2.1.1. Protocole expérimental

Dans l’ensemble des études concernant les liens entre intelligence, mémoire de travail et vitesse de traitement, nous proposerons à tous les sujets le même protocole expérimental. Afin de ne pas exposer à chaque fois ce paradigme, nous présentons ici les trois épreuves qui nous ont servi à tester nos hypothèses : l’épreuve d’intelligence fluide, les épreuves de mémoire à court-terme/mémoire de travail, et l’épreuve de vitesse de traitement de l’information. Les passations sont individuelles et sont réalisées dans un endroit calme et dépourvu au maximum d’éléments distracteurs.

1/Evaluation de l’intelligence Fluide : raisonnement visuel analogique

Afin d’évaluer l’intelligence fluide et d’avoir une estimation de l’âge mental, nous avons choisi les Matrices Progressives de Raven Couleur qui testent le raisonnement analogique visuel. Nous avons préféré cela à une évaluation complète du potentiel intellectuel réalisé avec les batteries standard type Wechsler car la durée des différentes épreuves en plus de ce test aurait nécessité plusieurs rendez-vous. De plus, certains sujets peuvent ne pas apprécier la longueur des tests de QI et être démotivés pour la suite des épreuves. Les Matrices Progressives de Raven représentent l’un des tests les plus purs pour évaluer le facteur général d’intelligence (Prahbakaran, Smith, Desmond, Glover & Gabrielli, 1997) et permettent une évaluation rapide de l’âge mental sur une seule épreuve. Ce test se décline en trois formes selon l’âge chronologique et le niveau intellectuel des sujets : les matrices progressives couleur (PM 47) destinées aux enfants (4-11 ans), aux personnes âgées et aux déficients intellectuels ; les matrices progressives standard (PM 38) pour les adolescents, les adultes de niveaux moyens ; et les Matrices Progressives Avancées (PM Advanced) pour les sujets d’intelligence supérieure.

Le test des PM Couleur est d’utilisation facile et se présente sous une forme cahier relativement ludique. Il se compose de 3 séries (A, Ab et B) de 12 items qui sont proposées aux enfants en temps libre afin de ne pas rajouter un « facteur stress » dû au chronométrage. Chaque item se compose d’une matrice ou dessin incomplet que le sujet va devoir compléter avec l’une des solutions proposées en dessous de la matrice (cf exemple figure II-1). Les difficultés sont croissantes pour chaque série mais également entre chaque série (la série A est plus facile que la série Ab qui est plus facile que la série B). En effet, la première série A est purement perceptive et mesure « l’aptitude du sujet à compléter des patterns continus », la série Ab est figurative et mesure « l’aptitude du sujet à percevoir des figures discontinues » et la 3ème série est de niveau conceptuel et correspond réellement au raisonnement par analogie. Les normes ont été établies sur une population française de 4 à 11 ans et demi (E.C.P.A., 1998).

Figure II-1 : Reproduction de la matrice numéro 8 de la série A des Matrices Progressives de Raven couleurs (E.C.P.A).

2/ Épreuves d’évaluation de la mémoire à court-terme et la mémoire de travail 

Nous avons donc choisi d’étudier la mémoire de travail selon le modèle de Baddeley (1986). Afin d’étudier la boucle phonologique, c’est-à-dire la mémoire à court-terme verbale, le choix de prendre une tâche d’empan de chiffres endroit s’est imposé par la difficulté de compréhension des consignes d’autres épreuves pour les patients déficients intellectuels principalement et par les enfants très jeunes également. De plus, dans la littérature scientifique les auteurs choisissent couramment cette épreuve (Van der Molen, 2009). Nous avons choisi les items de l’épreuve de mémoire des chiffres de la batterie d’évaluation de la mémoire Children’s Memory Scale (Cohen, 2001). Pour chaque taille d’empan (de deux à neuf éléments), deux essais sont proposés et sont notés 1 lors d’une réussite et 0 lors d’un échec. Si le sujet échoue aux deux essais d’une même taille d’empan, alors, le test est arrêté ; sinon on propose les deux essais suivants et ainsi de suite. Pour chaque essai, les chiffres sont prononcés verbalement un à un par l’expérimentateur au rythme d’un par seconde. La consigne donnée aux sujets est : « Je vais te dire des chiffres dans un ordre. Tu vas bien les écouter et ensuite lorsque j’aurai terminé tu devras les redire dans le même ordre que moi. Tu dois donc répéter exactement tout ce que je dis. Par exemple, si je te dis 1, 2, 3, 4, 5 tu dois répéter 1, 2, 3, 4, 5. Si je te dis 3-8, que dois tu dire ? Attente de la réponse du sujet. On redonne plusieurs exemples jusqu’à ce que le sujet ait compris et réussi. Au début je vais te dire peu de chiffres et ensuite je t’en dirai de plus en plus, tu devras donc être bien concentré pour ne pas en oublier. Si tu n’y arrives plus à un moment donné, c’est normal car ça devient compliqué. Je veux que tu fasses le mieux possible à chaque fois ». Les items proposés sont présentés au tableau II-1.

L’administrateur central (mémoire de travail) aurait pu être étudié avec beaucoup d’épreuves différentes mais souvent ces épreuves sont complexes (n’back task par exemple) et n’auraient pas permis d’avoir des données fiables auprès des patients déficients intellectuels qui auraient été en échec important et très rapidement. Nous avons donc choisi principalement de soumettre les empans de chiffres envers. Cela correspond à la présentation d’une suite de chiffres comme lors de l’empan endroit, mais la différence se fait au moment du rappel que le sujet doit effectuer dans l’ordre inverse. La consigne donnée aux sujets est : « maintenant nous allons faire un exercice plus compliqué : je vais te dire des chiffres dans un ordre comme tout à l’heure et toi tu devras me les redonner à l’envers ». On s’assure que le sujet connaît la notion d’envers/endroit. Dans le cas contraire, on essaie de lui montrer sur une feuille en prenant plusieurs exemples. On propose aux sujets deux exemples qu’on résout, puis on lui propose deux exemples qu’il doit résoudre lui-même. Les items proposés sont présentés au tableau II-1.

Tableau II-1 : Liste des items de l’épreuve de mémoire à court-terme verbale (empan endroit) et de l’épreuve de mémoire de travail (empan envers)

Items empan endroit	Items empan envers
3 – 5	3 – 8
7 – 2	7 – 4
2 – 8 – 6	4 – 8 – 3
6 – 3 – 4	3 – 6 – 8
6 – 2 – 5 – 8	5 – 2 – 9 – 6
2 – 4 – 1 – 7	8 – 3 – 4 – 9
9 – 5 – 1 – 4 – 8	4 – 7 – 1 – 5 – 3
5 – 8 – 2 – 1 – 6	9 – 2 – 7 – 5 – 8
4 – 7 – 8 – 1 – 6 – 3	1 – 8 – 6 – 9 – 5 – 2
7 – 3 – 9 – 8 – 6 – 4	3 – 4 – 6 – 9 – 7 – 1
6 – 1 – 7 – 4 – 2 – 3 – 8	8 – 2 – 5 – 4 – 9 – 3 – 2
9 – 3 – 8 – 6 – 5 – 1 – 2	4 – 1 – 5 – 8 – 7 – 2 – 9
5 – 3 – 8 – 7 – 2 – 1 – 6 – 4	6 – 8 – 9 – 5 – 1 – 2 – 6 – 3
2 – 4 – 9 – 5 – 7 – 1 – 6 – 3	3 – 2 – 1 – 8 – 7 – 5 – 9 – 4
1 – 6 – 4 – 5 – 9 – 7 – 2 – 8 – 3
4 – 5 – 2 – 3 – 6 – 8 – 9 – 7 – 1

3/ L’épreuve de vitesse de traitement de l’information 

Il n’existe pas d’épreuve de vitesse de traitement commercialisée excepté les épreuves « papier-crayon » telles que « Codes » des échelles de Wechsler qui sont parfois utilisées dans certaines études mais qui ont montré leur limite. Nous avons donc dû créer nous même une tâche de temps d’inspection visuelle inspirée des travaux d’Anderson et autres auteurs, en évitant les différents biais méthodologiques et en respectant les recommandations de Vickers & Smith (1986) et Deary & Stough (1996).

La tâche fut créée à l’aide du logiciel E-Prime (Schneider, Eschman & Zuccolotto, 2002) qui gère la présentation complète de l’expérience ainsi que l’enregistrement des variables dépendantes : Temps de Réaction et Nombre d’Erreurs. L’expérience est composée d’une phase d’entraînement de 16 essais et d’une phase test de 140 essais. Avant la phase d’entraînement, on présente un fichier Power Point montrant les différentes étapes d’un essai. Ainsi, le sujet peut se familiariser avec la tâche et cela permet d’expliquer concrètement ce qui va se passer pendant l’expérimentation. La consigne donnée est : « tu vas voir apparaître à l’écran ces différents dessins (défilement du fichier PP). Il y a différents dessins mais moi je veux que tu ne te concentres que sur les deux barres. Tu devras me dire à chaque fois de quel côté se trouve la plus grande des deux barres. Pour cela, tu devras appuyer sur le bouton de droite (touche S du clavier) si la grande barre est à droite et sur le bouton de gauche (touche L) si elle est à gauche. Tu prends bien le temps de répondre, ce n’est pas une question de rapidité mais tu dois répondre juste. Tu devras me donner ta réponse lorsque l’écran sera tout blanc. Si tu réponds avant, l’ordinateur n’enregistrera pas ta réponse. On va commencer par un entraînement et ensuite on fera le vrai jeu ».

Procédure de présentation d’un essai :

Un essai se compose de la succession rapide de plusieurs éléments : un point de fixation, un premier masque, un stimulus cible, un second masque et un écran blanc (figure II-2). Tous les caractères présentés sont de couleur noire sur un fond blanc. Aucun feedback n’est présenté car il n’y a pas d’effet du feedback sur les performances (Simpson & Deary, 1997). La durée totale de l’expérience est d’environ 10-15 min avec l’entraînement et varie selon les sujets.

Figure II-2. : Représentation d’un essai de la tâche de temps d’inspection visuelle

Point de fixation

Le point de fixation se compose d’une croix de police 45 Times New Roman présentée au centre de l’écran pendant 500 ms et immédiatement suivi du premier masque.

Masque 

Plusieurs auteurs (Egan, 1986 ; Mackensie & Cumming, 1986 ; Egan & Deary, 1992) ont démontré que les sujets précoces développaient des stratégies pour réussir la tâche alors même que cette épreuve est sensée ne pas faire intervenir de compétences de haut niveau. En effet, ces auteurs ont démontré que les sujets dont le QI était le plus élevé se servaient de l’impression de mouvement créée par la disparition du stimulus cible et l’apparition du masque quand celui-ci était composé de deux lignes verticales d’égale longueur. Ainsi, les performances de ces groupes étaient biaisées car ce n’était plus un mécanisme de bas niveau de traitement qui était mesuré mais bien des stratégies c’est-à-dire des mécanismes de haut niveau de traitement. Il aurait donc pu y avoir une différence entre les sujets capables de mettre en place ce type de stratégie (les « plus intelligents ») et les autres notamment les sujets déficients intellectuels. Toutefois, Deary, Caryl, Egan & Wight (1989) ont comparé les performances de sujets à haut potentiel sur des épreuves de temps d’inspection visuelle et auditive. Ces auteurs ont montré des performances similaires concluant que ces sujets n’avaient pas de stratégies particulières. Ces stratégies potentielles sont principalement la conséquence du choix du masque suivant le stimulus. En effet, lors des premières expériences en temps d’inspection visuelle, le masque était composé de 2 barres de tailles identiques ( ∏ ) recouvrant totalement le stimulus cible. Pour certains sujets, cela créait une apparence de mouvement qui permettait ainsi de percevoir où se trouvait la plus petite des deux barres (Evans & Nettelbeck, 1993) D’autres types de masques se sont développés comme le « masque dynamique » (Knibb, 1992) qui correspond à une succession rapide de masques, ou le « masque Flash » (Evans & Nettelbeck, 1993) où une surbrillance apparaît au centre. Mais le masque le plus efficace semble être le « masque lignes » ou « forest mask »  (Stough, Bates, Mangan & Colrain, 2001) dont est inspiré le masque choisi dans nos études où plusieurs lignes de taille différentes et d’alignement anarchique sont juxtaposées. Ainsi, le masque légèrement plus grand que le stimulus (39 mm) et plus large (35 mm) est présenté au centre de l’écran pendant 500 ms et est immédiatement suivi du stimulus cible.

Stimulus cible 

Le stimulus cible représente deux barres horizontales de tailles différentes jointes au sommet par une barre verticale. La barre la plus grande mesure 34 mm et la barre la plus petite mesure 24 mm. Les deux barres ont une épaisseur de 1 mm. La différence de taille entre les deux barres est de 1 cm ce qui représente à 70 cm de distance de l’écran un angle de 0.81° (valeur jugée idéale par Vickers, Nettelbeck et Willson, 1972 ; cité par Nettelbeck, 1987). La barre verticale mesure 10 mm de longueur sur 1 mm d’épaisseur. Ce stimulus est présenté au centre de l’écran. La grande barre peut être à droite ou à gauche. Nous avons présenté le même nombre de stimuli pour chacune de ces deux positions.

Afin d’évaluer la vitesse de traitement, nous avons choisi de présenter ce stimulus cible à des durées variables. Pour la phase d’entraînement, nous avons choisi trois durées : 500, 200 et 50 ms. Nous avons proposé 5 essais pour les durées 500 et 200 ms et 6 pour 50 ms soit 16 essais au total. Nous avons choisi des durées très longues (500 ms) pour être sûr que le sujet percevrait le stimulus ce qui lui permettrait de comprendre ce qu’on lui demande. Les deux autres durées correspondent à des temps proches de ceux proposés dans la phase test, ce qui habitue le sujet à des temps très courts. Pour la phase test, nous avons choisi quatorze durées de 10 essais chacune : 17, 34, 51, 68, 85, 102, 119, 136, 153, 170, 187, 204, 238 et 272 ms. Les paliers de 17 ms ont été choisis en fonction de la vitesse de rafraîchissement de l’écran de 60 Hz. Les durées 238 et 272 ms étaient considérées comme des « valeurs repères » qui seraient réussies par tous les sujets, ce qui permettrait, durant l’épreuve, de maintenir un certain degré d’intérêt. En effet, si la présentation est trop rapide pour les sujets, ils risquent de se désintéresser très rapidement de la tâche. La présentation des stimuli est totalement aléatoire que ce soit pour la phase d’entraînement ou la phase test.

Le temps d’inspection visuelle d’un sujet était déterminé par la durée minimale pour laquelle le sujet ne commettait qu’une seule erreur soit 90% de bonnes réponses. Le seuil n’est pas fixé dans la littérature et varie considérablement d’une expérience à une autre (70%, 85%, 90% ou 97,5% par exemple). Beaucoup d’épreuves ont fait des extrapolations à partir des données pour déterminer le temps d’inspection d’un sujet, mais cela ne semble pas une bonne méthode car peu précise.

Écran blanc

Les réponses des sujets sont enregistrées lors de la présentation de cet écran blanc. Les sujets sont encouragés à répondre lentement, sans se précipiter. En effet, Lally & Nettelbeck (1980) ont montré que des sujets déficients faisaient de nombreuses erreurs dues à la précipitation de leur réponse et qu’en différant celle-ci, cela améliorait leurs performances. Nous avons craint notamment d’observer des différences entres les sujets X-Fragile qui sont habituellement très impulsifs et les autres groupes, seulement en raison de ce paramètre. Nous obligeons donc les sujets à donner leur réponse juste après la présentation du second masque, pendant la présentation d’un écran blanc qui dure le temps de la réponse. Pour répondre, les sujets doivent appuyer sur la touche S si la grande barre est apparue à gauche et sur la touche L si la grande barre est apparue à droite. Les deux touches sont marquées par des stickers de couleurs différentes. Certains expérimentateurs ont préféré enregistrer les réponses des sujets verbalement (Simpson & Deary, 1997) afin de ne pas surcharger le sujet et d’éviter des erreurs. Nous avons fait le choix de faire répondre directement les sujets car certains participants déficients ne connaissent pas la droite et la gauche et auraient ainsi pu se tromper en nous donnant leur réponse. Par ailleurs, une réponse donnée verbalement aurait pu distraire les sujets qui se seraient tournés vers l’expérimentateur. Ceci aurait nécessité de recentrer les sujets à chaque essai.