Version classiqueVersion mobile
OpenEdition Books

L'éthologie cognitive

 | 
Jacques Vauclair
, 
Michel Kreutzer

II. Les approches de la psychologie comparée

Catégorisation d’objets visuels et concepts relationnels chez l’animal

Joël Fagot, Edward Wasserman et Mickael Young

Texte intégral

Introduction

1En 1964, Herrnstein et Loveland publièrent un article qui fit grand bruit dans le monde des psychologues étudiant l’animal. Ces auteurs rapportaient que des pigeons étaient capables, après apprentissage, de catégoriser des objets visuels qu’ils n’avaient jamais vus, en appuyant sur une clé de réponse particulière lorsqu’ils voyaient une photographie représentant un ou plusieurs hommes, et en retenant leur réponse d’appui quand les photographies ne comportaient aucune représentation d’homme. L’intérêt majeur de cet article était de démontrer qu’un animal, le pigeon, organisait son monde visuel en catégories. La catégorisation n’apparaissait donc plus comme étant le propre de l’homme. Plus encore, cet article suggérait que le pigeon organise son comportement en se référant à des concepts dits « naturels », comme le concept « d’homme ». Le pigeon aurait donc, comme l’homme, accès à des représentations conceptuelles.

2Près de 40 ans après les premiers travaux de Herrnstein et Loveland (1964), un rapide examen de la littérature permet d’estimer à plus de 150 le nombre de publications sur le thème de la catégorisation chez l’animal. Il nous sera impossible, dans le cadre de ce chapitre, de passer en revue l’ensemble de cette littérature. Nous présenterons les notions essentielles qui ont émergé de ce champ de recherche depuis les premiers travaux de Herrnstein et ses collaborateurs, et quelques-uns des principaux résultats obtenus. Ainsi, la première partie sera consacrée à la présentation des différentes procédures traditionnellement utilisées pour étudier la catégorisation ou la formation de concepts chez l’animal. Nous présenterons, dans cette partie, les critères utilisés pour inférer l’existence d’un phénomène de catégorisation, et soulignerons les limites inhérentes à chaque procédure. La seconde partie sera consacrée à la nature des représentations catégorielles. Y seront illustrées plusieurs formes de représentations catégorielles (perceptives ou conceptuelles) connues à ce jour chez le pigeon et le singe. Enfin, la troisième partie présentera plus directement des faits expérimentaux issus de nos propres travaux comparatifs sur la formation des concepts « d’identité » et de « différence » chez le pigeon, le babouin et l’homme. Ces données comparatives nous permettront de discuter les relations entre catégories perceptives et catégories conceptuelles, et de souligner le rôle essentiel que joue le langage dans la catégorisation conceptuelle chez l’homme.

Procédures expérimentales permettant d’étudier la catégorisation

3Les procédures d’étude de la catégorisation chez l’animal reposent le plus souvent sur des tâches de conditionnement opérant. Les sujets sont placés dans des dispositifs de test qui comportent un système d’affichage des stimuli (bien souvent un écran d’ordinateur ou de projection de diapositives), un système permettant d’enregistrer la réponse catégorielle et un distributeur de nourriture. Ainsi, placé dans son système de test, le pigeon devra picorer ou non une clé de réponse en fonction de la catégorie du stimulus présenté (tâche dite de « go/nogo »). Dans d’autres conditions de test, ils doivent picorer un stimulus particulier parmi plusieurs possibles, en fonction de la catégorie de ce stimulus (Cook et al. 2000, cf. la figure 1 : voir cahier couleur hors-texte). Des situations équivalentes sont également proposées aux singes. Dans ce cas, les primates doivent souvent toucher du doigt un carré de réponse sur un écran tactile pour donner leur réponse (Matsuzawa 1985) ou manipuler de manière contrôlée un levier ou un joystick (Fagot et al. 2001, cf. figure 2 : voir cahier couleur hors-texte). Les variables dépendantes retenues dans ce type de situations sont la réponse catégorielle donnée et/ou le temps mis pour classer les stimuli.

4Une autre procédure de test, dite de « renforcement sensoriel », est moins fréquemment utilisée (Fujita et Matsuzawa 1986). Le sujet perçoit dans ce cas un seul stimulus à la fois, et il a la possibilité de déterminer s’il va observer ce stimulus ou non, et pour combien de temps. Les temps d’observation sont alors analysés pour vérifier comment le sujet porte son attention sur les stimuli, et si l’attention portée est liée à l’organisation catégorielle de ces stimuli.

5Dans la pratique, il est possible d’utiliser les tâches de conditionnement ou de renforcement sensoriel avec des stimuli artificiels, créés pour les besoins de l’expérience, ou des stimuli plus proches du « naturel », en l’occurrence des photographies d’objets ou de scènes réelles. Puisque les photographies d’objets partagent un certain nombre de caractéristiques avec les scènes ou objets réels, le recours à des stimuli « naturels » a pour principal avantage de permettre l’étude, en laboratoire, de phénomènes de catégorisation qui existent dans le monde réel. C’est dans cette logique que les chercheurs ont utilisé des photographies de scènes ou d’objets réels pour étudier la formation de concepts dits « naturels » chez l’oiseau et le primate, comme le concept « d’homme » (D’Amato et van Sant 1988), « d’arbre » (Herrnstein et al. 1976), de « feuille de chêne » (Cerella 1979) ou de poisson (Herrnstein et De Villiers 1980).

6Cependant, le recours aux photographies a un coût. Les photographies sont des stimuli polymorphes, et il est souvent difficile d’identifier la ou les dimensions des photographies prises en compte par les animaux pour donner leur réponse catégorielle (voir Fagot 2000, pour une recension récente des problèmes posés par la perception des images). C’est pour cette raison qu’un certain nombre de chercheurs préfèrent recourir à des stimuli plus artificiels, dont on connaît avec plus de précision les caractéristiques physiques.

7Quel que soit le type de stimulus utilisé, artificiel ou plus naturel, les tâches de catégorisation font généralement appel à une première phase d’exposition à des stimuli, dite phase d’apprentissage, suivie d’une phase d’exposition à de nouveaux exemplaires des mêmes catégories, dite phase de transfert. Herrnstein et Loveland (1964) furent parmi les premiers à introduire cette procédure de transfert. Dans leur expérience, les pigeons ont dans un premier temps appris à catégoriser deux ensembles de 40 stimuli, 40 photographies d’hommes et 40 photographies qui ne comportaient aucun homme, et à associer une réponse catégorielle à chaque catégorie de stimuli. Le test de transfert consistait, à l’issue de l’apprentissage, à présenter 40 photographies nouvelles de chaque catégorie. La capacité de classer correctement ce nouvel ensemble de photographies démontrait, selon Herrnstein (1990), que les animaux n’ont pas appris par cœur une série d’associations stimulus-réponse, mais ont effectivement regroupé les stimuli en classes ouvertes, cohérentes du point de vue des critères de catégorisation, et ont appris à associer la réponse conditionnée à tous les exemplaires de la classe, qu’ils aient été vus auparavant ou non.

8La plus grande prudence s’impose toutefois dans l’interprétation des données de transfert (Thompson 1995). En effet, un transfert positif avec des stimuli nouveaux peut correspondre au fait que les sujets sont incapables de discriminer les stimuli appartenant à la même catégorie, et qu’ils confondent ces deux groupes de stimuli. Deux critères au moins doivent donc être retenus pour démontrer, de manière définitive, que les animaux sont capables de catégorisation. Il faut, dans un premier temps, que les animaux perçoivent comme différents les stimuli des deux classes proposées, en phase d’apprentissage comme en phase de transfert (critère de discrimination interclasses). Il faut, dans un second temps, que les stimuli appartenant à chaque classe soient discriminables les uns des autres (critère de discrimination intraclasse). On regrettera que ces deux critères soient rarement retenus dans l’étude de la catégorisation chez l’animal, ce qui limite bien souvent la portée des conclusions possibles.

9Vauclair et Fagot (1996) ont réalisé une expérience qui répond à cette exigence méthodologique. En recourant au système de test de la figure 2 (voir cahier couleur hors-texte), ils ont appris à deux babouins à sélectionner un carré de réponse d’une couleur particulière (bleu) lorsqu’un chiffre « 3 » était présenté comme stimulus à l’écran, et une couleur alternative (jaune) lorsque le stimulus était un B. Les « 3 » et les « Β » étaient dans cette expérience affichés avec des typographies différentes, afin d’induire un traitement catégoriel de la tâche. Les babouins ont réussi à apprendre cette tâche avec un premier ensemble de typographies, et ont continué à répondre correctement lors d’un test de transfert impliquant des typographies nouvelles des stimuli « 3 » et « Β », non encore présentées. Ces résultats montrent que les babouins ont atteint le premier critère que nous avons énoncé, celui de la discrimination intercatégorielle, indépendamment du degré de nouveauté du stimulus à catégoriser.

10La capacité à discriminer les stimuli d’une même classe a été démontrée dans une seconde expérience qui faisait appel à une tâche d’appariement. Les animaux percevaient dans ce cas un stimulus modèle, un Β par exemple. Après l’affichage du modèle, ils percevaient deux formes de comparaison, l’une identique au modèle, l’autre différente mais néanmoins issue de la même catégorie que le modèle (un Β affiché avec une autre typographie). Pour répondre correctement, les sujets devaient donc discriminer les typographies. Les résultats de cette expérience indiquent que les babouins sont capables de discriminer avec succès les différentes typographies, ce qui permet de conclure qu’ils sont dotés de la capacité à catégoriser les stimuli. Dans ce cas, en effet, l’expérience montre qu’ils reconnaissent les exemplaires de chaque catégorie comme étant différents, mais qu’ils les regroupent néanmoins sur la base de leur appartenance catégorielle.

Nature des représentations catégorielles chez l’animal

11Pour discuter la nature des représentations catégorielles chez l’animal, il est commode de s’appuyer sur la distinction entre catégorisation perceptive et catégorisation conceptuelle.

12La catégorisation perceptive implique uniquement la prise en compte des attributs physiques des exemplaires de chaque catégorie. Dans le contexte des études de laboratoire, la réponse comportementale sera donc déterminée à partir de l’analyse de la stimulation dans sa globalité, ou en se focalisant sur un petit nombre d’indices physiques absolus qui permettent de distinguer les catégories, comme des indices de couleur, de forme, de luminance, de taille ou une combinaison d’un ou plusieurs de ces indices.

13À l’opposé, la catégorisation conceptuelle n’implique aucune similarité physique entre les membres d’une même catégorie, puisque les liens catégoriels reposent sur des critères plus abstraits, de type fonctionnel ou relationnel. À titre d’exemple, on peut considérer qu’il faut recourir à une analyse conceptuelle de la situation pour trier des images en mettant les images d’outils d’un côté et celles d’aliments de l’autre. Dans ce cas, en effet, les membres d’une même classe ne se ressemblent pas nécessairement. De plus, la classification repose sur la fonctionnalité des objets, puisque les uns se mangent et les autres servent à accomplir des actions.

Catégorisation perceptive

14La littérature fournit de nombreux exemples de catégorisation perceptive chez l’animal (voir par exemple Schrier et al. 1984, Morgan, et al. 1976). Un exemple remarquable est celui de l’étude de D’Amato et van Sant (1988). Ces auteurs ont utilisé une tâche de type « go/nogo » pour apprendre à des singes capucins (Cebus apella) à discriminer des photographies d’hommes de celles qui ne comportaient aucun homme. Sept singes ont été testés. Certains d’entre eux étaient récompensés lorsqu’ils répondaient en présence de photographies de la catégorie « homme », d’autres étaient récompensés lorsqu’ils répondaient aux photographies de la catégorie « non-homme ». Après la phase d’apprentissage, les singes ont continué à résoudre la tâche avec un niveau de performance élevé en présence de nouvelles photographies de chaque catégorie. Ce résultat tend à prouver l’existence d’un concept abstrait d’« homme ». Cependant, les auteurs eux-mêmes remettent en question cette conclusion. Une analyse des erreurs montre en effet que les photographies de la catégorie « non-homme » classées de manière incorrecte comportent le plus souvent une ou plusieurs tâches rouges. Il apparaît de plus que la présence de tâches rouges était plus souvent associée aux images de la catégorie « homme » qu’aux images de la catégorie « non-homme ». La catégorisation était en réalité dans ce cas « perceptive », puisque les singes cébus se référaient largement à un indice absolu de couleur pour discriminer les deux ensembles de photographies.

15D’autres études suggèrent que les animaux catégorisent correctement les stimuli en considérant une combinaison d’indices qui co-varient avec l’organisation catégorielle. Selon Lea et Ryan (1983), ce mode de catégorisation résulte de l’affectation d’un poids à chacune des caractéristiques les plus saillantes des stimuli. L’apprentissage de la catégorisation revient alors à ajuster les poids à accorder à chaque caractéristique, en fonction des contingences de renforcement, jusqu’à l’obtention d’une fonction qui scinde le mieux possible les stimuli en deux catégories.

16Von Fersen et Lea (1990) ont conduit une expérience qui illustre parfaitement la prise en compte d’indices perceptifs multiples dans une tâche de catégorisation. Ces auteurs ont entraîné 8 pigeons à discriminer deux ensembles de photographies en couleur de scènes naturelles dans une tâche de « go/nogo ». Les stimuli utilisés se distinguaient selon cinq dimensions binaires, en l’occurrence (1) le bâtiment pris en photographie, (2) le niveau d’ensoleillement, (3) la distance et (4) la hauteur de prise de vue, et (5) l’inclinaison de l’image. Avant l’entraînement, l’expérimentateur avait défini arbitrairement la valeur de chaque dimension des stimuli qui serait associée au renforcement, par exemple une faible distance de prise de vue, et celle qui ne le serait pas, une plus grande distance dans cet exemple. Toutes les combinaisons possibles de ces valeurs ont été utilisées pour créer les stimuli, et l’expérience était construite de telle manière que les stimuli qui comportaient au minimum 3 valeurs de dimension positives étaient associés au renforcement. Aucune valeur ne permettait donc de prédire avec certitude la catégorie d’appartenance du stimulus. Les résultats ont montré que 7 pigeons sur les 8 testés ont pris en compte l’ensemble des 5 dimensions pour résoudre la tâche. De plus, les performances étaient d’autant plus élevées que les stimuli comportaient un grand nombre de dimensions associées au renforcement, ce qui indique que les cinq dimensions ont un effet cumulatif sur la décision catégorielle.

Catégorisation conceptuelle

17La littérature sur l’animal fait traditionnellement la distinction entre deux types de concepts, les concepts dit « naturels » et les concepts relationnels (voir par exemple, Thompson 1995).

Concepts « naturels »

18Les concepts naturels sont ceux qui renvoient à des classes d’objets qui existent dans la nature, comme les concepts d’« homme », de « singe », d’« arbre », de « poisson » ou d’« aliment » lesquels ont tous été testés expérimentalement (Bovet et Vauclair 1998, D’Amato et van Sant 1988, Herrnstein et De Villiers 1980, Herrnstein, Loveland et Cabe 1976, Schrier et al. 1984).

19L’existence de concepts naturels chez l’animal fait aujourd’hui encore l’objet de vifs débats dans le milieu de la psychologie comparée. Les partisans de l’existence de tels concepts mettent généralement en avant le fait que les animaux sont capables de transférer les réponses associées à ces concepts à des exemplaires nouveaux de ces mêmes concepts, même s’ils sont très différents des exemplaires qui ont servi lors de la phase d’entraînement. À l’opposé, les sceptiques soulignent l’extraordinaire complexité et le caractère polymorphe des stimuli utilisés (des photographies d’objets ou de scènes réelles) dans des tâches de discrimination de concepts naturels, ce qui rend potentiellement impossible l’identification des dimensions perceptives (non contrôlées) éventuellement associées à chaque catégorie (cf. par exemple Huber 2000).

20Nous avons défini la « catégorisation conceptuelle » comme un processus de groupement d’exemplaires qui n’implique aucune similarité physique entre les membres d’une même catégorie, puisque les liens catégoriels reposent sur des critères plus abstraits, de type fonctionnel ou relationnel. En se référant à cette définition, la catégorisation conceptuelle ne peut être démontrée qu’en recourant à des tâches qui indiquent que les catégories formées sont relativement indépendantes des dimensions perceptives de chaque exemplaire.

21Martin-Malivel et Fagot (2001) ont conduit une expérience qui répond en partie à cette exigence. Ils ont appris à des babouins à discriminer deux types de sons, des mots prononcés par des hommes d’une part, et des cris de babouins d’autre part. Pour être récompensés, les animaux devaient, selon le cas, actionner une manette de jeu lorsqu’ils entendaient une classe de sons particulière (par exemple un son d’homme) et ne pas manipuler lorsqu’ils entendaient l’autre classe de sons (les cris de babouin dans cet exemple). Les babouins ont réussi à apprendre cette tâche et ont continué à répondre correctement lorsque de nouveaux sons de chaque catégorie étaient présentés. À l’issue de l’apprentissage, la phase de test consistait à présenter un stimulus amorce avant la diffusion des sons cibles. Il s’agissait de photographies d’hommes ou de babouins qui étaient affichées brièvement sur un écran avant la diffusion de chaque son. Pour un des deux babouins testés, de même que pour un petit groupe de sujets humains, les résultats montrent que les temps de réponse étaient plus courts lorsque les stimuli -amorces et -cibles appartenaient à la même catégorie (d’homme ou de babouin), que lorsqu’ils appartenaient à deux catégories différentes. Cet effet ne peut pas être attribué à la similarité perceptive entre ces deux types de stimuli, puisqu’ils impliquaient des modalités sensorielles différentes (visuelle et auditive). Il suggère que, comme les sujets humains, ce babouin a développé des concepts abstraits d’« homme » et de « babouin », et qu’il s’y est référé durant la tâche, indépendamment des caractéristiques perceptives (auditive ou visuelle) des exemplaires de ces concepts.

Concepts relationnels

22Comme leur nom l’indique, les concepts relationnels requièrent une prise en compte des relations entre deux stimuli ou davantage. Les relations peuvent être quantitatives ou logiques. De nombreux concepts relationnels ont été étudiés chez l’animal (concept dedans/dehors : Herrnstein et al. 1989 ; concept dessus/dessous : Dépy et al. 1997 ; concept de symétrie : Delius et Nowak 1992 ; pour une revue, voir Thompson 1995, Zayan et Vauclair 1998), mais le concept relationnel le plus largement étudié est celui « d’identité relationnelle » (Bhatt et Wright 1992, Herman et al. 1989, Fujita 1983, Irle et Markowitch 1987, Pepperberg 1987, Spinozzi 1993).

23Deux types de tâches sont généralement utilisées pour étudier le concept relationnel « d’identité » chez l’animal. Il s’agit des tâches de comparaison par paire et des tâches d’appariement.

24Dans les tâches de comparaison, l’expérimentateur présente des stimuli qui se caractérisent par des relations d’identité ou de différence. La réponse donnée consiste, par exemple, à sélectionner le stimulus qui représente une relation particulière. Cette procédure a été utilisée dans l’étude de Cook et al. (2000) sur le pigeon. Les pigeons ont, dans ce cas, appris à discriminer des affichages composés de formes géométriques identiques ou différentes. Après la phase d’apprentissage initiale, les pigeons ont continué à résoudre correctement la tâche dans des tests de transfert impliquant des images d’oiseaux, de fleurs, de poissons ou d’humains. Selon les auteurs, une telle capacité de généralisation suggère que les pigeons ont formé un concept abstrait « d’identité relationnelle ». D’autres interprétations sont néanmoins possibles, ce qui souligne les limites de la tâche de comparaison. Il est par exemple possible d’imaginer que les sujets ont basé leur réponse sur une estimation de l’homogénéité perceptive des affichages, sans prise en compte réelle de la notion d’identité relationnelle. Cette critique est applicable à l’ensemble des procédures faisant appel à la tâche de comparaison pour étudier le concept d’identité.

25Dans la tâche d’appariement, les sujets perçoivent dans un premier temps un stimulus modèle qu’ils doivent ensuite reconnaître parmi deux (ou plus) stimuli de comparaison. En utilisant cette procédure, Wilson, Mackintosh et Boakes (1985) ont découvert que des geais européens, qui ont appris à apparier des stimuli en fonction de leur couleur, transfèrent spontanément leur apprentissage à des situations de discrimination d’orientation de lignes. Oden, Thompson et Premack (1988) ont entraîné quatre chimpanzés à apparier des objets en utilisant une seule paire d’objets pendant la phase d’entraînement. À l’issue de l’apprentissage, et en l’absence de ré-apprentissage, ces animaux ont réussi à apparier correctement des stimuli aussi différents que des objets nouveaux, des morceaux de tissus ou des aliments. Là encore, ces données ont été interprétées comme révélant la formation du concept relationnel « d’identité ». Cependant, d’autres explications peuvent être proposées, sans faire référence à la formation d’un concept relationnel particulier. On peut par exemple objecter que les animaux ont apparié les stimuli en considérant leur familiarité relative, puisque le stimulus modèle a été perçu avant le stimulus de comparaison dans la première phase d’exposition, sans référence au concept abstrait « d’identité ». Ces différentes interprétations montrent combien il est difficile d’identifier les processus mis en œuvre dans ces tâches.

26Pour estimer la contribution relative des indices perceptifs (par exemple l’homogénéité des stimuli) ou plus conceptuels (la relation d’identité) dans ce type de tâches, il paraît souhaitable de développer des procédures où les aspects perceptifs et relationnels des stimuli peuvent être manipulés indépendamment, et de manière contrôlée. Nous présentons maintenant une série d’expériences, conduites sur les pigeons dans le laboratoire de Wasserman à l’université d’Iowa, et sur le babouin dans le laboratoire de Fagot à Marseille, qui visaient précisément cet objectif. Ces expériences ont fait l’objet des publications suivantes : Young et Wasserman (1997), Wasserman et al. (2001), Wasserman et al. (2002), Young et Wasserman (2002).

Concept relationnel « d’identité » chez le pigeon, le babouin et l’homme

27Les stimuli que nous avons utilisés chez l’homme, le babouin et le pigeon sont illustrés sur la figure 3. Il s’agit de tableaux qui étaient composés de 16 petites icônes. À chaque essai, les icônes étaient sélectionnées de manière aléatoire dans un lot d’icônes possibles, puis positionnées au hasard à l’intérieur du tableau, en considérant une matrice de 25 positions possibles (selon une grille 5 x 5).

Fig. 3 – Exemples de stimuli utilisés avec les pigeons et les babouins. La figure de gauche montre une relation de différence, celle de droite une relation d’identité.

28L’intérêt principal de ces stimuli est qu’ils peuvent représenter des relations particulières. Par exemple, le tableau de gauche est caractérisé par une relation de différence, puisque toutes les icônes sont différentes les unes des autres. Le tableau de droite est caractérisé par une relation d’identité, car les icônes qui le composent sont toutes identiques. Mais ces stimuli ont une autre particularité importante, puisque les tableaux de la catégorie « différent » peuvent être plus ou moins homogènes. Par exemple, ils peuvent être composés de 16 icônes toutes différentes ou de 4 icônes différentes, chacune étant répétée quatre fois au sein de la configuration. On peut donc, en recourant à cette procédure, vérifier l’effet de l’organisation perceptive des tableaux sur les jugements relationnels.

29L’homogénéité/hétérogénéité du type de stimuli que nous avons utilisés peut être estimée par un calcul d’entropie•, une variable issue de la théorie de l’information (Shannon et Weaver 1949), qui correspond à l’équation suivante :

30H (A) = - ∑a ∊ Apa log2 pa

31où H (A) est l’entropie d’une variable catégorielle A, a est la catégorie de A, et pa est la proportion des valeurs observées pour chaque catégorie. Ainsi, lorsqu’un tableau comporte 16 icônes identiques, il n’y a qu’une seule catégorie avec une probabilité de 1. L’entropie de cet affichage est donc de 0, puisque log2 (1) = 0. Lorsque le tableau comporte 16 icônes toutes différentes, la formule indique :

32-.0625 X log2 (.0625) X 16, soit une entropie égale à 4.

33En d’autres termes, les configurations caractérisées par une relation d’identité ont toujours une entropie égale à 0, celles caractérisées par la relation de différence ont une entropie supérieure à 0 et au maximum égale à 4.

Sujets, dispositifs expérimentaux et procédure

34Quatre pigeons et six babouins ont été testés à l’aide des dispositifs représentés sur les figures 1 et 2. Les pigeons ont été testés dans un système de conditionnement opérant, dit boîte de Skinner, équipé d’un écran tactile. Le test des babouins impliquait un écran d’ordinateur et une manette de jeu de type « joystick » dont les déplacements contrôlaient les mouvements d’un curseur sur l’écran. En fonction des contraintes de la tâche, une réponse de picorage sur la zone délimitée de l’écran (pour les pigeons) ou une sélection de cette zone à l’aide du curseur (pour les babouins) pouvait donner lieu à la distribution d’une récompense alimentaire.

35Chaque essai était constitué d’une phase d’observation au cours de laquelle le sujet percevait une configuration d’icônes, suivie d’une phase de réponse pendant laquelle deux carrés de couleurs différentes étaient affichés à l’écran. Pour obtenir une récompense alimentaire à l’intérieur de sa cage, le sujet devait sélectionner le stimulus de réponse qui « signifiait » la relation (d’identité ou de différence) qui correspondait au tableau d’icônes.

Apprentissage de la discrimination et transfert

36Cette première expérience s’est déroulée en deux phases, une phase d’apprentissage suivie d’une phase de transfert. Lors de la première phase, les pigeons et les babouins ont appris à sélectionner l’un ou l’autre stimulus de réponse en fonction de la catégorie du tableau d’icônes. Les icônes étaient dans ce cas choisies au hasard dans un premier lot de 24 icônes distinctes, et les tableaux étaient composés d’icônes toutes identiques (catégorie « identique », entropie = 0) ou toutes différentes (catégorie « différente », entropie = 4). L’atteinte du critère d’apprentissage de 80 % de réponses correctes ou plus a nécessité entre 600 et 900 essais chez les babouins, et entre 4160 et 4800 essais chez les pigeons. Après apprentissage de la discrimination, les animaux de chaque espèce ont été testés en mélangeant, à l’intérieur de chaque session, des essais impliquant le premier lot d’icônes et des essais impliquant un second lot de 24 icônes nouvelles.

37Pour les pigeons, les taux de réussite moyens pour les icônes familières étaient de 93 %. Celui obtenu pour les icônes nouvelles était de 73 %, ce qui correspond à une performance au-delà de la chance. Pour les babouins, les performances moyennes pour les icônes familières et nouvelles sont respectivement égales à 91 % et 81 %. De tels scores indiquent sans ambiguïté que les pigeons, comme les babouins, ont été capables d’appliquer la règle de discrimination apprise à des stimuli nouveaux. De plus, la plus faible performance observée pour les icônes nouvelles, comparativement aux icônes familières, suggère qu’ils ont bien perçu une différence entre les lots d’icônes, et donc qu’ils ne les confondent pas. En d’autres termes, ces résultats démontrent que les pigeons et les babouins ont développé une stratégie de catégorisation dans nos tâches.

Manipulation des valeurs d’entropie

38Pour identifier si les pigeons et les babouins considèrent des indices perceptifs, telles l’homogénéité des stimuli, ou un concept abstrait d’identité pour résoudre nos tâches, nous les avons ensuite étudiés dans des tests de transfert impliquant des configurations d’icônes qui avaient des valeurs d’entropie différentes. Nos hypothèses étaient les suivantes : si la tâche est résolue selon un mode conceptuel, alors les sujets des deux espèces devraient être relativement insensibles aux variations d’entropie. Ils devraient donc classer dans la catégorie « différent » tous les stimuli qui ont une entropie supérieure à 0. À l’inverse, une forte sensibilité aux indices perceptifs devrait donner lieu à des variations de performance en fonction de l’entropie. Ces hypothèses ont été testées en combinant nos tableaux d’icônes selon deux modes différents et complémentaires. Ces deux modes et les valeurs d’entropie correspondantes sont rapportés sur le tableau 1. Le premier mode est, de plus, illustré sur la figure 4. Comme précédemment, le test consistait à mélanger des essais familiers avec des essais impliquant des valeurs d’entropie variables.

Fig. 4 — Illustration des changements dans la composition des tableaux d’icônes. Les valeurs d’entropie qui correspondent à chaque tableau sont indiquées sur le tableau 1.

Fig. 5 — Pourcentage de réponses « différent » chez l’homme et le babouin en fonction des valeurs d’entropie qui caractérisent les tableaux d’icônes.

Tableau 1 — Différents modes de composition des tableaux d’icônes et valeurs d’entropie correspondantes. Un codage de type n1 D/n2l indique que le tableau est composé de n1 icônes différentes présentées une seule fois chacune et d’une autre supplémentaire répétée n2 fois (voir la figure 4). Un codage de type n1-n2-n3-n4 indique que 4 icônes ont été utilisées pour créer les tableaux, avec des fréquences égales à n1, n2, n3 et n4.

Mélange I

ENTROPIE

Mélange II

ENTROPIE

0D/16I

0

16-0-0-0

0

2D/14I

0.7

13-1-1-1

1

4D/12I

1.3

10-3-2-1

1.5

8D/8I

2.5

7-5-3-2

1.8

12D/4I

3.5

4-4-4-4

2

14D/2I

3.9

16D/0I

4

16D/0I

4

39La figure 5 récapitule les données obtenues dans cette expérience. Elle représente les pourcentages de réponses « différent » (auxquels une transformation log a été appliquée) obtenus chez le pigeon et le babouin en fonction des variations d’entropie. Deux conclusions émergent de manière claire sur cette figure. La première est que les deux espèces se comportent de façon identique lors des tests de transfert. Un test de Pearson indique une corrélation significative et positive de.97 entre les données obtenues chez le babouin et celles du pigeon. La seconde conclusion est que les deux espèces sont très fortement sensibles aux variations d’entropie. Ainsi, pour les babouins comme pour les pigeons, les taux de réponse « différent » sont positivement corrélés aux valeurs d’entropie des tableaux d’icônes (pour les babouins : r =.84 ; pour les pigeons : r =.85). En bref, les données suggèrent que les traitements appliqués par nos stimuli reflètent davantage un phénomène de catégorisation perceptive que de catégorisation sur une base abstraite et conceptuelle. Mais que feraient des sujets humains dans des conditions similaires ?

Tests comparatifs avec des sujets humains

40Un groupe de 71 étudiants en psychologie a été testé en utilisant une procédure similaire à celle employée avec les pigeons et les babouins. Dans la pratique, les étudiants étaient assis devant un écran d’ordinateur et devaient donner leur réponse en pressant deux touches clavier différentes, qui correspondaient chacune à l’une ou à l’autre catégorie. La phase d’apprentissage faisait appel à des tableaux d’icônes toutes identiques ou toutes différentes. La consigne donnée était la plus neutre possible, afin d’éviter de biaiser les stratégies de catégorisation. Après apprentissage, les sujets ont été testés dans diverses conditions, et notamment en utilisant le type de mélange d’icônes illustré sur la figure 4.

41Une première analyse des résultats a montré des résultats très variables d’un sujet à l’autre. Les données ont donc été soumises à une analyse de cluster pour séparer les différents types de réponse. Cette analyse a dissocié les sujets en deux sous-groupes de 57 (80 % de l’effectif) et 14 étudiants (20 %). La figure 6 représente les données obtenues pour chaque sous-groupe. À titre de comparaison, les résultats des babouins et des pigeons sont également représentés au même format sur cette figure.

Fig. 6-Pourcentage de réponses « différent » chez les deux groupes d’étudiants (à gauche) et les pigeons et les babouins (à droite) en fonction de la composition des tableaux d’icônes.

42Les étudiants du premier groupe classent en moyenne dans la catégorie « différent » tous les tableaux qui comportent au minimum deux icônes différentes. En se référant à la notion d’entropie, ils classent donc dans cette catégorie les tableaux qui ont une entropie supérieure à 0 (voir les données correspondantes sur le tableau 1). Si nous considérons la distinction initiale entre catégorisation perceptive et conceptuelle, nous pouvons conclure que ce groupe s’est livré à une catégorisation d’ordre conceptuelle, puisque les performances sont relativement peu affectées par les variations perceptives.

43Le second groupe révèle une plus forte sensibilité à l’organisation des icônes. En moyenne, ces sujets classent dans la catégorie « identique » les tableaux qui ont moins de 8 icônes différentes et dans la catégorie « différente » les autres tableaux. Cet effet rappelle les données des pigeons et des babouins. L’analyse des résultats montre une corrélation positive entre les données de ce groupe d’étudiants et celles des babouins (r =.99) et des pigeons (r =.98). Une telle ressemblance démontre clairement que les stratégies de catégorisation développées par nos animaux peuvent également être mises en œuvre par des sujets humains.

44L’examen des courbes de la figure 6 suggère que les différences observées entre les deux groupes d’étudiants sont quantitatives plus que qualitatives. On remarquera en effet que même les étudiants du premier groupe restent sensibles aux variations de la configuration des icônes, même si l’effet de la configuration est nettement moins marqué que pour le second groupe. Cette observation nous conduit à évoquer l’idée d’un continuum entre catégorisation perceptive et catégorisation conceptuelle et, plus généralement, l’idée d’un continuum entre processus de catégorisation chez l’homme et l’animal.

45Le fait que la plupart des étudiants soient faiblement sensibles aux variations d’entropie, comparativement aux pigeons et aux babouins, pose de plus la question du rôle du langage dans l’émergence des processus catégoriels conceptuels. Selon Premack (1983) et Thompson (1995), seul le langage permet un encodage des relations abstraites. En accord avec ces auteurs, les travaux ontogénétiques sur l’enfant humain ont révélé une interaction forte entre processus linguistiques et catégorisation (Samuelson et Smith 1999). De plus, les travaux sur les chimpanzés qui ont reçu un entraînement linguistique (Gillan et al. 1981) ou ont appris à manipuler des symboles (Thompson et al. 1997), indiquent que ces animaux peuvent associer des relations d’identité ou de différence entre elles (tâches dites d’appariement relationnel), ce qui est très difficile (voir Fagot et al. 2001), voire impossible (Thompson et Oden 1996) pour des animaux qui n’ont pas ce type d’expérience. Une hypothèse intéressante consiste à considérer que seuls les étudiants du premier groupe ont eu recours à un encodage linguistique de nos tableaux d’icônes. Le rôle exact joué par le langage dans nos tâches fait actuellement l’objet d’une recherche expérimentale avec des sujets humains.

Conclusion

46D’une manière plus générale, les recherches présentées dans le cadre de ce chapitre révèlent l’étendue et la complexité des procédures de catégorisation chez l’animal. Près de 40 ans après Herrnstein et Loveland (1964), il semble clair que les animaux nous offrent des comportements qui démontrent la capacité à catégoriser des formes sur une base perceptive, ainsi que des comportements qui indiquent un certain degré d’abstraction et de conceptualisation. De plus, il apparaît que l’homme et l’animal disposent partiellement des mêmes procédures de catégorisation et de conceptualisation, ce qui est le reflet probable de l’histoire évolutive des espèces.

47Les stratégies de catégorisation ont certainement une fonction adaptative. Elles permettent de répondre efficacement à des ensembles de stimuli différents en limitant la charge cognitive et mnésique, garantissant ainsi la production de réponses adaptées à un monde de stimulations riches et variées. Si tel est le cas, les phénomènes que nous venons de décrire ne doivent pas être considérés comme de simples artefacts de laboratoire, mais comme des mécanismes cognitifs fondamentaux qui se retrouvent certainement en situations plus naturelles. Les recherches sur le terrain sont malheureusement encore trop rares, mais les quelques données obtenues en situation naturelle semblent confirmer cette idée (Zuberbuehler et al. 1999).

Remerciements

48Ce travail a été soutenu par un financement du programme CNRS « Origine de l’homme, du langage et des langues », ainsi que par le programme EUROCORES « The Origin of Man, Language and Languages ».

Table des illustrations

Légende Fig. 3 – Exemples de stimuli utilisés avec les pigeons et les babouins. La figure de gauche montre une relation de différence, celle de droite une relation d’identité.
URL http://books.openedition.org/editionsmsh/docannexe/image/7103/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 18k
Légende Fig. 4 — Illustration des changements dans la composition des tableaux d’icônes. Les valeurs d’entropie qui correspondent à chaque tableau sont indiquées sur le tableau 1.
URL http://books.openedition.org/editionsmsh/docannexe/image/7103/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 37k
Légende Fig. 5 — Pourcentage de réponses « différent » chez l’homme et le babouin en fonction des valeurs d’entropie qui caractérisent les tableaux d’icônes.
URL http://books.openedition.org/editionsmsh/docannexe/image/7103/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 8,0k
Légende Fig. 6-Pourcentage de réponses « différent » chez les deux groupes d’étudiants (à gauche) et les pigeons et les babouins (à droite) en fonction de la composition des tableaux d’icônes.
URL http://books.openedition.org/editionsmsh/docannexe/image/7103/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 42k

© Éditions de la Maison des sciences de l’homme, 2004

Conditions d’utilisation : http://www.openedition.org/6540