Variations Stratégiques et Cognition

Patrick LEMAIRE

Master 1 – EAV

Age-related changes incognitive performance

AGE

PE

RF

OR

MA

NC

E

Negative

Zero

Positive

What are the underlying mechanisms?

- Quantitative Factors (Proc. Speed, WM, Inhibit°)

- Qualitative Factors (e.g., Cognitive Strategies)

Plan

• Strategies: Définitions – Distinctions

• Stratégies: Méthodes d’étude

• Stratégies: Evidences empiriques distinguant 2 stratégies (ou plus).

Cognitive Strategy : Definition

• « Procedure or set of procedures to accomplish a high-level goal » (Lemaire & Reder, Mem&Cog, 1999, p. 365)

• « Set of methods to accomplish a cognitive task » (Newell & Simon, GPS-book,1972, p. 127)

Deux stratégies identiques

Cas 1: Deux stratégies non différentes: Même nombre et même type de processus

Cas 2: : Deux stratégies non différentes: Nombre identique de processus

Processus a Processus b Processus cStratégie 2

Processus a Processus b Processus cStratégie 1

Processus a Processus b Processus c Processus dStratégie 1

Processus a Processus b Processus c Processus dStratégie 2

Stratégies différentes

Cas 2b: Nombre de processus différent, trois processus identiques

Stratégie 2

Stratégie 1

Cas 2a: Nombre et (tous les) tppe(s) de processus différents

Processus a Processus b Processus c

Processus d Processus e Processus f Processus g

Stratégie 2

Stratégie 1 Processus a Processus b Processus c

Processus a Processus b Processus c Processus d

Stratégie: Suite de processus

Cas 3a: Nombre de processus identique, un processus différent

Processus a Processus b Processus cStratégie 1

Processus a Processus b Processus dStratégie 2

Stratégie: Suite de processus

Processus a Processus d Processus eStratégie 2

Processus a Processus b Processus cStratégie 1

Cas 3b: Nombre de processus identique, deux processus différents

Cas 3c: Nombre de processus identique, trois processus différents

Processus d Processus e Processus fStratégie 2

Processus a Processus b Processus cStratégie 1

Variantes d’une même stratégie

Processus a Processus b Processus cVariante 1

Cas 1: Une stratégie à 4 processus

Cas 2: Une stratégie à 5 processus

Processus d

Processus a Processus c Processus bVariante 2 Processus d

Processus a Processus b Processus cVariante 1 Processus d Processus e

Processus a Processus b Processus dVariante 2 Processus c Processus e

Processus a Processus c Processus bVariante 3 Processus d Processus e

Stratégies: Exemple 1Tâche de résolution de problèmes

4+7=?

• Stratégie 1: 4+1+1+1+1+1+1+1 (Strat Min)

• Stratégie 2: 7+1+1+1+1 (Strat Max)

• Stratégie 3: 7+2+2 (Strat Decomp op1)

Etc etc….

Stratégies de calcul mental: Performances

STRATEGIES SESSION 1 SESSION 2

Counting fingers 6.1 4.5

Verbal Counting 4.2 3.3

Retrieval 2.6 2.0

Geary et al. (1991). Etude longitudinale de la résolution d’additions simples

Strategies Session 1 Session 2 Session 3

Retrieval 3.9 2.8 2.9

Repeated Additions 18.8 14.7 11.8

« I don’t know ». -- -- --

Lemaire & Siegler (1995). Etude longitudinale de la résolution de multiplications simples

Stratégies de calcul mental simple

Encoder les Opérandes (m,n)

Réponse

Initialiser compteur interne avec

le plus grand opérande

Minimum

Ajouter le plus petit opérandepar pas de 1

m<n?

Encoder les Opérandes (m,n)

Réponse

Initialiser compteur interne avec

le plus petit opérande

Maximum

Ajouter le plus grand opérande

par pas de 1

m<n?

Encoder les Opérandes (m,n)

Réponse

Initialiser compteur interne avec

l’opérande non décomposé

Décomposition

Ajouter l’opérande décomposé

Décomposition d’undes deux opérandes

Encoder les Opérandes (m,n)

Réponse

Activation de la Somme en Mémoire à

Long Terme

Récupération

Stratégies de vérification: Performances

1300

1500

1700

1900

2100

8x5<41 8x5<47

Ver

ifica

tion

times

(in

ms)

Duverne & Lemaire, 2004 (JoG:PS)

Exhaustive verification Approximate verification

Stratégies: Exemple 2 Tâche de vérification de problèmes

Stratégie 1 – Stratégie de Vérification Exhaustive - 8x4=31

Encodage Récupération Comparaison Décision Réponse

Stratégie 1 – Stratégie de Jugement de Plausibilté - 8x4=39

EncodageRécupération

Rapide PartielleRejet immédiat Réponse

Questions?• Comment étudie-t-on les stratégies dans une tâche?• Quels sont les arguments nécessaires et suffisants pour

faire la distinction entre deux stratégies?• Combien faut-il distinguer de stratégies dans une tâche

cognitive? • Les stratégies sont-elles spécifiques à une tâche ou

communes à plusieurs tâches?• Distinction entre stratégies-processus-mécanisme?• Etc etc…

Strategy identification methods

Direct approach

Indirect approach

Direct approach: Principle

Collecting as many external behavioral

evidence (verbal reports, video-recordings, direct observ°) of strategies as possible

Direct approach: Example of arithmetic

16 - 7 12 - 9 / 4 - 3

Arnaud & Lemaire, 2008 (Cortex)

Finger Counting Direct Retrieval

Two-digit addition problem solving: Use of 9 strategies

StrategiesExample (12+46)

1 - Rounding the first operand down (10 + 46) + 2

2 - Rounding the second operand down (12 + 40) + 6

3 - Rounding both operands down (10 + 40) + (2 + 6)

4 - Columnar retrieval (2 + 6) + (10 + 40)

5 - Rounding the first operand up (20 + 46) - 8

6 - Rounding the second operand up (12 + 50) - 4

7 - Rounding both operands up (20 + 50) - 8 - 4

8 - Borrowing units 18 + 40

9 - Retrieving 58

Lemaire & Arnaud, 2008 (AJP)

Indirect approach: Principle

« The use of multiple strategies is inferred from the patterns of speed and accuracy that arise as a function of the factors that define the stimulus set »

(Lemaire & Reder, 1997, p. 365)

Indirect Approach: Example

8x5 < 41 vs. 8x5< 47

RT differences -> Strategy Differences

1300

1500

1700

1900

2100

8x5<41 8x5<47

Ver

ifica

tion

times

(in

ms)

Duverne & Lemaire, 2004 (JoG:PS)

Exhaustive verification Approximate verification

Age x Problem

0

500

1000

1500

2000

2500

Young Older

Ver

ific

atio

n T

imes

(in

ms)

8x5<41

8x5<47*

Duverne & Lemaire, 2004 (JoG:PS)

ERP Data

Young Older Fixation First Second operand

Small Large

Second operand

El Yagoubi, Lemaire, & Besson, 2005 (JoCN)

215 ms

Combinaison d’approches

Méthodes Directes et Indirectes

Age and Strategy Distribution

Marseille 2

How many dots?

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

Small Large

% d

ev

iati

on

YoungOlder

Numerosity estimation performance

Lemaire & Lecacheur, 2007 (JoG:PS)

Numerosity estimation: Eye movements in instructed condition

Benchmark

Gandini, Lemaire, & Dufau (2009)

Anchoring

Comment distingue-t-on les stratégies?

• Arguments Expérimentaux

• Argumentaux Développementaux/Différentiels

• Arguments Pathologiques

• Arguments de la neuro-imagerie

Arguments Expérimentaux: Exemple Etude de Reichle et al., 2000

Le carré est au dessus du triangle

VF

Stratégies en raisonnement verbal Reichle et al. (2000)

Consignes pour la Stratégie Imagerie visuelle

« Lisez chaque phrase attentivement et fabriquez mentalement une image du contenu. Ensuite, à l’apparition de l’image sur l’écran, décidez si la phrase décrit l’image. »

Consignes pour la Stratégie Verbale

« Lisez rapidement chaque phrase à son apparition. N’essayez pas de fabriquer une image mentale des éléments de la phrase. Essayez plutôt de lire la phrase suffisamment longtemps pour vous en rappeler jusqu’à ce que l’image apparaisse sur l’écran. Après l’apparition de l’image, décidez si la phrase décrit l’image. »

Stratégies en raisonnement verbal: Résultats Reichle et al. (2000)

0

300

600

900

1200

1500

1800

2100

Vraie Affirmative FausseAffirmative

Vraie Négative FausseNégative

Tem

ps

de

rép

on

se (

en m

s)

Stratégie Verbale

Stratégie Visuelle

Exemple d’arguments développementaux:Stratégies de calcul mental

STRATEGIES SESSION 1 SESSION 2

Counting fingers 6.1 4.5

Verbal Counting 4.2 3.3

Retrieval 2.6 2.0

Geary et al. (1991). Etude longitudinale de la résolution d’additions simples

Strategies Session 1 Session 2 Session 3

Retrieval 3.9 2.8 2.9

Repeated Additions 18.8 14.7 11.8

« I don’t know ». -- -- --

Lemaire & Siegler (1995). Etude longitudinale de la résolution de multiplications simples

Arguments différences individuellesReichle et al., 2000

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Moyen Fort

Niveau Langagier

Po

urc

en

tag

es m

oyen

s d

e m

ots

co

rre

cte

me

nt

rap

pe

lés Stratégie Visuelle

Stratégie Verbale

Arguments de la neuro-imagerieétude de Reichle et al., 2000

0

5

10

15

20

25

30

Aires du langage Aires visuo-spatiales

No

mb

res

mo

ye

ns

de

vo

xe

ls a

cti

vé

s

Stratégie Verbale

Stratégie Visuelle

(régions temporales supérieures et frontales inférieures)

(cortex pariétal gauche et droit)

Vieillissement et Stratégies

• Existe-t-il des variations stratégiques au cours du vieillissement? Si oui, lesquelles?

• Ces variations sont-elles déterminantes des différences jeunes-âgés?

• Quels sont les facteurs affectant ces variations stratégiques?

• Quels sont les mécanismes à la base des variations stratégiques?