Projet ANR-10-FRAL-0009 – UniversalRead2 : Le point de rencontre entre des mécanismes visuo-moteurs universaux et les processus endogènes et langagiers : Détermination des principes sous-tendant le contrôle oculomoteur pendant la lecture.
Programme : Appel Franco-allemand en sciences humaines et sociales (FRAL)
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Madame Françoise Vitu-Thibault (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE PROVENCE ET CORSE)
Partenaires : Laboratoire de Psychologie Cognitive; GBP General and Biological Psychology Unit; Bases, Corpus, Langage
Montant : 219998.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : UniversalRead2Quand les mécanismes visuo-moteurs rencontrent les processus endogènes et langagiers: Déterminer les principes de contrôle de mouvements des yeux pendant la lecture.
Etude pluridisciplinaire de la lecture : Principes visuo-moteurs universels et processus sémantiques.Le présent projet visait à étudier les processus impliqués dans la lecture à partir d'une approche pluridisciplinaire. Il avait trois objectifs principaux. Le premier, descriptif, était l'étude comportementale des mécanismes visuo-moteurs de bas niveau et a priori universels, qui sont responsables des déplacements du regard le long des lignes de texte. Il était motivé par notre démonstration que la distribution des positions initiales de fixation dans les mots lors de la lecture se reconstruit à partir de mécanismes d'intégration spatiale, ces mêmes mécanismes qui sous-tendent l'effet global ou tendance à déplacer notre regard vers une position intermédiaire entre deux stimuli visuels présentés simultanément (Vitu & Blanes, 2009; projet Franco-Allemand, UniversalRead, 2007-2010). Le second objectif était la modélisation de la distribution de l'emplacement des fixations dans les mots à partir de deux approches, l'une Bayésienne, adoptée par l'équipe Allemande (Engbert & Krügel, 2010; projet Franco-Allemand, UniversalRead, 2007-2010), et l'autre neurobiologique, suggérée par les données de la neurobiologie et les données comportementales recueillies chez l'homme par l'équipe Française. Le troisième objectif était l'étude comportementale et la modélisation des processus sémantiques et syntaxiques sous-tendant l'accès au sens des mots et la compréhension de phrases. Il s'appuyait sur le modèle de réseau cortical de l'amorçage sémantique développé par F. Lavigne, collaborateur Français (Brunel & Lavigne, 2009; Lavigne & Darmon, 2008; projet Franco-Allemand, UniversalRead, 2007-2010).
Recueil de données comportementales et modélisationPour répondre au 1er objectif, soit déterminer les mécanismes visuo-moteurs sous-tendant les déplacements des yeux pendant la lecture, trois séries d'études ont été réalisées. La première, paramétrique, a consisté à caractériser l'effet global lors de la présentation d'une cible périphérique accompagnée ou non d'un stimulus distracteur, et cela avec des formes simples et sans signification. La seconde série d'études testait l'effet de facteurs visuels sur la distribution des positions initiales de fixation dans des mots isolés. La troisième série d'étude consistait en le recueil sur un même pool de participants d'un corpus de données décrivant les caractéristiques des saccades pendant la réalisation de tâches de visée oculomotrice simples et la lecture de texte au kilomètre. Elle est en cours de réalisation. Pour répondre à l'objectif N°2, le groupe allemand s'est afféré à adapter leur modèle Bayésien des distributions des positions de fixation dans les mots pour rendre compte de l'effet de l'arrangement spatial des lettres précédant le mot à lire. Le groupe Français a utilisé un modèle existant du Colliculus Supérieur chez le singe pour dériver le profil d'activation neuronal qui résulte de stimulations visuelles diverses (formes simples et mots présentés en périphérie). Les travaux relatifs à l'objectif N°3 portaient sur les représentations sémantiques des mots et leur rôle, avec la syntaxe dans la lecture. Dans ce cadre, plusieurs études, utilisant la technique de l'amorçage multiple ont été menées. Les données obtenues ont été ensuite modélisées par un modèle bio-inspirée du cortex cérébral traitant de séquences de mots pendant la lecture. Par ailleurs, une étude pilote a été réalisée afin de dissocier la contribution à la lecture de mots, de la prédictibilité sémantique d'un mot (par sa force d'association avec un mot précédent) et sa prédictibilité phrastique. L'expérience, maintenant prête sera passée d'ici la fin du contrat.
Résumé de la soumission : La lecture est probablement la compétence culturelle la plus complexe. Cette activité est rendue possible par des mouvements successifs de nos yeux le long des lignes de texte. Le présent projet de recherche est le résultat d’un premier projet ANR-DFG (2007-2010) et ainsi d’un effort conjoint de recherche sur trois ans entre les partenaires français et allemand sur la psychologie de la lecture. Nos travaux ont contribué de façon significative à l’avancée des recherches dans les domaines de la lecture, du contrôle du mouvement des yeux et de la psycholinguistique. Ils ont aussi permis de montrer comment la recherche en psychologie de la lecture pourrait bénéficier de la modélisation informatique, des neurosciences de la vision active et de la linguistique. Ces nouvelles questions de recherche interdisciplinaires et intégrées vont être mises à l’épreuve ici grâce aux différentes expertises complémentaires des chercheurs impliqués. Le premier objectif est de préciser les mécanismes visuo-moteurs élémentaires et universels qui sous-tendent la lecture de façon à élaborer un modèle biologiquement plausible (compatible avec les données issues de la neurophysiologie), cela à partir de données empiriques (issues de situations allant de tâches oculomotrices simples à la lecture de mots) et de simulations numériques. Dans ce cadre, nous modifierons et préciserons notre modèle initial, appelé CoG, qui prédit les points de fixation initiaux dans les mots sur la base du calcul du centre de gravité de la configuration visuelle formée par les mots et les lettres en périphérie. Le deuxième objectif est de déterminer à partir d’expérimentation et de modélisation dans quelle mesure notre modèle CoG peut être intégré aux estimations Bayesiennes (mises en évidence dans le premier projet) et au contrôle attentionnel du mouvement des yeux. Le troisième objectif est de déterminer le point de rencontre entre les processus langagiers spécifiques à l’Homme, les contraintes visuo-motrices universelles et les facteurs liés aux attentes et à l’attention, avec un intérêt particulier pour les interactions entre sémantique et syntaxe. A plus long terme, cette approche interdisciplinaire et multi-niveaux de la lecture devrait contribuer à mettre en place les bases d’une dissociation précoce des composantes oculomotrices, expectatives, attentionnelles et langagières impliquées dans les troubles de la lecture comme la dyslexie.
Résultats : Les études relatives au 1er objectif ont montré que (1) la zone fovéale centrale est une zone morte pour l'effet global (Casteau & Vitu, 2012), (2) la distance maximale entre deux stimuli périphériques pour un effet global augmente avec l'excentricité des stimuli, mais est relativement invariante si l'on tient compte de la déformation du monde visuel dans les cartes oculomotrices (Casteau & Vitu, 2011-COM; en preparation), (3) des inhibitions latérales sont à l'oeuvre au sein des cartes oculomotrices (Tandonnet, Massendari & Casteau, 2012), (4) l'effet global dépend plus de la saillance du stimulus (sa taille ou le nombre de ses traits élémentaires) que l'emplacement de ses bords (Massendari, Tandonnet & Vitu, 2013-COM; en préparation; Tandonnet, Casteau & Vitu, 2013; Tandonnet & Vitu, 2013), (5) la taille des caractères et l'arrangement spatial des lettres précédant le mot à lire influencent l'emplacement des fixations dans les mots (Krügel, Vitu & Engbert, 2012; Yao-N'Dré, Castet & Vitu, soumis). En rapport avec l'objectif N°2, le groupe allemand a montré que l'on peut rendre compte de l'effet d'arrangement spatial sur les positions des fixations dans les mots à partir d'un modèle Bayésien. Le groupe Français a montré que les déviations systématiques du regard par rapport au centre de cibles excentrées sont simplement le résultat de la déformation de l'espace visuel dans les cartes oculomotrices (Vitu & Casteau, 2013-COM; en préparation).  Les études relatives au 3ème objectif ont montré que (1) l'effet dit de déplacement d'amorçage sémantique, à savoir le fait que la reconnaissance d'un mot cible tend à être facilitée par l'un ou l'autre des mots lus précédemment, dépend de la force d'association entre chacun de ces mots amorces et le mot cible (Lavigne, Dumercy, Chanquoy, Mercier & Vitu-Thibault, 2012), et (2)  le décours temporel de cet effet dépend des forces d'association mais aussi des temps de lecture des mots (Lavigne, Chanquoy, Dumercy & Vitu, 2013).
Perspectives : La première perspective est le recueil complet puis l'analyse du corpus de données comparant les propriétés des saccades pendant l'exécution de tâches de visée de cibles et la lecture de texte au km. Cette partie, très lourde, est très prometteuse (et utile aussi pour l'objectif N°3).
La 2nde perspective est la publication des données montrant que la tendance systématique à sous-viser les cibles éloignées provient de la déformation de l'espace visuel dans les cartes oculomotrices. Ce résultat porteur et encourageant servira à l'élaboration d'un modèle neurobiologique des mouvements oculaires pendant la lecture, objectif qui sera poursuivi après la fin du contrat.
La 3ème perspective est le recueil et l'analyse des données visant à distinguer le rôle de la sémantique et de la syntaxe lors de la lecture de phrases.
Publications et brevets : 1.	Casteau, S. & Vitu, F. (2012). On the effect of remote and proximal distractors on saccadic behavior: A challenge to neural-field models. Journal of Vision, 12(12):14, 1-33.
2.	Krügel, A., Vitu, F., & Engbert, R. (2012). Fixation positions after skipping saccades: A single space makes a large difference. Attention, Perception & Psychophysics, 74(8), 1556-1561. DOI 10.3758/s13414-012-0365-1.
3.	Lavigne, F., Chanquoy, L., Dumercy, L. & Vitu, F. (2013). Early dynamics of the semantic priming shift. Advances in Cognitive Psychology, 9(1), 1-14.
4.	Lavigne, F., Dumercy, L., Chanquoy, L., Mercier, B. & Vitu-Thibault, F. (2012). Dynamics of the semantic priming shift: Behavioral experiments and cortical network model. Cognitive Neurodynamics, 6, 467-483. DOI 10.1007/s11571-012-9206-0
5.	Lavigne, F., Dumercy, L. & Darmon, N. (2011). Determinants of Multiple Semantic Priming: A Meta-Analysis and Spike Frequency Adaptive Model of a Cortical Network. The Journal of Cognitive Neuroscience, Vol. 23, No. 6: 1447–1474.
6.	Tandonnet, C., Casteau, S., & Vitu, F. (2013). On the limited effect of stimulus boundaries on saccade metrics. Journal of Vision. 
7.	Tandonnet, C., Massendari, D. & Vitu, F. (2012). When larger visual distractors become less disruptive: Behavioral evidence for lateral inhibition in saccade generation. Journal of Vision, 12(4):2, 1–11, http://www.journalofvision.org/content/12/4/2, doi:10.1167/12.4.2.
8.	Tandonnet, C. & Vitu, F. (2013). Stimulus properties and saccade metrics: When local features are more critical than global features. Behavioral Neuroscience, 127(1), 121-125.