La PsychophysiquePrpar par: Abir Salhab et Sara Bdeir

Plan:I- Dfinition, Histoire et diffrence entre perception et sensation II- Mesure de seuil de dtection: 1. Seuil absolu 2. Seuil diffrentiel 3. Mthode dajustement 4. Mthode des limites 5. Mthodes de stimuli constants III- Lois de psychophysique : 1. Loi de Weber-Fechner 2. Loi de Stevens IV- Thorie de la dtection du signal : 1. Protocole et mthode 2. Courbe de ROC V- La perception VI- La sensation

I- Definition:

La psychophysique classique emploi des paradigme o Rs->Rj est considre comme constante:

Stimulus (S)

Sensation ou rponse sensorielle (Rs)

Rponse de jugement (Rj)

Histoire:

Le fondateur de la psychophysique est Gustav Fechner, il fut le premier avoir entrepris une mathmatisation systmatique de la relation entre stimulation et sensation partir des travaux de Ernst Weber. Le physiologiste allemand Wilhelm Wundt va donner la psychophysique ses fondements mthodologiques et thoriques. Il cre le premier laboratoire de psychologie exprimentale dans lequel viendront tudier de nombreux psychologues europens et amricains. partir des annes 1960, la mise en relation des mesures psychophysiques avec des observations neurophysiologiques a largement particip la convergence de la psychologie exprimentale avec

But de la psychophysique:ENTREEStimulus

?I sens = f (I stim)

SORTIESensation

I = Intensit du stimulus

S = Intensit (niveau de la sensation

S = f (I)

Etat mental du sujet:Adaptation Mmoire Motivations Processus cognitifs

St1 St1 St1

St1

SNC

R (Rponse) Perception

St1 Perception = f(St1, St2,, Stn, Etat mental)

Lobjet de la psychophysique:L'objet d'une exprience psychophysique est soit la prcision, soit la justesse. C'est cet objet qui devrait diriger le choix de la mthode adopter. Par exemple, dans l'tude de la loi de Weber, c'est la prcision qui constitue l'objet de la recherche. Par consquent, il conviendra de choisir ici une mthode favorisant la mesure de la prcision. On vitera donc de choisir la mthode d'ajustement, puisque celle-ci diminue la prcision, comme cela a t dit plus haut. On pourra, en revanche, choisir la mthode des stimuli constants, qui ne prsente pas cet inconvnient.

II- Mesure de seuil de dtection :La dmarche exprimentale en psychophysique consiste en gnral isoler une grandeur physique afin de dterminer comment elle est relie une sensation. Par exemple, pour tudier comment la frquence d'un son est perue, l'approche psychophysique va consister manipuler la hauteur du son (la grandeur physique) et recueillir les jugements du sujet participant l'exprience.

Il existe 2 diffrents seuils:1) Seuil de dtection 2) Seuil diffrentiel La psychophysique repose essentiellement sur le

concept de seuil de dtection. Il s'agit de la limite partir de laquelle un individu n'est plus capable de dire si une stimulation est prsente ou non. Par extension, c'est aussi le seuil au-dessous duquel il ne parvient pas distinguer deux stimulations. Dans ce cas, on utilise alors plutt l'expression seuil diffrentiel. Le seuil de dtection et le seuil diffrentiel permettent d'chafauder une mtrique: cette mtrique est indispensable aux psychologues pour comparer l'influence des conditions

1. Seuil de dtection:

2. Seuil diffrentiel

Il existe 3 mthodes pour dterminer ce seuil:1) Mthode des ajustements: le sujet de l'exprience

fait varier lui-mme la stimulation afin de la placer au niveau qu'il juge tre la limite de son seuil de dtection 2) Mthode des limites: l'exprimentateur prsente au sujet de l'exprience une srie de stimuli d'intensit dcroissante ou croissante et relve le niveau partir duquel le sujet de l'exprience ne parvient plus dtecter le stimulus. 3) Mthode des stimuli constants: la diffrence de la mthode des limites, le niveau de la stimulation varie de faon non prdictible par le sujet de l'exprience.

1. Mthode dajustement:IntensitPrincipe: Le sujet rgle lui-mme la valeur du stimulus un niveau qui lui permet de juste le dtecter

I seuil

TempsAvantage: a) Rapide b) Facile pour les sujets Inconvnients: a) Peu fiable b) Aucun moyen de construire la fonction psychomtrique.

2. Mthode des limites:Principe: Le sujet est soumis plusieurs sries 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 de stimulation par valeurs 0 0 0 0 0 1 croissantes puis par valeurs dcroissantes. Pour chaque srie, on 0 1 1 1 1 1 note la valeur d intensit qui 0 0 0 1 correspond un changement de 0 1 1 1 1 1 perception. 0 0 0 0 1 Avantage: 0 1 1 1 1 1 1 1 a) Rapide 0 0 0 0 0 0 1 b) Facile pour les sujets 0 1 1 1 1 Inconvnients: Conduit deux types d erreurs: a) Erreur de persvration b) Erreur d anticipation

6+8+4+7+5+5+7+8 = 6.25 Seuil = 8

3. Mthode des stimuli constantsEffe ctifs e n %

Principe: Le sujet est soumis plusieurs fois des stimuli de diffrentes intensits dans un ordre alatoire. A chaque stimulation, le sujet rpond oui ou non, selon qu il peroit ou non le stimulus.1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Eff. Eff.%0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

20 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 5

30 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 2 10

41 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 3 15

50 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 7 35

61 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 7 35

70 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 12 60

81 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 14 70

91 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 17 85

101 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 19 95

111 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 19 95

121 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 20 100

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

95 95 100 85 70 60 35 35 52

10

15Seuil

01

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12

Intensit

Avantage: a) Permet de tracer la fonction psychomtriqu b) Permet d viter les erreurs d anticipation et de persvration Inconvnients: Longue et fastidieuse

Illustration de donnes idales obtenues par chacune des trois mthodes:

Quelle mthode est la meilleure ?Chacune des trois a ses avantages et ses inconvnients, aucune d'elles n'est meilleure que les autres en toutes circonstances. 1) La mthode des limites est celle qui permet de faire les expriences avec le plus de rapidit. 2) La mthode des stimuli constants est celle qui est le moins affecte par une erreur constante ; toutefois, elle requiert beaucoup plus d'essais, ainsi qu'une exprience pilote pour choisir les stimuli de comparaison appropris. 3) La mthode d'ajustement, elle a pour avantage de ne

III- Les lois de psychophysique:1. Loi de Weber-Fechner

2. Loi de Stevens

1. Loi de Fechner-Weber: Un mdecin allemand Ernst Heinrich

Weber (1795-1878) a dtermin l'augmentation de l'intensit d'un stimulus afin qu'il puisse tre peru comme diffrent du stimulus initial. Elle dfinit des constantes plus ou moins leves selon les modalits sensorielles et l'espce concerne. Puis, Gustav Fechner(1801-1887) a modifi cette loi en utilisant les logarithmes, d'o le nom de loi Weber-Fechner.

S = K x log(I)S : la sensation perue I : l'intensit de la stimulation k : une constante log : la fonction logarithme en math.

2. Loi de Stevens: En 1961, Stanley Stevens, un psychologue

amricain, en a propos une gnralisation dite loi de Stevens selon laquelle la sensation est lie la stimulation par une loi de puissance dont il a pu donner les exposants pour un grand nombre de domaines sensoriels. La loi de Weber-Fechner est un cas particulier de la loi de Stevens quand n est infrieur 1.

S=

a kI

S : la sensation perue I : l'intensit de la stimulation k : une constante a : est dit exposant de Stevens qui dpend du type de stimulation

IV- Thorie de la dtection du signal: Cest un modle mathmatique de la perception

qui a t appliqu la mmoire de reconnaissance. Lintrt est de pouvoir valuer, dune part, les capacits de discrimination des sujets des lments reconnatre (cest--dire discriminer les items nouveaux - les distracteurs - des items anciens - les items tudis) et la stratgie quils adoptent pour prendre leur dcision (comme tre prudent ou prendre des risques).

Les indices de discrimination et de critre de rponse

(ou biais de rponse) sont indpendants. Cela veut dire, par exemple, que deux sujets peuvent discriminer de la mme faon les stimuli anciens des stimuli nouveaux, mais peuvent utiliser un critre de rponse diffrent. Lorsquun sujet doit reconnatre des items parmi dautres, quatre types de rponses sont possibles :

Plusieurs indices de discrimination et de critre de

rponse existent :

Jusqu prsent on a considr la relation

Rponse sensorielle sur Rponse de jugement comme constante. Ceci est justifiable par le fait que les protocoles pour la mesure de seuil propose des tches extrmement simples et trs rapide traiter.Stimulus (S) Sensation ou reponse sensorielle (RS) Reponse de jugement (RJ)

1. Protocole et mthode

Tche OUI / NON. Rptition dun grand nombre dessai prsent de manire alatoire. Le signal est le stimulus prsent au sujet. Le bruit est le bruit de fond dans le sens de la thorie de linformation (= ensemble des phnomnes non pertinent qui demeurent en labsence du signal). Ainsi on distingue les essais o seul le bruit est prsent (B) et les essais ou le signal est prsent (S+B)

On suppose qu chaque tat du stimulus correspond une distribution normale dtat dobservation. On suppose que F(B) et F(S+B) ont la mme variance.

Seuil de dtectionRponse non peru Rponse oui peru

2. Courbe de ROCLa courbe ROC (receiver operating characteristic) est une reprsentation graphique de la relation qu'il existe entre la sensibilit et la spcificit d'un test pour chaque valeur seuil considre. L'inverse de la spcificit (1-Sp) se place en abscisse tandis que la sensibilit se trouve en ordonne de ce graphique.

V- La perception Une perception est une intgration de plusieurs

sensations, des connaissances et attentes du sujet. Une perception nest donc pas uniquement dtermine par la stimulation. Le simple dplacement d'une forme unique (ligne ondule de taille variable) cre une variation de grain et donne l'impression d'une ondulation de la surface. L'paisseur variable des lignes associe la couleur provoque des phnomnes proches des effets conscutifs visuels (regarder une image pendant un certain temps cre une perception

Ex: Perception de la couleur

Ex: Perception olfactif La perception olfactive est relativement

dlaisse par beaucoup d'humains, et beaucoup plus utilise par certains animaux. On l'utilise cependant souvent sans s'en rendre compte. Il participe, avec la perception gustative, la sensation du got. Mcanisme de l'odorat : voir le Nez.

Ex: Perception visuelle L'il ne fonctionne pas comme un capteur

photographique d'appareil numrique, il comprend deux systmes compltement diffrents : Le systme foval et le systme de la rtine priphrique. Ces deux systmes relient le monde extrieur avec sa reprsentation intrieure. La perception visuelle est donc un systme d'identification. Il permet d'identifier ex. une personne par la comparaison de quelques points critiques et l'impression globale avec les images internes. Pour percevoir un objet, il faut en avoir vu des objets similaires. La perception des visages fonctionne depuis la

Ex: Perception gustative C'est la perception du

got. Mcanisme du got : voir aussi la langue (anatomie) et le palais (anatomie).

Ex: Perception tactile La perception tactile est la perception par

l'homme ou l'animal de sensations par le toucher transmise par l'intermdiaire de la peau, des muqueuses (langue) ou des dents. Elle inclut non seulement la perception tactile au sens troit (reconnaissance de textures, d'lasticit, lecture en braille, etc. ) mais aussi la perception thermique (sensation de chaud ou le froid), et mme des perceptions motionnelles, telles la douleur ou la sensualit. Mcanisme du toucher : voir toucher (sens), peau et nerfs.

Ex: Perception auditive La branche de la psychologie qui tudie la faon

dont nous percevons les sons est la psycho acoustique. Mcanisme: Oue

VI- La sensation Une sensation est un vnement psychique

lmentaire rsultant dune modification de lenvironnement.

Ex: Sensation de mouvement

En psychologie, la sensation est la premire tape

d'une chane d'vnements biochimiques et neurologiques allant du stimulus nergtique d'un organe sensoriel la perception. Bien que la classification des sensations varie selon le contexte culturel et selon la physiologie, les systmes sensoriels de l'tre humain sont dcrits en biologie selon trois catgories : 1) Extroception, incluant vision, audition, somesthsie gnrale, olfaction et gustation. 2) Proprioception (ou kinesthsie), les sensations de tension musculaire, de position et de mouvement, d'quilibre et de dplacement. 3) Introception, soit la somesthsie vgtative

Modalit sensorielle 1) Vision

Stimulus

Organes

Rcepteurs

Lumire

il/ rtine

Photorcepteur sMcanorcepte urs Chimiorcepteu rs Chimiorcepteu rs

2) Audition

Sons

Oreille/ Cochle

3) Olfaction

Chimiques

Cavits nasales

4) Gustation

Chimiques

Papille gustative

5) Somesthsie gnrale

Mcaniques

Peau, derme et pider Mcanorcepte me urs

Ex: 1) Vision La lumire pntre l'il travers la corne.

Elle traverse la pupille et est rfracte par le cristallin. La rtine possde deux types de rcepteurs, cnes et btonnets. Les rcepteurs btonnets sont sensibles au noir et blanc, les rcepteurs cne, trs prsents dans la fova, aux couleurs. Les rcepteurs cne distinguent le rouge, le bleu et le vert : toute autre couleur est combinaison de ces trois.

Ex: 2) Audition Laudition sexerce par le son, ondes se

propageant dans lair sous forme de rapides variations de pression ; lintensit de variations fait que le son est peru faible ou fort (de 0 120 dB), la frquence des vibrations donne la sensation de grave ou aigu ( de 20 20 000 Hz). Le son apparat la suite dune perturbation du milieu arien ; il en rsulte de rapides fluctuations de la pression se propageant sous la forme dune onde. Ces vibrations ariennes ont un effet sur le systme auditif humain si leur

Ex: 3) Olfaction L'odeur est perue par le bulbe olfactif,

connect au cerveau par le nerf olfactif. La perte totale de lolfaction sappelle lanosmie.

Ex: 4) Gustation La langue est parseme de papilles

gustatives. Contrairement la thorie de cinq saveurs de base (sucr, sal, acide, amer et unami), chaque molcule sapide est spcifiquement reconnue par le cerveau.

Ex: 5) Somesthsie La somesthsie (dite aussi sensibilit du

corps constitue un des systmes sensoriels de l'organisme. Cette sensibilit a son sige dans le plus grand organe du corps humain : la peau. Elle se subdivise en sensibilit cutane (chaud, froid, pression, douleur) et en sensibilit musculaire (ou proprioception).