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Agir dans l'espace

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Catherine Thinus-Blanc
, 
Jean Bullier

Introduction

Catherine Thinus-Blanc et Jean Bullier

Texte intégral

1« Action », « Espace » : bien qu’ayant fait l’objet d’appels distincts, les deux thématiques sont, en réalité, étroitement liées...

2Si on peut considérer l’organisme humain comme totalement immergé dans un univers complexe où les diverses sources de stimulation bombardent sans cesse nos systèmes sensoriels, l’appréhension de l’espace semble permise grâce aux caractéristiques du système moteur. Comme l’a souligné Paillard (1971), cette appropriation relève de deux systèmes différents : « Le premier s’exprime dans les activités de positionnement et de transport du corps et de ses segments ; ces activités exigent la constitution de référentiels ou invariants posturaux géocentrés ; elles conduisent à l’édification d’un espace des lieux. Le second concerne les activités de saisie, de manipulation, de transformation des objets ou singularités qui peuplent l’espace des lieux ; ces activités opèrent sur l’espace de l’objet lui-même et conduisent à l’extraction des invariances perceptives, support de l’identification et de la reconnaissance des objets et des formes spatiales. Cette dualité morphologique et fonctionnelle inscrite dans l’organisation nerveuse se trouve confirmée par l’étude de la genèse des relations spatiales par coordination des espaces de capture. »

3Ces interactions sensori-motrices sont essentielles pour appréhender l’espace. Le thème « Agir dans l’espace » se prête à l’évidence à des interactions pluridisciplinaires multiples. Avant de se développer au sein des sciences cognitives, l’espace fut et reste un thème de réflexion privilégié des philosophes en relation avec les données actuelles issues de la psychologie cognitive et des neurosciences. Cette notion est également centrale en architecture, urbanisme, sociologie, géographie. Une des questions essentielles est de comprendre l’influence de la structuration des espaces de vie sur les actions, le « ressenti » individuel et les comportements sociaux de leurs occupants. L’anthropologie, l’ethnologie, l’ethnolinguistique nous apprennent que décrire l’espace et s’y repérer peuvent reposer sur des systèmes de représentation différents d’une culture à l’autre et, tout comme en linguistique, posent la question des universaux spatiaux. Quant aux multiples sous-disciplines de ce que l’on désigne par le terme générique de « sciences cognitives », elles abordent, à des niveaux différents, les représentations de l’espace, les comportements qui s’y déroulent, et leurs substrats cérébraux chez l’animal et chez le sujet sain et pathologique. Un grand nombre de ces données peuvent faire l’objet de modélisations. Enfin, à un autre niveau, celui des applications, la robotique, l’ingénierie des systèmes, etc., s’appuient en grande partie sur la connaissance des mécanismes du traitement de l’espace par l’humain et l’animal (éthologie).

4L’ouvrage se décompose en six sections. Dans une première section intitulée « L’espace des objets et des sons », N. Bullot, R. Casati et J. Dokic (chapitre 1) examinent d’un point de vue philosophique la perception des caractéristiques intrinsèques des objets en relation avec leur position dans l’espace. La thèse de la « dépendance réciproque » articule les relations, au niveau de la pensée conceptuelle, entre la représentation des objets physiques et celle des lieux qu’ils occupent. L’inconvénient majeur de cette thèse est un problème de circularité (l’identification des objets dépendant de celle des lieux, et réciproquement). Les auteurs repensent cette question à la lumière de données empiriques portant sur les capacités de représentation topographique des lieux et de référence déictique à des objets physiques. Ainsi, les travaux montrant notamment que 1) une configuration spatiale est identifiée indépendamment des objets qui la définissent et active des structures cérébrales différentes de celles activées par le traitement des objets, 2) l’accès cognitif à un objet physique décrit verbalement, ou sans présupposer l’identification de cet objet ni la représentation de sa localisation, est possible, conduisent les auteurs non pas à briser la circularité mais à nuancer la théorie initiale et proposer de distinguer plusieurs types de dépendance (dépendance cognitive, ontologique...). Le second chapitre par E. Gentaz est consacré à la perception des propriétés spatiales (orientation, distance, direction) des objets avec la main (perception haptique). Une série d’expériences a été réalisée sur l’effet de la perception haptique ou visuelle de l’oblique, avec inclinaison du corps ou de la tête. Chez le sujet adulte sain, par exemple, l’effet de l’oblique haptique semble défini dans un cadre de référence gravitaire subjectif, comme en visuel. Chez des patients héminégligents, des déficits dans la perception haptique des orientations sont observés pour tous les types d’orientation. Sur la base de données issues d’autres expérimentations sur la perception des distances et des localisations, les auteurs proposent que si certains des processus mis en œuvre par le cerveau sont les mêmes dans les modalités visuelle et haptique, cette dernière a aussi ses spécificités liées aux caractéristiques d’exploration des objets avec la main. Dans le chapitre 3, J.-C. Darcheville s’intéresse à la mise en place chez le jeune enfant de la sélection optimale du comportement d’atteinte manuelle grâce au rôle de la contingence de renforcement. La simulation numérique de cette forme d’organisation des conduites et les performances d’un automate construit sur la base de cette modélisation valident son hypothèse selon laquelle un comportement est une forme particulière, dans un flux d’activité, imposée par l’action du renforçateur, et non pas le fruit d’un processus d’auto-organisation. L’émergence des comportements exige que les issues des actions produisent de la divergence comportementale. Chez l’automate, le positionnement de la « main » à un endroit précis s’impose parmi d’autres, tous issus des actions non concertées d’agents autonomes (des « groupes musculaires »). Dans le chapitre 4, A. de Cheveigné nous fait pénétrer dans l’espace des sons. À l’aide de nombreux exemples de perception auditive empruntés à l’éthologie (notamment des stratégies actives d’écholocation), et sur la base d’un rappel du système auditif nerveux, l’auteur dégage les particularités de l’audition (nécessité d’une ségrégation des scènes complexes en décomposant les indices en provenance de chaque source, et d’une organisation perceptive de la scène sur la base d’indices binauraux) et ses avantages par rapport à la vision (temps de réaction plus courts, efficacité dans l’obscurité, informations sur des sources situées en dehors du champ de vision...). Il nous suggère que la perception, auditive en particulier, est phylogénétiquement liée de façon intime à l’action et à son cadre spatial. Grâce à ses propriétés, la modalité auditive est l’un des systèmes perceptifs qui représente une économie en terme d’action, et a donc un avantage sélectif certain.

5Le « couplage perception-action et mouvement », déjà abordé en filigrane dans la section précédente, fait l’objet de la section II. Au niveau de l’espace oculaire, D. Vergilino-Perez et C. Beauvillain (chapitre 5) analysent les processus de programmation des saccades. Au cours de la lecture, la nature des « objets » sélectionnés intervient dans la dynamique de production des saccades et conditionne les référentiels spatiaux impliqués. En plus de référentiels centrés sur la rétine, l’œil et la tête, les transformations sensori-motrices peuvent également faire intervenir des représentations exocentriques fondées sur les relations spatiales à l’intérieur des objets ou entre un ensemble d’objets. Une mémoire motrice assure la cohérence de l’exécution des mouvements. Tout cela suggère qu’il existe des représentations multiples de l’espace visuel dépendant étroitement de l’action planifiée par le lecteur et des processus de sélection des cibles pour la perception. Le chapitre 6 par M. Barbu-Roth et coll. aborde l’espace du corps au travers de l’étude de l’ajustement et de la stabilisation de la posture. Pour agir dans l’espace, l’individu doit être capable de contrôler son équilibre postural, et cela qu’il soit immobile ou en mouvement. Cet équilibre est maintenu grâce à l’intégration d’informations multiples (somatosensorielles, vestibulaires, visuelles) générées par les propres mouvements du sujet. Les auteurs présentent un ensemble de travaux sur le rôle du flux optique central ou périphérique et de la vision conçue dans ce cadre comme une modalité « exproprioceptive », et sur les effets de l’avènement de la locomotion autonome au cours du développement. La conclusion est centrée sur l’hypothèse de l’existence d’un recalibrage constant du couplage visuo-postural au moment des nouvelles expériences locomotrices du bébé. Le développement de ces travaux dans le futur pourrait conduire à un meilleur diagnostic de certains déficits posturo-locomoteurs chez le jeune enfant et à la mise en place de rééducations précoces, et donc plus efficaces. Le chapitre 7 par J.-P. Roll et coll. concerne l’espace de l’écriture et du dessin. Les auteurs présentent des arguments issus de la neurobiologie et de la psychologie cognitive pour étayer l’idée que les informations kinesthésiques évoquées par les actions mêmes constituent l’une des sources les plus puissantes de la conscience que nous en avons. S’agissant d’activités motrices symboliques comme l’écriture et le dessin, les auteurs proposent que les sensibilités tactile et proprioceptive musculaire dont la main est dotée informent avec une grande précision le cerveau sur ce qu’elle écrit, mais aussi sur le sens de ce qu’elle écrit. Les messages sensoriels nés de l’action même d’écrire pourraient ainsi être porteurs d’informations à caractère cognitif et contribuer ainsi aux apprentissages linguistiques. Si tel est le cas, les bases d’une « théorie motrice de la cognition » pourraient être posées. Enfin, D. Philipona et J.K.O’Reagan (chapitre 8) esquissent une formalisation mathématique des transformations sensori-motrices qui animent la boucle perception-action. L’un des algorithmes de base en est la comparaison entre les inputs sensoriels résultant du mouvement du corps propre et ceux qui résultent du mouvement apparent de l’environnement, conduisant à l’extraction d’invariants supramodalitaires. De nombreuses questions se trouvent soulevées par ce travail, la plus cruciale étant : en quoi la compréhension de l’espace, en tant que structure particulière de transformation en inputs sensoriels lors du mouvement, permet-elle de fonder des notions perceptives plus élaborées, comme la notion d’objet ?

6Différents éléments de réponse sont apportés à la question posée dans le titre de la section III : « Faut-il se représenter l’espace pour s’y déplacer efficacement ? » Dans le chapitre 9, S. Vieilledent et coll. présentent certains des mécanismes de production, de contrôle et de guidage de la locomotion envisagée comme une activité fonctionnelle permettant au sujet de naviguer dans son environnement au moyen de translations et de rotations du corps. Cependant, remarquent les auteurs, la grande variété des comportements locomoteurs rencontrés dans la vie quotidienne souligne la nécessité et l’intérêt d’étudier le problème de la génération de trajectoires locomotrices du point de vue de la planification de l’action et de la représentation centrale des trajectoires. Les données présentées dans le chapitre portent essentiellement sur les mécanismes d’ajustement de la forme d’un trajet locomoteur à celle d’un modèle de trajet que le sujet cherche à reproduire. Les expériences de simulation mentale (avec ou sans mouvement) montrant qu’un apprentissage de trajet dans ces conditions est aussi efficace que dans des conditions réelles soulignent la nécessité de faire référence à un modèle mental interne permettant de simuler et d’anticiper les positions occupées dans l’espace de déambulation. À la question qui constitue le titre de cette section, G. Beugnon et coll. (chapitre 10) apportent une réponse beaucoup plus nuancée. Il est vrai qu’il s’agit ici des capacités d’orientation de la fourmi. Dans ce cas, le format de la représentation spatiale et son mode d’utilisation sont simplifiés bien qu’extrêmement sophistiqués, permettant ainsi la production de comportements adaptés tout en réduisant la charge mnésique nécessaire. Ces données ont été modélisées et utilisées pour créer un robot autonome, le « robot-fourmi », doté de capacités d’apprentissage spatial étonnantes susceptibles d’être appliquées au domaine industriel.

7Dans la section IV « Langage et espace », M. Aurnague, M. Hickmann et L. Vieu (chapitre 11) s’intéressent au rôle de la langue dans la formation de catégories spatiales et à la façon dont s’opère cette catégorisation. Ce thème est abordé au moyen de trois approches : 1) analyse linguistique et expérimentation psycholinguistique, 2) comparaison entre les résultats de la première approche et les « ontologies » proposées dans d’autres domaines (AI, linguistique formelle, etc.), et 3) dimension développementale de la catégorisation. Il ressort de ces travaux, notamment de l’étude de l’émergence des descripteurs spatiaux chez le jeune enfant, que la mise en place de catégories spatiales repose non seulement sur des mécanismes cognitifs généraux et sur le développement moteur, mais aussi et surtout sur les propriétés typologiques des langues. Celles-ci auraient une fonction de filtre conduisant le locuteur à privilégier tel ou tel aspect de son environnement. Un tout autre type d’espace, celui du texte, fait l’objet du chapitre 12 par J. Virbel et coll. Là encore, espace (la structure visuelle du texte) et langage (la structure discursive du texte) sont étroitement liés. L’énumération y est étudiée en tant qu’objet textuel au travers d’un modèle d’architectures des textes (MAT). Une série d’expériences concernant le comportement oculomoteur en fonction de la présentation des éléments énumérés, ainsi que les effets de la disposition d’un texte ayant un contenu sémantique constant sur la compréhension et la mémorisation chez des enfants, démontre l’incidence majeure des caractéristiques « typodispositionnelles » d’une énumération sur son traitement cognitif. Ces données non seulement valident et permettent d’affiner le modèle MAT, montrant que les recherches sur l’écrit concernent aussi la nature même du langage, mais elles sont également susceptibles de déboucher sur des applications dans des secteurs variés (écrits sur papier, pages Web, etc.). Dans le chapitre 13, J.-L. Velay, M. Longcamp et M.-T. Zerbato-Poudou présentent des travaux visant à tester l’hypothèse selon laquelle les interactions perceptivo-motrices mises en évidence dans la perception de l’espace et des objets pourraient également intervenir dans la perception de ces configurations spatiales particulières que sont les lettres. En d’autres termes, la représentation des lettres au niveau du système nerveux central impliquerait un réseau pluri-modalitaire dont l’un des éléments serait de nature sensori-motrice. Ils montrent ainsi chez le sujet adulte que l’apprentissage d’un nouveau code alphabétique dans différentes conditions grapho-motrices (lecture seule, lecture et dactylographie, lecture et écriture manuscrite) induit une prédominance de la mémoire visuelle à court terme (lecture seule), alors que l’écriture manuscrite conduit à une meilleure reconnaissance des caractères écrits. Ce même type de résultat est obtenu chez l’enfant en classe maternelle, ce qui suggère que le mouvement d’écriture au clavier ne donne pas d’informations sur les propriétés spatiales du caractère produit. Ces données ont des implications pédagogiques à une époque où l’ordinateur fait son apparition à l’école dès les classes primaires, au moment où se fait l’apprentissage conjoint de la lecture et de l’écriture.

8La section V, « Espaces de travail », est consacrée à l’ergonomie. S. Allain, R. Amalberti, T. Hasbroucq et F. Vidal (chapitre 14) s’intéressent aux mécanismes et à la fonction des erreurs dans une perspective d’appli cation, mais aussi de recherche fondamentale, car les conditions où le système nerveux est pris en défaut sont susceptibles de révéler ses modes de fonctionnement. Le cadre conceptuel des deux types d’expérimentation qui ont été réalisés repose sur l’hypothèse de l’existence d’un « système superviseur » permettant en permanence la détection et la correction des erreurs et ébauches d’erreurs qui, quoiqu’en grand nombre, n’apparaissent pas forcément au niveau comportemental car elles sont corrigées pendant la réalisation de la tâche. Dans l’un des cas, des agents experts devaient réaliser en situation simulée des opérations dans une centrale nucléaire ; dans l’autre cas, la tâche consistait en une simple activité sensori-motrice. Sur la base des données obtenues, les auteurs concluent que les erreurs correspondraient à un fonctionnement normal du système nerveux et auraient, de plus, un rôle de structuration du traitement de l’information et du comportement de l’opérateur, lui permettant d’optimiser sa performance et d’évaluer ses limites. C’est en se fondant sur les erreurs antérieures corrigées que se mettraient en place les routines du futur. Dans le chapitre 15, E. Loarer et coll. traitent des effets délétères du vieillissement sur les aptitudes visuo-spatiales, davantage atteintes par l’âge que les aptitudes verbales. Ils abordent cette question en comparant les performances de sujets jeunes et âgés, naïfs et experts, dans une tâche visuo-spatiale (cubes de Kohs) dont la réalisation peut faire appel à des processus vicariants, c’est-à-dire pouvant se substituer les uns aux autres pour remplir une même fonction (par exemple, stratégies analytiques, synthétiques ou globales). Les résultats montrent que les sujets novices et experts (architectes) âgés en moyenne de 25 ans ne diffèrent ni sur le plan des performances ni sur celui des stratégies utilisées (prédominance d’un traitement synthétique). En revanche, chez les participants âgés d’une cinquantaine d’années, un changement de stratégies (prédominance du traitement global) apparaît, accompagné d’une baisse des performances. Cependant, cette évolution générale est moins marquée chez les experts que chez les novices, ce qui confirme l’hypo thèse selon laquelle l’expérience compenserait partiellement les effets négatifs du vieillissement.

9La section VI est consacrée aux « Jeux et mondes électroniques ». A. Didierjean, N. Guin-Duclosson et E. Marmèche présentent dans le chapitre 16 une recherche pluridisciplinaire (psychologie cognitive et intelligence artificielle) sur l’utilisation des connaissances abstraites et/ou contextualisées pour la résolution de problèmes spatiaux, dans le cadre du jeu d’échecs en l’occurrence. Les résultats montrent 1) que les sujets élaborent conjointement ces deux types de connaissances, à savoir un schéma abstrait qui pourrait correspondre à la mise en jeu d’une mémoire sémantique, et une connaissance contextualisée intégrant des traits spécifiques (de type mémoire épisodique), et 2) utilisent l’une ou l’autre selon la proximité du problème avec ceux résolus antérieurement. Sur la base de ces données, les auteurs présentent un modèle hiérarchique qui permet de représenter ces connaissances et leur mise en œuvre pour la résolution de problèmes. Cette architecture a été utilisée pour implémenter un système informatique qui résout les problèmes simples d’échecs utilisés dans l’expérimentation. Le chapitre 17 par Y. Guiard et M. Beaudouin-Lafon nous fait pénétrer dans un espace radicalement différent du monde réel, celui des mondes électroniques, dans lesquels nous passons une part de plus en plus importante de notre temps. Une spécificité de cette interaction homme-machine est le statut de l’échelle qui, contrairement au monde réel où elle est une variable expérimentale manipulée par l’expérimentateur, devient une variable dépendante dans la mesure où c’est l’utilisateur du zoom qui fait lui-même varier l’échelle comme il l’entend. À l’aide d’un cadre conceptuel construit à partir de concepts et de théories issus, d’une part, de la psychologie cognitive (pointage et loi de Fitts déterminant la relation entre largeur et distance d’une cible à atteindre) et, d’autre part, des sciences et technologies de l’information, les auteurs élaborent une nouvelle conception du paradigme de pointage de Fitts organisée autour des concepts d’échelle et de forme, et montrent notamment que cette loi se généralise au pointage multi-échelles dans des espaces d’information « zoomables ». Enfin, dans le chapitre 18, H. Ripoll et J. Baratgin examinent les déterminants cognitifs de l’organisation spatiale dans les sports collectifs (football, par exemple). Un « système de jeu » codifié et enseigné aux joueurs par les entraîneurs sert de référentiel commun sur la base duquel va s’organiser le comportement individuel coordonné dans une action collective. À partir de données expérimentales montrant que les jugements perceptifs de configuration de jeu résultent, chez les experts soumis à une forte pression temporelle, d’un traitement de bas niveau, les auteurs proposent un modèle vectoriel économique capable de simuler la compétence d’experts uniquement à partir d’un codage de l’espace et d’opérations numériques intervenant sur cet espace. Ces travaux ont conduit au développement d’un simulateur multimédia et interactif d’apprentissage du football qui est également présenté dans ce chapitre.

10À la lecture de cet ouvrage, bon nombre de chapitres reflètent une interdisciplinarité marquée que ce soit entre les neurosciences, la psychologie cognitive, la linguistique, la modélisation, l’ergonomie ou la robotique ; ces interactions paraissent effectives et prometteuses bien que le dialogue interdisciplinaire soit long et difficile à instaurer. Un nouveau langage doit être appris, même s’il s’applique à un seul et même objet. Quelques chercheurs d’horizons divers ont entrepris cet apprentissage qui devrait conduire à un enrichissement réciproque des différentes disciplines concernées et à une nette accélération du processus d’avancement des connaissances. Les différentes communautés sont maintenant sensibilisées à la possibilité de collaborations interdisciplinaires. On peut espérer que grâce au programme Cognitique, un véritable creuset épistémologique sur l’interdisciplinarité a été créé.

© Éditions de la Maison des sciences de l’homme, 2005

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