différence entre les trois groupes privés de vision n’a été mise en évidence sur le pourcentage de réponse correctes et sur les latences, suggérant ainsi que l’expérience visuelle ne jouerait aucun rôle dans la capacité à se représenter mentalement un environnement: la topologie et la métrique de l’environnement décrit sont conservées. Enfin, les données indiquent que plus une différence entre deux distances est petite et plus le temps mis pour les comparer mentalement est important, et ceci, indépendamment des groupes expérimentaux. Au total, si les représentations mentales peuvent être considérées comme reflétant de manière analogique la configuration dont les individus ont reçu la description, les données n’apportent pas d’argument en faveur d’une composante visuelle de ces représentations analogiques.

9

3. Étude expérimentale sur la représentation d’objets matériels et la référence déictique.

Dans cette étude, N. Bullot et J. Droulez se sont intéressés à la façon dont l’esprit-cerveau est capable d’individualiser des objets perçus et de leur attribuer des propriétés. Plus précisément, ils ont cherché à analyser l’attribution déictique de propriétés nécessaires à la réalisation de tâches sensori-motrices dépendantes du contexte. Contrairement à la conception classique de la perception des objets reposant sur l’extraction et le stockage de caractéristiques intrinsèques des objets, les auteurs s’inscrivent dans un courant qui soutient que la référence déictique et/ou l’existence de représentations indexicales sont des composantes essentielles de la perception active des objets matériels. D’après ce cadre d’investigation, la compréhension des phénomènes perceptifs requiert l’étude des interactions entre l’agent et son environnement ainsi que celle des connections entre les informations sensori-motrices et la cognition. Bullot et Droulez développent en particulier l’idée qu’un type de propriété, qu’ils ont appelé "propriété de statut courant", est attribué de façon active par l’agent et que cette attribution repose sur l’existence d’un système déictique utilisant des index ou des pointeurs. Bien que nécessaires à la planification des actions et à l’identification des objets, les propriétés de statut courant ne peuvent pas être directement extraites du flot des informations sensorielles, mais doivent être attribuées activement et dynamiquement par l’agent.

10

Peut-on résoudre le problème du voyageur de commerce (trouver le plus court chemin passant par n villes) lorsqu’on ne connaît pas les distances entre les villes, mais seulement leur direction relative à chaque instant ?

6, 8 ou 10 cibles et 2 types de présentation :- carte allocentrée :

le sujet connaît sa propre position et son orientation à chaque instant- carte égo-centrée :

le sujet ne connaît ni sa position ni son orientation

1er résultat : les trajectoires mettent en évidence de nombreuseserreurs d’identification des cibles

11

Subjects performance : NTD

Condition

6 Allo 8 Allo 10 Allo 6 Ego 8 Ego 10 Ego

N.T

.D.

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

2ème résultat : les erreurs d’identification et la distance parcourue (NTD)- augmentent avec le nombre de cible- mais ne dépendent pas (ou peu) de la conditionde présentation (allo- ou égo-centrée)

12

Nb d’essais sans erreur (%) Distance moyenne parcourue

Modélisation (simulations de robot) :

Pour reproduire les performances atteintes par les sujets, il faut:- une variable interne de statut (visité / non visité) attribuée à chaque direction : modèle E - un critère de choix robuste corrélé à la proximité des cibles(la vitesse angulaire relative des cibles : modèle E2)