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Université de Montréal La dynamique spatio-temporelle de l'attention dans la le

Université de Montréal La dynamique spatio-temporelle de l'attention dans la lecture par Augustin Achouline, B.sc Mémoire présenté en vue de l’obtention du grade de maîtrise en psychologie (M.Sc.) sous la direction de Martin Arguin, Ph.D. ©, Augustin Achouline, 2019 1 Résumé Mots-clés : lecture, attention, visuo-spatiale, parallèle, sérielle, processus, longueur, mot, effet Un grand nombre d’études examinant les aspects cognitifs et neurobiologiques de la lecture ont étés conduites dans les dernières décennies. Cependant, la stratégie qui sous-tend l’identification de mots pour des lecteurs experts et la manière dont l’attention visuo-spatiale est déployée dans le temps et l’espace visuel demeurent méconnues. L’étude de Blais et al. (2009) nous apporte une avancée significative dans nos connaissances à ce sujet. La présente étude se propose d’étendre leur investigation initiale à l’aide d’un protocole capable de spécifier comment l’information visuelle est extraite dans l’espace et dans le temps au cours d’une tache de reconnaissance de mot chez des lecteurs neurotypiques. 16 étudiants ont été testés à l’aide d’une tâche inspirée de la méthode des « Bulles ». Ils devaient lire des mots français de cinq lettres présentés pendants 200 ms et échantillonnés dans l’espace-temps avec un ratio signal/bruit variant aléatoirement et de manière indépendante pour chaque position de lettre. Un bloc de 150 essais de pratique était d’abord complété, pendant lequel le ratio signal/bruit était ajusté de manière à maintenir le taux de succès à 51%. Ensuite, quatre blocs de 150 essais chacun étaient complétés, eux même suivis d’un nouveau bloc de 75 essais d’entrainement afin de réajuster le ratio signal/bruit maximum. Enfin, quatre blocs additionnels de 150 essais chacun étaient complétés. Les analyses examinent comment les variations temporelles du ratio signal/bruit déterminent le taux d’acuité des participants. Des images de classification dans le domaine temporel ont été construites pour chaque participant en soustrayant la somme pondérée des profils temporels de ratio 2 signal/bruit des essais incorrects de ceux associes à une réponse correcte. Nous avons également construit des images de classification dans le domaine temps-fréquence qui indiquent la contribution de bandes de fréquences spécifiques pour l’efficacité d’encodage en fonction du temps. Les images de classifications individuelles étaient transformées en scores Z afin d’être sur une même échelle et pouvoir ainsi calculer des moyennes de groupes. La significativité statistique était déterminée par l’application du test Pixel. Les résultats suggèrent un processus d’extraction des lettres sériel, dans lequel l’ordre des lettres est fonction de la valeur diagnostique de cette lettre pour l’identification correcte du mot. Ces observations sont inconsistantes avec un modèle d’extraction parallèle, généralement admis pour expliquer l’absence d’effet de longueur de mot dans la lecture experte. Elles semblent en effet indiquer un mode de traitement sériel des lettres à l’intérieur duquel le traitement de plusieurs lettres conjointes reste possible. L’absence d’effet de longueur du mot dans un contexte de traitement sériel serait expliquée par l’hypothèse que le nombre de lettres à identifier (et/ou le nombre de fixations attentionnelles requis) demeure fixe, quelque soit la longueur du mot. Cependant, cette hypothèse reste encore à étayer ; en testant ce protocole sur des mots de différentes longueurs. 3 Abstract Keywords: reading, visuospatial, attention, parallel, serial, processing, word, length, effect A vast number of studies examining the cognitive and neurobiological aspects of reading have been conducted in the past decades. However, the strategy underlying expert word identification and the way visuospatial attention is deployed across time and space remains unknown. The study from Blais et al. (2009) offered a significant advance to our knowledge in this regard. The present study extends this initial investigation by using a protocol which can specify how visual information is extracted in space and time during visual word recognition in neurotypical readers. 16 students were tested using an adaptation of the « Bubbles » technique. Participants read five- letter French words exposed for 200 ms and sampled in space-time by random signal-to-noise ratio (SNR) variations which were independent for each letter position. Participants first completed a 150- trial practice session during which the maximum allowable SNR was adjusted in order to maintain accuracy at about 51% correct. Then, four experimental blocks of 150 trials each were completed. This was followed by a 75-trial practice block to readjust the maximum allowable SNR. Finally, four additional blocks of 150 experimental trials each were conducted. Data analyses examined how the temporally varying signal/noise determined the response accuracy of participants. Classification images in the temporal domain were constructed for each participant by subtracting the weighted sum of the temporal profiles of signal/noise ratios of incorrect trials from those associated with correct responses. We also constructed classification images in the time-frequency domain which indicate the contribution of particular frequencies as a function of time to processing effectiveness. Individual classification images were transformed into Z scores to put them on the same scale, thereby allowing the calculation of group means. Statistical significance was 4 determined by the application of the Pixel test. The results suggest a serial processing of letter extraction information in which the order of letters is a function of the diagnostic value of that letter for word identification. These observations are inconsistent with a parallel processing model, which is the generally accepted account for the invariant latency of expert visual word recognition as a function of word length. These would seem to indicate a serial processing of letters within which several joint letters are still possible. The absence of word length effect in the serial processing would be explained by the number of letters (and/or the number of attention attachments required) which remains constant whatever the length of the word. However, this hypothesis still need to be substantiated by testing this protocol on words of different lengths. 5 Table des matières Résumé.................................................................................................................................................2 Abstract...............................................................................................................................................4 Table des matières..............................................................................................................................6 Liste des sigles.....................................................................................................................................8 Remerciements....................................................................................................................................9 Introduction......................................................................................................................................10 Contexte théorique...........................................................................................................................13 Les bases neurobiologiques de la lecture.......................................................................................13 Oscillations cérébrales et lecture...................................................................................................16 Les mouvements des yeux au cours de la lecture .........................................................................18 Les modèles théoriques de la lecture.............................................................................................20 Objectifs et hypothèses.....................................................................................................................25 Méthodologie.....................................................................................................................................25 Participants.....................................................................................................................................25 Matériel..........................................................................................................................................26 Procédure.......................................................................................................................................28 Résultats............................................................................................................................................30 Domaine temporel..........................................................................................................................30 Analyses temps-fréquence.............................................................................................................32 Analyses phase-amplitude.............................................................................................................35 Analyses de conjonction................................................................................................................36 Discussion..........................................................................................................................................47 6 Images de classification des profils d'échantillonnage..................................................................47 Images de classification des conjonctions de lettres......................................................................50 Conclusions.......................................................................................................................................51 Références.........................................................................................................................................52 Annexes..............................................................................................................................................66 I) Liste des mots utilisés dans l’expérience...................................................................................66 II) Matrices de corrélation de l'échantillonnage temporel (par paires de sujets)...........................86 III) Analyses phase-amplitude.......................................................................................................96 7 Liste des sigles CGP = Conversion graphème-phonème DSM = Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders HG/HD = Hémisphère gauche/droit Hz = Hertz INSERM = Institut national de la santé et de la recherche médicale (en France) IRM (fMRI anglais) = Imagerie par Résonance Magnétique LCD (modèle théorique) = Local Combination Detectors LPL (dyslexie) = lettre-par-lettre MTM (modèle théorique) = Multiple Trace Memory PDP (modèle théorique) = Parallel Distributed Processing PVL = Preferred Viewed Location RD = Radial Diffusivity (ou diffusivité radiale) RSB = Ratio signal/bruit V1, V2, V3, V4, VO, MT = Aires du cortex visuel VWFA = Visual Word Form Area (Aire de la forme visuelle des mots) 8 Remerciements Je tiens à exprimer toute ma reconnaissance à mon directeur de mémoire, Monsieur Martin Arguin. Je le remercie de m’avoir encadré, orienté, aidé et conseillé tout au long de la réalisation de ce travail et de m’avoir encouragé dans les moments où je rencontrais des difficultés. J’adresse mes sincères remerciements à mon camarade de laboratoire Simon Fortier-St-Pierre pour ses conseils et ses critiques qui ont guidé mes réflexions et pour avoir accepté de me rencontrer et de répondre à mes questions durant mes recherches. Je remercie également toutes les personnes qui par leurs paroles, leurs écrits, leurs encouragement ont su m’accompagner dans cette tâche. Je remercie mes parents, Jeanne et Charles, qui ont toujours été là pour moi malgré la distance. Je remercie mes sœurs Laure, Sonia et Sarah pour leurs encouragements. Enfin, je remercie mes amis Antoine, Tarik et Monsieur Luis pour leur soutien inconditionnel et leurs encouragements qui ont été d’une grande aide. À tous ces intervenants, je présente mes remerciements, mon respect et ma gratitude. 9 Introduction Les premières traces connues de représentation graphique et de symbolisation de concepts remontent à la préhistoire comme l’atteste l'étude des peintures rupestres laissées par les homos sapiens dans des grottes paléolithiques tel que Chauvet aux alentours de 33 000 av. JC ou les grottes de Lascaux vers 18 000 av. JC (Deahene, 2007, p. 240 et p. 248). Celles-ci présentent déjà des formes très sophistiquées de représentation graphique. En effet, on observe dès lors une innovation majeure dans l’évolution des prémisses de l’écriture : Le simple tracé du contour d’une figure suffit à en évoquer l’objet (bison, cheval, etc) sans avoir besoin de passer par une reproduction de la forme en trois dimensions ni même d'en peindre la surface (Deahene, 2007, p. 240-257). Pourtant, l'invention de l’écriture moderne, c’est à dire en tant que « système codifié et organisé de signes en nombre limités permettant de transcrire l'ensemble des énoncés de la langue avec laquelle il entretient des rapports plus ou moins étroits » (Alain Gallay, 2008) est beaucoup plus tardive dans l’histoire de l’humanité. Classiquement uploads/Management/ achouline-augustin-2019-memoire.pdf