Thèse de doctorat : Psychologie : Rennes 2 : 2007. / Bibliogr. f. 347-380. Annexes.

In this thesis, we will explore direct and indirect measures of learning in a visual search task commonly called contextual cueing. In the first part, we present a review of the scientific literature on contextual cueing, in order to give the readers of this thesis a better general idea of existing evidence and open questions within this relatively new research field. The aims of our own experimental studies presented in the succeeding chapters are the following ones: (1) to replicate and extend the findings described in the various papers by Marvin Chun and various colleagues on contextual cueing of visual attention; (2) to explore the nature of memory representations underlying the observed learning effects, especially whether learning is actually implicit and whether memory representations are distinctive, episodic and instance-based or rather distributed, continuous and graded; (3) to extend the study of contextual cueing to more realistic visual stimuli, in order to test its robustness across various situations and validate its adaptive value in ecologically sound conditions;<p>and (4) to investigate whether such knowledge about the association between visual contexts and “meaningful” locations can be (automatically) transferred to other tasks, namely a change detection task.<p><p>In a first series of four experiments, we tried to replicate the documented contextual cueing effect using a wide range of various direct measures of learning (tasks that are supposed to be related to explicit knowledge) and we systematically varied the distinctiveness of context configurations to study its effect on both direct and indirect measures of learning. <p><p>We also ran a series of neural network simulations (briefly described in the general discussion of this thesis), based on a very simple association-learning mechanism, that not only account for the observed contextual cueing effect, but also yield rather specific predictions about future experimental data: contextual cueing effects should also be observed when repetitions of context configurations are not perfect, i.e. the networks were able to react to slightly distorted versions of repeating contexts in a similar way than they did to completely identical contexts. Human participants, we conjectured, should therefore (if the simple connectionist model captures some relevant aspects of the contextual cueing effect) become faster at detecting targets surrounded by context configurations that are only partially identical from trial to trial compared to those trials where the context configurations were randomly generated. These predictions were tested in a second series of experiments using pseudo-repeated context configurations, where some distractor items were either displaced from trial to trial or their orientation changed, while conserving their global layout. <p><p>In a third series of experiments, we used more realistic images of natural landscapes as background contexts to establish the robustness of the contextual cueing effect as well as its ecological relevance claimed by Chun and colleagues. We furthermore added a second task to these experiments to study whether the acquired knowledge about the background-target location associations would (automatically) transfer to another visual search task, namely a change detection task. If participants have learned that certain locations of the repeated images are “important”, since they contain the target item to look for, then changes occurring at those specific locations should lead to less “change blindness” than changes occurring at other irrelevant locations. We used two different types of instructions to introduce this second task after the visual search task, where we either stressed the link between the two tasks, i.e. telling them that remembering the “important” locations for each image could be used to find the changes faster, or we simply told them to perform the second task without any reference to the first one. <p><p>We will close this thesis with a general discussion, combining findings based on our review of the existing research literature and findings based on our own experimental explorations of the contextual cueing effect. By this we will discuss the implications of our empirical studies for the scientific investigation of contextual cueing and implicit learning, in terms of theoretical, empirical and methodological issues. / Doctorat en sciences psychologiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Doctorat en sciences psychologiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Is it possible to learn without awareness? If so, what can learn without awareness, and what are the different mechanisms that differentiate between learning with and without consciousness? How can best measure awareness?<p><p>Here are a few of the many questions that I have attempted to investigate during the past few years. The main goal of this thesis was to explore the differences between conscious and unconscious learning. Thus, I will expose the behavioral and computational explorations that we conducted during the last few years. To present them properly, I first review the main concepts that, for almost a century now, researchers in the fields of neuroscience have formulated in order to tackle the issues of both learning and consciousness. Then I detail different hypotheses that guided our empirical and computational explorations. Notably, a few series of experiments allowed identification of several mechanisms that participate in either unconscious or conscious learning. In addition we explored a computational framework for explaining how one could learn unconsciously and nonetheless gain subjective access to one’s mental events. After reviewing the unfolding of our investigation, I detail the mechanisms that we identified as responsible for differences between learning with and without consciousness, and propose new hypotheses to be evaluated in the future.<p> / Doctorat en Sciences Psychologiques et de l'éducation / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'apprentissage implicite est une acquisition d'information complexe sans intention d'apprendre. Le but de cette thèse est de déterminer comment des régularités temporelles peuvent influencer l'apprentissage implicite d'une grammaire artificielle basée sur des structures de hauteur des notes. Selon la théorie de l'attention dynamique (Jones, 1976), il y a une synchronisation entre des régularités temporelles des événements externes et des oscillateurs internes qui guide l'attention à travers le temps et aide à développer les attentes perceptives et temporelles. Notre hypothèse est que des structures métriques fortes pourront stimuler l'apprentissage implicite. Nous faisons l'hypothèse que le fait de présenter des hauteurs de notes avec des structures métriques fortes permet de développer des attentes temporelles par rapport à l'arrivée du prochain évènement. Ces attentes facilitent le traitement de hauteur des notes et ensuite «boostent» l'apprentissage implicite de la grammaire artificielle. Trois études ont été réalisées pendant cette thèse. L'étude 1 était une étude comportementale dans laquelle nous avons étudié l'influence d'une présentation temporelle régulière (avec une métrique forte) vs. irrégulière sur l'apprentissage implicite d'une grammaire artificielle basée sur des structures de hauteur des notes. Les résultats ont montré que la présentation temporelle influence l'apprentissage implicite et que la présentation temporelle régulière représente un avantage pour l'apprentissage implicite par rapport à la présentation temporelle irrégulière. Dans une étude électrophysiologique (L'étude 2) nous avons étudié quelle présentation temporelle de la grammaire artificielle, rythmique avec une métrique forte ou isochrone, serait plus efficace pour apprendre implicitement la grammaire des hauteurs des notes. Les résultats électrophysiologiques ont montré que les structures métriques apportent un bénéfice supplémentaire à l'apprentissage implicite. Dans l'étude 3 nous avons étudié comment des structures métriques fortes permettent d'améliorer les capacités d'apprentissage implicite chez des patients avec des lésions dans le cortex frontal inférieur qui ont été décrits comme déficitaires pour apprendre des structures artificielles. Les résultats comportementaux et électrophysiologiques ont montré que les patients atteints de lésions dans le cortex frontal inférieur sont capables d'apprendre une nouvelle grammaire artificielle malgré leurs lésions et leur déficit syntaxique. Il pourrait être utile d'exploiter cet avantage de la présentation métrique chez les patients, pour qui un déficit de l'apprentissage implicite a été montré avec des matériaux non-métriques et non musicaux / The thesis aims to investigate how temporal regularities can influence the implicit learning of artificial pitch structures. Implicit learning refers to the acquisition of structure knowledge by mere exposure. According to the Dynamic Attending Theory proposed by Jones (Jones, 1976), internal attentional oscillators synchronize with external temporal regularities, helping to guide attention over time and to develop temporal and perceptual expectations about future events. We made the hypothesis that strongly metrical structures might boost implicit learning, and in particular, that the strongly metrical presentation of pitch structures helps listeners to develop temporal expectations about the occurrence of the next event and thus benefits to the processing of the pitch dimension, leading to better learning of the artificial material. Three studies were realized during this PhD thesis. In Study 1, we used a behavioral approach to investigate how regular and irregular temporal presentations of an artificial pitch grammar influence implicit learning. The data revealed that both types of temporal presentations can influence implicit learning, but that the regular presentation leads to an advantage over the irregular presentation. In Study 2, we used behavioral and electrophysiological methods to investigate which type of regular temporal presentation of the artificial grammar, i.e. strongly metrical or isochronous, leads to better implicit learning of pitch structures. Electrophysiological results showed that the metrical framework provided an additional benefit for the pitch structure learning. In Study 3, we investigated whether the strongly metrical presentation allows patients with left inferior frontal lesions (with previously reported deficits for implicit learning) to learn the artificial pitch grammar. Behavioral and electrophysiological results showed that patients with left inferior frontal gyrus lesions acquired the new artificial grammar despite their lesions and despite previously reported deficits in implicit learning and syntax processing of natural language. It might be useful to exploit the potential benefit of the strongly metrical presentation further in patients for who impaired IL has been shown with non-musical and non-metrical materials

Cette thèse investigue l'apprentissage implicite d'une grammaire artificielle chez l'enfant avec et sans retard mental à travers le rôle des propriétés de surface du matériel (répétitions adjacentes ou non-adjacentes) et l'influence des instructions en phase test (tests de génération implicite ou explicite). Un des objectifs est de départager quatre des principaux modèles de l'apprentissage implicite en examinant la sensibilité aux propriétés de surface saillantes du matériel présenté à des enfants d'âges différents. La robustesse des capacités d'apprentissage implicite face au développement et au niveau intellectuel est également testée en rapport avec la perméabilité des instructions en phase test aux influences explicites. Enfin, ces travaux étudient l'appréhension des stimuli d'entraînement et l'adaptation comportementale progressive en fonction de l'âge des sujets et des caractéristiques perceptives et statistiques du matériel. Les résultats révèlent une sensibilité aux propriétés de surface spécifiques aux séquences d'entraînement plutôt qu'à la structure grammaticale à partir de laquelle elles ont été construites. Les Expériences 1 et 3 montrent que l'apprentissage est invariant face à l'âge et au niveau intellectuel lorsque les consignes limitent les contaminations explicites. En revanche, malgré une phase d'apprentissage identique aux Expériences 1 et 3, les Expériences 2 et 4 indiquent l'émergence d'effets d'âge et une altération des performances chez les enfants présentant un retard mental, lorsque les instructions délivrées en test sollicitent des processus intentionnels de récupération de l'information. L'Expérience 5 montre que différents types de saillances (perceptive, positionnelle et statistique) guident l'appréhension du matériel lors de la phase d'étude et ce, de manière concurrentielle, avant de conduire à la formation progressive d'unités plus complexes. Cette thèse apporte des éléments en faveur d'un apprentissage spécifique des stimuli, basé sur le traitement attentionnel de leurs propriétés de surface et la mise en œuvre de mécanismes associatifs de base. Elle confirme également les postulats de robustesse propres aux processus implicites et précise les précautions méthodologiques nécessaires à l'étude des capacités d'apprentissage implicite, telles que la neutralité des procédures aux influences explicites ou l'emploi d'un groupe contrôle. / This thesis investigates artificial grammar implicit learning in mentally retarded and typically developing children through the role of the surface features (adjacent or non-adjacent repetitions) of the material and the influence of test instructions (implicit or explicit generation tests). One of the aims is to differentiate between four of the main implicit learning models by examining the sensitivity to the perceptually salient features of the material presented to children of different ages. The robustness of implicit learning capacities in the face of development and intellectual level is equally tested according to the permeability of the test instructions to explicit influences. Finally, these experiments study the apprehension of the training stimuli and the progressive behavioural adaptation as a function of the age of the participants and the perceptual and statistical characteristics of the material. The results reveal sensitivity to the specific surface features of the training sequences rather than to the grammatical structure from which they were built. On the one hand, Experiments 1 and 3 show that implicit learning is invariant with age and intellectual level when the test instructions limit the explicit contaminations. On the other hand, despite the same training phase used in Experiments 1 and 3, Experiments 2 and 4 indicate age effects and a performance impairment in children with mental retardation, when the test instructions elicit intentional information retrieval processes. Experiment 5 shows that different types of saliencies (perceptual, positional and statistical) guide the apprehension of the material during the training phase operating concurrently, before leading to the progressive formation of more complex units. This thesis brings elements in favour of a stimuli-specific learning, based on the attentional processing of their surface features and the involvement of basic associative mechanisms. It also confirms the postulates of robustness of implicit processes and states the methodological precautions that are necessary to the study of implicit learning capacities, such as the neutrality of the procedures to explicit influences or the use of a control group.

Cette thèse a pour objectif de faire la lumière sur l'acquisition d'une langue étrangère en autonomie par la télévision. Elle s'inscrit dans deux champs de recherche, celui de la didactique des langues et celui de la psychologie cognitive. Elle s'appuie sur l ' étude de spectateurs tunisiens qui ont acquis l'italien par la simple exposition à la chaîne italienne Rai Uno et sur une expérimentation menée auprès de jeunes enfants. Des tests [CELI1] ont montré que ces spectateurs ont pu acquérir un niveau intermédiaire en italien malgré l'absence d'enseignement et d'interaction. L'analyse qualitative des entretiens a montré que l'exposition à une langue étrangère par la télévision s'accompagne d'un apprentissage implicite de cette langue, que l'acquisition de celle-ci est le résultat d'une exposition prolongée et qu'elle fait développer davantage des compétences de compréhension que des compétences de production. L'expérimentation menée auprès des enfants a confirmé ces résultats. L'ensemble de ces données a également montré la validité des hypothèses de Krashen concernant la primauté de l'acquisition sur l'apprentissage, l'importance des inputs compréhensibles et l'effet du filtre affectif. / This thesis aims to shed light on the fact to acquire a foreign language autonomously by watching television. It comes according to two fields of research that are “the didactic of languages” and the “cognitive psychology”. This thesis is based on a survey of Tunisian spectators who have acquired the Italian language by watching the Italian channel Rai Uno and also experimentation conducted with young children. Indeed, the acquisitions of language by the spectators are real despite the absence of education and interaction. They were evaluated by tests [CELI1] which have shown that these viewers have an intermediate level in Italian language. Qualitative analysis of interviews showed that exposure to a foreign language television is accompanied by an implicit learning of the language. The acquisition of the latter is the result of a long exposure and it is further developing the understanding skills than the production skills. Together, these data also showed the validity of Krashen hypothesis regarding the primacy of the acquisition to the learning, the importance of understandable inputs and the impact of the emotional filter.

Le contexte guide la perception de manière inconsciente. En vision, il est utilisé pour faciliter la reconnaissance et la recherche d'objets. Nous avons élaboré un protocole expérimental nouveau pour étudier l'influence du contexte sur la recherche visuelle en magnéto-encéphalographie (MEG). Une étude chez des sujets sains nous a permis d'observer les étapes de l'apprentissage et de l'exploitation des relations spatiales entre le contexte et la cible en recherche visuelle. Lorsque le contexte peut être utilisé pour prédire la position de la cible, une activité oscillatoire spécifique dans la bande de fréquence gamma (30-48 Hz) se développe dès qu'une image est vue pour la deuxième fois (Chaumon, Schwartz et Tallon-Baudry, En révision). Lorsque les sujets commencent à utiliser les régularités inconsciemment, ces oscillations gamma disparaissent et laissent place à un effet dans l'activité évoquée en MEG avant 100 ms (Chaumon, Drouet et Tallon-Baudry, 2008). Des enregistrements effectués dans la même tâche chez des patients épileptiques implantés d'électrodes intracrâniennes confirment les résultats MEG et montrent que les régions du lobe temporal antérieur sont impliquées dans l'exploitation des relations entre contexte et cible (Chaumon, Adam, Hasboun et Tallon-Baudry, En préparation).<br />Nous proposons que l'activité gamma permet la création et l'affûtage d'une représentation neuronale par des mécanismes de plasticité dépendante de la synchronie des potentiels d'action (spike timing dependent plasticity, STDP). Cette représentation une fois créée serait activée très rapidement pour biaiser le traitement cérébral, permettant la prise en compte de l'expérience vécue dès les étapes précoces du traitement sensoriel.

Cette thèse investigue l'apprentissage implicite d'une grammaire artificielle chez l'enfant avec et sans retard mental à travers le rôle des propriétés de surface du matériel (répétitions adjacentes ou non-adjacentes) et l'influence des instructions en phase test (tests de génération implicite ou explicite). Un des objectifs est de départager quatre des principaux modèles de l'apprentissage implicite en examinant la sensibilité aux propriétés de surface saillantes du matériel présenté à des enfants d'âges différents. La robustesse des capacités d'apprentissage implicite face au développement et au niveau intellectuel est également testée en rapport avec la perméabilité des instructions en phase test aux influences explicites. Enfin, ces travaux étudient l'appréhension des stimuli d'entraînement et l'adaptation comportementale progressive en fonction de l'âge des sujets et des caractéristiques perceptives et statistiques du matériel. Les résultats révèlent une sensibilité aux propriétés de surface spécifiques aux séquences d'entraînement plutôt qu'à la structure grammaticale à partir de laquelle elles ont été construites. Les Expériences 1 et 3 montrent que l'apprentissage est invariant face à l'âge et au niveau intellectuel lorsque les consignes limitent les contaminations explicites. En revanche, malgré une phase d'apprentissage identique aux Expériences 1 et 3, les Expériences 2 et 4 indiquent l'émergence d'effets d'âge et une altération des performances chez les enfants présentant un retard mental, lorsque les instructions délivrées en test sollicitent des processus intentionnels de récupération de l'information. L'Expérience 5 montre que différents types de saillances (perceptive, positionnelle et statistique) guident l'appréhension du matériel lors de la phase d'étude et ce, de manière concurrentielle, avant de conduire à la formation progressive d'unités plus complexes. Cette thèse apporte des éléments en faveur d'un apprentissage spécifique des stimuli, basé sur le traitement attentionnel de leurs propriétés de surface et la mise en œuvre de mécanismes associatifs de base. Elle confirme également les postulats de robustesse propres aux processus implicites et précise les précautions méthodologiques nécessaires à l'étude des capacités d'apprentissage implicite, telles que la neutralité des procédures aux influences explicites ou l'emploi d'un groupe contrôle.

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