2.1.2. Expérience 1
Étude des liens entre mémoire de travail, vitesse de traitement de l’information et intelligence sur une population d’enfants « tout venant »

Cette étude fit l’objet d’un poster exposé à la 4ème journée scientifique du Centre de Référence des troubles des apprentissages de Lyon (2009).

Introduction 

Le modèle d’Anderson, bien que développé dans le souci d’être valide chez les sujets déficients intellectuels, est aussi proposé comme un modèle de l’intelligence et du fonctionnement cognitif normal. Selon ce modèle, le développement cognitif est dû à une augmentation des capacités des modules de la voie 2 et non à une augmentation de la vitesse de traitement de l’information qui est constante au cours du développement. Pour Anderson (1992), un sujet naît avec une certaine vitesse de traitement et la conserve tout au long de sa vie. Anderson (1986a), qui étudia des enfants de 6, 8 et 10 ans, ne note pas d’effets significatifs de l’âge chronologique malgré une réduction des temps d’inspection avec l’âge (à 10 ans, IT = 132 ms ; à 6 ans, IT = 262 ms). Selon cet auteur, cette amélioration de la vitesse de traitement avec l’âge est dûe au fait que les sujets plus âgés ont plus d’expérience des tests et peuvent faire appel à des stratégies que ne possèdent pas les plus jeunes, sans pour autant qu’il y ait un gain au niveau de la vitesse de traitement. La même équipe (Anderson, Reid & Nelson, 2001) ont étudié pendant trois ans des enfants de 6, 7, 8 et 9 ans et montrèrent que l’amélioration des performances à une tâche de temps d’inspection visuelle en fonction des années était plutôt due à un effet test-retest que réellement un effet de l’âge. Anderson (1992) s’appuie donc sur ces résultats pour justifier sa théorie, mais on peut toutefois émettre quelques critiques sur ces conclusions. En effet, malgré l’absence de significativité des résultats de l’étude de 1986, on peut se demander si, réellement, la vitesse de traitement ne croît pas avec l’âge si on analyse les Temps d’inspection moyens entre les groupes 10 ans et 6 ans qui augmentent tout de même de 130 ms. Par ailleurs, nous avons montré que la plupart des études (voir chapitre 1.2.5.) sur le développement de la vitesse de traitement montrent un accroissement avec l’âge. Par exemple, Nettelbeck & Wilson (1985) montrèrent clairement une réduction du temps d’inspection visuelle entre des enfants de 7 ans (moyenne IT = 231 ms) et 13 ans (moyenne IT= 86 ms), tout comme Nettelbeck & Young (1986 et 1987) sur des enfants de 6 et 7 ans. Selon le modèle en cascade de Fry & Hale (1986), cette croissance engendre une augmentation de la vitesse de répétition subvocale de la boucle articulatoire, ce qui améliore les capacités de stockage et ce qui permet par répercussion d’augmenter les performances au test de raisonnement logique. Les différentes composantes de ce modèle trouvent des arguments dans les données neuropsychologiques essentiellement. En effet, les corrélations entre l’intelligence, la mémoire de travail et la vitesse de traitement de l’information sont significatives (voir Fry & Hale, 2000 pour revue). De même, Kyllonen & Christal (1990) avaient montré que lors de la résolution de l’épreuve des matrices Progressives de Raven, l’intervention de la mémoire de travail était primordiale pour, d’une part, maintenir le raisonnement effectué et, d’autre part, vérifier si ce raisonnement était plausible.

Les deux modèles que nous avons choisi se confondent mais s’opposent sur certains points. En effet, les deux semblent concevoir que la base de l’intelligence serait la vitesse de traitement de l’information. Mais, pour le modèle d’Anderson, il n’y a pas d’amélioration de la vitesse avec l’âge alors qu’elle croît dans le modèle de Fry & Hale. Afin de valider notre protocole expérimental et de confronter ces deux modèles, nous avons choisi de proposer une tâche de mémoire de travail, un test de raisonnement logique et une tâche de vitesse de traitement à deux groupes d’enfants « tout venant » d’âges chronologiques distincts afin d’évaluer le développement de la vitesse de traitement et ses répercussions.

Méthodologie

* Population

Les enfants de cette étude ont été recrutés au sein d’une école publique des Mont d’Or, dans la région Lyonnaise ainsi que par l’association PEEP Rhône. Les enfants (N= 45) sont tous scolarisés normalement (ni avance, ni retard) et ne présentent pas de troubles du développement à notre connaissance, ni de difficultés scolaires. Ils sont âgés de 4 à 9 ans 5 mois. Les enfants au comportement agité (avec potentiellement une suspicion de Trouble Déficitaire de l’Attention avec ou sans Hyperactivité) ont été écartés.

* Protocole expérimental 

Comme nous l’avons spécifié auparavant, les sujets seront tous soumis aux différentes épreuves suivantes :

• Le test de Matrices Progressives Couleur de Raven
• Les épreuves de mémoire des chiffres (empan endroit et envers)
• La tâche de temps d’inspection visuelle

* Hypothèses opérationnelles

Selon le modèle d’Anderson, nous prévoyons des temps d’inspection similaires quel que soit l’âge, malgré des scores supérieurs aux Matrices Progressives de Raven pour les plus âgés.

Selon le modèle de Fry et Hale, nous prévoyons des temps d’inspection supérieurs pour les sujets les plus jeunes comparativement à ceux des sujets plus âgés. Par ailleurs, les scores aux Matrices Progressives de Raven, l’empan endroit et l’empan envers seront supérieurs pour les sujets les plus âgés par rapport aux sujets les plus jeunes.

Résultats

Les analyses statistiques ont été réalisées à l’aide de tests non-paramétriques (U de Mann et Whitney) car les conditions d’application de l’ANOVA n’étaient pas respectées. Le seuil de significativité est fixé à p < 0.05. Le premier groupe G1 correspondant aux sujets les plus jeunes comprend 23 sujets et le second groupe G2 comprend 22 sujets (voir tableau II-3).

Nous avons séparé les enfants en deux groupes d’âge chronologique distinct (Z(43) = -5.7 ; p < 0.0001). Les scores aux Matrices Progressives de Raven du groupe G1 sont significativement inférieurs à ceux du groupe G2 (Z(43) = - 4.56 ; p < 0.001), traduisant un âge mental inférieur pour le G1. Le QI (Age Mental / Age chronologique X 100) des deux groupes est similaire (p = 0.38 ; Moyenne G1 = 116, E-T = 17.6 ; moyenne G2 = 107, ET = 14.6). Les capacités en mémoire à court-terme (MCT) et en mémoire de travail (MdT) sont similaires dans les deux groupes (Z(43) = - 1.67 ; p = 0.13 ; et Z(43) = - 1.70 ; p = 0.12 respectivement). Le temps d’inspection visuelle (TI) des sujets les plus jeunes (G1) est significativement supérieur à celui des sujets les plus âgés (Z(43) = 2,9 ; p = 0,003).

Discussion/conclusion

Le modèle d’Anderson (1992) et celui de Fry & Hale (1990) sur le développement de l’intelligence se rejoignent sur le processus cognitif déterminant de l’intelligence : la vitesse de traitement de l’information. Cependant, pour Anderson ce paramètre est central et agit directement alors que dans le modèle en cascade, il agit d’abord sur la boucle articulatoire de la mémoire à court-terme. Par ailleurs, ces deux théories s’opposent principalement sur le développement de la vitesse de traitement : l’un prévoyant un maintien constant au cours du temps et l’autre postulant un effet de l’âge. Nous avions donc choisi de soumettre une épreuve de temps d’inspection et deux épreuves de mémoire des chiffres à deux groupes de sujets d’âges chronologiques différents, afin de confronter ces deux hypothèses opposées.

Les analyses comparant les temps d’inspection visuelle selon l’âge chronologique ont montré une différence significative. En effet, les sujets les plus jeunes ont une vitesse de traitement de l’information qui est plus lente que celles des sujets plus âgés. Notre conclusion est donc que la vitesse de traitement de l’information croît avec l’âge. Ces résultats confortent le modèle en cascade de Fry & Hale mais infirment le modèle d’Anderson. Anderson (1988) a retrouvé et analysé ce type de résultats en affirmant que l’augmentation de la vitesse avec l’âge, lors d’une tâche de temps d’inspection visuelle, est due au développement des capacités attentionnelles qui permettraient aux sujets plus âgés de rester concentrés plus longtemps sur la tâche et donc d’avoir de meilleures performances. Comme nous n’avons pas évalué les capacités attentionnelles de nos sujets, il est difficile de dire si celles-ci ont fluctuées ou pas au cours du temps. Nous n’avons cependant pas relevé de plaintes de la part des enfants qui ont participé. Certains sujets, non inclus dans l’étude, se sont plaints de la durée de la tâche mais ont arrêté la passation avant son terme de leur propre iniative.

Par ailleurs, on remarquera que cet accroissement de la vitesse de traitement s’accompagne d’un accroissement des scores aux Matrices de Raven donc de l’âge mental, et ce, à QI comparable. Ce résultat est également très intéressant car, pour Anderson, des sujets qui ont le même QI ont nécessairement les mêmes vitesses de traitement. Or, dans notre étude, les deux groupes se situent dans la moyenne haute de la courbe de Gausse de répartitions des QI (moyenne = 100 plus ou moins 15 points) et auraient donc dû présenter des temps d’inspection comparables. Nos résultats laissent penser que la vitesse de traitement pourrait avoir un impact sur l’âge mental (Wilson & Nettelbeck, 1986). Ainsi, l’accroissement de la vitesse de traitement avec l’âge permettrait d’améliorer les capacités intellectuelles donc l’âge mental. Cette conclusion irait dans le sens du modèle en cascade de Fry & Hale. Ainsi, chez les sujets sains, le QI serait stable car la vitesse de traitement de l’information, et donc l’âge mental, croît à la même vitesse que l’âge chronologique (figure II-3).

Le modèle de Fry & Hale prévoit que l’augmentation de la vitesse de traitement de l’information améliore les capacités en mémoire à court-terme verbale (MCT) et en mémoire de travail (MdT). Nous n’observons pas de différence entre les deux groupes concernant la MCT et la MdT malgré des différences de vitesse de traitement, ce qui irait à l’encontre de ce modèle. Cependant, la mémoire à court-terme croît normalement jusqu’à une asymptote autour de 11-12 ans (Gathercole, 1999). Mais cet accroissement est lent et augmente peu au cours de l’enfance, ce qui pourrait expliquer que l’écart entre nos deux populations ne soit pas significatif. Cela amène tout de même à pondérer le modèle en cascade car une vitesse de traitement plus élevée n’entraîne pas nécessairement de meilleures capacités mnésiques à court-terme, même chez un sujet « normal ». On peut aussi penser que la vitesse de traitement n’est pas seule responsable de l’accroissement de la mémoire à court-terme et de la mémoire de travail. D’autres facteurs (capacités langagières, capacités d’inhibition…) non pris en compte ici peuvent intervenir et moduler ce développement.

En conclusion, nos données sur deux populations d’enfants sains confirment que la vitesse de traitement de l’information croît avec l’âge. Cette amélioration aurait un impact sur les capacités intellectuelles et donc sur l’âge mental. Nos résultats infirment donc l’hypothèse d’Anderson d’un maintien de la vitesse de traitement au cours du développement mais semblent infirmer également partiellement l’hypothèse de développement en cascade de Fry & Hale car la différence de vitesse de traitement ne s’accompagne pas d’une différence de capacités en mémoire à court-terme. Cela est à nuancer car l’absence de différences est peut être le résultat d’un manque de puissance de la mesure.