L’organisation du système sémantique

L’organisation du système sémantique La mémoire sémantique comme forme de mémoire déclarative et explicite (Tulving) Se distingue de la mémoire épisodique « Knowing » versus « Remembering »

Evidence expérimentale (par ex., Gardiner, 1988):— Manipulation du type de traitement (associations sémantiques versus jugement phonologique sur la rime) des mots pendant la phase d'apprentissage - résultats: le type de traitement n'influençait que les réponses jugées « remembered » — Effet de génération (on se rappelle mieux les items qu'on a soi-même générés que ceux que l'on a lus ou entendus, cf. Slamecka et Graf, 1978) - résultats: effet de génération pour les réponses « remembered », qui diminuait avec l'intervalle de temps entre la phase 1 et le rappel, alors que l’intervalle n'affectait pas les réponses « known »

Mémoire « décontextualisée » des faits qui concernent des entités et les relations entre entités, par ex. que la rose est une fleur et qu'elle a des pétalesComprend notre connaissance du langage: des mots et des autres symboles verbaux, de leurs référents et de leur signification, des relations entre eux, des règles, formules et algorithmes pour la manipulation de ces symbolesAinsi que notre connaissance des idées abstraites ou concepts et des relations entre concepts C'est notre thésaurus mental Cette dissociation entre "known" et "remembered" est aussi observée en comparant des amnésiques à des sujets de contrôle. Chez ceux-ci il y a une différence entre les deux types de réponse, qui diminue avec l'intervalle, tandis que chez les amnésiques il n'y en a pas

K.C. (Tulving, 1989): cas de dissociation de la mémoire sémantique et épisodique - à 30 ans, accident de moto, devenu incapable de se rappeler des événements quels qu'ils soient; ne connaissait pas son passé et ne pouvait pas non plus anticiper l'avenir; savait jouer aux échecs mais ne pouvait se rappeler aucun match précis qu'il avait joué; savait que sa famille avait une maison de campagne et où elle était située mais ne pouvait se rappeler aucun des week-ends qu'il y avait passés; savait qu'il avait une voiture mais ne pouvait se rappeler aucun voyage qu'il avait fait à bord de sa voiture. Connaissance déclarative versus procédurale Connaissance explicite versus implicite

Organisation de la connaissance conceptuelleLes concepts permettent une réduction d'information, représentent donc un instrument d'économie cognitiveEn divisant le monde en classes, nous réduisons la quantité d'information que nous devons percevoir, apprendre, reconnaître, et rappeler Questions: pourquoi deux entités peuvent être considérées comme représentant des instances d'une même catégorie? Sur base de quels critères les concepts sont-ils organisés, voire groupés (s’ils le sont)? Par type d’attribut, par domaine, n’entretenant que des corrélations...? (organisation horizontale) quels rapports hiérarchiques existent-ils entre les catégories respectives (organisation verticale)

La théorie des concepts en tant que déterminés par des attributsPoint de vue classique : les concepts peuvent être définis en termes d'attributs, de la même manière que par exemple des phonèmes (et ceux-ci constituent d'ailleurs des concepts, tout autant que mammifère, pays, couleur, ou vertu) peuvent être définis en termes d'une conjonction de traits phonétiques distinctifs Dans la conception classique, la signification d'un concept peut être exprimée par une conjonction d'attributs. Ces attributs sont les unités primitives ou éléments de base des concepts.

Chacun de ces attributs serait en soi nécessaire et, tous ensemble, ils seraient suffisants pour établir ce qui est une instance du conceptIl y aurait donc des frontières claires entre ce qui est et ce qui n'est pas membre d'une catégorie En outre, tous les membres d’une catégorie en seraient également représentatifsQuand les concepts sont organisés de manière hiérarchique, les attributs d'une catégorie subordonnée (par ex. moineau) incluraient tous les attributs de la catégorie superordonnée (par ex. oiseau) Modèle de la mémoire sémantique, de Collins & Quillian (1969)

Les concepts sont représentés comme des nœuds dans un réseau, avec des connexions entre eux, qui sont aussi bien des relations d'attributs ("a quelque chose") que des relations de catégorie ou d'appartenance ("est un(e)")Ces relations sont pré-stockées. D'autres relations peuvent être calculées par une procédure d'inférence: étant donnée les relations pré-stockées "est un" entre rouge-gorge et oiseau, et entre oiseau et animal, on peut inférer la même relation entre rouge-gorge et animalLa vérité d'une affirmation comme "un rouge-gorge est un animal » serait donc vérifiée en entrant dans le réseau par les nœuds correspondant au sujet et au prédicat et en cherchant soit une relation pré-stockée entre les deux, soit un ensemble de relations pré-stockées qui pourraient, par inférence, connecter les deux

Le sujet devrait donc répondre "vrai" plus vite à "un rouge-gorge est un oiseau" qu'à "un rouge-gorge est un animal", puisque dans le premier cas il doit vérifier une seule connexion entre les deux termes tandis que dans le deuxième cas il y a deux connexions à vérifierCette prédiction a été confirmée

Le modèle propose aussi que les attributs sont associés au nœud le plus élevé dans la hiérarchie auquel il pourrait être associé, par ex. l'attribut "mange" ne serait pas associé à "oiseau" mais à "animal", puisque les oiseaux ne sont pas les seuls animaux qui mangent. L'attribut "vole", par contre, pourrait être associé à rouge-gorge puisqu'il y a des oiseaux qui ne volent pasPrédiction: on répondrait plus vite "vrai" à "un rouge-gorge vole" (l'attribut est directement associé au concept) qu'à "un rouge-gorge mange » (l'attribut doit être retrouvé en passant par les propositions "un rouge-gorge est un oiseau" et "un oiseau est un animal »)Cette prédiction-ci a aussi été confirmée

Ce modèle a été mis en question par d’autres travauxOn a par exemple trouvé des résultats suggérant l’intervention d’autres facteurs: la force associative entre concept et attribut, la familiarité,...Plus important: certains membres d'une catégorie sont vérifiés plus rapidement que d'autres, ce qu'aucun modèle basé exclusivement sur la logique de l'inclusion de classes ne peut prédireRosch (1973):on vérifie la vérité de "un rouge-gorge est un oiseau" plus vite que celle de "une poule est un oiseau »Il s'agirait d'un effet de typicité: certains membres d'une catégorie sont plus typiques que d'autres

Modèle de Smith, Shoben et Rips (1974): tient compte à la fois des effets de typicité et de force associative Chaque concept est représenté par un ensemble d'attributs (traits sémantiques), qui varient quant au degré auquel ils définissent l'appartenance à une catégorieCertains traits sont essentiels pour définir le concept, ce sont les "traits de définition" ("oiseau" inclura comme traits de ce type, par ex., qu’il est animé et a des plumes)D'autres sont seulement caractéristiques du concept ("oiseau" inclura comme trait caractéristique, par exemple, une certaine taille, permettant ainsi de créer un "prototype" pour la catégorie)

La vérification d'une phrase comme "un rouge-gorge est un oiseau" impliquerait un processus à deux étapes1. On compare tous les traits du sujet et du prédicat et on établit le degré de similitude en termes de traits entre les deux mots; lors de cette étape, on ne distingue pas entre traits de définition et traits caractéristiques - si la similitude est très forte (c'est alors que la typicité peut jouer un rôle) ou très faible, on peut décider immédiatement si oui ou non le terme sujet désigne un sous-ensemble du prédicat; si la similitude n'est ni très forte ni très faible (par ex., poule - oiseau), alors on passe à la deuxième étape2. On tient compte uniquement des traits de définition

La tentative de décomposer les concepts en leurs attributs nécessaires et suffisants est illusoire (Wittgenstein, 1958; Fodor et al., 1980)Certains concepts n'auraient même pas de traits de définition, par ex. le concept de "jeu »: il y a des ensembles d'attributs qui caractérisent certains types de jeux (impliquent un ou plusieurs joueurs, des balles, des bâtons, etc.) mais aucun attribut ne vaut pour tous les membres du conceptComme les visages des membres d'une famille, ils partagent une ressemblance familiale les uns avec les autres mais ne partagent pas un ensemble distinct d'attributs nécessaires et suffisants

Théorie des prototypesBeaucoup de catégories n'ont pas de frontières nettesCe qui est un membre d'une catégorie peut être mal définiUne façon de représenter les catégories serait de leur associer leurs instances ou membres les plus typiques Proposition de base des théories de prototypes: les catégories sont organisées autour de prototypes centrauxIl n'y aurait pas d'ensemble d'attributs nécessaires et suffisants pour déterminer l'appartenance à une catégorie Même s'il peut y avoir des attributs nécessaires, ils ne sont pas conjointement suffisants Les instances d'un concept seraient ordonnés en fonction de leur typicité (gradient de typicité)

Différentes théories conçoivent les prototypes de manières différentes:1. Le prototype est le meilleur membre ou groupe de membres d'une catégorie: ainsi, en ce qui concerne l’ameublement, les meilleurs sont chaise, table, lit Un objet est un membre de la catégorie dans la mesure où il est proche de ces meilleurs membres2. Le prototype est représenté par des attributs caractéristiques, ayant différents poids ou degrés d'importance à l'intérieur du concept (Posner & Keele, 1968; Rosch, 1978; Hampton, 1979)Un objet est membre de la catégorie si ses attributs correspondent à ceux du prototype au-delà d'un seuil

Version 2 représente un compromis avec les théories d'attributs, mais s'en écarte dans le fait qu'elle n'accorde aucune importance aux attributs de définitionOr, le fait que les attributs de définition soient insuffisants pour décrire les concepts ne les dispense pas McNamara et Sternberg (1983): les sujets devaient indiquer les attributs de concepts et ensuite évaluer leur nécessité, suffisance et importanceLes sujets ont produit, pour certains, des attributs qu'ils ont considérés comme nécessaires et suffisants, bien qu'en réalité toutes ces définitions ne soient pas exactes

La distinction entre attributs de définition et caractéristiques se reflète dans des expressions courantes: "un canard est un vrai oiseau » sert à marquer ses attributs caractéristiques; par contre, lorsqu'on dit "techniquement parlant, ou au sens strict, le pingouin est un oiseau", on marque le fait qu'on sait que le pingouin n'est pas un exemplaire typique de sa catégorie mais qu’il faut l'y inclure (Lakoff, 1973; 1982; Smith et al., 1974)

Nous fonctionnons souvent par référence à des prototypes 1. Rosch (1974): les sujets devaient générer des phrases à propos de termes de catégories - un sujet à qui on a donné "fruit", a généré "The bowl contained a lot of fruit »Ce type de prédication peut être plus facilement remplacé par des exemples prototypiques ("apple") que non prototypiques ("watermelon") 2. On pense de préférence à des instances prototypiques. Rosch (1975): dans des phrases du type "X est approximativement Y", tendance à placer le terme non prototypique (11) et prototypique à la place du X et du Y 3. On dit "une ellipse est presque un cercle », pas l'inverse Les termes prototypiques fonctionnent comme des points de référence cognitive. Ils sont les premiers à être indiqués lorsqu'il faut rappeler ou dessiner des instances d'une catégorie (Battig & Montague, 1969; Rosch et al., 1976)

Un prototype peut être une liste d'attributs mais il peut être aussi une description structuraleIl peut être représenté dans un système d'images, analogique, autant que dans un système propositionnel —> la notion de prototype n'implique pas un format particulier de représentation; elle implique, cependant, qu'en plus de la représentation de l'exemplaire central, il y ait une représentation des règles ou en tout cas des limites de similitude qui permettent de déterminer ce qui peut être un autre exemplaire de la même catégorie (que, par ex., un chat avec trois pattes est une déformation acceptable de la catégorie "chat")

Critiques:1. Toutes les catégories n'ont pas des exemplaires prototypiques. Hampton (1981): certains concepts abstraits ("science", "crime", "œuvre d'art", etc.) ont montré une structure prototypique, mais pas d'autres ("règle", "croyance", "instinct »), sans doute à cause de la flexibilité et le caractère ouvert de ces catégories - il semble impossible de spécifier entièrement l'ensemble de règles ou de croyances

Critiques:2. Les théories des prototypes ne rendent pas compte de la cohérence interne des catégories. Pourquoi groupons-nous des objets dans une catégorie de préférence à une autre? Certaines catégories paraissent fort cohérentes bien qu'elles rassemblent des instances très différentes. Lakoff (1987): culture qui dispose d'une catégorie permettant de réunir les femmes, le feu, et les choses dangereuses. Murphy et Medin (1985): dans la Bible, la catégorie "animaux propres" comprend poissons et insectes et "non propres" chameaux, souris, requins

La théorie des prototypes a été étendue par Rosch à la description des niveaux des catégories. La tentative de définir des niveaux hiérarchiques de généralité des catégories avait été une des promesses de la conception de Collins et Quillian, mais les infirmations empiriques de cette conception avaient laissé cette question dans une impasseRosch et al. (1976) ont repris le problème et ils ont proposé une structure à trois niveaux : un niveau super-ordonné (par exemple, des armes, des meubles, etc.), un niveau de base (des armes à feu, des chaises), et un niveau subordonné (des pistolets, des chaises longues)

Le niveau de base est celui auquel les concepts ont le plus d'attributs distinctifs, c'est-à-dire non partagés avec d'autres concepts du même niveau, et par conséquent il est le plus économique du point de vue cognitif Les catégories du niveau de base sont cruciales pour beaucoup d'activités cognitives. Elles peuvent être associées avec une image mentale qui représente l'ensemble de la catégorie ou avec des types particuliers de mouvements La position du niveau de base n'est pas invariable ni entre les individus ni dans l'histoire d'un individu; elle pourrait varier en fonction de différences culturelles et d'expertise

Le niveau super-ordonné manque de caractère informatif (trop peu d'attributs distinctifs) et le niveau subordonné d'économie (trop d'attributs non distinctifs)Les catégories du niveau de base auraient un lien privilégié avec la reconnaissance perceptive, dans la mesure où les objets tendent à être reconnus plus rapidement à ce niveau en comparaison avec les autres niveaux. Le terme super-ordonné (par exemple, oiseau) peut devenir le niveau de base en conséquence de l'expérience ou l’expertise: un ornithologue pourrait considérer "moineau" comme niveau de base, plutôt qu'oiseau

Niveaux super-ordonné et subordonnéAssadollahi & Rockstroh (BMC Neuroscience 2005), utilisant la MEG L’activation enregistrée 100 à 150 msec après le début de la présentation de mots écrits, dans l’aire occipito-temporale gauche, permet de distinguer entre 2 catégories super-ordonnées (faune, flore), et l’activation plus tardive (300 - 550 msec) dans la voie ventrale du lobe temporal gauche, permet de distinguer des catégories subordonnées (mammifère, poisson, parmi 6)—> les catégories plus larges seraient représentées plus précocement et dans des aires plus postérieures

Niveaux super-ordonné et subordonnéLa vérification, sur des images, de catégories subordonnées dépend de manière critique des fréquences visuelles élevées (elle est affectée par des filtres low-pass) et ces fréquences n’ont presque pas d’effet sur la vérification de catégories superordonnées (Collen & McMullen, P&P, 2005)

Le travail sur les structures de connaissance a été basé sur le postulat que ces structures sont stables, qu'elles sont stockées en mémoire à long terme en tant qu'unités d'information relativement statiques, et que les mêmes structures sont utilisées à travers les différents individus et dans les différents contextesOr, un concept change en fonction de l’expérience et du contexte dans lequel il est utilisé

Anderson et Ortony (1975):si on donne des phrases à mémoriser du type "L'homme a transporté le piano" et "L'homme a accordé le piano", un indice de rappel tel que "quelque chose de lourd" est plus efficace pour la première phrase et un indice tel que "quelque chose avec un joli son" est plus efficace pour la seconde phraseLa représentation des attributs du concept "piano" doit être différente dans les deux phrases

Barsalou (1982): seule une partie de la connaissance relative à une catégorie est activée dans un certain contexte. Par exemple, quand on lit le mot "grenouille" isolément, l'information "mangée par des êtres humains" reste inactive; mais cette information est activée lorsqu'on lit une phrase où on se réfère à des grenouilles dans un restaurant de cuisine française Les concepts sont instables, puisque suivant le contexte une information différente est incorporée dans la représentation du concept

L'instabilité a aussi été trouvée au niveau des gradients de typicité des conceptsPar ex., le gradient rouge-gorge, pigeon, perroquet, autruche, qui est typique d'une population américaine, peut se présenter autrement chez des personnes d'autres nationalitésLorsqu'on demande à des américains de prendre le point de vue d'un chinois, ils peuvent indiquer canard comme étant plus typique que rouge-gorge (Barsalou, 1989)

Question 2 (sur base de quels critères les concepts sont-ils organisés?) Impact des études de patients sur la question de l’organisation “horizontale” du système sémantique:Les déficits sémantiques de catégorie: Warrington & Shallice (1984) et la double dissociation vivant vs non vivant

Trois conceptions majeures:1. Par attributs (sensoriels, fonctionnels) ou par modalité (visuelle, auditive, ...): déficits liés à la spécificité ou dominance d’attributs ou modalités(Warrington)2. Par domaine spécifique: animaux, plantes, instruments (chacun regroupant des catégories)(Caramazza)

3. Par configuration spécifique d’attributs: les concepts biologiques partagent plus d’attributs hautement corrélés, donc peu spécifiques (par ex. « a des ailes » et « vole »), que les non biologiques; alors que les non biologiques ont plus d’attributs distinctifs (« a une lame » et « coupe »): l’information fonctionnelle résisterait mieux aux lésions parce que hautement corrélée avec l’information sensorielle pour les vivants et hautement distinctive pour les non vivants(Moss & Tyler)

Ventura, Morais, Brito-Mendes & Kolinsky (2005): plus grande interactivité entre les attributs S et F pour les vivants —> vérification plus rapide des traits F pour les non vivants, pas de différence pour les vivantsMais: Kolinsky et al. (2002): ET, dissociation vivant / non vivant, mais déficit équivalent pour S et V (et dans S, pour V et A) —> les exemplaires des catégories biologiques qui ont valeur importante pour la survie seraient représentés dans des circuits neuraux qui tendent vers la spécificité

Autres difficultés pour le modèle de spécificité d’attributs ou de modalités:— il y a des patients qui ont des difficultés pour traiter l’information sensorielle et cependant ne présentent pas de déficit spécifique pour les êtres vivants (Lambon-Ralph et al., 1998)— le rôle de la tipicité chez les sujets normaux semble s’expliquer davantage par des normes de similitude de famille que par des normes d’attributs engendrés par les sujets eux-mêmes (Ameel & Storms, JML, 2006)

Effet de sexe, plus compatible avec conception en termes de domaines spécifiques:la disproportion du déficit affectant les plantes ne concerne que des femmes (11/11) (Laiacona et al., EHB, 2006)Interprétation: les femmes, au long de centaines de milliers d’années, se seraient spécialisées dans la connaissance des plantes et auraient développé des circuits cérébraux plus robustes ou plus étendus pour ce domainePour les animaux: relative égalité des sexes

Tâches habituellement utilisées:reconnaissance, jugement catégoriel, génération ou vérification d’attributs, rappel indicé par attribut ou par catégorie, ...—> on teste la connaissance conscienteOr, il faut distinguer la connaissance ou cognition implicite et explicite (ou, respectivement, naturelle et rationalisée, cf. Jean-François Le Ny)

Analogie avec la distinction entre connaissance linguistique et métalinguistiqueNécessité de tâches indirectes (par ex., amorçage, de préférence masqué)et d’études de neuro-imagerie, mettant en évidence soit le décours temporel de l’activation des différentes informations, soit les réseaux de connexions et leur spécificité

Haxby et al. (2001): on peut prédire avec une précision de 96%, suite à l’enregistrement de patrons d’activité déclenchés par l’exposition à des instances de diverses catégories, s’il s’agit par exemple d’un visage

L’organisation horizontale du système sémantique et l’organisation de l’information dans chaque “unité” du système sémantique sont deux questions distinctes

Connaissance déclarative et procéduraleDistinction entre connaître quoi et connaître comment (Ryle, 1949): Savoir qu'un vélo est un véhicule à 2 roues ou qu’on a roulé hier versus savoir comment on roule Recouvre largement la distinction entre connaissance explicite et implicite: je sais ce qu’est un vélo mais très peu sur les procédures que j'utilise pour rester en équilibre sur lui; néanmoins, certaines connaissances procédurales peuvent être conscientes (où pousser pour faire fonctionner un appareil), d'autres deviennent implicites, ou dispensent une récupération consciente, après avoir été explicites (jouer un instrument de musique)

Les patients amnésiques fournissent la meilleure démonstration de la séparation fonctionnelle entre la mémoire déclarative et la mémoire procéduraleLes patients amnésiques ont en général une bonne mémoire immédiate mais sont pratiquement incapables d’apprendre de manière intentionnellePourtant, ils peuvent acquérir des habiletés, alors qu’ils sont incapables d’exprimer quoi que soit au sujet de ces habiletés sous une forme déclarative et de se rappeler qu’ils avaient déjà été placés dans le même type de situations

Nissen et Bullemer (1997) ont comparé des amnésiques et des normaux dans une tâche de TR sériel utilisant des séquences de 4 positions spatiales éclairéesLes deux groupes ont appris ces séquences (diminution du temps de réaction + le fait que, si les séquences étaient changées, le temps de réaction remontait)Ce patron normal de résultats a été observé chez les amnésiques malgré leur incapacité à expliciter de manière déclarative une connaissance à propos de la régularité des séquences

Reber et Squire (1998): les amnésiques étaient entraînés sur une séquence pendant 1200 essais, tandis que les normaux ne recevaient aucun entraînement mais devaient mémoriser la séquence pendant 60 essaisRésultats: les normaux ont répondu mieux que les amnésiques à des questions sur les séquences, tandis que les amnésiques ont révélé une meilleure connaissance non déclarative (TRs plus courts)

Cas célèbre: HM, un jeune homme qui a subi en 1953 une lobectomie temporale bilatérale dans le but de contrôler ses crises épileptiques. Le but thérapeutique a été atteint, mais le patient est devenu amnésiqueToujours vivant, il est incapable de se rappeler quoi que ce soit de sa vie ou des événements mondiaux des 50 dernières années. En 1986 il croyait qu’il vivait toujours avec sa mère, alors qu’elle était décédée en 1977. Il dit “Chaque jour est unique, quelles que soient la joie ou la peine que j’ai éprouvées”. Or, HM a montré une amélioration très importante de sa performance à une tâche de dessin en miroir, malgré son impression d’y être soumis à chaque fois pour la première fois

L’organisation du système sémantique