Groupe Cognition, Perception et Usages (CPU)

Thème Image Langage Espace

Présentation

Responsable : Michel Denis
Permanents : Malika Auvray, Marie-Paule Daniel, Michel Denis
Docteurs : Grégoire Borst

Rattaché au début 2005 au groupe Perception Située, le thème « Image, Langage, Espace » a déjà une longue histoire au LIMSI puisqu'il s'agit du thème Image, Langage et Cognition Spatiale de l'ancien groupe Cognition Humaine. Ce thème a vocation à prendre en charge les activités en réalité virtuelle et cognition du LIMSI. Il traite du rôle de l'image et du langage dans la construction des représentations mentales de configurations spatiales. L'image et le langage constituent deux modes de représentation pourvus de propriétés fortement différenciées, mais dont la coopération est attestée dans de nombreuses formes du fonctionnement cognitif. L'étude de leurs interactions est particulièrement importante pour rendre compte des processus de communication entre agents cognitifs (naturels ou artificiels) appelés à échanger des connaissances sur leur environnement spatial.

Génération d'images mentales à partir de descriptions verbales

La thèse de G. Borst, soutenue en 2004, a permis de tester l'hypothèse de deux mécanismes distincts d'exploration mentale, à savoir un mécanisme de simulation mentale du déplacement entre les différentes parties de la représentation activée et un mécanisme de focalisation sur la localisation de la cible à atteindre. Cette recherche, conduite avec la participation de S. M. Kosslyn (Harvard), s'est étendue sous la forme d'un chapitre sur les variations expérimentales inspirées par le paradigme d'exploration mentale.

Le paradigme de comparaison mentale de distances a été appliqué à des sujets aveugles. Les performances de sujets aveugles et celles de sujets voyants dont les yeux étaient bandés sont de niveau équivalent, malgré des durées de traitement plus longues pour les sujets aveugles. L'existence d'un "effet de distance symbolique" dans les deux groupes suggère que dans les deux formes de privation sensorielle considérées, la représentation de l'information spatiale adopte le même format analogique.

La recherche conduite à partir du dispositif de Réalité Virtuelle audio 3D décrit dans la section précédente a permis, en collaboration avec B. Katz, A. Afonso et C. Jacquemin, de révéler les capacités de représentation spatiale des personnes aveugles et des personnes voyantes, en fonction du type d'apprentissage (exploration active ou traitement d'une description). Cette recherche fait l'objet, depuis cette année, d'une nouvelle extension à travers la thèse d'A. Blum, menée dans le cadre du STREP "Wayfinding" (Union Européenne). Cette thèse aborde le rôle des mouvements de la tête, ainsi que celui de la réverbération, dans la navigation en l'absence de vision.

Enfin, dans une collaboration avec C. Thinus-Blanc et P. Péruch (INSERM, Marseille), nous avons cherché à identifier les similitudes et les différences susceptibles d'apparaître dans les images d'un environnement spatial construites à partir d'une expérience visuelle ou bien d'une description verbale. Lorsque les participants sont invités à effectuer des comparaisons de distances, les performances sont meilleures et les temps de réponse sont plus courts lorsque l'image dérive d'une expérience visuelle que lorsqu'elle a été construite à partir d'une description.

Processus cognitifs mis en œuvre dans la production, la mémorisation et l'utilisation de descriptions spatiales

L'analyse des processus cognitifs mis en œuvre dans la description d'itinéraires et dans l'aide à la navigation occupe une place majeure dans notre programme expérimental. Dans une collaboration avec J.-L. Nespoulous (Laboratoire Jacques-Lordat, Toulouse), nous avons utilisé la description d'itinéraires comme indicateur des dysfonctionnements de la cognition spatiale chez des patients Alzheimer.

Dans une collaboration avec P. Boyer, à l'Hôpital de la Salpêtrière, nous testons, dans une population de patients schizophrènes, différentes manifestations des perturbations de la cognition spatiale. Les résultats font apparaître la faible présence des repères visuels dans les descriptions verbales des patients. En matière de reconnaissance de scènes visuelles, le taux de reconnaissance n'est pas différent chez les patients par comparaison avec les témoins, mais la reconnaissance de l'ordre temporel des scènes est spécialement affectée chez eux. Ces résultats sont mis en relation avec les hypothèses actuelles relatives aux déficits hippocampiques des patients schizophrènes.

Un programme de recherche a été consacré à l'analyse de la représentation mentale des déplacements au sein de configurations mémorisées à partir d'une carte ou d'une description verbale. Les textes utilisés décrivent les déplacements d'un personnage dans un environnement complexe. Les résultats confirment la plus grande accessibilité des objets situés dans les régions de l'environnement traversées par le personnage. Sur ce thème, des collaborations se sont développées avec M. de Vega (La Laguna) et avec M. Rinck (Dresde). Deux expérimentations menées avec M. Rinck ont fait apparaître que si les distances euclidiennes sont bien représentées dans les images mentales, les modèles de situation semblent ne coder que des distances catégorielles.

Enfin, un chapitre de synthèse sur le rôle des repères dans la mémorisation des itinéraires a été rédigé, à partir des thèses de P.-E. Michon et d'A. Tom.

Structures cérébrales impliquées dans la génération de représentations visuo-spatiales

Dans une collaboration de recherche avec C. Thinus-Blanc et P. Péruch (INSERM, Marseille), nous avons examiné l'activité cérébrale accompagnant l'exploration mentale d'environnements appris à partir d'une perspective en survol ou en trajet. Les enregistrements en IRM fonctionnelle font apparaître l'activité d'un réseau pariéto-frontal pour les deux conditions d'apprentissage. En revanche, les régions temporales et pariétales font apparaître des différences entre les deux conditions. Ainsi, après un apprentissage en survol, l'exploration mentale est accompagnée d'une activité du gyrus parahippocampique, tandis qu'après un apprentissage en trajet, c'est le lobule pariétal inférieur qui est activé. Ce dernier résultat suggère que l'apprentissage à partir d'une perspective en trajet engendre des représentations qui sont traitées ensuite dans un cadre de référence centré sur le corps propre.

Une recherche menée avec S. Della Sala et R. H. Logie (Aberdeen) a porté sur des patients présentant une héminégligence représentationnelle. Ces patients manifestent, pendant leur description de mémoire d'une configuration précédemment perçue, un déficit dans leur rappel des objets situés à gauche. L'étude a consisté à tester la mémoire des mêmes sujets pour des configurations qui leur avaient été présentées sous forme uniquement verbale. Les résultats font apparaître un déficit tout à fait similaire dans le rappel des objets décrits comme se trouvant à gauche. Ce résultat suggère fortement la similarité des traitements cérébraux appliqués à des images dérivant d'une perception ou d'une description verbale.

Dans une extension de cette expérience, les participants devaient effectuer le même type de rappel, mais en imaginant qu'ils voyaient les objets depuis la perspective opposée, après une rotation mentale de 180 degrés. Il s'avère que les patients héminégligents ont un rappel plus faible des objets qu'ils ont vus à gauche, mais aussi des objets qui se retrouvent à gauche après l'inversion de perspective. Ces résultats sont compatibles avec l'hypothèse d'une perturbation des fonctions assurées par la mémoire de travail visuo-spatiale.