THÈSE DE DOCTORAT

Présentée à la Faculté des lettres et sciences humaines
de l'Université de Fribourg (Suisse)

Afin d'obtenir le titre de

Docteur ès Sciences en Psychologie
de l'Université de Fribourg

Docteur en Psychologie
de l'Université d'Aix-Marseille

Une médiation attentionnelle entre mémoire de travail et
mémoire à long-terme ?

L'impact de la disponibilité du rafraichissement attentionnel sur
les effets de connaissances à long-terme dans une tâche de
mémoire de travail

Fiona Laura ROSSELET-JORDAN

(Val-de-Travers, NE, Suisse)

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Cotutelle de thèse

Pr. Valérie CAMOS
Université de Fribourg

Dr. Marlène ABADIE
Université d'Aix-Marseille

Approuvé par la Faculté des lettres et des sciences humaines sur proposition des
professeur-e-s Valérie Camos, Marlène Abadie, Jean Saint-Aubin, Marie Poirier et Charles
Brainerd

Fribourg, le 10 juin 2022, Le Doyen Prof. Dominik Schöbi
Cet ouvrage est publié sous une licence Creative Commons Attribution 4.0 International
(CC-BY) : http://creativecommons.org/licenses/by/4.0

https://doi.org/10.51363/unifr.lth.2022.003

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"It doesn't stop being magic just because you know how it works."

Terry Pratchett
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Résumé

Depuis des années, la dissociation entre mémoire de travail (WM) et mémoire à long terme (LTM) fait l'objet de nombreuses investigations. En effet, l'attention joue un rôle central dans la majeure partie des modèles théoriques de la WM (voir Logie et al., 2021 pour une revue complète). Chacun de ces modèles présente cependant des conceptions différentes quant à la manière dont l'attention modère le rôle de la LTM sur la WM. L'objectif de ce projet était donc de tester ce rôle de médiation de l'attention entre WM et LTM. Pour ce faire, nous avons choisi d'impliquer des d'effets de LTM dans des paradigmes de WM afin d'en tester la modulation quantitative et qualitative selon nos manipulations de la disponibilité attentionnelle en WM. Notre première action a donc été de comparer les prédictions de modèles importants du champ de la WM sur plusieurs études afin de préciser la nature de ce canal d'information. Des modèles multinomiaux ont ensuite été appliqués afin de préciser nos résultats en observant les processus impliqués lors du rappel et de l'encodage en WM.

Nos résultats indiquent que la contribution de la LTM en WM n’est pas modérée par le rafraichissement attentionnel. Ces résultats sont en accord avec de précédentes études (Camos et al., 2019; Campoy et al., 2015; Loaiza & Camos, 2018), ainsi qu’avec les observations faites de l’impact des mêmes facteurs sur les performances à long-terme (Jacoby et al., 1993). Ensuite, nos résultats indiquent que le maintien actif en WM privilégie largement un processus d’accès direct aux représentations de type verbatim plutôt qu’un engagement dans un processus de reconstruction. L’implication des connaissances en LTM peut améliorer l’encodage de ces représentations, ainsi que leur réactivation en WM, mais leurs effets bénéfiques ne sont pas attribuables à la disponibilité du mécanisme de rafraichissement attentionnel tel qu’actuellement décrit dans les modèles théoriques de WM.
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Abstract

An attentional mediation between working memory and long-term memory?

The impact of the attentional refreshing availability on the long-term knowledge effects in working memory tasks

For years, the dissociation between working memory (WM) and long-term memory (LTM) has been the subject of many questions. Indeed, attention plays a central role in all theoretical models of WM (see Logie et al., 2021 for a complete review). However, each models exhibits different conceptions of how attention moderates the role of LTM on WM. The objective of this project was therefore to test this mediating role of attention between WM and LTM. To achieve this, we choose to involve LTM effects in WM paradigms to test their quantitative and qualitative modulation depending on our manipulations of attentional availability in WM. Our first action was therefore to compare the predictions of important models of the WM field on several studies to clarify the nature of this information channel. Multinomial models were then applied to refine our results by observing the processes involved during recall and encoding in WM.

Our results indicate that the contribution of LTM in WM is not moderated by
attentional refreshment. These results agree with previous studies (Camos et al., 2019;
Campoy et al., 2015; Loaiza & Camos, 2018), as well as with the observations made of the
impact of the same factors on long-term performance. (Jacoby et al., 1993). Then, our results
indicate that active maintenance in WM largely favors a process of direct access to verbatim-
type representations rather than an engagement in a reconstruction process. The implication
of knowledge in LTM can improve the encoding of these representations, as well as their
reactivation in WM, but their beneficial effects are not attributable to the availability of the
attentional refreshment mechanism as currently described in theoretical models of WM.

**Keywords:** Working memory, attentional refreshing, long-term representations, verbatim
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Remerciements

Ce travail ne serait rien sans l'énergie et le temps infini que Valérie et Marlène
m'ont offert durant toutes ces années de thèse. Merci mille fois d'avoir compris bien avant
moi, que je ne serais pas tranquille tant que ce que nous avions commencé toutes les trois
pendant mon Master ne serait pas complété. Valérie, les mots sont trop faibles pour vous
exprimer la gratitude que j'éprouve pour tout ce que vous m'avez offert. Votre passion,
votre bienveillance, votre capacité à toujours savoir ce dont j'avais besoin (et ce
généralement avant moi) m'ont fait avancer dans un cadre toujours serein. Marlène, de la
même manière je ne te remercierais jamais assez pour toute ton énergie, ton humour, ta
patience et surtout tes « et si... » qui n'ont pas de prix. Vous êtes des personnes rares et
précieuses, et je me sentirai toujours privilégiée d'avoir pu partager un bout de votre
univers.

Je remercie également les Professeurs Marie Poirier et Jean Saint-Aubin d'avoir
accepté d'être rapporteurs de ce travail de thèse. Depuis 2015, au grand minimum un de
vos papiers a toujours dû se trouver sur mon bureau et c'est un plaisir de vous partager
ce travail. Si le lecteur trouve une qualité supplémentaire au chapitre 5 de cette thèse,
sachez que les révisions du Professeur Saint-Aubin y sont pour beaucoup.

Thank to Professor Charles Brainerd, for investing your time for my thesis, it
means so much to me and I am very happy to have this opportunity to meet you and talk
about these studies.

Un immense merci à Stéphanie qui est une *partner in crime* formidable. Merci d'avoir codé, fait des passations, passé des heures à débatre de si *tortue* et *baleine* étaient des mots suffisamment reliés ou non, et surtout : Merci d'avoir enduré le dépouillement des rappels Audacity ! Des pensées et des becs pour Serena, Gilou et Lady.

Que serait l'écriture d'un papier avec le Professeur Pierre Barrouillet sans une
longue discussion à refaire le monde au travers de nos données ? Merci beaucoup pour
tout ce que vous avez apporté à nos expériences du Chapitre 6 et pour votre capacité
magique à n'y voir que des choses épatantes.
Je remercie les Professeurs Agnès Blaye et Patrick Lemaire de l'Université d'Aix-Marseille pour tout le temps qu'ils m'ont accordé au fil de plusieurs comités de suivi de thèse. Merci de m'avoir accueilli à Aix-Marseille. Tant qu'on est dans le Sud, un grand merci à Laurent Waroquier, notre S.O.S Code E-Prime ; et à Stéphane, Jean-Baptiste, Christelle et Yun, mes pro de l'EEG.

Cette thèse n'aurait pas été possible sans la participation d'environ 400 participants. J'adresse toute ma gratitude aux étudiants et étudiantes de l'Université de Fribourg pour leur participation à nos études et à aux pré-tests. Merci également aux enfants qui ont participé au challenge que représentait pour eux les deux premières expériences. Je remercie particulièrement Jean-Marc Oberson, la Direction de l'Instruction publique de Fribourg, Cyril Pipoz et Cathy Frei de nous avoir permis d'accéder à leurs écoles et élèves. Merci aux enseignants et enseignantes des écoles Centre du Mail, du Val-de-Ruz, et de la Condémine pour leur collaboration.

Je n'aurais jamais pu collecter autant de données seules, aussi je remercie vivement tous les étudiants et étudiantes qui m'ont aidé dans le cadre de leur travaux de Bachelor, stages ou autre collaboration : Elisabeth Wairoux, Kim Heriksen, Andrea Fasel, Clémence Dorthe, Linda Cavallero, Gabriel Alleman, Johanne Weber, Jovana Savic, Chiara Hoderas, Sarah Fornerod, Katarina Stupar, Leila Bajrami, Léa Meier, Elisa Tschopp, Roberta Ottino et Thomas Genoud-Pracheix. J'espère vous avoir apporté autant que vous l'avez fait pour moi.

Je remercie SwissUniversities pour le subside conséquent qui a été accordé à nos travaux. Merci également au Fond d'Action de la Faculté des Lettres et Sciences Humaines, à l'Académie Suisse des Sciences Humaines et Sociales et au corps des collaborateurs et collaboratrices scientifiques CSWM de l'Université de Fribourg pour leurs financements qui m'ont permis de participer à des congrès internationaux. Enfin, merci beaucoup au Professeur Roberto Caldara de s'être impliqué dans ma soutenance de thèse.

Merci également à Nathalie Rappo pour sa gestion administrative de la procédure de cotutelle de thèse, Franziska Kolly pour sa bienveillance dans l'adaptation de mes taux horaire en 2021 ; et Sonia Carroll, mon guide dans l'administration française.
Même si je suis restée une asociale à chats, je n' imagine pas refaire ma thèse sans une équipe aussi géniale que celle de W-MOVE. Mille merci à Christophe, Philippe, Clément, Luisa, Jonathan, Masami, Marion, Manon et Johan. Vous m' avez tous appris bien des choses, du salage adéquat d'un plat aux notions théoriques les plus pointues, en passant bien sûr par un grand enrichissement linguistique. Vous êtes extraordinaires les amis. Merci aussi à tous les gens présents au détour d'un couloir, pendant une pause midi, pour un café, un cours, un concours, etc. Des becs à Anne-Raphaëlle, Romina, Mayron, Michaël, Claudie, Caro, Nayla, Helen, Tanya, Mathias, Angélique, Isabella, Arnaud, Baptiste, etc., Tellement de beaux moments et de chouettes expériences avec vous !

Beaucoup de reconnaissance envers Annie-Claude, Natascha, Céline, Pascale, les Dr Magnanelli, Auteri, Chevènement, Parisod, et tant d'autres qui m' aident encore aujourd'hui à redevenir autre chose qu'un champ de bataille et qui d'une certaine manière ont rendu cette rédaction possible.

A mes amis, merci d'être comme vous êtes et d'être restés présents durant toutes ces années, tout particulièrement durant la dernière. Sascha, Géraldine, Cléa, Adélaïde, Estelle, Éloïse, Clarisse, Chloé, Gil, Hugo, Lili, Loïc et Gaétan, et tant d'autres. Une pensée particulière pour mes frères et sœurs de la Phalange Noire, ce groupe aussi fabuleux qu'incroyable. Merci de m' offrir ces moments si magiques, improbables et déconnectés.

Merci Timothy, Candy, Roby, Yolaine, José, Eva et Sascha d'avoir si bien intégré la petite pièce rapportée que je suis à votre famille, j'ai beaucoup de chance de vous avoir.

Maman, Papa, Alain, Alexandra, Nonna... Que dire ? J' imagine que ma reconnaissance pour vous égale au moins votre incrédulité à l'idée que je n'ai pas encore quitté l'école. Merci de m' accepter comme je suis et de m' offrir ce petit cocon que nous formons tous ensembles, on s'y sent si bien. Câlins de rigueurs à la ménagerie familiale, Granit, Yuki, Citrouille et Câline.

Claude, tu sais déjà tout. Merci d'avoir toujours été là pour moi.

Impossible de terminer sans penser à Blackout et Suki, les assistants de bureau les plus adorables et apaisants qui soient.

Et merci à vous qui accordez du temps à mon travail.
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Table des matières

<table><tr><td>Liste des figures</td><td>II</td></tr><tr><td>Liste des tableaux</td><td>III</td></tr><tr><td>Liste des équations</td><td>III</td></tr><tr><td><strong>PREFACE</strong></td><td><strong>1</strong></td></tr><tr><td><strong>PARTIE THEORIQUE</strong></td><td><strong>9</strong></td></tr><tr><td><strong>CHAPITRE 1. LA MEMOIRE DE TRAVAIL : ENTRE TRAITEMENT ET MAINTIEN</strong></td><td><strong>11</strong></td></tr><tr><td>Partie 1. Deux conceptions théoriques opposées sur la mémoire de travail</td><td>12</td></tr><tr><td>1.1. Un modèle à composantes multiples</td><td>13</td></tr><tr><td>1.2. Mémoire de travail et mémoire à long-terme : Un système emboîté ?</td><td>16</td></tr><tr><td>1.3. L'influence de la mémoire à long-terme sur le focus attentionnel</td><td>18</td></tr><tr><td>Partie 2. Capacités de maintien et de traitement : L'attention comme ressource principale ?</td><td>19</td></tr><tr><td>2.1. Le modèle de partage temporel des ressources</td><td>23</td></tr><tr><td>2.2. Le coût cognitif : Entre demande attentionnelle et temps alloué</td><td>27</td></tr><tr><td>2.3. Les mécanismes de maintien verbaux en mémoire de travail</td><td>30</td></tr><tr><td>2.4. Indépendance entre les deux mécanismes de maintien et choix d'utilisation</td><td>35</td></tr><tr><td>Résumé du Chapitre 1</td><td>37</td></tr><tr><td><strong>CHAPITRE 2. LA MEMOIRE A LONG-TERME : REPRESENTATIONS ET PROCESSUS DE RAPPEL</strong></td><td><strong>39</strong></td></tr><tr><td>Partie 1. Temporalité et contenu de la LTM : Une organisation hiérarchique</td><td>39</td></tr><tr><td>Partie 2. La théorie des traces floues</td><td>42</td></tr><tr><td>2.1. Les faux souvenirs</td><td>45</td></tr><tr><td>2.2. Distinguer gist et verbatim : Modèle de reconnaissance conjointe</td><td>48</td></tr><tr><td>Partie 3. Processus de double récupération dans le rappel des traces en mémoire</td><td>54</td></tr><tr><td>3.1. Accès direct et familiarité</td><td>55</td></tr><tr><td>3.2. Distinguer accès direct, reconstruction et jugement de familiarité : Modèle Trichotomous Theory of Recall</td><td>57</td></tr><tr><td>Partie 4. Une influence mutuelle entre WM et LTM</td><td>64</td></tr><tr><td>Résumé du Chapitre 2</td><td>66</td></tr><tr><td><strong>CHAPITRE 3. COMMENT LA MEMOIRE A LONG-TERME AFFECTE-ELLE LA MEMOIRE DE TRAVAIL : UN ROLE DE L'ATTENTION ?</strong></td><td><strong>67</strong></td></tr><tr><td>Partie 1. Les effets lexico-sémantiques améliorent les performances à court-terme</td><td>68</td></tr><tr><td>1.1. L'effet d'association sémantique</td><td>71</td></tr><tr><td>Partie 2. Comment les représentations à long-terme sont-elles utilisées en mémoire de travail ?</td><td>73</td></tr><tr><td>2.1 Un effet d'élaboration des traces ?</td><td>75</td></tr><tr><td>2.2 Un effet de récupération des traces en LTM vers la WM ?</td><td>81</td></tr><tr><td>2.3. Le rafraîchissement comme processus de reconstruction des traces ?</td><td>84</td></tr><tr><td>2.4. Le rafraîchissement permet-il la réactivation des traces en WM ?</td><td>87</td></tr><tr><td>Résumé du Chapitre 3</td><td>93</td></tr><tr><td><strong>CHAPITRE 4. VUE D'ENSEMBLE DES ETUDES</strong></td><td><strong>95</strong></td></tr><tr><td>4.1. Modération des effets à long-terme par la disponibilité attentionnelle</td><td>96</td></tr><tr><td>4.2. Les processus d'accès direct et de reconstruction en mémoire de travail</td><td>98</td></tr><tr><td>4.3. Influence des interférences phonologiques et sémantiques sur les traces verbatim et gist en mémoire de travail</td><td>99</td></tr><tr><td>4.4. Plan d'analyse statistique et logiciels utilisés</td><td>102</td></tr></table>
## Liste des abréviations

**BF** Facteur d'effet Bayésien.

**CL** Coût cognitif.

**CR** Modèle de reconnaissance conjointe.

**D₁, D₂** Paramètre d'accès direct à l'essai 1 et essais suivants dans le *Trichotomous*.

**DRM** Paradigme Deese-Roediger-McDermott.

**EEG** Électro-encéphalographie.

**FTT** Théorie des Traces Floues (*Fuzzy-Trace Theory*)

**FR** Fausses reconnaissance.

**G<sub>r</sub> et G<sub>t</sub>** Représentations gisent pour fausses et vraies reconnaissances.

**ISI** Intervalle inter-stimuli.

**J₁, J₂, J₃** Paramètres de jugement de familiarité à l'essai 1 et essais 2 et 3 dans le *Trichotomous*.

**L** État d'item en accès direct dans le modèle *Trichotomous*.

**LOP** Niveau de profondeur de traitement.

**LTM** Mémoire à long-terme.

**MPT** Modèles multinomiaux en arbres de traitement.

**M / SD** Moyenne / Déviation standard.

**ms** Millisecondes.

**PDP** Procédure de dissociation des processus.

**p** Probabilité.

**P<sub>c</sub>** État d'un item reconstruit et rappelé dans le modèle *Trichotomous*.

**P<sub>e</sub>** État d'un item reconstruit mais non-rappelé dans le modèle *Trichotomous*.

**PSM** Mémoires primaire-secondaire.

**R₁, R₂** Paramètre de reconstruction à l'essai 1 et essais suivants dans le *Trichotomous*.

**RT** Temps de réaction.

**S₁, S<sub>i</sub>** Phase d'étude n°1 et successives, précédent un test T₁ ou T<sub>i</sub>.

**SCR** Modèle de reconnaissance conjointe simplifié.

**STM** Mémoire à court-terme.

**T₁, T<sub>i</sub>** Tests n°1 et successifs (rappel ou reconnaissance).

**TBRS** Modèle temporel de partage de ressources.

**U** État d'item non-appris dans le modèle *Trichotomous*.

**VDs** Variables dépendantes.

**VI<sub>s</sub>** Variables indépendantes.

**V<sub>r</sub> et V<sub>t</sub>** Représentations verbatim pour fausses et vraies reconnaissances.

**WM** Mémoire de travail.
## Liste des figures

**FIGURE 1.** Représentation du modèle à composantes multiples.

**FIGURE 2.** Représentation du modèle de processus emboîtés.

**FIGURE 3.** Représentations de chaque tâches et résultats de Towse et Hitch (1995).

**FIGURE 4.** Représentation du modèle de partage temporel des ressources.

**FIGURE 5.** Représentations de la disponibilité attentionnelle selon le coût cognitif.

**FIGURE 6.** Représentations des paradigmes d'empan simples, complexe et de Brown-Peterson.

**FIGURE 7.** Principes de la FTT tels que testés sur la mémoire, jugement et prise de décision.

**FIGURE 8.** Arbre de probabilité du modèle simplifié de reconnaissance conjointe.

**FIGURE 9.** Illustration de l'arborescence de la théorie *Trichotomous* pour un item.

**FIGURE 10.** Illustration des tâches utilisées par Bartsh et al. (2018).

**FIGURE 11.** Illustration des tâches utilisées par Loaiza, Duperreault, et al. (2015).

**FIGURE 12.** Illustration des tâches utilisées par Vergauwe et Cowan (2015).

**FIGURE 13.** Représentation d'un essai de l'expérience 1 du Chapitre 5.

**FIGURE 14.** Représentation d'un essai de l'expérience 2 du Chapitre 5.

**FIGURE 15.** Représentation de la procédure des expériences du Chapitre 6.

**FIGURE 16.** Proportion des types de rappel dans les expériences du Chapitre 6.

**FIGURE 17.** Représentation de la procédure du Chapitre 7 pour les deux conditions.

**FIGURE 18.** Performances de reconnaissances des deux conditions du Chapitre 7.

Références de l'image utilisée dans les transitions : Nesteruk, I. *Floral sketch*. Repérée à https://www.pinterest.ch/pin/203154633182455769/
## Liste des tableaux

**TABLEAU 1.** Récapitulatif des hypothèses présentées dans le Chapitre 3.

**TABLEAU 2.** Récapitulatif des expériences présentées dans la partie expérimentale.

**TABLEAU 3.** Résumé des prédictions et résultats principaux du Chapitre 5.

**TABLEAU 4.** Statistiques descriptives de chaque variable de l'expérience 1 du Chapitre 5.

**TABLEAU 5.** Résultats $BF_{inclusions}$ de chaque variable de l'expérience 1 du Chapitre 5.

**TABLEAU 6.** Statistiques descriptives de chaque variable de l'expérience 2 du Chapitre 5.

**TABLEAU 7.** Résultats $BF_{inclusions}$ de chaque variable de l'expérience 2 du Chapitre 5.

**TABLEAU 8.** Statistiques descriptives de chaque expérience du Chapitre 6.

**TABLEAU 9.** Résultats $BF_{inclusions}$ de chaque expérience du Chapitre 6.

**TABLEAU 10.** Répartition et paramètres pour chaque expérience du Chapitre 6.

**TABLEAU 11.** Résumé des prédictions et résultats principaux du Chapitre 7.

**TABLEAU 12.** Répartition et paramètres pour chaque expérience du Chapitre 7.

**TABLEAU 13.** Résumés des effets de coût cognitif et de LTM dans nos études.

## Liste des équations

**ÉQUATION 1.** Coût cognitif.

**ÉQUATION 2.** Les trois paramètres de la théorie *Trichotomous*.

**ÉQUATION 3.** Développement complet de la théorie *Trichotomous*.

**ÉQUATIONS ANNEXE A.** Toutes les équations de la théorie *Trichotomous*.

**ÉQUATIONS ANNEXE B.** Toutes les équations du modèle *SCR*.
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Préface

Il est difficile de se représenter à quel point la mémoire est essentielle à tout fonctionnement humain. Dès la naissance, la mémoire compile nos souvenirs, nos apprentissages et nos habilités. Sans elle, il nous serait impossible de lire, écrire ou même de communiquer avec un quelconque langage. Avec le temps et l'expérience, notre mémoire forge nos personnalités et nous permet une évolution constante en fonction de notre environnement et de notre vécu (Conway & Pleydell-Pearce, 2000). Cette mémoire à long-terme (LTM, de l'anglais long-term memory) est la plus souvent décrite spontanément par le grand public. Elle conserve nos souvenirs autobiographiques, nos connaissances déclaratives et nos habilités procédurales. Certaines informations disparaissent progressivement et d'autres restent stockées durant de nombreuses années. Cependant, la mémoire est multiple et ne se contente pas d'être un système de stockage d'informations ou d'événements. En effet, si la LTM pouvait être métaphorisée comme le disque dur de notre cognition, la mémoire de travail (WM de l'anglais working memory) s'apparenterait elle à la mémoire vive qui fait fonctionner le super ordinateur que nous sommes. La WM permet le traitement des données entrantes tout en faisant fonctionner parallèlement d'autres applications. Elle vous permet de lire ces lignes en en comprenant le sens, car vous maintenez en WM le début de chaque phrase jusqu'à arriver à la fin, tout en extrayant le sens global du texte. Ainsi, les deux mémoires sont constamment sollicitées et remplissent un rôle essentiel dans la cognition humaine, la LTM du fait de ses immenses facultés de stockage d'informations de natures diverses sur des périodes pouvant être infinies, et la WM du fait de ses capacités de maintien et de traitement des informations sur de plus courtes périodes. Il semble donc fondamental que ces deux mémoires interagissent d'une manière ou d'une autre.
Ainsi, et depuis des années, les relations entre la WM et la LTM ont été sujettes à
débats et interrogations. L'objectif de ce travail de thèse est d'apporter de nouveaux
éléments sur cette question en explorant la manière dont les connaissances à long-terme
affectent qualitativement et quantitativement le maintien en WM. Au fil des études
présentées, les trois étapes principales du traitement de l'information, c'est-à-dire
l'encodage, le maintien et le rappel, seront examinées sous l'angle de ce questionnement.
Le moyen par lequel la contribution de la LTM intervient en WM est notre plus grande
source de questionnement au fil de ce travail. Les études réalisées examinent le rôle de
l'attention comme potentiel modérateur de cette contribution.

Actuellement, plusieurs modèles théoriques décrivent les relations entre la WM et
la LTM, soit en les présentant comme deux systèmes séparés (Atkinson & Shiffrin, 1968;
Baddeley, 1986; Barrouillet & Camos, 2015), soit comme un système de mémoire unitaire
(Brown et al., 2007). Entre ces deux « extrêmes » théoriques, des théories intermédiaires
proposent la WM comme un sous-ensemble de représentations de la LTM qui se
trouveraient temporairement dans un état d'accessibilité accrue (Cowan, 1995; Oberauer,
2002). Malgré ces différences fondamentales quant à la façon dont ces deux mémoires
sont liées, chaque conception théorique met en évidence la nécessité d'un canal
d'information bidirectionnel entre les deux systèmes mémoriels. Cependant, reste à
comprendre à quel moment et par quel moyen les informations transitent, ainsi que la
nature précise de ce canal. Notre point de départ a été l'hypothèse selon laquelle le
mécanisme de rafraichissement attentionnel utiliserait les connaissances à long-terme et,
en retour, affecterait leur stockage en LTM.

De précédentes études ont montré que l'utilisation du rafraichissement
attentionnel affecte les traces en LTM, mais on ne sait pas si et comment ce mécanisme
mobilise ces traces pour le maintien de l'information en WM (Abadie & Camos, 2019; Camos & Portrat, 2015; Loaiza & McCabe, 2013; McCabe, 2008). L'objectif premier de ce travail de thèse a donc été de préciser le rôle de l'attention dans ce canal de communication d'informations afin d'éclairer les relations conjointes entre WM et LTM. Chaque étude manipule des aspects de WM et LTM et pose des hypothèses sur leurs potentiels effets et interactions. D'un côté la disponibilité attentionnelle en WM est manipulée au travers de variations du coût attentionnel de tâches concurrentes ou du temps mis à disposition pour la réalisation de celle-ci; et de l'autre l'impact des connaissances à long terme est modulé au travers des caractéristiques du matériel à mémoriser, en l'occurrence la similarité sémantique entre items. Les effets de ces variables ont été évalués en mesurant les performances de rappel ou de reconnaissance des participants, ainsi qu'au moyen d'autres mesures telles que les erreurs commises et les temps nécessaires au rappel.

La première étude réplique les effets bénéfiques connus de la similarité sémantique au rappel et de la disponibilité attentionnelle pour le maintien d'items en MDT. Cependant, et en accord avec de nouvelles études réalisées entretemps (voir Camos et al., 2019; Campoy et al., 2015; Loaiza & Camos, 2018) nos résultats ne montrent aucune interaction entre ces deux facteurs. Ces observations nous ont conduit à explorer dans une deuxième étude les processus impliqués dans le rappel à court et long terme en fonction de la disponibilité du système attentionnel et de la nature des représentations de LTM impliquées dans la tâche. La théorie trichotomique du rappel (de l'anglais *Trichotomous Theory of Recall*) permet d'estimer la probabilité qu'un item se trouve dans un état particulier de rappel lors d'un essai ('accès direct à la trace mémorielle, reconstruction de celle-ci ou oubli de la trace) et transite d'un état à un autre au fur et à
mesure des rappels successifs. L'accès direct désigne le fait qu'un item ait été récupéré avec les détails du contexte dans lequel il a été encodé. La reconstruction se produit en l'absence de ce contexte et implique alors un jugement de familiarité sur plusieurs items candidat au rappel. Ces conceptions théoriques sont présentées plus en détail en Chapitre 2 et sa mise en application en Chapitre 6 de ce travail de thèse. Les résultats des différentes expériences concordent entre elles et avec la littérature en général. Les observations permises par l'application du modèle *Trichotomous* montrent une prédominance des processus d'accès direct en WM, à l'inverse des observations faites en LTM où la reconstruction est la plus importante. Cette étude montre également que la similarité sémantique (effet de LTM) et disponibilité attentionnelle (effet de WM) ont toutes deux un effet sur l'accès direct aux traces mémorielles. Cependant, ses résultats seuls ne permettent pas d'en établir les causes exactes. En effet, s'il est établi que les connaissances à long terme favorisent l'encodage et que le coût cognitif a un effet négatif sur le maintien, il est difficile de dissocier ces deux sources d'effets par nos précédentes observations. Notre dernière étude s'attaque donc à contrôler la nature des interférences que l'on peut induire à l'encodage en utilisant des distracteurs sémantiquement ou phonologiquement reliés aux items à rappeler.

## Vue d'ensemble

Ce travail de thèse débute par une revue de la littérature au sujet de la WM et la LTM dans les Chapitres respectivement 1 et 2. Les effets expérimentaux importants appuyant les postulats théoriques et effets mis en pratique dans nos études sont développés. Le Chapitre 3 présente un état général actuel des connaissances quant aux relations entre WM et LTM, ainsi que quatre hypothèses majeures sur la question. Le Chapitre 4 conclue cette présentation théorique en présentant plus avant trois études qui
nous ont permis d'explorer notre question quant à comment les connaissances à long-
termes affectent la WM. Deux premières expériences sont présentées dans le Chapitre 5
dans lesquelles nous avons examiné le rôle de l'attention comme potentiel modérateur de
l'effet de connaissances à long terme d'association sémantique dans une tâche de WM.
Cette étude compare deux groupes d'âges, des adultes et des enfants de 8 à 12 ans.
L'intérêt porté aux deux classes d'âge dans cette étude provient du fait que,
comparativement aux adultes, les enfants ne montrent pas le même niveau d'habilité tant
dans l'utilisation de leur mécanisme de rafraîchissement attentionnel (Barrouillet et al.,
2009; Camos & Barrouillet, 2011; Gaillard et al., 2011; Portrat et al., 2009a) que dans le
recours spontané à leurs connaissances à long terme (Schleepen & Jonkman, 2014). En
plus des performances de rappel, cette étude présente également une analyse des erreurs
commises et des temps engagés dans la tâche de rappel, chacun de ces indices pouvant
être révélateurs de l'intervention de connaissances à long terme.

Quatre expériences sont présentées dans le Chapitre 6. Dans ces études, nous
reprenons les mêmes variables de coût attentionnel et de connaissances à long-terme et
les plaçons dans un contexte permettant l'application du modèle multinomial
*Trichotomous*. Ce modèle développé par Brainerd et al. (2009) a originellement été
appliqué sur des procédures de rappel à long-terme mais peut tout à fait s'appliquer à des
tâches de WM. Le *Trichotomous* permet de distinguer les processus de récupération de
l'information conduisant au rappel, l'accès direct et la reconstruction. Des analyses de
rappels différés ont également été effectuées afin de comparer l'impact de nos variables à
court et à long-terme. Une dernière étude présentée en Chapitre 7 implique des
distracteurs sémantiques et phonologiques afin d'induire des interférences du même
ordre lors de l'encodage des items. Selon la Théorie des Traces Floues (*FTT*, de l'anglais
Fuzzy Trace Theory, Brainerd & Reyna, 2002; Reyna, 2012b), deux types de représentations sont encodées, maintenues et récupérées en parallèle lors de toute rencontre avec une information : des représentations dites verbatim et des représentations dites gist. Les représentations verbatim sont des traces exactes et précises de l'information tandis que les représentations gist à l'inverse sont des traces du sens global de l'information. Le paradigme de Reconnaissance Conjointe (CR, de l'anglais Conjoint Recognition) développé par Brainerd et al. (1999) permet de distinguer la proportion de réponses basées sur chaque type de représentation dans une tâche de reconnaissance. Notre but dans cette dernière étude est d'observer les effets de nos variables sur chaque type de représentations.

Ainsi, chaque série d'études porte sur l'observation de l'interaction entre la WM, au travers du rafraichissement attentionnel et la LTM au travers de la similarité sémantique. Ces effets sont observés sur les performances de rappel (correct vs., incorrect) et les temps de rappel (Chapitre 5), sur les processus de récupération qui soub tendent le rappel (Chapitre 6) et les représentations en mémoire (le contenu) qui donnent lieu à certains types de réponse en tâche de reconnaissance (Chapitre 7). Des variables similaires ont été systématiquement employées, permettant une comparaison entre les études. Ces études étant destinées ou déjà soumises à une publication d'ordre internationale, elles sont rédigées en anglais. Enfin, le Chapitre 8 discute de notre question de recherche et discute des résultats des trois études et de leurs apports. Une ouverture vers de nouvelles perspectives et de nouveaux questionnements y sont également abordés. Les applications de ces questionnements ont une importance scientifique certaine du fait de l'omniprésence de la WM dans tout travail exécutif et de la LTM dans tout apprentissage.
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# PARTIE THÉORIQUE

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# Chapitre 1. La mémoire de travail : Entre traitement et maintien

La mémoire de travail (WM) tire son nom de son aspect actif. Elle permet de maintenir un petit nombre d'informations sur lesquelles on investit notre attention durant plusieurs secondes (Barrouillet, Bernardin, et al., 2004). En plus de ce stockage sur une courte période, la WM permet également de manipuler les informations en question. Ainsi, la mémoire de travail est utile par exemple pour maintenir le numéro de page du chapitre que vous vouliez lire juste après l'avoir trouvé dans la table des matières ou pour planifier vos prochains mouvements aux échecs tout en continuant à bavarder (à moins que nous ne connaissiez les numéros de chapitre par cœur et que votre expertise aux échecs ne vous permette d'appliquer des configurations de jeu apprises et stockées en LTM). La WM vous offre un espace de travail propice à élaborer et comparer les différentes informations qui y sont stockées. Elle n'est donc pas essentielle dans le seul domaine de la mémorisation à court-terme, mais également dans toutes activités de raisonnement, de compréhension du langage ou de texte, de calcul mental, de prise de décision, etc. En bref, le traitement d'une information, quelle que soit sa nature (verbale, visuelle, etc.), passe obligatoirement par la WM. Au vu de son utilisation constante, il n'est pas étonnant que la WM soit devenue un important champ de recherche et que les connaissances à son sujet se diffusent de plus en plus auprès du grand public.

Les premiers travaux empiriques qui ont ouvert ce champ de recherche furent réalisés par Baddeley et Hitch en 1974. Durant les années qui suivirent, leurs travaux ont posé les bases sur lesquelles plusieurs conceptions théoriques de la WM ont été
développées par la suite. Ce chapitre présente les bases théoriques et empiriques de deux
conceptions majeures de la WM : Le modèle à composantes multiples, qui propose la WM
et la LTM comme deux systèmes séparés, et les modèles plus unitaires qui décrivent la
WM comme un sous-ensemble activé de la LTM. Une fois ces définitions posées, les
capacités de maintien et de traitement sont explicitées, ainsi que les conclusions quant à
un partage de ressources nécessaire entre ces deux capacités. Cet aspect est
particulièrement développé au sein du modèle temporel de partage de ressources (TBRS,
de l'anglais *Time-Based Resource-Sharing model*), initialement proposé par Barrouillet,
Camos et Bernardin (2004). Les différents moyens permettant d'évaluer la WM et de la
mesurer sont explorés par ce prisme. Enfin, nos connaissances actuelles au sujet des deux
mécanismes de maintien de la WM, la répétition articulatoire et le rafraichissement
attentionnel, sont présentées.

# Partie 1. Deux conceptions théoriques opposées sur la mémoire de travail

Baddeley et al. (2021) relèvent une augmentation de plus de 140% de publications
dans le domaine de la psychologie mentionnant le terme « *Working Memory* » dans leur
titre durant les 30 années qui suivirent leur définition de 1974. Actuellement, l'intérêt
pour ce domaine suit toujours une courbe d'intérêt exponentielle. Ainsi, les
conceptualisations de la WM se multiplient et se précisent toujours un peu plus. Les
sections suivantes de ce chapitre présentent donc brièvement certains des modèles les
plus prépondérants dans la recherche actuelle : Les conceptions où WM et LTM sont deux
systèmes distincts (tels que le modèle à composantes multiples de Baddeley) et les
conceptions de mémoires emboîtées, plus unitaires (pour une revue complète et actuelle
des modèles théoriques prépondérants de la WM, se référer à Logie et al., 2021). Malgré
leurs différences fondamentales quant à la façon dont les deux systèmes de mémoires
coexistent, chaque conception théorique met en évidence la nécessité d'un canal d'information bidirectionnel entre les deux systèmes mémoriels. La comparaison des prédictions de ces modèles sur la question étant au cœur de notre première étude (voir Chapitre 5), le présent chapitre aborde ces différentes conceptions de WM.

**1.1. Un modèle à composantes multiples**

Bien que déjà évoquée quelques années plus tôt par Miller et al. (1960), c'est Alan Baddeley qui définit en 1966 la WM comme un mécanisme de maintien de l'information verbale. Progressivement, Baddeley et Hitch (1974) apportent des précisions à ce modèle et différencient alors clairement la mémoire à court-terme (STM de l'anglais *short-term memory*) de la WM. En effet, à l'inverse de la STM, la WM possède des capacités de traitements parallèles. Selon leur définition la plus récente, la WM est « un système à capacité limitée pour le maintien temporaire et le traitement d'informations nécessaires à la cognition complexe » (Baddeley et al., 2021, p.10). Les auteurs décrivent d'abord trois composantes principales de la WM (voir Figure 1, Baddeley, 1986; Baddeley & Hitch, 1974; Baddeley & Logie, 1999). L'administrateur central (*central executive*) traite toutes les situations cognitives qui nécessitent de l'attention, telles que les situations de double-tâches, la lecture et la résolution de problème. Son rôle de superviseur le place comme composante centrale de la WM. Contrairement à d'autres composantes, l'administrateur central peut gérer toute information indépendamment de sa modalité (verbale, visuelle ou spatiale).

La deuxième composante est la boucle phonologique (*phonological loop*) qui elle est spécifique à la modalité verbale car elle met en place un processus de répétition articulatoire. Une suppression articulatoire, c'est à dire l'articulation répétée de n'importe
quel son ou suite de sons autres que ceux à mémoriser entrave considérablement l'utilisation de la boucle phonologique (Baddeley et al., 1984; Murray, 1967). Dans la même logique, la présentation auditive d'un mot à mémoriser donnera spontanément accès à la boucle phonologique, et la présentation visuelle du même mot devra d'abord être recodée phonologiquement pour être traitée au sein de cette boucle. Ce traitement phonologique fait que les performances de mémorisation diminuent en présence d'une forte similarité phonologique entre les items à retenir (Copeland & Radvansky, 2001; Gathercole & Baddeley, 1993; Salamé & Baddeley, 1982). Ainsi, un groupe de mots phonologiquement similaires tel que *chat, cape, lac et vache* par exemple sera moins bien rappelé que le groupe *chat, jupe, roche et cygne*. Larsen et al. (2000) évaluent une diminution du rappel des groupes de mots phonologiquement similaires d'en moyenne 25% par rapport aux groupes dissimilaires. Dans la même idée, il est a été montré que la mémorisation de mots plus longs à verbaliser diminuait également les performances (Baddeley et al., 1975; Jalbert et al., 2011; Mora & Camos, 2013). La récapitulation subvocale d'un groupe de mots courts tel que *craie, fil, plume, et miel* est plus rapide qu'un groupe de mots multi-syllabiques comme *association, opportunité, piraterie et demoiselle*.

Ces effets délétères de similarité phonologique et de longueur des mots, ainsi que leur disparition sous suppression articulaire démontrent d'un encodage et d'un maintien spécifiquement verbal des items au sein de la boucle phonologique. La troisième composante, le calepin visuo-spatial (*visuo-spatial sketchpad*) est spécifique au maintien et à la manipulation d'informations visuelles, spatiales et haptiques (Baddeley, 2012). Un point intéressant peut être relevé au sujet de la lecture sur les lèvres et les langues des signes dont la modalité verbale surpasse la visuelle et qui, si elles sont maitrisées, intègrent directement la boucle phonologique. Baddeley ajoute en 2000 une quatrième
composante, le tampon épisodique (*episodic buffer*), qui peut intégrer toutes les modalités et les informations de la boucle phonologique et du calepin visuo-spatial. Plus intéressant encore par rapport aux questions investiguées dans ce travail de thèse, le tampon épisodique intégrerait également des informations provenant directement de la LTM. Il sert donc d'intermédiaire entre les autres composantes et la LTM en combinant toutes les représentations en une structure cohérente (Repovš & Baddeley, 2006).

<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>Figure 1. Représentation schématique du modèle à composantes multiples de Baddeley et ses quatre composantes principales (l'administrateur central, le tampon épisodique, la boucle phonologique et le calepin visuo-spatial) ainsi que les ressources potentielles de l'environnement et de la LTM. Adaptée de Baddeley et al. (2021).</figcaption></figure>

L'existence et la fonctionnalité de ces quatre composantes sont soutenues empiriquement par plusieurs recherches comportementales, ainsi que par la
neuroimagerie et l'étude de patients cérébraux-lésés (voir Shallice & Papagno, 2019).

Avec le temps, il ne serait pas exagéré de dire que des dizaines de nouveaux projets ont enrichis, précisés ou remis en cause différents postulats du modèle à composantes multiples (voir par exemple Logie, 1995 qui développe notamment les aspects du calepin visuo-spatial). Ce premier modèle a donc posé une base historique aux futurs travaux traitant de la WM.

Actuellement, les auteurs du modèle cherchent encore à préciser sa vision quant aux liens entre WM et LTM, mais conçoivent la WM comme la voie privilégiée de la cognition vers l'action. L'influence des effets découlant de la LTM sur la WM sont reconnus et découleraient d'une interaction entre les deux systèmes de mémoire au travers du tampon épisodique (Baddeley et al., 2021). Cependant, si Baddeley, ses co-auteurs et autrices dissocient la WM et la LTM comme deux systèmes séparés dans leur modèle, il n'en va pas de même dans toutes les approches théoriques de la WM. C'est le cas par exemple du modèle de Cowan (1999).

## 1.2. Mémoire de travail et mémoire à long-terme : Un système emboîté ?

Le modèle de processus emboîtés (de l'anglais *Embedded-Processes model*) de Cowan (1988; 1995, 1999a, 2001, 2016; 2019) est l'une des approches majeures de l'ensemble des recherches sur la WM. Ce modèle attribue à l'attention un rôle central dans le fonctionnement de la WM. Selon la définition récente de Cowan et al. (2021), la WM est définie comme la partie présentement activée de la LTM, la WM étant ainsi un élément emboîté à la LTM, contrairement à la vision des modèles à composantes multiples qui décrivent deux systèmes de mémoire séparés. Les stimuli entrent d'abord dans un espace de stockage sensoriel le temps de quelques centaines de millisecondes, ce qui est bien
suffisant pour activer des éléments de la LTM. Seule une petite partie de ces éléments (estimée à 3-4 items) peut alors être maintenue en même temps dans un état élevé d'accessibilité et peut être utilisée dans les traitements cognitifs en cours (voir Figure 2).

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>Figure 2. Représentation schématique du modèle de processus emboîtés et des stimuli (a, b et c) qui transitent par l'espace sensoriel et sont donc détectés dans la partie activée de la LTM. Dans cet exemple, les stimuli a et c entrent dans le focus attentionnel pour servir au traitement en cours, alors que le stimulus b est abandonné car jugé non-pertinent. Ne recevant pas d'attention, son activation décroit donc progressivement. Le stimulus a est un élément connu et le stimulus c représente un élément nouveau, mais tout deux peuvent être maintenus et utilisés au sein du focus attentionnel, sous la supervision de l'administrateur central. Adaptée de Cowan (1988, 1995, 2001).</figcaption></figure>
Ces éléments restent dans cet état d'accessibilité tant qu'ils sont présents au sein du focus attentionnel. Conserver des informations dans le focus attentionnel est similaire au fonctionnement du tampon épisodique de Baddeley développé précédemment (Baddeley et al., 2018). Un apprentissage rapide de nouvelles informations est donc primordial à une utilisation optimale de cette partie activée de la LTM, soit la WM (Cowan, 2019). Selon l'exemple de l'auteur, dans la mémorisation de la série de chiffres 8-5-8, l'activation seule des chiffres 5 et 8 ne suffit pas. Il faut aussi assigner chaque chiffre à une position sérielle précise sur la séquence donnée. Si cette trace existait déjà en LTM, par exemple l'indicatif national d'un numéro de téléphone, la trace mémorielle n'a qu'à être réactivée directement. Dans le cas d'une séquence inconnue (par exemple les derniers chiffres du numéro de téléphone), cet apprentissage doit être fait rapidement car cette trace n'existe pas déjà en LTM, à l'inverse de l'indicatif qui lui était déjà connu. Si cette nouvelle trace est régulièrement ramenée dans le focus attentionnel, ses caractéristiques (chiffres, position sérielle, appartenance, etc.) se verront consolidées et resteront plus facilement et plus longtemps accessibles en LTM. Le contrôle attentionnel est donc primordial dans nos interactions avec l'environnement et notre traitement de l'information. Même si toutes les conceptions théoriques n'adoptent pas nécessairement le terme de « focus attentionnel », la majorité s'accordent sur cette nécessité d'apprentissage implicite et rapide (Cowan, 2019).

### 1.3. L'influence de la mémoire à long-terme sur le focus attentionnel

Le modèle de processus emboîtés fait partie des modèles supposant que la WM repose sur une activation directe au sein de la LTM (Majerus, 2019; Oberauer, 2002, 2009a) ou, au minimum, de la partie activée du système linguistique (Acheson & Macdonald, 2009; Kowialiewski & Majerus, 2018a; Majerus, 2013). Le modèle de
processus emboîtés se base également sur un fonctionnement au travers d'un mécanisme attentionnel, dans son cas le focus attentionnel. L'implication de connaissances à long-terme dans une tâche de WM permettrait de regrouper les représentations à maintenir facilement en plus grands blocs (chuncks). Ce processus de chuncking consiste en le fait de regrouper plusieurs items en un plus petit nombre de segments significatifs pour en améliorer le rappel (Miller, 1956). Quand le mécanisme de répétition pour le maintien des items et la LTM n'entrent pas en jeu, les capacités de rappel à court terme sont d'environ quatre chuncks (Cowan, 2005). En présence de représentations à long-terme, les mots moineau, plume et œuf par exemple peuvent être regroupés autour du thème oiseau et peuvent être ramené en mémoire en un seul ensemble (Jefferies et al., 2006a; Kowialiewski & Majerus, 2018b; Patterson et al., 1994). Les connaissances à long-terme peuvent donc être utilisées pour renforcer les traces en WM et permettent d'augmenter l'efficacité du focus attentionnel dans le cas où plusieurs informations ont pu être réunies en chuncks (Cowan et al., 2021). Cet échange d'informations entre WM et LTM semble pouvoir être contrôlé, notamment dans les cas où il faut protéger les traces contenues en WM des interférences proactives liées aux représentations à long-terme (Bartsh & Shepherdson, 2021; Oberauer et al., 2017). Pour contrecarrer le déclin des traces, Vergauwe et Cowan (2014; 2015) ont récemment suggéré que les traces mnésiques soient rafraîchies ou réactivées par un balayage rapide du contenu de la WM (voir Chapitre 3, partie 2.4).

**Partie 2. Capacités de maintien et de traitement : L'attention comme ressource principale ?**

Emboîtées ou non, la différence la plus saillante entre la WM et la LTM réside évidemment dans leurs capacités de maintien distinctes (Atkinson & Shiffrin, 1968). Si la
capacité de la LTM n'a aucune limite et peut maintenir une quantité infinie d'informations
sur de longues périodes de temps, la WM ne peut maintenir « que » 7±2 éléments à la fois
(Miller, 1956). En cas de nécessité de partage de ressources comme c'est généralement le
cas lors de l'utilisation de la WM, cette capacité se réduit à un maximum de trois à quatre
éléments ou regroupements d'éléments (chuncks) à la fois (Chen & Cowan, 2009; Cowan,
2001; Cowan et al., 2012). Selon les approches théoriques, ce nombre peut varier, mais
l'approximation de quatre éléments reste un consensus relativement majoritaire. La
différence entre les deux systèmes de mémoire tient également dans le travail de
traitement que la WM peut effectuer en même temps que son travail de maintien.
Cependant, deux conceptions s'opposent quant aux ressources en jeu dans ce travail
conjoint de traitement et maintien. La première position décrit les ressources comme
étant spécifiques à chaque tâche. Maintien et traitement sont ainsi indépendants car
soutenus par des ressources différentes. A l'inverse, Baddeley et Logie (1999) exposent
qu'en situation de double-tâche, ce sont les types des tâches combinées et non pas le coût
cognitif total de celles-ci qui détermineraient la diminution des performances.

Duff et Logie (2001) étayent ce point de vue dans une expérience mettant en place
une tâche d'empan croissant de mots et une tâche de vérification de phrases dans laquelle
les participants doivent mémoriser et juger le sens de phrases simples (e.g., « *les chats
pondent des œufs* »). Les participants faisaient ces deux tâches de mémorisation et de
jugement séparément afin d'estimer leur empan maximum personnel. Une fois adaptées
à leurs performances personnelles, les deux tâches devaient être effectuées
simultanément. Si les demande de traitement et de maintien poussent la WM au maximum
des capacités du participant, le fait d'exécuter une double tâche devrait occasionner une
baisse importante des performances par rapport à quand les tâches sont effectuées de
manière non-conjointe. Les résultats de Duff et Logie (2001) montrent une diminution des performances, mais bien moins forte qu'attendue. Ils en concluent qu'un partage de mêmes ressources impliquerait une plus forte diminution des performances et que la diminution observée doit plutôt être attribuée au fait de devoir traiter deux tâches simultanément. Si toutes les ressources fonctionnent séparément, le fait qu'une tâche puise dans l'une d'entre elle n'a pas d'impact sur l'efficacité des autres ressources à disposition (voir Cocchini et al., 2002).

Face à cette conception de spécificité des ressources, d'autres expliquent ces résultats par le fait que les ressources sont générales. Cette dernière conception considère le plus souvent que l'attention est la ressource générale permettant le traitement et le maintien d'informations (Barrouillet, Bernardin, et al., 2004; Cowan, 1999a; Engle et al., 1999). L'attention étant limitée et gérant à la fois le traitement et le maintien, il est alors logique que des effets délétères soient constatés lorsque qu'elle ne peut pas être partagée équitablement. Le traitement et le maintien partagent un espace cognitif ou une ressource attentionnelle (Barrouillet et al., 2011; Case, 1985; Daneman & Carpenter, 1980; Just & Carpenter, 1992). Ceci suppose un compromis (ou *trade-off*) entre traitement et maintien. Si on traite beaucoup, on dispose alors de moins de ressources pour maintenir, et réciproquement. Ce principe de vases communicants est particulièrement visible dans la relation linéaire entre le développement des capacités de maintien et celles de traitement chez les enfants (Cowan, 2005; Pascual-Leone, 1970).

Si la question quant à l'indépendance des processus de traitement et de maintien perdure encore, Towse et Hitch (1995) ajoutent un nouvel élément à prendre en considération : Le temps. Dans leur étude de 1995, les auteurs comparent les performances d'enfants de 7 à 9 ans sur trois types de tâches de comptage d'items : Une
tâche facile et courte, une autre facile mais longue car comportant un nombre d'objets plus important que précédemment, et une tâche difficile impliquant la discrimination des bons items parmi des leurres. Le but des participants était de compter le nombre d'items cibles présentés sur un nombre croissant de planches et de mémoriser les résultats de chaque comptage jusqu'à la phase de rappel (voir Figure 3).

<figure><img src="image_14.png" /></figure>

**Figure 3.** Durées et coûts cognitifs (faibles vs., forts) de chaque tâche de Towse et Hitch (1995). La tâche facile (a) comporte peu d'items à traiter (durée faible) et tous de même type (coût cognitif faible). La tâche difficile (b) impose de discriminer les cibles parmi des distracteurs, ce qui augmente à la fois la durée et le coût cognitif de la tâche. La dernière tâche (c) mixe les deux conditions en multipliant les cibles (durée forte), mais sans complexifier la tâche (coût cognitif faible), la rendant ainsi facile, mais longue à traiter. Les résultats sont indiqués en empans de comptage pour chacune des tâches sous la planche correspondante, pour les enfants de 7, 8 et 9 ans.
Les résultats de Towse et Hitch (1995) présentés dans la partie inférieure de la Figure 3 confirment, au-delà d'un effet développemental classique, que chacune de ces tâches impliquent des charges attentionnelles qualitativement différentes. A chaque âge, les performances sont plus faibles lorsque la tâche était longue à réaliser (b et c) que quand la tâche est rapidement faite (a) Parallèlement, le coût cognitif plus faible de la tâche facile mais longue (c) par rapport à la tâche difficile (b) n'a que peu d'incidence sur les performances. Le temps pris à la réalisation de la tâche affecte donc les performances. Pour Towse et Hitch (1995), l'augmentation des empans au fil du développement dépend de la durée imposée par le maintien (laquelle diminue grâce à des traitements de plus en plus rapides) plus que du coût cognitif du traitement. Ces résultats posent les prémices de l'hypothèse du déclin temporel (voir Towse et al., 1998, 2000, 2002; Towse & Houston-Price, 2001). Les traces en WM se dégradent avec le temps, peu importe leur coût de traitement. Le temps accordé au traitement d'une tâche concurrente influe également directement sur les performances mémorielles. Plus le temps investi dans le traitement est important, plus les représentations maintenues se dégradent. Towse et al. (2000) montrent même qu'en cas de traitement séquentiel de quatre opérations arithmétiques de durées différentes, les performances de mémorisation des résultats de ces quatre opérations sont moins bonnes lorsque les opérations les plus longues à résoudre sont présentées en fin de tâche qu'au début, et ce autant chez des participants adultes qu'enfants de 8 à 10 ans. L'efficacité du maintien de l'information ne dépend donc pas seulement de l'efficacité des traitements, mais également du temps qu'on y accorde.

## 2.1. Le modèle de partage temporel des ressources

Le modèle de partage temporel des ressources (TBRS, de l'anglais Time-Based Resource-Sharing model, Barrouillet, Bernardin, et al., 2004) met en avant l'importance
de ce facteur temporel dans la WM. Le modèle se place parmi les héritiers de l'approche à composantes multiples de Baddeley (voir partie 1.1) plutôt que dans la logique des modèles emboîtés qui définissent la WM comme un sous-système de la LTM (voir partie 1.2). Selon le TBRS, la WM se définirait comme « l'espace mental où les représentations sont construites, élaborées et modifiées, constituant ainsi le siège de la pensée, de l'intelligence et de l'apprentissage » (Barrouillet & Camos, 2021, p.85). Le modèle décrit le rôle de l'attention en tant que ressource générale dont dépendent les processus de traitement et de maintien en tenant compte des résultats de Towse et Hitch (1995; Towse et al., 1998, 2002). Les deux processus ne fonctionnent pas indépendamment l'un de l'autre et doivent se partager les ressources attentionnelles disponibles en quantités limitées. D'un côté, le focus attentionnel réactive et rafraîchit les traces en mémoire, ce qui permet le maintien de celles-ci; et de l'autre, le traitement permet la sélection et la manipulation d'informations au travers de l'attention (Barrouillet, Bernardin, et al., 2004; Barrouillet et al., 2007; Barrouillet & Camos, 2015, 2021; Barrouillet et al., 2011).

Le modèle TBRS suit quatre prémices (Barrouillet, Bernardin, et al., 2004). Premièrement, maintien et traitement dépendent tous deux de la ressource limitée qu'est l'attention. La vision selon laquelle tout traitement objectif en WM nécessite l'engagement de ressources attentionnelles est globalement partagée par la majeure partie des modèles théoriques (mais voir Jones & Macken, 2018 pour une vision différente à propos du matériel verbal). Deuxièmement, si une tâche cognitive requiert à la fois maintien et traitement, une alternance attentionnelle d'un processus à l'autre doit être effectuée car l'attention ne peut être portée sur plus d'un item à la fois à un moment *t*. De fait, dès que l'attention est investie dans le traitement plutôt que dans le maintien, les traces mémorielles souffrent d'un déclin temporel. Un rafraîchissement attentionnel de ces
traces n'est possible qu'en y ramenant le focus attentionnel avant leur disparition (voir également Camos et al., 2009). Enfin, même s'il est possible de maintenir environ quatre éléments à la fois, chaque élément ne peut être réactivé qu'individuellement par refocalisation attentionnelle, postulat partagé par les modèles unitaires de la WM (voir Cowan, 1995; Oberauer, 2003). Un balayage rapide du focus attentionnel est donc nécessaire d'un élément à l'autre. C'est cette alternance qui permet le partage de l'attention, essentiel à la mémorisation et à la réalisation de tâches cognitives. La capacité de la WM dépend donc de plusieurs paramètres. D'abord, la quantité d'informations pouvant être réactivées est en lien direct avec l'efficacité de l'alternance attentionnelle réalisée entre maintien et traitement. Troisièmement, lorsqu'une tâche concurrente est réalisée en alternance avec la tâche principale, elle génère une charge cognitive, couteuse en temps et en attention. Enfin, les capacités en WM suivent également une courbe développementale et le taux de dégradation des traces mémorielles diminue ainsi au fil du développement de l'enfant (Camos & Barrouillet, 2012; Cowan et al., 2000).

Les représentations en WM sont prises en charge par la boucle exécutive (voir Figure 4), qui s'apparente ici aux précédentes conceptions d'administrateur central. Cette boucle exécutive s'effectue entre le tampon épisodique où sont maintenues les représentations et le système de production d'où émanent les instructions exécutives permettant de maintenir, reconstruire, manipuler ou actualiser ces représentations avant qu'elles ne disparaissent. Le système de production peut ainsi recourir à d'autres systèmes tels que les tampons dévolus aux modalités sensorielles (phonologique, visuo-spatiales, etc.), ainsi qu'aux représentations stockées en LTM.

La LTM peut donc être présentée comme un système périphérique capable d'appuyer tant le maintien que le traitement des représentations en WM. La partie
expérimentale de cette thèse (Chapitres 5 à 7) investigue les modalités d'action de cette
interaction entre les deux systèmes. Le modèle comporte également un mécanisme de
répétition articulatoire semblable à une boucle phonologique qui, une fois amorcé,
nécessite peu de ressources attentionnelles (Camos & Barrouillet, 2014). Le processus de
maintien n'est donc définitivement pas passif mais dépend toujours d'un engagement
attentionnel (voir également Langerock et al., 2014).

<figure><img src="image_15.png" /><figcaption>*Figure 4. Représentation schématique de l'architecture de la WM selon le modèle de partage temporal des ressources (TBRS). Adaptée de Barrouillet and Camos (2021)*</figcaption></figure>
## 2.2. Le coût cognitif : Entre demande attentionnelle et temps alloué

En situation de multitâches, un exercice facile peut rapidement devenir complexe. Lire des séries de chiffres tout en récapitulant des informations fait partie des tâches de la vie quotidienne. En mettant cet exemple dans un contexte écologique, c'est ce qu'il se passe lorsque que vous faites vos courses tout en calculant les coûts pour ne pas dépasser un budget précis : Vous additionnez des prix tout en récapitulant la liste de ce que vous voulez acheter. Une coordination de tâches simples, mais qui se complexifie les jours où vous disposez de moitié moins de temps pour faire vos courses ou quand vos rayons habituels sont modifiés. Chaque tâche est ainsi associée à un coût cognitif qui peut être impacté par son contexte et par le temps que nous pouvons lui allouer. Une tâche qui permet une réactivation fréquente et suffisante du contenu de la WM a un coût cognitif plus faible et aboutira donc à de meilleures performances.

Barrouillet et al. (2004; enrichi ensuite par Barrouillet et al., 2007; et Barrouillet & Camos, 2015) définissent le coût cognitif dans l'Équation 1 en fonction du nombre de récupérations (N) à effectuer en parallèle du temps requis pour l'accomplissement d'une tâche (t) selon le temps total disponible pour réaliser tout cela (T).

$$ \text{Coût cognitif} = Nt / T \qquad (\text{Équation 1}) $$

La Figure 5 schématise la disponibilité attentionnelle en fonction du coût cognitif au sein d'une tâche concurrente (a). Une tâche plus complexe (b), une multiplication des tâches (c) ou un temps plus court accordé à leurs réalisations (d) nécessiteront plus de ressources attentionnelles, au détriment du maintien des informations à conserver en mémoire. Étant réactivées moins souvent ou moins longtemps, ces traces mémorielles se
dégradent plus rapidement et les performances s'en ressentent. Au-delà de la complexité, c'est bien le temps de capture attentionnelle qui est primordial pour déterminer le maintien en WM (Barrouillet et al., 2007; Barrouillet et al., 2011; Lépine et al., 2005; Vergauwe et al., 2010b).

<figure><img src="image_16.png" /></figure>

*Figure 5.* Représentations schématiques de la disponibilité attentionnelle selon le coût cognitif, où « *P* » symbolise la présentation de tâches concurrentes et les zones grises en dessous la capture attentionnelle qui en résulte. En comparaison avec une tâche de base (a), il est possible d'augmenter le coût cognitif en manipulant les variables de temps disponible pour réaliser la tâche *t* (b), le nombre de récupération *N* (c) et le temps total disponible *T* (d) au sein de la tâche. Adaptée de Barrouillet and Camos (2021).

Selon l'objectif recherché, il est donc possible d'être très imaginatif dans la création de tâches secondaires. Celles-ci sont majoritairement utilisées au sein de deux types de paradigmes : L'empan complexe et le paradigme de Brown-Peterson. Par opposition à l'empan simple (avec ou sans délais), les paradigmes d'empan complexe et de Brown-Peterson impliquent la réalisation d'une tâche secondaire en plus du maintien de stimuli.
Dans le paradigme de Brown-Peterson (Brown, 1958; Peterson & Peterson, 1959), tous les stimuli sont présentés en début de procédure, suivis ensuite par la tâche concurrente (voir Figure 6). Dans l'empan complexe (Case et al., 1982; Daneman & Carpenter, 1980; Turner & Engle, 1989), les stimuli à mémoriser sont présentés en alternance avec les stimuli de la tâche secondaire. Étant particulièrement propice à l'observation des modulations de la disponibilité attentionnelle (Gathercole et al., 2014; LaPointe & Engle, 1990), nous avons privilégié son utilisation au sein des études présentées dans la partie expérimentale de ce travail. Ces paradigmes d'empan présentent des listes de stimuli qui augmentent en nombre en fonction des réussites de rappel.

<figure><img src="image_17.png" /><figcaption>Figure 6. Représentations schématiques des paradigmes d'empan simple (avec et sans délais), d'empan complexe et de Brown-Peterson. $S_i$ correspondent aux stimuli à mémoriser et $P_i$ aux tâches concurrentes avant le rappel (souvent sériel) ou la reconnaissance des stimuli $S_i$. Adaptée de Fitamen (2018).</figcaption></figure>
Un score d'empan mnésique peut ainsi être défini pour chaque individu selon la performance maximale observée d'un nombre de mots défini, le rappel se faisant généralement dans l'ordre de présentation des stimuli. La capacité d'empan augmente avec l'âge (Gathercole, 1995; Hulme & Roodenrys, 1995). Au sein de ces paradigmes, il est possible de manipuler l'intervalle de rétention, la présence ou l'absence de délai ou de suppression articulatoire, le nombre ou la nature des stimuli à maintenir, etc. Il est également possible d'utiliser les paradigmes d'empan avec un nombre fixe de stimuli. Ces choix dépendent des observations que l'on souhaite mener.

## 2.3. Les mécanismes de maintien verbaux en mémoire de travail

Même si elle est active dans le traitement, la WM reste avant tout un système dévolu au maintien d'informations. Au quotidien, ces informations sont souvent verbalisées de façon subvocale. L'oubli d'informations a d'abord été simplement expliqué par le déclin des traces au fil du temps (Brown, 1958). Depuis, l'étude des mécanismes et des durées de maintien a mis en avant et testé d'autres hypothèses permettant d'expliquer ce phénomène de désintégration des traces mémorielles. Les deux principales théories qui s'opposent sont celles du facteur temporel tel que développé dans le modèle TBRS, et la théorie de l'interférence qui avance que des traitements simultanés jouent un rôle prépondérant dans le déclin des informations (Altmann, 2002; Altmann & Gray, 2002; Oberauer & Kliegl, 2006; Oberauer & Lewandowski, 2008).

Parmi toutes les informations entrant en WM, les informations, qu'elles soient pertinentes ou non, peuvent interférer avec les informations pertinentes au détriment de leur maintien ou de leur utilisation dans le traitement. Dans les deux cas, des mécanismes sont donc nécessaires pour effectuer le maintien des informations pertinentes, tant face
au déclin que face aux interférences. La boucle phonologique met en avant l'importance
d'un mécanisme de répétition articulatoire pour le maintien verbal (Baddeley, 1986;
Baddeley & Hitch, 1974; Baddeley et al., 1984; Baddeley & Logie, 1999; Baddeley et al.,
1975). D'autres travaux tels que ceux de Cowan (1995) et ceux de Barrouillet, Bernardin,
et al. (2004) mettent en avant un mécanisme de rafraichissement des traces au moyen du
focus attentionnel pour toutes les modalités de traces (i.e., verbales ou non).

2.3.1. Le mécanisme de répétition articulatoire

Le mécanisme de répétition articulatoire tire son origine de la boucle
phonologique de Baddeley (1986) qui gère les informations verbales, en collaboration
avec le calepin visuo-spatial qui gère les informations visuo-spatiales. L'étude des effets
de similarité phonologique et de longueur des mots (voir partie 1.1) a mis en évidence le
fonctionnement de la répétition articulatoire, ses conditions d'application et de
modulation. La récapitulation d'informations verbales nécessite peu d'attention, mais
implique les mêmes processus que ceux utilisés dans la production de la parole. De fait, si
une tâche est faite sous suppression articulatoire (c'est-à-dire l'articulation concurrente
de phonèmes non pertinents par rapport aux informations à maintenir), le mécanisme de
répétition articulatoire ne peut pas être utilisé (Baddeley & Logie, 1999; Camos et al.,
2009). Même si cette articulation concurrente a un coût cognitif très faible (Murray,
1968), les performances de rappel sont altérées négativement. Dans un tel cas cependant,
les effets délétères de similarité phonologique et de longueur des mots disparaissent car
ils dépendent d'une articulation verbale.

En effet, la répétition articulatoire ne fait ressortir les caractères phonologiques
des informations que lorsqu'elle est utilisée, mais n'est par contre pas sensible aux
caractéristiques sémantiques des informations répétées (Camos et al., 2013; Camos et al., 2011; Loaiza & Camos, 2018; Mora & Camos, 2013), dont elle semble même diminuer l'influence (voir par notamment Rose et al., 2014; Rose et al., 2015; qui observent une disparition de l'effet sémantique de profondeur de traitement lorsque les participants sont explicitement incités à l'utilisation de la répétition articulatoire durant la tâche de maintien). L'effet de similarité phonologique est observable chez les enfants dès l'âge de 6 ans et se renforce de plus en plus avec l'âge, preuve que la répétition articulatoire est utilisée dans le maintien verbal à partir de 7 ans (Cowan et al., 1994; Tam et al., 2010). Les effets phonologiques sont donc d'excellents indicateurs de l'utilisation du mécanisme de répétition articulatoire. Cependant, le maintien de l'information verbale ne dépend pas uniquement de mécanismes linguistiques. Le partage temporel des ressources attentionnelles entre les différentes activités cognitives impliquées dans la tâche doit être pris en compte, comme le démontrent les résultats de Portrat et al. (2009a). Les auteurs y soulignent le lien fort qui existe entre langage et mémoire, expliquant ainsi les origines de certains troubles de l'apprentissage (voir notamment Oftinger & Camos, 2016, 2017, 2018).

### 2.3.2. Le mécanisme de rafraichissement attentionnel

Pour avoir un traitement de l'information menant à la formation d'une trace mémorielle, il est nécessaire de poser son focus attentionnel sur l'information. Tant que le focus reste sur l'information, la trace est préservée (Camos et al., 2009). Mais la majeure partie du temps, notre attention doit se partager successivement sur le traitement de plusieurs informations. Il est donc nécessaire de « rafraichir » les traces mémorielles régulièrement en les ramenant dans le focus attentionnel avant qu'elle ne se dégradent complétement. Le rafraichissement consiste à repenser brièvement aux informations que
l'on souhaite maintenir. Il ne se limite pas à la modalité verbale comme la répétition articulatoire, mais peut également maintenir des informations d'autres modalités. Il s'étend donc aussi aux modalités visuo-spatiales ou même multimodales (Souza et al., 2015; Vergauwe et al., 2009, 2010b; Vergauwe, Camos, et al., 2014). On peut se remémorer une image ou une localisation aussi bien qu'une phrase. Contrairement à la répétition articulatoire, le rafraichissement attentionnel est plus coûteux en ressources attentionnelles pour maintenir les traces en WM (Camos et al., 2009). Le maintien de l'information repose donc sur cette refocalisation attentionnelle qui doit se faire fréquemment en alternant avec le traitement d'activités concurrentes (Barrouillet, Bernardin, et al., 2004; Barrouillet et al., 2007; Camos et al., 2009; Cowan, 1999a; Cowan et al., 2005; Johnson, 1992). L'efficacité du rafraichissement dépend des contraintes de la tâche et également des différences interindividuelles.

Les ressources attentionnelles allouées au rafraichissement varient donc en fonction du coût cognitif en cours, comme dans le cas de tâches d'empans complexes. Le fait de pratiquer un rafraichissement attentionnel actif s'acquiert également avec l'âge au fil du développement de la WM (Camos & Barrouillet, 2011; 2018 pour une revue complète). Son usage spontané comme stratégie de maintien n'est pas couramment visible chez les enfants de moins de 7 ans et dépend également du développement de la capacité de stockage, de la quantité d'attention disponible (Barrouillet et al., 2009; Bertrand & Camos, 2015; Portrat et al., 2009a) et du développement des fonctions exécutives (Fitamen et al., 2019a, 2019b, 2019c). Avec une efficience comparable à l'âge adulte atteinte vers les 14 ans (Barrouillet et al., 2009), l'efficacité du mécanisme tend à décroître progressivement et s'altère chez les personnes âgées (Johnson et al., 2002; Lemaire et al., 2018; Lemaire & Bherer, 2005; Plancher et al., 2017). D'autres facteurs tels
que la motivation induite par la tâche, les consignes de celle-ci et l'expertise quant aux
traitements à effectuer ou aux représentations à maintenir ont également un impact sur
les capacités de rafraichissement attentionnel (Camos et al., 2018).

Bien que reconnu comme déterminant, le fonctionnement précis du mécanisme de
rafraichissement attentionnel reste encore mystérieux et les études à son sujet se sont
multipliées. Au fil de plus de 30 ans de recherche, le fait que l'attention soit la principale
ressource permettant de maintenir les représentations actives en WM est communément
accepté. Chaque refocalisation attentionnelle consolide et prolonge ces traces en les
renforçant. Son mode opératoire exact reste cependant toujours sujet à débat (voir
Chapitre 3, partie 2). Vergauwe et Cowan (2015) insistent sur l'importance du focus
attentionnel en décrivant le rafraichissement comme un mécanisme de réactivation ou un
scan rapide des représentations contenues en WM. A l'inverse, les chercheurs se basant
sur une vision de la WM et de la LTM comme deux systèmes séparés et non pas emboîtés
décrivent plutôt le rafraichissement comme un processus de récupération des
représentations de la LTM (ou mémoire secondaire) vers la WM (ou mémoire primaire
dans la nomenclature de ce champ théorique; Loaiza & McCabe, 2012; Loaiza & McCabe,
2013; McCabe, 2008) ; ou comme la reconstruction des représentations (Barrouillet &
Camos, 2015).

Camos et al. (2018) offrent une synthèse sur les connaissances actuelles à propos
du rafraichissement attentionnel et soulignent deux axes de questionnement qu'il reste à
investiguer. Le premier concerne la manière dont le rafraichissement attentionnel
fonctionne : De manière séquentielle et cumulative, en suivant l'ordre de présentation des
items, ou en commençant stratégiquement par rafraichir l'item le moins activé d'abord.
Le deuxième point s'attarde sur l'action précise du mécanisme. Au moment du rafraichissement, les représentations seules sont-elles consolidées, ou également les liens que leurs contenus pourraient avoir avec le contexte dans lequel elles sont présentées ? Plus intéressant encore, la LTM modère-t-elle l'efficacité du rafraichissement attentionnel ? Si oui, de quelle manière ? Ces deux dernières questions constituant le corps de ce travail de thèse, elles sont abordées plus avant dans le Chapitre 3 et font l'objet des études présentées en Chapitres 5, 6 et 7.

## 2.4. Indépendance entre les deux mécanismes de maintien et choix d'utilisation

Camos et al. (2011) ont observé que des participants adultes peuvent tout à fait choisir quel mécanisme de maintien utiliser durant une tâche de WM. Dans une étude dont la procédure laissait le choix aux participants d'utiliser le mécanisme voulu, ils constatèrent que les participants utilisaient spontanément la répétition articulatoire lorsque l'attention était impliquée dans des tâches concurrentes. Lorsque ça n'était pas le cas, ou en présence de similarité sémantique, la préférence des participants allait au rafraichissement. Passer d'un mécanisme à l'autre reste également possible en fonction de l'évaluation par les participants de la meilleure stratégie à adopter, car les deux systèmes peuvent travailler conjointement. Dans la même logique, entraver l'utilisation d'un système assure de l'utilisation du deuxième. Ce choix possible d'utilisation, les observations exclusives de certains effets, ainsi que les différentes évolutions développementales démontrent de l'indépendance des deux mécanismes. Ces conclusions sont également soutenues par des observations neurologiques. En effet, des lésions cérébrales localisées peuvent n'affecter qu'un système, tandis que l'autre reste efficace (Shallice & Papagno, 2019; Vallar & Papagno, 1995). Le rafraichissement
attentionnel et la répétition articulatoire sont donc indépendants tant dans l'utilisation
cognitive que dans le système neuronal.

2.5. L'influence de la mémoire à long-terme sur le rafraîchissement attentionnel

On peut donc considérer que chaque trace en WM crée des représentations à long-
termes et que toute représentation à long-terme peut aider à l'élaboration, au maintien et
au rappel d'une trace en WM. Dans la conception du modèle TBRS, la WM ne constitue pas
un système emboîtés au sein de la LTM et activée temporairement au travers d'un focus
attentionnel. La WM se décrirait davantage comme un système permettant de
reconstruire, maintenir et transformer des représentations, alors que la LTM gère le
stockage de ces représentations lorsqu'elles ne sont pas actives. Dans ce système, c'est
l'attention qui permet l'élaboration et la reconstruction de ces traces mnésiques à court
termes (Barrouillet & Camos, 2015).

A la manière d'un processus de redintegration (ou reconstruction) décrit par Hulme et al. (1997) au moment du rappel, les connaissances à long-terme favoriseraient le rafraîchissement attentionnel en fournissant certains éléments pour aider à la reconstruction des traces mnésiques dégradées (voir Chapitre 3, partie 2). Ainsi, les représentations LTM ne peuvent impacter les traces mnésiques stockées à court terme que lorsque l'attention est disponible, permettant leur reconstruction.

Afin de mieux explorer ce questionnement, les représentations impliquées en LTM
et les effets de connaissances à long-terme font l'objet du Chapitre 2. Le Chapitre 3
s'intéresse ensuite aux différentes hypothèses proposant une explication quant à
l'utilisation de ces représentations à long-terme dans des tâches de WM.
Résumé du Chapitre 1

La WM permet le maintien et le traitement d'information sur de courtes périodes. Elle est dynamique et le partage de ressources entre les processus de traitement et ceux de maintien est essentiel. Il existe plusieurs conceptions théoriques présentant WM et LTM avec la première comme la partie activée de la seconde ; ou comme deux systèmes de mémoire séparés.

Traitement et maintien en WM nécessitent une certaine disponibilité attentionnelle. Ces deux processus se partagent donc constamment cette ressource générale. Le temps représente également un facteur déterminant dans le maintien en WM. Il est donc possible de calculer un coût cognitif pour chaque tâche selon son contexte de présentation et le temps qu'elle nécessite pour être réalisée. On peut alors imaginer des tâches à fort ou faible coût cognitif en fonction du temps qu'elles accordent à la réactivation du contenu à maintenir en WM. Les tâches secondaires imposées dans une tâche de WM peuvent donc répondre à des objectifs variés et peuvent s'intégrer à différents paradigmes d'expérimentation.

La répétition articulatoire et le rafraichissement attentionnel constituent les deux mécanismes de maintien observables en WM, mais fonctionnent de manière indépendante. La répétition articulatoire correspond à une articulation subvocale des éléments verbaux à maintenir. Une articulation concurrente compromet grandement son utilisation. Le rafraichissement attentionnel permet de ramener les éléments à maintenir dans le focus attentionnel pour contrecarrer leur déclin. Ce mécanisme est reconnu comme étant déterminant mais sa nature et son fonctionnement exacts restent encore sujets à de nombreuses interrogations.

Les différents modèles théoriques reconnaissent unanimement que les effets de LTM sont bénéfiques aux performances de rappel en WM. Cependant, ils s'opposent sur la façon dont l'attention pourrait en médiatiser les effets, conduisant à des hypothèses contrastées. Enfin, l'âge constitue également un facteur indicatif de la manière dont l'attention est utilisée et dont la LTM est impliquée dans le rappel en WM.
<figure><img src="image_18.png" /></figure>
# Chapitre 2. La mémoire à long-terme : Représentations et processus de rappel

La mémoire à long-terme (LTM) se différentie de la mémoire de travail (WM) évidemment par sa capacité à garder des représentations disponibles sur de très longues périodes. La WM constitue la porte d'entrée permettant l'accès à ces représentations. Au fil des expériences de vie, la LTM s'enrichit de nouvelles représentations. En compilant nos apprentissages, le contenu de la LTM définit une grande partie de notre personnalité. Il est aussi possible de mémoriser quelque chose sans même en être conscient (French & Cleeremans, 2002). Mais la plupart des apprentissages sont complexes et nécessitent d'y porter une attention consciente. La LTM permet de ne pas recommencer chaque apprentissage en permanence et s'étoffe au fil du vécu. Ce chapitre développe l'organisation et les caractéristiques propres à la LTM. Les représentations qui y sont créées, leurs différences, moyens d'encodage et de rappel, ainsi que des modèles probabilistes permettant de mesurer les paramètres de ces différents points y sont traités.

## Partie 1. Temporalité et contenu de la LTM : Une organisation hiérarchique

La LTM est principalement affectée par l'oubli, le vieillissement et les effets d'interférences. Les premières études sur l'oubli ont été menées par Ebbinghaus (1885/1913) qui a montré que les représentations en mémoire risquent principalement de disparaître durant la première heure qui suit l'apprentissage. Après ce délai, le déclin se fait plus lentement, à l'exception des souvenirs autobiographiques qui montrent toujours une courbe d'oubli plus faible (Rubin & Wenzel, 1996; Rubin et al., 1986). Le déclin de la mémoire, qu'il suive un cours normal ou pathologique (e.g., en cas de
syndrome de Korsakoff, de maladie d'Alzheimer, d'amnésie liée à une lésion cérébrale, etc.), est commun à tous les êtres humains. Des effets d'interférences sont également responsables du déclin des souvenirs en détériorant nos capacités à les intégrer ou à les adapter correctement selon les nouvelles informations. Il est en effet difficile de discriminer toutes les informations parmi toutes celles que nous emmagasinons chaque jour. De plus, si elles deviennent trop ancrées en mémoire, ces interférences peuvent parfois être trop fortes pour réussir à les corriger facilement (Chandler, 1989). Chaque francophone a ainsi au moins une connaissance qui persiste à dire « Si j'aurais su » sans parvenir à corriger cette faute de conjugaison, tout comme nous avons tous de la difficulté à retrouver nos affaires après avoir changé notre système de rangement. Ces représentations plus anciennes et plus solides entrent en concurrence avec les nouvelles représentations, créant alors de l'interférence proactive. De plus, des représentations qui se ressemblent trop ont tendance à se mélanger plus facilement que des informations disparates (voir Collins & Loftus, 1975).

Une grande variété d'informations est stockée dans notre LTM., e.g., les détails de nos dernières vacances, le théorème de Pythagore, les informations nécessaires pour faire du ski, etc. La masse d'informations est impressionnante. Une organisation en plusieurs systèmes internes à la LTM est donc nécessaire (Atkinson & Shiffrin, 1968; Tulving, 1989). Schacter and Tulving (1994) identifient trois critères pour l'identification d'un sous-système de la LTM. Premièrement, chaque système est dévolu à un certain type de représentations (sémantiques, procédurales, etc.). Ensuite, chaque système gère son type de représentations selon ses propres règles de fonctionnement. Chacun est également associé à un système neuronal, les plus connus étant l'amygdale pour les réponses émotionnelles et le lobe temporal médian pour les mémoires déclaratives. Enfin, chaque
système doit se distinguer clairement des autres pour être considéré comme tel. La LTM se distingue ainsi en deux catégories principales : La mémoire déclarative et la mémoire non-déclarative, elles-mêmes constituées de sous-systèmes. La sévérité des troubles amnésiques (Corkin, 1984; Milner et al., 1968; Shallice & Warrington, 1970) et l'étude des apprentissages implicites et explicites permettent de distinguer empiriquement ces deux sous-catégories de LTM.

La mémoire déclarative comporte la mémoire sémantique, qui compile les connaissances ; et la mémoire épisodique qui contient les souvenirs des événements du vécu (Tulving, 1985a, 1985b, 1989). Ces contenus peuvent être décrits verbalement, d'où le nom de « déclarative » (Graf & Schacter, 1985). A l'inverse, la mémoire non-déclarative n'implique pas nécessairement de représentations conscientes et verbalisables car elle regroupe les mémoires implicites (Schacter et al., 2000). La mémoire non-déclarative inclut la mémoire procédurale, qui contient les habilités et les représentations de type perceptuelles (amorçage, apprentissages associatifs et non-associatifs).

Il est donc clair qu'il existe plusieurs types de représentations en LTM. Notre intérêt dans ce travail porte sur la définition des représentations récupérées en LTM pour servir dans des tâches de WM et comment ainsi que sous quelles conditions celles-ci sont récupérées. Ce travail propose une approche globale dans l'examen de cette question des relations entre LTM et WM. L'utilisation et la comparaison de prédictions de modèles théoriques ont été privilégiées dans une approche qui se veut constructive. Une théorie clé au sein de ce questionnement est la théorie des traces floues qui définit les deux types de représentations impliquées en mémoire.
## Partie 2. La théorie des traces floues

La théorie des traces floues (FTT, de l'anglais Fuzzy-trace theory) crée par Valérie F. Reyna et Charles Brainerd est une théorie phare dans l'explication de plusieurs phénomènes de mémoire et de raisonnement. La FTT s'appuie sur deux représentations différentes qui sont encodées, stockées, rappelées (et parfois oubliées) en parallèle pour chaque information rencontrée : Les représentations verbatim et les représentations gist. Les traces verbatim sont des représentations des détails exacts de l'information - sa forme de surface. Elles sont précises et quantitatives. Les représentations gist contiennent le sens général de l'information. Elles sont vagues et qualitatives, car elles dépendent de l'interprétation qui en est faite. Des variables comme le contexte culturel et émotionnel, ainsi que le niveau d'éducation influent la formation des représentations gist. Reyna (2012b, 2021) donne l'exemple de l'information exprimée ainsi « *Les enfants (2 mois – 18 ans) des parents qui ont refusé la vaccination ont 23 fois plus de chances de contracter la maladie que les enfants qui ont été vaccinés* ». De cette information, on peut retirer une représentation verbatim « *23 fois plus de chances* » et une représentation gist « *Le risque est énormément plus élevé* ». Cette double représentation est encodée à partir de la même information de base et les deux traces sont nécessaires dans le traitement. Du fait de sa nature détaillée et exacte, les représentations verbatim permettent un traitement analytique de l'information. Parallèlement, un traitement plutôt basé sur la familiarité est permis par la nature floue et globale des représentations gist.

La FTT distingue donc ces deux types de représentations essentielles du sens de l'information (précises vs., globales). La théorie a été développée au fil de nombreuses études empiriques traitant majoritairement des domaines de la mémoire et de la prise de décision (pour ce dernier domaine, voir Weber & Johnson, 2009). La FTT est également
soutenue par la neuroscience. Les bases de la FTT ont été étudiées sur une large variété
de tâches mettant en évidence l'existence des représentations verbatim et gist, leur
distinction, indépendance et impact sur différents types de traitement (voir Figure 7).

<figure><img src="image_19.png" /><figcaption>*Figure 7. Principes de la FTT tels que testés dans la recherche sur la mémoire, jugement et prise de décision. Adaptée de Reyna (2012a).*</figcaption></figure>

Les représentations verbatim sont donc essentielles à la représentation précise des
informations et à leur traitement analytique. Le raisonnement cognitif recours aux mêmes
représentations (Reyna & Brainerd, 1992, 1995). Si la tâche nécessite une précision des
informations, les représentations verbatim sont d'office privilégiées pour leur précision
et pour rejeter les interférences possibles qui pourraient être générées par les
représentations gist. Si les gist venaient à prédominer sur les verbatim dans ce contexte,
on constate alors l'apparition de faux souvenirs (Reyna & Kiernan, 1995). La
reconnaissance d'un item peut découler autant de représentations verbatim que de gist.
Dans le premier cas on reconnaît l'item comme étant « vrai » ou « ancien » grâce au
souvenir littéral qu'on en a gardé, dans le second en reconnaissant sa cohérence dans le
contexte (Brainerd et al., 2009; Reyna & Mills, 2007). Les instructions données durant la
tâche peuvent conduire à favoriser l'une ou l'autre des représentations. Le délai a
également son importance. Plus le temps entre la présentation d'une information et sa
reconnaissance est long, plus les représentations gist seront favorisées, étant plus stables
et plus faciles à rappeler après de longs délais (Reyna, 2008; Reyna et al., 2006). Il est donc
normal que les détails de ce type de tâche soient particulièrement étudiés dans les
situations de témoignages où le rappel d'informations précises, littérales et dénuées
d'interprétation est primordial. A l'inverse, résumer et interpréter le contenu d'un livre
nécessitera préférablement l'implication de représentations gist.

Ainsi, lorsque la tâche ne nécessite pas de compréhension précise, elle repose plutôt
sur les représentations gist, qui ont alors la double utilité de servir à la compréhension et
à rejeter les réponses basées sur un sens littéral. Ceci est tout autant utile à la
compréhension de grande poésie que de paroles de la vie de tous les jours. Le poème
« *Tout ce qui est or ne brille pas* »<fnref n="1" /> ne peut être compris correctement s'il est interprété
littéralement, à commencer par son titre. Dans ce contexte-là, les représentations gist
surpassent les verbatim (Reyna, 1996). Dans tous ces types de tâches, le choix se fait entre
accepter l'information présentée dans sa littéralité ou n'en accepter que le sens. Il est
enfin possible qu'une tâche ne nécessite pas de représentations en particulier, bien
qu'elles ne soient créées automatiquement pour chaque information. Le choix est alors
fait spontanément en fonction de quelle représentation est la plus efficace dans le cadre
présenté (Reyna, 2013; Reyna & Brainerd, 2011; Reyna & Rivers, 2008). Passé
l'adolescence, les représentations gist sont plus souvent privilégiées, tout

<footnote n="1">¹ Traduit de Tolkien, J. R. R. (1954). *The fellowship of the ring*. George Allen & Unwin. Livre I, Chapitre 10.</footnote>
particulièrement en cas de plus grande expertise dans le domaine en question (Reyna & Lloyd, 2006). Il suffit donc finalement de peu de principes pour couvrir un large panel de tâches de mémoire, raisonnement, jugement et prise de décision (voir Reyna, 2012a pour une revue complète).

Cette utilisation prépondérante des traces gist est à l'origine des faux souvenirs (Brainerd & Reyna, 2002; Reyna & Brainerd, 1998; Reyna et al., 2016). Ces représentations sont effectivement susceptibles d'être confondues (car groupées par significations) ou sujettes à intrusion d'autres souvenirs similaires. Les deux types de traces sont donc impliquées en fonction de la demande de la tâche, mais également stockées et récupérées séparément (Reyna & Brainerd, 1995, 1998). Le Chapitre 6 aborde plus en détail la manière dont la disponibilité des mécanismes attentionnels affecte l'apparition des faux souvenirs. La FTT se complémente par l'ajout de modèles mathématiques capables de distinguer et d'estimer la présence de représentations verbatim et gist dans une tâche de mémoire, ainsi que les faux souvenirs.

## 2.1. Les faux souvenirs

La mémoire est un système dynamique en perpétuel changement et construction. Les faux souvenirs peuvent se former à chaque étape de la mémorisation, soit l'encodage, le stockage et le rappel (Begley & Brant, 1994; Hyman & Loftus, 1998). L'intervalle de temps entre l'événement et le rappel du souvenir joue un grand rôle dans la transformation du souvenir. Si cet intervalle est court, le risque de confusion est plus faible (Tousignant et al., 1986). Les faux souvenirs ont également tendance à rester stables une fois formées, contrairement aux vrais qui déclinent plus rapidement (Brainerd et al., 2011). On se remémore alors une information ou un événement auquel on n'a en
fait jamais été confronté. Il est donc possible pour des participants adultes de se souvenir avoir rencontré les personnages Bugs Bunny et Ariel à Disney World durant leur enfance, rencontres impossibles du fait de l'appartenance du lapin à un autre studio d'animation et de l'introduction du personnage de la petite sirène à une date ultérieure à leur visite dans le parc d'attraction (Braun et al., 2002).

Contrairement à une croyance répandue dans le grand public, la mémoire n'est donc pas un centre de stockage permanent où même les souvenirs les plus anciens peuvent être accessibles dans leurs formes exactes, que ce soit volontairement ou par des moyens de stimulations cérébrales ou d'hypnose (Loftus & Loftus, 1980). Certains souvenirs disparaissent et le monde du marketing a autant fait que celui de la recherche pour démontrer qu'il suffit de peu d'éléments pour les recouvrer, les mettre à jour, influencer les émotions qui en découlent ou même en créer de nouveaux (Braun et al., 2002; Loftus, 2003).

Mais au-delà d'événements bénins, l'émergence de faux souvenirs ou d'altérations mnésiques peuvent se manifester dans des situations plus graves, comme dans les cas de stress post-traumatique (Dégeilh et al., 2013). Le risque d'apparition de faux souvenirs augmente également à la fin de l'adolescence. (Brainerd, Reyna, et al., 2002; Holliday et al., 2008, 2011). En effet, les enfants ne disposent pas encore des compétences et connaissances nécessaires pour détecter spontanément les connexions de sens entre événements ou éléments. Ils sont donc moins sensibles aux faux souvenirs qui impliquent des relations de sens (Reyna & Brainerd, 2011). Toutes ces informations font des faux souvenirs un champ important des domaines judiciaires et médicaux, mais nous apportent également des éléments de réponse quant au fonctionnement de la mémoire.
Ainsi, on observe souvent lors d'une expérience le rappel ou la reconnaissance d'items non-présentés lors de la phase d'étude. Ce phénomène a été largement étudié grâce au paradigme Deese-Roediger-McDermott (DRM, Deese, 1959; Roediger & McDermott, 1995). Ce paradigme présente des listes de plusieurs mots fortement associés sémantiquement par un même thème (e.g., chant, concert, violon, piano, note, etc.) mais sans présenter le mot-thème qui les relie tous (dans l'exemple, musique). Les études rapportent une hausse de rappels erronés ou de fausses reconnaissances de mots associés à ce thème, et du mot-thème tout particulièrement. En comparaison, les listes qui ne présentent pas cette similarité sémantique induisent significativement moins de faux souvenirs (Brainerd & Reyna, 2005; Gallo, 2006).

La FTT donne un cadre théorique expliquant de l'apparition de ces faux souvenirs. Les représentations verbatim permettent de rejeter les distracteurs interférant avec les souvenirs corrects, alors que l'utilisation de représentations gist tend plutôt à accepter les distracteurs cohérents. Ainsi, les représentations verbatim de chant, concert, violon, piano et note permettent de rejeter le distracteur musique si elles sont plus fortes que les représentations gist qui ont été créées par ce contexte répété (voir Brainerd & Reyna, 2005; Reyna et al., 2016). La proportion de rappels erronés ou fausses reconnaissances de distracteurs cohérents est presque aussi élevée que la proportion de rappels et de reconnaissances corrects. Brainerd et Reyna (2002) montre qu'en cas de vrais souvenirs, les représentations gist et verbatim se sont renforcées mutuellement. Dans le cas de faux souvenirs en revanche, les deux types de traces s'opposent, les gist formant des faux souvenirs et les verbatim les supprimant. La phénoménologie, c'est-à-dire l'expérience consciente d'un souvenir comme étant vif (verbatim) ou vague (gist), a beaucoup été utilisé dans la distinction des deux types de représentations impliquées dans une certaine
tâche, tout particulièrement dans le cadre de témoignage (Brainerd et al., 2001). Le renforcement des représentations gist, par exemple par la présentation répétée de distracteurs se rapportant tous au même champ sémantique, augmente le flou dans la sensation de souvenirs généralement associé à ces représentations plus vagues. Certains biais de raisonnement, de jugement et de prise de décision, ainsi que l'âge, peuvent également augmenter le raisonnement basé sur les représentations gist, soit une pensée basée plutôt sur l'intuition que sur la rationalité (voir notamment Tversky & Kahneman, 1983 à propos des biais de conjonction, de représentativité et de formulation; et Wessel et al., 2013 sur les stéréotypes sociaux). Dans tous les cas, les représentations gist sont à l'origine de l'apparition spontanée de faux souvenirs.

La *FTT* permet donc de différencier l'encodage et l'accès à deux types de représentations fondamentalement différentes. Verbatim et gist ont toutes deux un impact contrasté sur l'apparition de faux souvenirs et leur degré d'implication peut varier en fonction des demandes de la tâche, de potentiels indices de récupération et des modalités de présentation des informations sur lesquelles sont formées ces représentations. On peut se demander cependant quelle est la part relative de chaque type de représentations dans certaines tâches, comment celles-ci sont impliquées dans l'apparition de faux souvenirs, si elles sont impactées par un coût cognitif, etc. Afin de répondre à un nombre infini de questions et préciser toujours plus nos connaissances sur ces représentations verbatim et gist, des modèles de mesure ont été créés.

## 2.2. Distinguer gist et verbatim : Modèle de reconnaissance conjointe

Les modèles multinomiaux en arbres de traitement (*MPT*, de l'anglais *Multinomial Processing Tree*) permettent de quantifier les processus cognitifs qui sous-tendent
certains comportements. La méthode d'échantillonnage Monte-Carlo par chaînes de Markov régit les fréquences observées pour un set de réponses prédéfinies. En somme, les *MPT* définissent un nombre de succès possibles sur une action sur la base d'essais successifs, ainsi que la probabilité pour qu'une action transite d'un état vers un autre sans jamais retourner à son état initial. Les modèles à seuil unique (1HT, Swets, 1961), à deux seuils (2HT, Snodgrass & Corwin, 1988) et à seuil bas (Krantz, 1969) ont été des *MPT* de base pour l'évaluation des processus impliqués en reconnaissance, assumant progressivement plusieurs seuils définissant l'état des souvenirs. Au fil de notre compréhension des processus, les *MPT* ont été largement développés afin d'explorer plus en profondeur ces processus qui sous-tendent le fonctionnement cognitif et tester les hypothèses sur lesquelles se basent ces modèles (pour une revue récente, voir Erdfelder et al., 2015). Parmi eux, les modèles trichotomiques du rappel (Brainerd et al., 2009) et de reconnaissance conjointes (Brainerd et al., 1999), deux modèles dont la fiabilité a été éprouvée à de nombreuses reprises et que nous avons pu utiliser dans les études présentées dans ce travail de thèse aux Chapitres 6 et 7.

Le modèle de reconnaissance conjointe (CR) est directement issu de la *FTT* et permet d'opérationnaliser de manière directe la distinction entre représentations gist et verbatim au sein de la *FTT* (Brainerd et al., 1999; Brainerd et al., 2001; Reyna & Brainerd, 1998). Ces paramètres estimant les représentations verbatim et gist proviennent des processus observés de jugement de similarité versus de jugement d'identité. Le modèle s'appuie en effet sur des performances de reconnaissance d'items et leur classification entre « item reconnu comme cible » et « item jugé comme relié à une cible » pour fournir des données statistiques permettant d'évaluer la fiabilité des hypothèses posées sur les paramètres évalués. Au terme de l'étude d'une liste d'items, les deux choix possibles pour
catégoriser un item lors de la phase de reconnaissance de paradigmes classiques sont généralement *Ancien* (i.e., cible) vs *Nouveau*. Le modèle *CR* ajoute cette troisième option « relié à la cible » correspondant à la condition dans laquelle un item nouveau peut être relié ou non à un item cible. Le seul souvenir de l'item cible ne suffit donc pas à la tâche, il faut y ajouter le souvenir du contexte (sémantique, phonologique, etc., selon l'instruction donnée). L'application du modèle *CR* permet alors de distinguer trois processus lors de la phase de récupération : Le souvenir de la cible (verbatim), le souvenir du contexte (gist) et les biais de réponse. La récupération de traces verbatim mène toujours à une bonne reconnaissance des items cibles et des items relié. A l'inverse, les traces gist peuvent conduire à la formation de faux souvenirs, car la similarité entre les items distracteurs reliés et les items cibles peut mener à considérer des distracteurs reliés comme d'anciennes cibles. Par exemple, le distracteur *plume* pourrait facilement être faussement catégorisé comme item cible si le gist *oiseau* est présent en mémoire.

Manipuler certaines variables influe également sur les paramètres en augmentant ou diminuant les probabilités de récupérations gist ou verbatim. Par exemple, l'augmentation du nombre de présentations d'un même item renforce la probabilité de récupération d'une trace verbatim de celui-ci, mais sans impact sur la récupération gist qui se suffit d'une seule présentation pour se constituer (Brainerd, Reyna, et al., 2003). La récupération des informations gist reste également possible durant plusieurs jours après l'étude d'une liste d'items, alors que la force des représentations verbatim sur les mêmes items diminue avec le temps (Brainerd et al., 1999; Brainerd, Reyna, et al., 2003). Le recours aux représentations gist dans la récupération de souvenirs augmente également fortement chez les personnes âgées, un effet provenant du fait que les représentations verbatim sont plus fortement affectées par l'âge (Abadie et al., 2021). Cette dernière
observation met d'ailleurs en lumière l'importance d'outils tels que le modèle CR, car elle permet de tester des hypothèses théoriques (voir notamment Brainerd & Reyna, 2004; Brainerd & Reyna, 2015; Reyna & Brainerd, 2011). Les caractéristiques du matériel présenté impactent également les paramètres observés. Ainsi, des items à valence émotionnelle plutôt que neutres (Howe et al., 2010; Ochsner, 2000), un niveau de traitement plus profond (Lindsay & Kelley, 1996) ou la similarité sémantique au sein de la liste d'items à étudier (Stahl & Klauer, 2008) tendent à augmenter la propension de faux souvenirs (voir également Abadie et al., 2013; Abadie et al., 2016; Rhodes & Anastasi, 2000; Thapar & McDermott, 2001; Toglia et al., 1999 sur le long-terme; et Dewhurst et al., 2009 sur le court terme; Chang & Brainerd, 2021 pour une revue).

Stahl and Klauer (2008) proposent une version simplifiée du modèle CR (SCR de l'anglais *Simplified Conjoint Recognition*). Là où le modèle CR originel de Brainerd et al. (1999) nécessitait la formation de trois groupes de participants (une par consignes en tâche de reconnaissance), le SCR peut tous les regrouper dans un seul groupe de participants tout en suivant cette même consigne de reconnaissance entre items *cibles*, *reliés* et *non-reliés* du paradigme CR original. Un paramètre de conjecture supplémentaire (a) est également ajouté par rapport au modèle originel pour estimer le jugement d'un item déjà catégorisé comme familier. La Figure 8 représente les processus impliqués lors du jugement d'un item selon le modèle SCR. Ainsi, lorsqu'un item cible est présenté, sa représentation verbatim peut être récupérée et la reconnaissance de cet item cible en tant que cible est alors correcte (probabilité exprimée en $V_t$). Si la trace verbatim de la cible ne peut pas être récupérée ($1- V_t$), le gist peut potentiellement l'être (probabilité $G_t$). Si tel est le cas, l'item est catégorisé comme familier. Reste ensuite à catégoriser l'item comme cible (probabilité a) ou comme distracteur relié (probabilité $1-a$). Si la récupération de la
trace gist a également échoué $(1-V_t) \times 1-G_t$), il faut d'abord catégoriser l'item comme familier (b) ou nouveau (1-b) avant d'appliquer le paramètre a. Le même pattern de procédure s'applique pour un item relié. En revanche, pour un item non-relié, aucune trace verbatim ou gist ne peut être récupérée, l'item présenté n'ayant jamais été présenté dans la liste d'étude. La classification de ce type d'item se base donc uniquement sur les paramètres b et a. L'Annexe B regroupe toutes les équations correspondant aux probabilités de reconnaissances possibles dans le modèle SCR et les équations pour chaque paramètre du modèle.

<figure><img src="image_20.png" /><figcaption>Figure 8. Arbre de probabilité du modèle SCR. Les rectangles de gauche représentent les items à mémoriser, ceux de droites indiquent les réponses données au moment de la tâche de reconnaissance. Les processus cognitifs sont $V_i$ pour verbatim, $G_i$ pour gist, avec les indications $t$ pour item cible (*target*) et $r$ pour item relié. Le paramètre $b$ représente la probabilité de répondre que le sens de l'item est familier ou nouveau (non-relié) en l'absence de traces mnésiques. Le paramètre $a$ représente la probabilité de répondre que l'item jugé comme familier était un item cible ou un item relié en l'absence de traces mnésiques. Les indications dans les ovales indiquent le processus en cours à chaque embranchement. Adapté de Stahl and Klauer (2008).</figcaption></figure>
De nombreuses études ont été réalisées au moyen des modèles CR et SCR, seuls modèles actuellement capables de différencier les vrais des faux souvenirs. Brainerd, Bialer and Chang (2021) compile un corpus de plus de 500 ensembles de données de reconnaissance conjointe et observe leurs prédictions et résultats dans une méta-analyse. Ce corpus d'études se classe en trois groupes principaux. Les prédictions quant aux relations entre paramètres observés (verbatim, gist et paramètre de conjecture a et b) ; la latitude dans laquelle peuvent agir ces paramètres et leur localisation spatiale en termes neurologiques. Les résultats de cette méta-analyse convergent vers la présence d'une double représentation de l'information. Les applications de modèles mathématiques sur les données démontrent bien les contributions aux performances de mémoire des représentations verbatim et gist, et tout particulièrement dans la formation de faux souvenirs (Brainerd et al., 2009; Reyna et al., 2016).

Stahl et Klauer (2008) ont conduit plusieurs études précisant les modulations des représentations verbatim et gist dans les jugements d'identité et de similarité d'items. Ils constatent notamment que présenter deux fois un item durant une phase d'apprentissage augmente la récupération des représentations verbatim pour ces items en comparaison avec ceux qui n'ont été présentés qu'une seule fois. Ce double temps d'exposition favorise la formation de représentations verbatim, mais une seule suffit à créer des représentations gist qui ne sont ensuite pas affectées par des présentations répétées. En revanche la manipulation du matériel au sein de la liste à mémoriser peut impacter les représentations gist et le jugement basé sur la similarité. Dans une nouvelle expérience, Stahl et Klauer (2008) proposent à leurs participants des listes de mots cible reliés au sein d'une même catégorie sémantique (e.g., *pomme* et *poire* dans la catégorie *fruit*). Ils constatent que la répétition d'une catégorie sémantique augmente la récupération des représentations gist et donc l'application d'un jugement d'item sur la base d'un jugement
de similarité. La division de l'attention entraîne quant à elle une diminution des représentations verbatim associées aux cibles (Brainerd, Payne, et al., 2003; Odegard & Lampinen, 2005) et l'âge modifie également nos préférences d'utilisation entre représentations verbatim et gist, nous dirigeant vers une préférence des jugements de similarité gist une fois l'adolescence passée (voir Brainerd et al., 2008; et Holliday et al., 2011 pour une inversion développementale de cet effet; Reyna & Brainerd, 2011). En somme, les modèles CR et SCR permettent l'observation statistique de différentes variables sur les représentations verbatim et gist.

## Partie 3. Processus de double récupération dans le rappel des traces en mémoire

« Et tout d'un coup le souvenir m'est apparu. Ce goût c'était celui du petit morceau de madeleine (...). Mais, quand d'un passé ancien rien ne subsiste, après la mort des êtres, après la destruction des choses, seules, plus frêles mais plus vivaces, plus immatérielles, plus persistantes, plus fidèles, l'odeur et la saveur restent encore longtemps, comme des âmes, à se rappeler, à attendre, à espérer, sur la ruine de tout le reste, à porter sans fléchir, sur leur gouttelette presque impalpable, l'édifice immense du souvenir ». La madeleine de Proust dans son roman de 1913 évoque la réminiscence d'un souvenir à partir d'éléments partiels. Dans son cas, le goût de la madeleine évoque des souvenirs d'enfance. Des souvenirs peuvent ainsi être récupérés, inconsciemment ou non, à partir d'odeurs, de goûts, de couleurs, d'éléments de vie, de gestes, de lieux, etc. Ce processus de restauration de l'ensemble d'un souvenir à partir d'un élément de celui-ci se nomme la redintegration<fnref n="2" />.

<footnote n="2">² Terminologie en anglais difficilement traduisible par des termes en français qui ne correspondraient pas déjà à d'autres phénomènes existants. La redintegration s'apparente à un processus de reconstruction des informations. Ce processus est décrit plus avant en Chapitre 3, partie 2.3.</footnote>
Ce processus agit juste avant la production de la réponse (Hulme et al., 1999; Hulme et al., 1997). Les études impliquant un matériel verbal observent qu'une pré-connaissance de la structure phonologique des mots à mémoriser facilite le processus de redintegration (Hulme et al., 1991; Hulme et al., 1995; Schweickert, 1993; Schweickert et al., 1999). De plus, la familiarité avec le matériel à rappeler (par exemple l'identification lexicale de mots vs non-mots) améliore également cette récupération à partir d'éléments partiels (Hulme et al., 1999; Hulme et al., 1997; Kowialiewski & Majerus, 2018b). Il s'agit de l'expérience que nous faisons lorsque les premières notes d'une chanson nous en rappellent les paroles. La redintegration (ou reconstruction) fait partie des hypothèses qui expliqueraient l'influence des connaissances à long-terme sur les performances en WM. Cette hypothèse est discutée plus avant dans le Chapitre 3 de ce travail de thèse et fait l'objet d'hypothèses dans l'étude présentée en Chapitre 6.

**3.1. Accès direct et familiarité**

Mandler (1980) différencie pour la première fois les processus de récupération en mémoire en deux catégories : l'accès direct (aussi nommé recollection) et la familiarité (ou non-recollection). L'accès direct permet la récupération consciente et directe des informations, à l'inverse de la familiarité qui se base plutôt sur l'estimation d'un sentiment de déjà-vu. Le jugement de familiarité s'opère rapidement par rapport à l'accès direct qui est plus élaboré et explicite (pour une revue complète, voir Yonelinas, 2002). La récupération d'un souvenir sur la base de familiarité peut nous conduire à reconnaître une personne sans se rappeler de son nom. Plusieurs paradigmes ont été développé afin de dissocier les processus de recollection et de familiarité dans des tâches de reconnaissance (Nyberg et al., 1996; Tulving, 1982, 1985b; Tulving & Schacter, 1990). Parmi eux, le paradigme Remember / Know (en français Se rappeler / Savoir; Gardiner,
1988; Tulving, 1985b) dans lequel il est demandé aux participants de décrire leur expérience de récupération du souvenir d'une manière proche de la phénoménologie décrite précédemment; dans le modèle de Jugement de Confiance de Yonelinas (1994, 1997, 1999; 2002; Yonelinas et al., 1996) où l'accès direct dépend d'abord de la force de la trace mnésique; et dans la Procédure de Dissociation des Processus (PDP, de l'anglais *Process Dissociation Procedure*) de Jacoby (1991, 1998) qui oppose les deux processus pour en estimer les taux d'application. Plusieurs études les appliquent et montrent une indépendance entre le processus d'accès direct et celui de familiarité au moment de la récupération (pour une revue, voir Yonelinas, 2002). L'utilisation de l'accès direct diminue notamment avec l'âge, mais pas celle de la familiarité (Benjamin & Craik, 2001; Jennings & Jacoby, 1993, 1997). De plus, seul le processus d'accès direct est affecté par des variables telles que la pression temporelle ou le coût cognitif de la tâche (Benjamin & Craik, 2001; Jacoby, 1991).

Malgré des apports empiriques importants, une faiblesse notable du paradigme *Remember / Know* et du modèle de Jugement de Confiance repose sur leur aspect métacognitif<fnref n="3" />. Les consignes données aux participants sont primordiales à la bonne exécution des tâches imposées et la dissociation des processus par les participants ou selon leurs dires est complexe (voir Richardson-Klavehn et al., 1992; Richardson-Klavehn et al., 1994). On peut aussi se demander si les réponses indiquant un processus de familiarité découlent véritablement de ce processus ou ne sont pas simplement un jugement du souvenir dont l'accès direct a été qualitativement plus faible qu'un autre (Gardiner & Parkin, 1990).

<footnote n="3">³ La métacognition se définit comme le fait de penser à ses propres pensées. Elle permet de contrôler, réguler et évaluer ses propres activités cognitives.</footnote>
Les études impliquant les paradigmes précédemment évoqués (PDP, *Remember / Know*, Jugement de confiance) permettent d'aborder plusieurs questions empiriques. Leurs résultats soutiennent notamment l'existence d'une double récupération dans le rappel. Cependant, la fiabilité de ces résultats est quelque peu amoindrie par les faiblesses méthodologiques ou statistiques de ces paradigmes. Tout comme pour l'évaluation des représentations gist et verbatim, un nouveau modèle *MPT* a été développé afin de distinguer les processus impliqués dans la récupération.

## 3.2. Distinguer accès direct, reconstruction et jugement de familiarité : Modèle Trichotomous Theory of Recall

Barnhardt et al. (2006) mêlent les estimations des processus d'accès direct et de reconstruction avec l'observation de l'ordre des mots dans un rappel libre par leurs participants. Leur première étude proposait une liste de 20 mots de la même catégorie sémantique (par exemple, 20 noms de capitales), au sein de laquelle étaient mélangés cinq autres mots sans aucun lien sémantique ni entre eux ni avec les 20 autres. Ils constatent que ces mots non-reliés étaient rappelés majoritairement avant les mots reliés. Ceci s'explique par la saillance contrastée de ces mots non-reliés aux autres qui passent par un processus d'accès direct car étant difficilement intégrables au processus de reconstruction qui s'applique sur les 20 autres mots reliés. Dans une seconde expérience, Barnhardt et al. (2006) reprennent les liste DRM (voir partie 2.1 du présent chapitre) selon deux conditions : Dans une première, le mot thème (par exemple *musique* pour la liste *chant, concert, violon, piano, note*, etc.) est présenté parmi les autres mots qui lui sont reliés. Dans la deuxième condition, le mot thème *musique* n'est pas présenté dans la liste, sachant qu'un rappel erroné d'un tel leurre non-présenté est courant. De fait, les chercheurs postulent qu'en cas de rappel du mot thème dans la condition où il n'avait pas
été présenté, ce rappel ne peut découler que d'un processus de reconstruction au sein
duquel le leurre a atteint un seuil satisfaisant (mais erroné) de jugement de familiarité
pour être rappelé. Dans la condition où ce leurre avait bel et bien été présenté, son rappel
peut découler autant d'un processus d'accès direct que d'une reconstruction (cette fois-ci
correcte). Cette prédiction est confirmée par les auteurs qui constatent que dans la
condition où le mot thème n'était pas présenté mais tout de même rappelé, la position du
leurre au sein du rappel était plus tardive (dû au fait qu'il a été reconstruit au moyen des
autres mots reliés et découle directement de leur association sémantique) en
comparaison avec sa position lorsqu'il s'agit d'un rappel correct (voir Brainerd et al., 2009
pour un compte-rendu d'études sur les processus d'accès direct et de reconstruction
antérieures au modèle *Trichotomous*).

En résumé, la distinction entre accès direct et reconstruction sur le rappel apporte
son lot d'informations quant à l'étude des fausses mémoires et des processus impliqués
lors du rappel. Cependant, en l'absence de modèle computationnel, ces observations
présentent les mêmes inconvénients que ceux des paradigmes évoqués précédemment :
Une mesure indirecte, interprétée et une impossibilité d'analyses statistiques directes sur
les paramètres observés. L'implémentation de ces processus par Brainerd et ses
collaborateurs en 2009 dans la théorie trichotomique du rappel (de l'anglais
*Trichotomous theory of recall*) permet alors une observation statistique de cette
récupération à double processus sur des tâches de rappel. Cette théorie est appliquée au
travers d'un modèle *MPT* permettant la différentiation des mécanismes de récupération
des représentations en accès direct des mécanismes de récupération pour les
représentations reconstruites, rejoignant ainsi un vaste panel d'études mettant en
évidence ces deux processus distincts actifs lors de la récupération (voir par exemple
Kintsch & Morris, 1965). Elle étoffe alors la distinction entre accès direct et familiarité de Mandler (1980) en l'implémentant dans un modèle probabiliste.

Le *Trichotomous* s'intègre dans la *FTT* aussi bien que les modèles *CR* et *SCR* développés précédemment. Ses spécificités d'application permettent de l'appliquer sur des données de rappels plutôt que de reconnaissances, ce qui élargit le champ des recherches possibles. Les processus de double-récupération de souvenirs et l'observation de faux souvenirs peuvent être examinés au moyen du modèle *Trichotomous* sur des paradigmes de rappels à long et à court-termes. Ces paramètres d'accès direct, de reconstruction et de jugement sont largement étudiés notamment sur le sujet du déclin de la mémoire chez les personnes âgées, que ce soit au moyen du modèle *Trichotomous* ou du paradigme *Remember / Know*. Les conclusions montrent notamment que le recours à l'accès direct diminue de plus en plus au fil du vieillissement, tandis que la reconstruction (ou familiarité selon le champ théorique) reste stable au fil du temps (voir Anderson et al., 2008; Parks, 2007; Toth & Parks, 2006).

Au sein du *Trichotomous*, les items d'une liste sont rappelés selon trois paramètre de récupération distincts : L'accès direct, la reconstruction, combinée à un processus de jugement de familiarité (Barnhardt et al., 2006; Brainerd, Payne, et al., 2003; Brainerd, Wright, et al., 2002; Reyna & Mills, 2007). L'accès direct correspond à la récupération dite recollective des traces. La seule forme de surface du mot suffit à sa récupération, comme si elle flottait encore dans l'esprit conscient, prête à être utilisée à la manière des représentations verbatim. Le rappel de ces traces est donc souvent précis et rapide, mais est toutefois davantage sensible aux interférences durant le rappel (Brainerd & Reyna, 1993; Reyna & Mills, 2007) et au déclin temporel (Reyna & Kiernan, 1994) en
comparaison au processus de reconstruction. Il est également impossible de ne stocker
que des traces accessibles en mémoire de manière directe (i.e., recollective) sans créer
une lourde charge mentale. En WM, ce processus d'accès direct peut être comparé à
l'utilisation soutenue du focus attentionnel de Cowan et al. (2005) et à la récupération
directe en mémoire primaire (analogue à la WM) de Unsworth et Engle (2007; 2007b). De
précédentes observations semblent indiquer que la WM est reliée au processus d'accès
direct (Hedden & Park, 2003; Oberauer, 2005; Unsworth & Brewer, 2009). A l'inverse, le
processus de reconstruction se compare plutôt au processus de recherche en mémoire
secondaire (analogue à la LTM) à partir d'indices (Unsworth, 2007) et montre une
prédominance d'utilisation dans les tâches de rappel à long-terme (Brainerd et al., 2014;
Brainerd & Reyna, 2010; Brainerd et al., 2009). La question de la quantification des
processus d'accès direct et de reconstruction en WM est abordée sur une série de quatre
expériences dans le Chapitre 6, pour la première fois à notre connaissance sur des tâches
d'empans complexes.

La reconstruction s'opère sur les traces qui n'ont pas pu être récupérées en accès
direct. On les nomme également « non-recollectives ». Reconstruire ces traces est plus
coûteux cognitivement parlant, plus long et nécessite de regrouper toutes les
informations partielles restantes à propos de l'information. Si l'accès direct permet
d'accéder directement aux représentations verbatim, la reconstruction permet plutôt la
récupération de traces gist. Brainerd et al. (2009) donnent l'exemple de l'information
partielle résiduelle à propos d'un item à rappeler « c'était un animal de compagnie ». Le
processus de reconstruction génère alors des candidats possibles correspondant à cette
information (par exemple, *chat*, *chien* et *hamster*, mais peu probablement *requin*) qui
contient potentiellement la bonne réponse. Ces propositions correspondent
généralement au gist invoqué par le souvenir résiduel. Si l'information partielle génère un grand panel de candidats, le processus a moins de chance d'aboutir (par exemple, *animal de compagnie* englobe moins de caractéristiques possibles qu'animal). S'applique alors le dernier processus impliqué dans la théorique *Trichotomous* : Le jugement de familiarité. Ce processus réduit la liste des candidats potentiels au rappel en opérant un contrôle de confiance sur chacun d'eux (Brainerd, Wright, et al., 2002; Reyna & Mills, 2007). Si le niveau de familiarité d'un des items candidats atteint un seuil de confiance suffisant, la reconstruction aboutit alors à un rappel (correct ou non).

La théorie *Trichotomous* distingue donc chacun de ces processus sur tous les paradigmes de rappel standards (libres, sériels, indicés ou par paires associées) et sans jamais recourir à un jugement métacognitif de la part des participants. L'influence des paramètres d'accès direct, reconstruction et jugement est exprimée dans l'Équation 2 ci-après

$$p_i(R_c) = D_i + (1 - D_i R_i J_i) \qquad (\text{Équation 2})$$

dans laquelle la probabilité de rappel correct d'un item cible $p_i(R_c)$ dépend de la probabilité que l'item soit dans un état d'accès direct $D_i$; de la probabilité de reconstruction $R_i$ et de la probabilité $J_i$ que cette reconstruction atteigne un seuil de jugement de confiance suffisant. Les paramètres de rappel pour un item se basent sur plusieurs essais *i* de rappels successifs. La théorie *Trichotomous* impose donc la mise en place d'un cycle d'étude (S) et de test de rappel (T) successifs $S_1T_1, S_2T_2, S_iT_i$. Pour chaque item, les données de succès ou d'échec de rappel à chaque essai sont compilées. La Figure 9 illustre cette équation sur un cycle de trois études et trois tests $S_1T_1, S_2T_2, S_3T_3$ et selon le modèle *Alternative error* (Erreur alternative).
<figure><img src="image_21.png" /><figcaption>**Figure 9.** Illustration de l'arborescence de la théorie *Trichotomous* pour un item. $D_1$ et $R_1$ représentent respectivement la probabilité d'accès direct et de reconstruction de l'item après le premier cycle d'étude-test $S_1$ ; $D_2$ et $R_2$ respectivement pour les cycles successifs $S_i$. $J_1$ exprime la probabilité qu'un item passe le jugement de familiarité dès $S_1$ ; $J_2$ la même probabilité pour un item devenu reconstructible après $S_2$ ; et $J_3$ cette probabilité pour un item déjà reconstruit sur deux essais successifs. Les case $A_i$ indiquent l'aboutissement du pattern de rappel « correct-erreur » emprunté par l'item (par exemple $C_1C_2C_3$ pour A1). Les case vides représentent des intersections.</figcaption></figure>
Étant donné qu'il existe trois cycles étude-test, le cheminement de chaque item peut conduire à huit aboutissements $A_i$ distincts de suites de rappels corrects ($C_i$) et d'erreurs ($E_i$) : $C_1C_2C_3$, $C_1C_2C_3$, $C_1E_2C_3$, $C_1E_2E_3$, $E_1C_2C_3$, $E_1S_2E_3$, $E_1E_2C_3$ et $E_1E_2E_3$.

L'aboutissement $A_1$ correspond à un état d'accès direct (état $L$, où $p_i(R_c) = 1$). Une conclusion de reconstruction est observée au terme des équations $A_3$, $A_5$ et $A_7$ où les traces ont été reconstruites et rappelées (état $P_G$, où $0 < p_i(R_c) > 1$), et au terme des équations débouchant aux aboutissements $A_2$, $A_4$ et $A_6$ où elles n'ont pas été rappelées avec succès malgré la reconstruction ($P_E$, où $0 < p_i(R_c) > 1$). A l'aboutissement $A_8$, ni recollection ni reconstruction ne sont observées, l'item reste donc dans un état non-appris et jamais rappelé ($U$, où $p_i(R_c) = 0$). Selon le principe des trois états absorbants de la chaîne de Markov, une fois qu'un item a quitté l'état $U$ de non-apprentissage, il n'y revient jamais. De la même manière, une fois qu'un item atteint l'état d'accès direct $L$, il ne quitte plus cet état. L'état $L$ peut être atteint directement depuis $U$ dès le premier essai de rappel ou au terme d'une ou plusieurs reconstructions $P$. Les équations détaillées pour chaque aboutissement selon l'Alternative error sont listées en Appendice A.

Cette succession de cycles d'études et de rappel s'exprime dans l'équation complète du modèle *Trichotomous* en Équation 3 ci-après :

$$ W = [L(1), P_E(1), P_C(1), U(1)] = [D_1, (1 - D_1) \qquad (\text{Équation 3}) \\ \times R_1(1 - J_1), (1 - D_1)R_1J_1, (1 - D_1)(1 - R_1)]; $$

$$ M = \begin{array}{l} L(n) \qquad \begin{array}{c|ccc} L(n+1) & P_E(n+1) & P_C(n+1) & U(n+1) \end{array} \\ P_E(n) \qquad \begin{array}{c|ccc} 1 & 0 & 0 & 0 \end{array} \\ P_C(n) \qquad \begin{array}{c|ccc} D_{3E} & (1 - D_{3E})(1 - J_{3E}) & (1 - D_{3E})J_{3E} & 0 \end{array} \\ U(n) \qquad \begin{array}{c|ccc} D_2 & R_2(1 - D_2)(1 - J_2) & R_2(1 - D_2)J_2 & (1 - D_2)(1 - R_2) \end{array} \end{array} $$
où les noms des paramètres *D*<sub>*i*</sub>, *R*<sub>*i*</sub> et *J*<sub>*i*</sub> déjà évoqués ne changent pas et où *W* indique la probabilité pour un item d'être dans un état défini de rappel (*L*, *P*<sub>*G*</sub>, *P*<sub>*E*</sub> ou *U*) et *M* la probabilité pour cet item de transiter d'un état à un autre lors des cycles successifs.

Les paramètres de chaque *MPT* tels que les modèles *CR*, *SCR* et *Trichotomous* ont été implémentés dans des programmes informatisés. Parmi les plus connus, citons *AppleTree* (Rothkegel, 1999), *MBT* (Hu, 1999), *GPT* (Hu & Phillips, 1999), *HMMTree* (Stahl & Klauer, 2007) et *MultiTree* (Moshagen, 2010). Ce dernier est actuellement avec *HMMTree* le programme fournissant les analyses de puissance a priori et post-hoc les plus accessibles d'utilisation. Les études présentées en Chapitres 6 et 7 utilisent *MultiTree* pour observer les effets de variables sur le rappel et la reconnaissance à court-terme.

## Partie 4. Une influence mutuelle entre WM et LTM

Les moyens par lesquels WM et LTM s'influencent mutuellement restent sujet à débat. Jusqu'à présent, les relations entre les deux systèmes de mémoire ont été principalement examinées par l'analyse des mécanismes qui permettent le regroupement (*chuncking*) de traces à maintenir en mémoire (Allen et al., 2009; Chen & Cowan, 2005) et des mécanismes de séquençage et de maintien de l'ordre sériel (Gupta & Cohen, 2002; Page & Norris, 1998). Les relations entre LTM et WM ont également été examinées par le prisme d'effets facilitateurs au maintien en WM découlant directement de la LTM (Hulme et al., 1997; Thorn et al., 2005) et au travers de l'implication du système langagier (système à long-terme) sur le maintien d'items verbaux à court-terme (Majerus, 2013; Service, 2009). Différentes approches pour une même conclusion : La WM et la LTM ont un impact mutuel sur le fonctionnement de l'autre.
Notre postulat de base a été d'impliquer des effets de LTM dans des tâches de WM en examinant les modulations qui pourraient être observées sur le mécanisme attentionnel en WM. L'observation du rôle de l'attention nous semble être une première étape indispensable à préciser dans l'établissement des relations entre WM et LTM. Les modèles computationnels *SCR* et *Trichotomous* développés précédemment nous permettent d'examiner les effets de modulations d'effets à long-termes et de disponibilité attentionnelles sur d'autres processus, en l'occurrence les représentations verbatim et gist ainsi que les processus d'accès direct, de reconstruction et de jugement de familiarité.
Résumé du Chapitre 2

La LTM conserve des représentations sur un délai considérablement long en comparaison à la WM. Ces représentations peuvent être de différentes natures. Dans nos études, la classe déclarative a constitué notre principale source d'intérêt du fait de la nature verbale des représentations qui y sont stockées. La LTM contient autant nos souvenirs d'expériences récentes que celles datant de dizaines d'années. Cependant, des faux souvenirs peuvent se former spontanément ou par induction du contexte.

La *FTT* apporte de nombreux éléments expliquant l'apparition de ces faux souvenirs, démontrant que pour chaque information existe deux représentations distinctes : *Verbatim* et *gist*. La forme de surface de l'information, précise et littérale, est représentée par les traces verbatim et son sens global dans les traces gist. Les deux traces permettent respectivement un traitement analytique et exact versus un traitement plus intuitif et sujet à confusion de l'information. Néanmoins, les représentations gist sont nécessaires car plus efficientes dans la vie de tous les jours, plus stables face au déclin et cognitivement moins coûteuses que les verbatim.

Les représentations verbatim permettent, lorsqu'elles sont accessibles, un accès direct à l'information (recollection). Les représentations gist sont plutôt employées dans les processus de reconstruction et de jugement de familiarité envers l'information si son accès direct n'est pas possible. Ce processus est plus long car il implique de réunir toutes les informations résiduelles à propos de l'information recherchée.

Plusieurs paradigmes expérimentaux et modèles multinomiaux permettent de quantifier la contribution relative de ces processus. Les modèles *CR* et *SCR* permettent de faire la distinction entre les représentations verbatim et gist impliquées lors d'une tâche de reconnaissance d'items en WM, ce qui est particulièrement informatif dans le cadre de l'étude des fausses mémoires. Le modèle probabiliste *Trichotomous* permet de quantifier les processus d'accès direct, de reconstruction et de jugement au terme d'essais d'études et de rappels successifs d'items en WM.

De précédentes études rapportent une utilisation prédominante du processus de reconstruction en LTM et d'accès direct en WM (voir Chapitre 6).
Chapitre 3. Comment la mémoire à long-terme affecte-elle la
mémoire de travail : Un rôle de l'attention ?

L'analogie qui prête au fonctionnement cognitif celui d'un ordinateur est parfois
utilisée pour décrire la mémoire de travail (WM) et la mémoire à long-terme (LTM). Les
utilités et limitations de ces deux systèmes mémoriels peuvent effectivement facilement
être comparées à des systèmes informatisés. Dans tout bon fonctionnement efficace, il est
nécessaire de disposer d'une base de données solide, un disque dur que représenterait la
LTM, et d'un espace de travail, une mémoire vive que représenterait la WM. Cependant, si
quelques clics suffisent pour savoir combien de giga d'espaces libres sont disponibles sur
notre disque dur et sur notre mémoire vive, connaître les limites de notre système
mémoriel cognitif est plus ardu. Au niveau humain, les limites diffèrent d'un individu à
l'autre, dépendent de notre âge et des contextes dans lesquels nous évoluons. Sur votre
ordinateur, une logique similaire se répète. Ainsi, selon l'âge, la qualité de votre machine
et les demandes que vous lui faites, l'utilisation simultanée de trop d'applications
surcharge ses systèmes. Ajoutez à cela la lecture d'une vidéo ou le changement d'un
paramètre quelconque et voilà que votre document Word non-sauvegardé depuis des
heures disparaît. Ce symptôme de capacité de traitement ralentie, ou même de crash, est
typique d'une sollicitation trop élevée de la mémoire vive et n'est pas exclusive aux
systèmes informatiques. Il est probable que vous ayez vous-mêmes vécu cette sensation
d'avoir trop de choses en tête pour pouvoir traiter les informations avec votre efficacité
habituelle. Dans ce genre de situations, une stratégie possible est d'impliquer sa LTM.
Sauvegarder son document régulièrement permet de ne pas le perdre complétement.
Transposer nos fichiers Word, Excel et PowerPoint en format PDF permet de fermer toutes
ces différentes applications pour n'en utiliser plus qu'une seule commune à tous les fichiers. Nous avons vu dans les chapitres précédents comment les systèmes de WM et de LTM fonctionnent. La question fondamentale de leur interaction est maintenant abordée dans ce nouveau chapitre. La première partie développe les effets lexico-sémantiques connus pour impacter la mémorisation, tels que les effets de fréquence, lexicalité et d'association sémantique. Ensuite, quatre hypothèses importantes au sujet des interactions entre les deux systèmes de mémoire sont étudiées.

## Partie 1. Les effets lexico-sémantiques améliorent les performances à court-terme

De nombreuses études ont démontré que le maintien en WM d'informations disposant de représentations en LTM est facilité par la présence de ces représentations (Hulme et al., 1991; Hulme et al., 2003; Loaiza, Duperreault, et al., 2015; Poirier et al., 2011; Saint-Aubin et al., 2005; Saint-Aubin & Poirier, 1999a; Saito et al., 2020; Tse, 2009; Tse et al., 2011). Par exemple, une suite de lettres formant des abréviations ou acronymes connus (e.g., SOS, SPQR, NASA, etc.) est mieux rappelée à court et à long-terme qu'une suite de lettres ne formant aucun sens connu (Cowan, 2008; Miller, 1956). Cet effet de lexicalité s'observe également sur le rappel de pseudo-homophones qui sont mieux rappelés en comparaisons à des non-mots ou des mots de langue inconnue ou éloignée (Besner & Davelaar, 1982; Jefferies et al., 2006a, 2006b) et s'étend même au rappel de mélodies non-familières (Nees et al., 2017) Hulme et al. (1991) comparent la mémorisation des mots italiens et de mots anglais en observant les performances de participants anglophones dans une tâche de WM. Ils observent un rappel plus faible pour les mots en italien, inconnus des participants. La connaissance du sens des mots augmente les performances de rappel. En effet, si leur signification est inconnue, les non-mots et les mots inconnus ne
bénéficient pas de représentations à long-terme solides pouvant appuyer le rappel en facilitant leur reconstruction. Cette absence d'identification lexicale ne facilite pas non plus un rafraichissement optimal des items concernés, contrairement aux items reliés par des représentations de LTM et qui peuvent ainsi être rafraichies rapidement, voir même en un seul ensemble, ce qui ralenti plus efficacement leur déclin (Hulme et al., 1999).

Parmi les effets lexico-sémantiques influençant le rappel, l'effet de fréquence a également été largement étudié (Hulme et al., 1997; Kowialiewski & Majerus, 2018a; Poirier & Saint-Aubin, 1996; Saint-Aubin & Leblanc, 2005; Stuart & Hulme, 2000; Watkins & Watkins, 1977). Les mots plus fréquemment utilisés dans le langage (e.g., *maison et plante*) sont plus facilement rappelés que des mots moins fréquents (e.g., *logis et mandragore*), leurs représentations LTM étant moins consolidées en fonction de leur faible utilisation. Dans la même idée, les mots plus concrets ou tangibles et dont la création d'une image mentale (effet d'imageabilité) est plus facile (e.g., *tasse et balai*) sont également mieux rappelés que les mots abstraits à l'imageabilité plus complexe (e.g., liberté et âme; Acheson et al., 2010; Bourassa & Besner, 1994; Campoy et al., 2015; Miller & Roodenrys, 2009; Romani et al., 2008; Walker & Hulme, 1999).

Ces effets des connaissances à long-terme sont robustes et s'observent autant sur les paradigmes de rappel (Besner & Davelaar, 1982; Guérard & Saint-Aubin, 2012; Hulme et al., 1991; Tse et al., 2011) que de reconnaissance (Gathercole et al., 2001; Jefferies et al., 2006b; Romani et al., 2008). Ces effets lexico-sémantiques découlent du bénéfice des fortes représentations en LTM, ainsi que de l'activation de toutes les représentations présentant des caractéristiques communes dans le réseau sémantique (Atkins & Reuter-Lorenz, 2008; Kowialiewski & Majerus, 2018a). Dans le cas des mots à haute fréquence,
l'activation de leur représentation pourrait être facilitée par une présence plus importante et plus fréquemment activée dans les réseaux sémantiques (McClelland & Elman, 1986), mais pourrait également bénéficier d'une grande présence dans les réseaux sémantiques en étant associé à davantage d'autres représentations que les mots non-fréquents (Hulme et al., 2003). La pondération entre ces deux hypothèses reste à définir (voir Saint-Aubin & Poirier, 2005; Tse & Altarriba, 2007). Kowialiewski et Majerus (2018a) montrent également que l'activation des représentations des mots cibles et celles des mots reliés se produisent de manière intuitive et donc non stratégique en WM (verbale dans cette étude).

Chez les enfants, l'effet de lexicalité a été observé dès 6 ans (Gathercole et al., 2001; Roodenrys et al., 1993), mais est moins présent chez les enfants de 5 ans (Turner et al., 2000). Majerus et Van der Linden (2003) observent une augmentation des performances de rappel de mots chez des enfants âgés de 6 à 12 ans et expliquent ce résultat par l'augmentation de la taille du vocabulaire avec l'âge. Le fait que l'apprentissage de nouveaux mots soit facilité par le stock lexical déjà présent augmente d'autant plus l'importance des réseaux sémantiques dans les capacités de mémoire des enfants.

Les connaissances à long-terme contribuent également aux performances de mémoire visuelle (Ricker & Cowan, 2010). La présentation répétée d'items visuels tels que des visages (Horton et al., 2008) ou des localisations spatiales (Couture & Tremblay, 2006) crée tout autant d'apprentissages à long-terme que la présentation répétée d'items verbaux (voir Poirier et al., 2019 pour une double-dissociation claire entre les système entre traitement verbal et visuo-spatial). Afin d'exclure l'hypothèse que cet effet de répétition ne provienne que de traces résiduelles en WM, Brady et al. (2009) recréent un
effet de fréquence avec du matériel visuel. Des couleurs appariées en paires étaient
présentées aux participants, et certaines paires apparaissaient plus fréquemment que
d'autres tout au long de l'expérience. Dans le cas de ces appariements fréquents, Brady et
al. (2009) observaient de meilleures performances par rapport aux paires plus rares (voir
également Oberauer et al., 2017). En résumé, et bien que la majorité des études sur
l'apport des connaissances à long-terme portent sur les performances à court-terme
verbales, il est clair que les performances visuelles bénéficient aussi de ces connaissances
à long-terme et qu'il reste encore à comprendre ce qui permet l'apparition de ces effets.

1.1. L'effet d'association sémantique

Dans chaque étude présentée dans cette thèse, nous avons manipulé la présence
d'effets de LTM principalement au moyen d'associations sémantiques plus ou moins
fortes entretenues entre les mots présentés (en anglais associative relatedness effect). Cet
effet apparaît en cas de haute probabilité d'association entre deux mots ou plus. Cette
probabilité se base principalement sur la fréquence de cooccurrence de ces mots dans le
langage. On peut facilement créer des listes de mots reliés autour d'un même thème au
travers d'associations libres. Ce type de tâche demande de donner un ou plusieurs mots
qui viendraient à l'esprit immédiatement en réponse à un mot thème (voir par exemple
Duscherer et al., 2009, pour des normes d'associations verbales en français; et Nelson et
al., 2004 pour des normes en anglais). Ces réponses dépendent de la force d'association
sémantique entre les mots (e.g., chien et chat sont fortement associés, alors que chien et
requin le sont peu, bien qu'intégrant la même catégorie sémantique des animaux). Cette
association se distingue d'un regroupement de mots de la même catégorie sémantique
(e.g., perruche, perroquet et moineau qui appartiennent tous à la catégorie sémantique des
oiseaux). Si on a quelques connaissances sémantiques préalables à propos des oiseaux,
les mots *moineau*, *plume* et *œuf* sont également fortement reliés entre eux par les connaissances autour des oiseaux, même s'ils n'appartiennent pas à la même catégorie sémantique (voir Thompson-Schill et al., 1998; Tse et al., 2011).

Dans une tâche de rappel immédiat, des listes de mots appartenant à la même catégorie ou sémantiquement associés entre eux seront mieux rappelées que des listes de mots sans lien sémantique (Poirier & Saint-Aubin, 1995; Saint-Aubin & Poirier, 1999a). Une hypothèse expliquant cet effet est que l'existence préalable d'un lien sémantique entre les items présentés peut faciliter à la fois l'encodage et le rappel de ces dernier. Poirier et al. (2011) comparent des listes de mots partageant ou non la même catégorie sémantique (e.g., *bleu – noir* vs., *bleu – pied*) et en variant la force de l'association entre items à l'intérieur de ces variables (e.g., *œil – noir* vs., *œil – pied*) dans une tâche de WM. Leurs résultats montrent que l'appartenance à une même catégorie sémantique (*bleu – noir* / *œil – pied*) et l'association sémantique (*œil – noir*) favorisent toutes les deux les performances, sans toutefois interagir. Ces analyses confirment de précédentes observations impliquant des effets lexico-sémantiques et suggèrent que le rappel en WM s'aide des connaissances activées de la LTM pour lui fournir des indices de récupération, notamment les propriétés sémantiques des items à rappeler. La prise de conscience des liens catégoriels ou sémantiques entre items permet de réduire le nombre de candidats possibles au rappel à un seul ou plus petit réseau sémantique. Ainsi, la réponse choisie est souvent celle qui correspond le plus aux représentations à long-terme activées (voir également Oberauer, 2009a).

Cet effet d'association sémantique a été répliqué de nombreuses fois. Il résiste autant dans des conditions où le coût cognitif de la tâche secondaire est important (Hulme
et al., 1999) que sous suppression articulatoire (Shivde & Anderson, 2011) ou quand le nombre de mots présentés augmente (Oberauer et al., 2004). Cependant, plusieurs études montrent que le maintien de l'ordre de présentation de listes de mots reliés sémantiquement est moins bon qu'en cas d'absence de lien sémantique (Poirier et al., 2011; Poirier & Saint-Aubin, 1995; Saint-Aubin et al., 2005; Saint-Aubin & Poirier, 1999a, 1999b). Cet effet n'a toutefois pas été observé systématiquement (voir Oberauer, 2009a) et mériterait donc de nouvelles investigations. La présence d'associations sémantiques au sein d'une liste de mots conduit également à l'apparition de faux souvenirs, qui augmentent avec la force des associations sémantiques (McEvoy et al., 1999; Tehan, 2010).

Notre question réside dans la manière dont ces effets de LTM peuvent être impliqués dans des tâches de WM. La majeure partie des modèles théoriques s'accordent sur l'hypothèse selon laquelle le mécanisme attentionnel joue un rôle prépondérant dans la relation entre les deux mémoires.

## Partie 2. Comment les représentations à long-terme sont-elles utilisées en mémoire de travail ?

L'attention est à la base des processus d'apprentissage et de mémorisation. On la définit comme la capacité à sélectionner et se concentrer sur des stimuli jugés comme importants (James, 1890). L'attention peut se distinguer en un processus automatique de vigilance ou en un processus actif contrôlé. Il existe en prime plusieurs catégorisations d'attention (Posner & Snyder, 1975; Shiffrin & Schneider, 1977). Celle à laquelle se rapproche le plus le processus attentionnel impliqué en WM est l'attention contrôlée, impliquée dans toutes les activités nécessitant du contrôle exécutif (voir Engle, 2002). Le
nombre d'éléments qu'il est possible de traiter sous attention contrôlée est limité, et
dépend notamment des différences interindividuelles dans le nombre d'éléments qu'un
individu est capable de percevoir et maintenir dans son focus attentionnel. Au niveau
intra-individuel, ce nombre d'éléments, leur nature (verbale vs., visuelle par exemple),
l'âge et le fait qu'un traitement doive potentiellement être effectué en même temps que
l'activité de maintien, etc., influent sur nos capacités attentionnelles (Cowan, 2011; Cowan
et al., 2014; Doherty et al., 2019). Il nous arrive alors d'écarter volontairement certains
éléments pour mieux nous concentrer sur ceux qui ont été choisis, que ce soit pour éviter
une situation de surcharge cognitive ou pour optimiser nos performances. Ce contrôle
attentionnel est primordial pour choisir quels éléments inclure et exclure du focus
attentionnel et continuer à le mettre à jour au fil de la tâche en cours et en fonction des
nouveaux éléments qui nous parviennent. Ces nouveaux éléments peuvent provenir de
notre environnement, mais aussi de la LTM.

Les études impliquant les mécanismes attentionnels de WM (focus, contrôle ou
rafraichissement attentionnel, selon la littérature) s'étoffent de jour en jour. Cependant, il
reste encore de nombreux points à explorer pour en comprendre totalement le
fonctionnement. Au cours des dernières années, la question s'est posée de savoir de quelle
manière LTM pouvaient intervenir en WM. Les effets lexico-sémantiques ayant une action
visible sur les performances tant à long qu'à court-terme, ils constituent une porte
d'entrée idéale pour observer l'interaction entre les deux systèmes mémoriels. De son
côté, le mécanisme de rafraichissement attentionnel se base sur l'attention pour
permettre le traitement et le maintien d'informations multimodales (Camos, 2015, 2017;
Vergauwe et al., 2009, 2010b; Vergauwe, Camos, et al., 2014).
Selon la littérature, le rafraichissement attentionnel pourrait être semblable à un
processus d'élaboration enrichi par les connaissances à long-terme (Craik & Lockhart,
1972; Greene, 1987; Klatsky, 1988; Loaiza & McCabe, 2012). Selon d'autres théories, le
rafraichissement peut se définir comme la récupération (covert retrieval) des
représentations de la mémoire secondaire vers la mémoire primaire (systèmes
comparables à la LTM et à la WM, voir Loaiza & McCabe, 2012; Loaiza & McCabe, 2013;
McCabe, 2008). Une troisième description présente le rafraichissement comme un
processus de reconstruction dans lequel les connaissances à long-terme peuvent être
utilisées pour faciliter la reconstruction des représentations en WM (Barrouillet & Camos,
2015; Hulme et al., 1997; Neale & Tehan, 2007; Schweickert, 1993). Une dernière
hypothèse décrit le rafraichissement comme le fait de repenser brièvement aux
représentations précédemment activées en les ramenant dans le focus attentionnel
(Cowan, 1995, 1999a; Vergauwe & Langerock, 2017), ou plus récemment comme le fait
de parcourir rapidement l'ensemble du contenu actif en WM pour le réactiver (Vergauwe
& Cowan, 2015). L'étude présentée en chapitre 5 compare plusieurs de ces hypothèses en
manipulant la disponibilité ou les opportunités de rafraichissement attentionnel et
l'implication des connaissances à long-terme dans des tâches de WM. La suite de cette
partie de chapitre développe le contexte empirique derrière chacune de ces hypothèses.

## 2.1 Un effet d'élaboration des traces ?

Plusieurs études suggèrent que le traitement sémantique en WM pourrait être
modéré par des facteurs attentionnels (Loaiza et al., 2011; Rose et al., 2014; Rose & Craik,
2012). D'après Craik et Lockhart (1972), l'aspect crucial dans la qualité de la
mémorisation est la manière dont l'information a été traitée et élaborée durant son
apprentissage. Le traitement d'une information peut aller d'une analyse superficielle (par
exemple l'aspect structurel ou phonétique d'un mot) à profonde (comme dans le cas de l'analyse sémantique du mot). On a donc d'un côté un encodage de surface de l'information (ce à quoi elle ressemble) à l'autre extrême sa signification. Un traitement plus profond de ces représentations (effet LOP, de l'anglais *level of processing*) a un effet bénéfique sur les performances en WM.

Craik et Tulving (1975) ont mené une dizaine d'expériences afin d'examiner l'effet du niveau de profondeur de traitement sur la mémorisation. Des participants devaient observer une série d'items verbaux et répondre à une question pour chacun d'entre eux. Ces questions pouvaient porter sur l'aspect visuel des items, où les participants devaient indiquer s'ils étaient écrits en lettres minuscules ou majuscules ; sur l'aspect phonologique, où il s'agissait d'indiquer si les items rimaient avec un autre mot donné ; ou sur l'aspect sémantique, où les participants devaient juger si les items s'intégraien ou non dans une phrase donnée. Aucune demande de mémorisation ne rentrait en jeu jusqu'à la fin de cette phase de questions. Dans une dernière phase, les participants recevaient une nouvelle liste de 180 mots au sein de laquelle les items originaux avaient été mélangés à des mots nouveaux. La nouvelle tâche était alors de reconnaître les items originaux. Craik et Tulving (1975) ont alors observé de meilleures performances pour les items qui avaient été traités sémantiquement que pour ceux qui l'avaient été visuellement ou phonologiquement. Le niveau de profondeur de traitement d'une information influence donc sa qualité de mémorisation. Un niveau d'analyse plus profond aboutit à une trace plus élaborée de l'information et plus résistante au déclin qu'un traitement superficiel. La signification extraite d'une information au travers d'une analyse approfondie a même plus d'impact sur la qualité de la trace que la répétition d'analyses superficielles (Craik & Tulving, 1975).
La limite dans la caractérisation d'un traitement comme profond ou superficiel constitue la principale faiblesse de ce champ théorique. On observe notamment que le contexte dans lequel est fait le traitement (même implicite) a une grande importance. L'effet LOP peut même s'inverser dans le cas où l'apprentissage des informations n'a aucun lien avec les exigences de la tâche finale. Dans le cadre d'une tâche de reconnaissance standard d'une liste d'items, le traitement phonologique (superficiel) d'items aboutira bien à un rappel plus faible qu'un traitement sémantique (profond). Toutefois, si cette tâche de reconnaissance est remplacée par une tâche dans laquelle les participants doivent sélectionner de nouveaux mots rimant avec ceux de la liste traitée précédemment, alors le traitement phonologique, bien que jugé superficiel, aboutit à de meilleures performances (Eysenck & Keane, 2020; Morris et al., 1977)

Les études réalisées dans le cadre de la WM rapportent un effet de LOP plus grand lorsque le mécanisme attentionnel en WM est détourné vers une tâche concurrente. Lorsque les items peuvent être maintenus en mémoire primaire (WM), cet effet diminue (Rose et al., 2014; Rose et al., 2015). Cette observation a mené certains chercheurs à décrire rafraichissement et effet d'élaboration comme un système unique de contrôle du contenu de la WM, notamment au travers du prisme du modèle théorique des mémoires primaire et secondaire (PSM, de l'anglais primary-secondary memory framework, James, 1890; Unsworth & Engle, 2007a). Selon ce modèle, les représentations sont prioritairement maintenues en mémoire primaire (WM). Quand sa capacité est dépassée, que ce soit par le nombre d'items à maintenir ou par des tâches secondaires nécessitant le stockage temporel d'informations pour être réalisées, les représentations sont déplacées vers la mémoire secondaire (LTM). Leur récupération doit alors se faire directement depuis la LTM afin d'être rappelées. Dans cette logique, il est attendu que les
effets de LTM tels que le LOP deviennent plus importants dans les cas où un coût
attentionnel concurrent (CL) en WM a forcé les représentations à migrer en LTM, soit à
l'endroit même où sont stockées les connaissances impliquées lors d'un traitement
profond de l'information.

Cependant, si rafraichissement et effet d'élaboration (tels que le LOP) ont été
décrits comme un même processus de contrôle sur le contenu de la WM, les résultats de
deux expériences récentes de Bartsh et al. (2018) suggèrent qu'il s'agit en fait de deux
processus distincts. Dans cette étude (voir Figure 10), une liste de six mots était
mémorisée. Puis dans la phase de traitement, les participants revoyaient de manière
séquentielle les trois premiers ou les trois derniers mots de la liste présentée. Dans une
première condition « répéter sans élaboration », ces mots étaient indiqués littéralement
et aux mêmes positions que dans la liste d'origine. La consigne donnée aux participants
consistait simplement à repenser aux mots indiqués. Une deuxième condition, « répéter
avec élaboration », demandait aux participants de créer une image mentale mettant en
relation les trois items présentés. Une troisième et quatrième conditions, « rafraichir sans
/ avec élaboration », reprenaient respectivement les mêmes consignes mais seules les
positions sérielles des mots étaient indiquées par les symboles « #?#?# » au lieu des
mots eux-mêmes.

Au terme de chaque condition, la dernière tâche était de reconnaître les mots de la
moitié de liste représentée en phase de traitement parmi des leurres (ici, des mots de la
seconde moitié de liste) et des mots nouveaux. La tâche comparait donc les performances
lorsque les mots sont simplement relus dans leurs formes littérales et celles quand les
mots devaient être rafraichis à partir d'un indice de position sérielle ; ainsi que les effets
de l'élaboration découlant de la formation d'image mentale d'une relation entre les items.
<figure><img src="image_22.png" /></figure>

Figure 10. Paradigme des expériences de Bartsh et al. (2018). La tâche présentait une liste des six mots avant un intervalle blanc. La première ou la deuxième moitié de ces mots était présentée à nouveau dans la phase de traitement, soit de manière littérale (a, conditions « répéter »), soit en indiquant simplement leur position (b, conditions « rafraichir »). Une moitié des participants recevaient la tâche de simplement se souvenir des mots indiqués (conditions « sans élaboration »), l'autre moitié avait pour consigne de se représenter mentalement les trois items en interaction (conditions « avec élaboration »). La tâche se concluait par une phase de reconnaissance (immédiate ou différée) des mots correspondant à la moitié de la liste étudiée en phase de traitement. Adaptée de Bartsh et al. (2018).

Les listes répétées aboutissaient à de meilleurs scores de reconnaissance immédiate que les listes rafraichies, alors qu'aucun effet n'était observé en reconnaissance différée. Cette absence d'effet en reconnaissance différée peut être interprété comme le fait que les bénéfices du rafraichissement sur la LTM ne pourraient se produire que lorsque le coût attentionnel en WM est faible. Cette explication potentielle nécessitant de nouvelles observations (voir notamment Souza et al., 2015), elle est notamment explorée dans l'étude présentée au chapitre 5. Ensuite, les conditions
impliquant l'élaboration des mots présentés permettent bien d'améliorer les performances en reconnaissance différée, en accord avec de précédentes études, mais n'ont pas grande influence sur les performances de reconnaissance immédiate.

En résumé, le mécanisme de rafraichissement attentionnel pourrait être comparable à un processus d'élaboration des traces. Les connaissances à long terme associées aux informations à mémoriser fournissent la matière première essentielle à cette élaboration qui ne peut se produire en absence de représentation. Il a été observé que les effets de LTM, tel que le LOP, se renforcent en situation de fort coût cognitif et diminuent dans le cas contraire. Ces observations trouvent une explication dans le cadre du modèle PSM prédisant un transfert des traces à maintenir de la WM vers la LTM lorsqu'elles sont trop nombreuses pour la capacité de la WM ou lorsque la demande attentionnelle en WM est trop forte pour assurer leur maintien. De fait, en situation de fort coût attentionnel, les traces à maintenir se retrouvent dans la même structure mémorielle que les connaissances à long terme qui pourraient venir les enrichir. L'enrichissement des traces s'en trouverait ainsi facilité, ainsi que leur rappel. Le rafraichissement et l'élaboration semblent donc tout deux sous-tendre le maintien en WM et la formation de représentations en LTM. Plusieurs études répliquent ces observations selon lesquelles l'élaboration des traces tire un bénéfice de la LTM et que le rafraichissement permet le maintien des représentations en WM. Il est donc courant de présenter le rafraichissement et l'élaboration comme un même processus. Cependant, des résultats récents tels que ceux de Bartsh (2018) tendraient plutôt à les distinguer du fait de l'effet bénéfique d'élaboration observé seulement sur les performances de rappel différé et non pas de rappel immédiat. L'élaboration ne bénéficierait donc à la mémoire qu'après un certain délai, contrairement au rafraichissement qui lui montre un effet bénéfique dès le rappel immédiat.
## 2.2 Un effet de récupération des traces en LTM vers la WM ?

Le rafraichissement attentionnel peut également être décrit comme le fait de récupérer consciemment les représentations stockées en LTM vers la WM, faute d'avoir pu les traiter en WM directement (Loaiza & McCabe, 2012, 2013; McCabe, 2008). Cette action de récupération (de l'anglais *covert retrieval*) se produit durant les intervalles entre traitements, lesquels durent généralement quelques dizaines de millisecondes. Si la tâche en cours ne nécessite aucun traitement et ne dépasse pas les capacités de la WM dans le nombre d'items à maintenir, cette action de récupération n'est alors pas nécessaire, car toutes les représentations peuvent rester en accès direct en WM. Quand cette récupération a lieu, son action favoriserait la formation de liens entre les éléments à rappeler et les connaissances à long terme qui leur sont associées (Loaiza & Borovanska, 2018). Les items qui ont été présentés au sein de tâches secondaires durant lesquelles la WM est distraite par des traitements autres bénéficient alors d'un avantage car leur maintien a nécessité plus de rafraichissements, et donc plus de récupérations. Ainsi, les items ayant bénéficié de plus d'opportunités de rafraichissement dans une tâche de WM seront mieux rappelés dans un rappel différé. Les items qui ont nécessité moins de rafraichissement (e.g., présentés en tâche d'empan simple plutôt que complexe) seraient moins bien établis en LTM et conduiraient alors à de plus faibles rappels différés (effet McCabe, Loaiza, Duperreault, et al., 2015; Loaiza & McCabe, 2012, 2013; Loaiza, Rhodes, & Anglin, 2015; McCabe, 2008). Le rappel immédiat reste cependant meilleur dans les tâches d'empans simples, pour autant que le nombre d'items présentés ne dépasse pas les capacités de WM. Cet effet *McCabe* découle exclusivement des opportunités de rafraichissement. En effet, la suppression articulatoire (i.e., l'obstruction du mécanisme de répétition articulatoire) n'a pas d'incidence sur la possibilité de récupération des traces mémorielles (Loaiza & McCabe, 2013).
Selon cette hypothèse, le rafraichissement équivaudrait à un processus de récupération consciente des traces stockées en LTM vers la WM. Si le rafraichissement peut être consacré uniquement au maintien des items en WM et non pas partagé avec des traitements concurrents, son action de récupération n'est pas nécessaire car les traces ont pu être maintenues en accès direct en WM. Dans le cas contraire, ces traces ont donc davantage de risques souffrir de négligence attentionnelle et de décliner.

Loaiza, Duperreault, et al. (2015) ont observé que les bénéfices de la récupération sont bien spécifiques au rappel différé. Les auteurs ont utilisé l'effet de lexicalité en proposant des listes de mots et de non-mots à mémoriser (e.g., *plante*, *lune*, *lave* et *roi* vs., *slante*, *luve*, *lade* et *zoi*, ici transposés en français mais en anglais dans l'étude originale). Ces listes de mots étaient présentées dans une tâche d'empan simple ou d'empan complexe dans lesquelles la présentation de chaque mot s'alternait avec la vérification d'une opération mathématique (voir Figure 11.).

<figure><img src="image_23.png" /><figcaption>Figure 11. Exemple de tâches d'empan simple (à gauche) et d'empan complexe (à droite) avec une liste de mots (a) et de non-mots (b). Adaptée de Loaiza, Duperreault, et al. (2015).</figcaption></figure>

La première expérience impliquant cette procédure mesurait le rappel immédiat libre des listes d'items étudiés. Les résultats ont répliqué l'effet connu de lexicalité, les mots connus étant mieux rappelés que les non-mots. De plus, cet effet de lexicalité restait
observable dans les deux types d'empan, bien que plus faible dans le cas de l'empan
complexe par rapport à l'empan simple (voir également Grillon et al., 2008; Mitchell et al.,
2000). Les auteurs en ont conclu que la présence de représentations à long-terme dans
une tâche de WM est déterminante des performances possibles lors du rappel.

Les facteurs de LTM pourraient donc être des modérateurs de l'efficacité de la WM,
même si la réciproque n'est pas certaine. Plusieurs études rapportent une réduction des
effets de LTM sur le rappel immédiat dans les tâches de WM où l'attention doit être
partagée entre plusieurs traitements. Les mots ne bénéficiant alors pas de
représentations à long-terme solides tels que les mots peu fréquents et les non-mots
tirent davantage parti des opportunités de rafraichissement. Dans le cas des rappels
différé cependant, plusieurs études n'aboutissent pas aux mêmes résultats. En rappel
différé par exemple, l'effet de fréquence mesuré par Abadie et Camos (2018) était plus
important dans la tâche de WM où les items étaient peu rafraichis que dans la tâche
d'empan complexe où les opportunités de rafraichissement étaient plus nombreuses (voir
également Rose et al., 2014; Souza & Oberauer, 2017), à l'inverse des observations faites
par Loaiza, Duperreault, et al. (2015) et Loaiza, Rhodes, et Anglin (2015). Ces résultats
suggèrent l'intervention d'un processus de consolidation après l'encodage d'un item
(Jolicœur & Dell'Acqua, 1998) plutôt que de son rafraichissement entre chaque étape de
traitement (voir également Ricker & Hardman, 2017; Ricker et al., 2018).

Au vu de ces différents résultats, il est raisonnable de supposer que si la
récupération n'est pas modulée par l'attention, alors elle se distingue du rafraichissement.
L'effet *McCabe* doit donc encore être exploré pour définir si oui ou non il peut refléter
l'action du rafraichissement attentionnel, mais les dernières observations citées
supposent une indépendance dans les fonctionnements du rafraichissement et de la
récupération. Leur fonctionnement peut être conjoint en WM, mais la récupération ne
serait que le moyen par lequel les facteurs peuvent influencer la WM (voir également
Loaiza & Halse, 2019)

2.3. Le rafraichissement comme processus de reconstruction des traces ?

Parmi les pistes possibles, la reconstruction<fnref n="4" /> des représentations pourrait
expliquer les effets de LTM dans les tâches de WM (Clarkson et al., 2016; Guitard et al.,
2018; Hulme et al., 1997; Poirier et al., 2011; Schweickert, 1993; ou voir chapitre 2, partie
2). Avant qu'une trace mémorielle n'ait totalement disparue, que ce soit par déclin de la
trace (Page & Norris, 1998) ou à cause d'interférences (Nairne, 1990), les bribes
d'informations qui en restent peuvent servir de fondations pour sa reconstruction.
Schweickert (1993) donne l'exemple du mot crocodile qui pourrait être reconstruit à
partir du souvenir fragmenté « cr_odi_e ». Les connaissances à long-terme du mot et des
animaux en général permettent et aident à la reconstruction de cette trace. Le rôle de la
LTM dans la reconstruction est de compléter les lacunes des informations résiduelles au
moyen des représentations à long-terme (Brown & Hulme, 1995; Hulme et al., 2003;
Poirier et al., 2011). Sur certains aspects, la reconstruction est donc similaire au processus
d'élaboration qui enrichit les traces déclinant en WM par des connaissances en LTM
(Craik & Lockhart, 1972; Craik & Watkins, 1973, voir partie 2.1 du présent chapitre), à la
différence que la reconstruction utilise les connaissances en LTM pour compléter les
traces en WM. Les analyses effectuées grâce aux modèles MPT décrits en Chapitre 2

<footnote n="4">⁴ Nommé parfois « redintegration » selon les auteurs. A noter que le concept de redintegration définit souvent un processus implicite alors que la reconstruction est souvent présentée comme un processus actif et soumis à une décision finale de rappel.</footnote>
montrent que même les éléments ayant peu ou pas encore souffert de déclin ou
d'interférences passent tout de même par un processus de reconstruction qui serait
inhérent à la récupération des éléments. Cependant, si la trace est peu affectée, celle-ci
nécessitera peu de reconstruction et aura de bonnes chances d'être rappelée
correctement (Roodenrys & Miller, 2008). Ce processus de reconstruction constitue donc
une explication potentielle aux effets de connaissances à long-terme tels que ceux de
similarité sémantique, fréquence, lexicalité, etc. Au moment du rappel, une trace associée
à des connaissances à long-terme bénéficie de plus d'éléments favorisant sa
reconstruction qu'une trace qui en serait dépourvue. Le rappel qui en résulte serait alors
meilleur en présence de ces éléments.

Le rôle du rafraichissement dans la reconstruction a été peu étudié en comparaison
aux effets de LTM sur la WM dans leur globalité. Ritchie et al. (2015) proposent
notamment une tâche d'empan complexe variant le nombre d'items présentés et leurs
intervalles de rétention (manipulation du coût cognitif). La tâche se faisait sous
suppression articulatoire, assurant ainsi l'utilisation du rafraichissement attentionnel
comme mécanisme de maintien (voir Chapitre 1, partie 2.4). Dans une première
expérience, les items à mémoriser permettaient de manipuler un effet LTM de lexicalité
et, dans une seconde expérience, un effet de similarité sémantique. Les auteurs ont
constaté qu'un coût cognitif en WM trop élevé menait à une dégradation trop importante
des traces pour assurer leur reconstruction. Les traces maintenues en concurrence avec
un fort coût cognitif, mais gérable, perdaient en qualité et la probabilité de devoir engager
un processus de reconstruction pour les récupérer augmentait en conséquence. En
revanche, les effets LTM de lexicalité et de similarité sémantique diminuaient quand le
coût cognitif augmentait. Cette interaction entre effets de LTM et coût cognitif suppose
une médiation des apports des connaissances à long-terme en fonction de la disponibilité du rafraichissement. Ces résultats répliquent ceux d'une étude similaire de Neale and Tehan (2007) où la présence de reconstructions augmentait à mesure que le coût cognitif augmentait également.

En résumé, cette hypothèse suppose que le rafraichissement tient un rôle de processus de reconstruction. Les connaissances à long-terme facilitent la précision du rappel à la fois en renforçant les représentation (processus d'élaboration) et en offrant des indices complémentant la reconstruction qui est faite autour des souvenirs résiduels de la trace mémorielle (Poirier et al., 2011; Thorn et al., 2005). Plus une trace est liée à des représentations à long-terme, plus sa reconstruction est facilitée. Des critiques à cette hypothèse reposent principalement sur le fait qu'une trace dépourvue de représentations à long-terme (e.g., un non-mot ou un mot rare) pourrait simplement être plus difficile à encoder (DeLosh & McDaniel, 1996; Hulme et al., 2003). En somme, les conclusions récentes conçoivent la contribution des effets LTM sur la WM comme double, influençant tant la reconstruction que l'encodage avec élaboration des traces (voir Ishiguro & Saito, 2020 pour une revue)

A noter tout de même que le contexte théorique global de la reconstruction rend l'exercice de prédiction complexe en raison du fait qu'il est devenu pratiquement infalsifiable<sup>5</sup>. Le niveau de dégradation des items peut toujours justifier une absence de

<footnote n="5">⁵ La problématique de l'impossibilité de falsification dans la validation de résultats n'est pas plus décrit ici, mais en cas d'intérêt sur le sujet, voyez notamment la méta-analyse de Turella, L., Pierno, A. C., Tubaldi, F., & Castiello, U. (2009). Mirror neurons in humans: Consisting or confounding evidence? *Brain & Language*, *108*(1), 10-21. https://doi.org/10.1016/j.bandl.2007.11.002 pour un exemple concret en neuroscience.</footnote>
reconstruction ou des bénéfices d'effets à long-terme (les traces étaient trop dégradées)
ou leur présence (les traces résiduelles étaient suffisantes).

Les processus liés à la reconstruction peuvent être observés au moyen de plusieurs
modèles. Les premiers étaient le modèle Brain-State-In-A-Box (Anderson et al., 1977) et
la théorie de la mémoire associée distribuée (Lewandowsky & Murdock, 1989). Dans
l'étude des processus de reconstruction impliqués en WM présentée au Chapitre 6 de ce
travail, nous avons cependant préféré l'utilisation du modèle MPT issu de la *Trichotomous
Theory of Recall* (Brainerd et al., 2009), qui était jusque-là appliqué conjointement aux
paradigmes de rappels à long-terme (voir Chapitre 2, partie 2.4.1). En effet, ce modèle
nous a permis l'implémentation de nos variables manipulant des effets de LTM et de
disponibilité attentionnelle dans une tâche de WM, ainsi qu'une manipulation
intéressante du contexte de présentation des items à rappeler.

## 2.4. Le rafraichissement permet-il la réactivation des traces en WM ?

Certaines études récentes (Camos et al., 2019; Campoy et al., 2015; Loaiza & Camos,
2018) ne répliquent aucune interaction significative entre effets de connaissances à long-
termes et disponibilité attentionnelle en WM. Cette absence d'effet d'interaction suggère
que la contribution de la LTM aux performances en WM n'est pas modérée par la
disponibilité attentionnelle, l'effet des connaissances à long-terme persistant malgré les
modulations des conditions attentionnelles testées. De fait, le rafraichissement
attentionnel ne semble pas lié à la LTM, bien que celle-ci apporte son soutien dans des
tâches de WM. Cette conclusion défend l'idée selon laquelle le rafraichissement agirait
davantage comme un processus de réactivation du contenu de la WM (Cowan, 1992;
Sternberg, 1966; Sternberg et al., 1978; Vergauwe & Cowan, 2014, 2015).
Dans ce cadre-là, on peut s'attendre à ce que les effets de LTM facilitent également
l'encodage des items dans le focus attentionnel. La demande attentionnelle générée par
des traitements concurrents consomme les mêmes ressources attentionnelles que celles
dévolues au maintien de traces en WM (Vergauwe et al., 2009, 2010a). De fait, toute
demande attentionnelle simultanée détournerait l'attention des éléments en mémoire,
conduisant à leur oubli. L'attention est donc utilisée dans le but de prévenir le déclin des
traces en WM, ce qui est rendu particulièrement visible par le fait que plus l'attention est
détournée de ces traces vers d'autres traitements, plus les traces déclinent, entraînant
alors une diminution des performances (voir Barrouillet et al., 2011). En conséquence, les
effets de LTM exerceraient une influence sur les performances de rappel en affectant
l'encodage des éléments de mémoire dans le composant central de WM, mais ne changent
pas en fonction de la disponibilité de l'attention. De plus, la disponibilité attentionnelle
modérerait le niveau d'accessibilité des items en WM, ce qui se refléterait sur les durées
de rappel avec des temps plus courts pour les items liés à un haut niveau d'accessibilité.

Vergauwe et Cowan (2015) observent un lien étroit entre rafraichissement
attentionnel et réactivation des traces en WM. La tâche présentée consistait en séries
incrémentées de quatre à six lettres écrites à l'encre rouge (cibles), chacune suivies de
quatre lettres écrites à l'encre noire (distracteurs) et présentées selon un paradigme
d'empan complexe avant une tâche de rappel immédiat (voir Figure 12). Les participants
étaient répartis selon quatre conditions d'instructions à suivre dans la tâche secondaire à
effectuer lors de la présentation des distracteurs durant la phase de traitement. Une
première consigne (a) était d'ignorer les distracteurs (lettres noires). La deuxième
consigne (b) demandait d'indiquer la localisation spatiale des distracteurs à l'écran, ce qui
impliquait un traitement, mais aucune récupération de représentations en WM ou LTM.
La troisième instruction (c) demandait aux participants d'indiquer la position de la lettre noire présentée dans l'ordre alphabétique par rapport à la lettre « O » (avant ou après). Cette tâche implique une capture attentionnelle du fait de la récupération de l'alphabet en LTM. Enfin, la dernière consigne (d) demandait d'indiquer si la lettre noire présentée faisait partie ou non de la liste de lettres rouges (cibles) à mémoriser au cours de l'essai. Cette tâche impliquait donc elle aussi une capture attentionnelle, mais cette fois par la récupération des traces en WM.

<figure><img src="image_24.png" /><figcaption>Figure 12. Illustration de la tâche utilisée par Vergauwe et Cowan (2015). Les participants mémorisaient des séries de quatre à six lettres présentées en encre rouge et répondaient à une tâche secondaire sur les mots présentés en noir (i.e., phase de traitement). Cette tâche variait selon les instructions a, b, c et d. La figure illustre pour chaque instruction les décisions attendues selon les items présentés. A la fin de chaque essai, les participants devaient rappeler par écrit les lettres rouges qu'ils avaient mémorisées. Adaptée de Vergauwe et Cowan (2015).</figcaption></figure>

Les auteurs ont constaté un effet global de la capture attentionnelle. Les performances de rappel à la suite de la consigne d'ignorer les distracteurs étaient effectivement meilleures que celles obtenues à la suite des trois autres consignes. Les performances de rappel entre les tâches de localisation et de mémoire sont identiques,
mais les deux supérieures à celles obtenues à l'issue de la tâche alphabétique. Si le rafraichissement attentionnel et la réactivation des traces en mémoire dépendaient tous les deux de la récupération en WM, cette différence de rappel entre les tâches de localisation et alphabétique ne devraient pas être observées. Mais il est constaté que la capture attentionnelle induite par la récupération en WM est nettement moins délétère aux performances de rappel que celle impliquée par la récupération des traces en LTM. Les représentations contenues en WM ne sont donc pas réactivées ou rafraichies en même temps que celles disponibles en LTM.

Cette observation se faisait également dans l'analyse de la durée de capture attentionnelle impliquée par chacune des tâches (voir Barrouillet et al., 2007; ou chapitre 1, partie 2.2). Quand les récupérations sont de différentes natures, c'est la somme de ces processus qui est divisée par le temps total alloué à la tâche. Les coûts cognitifs des tâches alphabétiques et de mémoire dans l'expérience de Vergauwe et Cowan (2015) étaient plus élevés en comparaison à la tâche de localisation pour laquelle il était significativement plus faible. Enfin, le coût cognitif pour la tâche n'impliquant aucune réaction était inexistant. Cependant, contrairement aux autres, la tâche de mémoire aboutissait à des performances de rappel plus élevées que ce qui aurait été prédit par le coût cognitif qu'elle implique. Si l'action de réactivation des traces en WM ne provoquait aucun rafraichissement des traces, les performances de rappel devraient être prédites à coup sûr par le coût cognitif de la tâche associée.

Dans l'expérience de Vergauwe et Cowan (2015) cependant, les performances de rappel de la tâche de mémoire étaient bien meilleures que ce qui aurait été prédit selon son coût cognitif, ce qui représente une évidence claire de lien entre rafraichissement
attentionnel et récupération en WM. Cette conclusion est également en accord avec les études ne démontrant aucun lien entre représentations à long-terme et rafraichissement attentionnel (Camos et al., 2019; Campoy et al., 2015; Loaiza & Camos, 2018; Oberauer, 2009b, voir également chapitres 5 et 6).

L'hypothèse de réactivation est soutenue par plusieurs études rapportant une absence d'interaction entre les manipulations du rafraichissement et des effets de LTM, ce qui soutient une absence de modération mutuelle. Ainsi, on pourrait suggérer que la présence de connaissances à long-terme faciliterait l'encodage des traces en WM, et le rafraichissement empêcherait leur déclin. Cependant, il a été constaté que la réactivation des traces entraine une forme de rafraichissement, laquelle reste encore à préciser.

Le Tableau 1 récapitule les points clés de chaque hypothèse.
<table><caption>Tableau 1. Récapitulatif des hypothèses présentées : Définitions brèves du rafraichissement, des observations faites en cas d'absence et de fort coût cognitif (CL) en WM, des effets de la LTM sur la WM et prédiction d'un effet d'interaction entre le CL et l'effet de LTM en rappel immédiat.</caption><thead><tr><th></th><th>Définition du<br>rafraichissement</th><th>Si aucun CL en WM</th><th>Si fort CL en WM</th><th>Effet LTM sur la WM</th><th>Interaction<br>CL-LTM</th></tr></thead><tbody><tr><th>Elaboration</th><td>Elaboration des traces<br>Diminution de l'effet LTM<br>Augmentation de l'effet<br>LTM<br>Enrichissement des<br>traces associées</td><td></td><td></td><td></td><td>Oui</td></tr><tr><td></td><td colspan="5">Voir : Rose et al., 2014, 2015; Unsworth & Engle, 2007a</td></tr><tr><th>Récupération</th><td>Récupération consciente<br>des représentations en LTM<br>vers la WM<br>Pas d'effet notable sur les<br>performances<br>Augmentation des<br>performances en WM<br>pour les éléments<br>récupérés<br>Permettent des<br>associations item-<br>contexte et la<br>récupération en blocs<br>(chuncking)</td><td></td><td></td><td></td><td>Oui</td></tr><tr><td></td><td colspan="5">Voir : McCabe, 2008; Loaiza, Duperrault, et al., 2015</td></tr><tr><th>Reconstruction</th><td>Permet le processus de<br>reconstruction /<br>redintegration<br>Pas d'effet notable sur les<br>performances<br>Diminution des effets LTM<br>Augmentation du besoin<br>de reconstruction<br>Indices facilitant la<br>reconstruction des<br>traces résiduelles</td><td></td><td></td><td></td><td>Oui</td></tr><tr><td></td><td colspan="5">Voir : Schweickert, 1993; Hulme et al., 1997; Neale & Tehan, 2007; Abadie & Camos, 2018</td></tr><tr><th>Réactivation</th><td>Empêche le déclin des<br>traces<br>Augmentation des<br>performances<br>Diminution des<br>performances en WM<br>Facilite l'encodage en<br>WM</td><td></td><td></td><td></td><td>Non</td></tr><tr><td></td><td colspan="5">Voir : Cowan, 1992; Vergauwe & Cowan, 2015, Camos et al., 2019</td></tr></tbody></table>
Résumé du Chapitre 3

Les effets de LTM tels que ceux de lexicalité, de fréquence et de similarité sémantique sont reconnus comme facilitant les performances de rappel en WM. Ces effets découlent de représentations à long-terme plus solides ou plus nombreuses permettant d'appuyer l'encodage, la réactivation, le maintien ou la reconstruction des items à mémoriser. La présence de ces effets de LTM semble également faciliter le rafraichissement de ces items, ce qui ralentit leur déclin. De plus, ces effets résistent aux variations de coûts cognitifs et de suppression articulatoire. Les études présentées dans cette thèse manipulent toutes l'effet d'association sémantique décrit dans le chapitre et varient les opportunités de rafraichissement. Les effets de ces variables sont examinés sur les performances et les processus qui sous-tendent la WM.

Le champ d'étude concernant la nature du rafraichissement attentionnel et son implication dans l'impact des connaissances à long-terme en WM est vaste et comprend actuellement quatre hypothèses majeures. Premièrement, le rafraichissement pourrait permettre l'enrichissement des traces en WM au moyen des connaissances à long-terme (Rose et al., 2014). Ensuite, le rafraichissement pourrait être décrit comme la récupération de représentations de la LTM vers la WM (Loaiza, Duperreault, et al., 2015). Une troisième hypothèse décrit le rafraichissement comme un processus de reconstruction des traces en WM, lequel serait facilité par les effets de LTM (Hulme et al., 1997). Enfin, le rafraichissement pourrait consister en la réactivation des traces maintenues en WM au sein du focus attentionnel (Vergauwe & Cowan, 2015).

Chaque hypothèse prédit une forme d'interaction différente entre la disponibilité du rafraichissement et les effets de LTM (voir récapitulatif en Tableau 1). Contrairement aux autres, l'hypothèse de réactivation des traces ne suppose aucune interaction directe entre rafraichissement et effets de LTM. Un rafraichissement optimal permet un bon maintien des traces et les connaissances à long-terme facilitent leur encodage et permettent de les réactiver plus facilement en raison de leur forte activation de base.
<figure><img src="image_25.png" /></figure>
# Chapitre 4. Vue d'ensemble des études

Bien qu'il reste encore beaucoup à faire pour mieux comprendre les relations entre WM et LTM, plusieurs observations ont montré que chaque système de mémoire exerce une influence sur l'autre en améliorant ou en diminuant sa fonctionnalité. Il est supposé que le rafraichissement attentionnel agît grâce à une attention exécutive pour réactiver les traces mnésiques avant leur déclin, mais son fonctionnement et son implication potentielle dans l'apport de la LTM en WM reste sujet à interrogations. Les effets de LTM en général sont bien connus pour avoir un impact significatif sur le rappel immédiat. Comme démontré récemment par Kowialiewski et Majerus (2018), ces effets de LTM ne dépendent pas d'un contrôle stratégique et ne peuvent donc pas être expliqués par certains processus d'élaboration ou de réactivation. Leurs effets peuvent cependant refléter certaines propriétés du fonctionnement de la WM et faire évoluer les différentes conceptions quant aux liens entre les deux systèmes de mémoire. Chaque hypothèse développée précédemment présente donc des limitations mais apporte également des éléments de réponse importants. Certaines d'entre elles ne s'excluent d'ailleurs pas mutuellement. La comparaison de telles hypothèses ainsi que celle des prédictions émanant de plusieurs modèles théoriques permettent d'étayer plusieurs hypothèses théoriques.

Dans ce travail de thèse, nous proposons d'explorer plusieurs de ces hypothèses dans le but de clarifier les conditions d'utilisation des connaissances à long terme pour maintenir l'information en WM et le rôle du rafraichissement attentionnel dans cette implication. L'impact des deux variables a été testé sur les performances de rappel de participants, ainsi que sur d'autres mesures telles que les temps de rappel, les erreurs
commises et les processus impliqués dans le rappel. La première de ces variables était
apportée par le matériel verbal à mémoriser. Certaines listes présentaient des mots en
forte ou faible association sémantique (e.g., lapin, oreille et carotte vs cochon, bras et
courgette). L'idée selon laquelle le rafraichissement influencerait la manière dont les
effets de LTM affectent le fonctionnement de la WM est partagée par plusieurs modèles
théoriques majeurs. La manipulation de ce mécanisme en WM constituait ainsi notre
seconde variable. Le coût attentionnel des tâches secondaires a donc été
systématiquement manipulé en deux niveaux (faible vs., fort), en parallèle à la présence
ou l'absence d'association sémantique entre les mots à mémoriser. Chacune de ces
expériences a été effectuée par les participants sous suppression articulatoire afin
d'endiguer le mécanisme de répétition articulatoire et donc forcer l'utilisation du
rafraichissement attentionnel. Nos variables étaient intégrées à des paradigmes d'empans
complexes suivis de tâches de rappel immédiat, à l'exception de l'étude présentée en
Chapitre 6 qui ajoutait un rappel différé et de l'étude présentée en Chapitre 7 qui
présentait une tâche de reconnaissance plutôt que de rappel afin de permettre
l'application du modèle SCR. Les modèles multinomiaux présentés en partie 2.4 du
Chapitre 2 nous ont permis d'observer les processus de rappel impliqués dans notre étude
présentée en Chapitre 6 et la présence de représentations verbatim et gist en Chapitre 7
(voir Tableau 2 en fin de chapitre pour un récapitulatif des trois études).

4.1. Modération des effets à long terme par la disponibilité attentionnelle

Notre première étude portait sur une question : Le rafraîchissement attentionnel
modère-il l'implication de la LTM dans une tâche de WM ? En WM, maintien et traitement
dépendent tous deux de la même ressource limitée qu'est l'attention (Barrouillet,
Bernardin, et al., 2004). Pour être capable de maintenir les informations tout en traitant d'autres tâches, une alternance attentionnelle entre les deux processus est nécessaire.

On sait du rafraichissement attentionnel qu'il est indépendant du mécanisme de répétition articulatoire, insensible à la suppression articulatoire et capable de maintenir toutes les modalités de représentations. Ce mécanisme nécessite beaucoup de ressources attentionnelles pour maintenir les traces en mémoire (Camos & Barrouillet, 2014). En effet, lorsque le rafraichissement attentionnel est dévié vers une tâche secondaire, le temps qu'implique son traitement est déterminant. Plus ce temps est long, plus la trace mémorielle se détériore. Si tous ces aspects sont bien connus, ce qui arrive précisément lors d'un rafraichissement et la manière dont ce mécanisme agit exactement reste sujet à questionnements. La manière dont les représentations de LTM peuvent intervenir dans les performances de WM reste également floue. Une hypothèse serait que la LTM puisse être impliquée au moment du processus de rafraichissement.

Notre première étude visait donc à comparer les prédictions de plusieurs modèles théoriques quant à un potentiel effet d'interaction entre disponibilité du rafraichissement attentionnel et effets de LTM. Dans un paradigme d'empan complexe, nos participants devaient mémoriser des mots reliés sémantiquement ou non tout en traitant une tâche secondaire à faible ou fort coût cognitif. Si la disponibilité attentionnelle et les connaissances à long terme montraient chacune un effet bénéfique sur les performances de rappel, nous n'avons observé aucune interaction entre les deux variables, répliquant ainsi de précédentes observations (Camos et al., 2019; Campoy et al., 2015; Loaiza & Camos, 2018). Ce résultat s'accorde également aux prédictions du modèle à processus emboîtés définissant l'action du rafraichissement attentionnel comme la réactivation des
traces maintenues en WM (Vergauwe & Cowan, 2015, voir chapitre 3, partie 2.4). L'étude
se complétait d'une analyse des temps de rappel, des types d'erreurs et d'une perspective
développementale en comparant l'effet de ses variables sur des participants adultes et
enfants. Une seconde expérience a répliqué les résultats de la première en imposant un
nombre fixe d'items à rappeler et un coût cognitif des tâches secondaires plus élevé.

La LTM soutient donc certainement les performances en WM, mais de toute
évidence pas au moyen d'un mécanisme de maintien en WM. La LTM favorise donc les
performances en WM au moyen d'un autre système ou mécanisme que celui du
rafraichissement attentionnel, peut-être par un processus de reconstruction ou au travers
de l'encodage des traces. Nous avons cependant observé des temps de rappel
significativement plus courts pour les mots reliés sémantiquement que pour les mots non-
reliés. Aussi il nous a semblé intéressant d'explorer la piste de la reconstruction en
observant les processus impliqués dans le rappel dans une deuxième étude.

## 4.2. Les processus d'accès direct et de reconstruction en mémoire de travail

Notre deuxième étude présentée dans le Chapitre 6 poursuivait notre
questionnement en investiguant la nature des processus impliqués dans la récupération
en WM en fonction de la disponibilité attentionnelle et des effets à long-terme impliqués
dans la tâche. Ces deux variables ont été progressivement introduites dans une tâche
d'empan complexe dans deux premières expériences. Les performances de rappel
immédiat ont répliqué les observations faites lors de la première étude présentée en
partie 4.1 et l'absence d'interaction entre effet de LTM et disponibilité attentionnelle. Les
participants réalisaient trois essais successifs d'étude et de rappel des mêmes listes
d'items verbaux, ce qui a permis l'utilisation du modèle MPT issu de la Trichotomous
*Theory of Recall* (Brainerd et al., 2009). Ce modèle a permis d'observer une prédominance du processus d'accès direct (recollection) aux traces en WM. Le processus de reconstruction restait peu employé en WM. L'accès direct était cependant plus faible lorsque la charge attentionnelle était plus grande. L'implication de connaissances à long terme n'a bénéficié qu'à l'accès direct et n'a eu aucun impact sur la reconstruction. Les deux expériences suivantes variaient ensuite les modalités de présentation des mots et des essais afin d'éprouver différentes modalités d'apprentissage et de consolidation des traces.

Ces résultats démontrent que les effets de LTM et de rafraichissement attentionnel affectent tous deux l'accès direct aux items à rappeler. Cependant, ces deux effets ne découlent pas nécessairement des mêmes sources. Tel que vu précédemment, le rafraichissement attentionnel contribue au maintien de l'information, mais les connaissances à long terme n'influent ni son fonctionnement, ni son efficacité. Il est possible que les connaissances à long terme contribuent à l'encodage des traces en WM en favorisant un regroupement d'items autour d'un concept. Cette dernière hypothèse est traitée dans la dernière étude présentée au Chapitre 7.

## 4.3. Influence des interférences phonologiques et sémantiques sur les traces verbatim et gist en mémoire de travail

Au vu des résultats obtenus dans l'étude précédente, nous nous sommes intéressées à l'effet de l'association sémantique sur l'encodage. Pour ce faire, nous avons choisi d'examiner les effets de modulations de la nature des représentations impliquées dans une tâche de reconnaissance en fonction des effets d'interférences induits au moment de l'encodage des items. Du matériel plus ou moins interférant, d'ordre sémantique ou phonologique, a été utilisé afin d'impacter la nature représentationnelle
des items à mémoriser (voir également Oberauer, 2009 pour une procédure très similaire). Les interférences d'ordre sémantique (e.g., devoir traiter des distracteurs tels que *satin, velours et laine* lorsqu'il faut mémoriser *coton*) créent des confusions au sein des représentations *gist* en brouillant le signal de la trace. Les distracteurs similaires deviennent familiers du fait de leur *gist* commun à eux tous, mais aussi à l'item cible à mémoriser. A l'inverse, des distracteurs tels que *nappe, vache et bal* lorsqu'il faut mémoriser *gare* ne partagent que des similarités de surface (ici, leur phonème central), mais aucune similarité de sens. Ces interférences de type phonologique n'ont donc pas d'impact sur le gist, mais la proximité de surface entre les items crée des confusions entre les représentations verbatim générées. Cette interférence phonologique se reflète sur les performances de rappel (effet de similarité phonologique, *PSE*, tel que déjà évoqué au Chapitre 1, partie 1.1). Deux hypothèses théoriques expliquent cet effet *PSE* (Camos et al., 2011). Premièrement, les items partageant une grande similarité phonologique pourraient être simplement moins bien encodés. Ensuite, il est possible que cette similarité perturbe la discrimination des items candidats au rappel au moment de leur récupération (voir également Gathercole & Baddeley, 1993; Roodenrys et al., 2022; Salamé & Baddeley, 1982).

L'application du modèle SCR dans cette étude nous a permis d'observer les effets de nos variables sur les paramètres de représentations verbatim et gist impliqués dans la reconnaissance d'items (voir Chapitre 2, partie 2.2). Nous avons manipulé les conditions d'interférences en variant la présence d'interférences sémantiques ou phonologiques dans la tâche (i.e., présenter la cible orage en l'associant aux mots *brouillard, goutte, nuage* et *averse* dans la condition sémantique, et présenter la cible *zone* associée à *taupe, paume, faute et dose*). Dans les études précédentes, une attention particulière avait été portée sur
le fait qu'aucune interférence ne soit présente au sein de notre matériel afin de ne pas
biaiser les effets observés. Dans cette étude, nous cherchions à induire, mais contrôler ces
interférences, car la similarité phonologique affecte les représentations verbatim tandis
que la similarité sémantique affecte les gist. Nous avons également cherché à observer les
fluctuations de ces effets d'interférences sur chaque type de représentations en fonction
de la disponibilité attentionnelle. Le rythme de présentation de mots distracteurs
induisant des effets d'interférences a donc été varié dans ce but. A la fin de chaque essai,
six items étaient présentés dans une tâche de reconnaissance. Les participants devaient
indiquer pour chaque cible s'il s'agit d'une cible présentée durant l'essai (dans la suite de
l'exemple précédent, orage ou zone), d'un distracteur relié sémantiquement ou
phonologiquement selon la condition en cours de réalisation (e.g., pluie ou sauce) ou d'un
distracteur non-relié (e.g., sifflet ou juge).

Les résultats ont montré des performances de reconnaissance à court terme très
élevées, bien que diminuées en présence d'interférences phonologiques en comparaison
aux sémantiques. Les mots distracteurs étaient rarement confondus avec les mots cibles,
mais en cas d'interférences phonologiques, des distracteurs reliés à une cible étaient
majoritairement catégorisés comme des mots nouveaux (i.e., les participants ne
reconnaissaient pas un mot distracteur ayant le même phonème central qu'une cible en
tant que distracteur relié), démontrant un affaiblissement des représentations verbatim
pour ces items. A l'inverse, la présence d'interférences sémantiques augmentait la bonne
reconnaissance de ces items distracteurs sémantiques, indiquant ainsi l'établissement
renforcé des représentations gist. Dans les deux conditions d'interférence, la présence de
similarité entre cibles et distracteurs reliés augmentait les paramètres associés au gist,
mais n'impactait pas ceux liés au verbatim. Une disponibilité attentionnelle plus faible
n'affectait pas les performances de reconnaissance, mais diminuait la formation de traces
gist dans le cas de d'interférence phonologique.

4.4. Plan d'analyse statistique et logiciels utilisés

Bien que présentées de manières différentes, chaque expérience comprenait au
minimum un facteur manipulant un effet de LTM (i.e., par associations sémantiques) et
un facteur impliquant des mécanismes de WM (i.e., par variation de coût cognitif). Selon
les études, ces deux facteurs principaux ont été croisés avec des effets d'âge et des
paramètres obtenus de l'application des modèles SCR et Trichotomous.

Les analyses ont été réalisées au moyen d'ANOVA à mesures répétées Bayésiennes
(Rouder et al., 2012). Ces analyses statistiques ont été faites sur le logiciel JASP (Love et
al., 2019). Les modèles SCR et Trichotomous ont été appliqués grâce au logiciel MultiTree
(Moshagen, 2010). Les expériences elles-mêmes ont été présentées au moyen des
logiciels E-Prime 2.0 et 3.0 (Psychology Software Tools Inc. [E-Prime 2.0], 2012) dans des
salles d'expérimentation de l'Université de Fribourg et équipées du matériel nécessaire,
garantissant ainsi de bonnes conditions d'études. Dans les cas où des enfants participaient
à l'études, ceux-ci participaient aux mêmes tâches et aux mêmes entraînements que les
participants adultes et le matériel nécessaire a été apporté directement dans les écoles
contribuant aux expériences et réalisées dans des salles adaptées.

Ce projet de recherche a été validé par le comité d'examen institutionnel de
l'éthique de la recherche de l'Université de Fribourg (voir Annexe C). Un consentement
signé des participants ou celui d'un parent ou tuteur légal pour les participants mineurs
était demandé en début de passation (voir Annexe D). Les trois études regroupent un total
de 407 participants, dont 68 enfants âgés de 8 à 12 ans.