Psychologie et Histoire, 2001, vol. 2, 148-173.

 

LA PSYCHOMÉTRIE SENSORIELLE AU XIXe SIÈCLE

 

 

Serge NICOLAS et Ludovic FERRAND

 

Université René Descartes, Paris V, CNRS et EPHE, Institut de psychologie, Centre Universitaire de Boulogne, Laboratoire de Psychologie Expérimentale CNRS (UMR 8581), 71, avenue Edouard Vaillant, 92774 Boulogne-Billancourt Cedex, France. Email : nicolas@psycho.univ-paris5.fr

 

Abstract. This article is an historical introduction to major texts presented in this special issue on sensorial psychometry (XIXth century). In 1850, Helmholtz found that the velocity for the nerve impulse (in the frog's nerve) was 26,4 meters per second. In 1862, Hirsch was the first (1) to use Hipp's chronoscope in scientific literature, (2) to study reaction time in connection to psychological interest, and (3) to study velocity of conduction in humans with appropriate techniques. The speed of transmission in sensory nerves was evaluated by Hirsch at about 34 m/s. This work constitutes a prelude of Donders's research on the speed of mental processes. In 1868, Donders introduced the substraction method - a method for analyzing the reaction time into its components and thereby studying the corresponding stages of processing. To use the substraction method one constructs two different tasks in which reaction times can be measured, where the second task is thought to require all the mental operations of the first, plus an additional inserted operation. He compared mean reaction times in a simple-reaction task (one stimulus and response) and a choice-reaction task (multiple stimuli and responses) and regarded the difference as the duration of the stages of stimulus discrimination and response selection. This kind of enterprise occupied many psychologists during the last quarter of the nineteenth century. Much of their work was summarized and continued by Wundt (1874) and by Cattell (1885, 1886, 1887).

Key words : Sensorial psychometry, Helmholtz, Hirsch, Donders, Wundt, Cattell

Résumé. Cet article est une introduction historique aux textes majeurs présentés dans le dossier sur la psychométrie sensorielle (XIXe siècle). En 1850, Helmholtz trouvait que la vitesse de conduction nerveuse (avec un nerf de grenouille) était de 26,4 mètres par seconde (m/s). En 1862, Hirsch fut le premier (1) à utiliser le chronoscope de Hipp dans la littérature scientifique, (2) à étudier les temps de réaction en relation à une problématique psychologique, et (3) à étudier la rapidité de la conduction nerveuse chez les sujets humains en employant des techniques appropriées. La rapidité de transmission dans les nerfs sensoriels fut estimée par Hirsch à environ 34 m/s. Ce travail constitue un prélude à la recherche de Donders sur la rapidité des processus mentaux. En 1868, Donders introduit la méthode soustractive - une méthode d'analyse du temps de réaction en ses composantes élémentaires. L'utilisation de la méthode soustractive suppose de construire deux tâches différentes au cours desquelles on mesure les temps de réaction ; la seconde tâche plus complexe est construite de telle manière que toutes les opérations mentales de la première sont impliquées. Il a ainsi comparé les temps de réaction dans une tâche de réaction simple (un stimulus et une réponse) à une tâche de réaction à choix (plusieurs stimuli et réponses) en considérant la différence comme la durée des étapes de discrimination du stimulus et de sélection de la réponse. Cette méthodologie a été appliquée par de nombreux psychologues durant le dernier quart du XIXe siècle. Leurs travaux ont été résumés et continués par Wundt à partir de 1874 et par Cattell au cours des années 1880.

Mots clés : Psychométrie sensorielle, Helmholtz, Hirsch, Donders, Wundt, Cattell.

 

 

 

 

INTRODUCTION

L'histoire de la psychométrie sensorielle (note 1) prend sa source dans la mesure de l'activité électrique des tissus (cf., Dierig, 2000 ; Dupont, 1999). Les recherches de Luigi Galvani (1737-1798) et de l'école de Bologne (Galvani, 1791) sur la production d'électricité au sein des tissus (l'origine organique de l'électricité avait été contestée par Alessandro Volta (1745-1827) qui avait mis au point en 1800 une pile artificielle) furent reprises et élargies par la physicien Leopoldo Nobili (1784-1835) qui construisit en 1825 un galvanomètre astatique, premier instrument d'exploration sensible des effets électriques concomitants de la contraction musculaire. Johannes Müller (1801-1858) pensait cependant en 1834 que l'impulsion nerveuse était certainement d'origine électrique à cause de la rapidité avec laquelle elle se déplaçait. Reprenant les idées de Galvani, le physicien italien Carlo Matteucci (1811-1868) mesure en 1838 à l'aide du galvanomètre la production du courant électrique par les muscles, et fait part d'une observation selon laquelle la contraction d'un muscle peut exciter un nerf qui transmet cette impulsion au muscle afférent. Müller fit connaître à son élève Emil Du Bois-Reymond (1818-1896) les recherches de Matteucci publiées en 1841 dans les Comptes Rendus de l'Académie des Sciences de Paris (voir note 2), lequel étudia par la suite ce phénomène en inventant des instruments et des techniques électrophysiologiques appliquées à l'étude des fonctions du muscle et du nerf (cf., Du Bois-Reymond, 1843, 1848). Sur les conseils de Du Bois-Reymond, le physiologiste allemand Hermann (von) Helmholtz (1821-1894) sera le premier en 1850 à établir la vitesse de conduction nerveuse chez l'animal. Par la suite, l'astronome germano-suisse Adolph Hirsch (1830-1901) sera le premier (en 1862) à établir la vitesse de conduction nerveuse chez l'homme ; le physiologiste Franciscus Cornelis Donders (1818-1889) sera le premier (en 1868) à établir la mesure de vitesse de la pensée avant que sa méthode soustractive soit systématiquement utilisée par le physiologiste et psychologue expérimentaliste allemand Wilhelm Wundt (1832-1920) et ses élèves dans leurs recherches dont les plus connues furent celles de son premier assistant au laboratoire de Leipzig James McKeen Cattell (1860-1944).

Nous allons voir que la résolution de l'énigme, posée par la mesure de la vitesse de conduction nerveuse et par extension de celle de la pensée, va supposer le rapprochement des méthodes utilisées par les physiologistes et par les astronomes. La psychométrie sensorielle (cf. note 3) prend sa source dans les études menées dans le domaine de la psychophysiologie et dans le domaine de l'astronomie. C'est la question de la mesure de la vitesse de transmission nerveuse qui a d'abord conduit les chercheurs à s'intéresser à la psychométrie sensorielle qui concernera la mesure des caractéristiques temporelles des opérations mentales. Ce terme fut utilisé dans ce sens par James McKeen Cattell (1886abcd) et par E.B. Titchener (1893). Mais la question de la mesure de la vitesse de la pensée a été abordée dans le contexte des travaux en astronomie. La mesure de la vitesse des actes psychiques est devenue avec la psychophysique un thème majeur exploité par la psychologie expérimentale au cours du XIXe siècle. Quand on dit rapide comme la pensée, on se figure volontiers que l'on vient d'exprimer le nec plus ultra de la vitesse, quelque chose d'instantané et de foudroyant. Cette expression populaire n'est que le reflet d'une conception dominante à l'époque.

I - La vitesse de la pensée est-elle mesurable ?

Comment les premiers savants ont-ils fait pour mesurer la vitesse de propagation de l'excitation nerveuse ? On a imaginé pour cela plusieurs méthodes. C'est, selon Haller (1766) un médecin du moyen âge qui a songé le premier à ce problème. Il admit, conception bizarre, que la vitesse du fluide nerveux pouvait se déduire de celle du sang dans l'aorte. Selon lui, les deux vitesses devaient être dans le rapport inverse des largeurs de l'aorte et des tubes nerveux. Ce calcul donna, pour la vitesse du fluide (influx) nerveux, environ six fois la vitesse de la lumière. Haller adopta une autre méthode qui conduisit pour la première fois à réfuter l'idée d'une transmission instantanée. Lisant tout haut l'Enéide, il compta le nombre maximum de lettres qu'il pouvait prononcer en une minute. Il trouva quinze cents comme limite extrême, soit 1/1500 de minute par lettre. Or par exemple la lettre r exige, d'après Haller, dix contractions successives du muscle qui fait vibrer la langue et on peut en conclure, dit-il, qu'en une minute ce muscle peut se contracter et se relâcher quinze mille fois, ce qui représente trente mille mouvements simples. Du cerveau au muscle lingual, la distance est de 1 décimètre. Si l'influx nerveux la parcourt trente mille fois, cela fait 3 kilomètres, et 3 kilomètres à la minute représentent une vitesse de 50 mètres par seconde. Si la base de ce raisonnement est approximative, il faut tout de même souligner que Haller n'était pas loin de la vérité. L'Énéide, qui passait autrefois pour un livre d'oracles, a cette fois justifié sa réputation. Cependant, comme les bases scientifiques de ce raisonnement laissaient à désirer, l'expérience de Haller resta dans l'oubli.

Jusqu'au milieu des années 1800, on a cru que les impressions sensitives et les impressions motrices se déplaçaient avec une rapidité foudroyante : le temps nécessaire à ces actes était considéré comme infiniment petit, comme nul et non mesurable. Certains auteurs ont même fait dire à tort au physiologiste Johannes Müller (1801-1858), celui-là même qui popularisa l'idée selon laquelle la sensation dépend de l'organe sensoriel et qui affirma que la représentation de l'espace est inné, que la science ne pourrait jamais être fixée sur ce point. Or, le fameux physiologiste allemand a seulement souligné la difficulté à effectuer de telles mesures (1834, vol. I, p. 685; 1851, pp. 625-628, t. I) et a pour la première fois mis en parallèle l'incapacité des physiologistes et des physiciens à mesurer la vitesse de l'influx nerveux avec l'incapacité des astronomes à expliquer les différences d'observation du passage des astres. Du côté des physiologistes Müller souligne (pp. 625-626) qu'"Aucune des expériences qui ont été faites pour mesurer la rapidité de cette action (nerveuse) ne repose sur une base expérimentale solide. Haller attribuait au fluide nerveux une vitesse de neuf mille pieds par minute ( = 50 m/s); Sauvages la portait à trente-deux mille quatre cents pieds par seconde ( = 10368 m/s), et un autre à cinquante-sept mille six cents millions de pieds (Haller, t. IV, p. 372). A l'époque où l'on croyait encore à l'identité de l'agent électrique et de l'agent nerveux, on calculait la vitesse du second d'après celle du premier. Nous n'aurons probablement jamais les moyens d'évaluer la rapidité de l'action nerveuse, parce qu'il nous manque, pour établir des comparaisons, ces distances immenses à l'aide desquelles nous pouvons calculer le vitesse de la lumière, qui, en ceci a de l'analogie avec elle." Du côté des astronomes Müller souligne que "tout récemment l'attention s'est fixée sur la différence qui existe entre les observations de très petites fraction du temps ou de l'espace faites simultanément par plusieurs astronomes, à l'aide des sens de l'ouïe et de la vue, et d'après laquelle quelques personnes ont regardé comme une chose probable que la rapidité de l'action nerveuse varie suivant les régions du système nerveux, ou même selon les individus (cf. note). (...) (On) prétend que ce phénomène singulier ne peut être expliqué que par une différence dans la rapidité avec laquelle l'action arrive de l'oeil et de l'oreille à la conscience. Si l'on admet, en effet, qu'une personne qui dirige à la fois l'activité de ces deux sens vers un même objet voit plus vite qu'elle n'entend, tandis que, chez une autre personne, la différence est moins grande, ou nulle, ou même prononcée en sens inverse, c'est-à-dire si cette dernière entend plus vite qu'elle ne voit, le phénomène se conçoit d'une manière aussi simple que naturelle. Mais il s'ensuivrait l'importante conclusion que le conflit entre les organes des sens et la conscience n'est point absolument instantané. Ce phénomène permet donc d'espérer qu'un jour nous approcherons davantage de la solution du problème qui concerne la vitesse de l'action nerveuse, à moins toutefois qu'il ne soit possible d'en donner une autre explication, même plus vraisemblable. On sait qu'il est difficile à la conscience de consacrer une égale attention à deux sensations différentes, et que, quand plusieurs sensations ont lieu à la fois, l'attention se porte, ou sur elles alternativement, ou sur une seule. Ainsi, quand on doit écouter et regarder en même temps, il est inévitable qu'on entende d'abord et qu'on ne voit qu'ensuite. Mais l'intervalle entre deux sensations arrivées à la conscience varie suivant les individus; car il y a des personnes qui peuvent sentir et remarquer beaucoup de choses à la fois, tandis que d'autres ont besoin pour cela d'un laps de temps notable" (p. 626-627).

II - Hermann von Helmholtz (1821-1894) et la mesure de la vitesse de conduction nerveuse (1850)

Ce n'est qu'à partir de la fin des années 1840 que l'on s'intéressa véritablement en Allemagne à l'étude de la vitesse de l'influx nerveux. L'étude de l'acte musculaire a véritablement jeté les bases de ces travaux. En effet, la contraction musculaire fut étudiée au moyen d'appareils enregistreurs dont le plus sophistiqué, le myographe, a permis d'apprécier avec une rigueur complète l'instant précis où commence le phénomène, sa durée, son amplitude. Cette possibilité de noter l'instant précis de la contraction musculaire a véritablement permis d'aborder l'étude objective de la transmission nerveuse. C'est à Hermann (von) Helmholtz (1821-1894) (pour une biographie : Koenigsberger, 1902/1906) que revint l'honneur d'avoir appliqué un programme d'expériences tracé dès mars 1845 à la Société berlinoise de médecine par son maître Emil Dubois-Reymond (1818-1896). Du Bois Reymond a communiqué le projet d'une méthode servant à déterminer, par l'expérience, la vitesse de propagation de l'influx nerveux et celle de l'action des muscles. Cette méthode repose essentiellement sur le principe indiqué en 1844 par le français Claude Pouillet (1790-1868) pour mesurer, à l'aide d'un mode d'action particulier du courant électrique, des espaces de temps extrêmement courts (voir note 4). Il n'y a qu'à faire en sorte que le courant soit interrompu par l'effet et à l'instant même de la contraction qui a été excitée par l'établissement du circuit. Cette méthode consistait donc à mesurer d'une manière précise le temps que l'action nerveuse met à parcourir une longueur de nerf déterminée. Dans les expériences de Helmholtz le plan suivi consistait: 1° à exciter un nerf de grenouille dans le voisinage du muscle de la patte postérieure qu'il anime, et déterminer l'intervalle qui s'écoule entre l'excitation du nerf et la contraction qui en résulte; 2° à exciter le nerf en un point plus éloigné du muscle, et voir de combien s'accroît le retard de la contraction. En 1850, Helmholtz trouva que, pour parcourir une longueur de nerf de 43 millimètres, il fallait environ 0.00175 seconde ; ce qui correspond à une vitesse de 26 mètres à la seconde. Cette vitesse varie, du reste, avec les conditions de l'expérience. Nous allons voir quelles sont les méthodes qui ont été utilisées par Helmholtz pour déterminer cette vitesse de conduction nerveuse.

C'est à la fin de l'année 1849 que Helmholtz appliqua avec succès la méthode de Pouillet (1844) à la solution du calcul de la vitesse du courant nerveux (Olesko & Holmes, 1993). Sur le trajet qui traverse le galvanomètre est disposée une plaque métallique sur laquelle repose une pointe de métal attachée à l'extrémité d'un muscle suspendu au-dessus de la plaque. La pointe et la plaque, communiquant chacune avec un bout du fil de la pile, établissent par leur contact la clôture du circuit. En deux points différents de ce circuit se trouvent un galvanomètre et une touche qui permet d'établir le contact. Cette touche n'agit pas seulement pour fermer le courant du galvanomètre mais par un mécanisme assez simple, elle rompt un autre courant et provoque ainsi la décharge d'une bobine d'induction qui va exciter le nerf en un point. Dès l'instant où l'on appuie sur la touche le nerf est excité et en même temps le courant du galvanomètre commence. Ce courant électrique se trouvait interrompu lorsque survenait la contraction du muscle qui éloignait la pointe de la plaque (ce qui amène la rupture du circuit). L'aiguille de l'instrument aura donc subi l'influence du courant pendant tout le temps qui s'est écoulé entre l'excitation du nerf et la contraction du muscle. Ce courant de courte durée déviait d'une certaine quantité l'aiguille du galvanomètre, et cette déviation elle-même servait, suivant la méthode de Pouillet, à mesurer la durée du courant. Or cette durée était précisément celle qui séparait l'excitation du nerf de la contraction du muscle. Etant donné un courant constant, celui-ci imprime une certaine déviation à l'aiguille du galvanomètre, mais il a besoin pour cela d'agir un certain temps. Toutes les fois que la durée d'application sera très courte, l'aiguille du galvanomètre n'éprouvera qu'une déviation incomplète et de plus en plus faible quand le courant sera de plus en plus court. Or, on peut construire des tables qui indiquent la durée du courant pour chacune des déviations incomplètes du galvanomètre, ce qui permet, à la seule inspection de l'aiguille, d'estimer la durée du courant qui l'a influencée.

Si l'on fait ainsi deux expériences comparatives en excitant deux points différents du nerf, on voit que, si l'excitation porte sur le point du nerf le plus éloigné du muscle, on obtient un plus grand retard pour la contraction. Comme moyenne de 22 expériences comparatives, Helmholtz trouva que, pour parcourir une longueur de nerf de 43 millimètres, le courant employait environ 0",00175 ce qui correspondait à une vitesse de 26,4 mètres par seconde (m/s). Helmholtz envoya le 15 janvier une note sur son premier travail concernant la question de la vitesse de transmission de l'influx nerveux à son ami Emil du Bois Reymond pour qu'il la lise devant la Société Médicale de Berlin de façon à établir la priorité pour cette découverte. Il envoya aussi cette note à Johannes Müller pour qu'elle soit présentée à l'Académie des Sciences de Berlin et à Alexander von Humboldt pour l'Académie des Sciences de Paris. Müller lut la note de Helmholtz le 21 janvier à l'Académie des Sciences de Berlin et Du Bois Reymond fit de même le 1er février à la Société de médicine. Si le travail fut rapidement publié en langue allemande d'abord dans les Bericht über die Bekanntmachung geeigneten Verhandlungen der Königlichen Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin (Helmholtz, 1850a) puis dans les Archives de Müller (Helmholtz, 1850b) et enfin dans les Annales de Pogendorff (Helmholtz, 1850c), il fut tout d'abord mal accueilli à Berlin par Müller et les autres académiciens qui lui reprochèrent de ne pas avoir éliminé le temps perdu par la contraction du muscle. Manifestement la méthode qui avait été exposée sommairement n'avait pas été comprise. Il fallut tout l'appui, la patience et les explications de Du Bois Reymond pour que le travail soit enfin reconnu. Du Bois Reymond demanda à Humboldt, d'abord assez réservé, de faire toute la publicité nécessaire à ces résultats en présentant cette note à l'Académie des Sciences de Paris, ce qui fut fait après l'avoir remaniée de manière à la rendre plus compréhensible. Le 25 février 1850 paraissait dans les Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences la fameuse note sur la vitesse de propagation de l'agent nerveux dans les nerfs rachidiens de la grenouille (Helmholtz, 1850d). Après avoir complété ses travaux préliminaires, il écrivit un mémoire qui fut présenté par Du Bois Reymond à la Société de Médecine le 19 juillet 1850 avant d'être publié dans les "Archives" de Müller (Helmholtz, 1850e).

A cette méthode d'un emploi difficile, Helmholtz substitua bientôt l'emploi de la méthode graphique. Déjà décrite dans son premier article (Helmholtz, 1850c), il se servit cette fois-ci d'un instrument de son invention, le myographe, qu'il employa pour la première fois afin de mesurer la durée de l'acte nerveux. Un cylindre tournant recevait le tracé de la contraction musculaire. Ce cylindre, d'autre part, portait un excentrique qui, à un moment de la rotation, rompait le courant d'une pile et produisait une secousse d'induction qui irritait le nerf. L'espace angulaire, mesuré sur ce cylindre entre l'excentrique qui rompait le courant et l'inscription du début de la contraction musculaire, exprimait la durée du retard de la contraction sur l'excitation et permettait, au moyen de deux expériences consécutives, de déterminer la vitesse du courant nerveux. Dans ses expériences Helmholtz a déduit pour vitesse de l'agent nerveux 27,25 m/s, évaluation très voisine de celle qu'il avait déjà tirée de la méthode de Pouillet. Ces résultats furent d'abord présentés en juillet 1851 à l'Académie des Sciences de Paris (Helmholtz, 1851) sous la forme d'une note avant d'être exposés plus complètement dans les "Archiv" de Müller (Helmholtz, 1852) sous le titre "Mesures de la rapidité avec laquelle l'excitation est transmise dans le nerf". Il résulte de ces expériences, et d'autres qui ont suivies dues encore à Helmholtz mais aussi, entre autres, à Valentin, Marey, Dubois-Reymond et Donders que l'influx nerveux se propage avec une vitesse relativement peu considérable. La main d'un homme qui lance une pierre fend l'air avec une vitesse de 22 mètres par seconde, ce qui est tout à fait comparable à celle du fluide nerveux; le cheval de course et le lévrier vont tout aussi vite. Cette connaissance de la durée de l'acte nerveux a permis à son tour de s'élever à l'étude de l'acte psychique.

III - Adolph Hirsch (1830-1901) et le chronoscope de Hipp: La question de l'équation personnelle des astronomes et la mesure des temps de réaction chez l'homme

Il semble que ce soit Helmholtz qui ait le premier rapporté des expériences réalisées sur les nerfs sensoriels du sujet humain (Helmholtz, 1850f). Il stimulait la peau successivement en deux points placés à des distances différentes du cerveau. A chaque stimulation correspondait un signal prédéterminé comme un mouvement de la main. La différence de temps écoulé dans les deux cas entre la stimulation et la réponse correspondait à la durée de transmission pour la différence de longueur des nerfs sensitifs. La vitesse de transmission fut estimée par Helmholtz à 60 mètres par seconde, soit le double de celle qu'il avait obtenue sur les nerfs de grenouille. Mais la méthode était sujette à des critiques comme l'a souligné Donders (1868ab). Le but des recherches de Hirsch (1862a), alors directeur de l'observatoire de Neuchâtel en Suisse, fut de déterminer ce qu'il a appelé le temps physiologique pour les différents sens de l'ouïe, de la vue et du toucher. Pour Hirsch, ce temps physiologique comprend trois moments, qu'il est extrêmement difficile, sinon impossible de séparer, à savoir: 1° la transmission de la sensation au cerveau; 2° l'action du cerveau, qui consiste à transformer pour ainsi dire la sensation en acte de volonté; 3° la transmission de la volonté dans les nerfs moteurs et l'exécution du mouvement par les muscles.

Même s'il n'est habituellement pas reconnu comme un personnage important dans le domaine de la psychologie (cf., Annin, Boring & Watson, 1968), Adolph Hirsch (1830-1901) fut un éminent astronome germano-suisse et un pionnier dans notre discipline (pour une biographie: Legrandroy, 1901). La principale raison de l'oubli dans lequel il est tombé tient essentiellement au nombre relativement restreint de ses publications dans le champ de la psychologie ainsi qu'à leur accès plutôt difficile. Hirsch est connu en psychologie (cf., Donders, 1865, 1868ab; Exner, 1873; Helmholtz, 1867; Wundt, 1874) grâce à sa fameuse conférence intitulée "Expériences chronoscopiques sur la vitesse des différentes sensations et de la transmission nerveuse" qui fut présentée le 08 novembre 1861 à la Société des Sciences Naturelles de Neuchâtel. Cette communication fut publiée en français dans le "Bulletin de la Société des Sciences Naturelles de Neuchâtel" (Hirsch, 1862a). Le contenu de l'article fut présenté au congrès de la Société Suisse des Sciences à Lucerne le 25 septembre 1862 et un résumé fut même publié à cette occasion dans les "Archives des Sciences Physiques et Naturelles de Genève" (Hirsch, 1862b). Une traduction allemande de l'article original (Hirsch, 1862a) parut même dans la revue "Untersuchungen zur Naturlehre des Menschen und der Thiere" (Hirsch, 1863) et, selon une note de Du Bois-Reymond (1864), dans le "Centralblatt für die medicinischen Wissenschaften" (1864). Ces multiples présentations attestent de l'importance de cette communication à l'époque. En effet, Hirsch (1862a) fut le premier (1) à utiliser le fameux chronoscope de Hipp dans la littérature scientifique, (2) à étudier les temps de réaction en liaison avec des questions d'ordre psychologique, et (3) à étudier la vitesse de transmission nerveuse chez les humains avec des techniques appropriées. Les résultats de Hirsch furent largement cités dans la littérature par de nombreux chercheurs de l'époque travaillant sur le thème de la mesure des processus psychiques (cf., De Jaager, 1865; Donders, 1865, 1868a; Exner, 1873; Wundt, 1874). Ainsi, ce travail représente un document majeur dans l'histoire de la psychologie expérimentale (pour une traduction anglaise de l'article de Hirsch : cf., Nicolas, 1997).

Il faut bien voir que cet article fut écrit dans le contexte des travaux dans le domaine de l'astronomie physique en rapport avec la question de l'équation personnelle. L'importance de la détermination des différences individuelles dans les temps d'observation du passage des étoiles (pour des revues : Boring, 1957; Radau, 1865-67; Sanford, 1888) a permis indirectement aux astronomes de s'intéresser à des questions d'ordre psychologique. Ce problème des différences individuelles renvoie à un phénomène d'ordre psycho-physiologique parfaitement indépendant de la volonté de l'observateur. La première constatation date de 1796 date à laquelle l'astronome anglais Nevil Maskelyne de l'observatoire de Greenwich constata que dans l'estimation du passage des étoiles devant un fil d'une lunette méridienne il y avait un désaccord constant entre ses observations et celles de son assistant Kinnebrook. Maskelyne, qui soupçonnait son aide de suivre un procédé irrégulier, décida de le congédier. Les erreurs de ce genre étaient généralement attribuées au manque de sérieux des observateurs jusqu'à l'époque où l'Allemand Friedrich Wilhelm Bessel (1784-1846), alors astronome à l'observatoire de Koenigsberg, frappé des circonstances rapportées par Maskelyne, se mit à étudier ce curieux phénomène. En comparant les observations des autres astronomes avec les siennes propres, Bessel vit que la plupart des observateurs signalaient le passage des étoiles un peu plus tard que lui; ce retard relatif était parfois de plus d'une seconde. Ces remarques attirèrent l'attention des astronomes qui se préoccupèrent de la détermination de cette erreur ou équation personnelle. Au point de vue psycho-physiologique, que représente-t-elle? Plusieurs astronomes, dont Bessel, avaient émis à ce sujet l'hypothèse d'une opération intellectuelle nécessaire pour traduire par un signal une sensation perçue. Cette durée, qui sépare l'impression du signal de réaction, a été appelée par Hirsch (1862a) "temps physiologique". L'objectif central de Hirsch (1862a) était de mesurer la rapidité des opérations physiologiques impliquées dans les opérations astronomiques. Il a expliqué qu'il voulait donner une correction pour les erreurs individuelles dans les observations astronomiques au lieu de simplement faire un ajustement basé sur les différences personnelles entre les observateurs (différences relatives) comme cela était la coutume à cette époque. Le problème avec les observations astronomiques était de déterminer aussi précisément que possible l'équation personnelle de façon à la corriger (Hirsh, 1874). Hirsch fut le premier à utiliser les corrections absolues en utilisant le chronoscope de Hipp.

En effet, Hirsch fut le premier chercheur à publier des expériences en utilisant le chronoscope de Hipp. Le chronoscope de Hipp est un instrument de mesure si important pour les recherches psychologiques que dans la première édition de son ouvrage "Grundzüge der physiologischen Psychologie" Wundt (1874, p. 770) a décrit en détails le dispositif en question. L'histoire du chronoscope de Hipp a été bien établie par Edgell et Symes (1906). En 1842, l'allemand Matthaeus Hipp (1813-1893), qui était fabriquant de montres à Reutlingen, dans le Württemberg à l'époque, rendit visite au professeur Eisenlohr à Karlsruhe, où il vit un modèle de l'instrument réalisé par l'anglais C. Wheatstone en 1840 (pour une note historique concernant cet instrument: cf., Wheatstone, 1854). L'appareil de Wheatstone, décrit dans les Philosophical Transactions of the Royal Society of London (p. 332) était surtout une horloge utilisée dans l'artillerie afin de déterminer la vitesse des projectiles (une description de l'instrument fut publiée par Oelschläger en 1848). Ceci donna à Hipp l'idée de construire un chronoscope (une description de l'instrument fut publiée par Oelschläger en 1849). Hipp améliora l'appareil original en séparant le mécanisme manuel du reste du mécanisme d'horlogerie, éliminant ainsi l'erreur due à l'accélération du mouvement d'horlogerie. Dans un dernier modèle décrit par Oelschläger (1849), l'appareil enregistre les 1/1000e de seconde. Le premier chronoscope de Hipp fut fourni au professeur Reusch à Stuttgart en 1843, mais le premier compte rendu scientifique qui ait été publié indiquant son utilisation a été réalisé par Hirsch. Il eut l'avantage d'être en relation directe avec Hipp, qui à cette époque était établi à Neuchâtel comme directeur d'une usine fabriquant des télégraphes (1860-1889) et qui a d'ailleurs servi comme sujet dans les expériences de Hirsch utilisant le chronoscope. Hirsch semble d'ailleurs avoir été un expert beaucoup plus avisé que les chercheurs ultérieurs dans l'ajustement des intensités de courant à réaliser. Une procédure sophistiquée pour le calibrage du chronoscope est d'abord décrite dans l'article (Hirsch, 1862a), et pour chaque série d'observations on trouve le calcul de l'erreur probable dans les observations individuelles (Hirsch utilisa les statistiques d'une manière assez sophistiquée pour l'époque).

Ainsi, c'est le contexte de la mesure astronomique que Hirsch (1862a, p. 103) a introduit pour la première fois le terme de "temps physiologique", ultérieurement remplacé par Exner (1873, p. 609) par l'expression "temps de réaction". Ce temps physiologique ou temps de réaction est défini comme le temps qui s'est écoulé entre la présentation du stimulus et la réaction du sujet à celui-ci; c'est-à-dire le temps total qui est nécessaire à la réception du stimulus, sa conduction au cerveau, son traitement par le système nerveux central, sa transmission aux nerfs moteurs conduisant à la contraction du muscle. En gardant constante la réponse à donner (ex. mouvement de la main), Hirsch a observé que le temps physiologique (de réaction) variait selon l'organe sensoriel qui était stimulé. De façon à mesurer le temps de réaction aux stimuli auditifs, Hirsch a utilisé un dispositif consistant en une fourche qui pouvait être déplacée de bas en haut. Sur cette fourche était placée une balle qui tombait quand un ressort était pressé. Il observa que la réaction à un stimulus se produisait plus rapidement dans l'ordre pour le sens tactile, auditif et visuel. Les variations de distance (entre la stimulation et le cerveau) ne pouvant être réalisées qu'avec le sens tactile, c'est seulement dans cette condition que l'on a pu mesurer la vitesse de conduction de l'influx nerveux. Pour les expériences sur le sens tactile, le sujet touchait de la main droite une clé électrique au moment où il ressentait une légère douleur, comparable à une piqûre d'épingle, que produit la pince d'une bobine d'induction lorsqu'elle touche la peau. La pince était successivement appliquée sur la joue, ensuite sur la main gauche, puis enfin sur le pied gauche. Le temps perdu par la transmission de cette excitation du point touché jusqu'à la main droite fut trouvé égal, dans les trois cas, à 11, à 14 et à 17 centièmes de seconde respectivement; 3 centièmes de secondes étaient donc nécessaires pour que la sensation parvînt de la main gauche jusqu'à la tête, et 6 centième pour qu'elle y arrivât du pied. Hirsch en a conclu que le courant nerveux franchit une longueur de 2 mètres en 6 centièmes de secondes, c'est-à-dire 34 mètres en une seconde. L'associé de Donders, Schelske (1864), et l'élève de Donders, de Jaager (1865), ont reproduit ces expériences, le premier à l'Observatoire d'Utrecht et le second au laboratoire de l'Université. Les résultats trouvés par Hirsch (34 m/s), Schelske (30 m/s) et De Jaager (26 m/s) différèrent notablement de ceux présentés par Helmholtz (60 m/s). Cependant, à la même époque, à Heildelberg, Helmholtz s'engageait dans de nouvelles expériences de mesures avec son élève N. Baxt (cf. Helmholtz, 1867, 1870): les valeurs moyennes confirmèrent les résultats de Hirsch et des hollandais (33.9 m/s).

Les travaux de Hirsch furent par la suite interrompus car Hipp n'avait prêté les chronoscopes que pour une période de temps limité. Si d'autres articles furent par la suite publiés par Hirsch (1863 ; Plantamour & Hirsch, 1864), ils étaient plus centrés sur la question des observations astronomiques et le problème de la correction de l'équation personnelle. Se tenant au courant des recherches, il réalisera dans les années suivantes des analyses détaillées des travaux de Donders (1868) et de Exner (1873), présentés à la Société des Sciences naturelles de Neuchâtel (Hirsch, 1869, 1874), qui allaient constituer le point de départ à l'étude des temps de réaction et de la mesure de la vitesse de la pensée (cf. Nicolas, 1997).

IV - F.C. Donders (1818-1889) et la mesure de la vitesse de la pensée (1868)

Les travaux de Helmholtz et Hirsch furent résumés en France par Marey (1866, 1867, 1868) et par Du Bois-Reymond (1866). Mais la question de la mesure de la vitesse de la pensée restait toujours en suspens. "La pensée n'aurait-elle pas non plus la vitesse infinie qu'on lui attribue habituellement, et serait-il possible de mesurer le temps nécessaire pour la formation d'une idée ou pour une détermination de la volonté ?" Tels sont les termes dans lesquels le physiologiste et l'ophtalmologiste hollandais Donders (1868a) posera le problème (pour des observations de Hirsch à propos de cet article, voir Hirsch, 1869). La durée de 1/7e de seconde trouvée par Hirsch qui s'est écoulée entre le moment où la peau a été stimulée et celui où il donne sa réponse motrice correspond-elle seulement à un acte physiologique simple ? Évidemment non, car les processus mentaux viennent s'intercaler entre l'impression sensitive et la réaction motrice. Il a fallu à l'impression sensitive le temps d'arriver au cerveau. L'acte cérébral de la perception et de la volonté s'est alors accompli, puis il a fallu le temps que l'impression motrice arrive au muscle et détermine son mouvement. Et encore ce n'est pas tout. L'impression, une fois produite, chemine dans le nerf avec une vitesse qui nous est connue; mais cette impression ne se produit pas instantanément: il lui faut le temps de se former, de se compléter, avant d'être en état de parcourir le nerf. Il ne suffirait donc pas de retrancher de la durée totale 1/7e de seconde, la durée de transport de l'influx nerveux sensitif et de l'influx nerveux moteur, pour conclure que le reliquat appartient à l'acte psychique. Ces expériences ne faisaient pas connaître la durée de l'acte cérébral ni même si l'acte cérébral avait une durée. On n'était pas arrivé à cette conclusion jusqu'à ce que Donders et ses élèves imaginent un procédé d'expérimentation destiné à lever tous les doutes.

Donders (1865) songea à compliquer l'acte cérébral, et l'augmentation du temps physiologique qu'on observerait devait évidemment mesurer la nouvelle opération intellectuelle intercalée. Les résultats de ces expériences réalisées par lui-même et son élève De Jaager (1865) furent présentés par Donders (1868a). Dans les expériences types présentées dans la thèse de de Jaager (1865) on comparait deux situations. Dans le premier cas, l'observateur savait qu'un choc électrique agirait sur son pied droit; le signal de réaction devait être donné par la main droite. Dans le second cas, l'observateur ne savait pas quel pied devait recevoir la stimulation, et il était encore tenu de donner le signal par la main du côté stimulé. Le temps physiologique mesuré dans les deux cas fut plus long dans le dernier, d'environ 1/15e de seconde. Il est clair, toutes les autres conditions étant les mêmes, que la différence en question représente le temps nécessaire pour se rendre compte de quel côté la stimulation avait eu lieu, et pour diriger l'acte moteur à droite ou à gauche. Par conséquent la solution d'un dilemme réduit à sa simplicité la plus grande est un acte cérébral exigeant une durée de 1/15e de seconde. Il fut donc établi expérimentalement que l'acte cérébral avait une durée. On s'est assuré ultérieurement que cette durée augmentait à mesure que l'acte psychique devenait de plus en plus compliqué et qu'elle diminuait lorsque l'opération intellectuelle se simplifiait. Au lieu d'agir sur les organes du toucher, il expérimenta ensuite sur les organes visuels et auditifs. En visuel le procédé consistait là aussi à comparer deux situations. Dans le premier cas, l'observateur devait exécuter un mouvement avec sa main droite dès l'apparition d'une lumière blanche. Dans le deuxième cas, on employait une lumière blanche et une lumière rouge, et le signal de réaction devait être donné avec la main droite pour la lumière blanche, avec la main gauche pour la lumière rouge. Dans cette condition, la solution du dilemme exige un temps plus considérable. Si l'on considère la situation de complication, on peut distinguer deux opérations du cerveau: 1° La distinction entre des impressions différentes; 2° la mise en oeuvre d'un acte choisi parmi d'autres actes. Donders se demanda s'il ne serait pas possible de déterminer séparément le temps afférent à chacun de ces deux termes. Pour cela il institua l'expérience suivante. Dans une première situation, l'observateur répétait la voyelle connue à l'avance (méthode a). Dans la seconde situation, l'observateur était prévenu que des voyelles seraient prononcées, et il avait l'ordre de reproduire aussitôt le son entendu (méthode b). Dans une troisième situation, l'observateur ne devait plus répondre qu'à une seule voyelle, le "i" par exemple, et garder le silence pour toutes les autres (méthode c). Si on considère les mécanismes impliqués dans les trois classes de réaction on a respectivement pour la méthode (a) la prise de conscience du stimulus, pour la méthode (b) l'identification du stimulus et la sélection de la réponse appropriée; pour la méthode (c) l'identification du stimulus. Par la méthode de soustraction la différence (b-a) représente le temps d'identification du stimulus et le choix de la réponse; la différence (c-a) représente le temps d'identification du stimulus; enfin, la différence (b-c) représente le temps de décision. En moyennant les valeurs obtenus on a: (b-a) = 0.075 sec. ; (c-a) = 0.039 sec. ; (b-c) = 0.036 sec. Ce sont les données classiques de la chronométrie mentale. Il est à noter que le paradigme de Donders fut repris et remis au goût du jour dans les années 1960 par Saul Sternberg dans ses travaux sur la mémoire (Sternberg, 1969a, 1969b) et qu'il constitue aujourd'hui la base méthodologique des recherches en neuro-imagerie fonctionnelle cérébrale.

A la fin des années 1860, apparemment indépendamment de l'influence de Donders, le temps d'identification des stimuli visuels fut étudié dans le laboratoire d'Helmholtz par le russe Nikolai Ignatyevich Baxt (1842-1904). Baxt était un étudiant juif inscrit à l'Université de St Pétersbourg. Il fut envoyé par le ministère de l'instruction publique en stage chez Helmholtz de 1867 à 1871. Baxt travailla en étroite collaboration avec Helmholtz sur la question de la vitesse de l'influx nerveux de 1867 à 1870. En 1871, Baxt présenta un article du plus haut intérêt sur le thème des temps d'identification de stimuli visuels en utilisant un appareil connu sous le nom de tachistoscope, déjà utilisé par S. Exner dans ses recherches. Il montra comment un premier stimulus peut ne pas être masqué par un second stimulus projeté après lui, si on laisse s'écouler un intervalle de temps assez long entre les deux stimulus de façon à ce que le premier devienne conscient. Baxt montra comment cet intervalle variait avec l'intensité du second stimulus, la complexité et la taille du premier stimulus. Ce travail de Baxt fut le dernier dirigé par Helmholtz dans le domaine de la psychologie physiologique.

V - Les recherches sur les temps de réaction par Wilhelm Wundt (1832-1920) et par son élève américain James McKeen Cattell (1860-1944)

Les expériences de Donders furent continuées par Helmholtz, Mach, Baxt et Exner. Exner (1873) fit usage des impressions brusques causées par l'électricité sur la peau, la rétine, etc. Sur un cylindre entouré d'un papier enfumé s'inscrivent d'abord l'excitation, puis la réaction du sujet qui consiste en l'abaissement brusque d'un levier. Un intervalle sépare les deux signaux sur le papier enfumé, et comme la vitesse du cylindre est connue d'avance, la durée de la réaction peut être calculée à un dix millième de seconde près. Il a ainsi étudié avec beaucoup de soin les conditions accidentelles qui influent sur la durée du temps physiologique. Avant tout, le degré d'attention a une influence prépondérante sur la durée de la réaction. Plus l'attention est grande et plus cette durée est petite. Plus l'attention est grande et plus cette durée est petite ; quand l'attention est à son maximum, la temps de la réaction (ou temps physiologique) est à son son minimum. La durée varie aussi beaucoup suivant l'organe affecté et suivant l'endroit du corps auquel s'applique l'excitant. L'âge a une influence : Exner a trouvé que le minimum de durée = 0.1295 sec. chez un jeune homme de vingt deux ans ; et le maximum = 0.9952 chez un vieillard de soixante-seize ans). L'ingestion de substances toxiques ou excitantes (morphine, thé, café) n'a pas eu d'influence. Cependant, dans l'état d'ivresse, la réaction est très ralentie (environ 0.1 sec.), quoique le sujet ivre s'imagine réagir plus vite qu'à l'état normal. Aux expériences d'Exner, il faut bien sûr joindre celles que Wundt a réalisées pendant de nombreuses années. C'est dans ses Grundzüge der physiologischen Psychologie (Wundt, 1874, chap. XIX) qu'il a résumé les travaux de ses devanciers en y ajoutant les siens propres. Aidé par l'article que Ribot (1876) lui a consacré, c'est l'ouvrage de Wundt, dans sa première édition, que nous allons prendre pour guide de cette exposition qui nous fournit à la fois les données physiologiques et leur interprétation psychologique. Wundt et ses élèves utilisèrent en effet de manière intensive la méthode soustractive de Donders dans leurs expériences de complication (pour une critique: Külpe, 1893/1895, pp. 406-422). Pour Wundt, le temps physiologique, dans sa totalité, comprend : 1° la transmission par les nerfs aux centres ; 2° l'entrée dans le champ visuel de la conscience ou perception ; 3° l'entrée dans le point visuel de la conscience ou aperception ; 4° le temps nécessaire à la volition ; 5° la transmission par les nerfs aux muscles. On peut considérer le premier et le dernier de ces éléments comme purement physiologiques. Quant aux trois autres, ils sont d'une nature psychophysique. Nous avons beaucoup de raisons, dit Wundt, de croire que l'impression qui agit avec une force suffisante sur les parties centrales, entre par là même dans le champ visuel de la conscience. Il faut un effort particulier, que nous sentons intérieurement, pour nous rendre attentifs à cette impression, et c'est par là que nous distinguons l'aperception, de la perception pure et simple. La durée de la perception se trouve ainsi comprise dans la durée de la transmission sensorielle : elle est à la fois le dernier acte du fait physiologique et le premier acte du fait psychologique. Par durée de la perception, il faut donc entendre à la fois le temps nécessaire pour exciter les centres nerveux sensoriels et le temps nécessaire pour faire entrer l'impression dans le champ de la conscience. D'un autre côté, le temps consacré à la volition se confond de même avec le temps de l'excitation motrice ou centrifuge. Il est contraire aux faits d'admettre un acte de volition qui serait complètement achevé, avant que l'excitation motrice des centres nerveux puisse commencer. Du moins, le sens intime nous donne ces deux faits comme simultanés. Ainsi, l'excitation des centres sensitifs et la perception, l'excitation des centres moteurs et la volition, nous sont données, chacune, comme un fait psychophysique. Reste un dernier élément : l'aperception, que l'on serait tenté d'admettre d'abord comme un fait purement psychologique. Il n'en est rien. Sans s'arrêter à examiner les diverses hypothèses qui peuvent être faites sur la nature de cet état, il est certain qu'il est toujours accompagné d'un sentiment de tension ou d'effort qui a nécessairement une base physiologique, qui est un fait d'innervation centrale. Dans beaucoup de cas, on ne peut pas distinguer sûrement, quant à la durée, l'aperception de la volition. On peut donc les comprendre sous la dénomination commune de durée de la réaction, puisque toutes deux consistent en une réaction centrale contre les perceptions qui entrent dans la conscience.

En résumé donc, le temps physiologique est finalement décomposé en deux faits physiologiques - la transmission sensitive, la transmission motrice - et deux faits psychologiques - la durée de la perception, la durée de la réaction. Le temps de la transmission est connu. Quant à la durée des deux actes internes, elle est plus difficile à déterminer. On y parvient, cependant, par des dispositions expérimentales qui compliquent ou qui facilitent l'acte de la perception et l'acte de la réaction et qui permettent d'attribuer les variations de la durée tantôt au premier acte psychologique, tantôt au second. Il y a un dernier desideratum qui exige de nouvelles recherches : décomposer la durée de la réaction en deux durées, celle de l'aperception, celle de la volition. La position du problème étant ainsi bien établie, entrons dans le détail des expériences et de leurs résultats tels que Wundt les a présentés dans son ouvrage de 1874. On peut grouper sous les titres suivants les différents cas étudiés : 1° Impression connue, mais non déterminée quant au temps de son apparition ; 2° impression connue et déterminée quant au temps ; 3° impression ni connue ni déterminée quant au temps ; 4° impression accompagnée ou suivie d'une impression tantôt semblable, tantôt différente ; 5° série régulière de perceptions dans laquelle on en intercale une nouvelle ; 6° Mélange d'états internes et de perceptions, permettant de mesurer la durée des actes psychiques pendant la reproduction.

Impression connue, mais non déterminée quant au temps de son apparition. Le sujet en expérience sait qu'il doit éprouver une sensation tactile, visuelle ou auditive : toute son attention est concentrée sur un seul point indéterminé, l'instant de l'apparition. En ce cas, le temps physiologique est d'environ 1/5 de seconde. Il est un peu plus court pour les impressions de tact et de son que pour celles de la vue. Mais comme le fait remarquer Wundt, les excitants employés pour produire ces trois ordres de sensation sont loin d'avoir la même intensité. Nous n'avons aucun moyen de comparer des choses aussi disparates qu'un bruit et une étincelle électrique. Peut-être cependant les différences de durée sont-elles dues à une différence d'intensité dans la cause objective. Pour résoudre ce problème, il faut ramener les sensations comparées, à ce point où elles atteignent le "seuil d'excitation", le minimum perceptible ; car là elles sont toutes égales pour la conscience. En partant donc du minimum perceptible, Wundt a obtenu les chiffres suivants, comme résultat moyen de 24 observations : 0.337 (son) ; 0.331 (lumière) ; 0.327 (tact). Il en conclut que, les conditions de la transmission nerveuse restant les mêmes, la durée de la perception et de la réaction est constante quand l'excitation est à son minimum. L'expérience lui a montré de plus que le temps physiologique diminue à mesure que l'intensité de l'excitation augmente. A l'aide de deux instruments différents qui consistent principalement, l'un en une boule de 15 grammes tombant sur une planchette, l'autre en un marteau électromagnétique, il constate qu'en faisant varier la hauteur de la boule et du marteau, et par conséquent l'intensité du son que produit leur chute on obtient le rapport inverse, exprimé plus haut, entre l'intensité de l'excitation et le temps physiologique. Il y a sans doute à tenir lieu ici du fait de la transmission nerveuse. Elle augmente avec l'intensité de l'excitation ; mais la quantité dont elle augmente est si faible, comparée à la durée totale du temps physiologique, qu'il faut bien porter la différence au compte de la perception et de la réaction. Comment le temps physiologique se divise-t-il ici entre la perception et la réaction ? Il est difficile de le dire. Les conditions de l'expérience jettent cependant quelque jour sur la question. Dans le cas où elles se font avec le minimum perceptible, on constate en soi-même, au moins dans plusieurs cas, un état de doute qui a une certaine durée ; on se demande avec indécision si une impression a eu réellement lieu, et l'on sent clairement que cet état d'indécision prend un certain temps. Or il faut remarquer qu'un état de cette espèce se produit non seulement dans le cas où le jugement reste indécis, mais même dans les cas où l'impression, étant nettement perçue, se trouve au-dessus du minimum perceptible. Les deux éléments (aperception, volition) que nous avons compris sous la dénomination commune de durée de la réaction, dans quel rapport sont-ils quant à leur durée ? Dans quelques cas, la conscience perçoit ces deux actes comme successifs, mais presque toujours ils lui sont donnés simultanément dans un seul et même moment indivisible. Toutefois, on ne peut nier que les conditions dans lesquelles l'expérience se produit rendent très probable cette conclusion : que la durée de la volition est extrêmement petite, en sorte que la durée de la réaction doit être portée en grande partie au compte de l'aperception. Les conditions de l'expérience sont telles en effet que l'enregistrement se fait avec une sûreté mécanique et que, toute l'attention convergeant vers cet acte, l'impulsion volontaire est presque instantanée. Un fait en faveur de cette impulsion instantanée, c'est qu'il arrive parfois, quand une impression est vivement attendue, qu'on enregistre une impression tout autre (un éclair au lieu d'un son) ; et l'on sait très bien, au moment même où l'on produit le mouvement, qu'une erreur est commise.

Impression connue et déterminée quant au temps. On peut simplifier les expériences précédentes en plaçant le sujet dans des conditions telles que son effort d'attention soit allégé. Pour cela, il suffit de déterminer d'une manière complète l'impression qu'il doit éprouver, en éliminant toute cause d'indécision. On lui fait connaître d'avance la nature de la sensation (son, lumière, etc.) ; de plus, on annonce l'apparition par un signal antérieur. Ainsi, une impression lumineuse ou auditive sera précédée par le battement d'un pendule qui indique au sujet le moment précis où il doit se mettre en garde. On constate alors que le temps physiologique est considérablement diminué. En employant la boule, dont on a parlé plus haut, qui, par suite d'une disposition assez simple, peut tantôt produire un son avant sa chute (en heurtant un anneau), tantôt n'en produire aucun, Wundt a constaté que lorsque l'intervalle constant entre le signal et l'impression augmente, le temps physiologique diminue. De plus, la répétition et l'habitude ont une très grande influence sur cette diminution. Dans une longue série d'expériences, les conditions extérieures restant les mêmes, on voit le temps physiologique devenir très petit (quelques millièmes de seconde) ou même complètement nul. La diminution du temps physiologique s'explique par l'état d'extrême attention qui empêche tout retard dans la perception et dans la réaction. Mais comment ce temps peut-il devenir nul ? Il faut remarquer que, dans les expériences actuelles, toute cause d'indécision étant écartée, le sujet tend à faire coïncider exactement son mouvement de réaction avec l'impression perçue, et c'est ce qui arrive, surtout après plusieurs essais répétés. Dans certains cas, l'attente est si vive que l'impression doit être perçue plus tôt qu'elle n'a lieu en réalité, et, comme l'état d'innervation motrice est à son plus haut degré, la réaction suit immédiatement la perception. Exner fait remarquer que, dans ces expériences si rapides, le sujet habitué sait très bien si son enregistrement est bon ou mauvais, quoique la différence sentie en pareil cas ne soit guère que de quelques centièmes de seconde ; et il le sait par la différence d'intervalle qu'il perçoit entre l'impression et le mouvement. Ce fait montre quelle précision extraordinaire notre sens intime peut avoir dans les recherches de cette sorte.

Impression ni connue ni déterminée quant au temps. Au lieu de simplifier l'expérience, comme dans le cas précédent, on peut se proposer de la compliquer. Le cas de la moindre complication est celui-ci : la nature de l'impression est connue, mais on ne détermine ni le moment de son apparition, ni son intensité. Soit une impression auditive : on fait se succéder, sans aucune règle, des sons intenses et des sons faibles. En pareil cas, le temps physiologique est toujours augmenté. Wundt a fait deux séries d'expériences, l'une avec changements uniformes (son intense : 0.116 ; son faible : 0.127), l'autre avec changements sans règle (son intense : 0.189 ; son faible : 0.298). Le temps physiologique augmente encore lorsque, dans une série de sons forts, on intercale brusquement un son faible et vice versa. La durée peut aller jusqu'à 0.4 ou 0.5 de seconde. En pareil cas, les différences ne doivent être attribuées ni à la durée de la transmission, mais à celle de la réaction. Cette durée croît, parce que les conditions de l'expérience sont telles que l'attention est prise en défaut ; l'effort antérieur qui simplifie le travail de l'aperception ne s'est pas produit. On peut donc dire en toute sûreté que ce retard dans la durée de la réaction est dû à l'aperception. En effet, les conditions de l'innervation volontaire sont les mêmes ici que dans les autres expériences ; ce n'est donc pas d'elle que peut provenir la différence. Un cas plus compliqué que le précédent est celui où l'impression est complètement inattendue. Il en résulte un retard dans le temps physiologique. Ce cas se présente quelquefois par hasard, quand le sujet, au lieu d'appliquer son attention à l'impression attendue, se laisse distraire. On peut le produire artificiellement, en interrompant une série d'impressions à intervalles uniformes, par un intervalle très court. Le temps physiologique s'élève alors jusqu'à 1/4 ou 1/2 seconde (lorsqu'une impression est assez vive pour produire la frayeur, le temps physiologique est augmenté d'après Wundt, diminué d'après Exner). On peut se proposer enfin de porter la complication non plus sur l'impression perçue, mais sur le mouvement de réaction. Telles étaient les expériences imaginées par Donders et de Jaager : un choc électrique est appliqué tantôt sur un pied, tantôt sur l'autre ; la main du côté piqué doit réagir. Ou bien encore l'impression est produite par une lumière tantôt rouge, tantôt blanche ; la main droite réagit pour la première et la main gauche pour la seconde. Enfin, une troisième façon d'opérer : une voyelle est proférée, le sujet doit la répéter, et les deux mouvements sont enregistrés à l'aide d'un stylet oscillant sur un tambour ; tantôt la voyelle est connue d'avance du sujet, tantôt il l'ignore. L'instrument constate une différence de durée (tact : différence de 0.067 ; lumière : différence de 0.172 ; son : différence de 0.070). Il faut bien remarquer cependant que, dans ces trois séries d'expériences, les conditions de la réaction ne sont pas les mêmes. Il y a en effet, entre une impression sur le pied et une réaction de la main du même côté, une association étroite, favorisée par la conformation anatomique, l'exercice, l'usage. Il en est de même entre une sensation auditive et une réaction vocale. Mais cette association naturelle, organique, n'existe pas entre une sensation de rouge et un mouvement de la main droite. On peut donc conclure que la durée de la volition dépend principalement des connexions physiologiques existant entre les centres nerveux sensitifs et les organes moteurs qui réagissent. Quand la réaction est favorisée par le mécanisme du système nerveux et l'habitude, le retard porte sur l'aperception. Dans le cas contraire, c'est la durée de la volition qui joue le principal rôle.

Impression accompagnée ou suivie d'une impression tantôt semblable, tantôt différente. Jusqu'ici on n'a fait agir sur le sujet qu'une impression unique. Voyons ce qui va se produire lorsqu'à côté de l'impression principale, qui doit être enregistrée et dont on connaît la nature et l'intensité, on en fait agir une autre, afin de fatiguer l'attention. Prenons d'abord deux impressions de même nature. Wundt emploie une cloche que frappe un petit marteau. Il enregistre les impressions suivant la méthode ordinaire. Puis, à l'aide de l'instrument employé pour cette expérience, il produit un bruit continu, celui d'une roue dentée qui heurte un fil métallique, et il constate les différences : Son modéré sans un son simultané : 0.189 ; son modéré avec un son simultané : 0.313 ; son fort sans un son simultané : 0.158 ; son fort avec un son simultané : 0.203). Le retard du temps physiologique est évident. il se produit de même quand les deux impressions sont de nature différente (étincelle électrique sans son simultané : 0.222 ; étincelle électrique avec son simultané : 0.306). On a tout lieu d'admettre que, dans le cas des sensations disparates, le trouble de l'attention est plus grand. On sent du moins plus de difficulté à réagir correctement ; on éprouve un sentiment pénible, une sorte d'embarras. Une autre façon de conduire l'expérience amène à un résultat curieux. Avec l'impression principale, on en fait agir une autre, qui est simultanée, antérieure ou postérieure (l'expérience peut être faite avec deux impressions de même nature, soit avec deux impressions différentes). L'observation montre que la succession interne de nos perceptions peut ne pas correspondre à la succession externe des excitations : en d'autres termes, une excitation qui, en réalité, est postérieure à une autre, peut être perçue comme antérieure. L'observation intérieure ne laisse aucun doute sur la cause de cette illusion : elle est due à l'état variable d'effort de l'attention. Quand l'effort est faible, cela n'a jamais lieu ; mais, quand il est intense, il peut se produire une véritable anticipation de l'esprit. Avec ce mode d'expérience, l'impression concomitante, quand elle est postérieure, n'a aucune influence sur l'impression principale : tout se passe comme dans les conditions simples. Il en est de même pour le cas de simultanéité. Mais, si l'impression perturbatrice est antérieure, le temps physiologique est toujours augmenté (impression perturbatrice simultanée ou postérieure : son = 0.176 ; lumière = 0.218 ; impression perturbatrice antérieure : son = 0.228 ; lumière = 0.250). Lorsque l'expériece est disposée comme précédemment, mais que l'impression accessoire suit l'impression principale, à intervalle très court, la méthode d'observation change. Il n'est plus nécessaire d'enregistrer par un mouvement la perception de l'impression principale ; la seconde impression, pourvu qu'elle appartienne au même sens, sert à établir la durée d'aperception de la première. Il suffit, pour cela, de faire varier l'intervalle entre les deux impressions et de déterminer ainsi, par l'expérience, le temps nécessaire pour que la première ne soit pas effacée par la seconde. La partie de la durée de la réaction qui appartient à l'impulsion volontaire disparaît d'elle-même. La durée du temps physiologique est abrégée, puisqu'elle ne renferme plus que deux éléments principaux, la transmission centripète et l'aperception ; la détermination de la durée se fait donc dans des conditions plus simples. Pour comprendre d'une manière nette ce mode de détermination, remarquons ce qui suit. Si deux excitations se succèdent à un intervalle de temps n (qui est indiqué par les appareils enregistreurs), et si elles ne sont perçues que comme une seule excitation, on peut en conclure que la première sensation a une durée égale au moins à n. Si l'intervalle est augmenté de n' (si l'on a par conséquent n +n'), et si le sujet perçoit deux sensations, on peut en conclure que la première sensation a une durée plus petite que n+n'. En faisant varier n', on peut déterminer avec une exactitude suffisante le temps physiologique pour la première sensation. Toutefois ce mode d'expérience offre des difficultés. Chaque impression laisse après elle, dans l'organe, un certain retentissement, une persistance d'action purement physiologique, qui dure encore quand la seconde impression est reçue : en un mot, ce retentissement dure autant que l'intervalle qui sépare les deux impressions simples. Suivant Baxt (1871), la difficulté disparaît lorsque l'impression principale est composée, au lieu d'être simple. Aussi emploie-t-il pour ses expériences des lettres ou des figures géométriques. En faisant varier plusieurs fois l'intervalle de temps qui sépare l'impression principale de la seconde qui l'efface, on peut, par des essais répétés, trouver le maximum d'intervalle nécessaire entre deux excitations pour ne produire cependant qu'une seule perception. Puisqu'une impression momentanée suffit, quand rien ne la suit, pour produire une sensation, on peut supposer que l'intervalle répond à la durée de l'aperception. Mais le temps ainsi mesuré varie beaucoup et croît avec l'intensité de la seconde excitation. En opérant avec divers degrés d'intensité, Baxt a trouvé que, pour percevoir trois lettres, il fallait un temps qui varie entre 1/40 et 1/18 de seconde. Lorsqu'il employait tour à tour des courbes simples et des courbes compliquées, le rapport des temps était celui de 1 à 5. Dans ces expériences, les excitations se produisent de telle façon qu'entre elles il n'y a objectivement aucun intervalle : la première persiste encore, quand la seconde est produite. Et cependant, subjectivement, nous sentons très clairement qu'il y a un petit intervalle, pendant lequel aucune des deux excitations n'est perçue nettement. Ainsi, tandis qu'il y a continuité entre les causes de nos perceptions, il y a discontinuité dans les effets. Ce caractère de discontinuité que présente le cours de nos états internes vient, comme le fait remarquer Wundt, de la nature de l'aperception. Notre attention a besoin d'un certain temps pour passer d'une impression à une autre. Tant que la première dure, tout notre effort tend vers elle ; l'attention n'est pas prédisposée à saisir la seconde, au moment même où elle apparaît. Il y a donc un certain instant durant lequel l'attention diminue pour la première et augmente pour la seconde : c'est cet instant qui nous paraît vide et indéterminé. Etant données deux impressions qui en réalité sont simultanées ou séparées par un très court intervalle, il n'y a pour nous que trois manières possibles de les percevoir : simultanéité, continuité, discontinuité. Si nous les percevons comme simultanées, alors elles sont pour nous des parties intégrantes d'un même tout ; elles constituent un objet. Sinon, nous les percevons toujours comme discontinues, sous la forme discrète du temps ; et cette forme, comme on le voit, a sa source dans la nature même de l'acte de l'aperception. Le continu, pour nous, ne peut venir que des variations d'intensité d'une seule et même représentation, jamais de la juxtaposition de deux états.

Série régulière de perceptions dans laquelle on en intercale une nouvelle. Si nous supposons une série de perceptions de la même nature se succédant dans un ordre régulier et que l'on intercale dans cette série une autre impression, à quel terme de la série l'aperception rattachera-t-elle ce nouveau terme ? Les deux impressions simultanées au dehors seront-elles simultanées au dedans ? Les termes de la série et le nouveau terme sont ou homogènes ou hétérogènes. Dans le premier cas, si par exemple une excitation lumineuse entre dans une série de représentations visuelles, un son dans une série de sons, il peut en résulter dans l'aperception de la série un dérangement, mais qui est très léger, restreint à des limites très étroites. Tout se passe comme s'il n'y avait que deux impressions isolées : entre la liaison des représentations et la liaison réelle des impressions, la différence trouvée est nulle ou à peine discernable. Dans le second cas, les choses se passent tout autrement. Pour le montrer, Wundt intercale, de la manière suivante, un son dans une série d'impressions visuelles. Sur une échelle graduée, un indicateur se meut avec une vitesse uniforme : tout est disposé de façon qu'à chaque moment la position de l'aiguille puisse être aperçue très nettement. Le mouvement d'horlogerie qui fait marcher l'aiguille sert aussi à produire un son, dont l'apparition peut varier à volonté ; en sorte que le sujet ne sait jamais d'avance quand elle va avoir lieu. Dans ces expériences, il doit arriver une de ces trois choses : 1° l'impression auditive est perçue au moment même où l'indicateur occupe la place qui répond au son : en ce cas, ni dérangement, ni retard ; 2° le son peut être combiné avec une position postérieure de l'aiguille : il faut admettre alors dans nos représentations un retard, que nous appellerons positif, quand le son est perçu plus tard qu'il n'a lieu en réalité ; 3° le son peut être combiné avec une position de l'indicateur qui est antérieure au son réel : nous appellerons ce retard négatif. En d'autres termes, le son doit être perçu exactement, trop tard, ou trop tôt, par rapport à la réalité. On serait tenté de dire, à première vue, que le retard positif est le plus fréquent, puisque l'aperception demande toujours un certain temps. L'expérience montre que c'est tout le contraire qui a lieu. Le cas le plus fréquent de beaucoup, c'est que le retard est négatif, et ainsi on croit entendre le son plus tôt qu'il n'a lieu réellement. Il arrive rarement que le retard soit nul ou positif. Pendant plusieurs années, Wundt a fait sur ce point des expériences, en variant les conditions, la méthode et les instruments. Nous ne pouvons les exposer ici en détail. Le principal résultat auquel il a été conduit est celui-ci : en faisant varier considérablement la vitesse des impressions visuelles qui forment la série, le retard devient positif, dès que l'on dépasse certaines limites. L'explication de ces faits nous est suggérée par les expériences déjà examinées. Nous avons vu que l'aperception de toute impression demande un certain temps ; mais que ce temps diminue si la nature de l'impression est connue et qu'il diminue davantage si l'instant de son apparition est prévu. Nous avons montré qu'en pareil cas l'un des résultats de l'extrême attention, c'est que l'aperception peut précéder l'impression réelle. Or les conditions mêmes de l'expérience actuelle doivent produire ce retard négatif avec une certaine régularité. En effet, lorsque la série d'impressions uniformes se déroule avec une certaine lenteur, l'attention, qui est tout entière dirigée vers l'impression additionnelle (le son), atteint son maximum avant que cette impression ait lieu, et par suite se trouve combinée avec une impression visuelle, antérieure au son en réalité : par suite, le son est entendu trop tôt. Au contraire, plus la série des impressions uniformes se déroule rapidement, plus il devient difficile à l'attention d'être en état d'effort suffisant avant que le son se produise ; par suite, le retard devient de moins en moins négatif, puis devient nul, puis positif. De l'ensemble de ces expériences, Wundt croit pouvoir conclure que l'aperception et la réaction volontaire constituent un fait connexe dont le point de départ physiologique réside dans les centres moteurs. Il rappelle que : 1° quand l'aperception n'est pas suivie d'une impulsion volontaire (c'est-à-dire quand sa durée est déterminée au moyen d'une impression qui succède immédiatement à la première), sa durée est moindre ; 2° lorsqu'il y a un rapport naturel ou habituel entre l'impression et le mouvement, l'aperception et la volition coïncident ; tandis que, lorsqu'il y a un certain choix à faire, le phénomène se partage en deux actes. Mais, dans tous les cas, tout se ramène, pour lui, à une excitation volontaire, qui tantôt est dirigée vers les centres sensoriels (aperception), tantôt vers les centres moteurs (volition proprement dite). "L'aperception et l'impulsion motrice ne sont donc que des formes diverses de l'excitation volontaire. Voilà pourquoi, dans certaines circonstances, elles coïncident. Un fait physiologique qui jusqu'ici restait une énigme, parce qu'on séparait la sensation de la réaction volontaire, s'éclaire d'une lumière inattendue. On sait que les parties antérieures du cerveau sont très probablement le point de départ des mouvements volontaires, tandis que les centres sensoriels seraient principalement dans les régions postérieures des couches corticales. D'un autre côté, on ne peut guère douter que les plus hautes fonctions de l'esprit ne soient partout liées au développement du cerveau antérieur. Tout ce ci se comprendra, si nous remarquons que ce foyer de l'innervation volontaire doit à la fois gouverner les centres sensoriels, déterminer le mouvement et l'aperception des impressions."

Mélange d'états internes et de perceptions, permettant de mesurer la durée des actes psychiques pendant la reproduction. Le groupe de recherches dont nous allons parler diffère des précédents. Il s'agit ici, non plus de la durée des perceptions actuellement ressenties, mais du temps nécessaire pour reproduire dans la mémoire des perceptions passées. En fait, une délimitation absolue entre le domaine des perceptions actuellement produites et des perceptions reproduites est impossible : car, aux états de conscience évoqués par les impressions sensorielles s'adjoignent des souvenirs dus à des impressions antérieures qui tantôt les complètent, tantôt s'en distinguent. Du reste, en étudiant précédemment la perception des impressions qui sont attendues et prévues, nous avons vu que la reproduction y joue un rôle et qu'elle se mêle intimement au phénomène de la perception actuelle. L'expérience montre qu'en général le temps nécessaire pour la reproduction d'un état de conscience est plus long que le temps nécessaire pour sa production. Cependant cet énoncé général, pour être exact, a besoin d'être complété par quelques remarques. La mémoire peut se représenter l'intervalle e temps entre deux perceptions comme plus grand ou comme plus petit qu'il ne l'est en réalité. C'est le premier fait qui se produit, quand l'intervalle est petit ; le second, quand l'intervalle est grand. Tous ceux qui ont l'habitude de la réflexion l'ont remarqué. Quand nous repassons dans nos souvenirs certaines périodes écoulées de notre vie, une période courte nous apparaît toujours comme plus grande, relativement, qu'une période longue. Un mois passé et une année passée se raccourcissent tous deux dans nos souvenirs ; mais c'est l'année qui, relativement, se raccourcit le plus. Cette loi a d'ailleurs pu être établie par des expériences précises. Si nous cherchons à nous représenter des fractions de seconde, notre représentation de cette fraction de la durée est toujours trop grande : le contraire se produit lorsqu'il s'agit de plusieurs minutes ou de plusieurs heures. pour étudier la durée de ces petits intervalles, Vierordt laissait observer pendant quelques temps les battements d'un métronome ; puis, l'observateur devait, à lui tout seul, reproduire des battements aussi rapides que ceux qu'il avait entendus. Or l'intervalle des battements imités devenait trop court quand l'intervalle réel était court. Les variations individuelles en deçà ou au-delà du point précis, sont assez grandes. Vierordt, à la suite d'expériences faites sur lui-même, a trouvé que le point d'appréciation exacte répondait à des excitations durant 3 et 3.5 sec. pour l'oreille, 2.2 et 2.5 pour le toucher. Il ne laissait entre la sensation et sa répétition qu'un petit intervalle. Notre sentiment de la durée, comme le fait remarquer Wundt, est différent selon qu'il est rétrospectif ou qu'il s'applique à l'avenir. Dans le premier cas, il repose sur une reproduction d'états antérieurs, dans le second cas sur un effort de l'attention. C'est ce qui explique pourquoi il nous paraît si long d'attendre quelqu'un et pourquoi, dès que la personne attendue paraît, le temps d'attente rejeté dans le passé paraît très court. Le temps consacré à un travail uniforme nous paraît beaucoup plus court que le même temps dépensé en mille petits travaux qui n'ont pas de lien entre eux. Ici encore, il y a une influence de l'attention. Nous arrivons donc à ce résultat général que la reproduction des états de conscience dépend, tout comme leur perception immédiate, de l'état d'effort de l'attention. Chaque représentation doit, pour être perçue, s'accommoder à l'attention, entrer dans ce qui a été appelé plus haut le point visuel. et de même que chaque impression peut être perçue trop tôt ou trop tard, parce qu'il y a trop ou trop peu de temps laissé à l'attention ; de même la représentation, l'état purement interne, peut être reproduit trop tôt ou trop tard, suivant que la reproduction doit être lente ou rapide. En résumé, les différences entre la durée de la production et celle de la reproduction peuvent se ramener aux deux principes qui suivent : 1° Dans la reproduction, le temps nécessaire pour que l'attention passe complètement d'un état à un autre est considérablement augmenté. Lorsqu'il s'agit d'impressions réelles, nous avons vu que ce temps est à peine d'une seconde, puisque, pour deux sons séparés par un intervalle d'une seconde, le retard est nul. Le passage de l'attention d'un état à l'autre exige donc une durée moindre qu'une seconde. Au contraire, si entre l'impression et sa reproduction on laisse un court intervalle, l'appréciation peut varier jusqu'à plusieurs secondes en plus ou en moins. 2° La différence entre la perception immédiate et la reproduction croît avec l'intervalle de temps qui sépare les états internes entre eux, et avec l'intervalle du temps écoulé entre l'impression et le moment de la reproduction. Lorsqu'on compare deux intervalles de temps et que le second diffère du premier (est plus long ou plus court), il arrive nécessairement qu'au moment de la comparaison le premier intervalle ne nous est donné que sous la forme d'un souvenir ; par conséquent, il est sujet à cette erreur d'appréciation inhérente aux états de conscience reproduits. Divers expérimentateurs, Mach, Vierordt, Hering, ont montré que l'aperception de cette différence de durée varie entre un maximum et un minimum.

Il nous reste à examiner un dernier cas qui n'a pas été présenté dans l'édition originale de Wundt (1874). Il s'agit de la durée du discernement, c'est-à-dire de l'acte intellectuel le plus simple, pris tout seul. Dans tous les cas qui précèdent, on s'est attaché à déterminer les variations du temps physiologique (c'est-à-dire de l'intervalle qui s'écoule entre l'excitation et le signal de réaction), d'après les conditions diverses dans lesquelles on se place. Il s'agit ici d'une détermination plus précise encore. Nous avons vu que Donders s'était proposé de mesurer le temps nécessaire à une opération intellectuelle très simple, qu'il appelle la solution d'un dilemme. C'est le même problème que Kries et Auerbach (1877) ont repris. Pour faire comprendre leur méthode, imaginons deux foyers lumineux, l'un bleu, l'autre rouge. On fait apparaître tantôt l'un, tantôt l'autre. Le sujet ne doit réagir qu'à la vue de l'une des deux lumières, désignée d'avance. Dans ces conditions, la réaction est retardée. Ce retard ne peut être attribué qu'à une opération intellectuelle, à un acte de discernement entre deux perceptions simples, aboutissant à une conclusion. C'est la durée de cet acte de discernement qu'il s'agit dévaluer. Pour cela, les expérimentateurs ont dû : 1° déterminer d'abord l'équation personnelle, c'est-à-dire la durée totale de réaction, l'excitation restant toujours la même ; 2° déterminer la durée de la réaction dans les cas où l'excitation change. La différence entre ces deux quantités exprime la durée de l'acte du discernement. leurs expériences, appliquées à divers ordres de perceptions ont montré que la durée moyenne de l'acte de discernement serait pour Auerbach 0.026, pour Kries 0.049, c'est-à-dire plus grande de près du double, et que par conséquent la durée des opérations psychiques peut être très variable selon les personnes.

 

PROCESSUS DE RÉACTIVITÉ PSYCHOLOGIQUE

1. Action réflexe

Réaction sensori-motrice innée

Réflexe (1)

2. Action automatique

Action automatique apprise

Volonté (2-1)

3. Réaction musculaire simple

Un stimulus, un mouvement, avec attention sur le mouvement

Perception (3-2)

4. Réaction sensorielle simple

Un stimulus, un mouvement, avec attention sur le stimulus

Aperception (4-3)

5. Réaction cognitive

Plusieurs stimulus, un mouvement

Cognition (5-4)

6. Réaction associative

Plusieurs stimulus, réaction avec association

Association (6-5)

7. Jugement de réaction

Plusieurs stimulus, associations suivies par des jugements

Jugement (7-6)

 

Si les travaux sur la mesure des temps de réaction ont été résumés par Wundt en 1874 et en 1880, on trouve les années suivantes de nombreuses recherches sur le sujet (voir Buccola, 1883 ; Jastrow, 1890 ; Rémond, 1888 ; Ribot, 1885 ; Sergi, 1887). C'est à cette époque même que paraissent les fameux articles de l'américain James McKeen Cattell, collaborateur direct de Wundt à Leipzig entre 1883 et 1886. Le premier article important de Cattell sur le thème des temps de réaction "Sur le temps nécessaire pour reconnaître et nommer les lettres, les formes et les couleurs" fut publié en allemand dans le second volume de la revue de Wundt Philosophische Studien (4e fascicule daté de 1885) puis sous forme abrégée dans la revue anglaise Mind en janvier 1886 sous le titre Le temps mis pour voir et dénommer les objets, c'est la traduction de ce dernier article que nous proposons dans la suite. Pour ses expériences publiées en 1885, Cattell se sert d'un cylindre tournant sur lequel sont inscrites les lettres qui doivent être reconnues. Devant est un écrin avec une fente qui, suivant ses dimensions, permet de voir une seule lettre ou 2, 3, 4 à la fois. Quand la fente avait un centimètre de large, chaque lettre restait dans le camp visuel 1/4 de seconde, juste le temps nécessaire pour la lire. Mais lorsqu'il s'agit de la reconnaître et de l'exprimer par la voix, le temps est plus long d'environ 1/10 de seconde. La brièveté de ce dernier temps s'explique assez bien, l'expression vocale de la lettre étant un acte automatique. Quand la fente a deux centimètres, on peut voir à la fois deux lettres, le temps nécessaire pour reconnaître chaque lettre est 1/40 de seconde plus court. Cela vient de ce que, pendant qu'on aperçoit une lettre, on se prépare, on commence même à lire la suivante, ce qui abrège le temps requis. Quand la fente a trois centimètres, il y a simultanément trois lettres dans le champ visuel : le temps pour chaque lettre se raccourcit de 1/60 de seconde. Dans le cas de quatre lettres, le temps se raccourcit d'environ 1/200 de seconde. Au-delà de six, il n'y a plus de raccourcissement. Dans une seconde série de recherches, l'auteur a déterminé le temps nécessaire pour lire à haute voix un certain nombre de lettres et de mots dans plusieurs langues et pour les lire à rebours. Enfin dans une troisième série, il s'agit de distinguer et de nommer des couleurs ou des formes. Dans ce cas, le temps est plus long, à peu près le double. En fait, cependant, il est plus court pour la reconnaissance seule ; la différence ne peut venir que du temps nécessaire pour trouver le nom convenable.

Le second article important de Cattell sur les temps de réaction fut publié en 1886 dans la revue anglaise "Brain" avec pour titre L'influence de l'intensité du stimulus sur la durée du temps de réaction.. Cattell entreprit de déterminer l'influence de différentes intensités de chocs électriques et de lumières sur la durée d'un temps de réaction simple puis rendu plus complexe par l'addition d'opérations cérébrales. Les résultats ont montré que lorsque l'intensité (lumière ou choc) est très faible, juste suffisante pour être perçue, les temps de réaction sont les plus longs.

Au cours des années 1886-1887, Cattell fait paraître dans trois longs articles ses Psychometrische Untersuchungen (Recherches psychométriques) dans la revue Philosophische Studien (vol. 3, fasc. 2 et 3 ; vol. 4, fasc. 2), le contenu des deux premiers articles sera présenté comme thèse pour son doctorat de philosophie à l'Université de Leipzig avec le même titre. Dans le premier article, Cattell va affirmer que dans une perception il faut distinguer le temps nécessaire : 1° pour que l'excitation agisse sur l'appareil périphérique ; 2° pour la transmission par les nerfs jusqu'au cerveau ; 3° pour les changements cérébraux consécutifs ; 4° pour la réaction motrice. En dehors du temps nécessaire pour les processus cérébraux, il n'y en a pas qui soit requis pour une sensation ou une perception (prise en elle-même). Les changements chimiques produits dans une batterie électrique prennent du temps ; mais, pour produire le courant électrique, il n'y a pas besoin d'un temps additionnel. Il y a un rapport analogue entre les changements produits dans le cerveau et les états de conscience. Après ces préliminaires, l'auteur expose son dispositif et sa méthode expérimentale en critiquant les moyennes obtenues par Kries et Auebach. Le temps de la réaction peut être déterminé avec facilité ; mais il est difficile de faire la part de chacune des opérations comprises dans le temps total. En prenant le nombre moyen de 150 millisecondes (ms), Cattell croit qu'il doit être partagé par moitié entre les processus qui se passent dehors. Ceux-ci comprennent : 1° la période latente dans l'organe sensoriel ; 2° le temps de transmission dans le nerf afférent ; 3° la transmission dans la moelle et le nerf afférent ; 4° la période latente dans le muscle. Les physiologistes ont essayé de déterminer ces temps séparément. Cattell pense qu'en prenant le nombre ci-dessus 150 ms (temps pour la réaction lumineuse), 75 ms sont prises par les opérations cérébrales, le reste par la transmission et les périodes latentes (en adoptant 33 mètres par seconde comme vitesse moyenne de transmission). Les expériences pour les sensations lumineuses ont été faites en réagissant d'abord avec la main droite ou gauche (différence insensible entre les deux) ; moyennes : 150, 151, 146 ; puis, en réagissant avec les organes vocaux : dans ce cas la réaction est plus longue : 168, 170, 188, 176, etc.. Il a aussi étudié l'influence de l'attention ; il la ramène à trois formes : concentrée, normale, distraite dont les moyennes sont respectivement : 189, 201, 245. Dans le second article, Cattell s'est d'abord intéressé au temps nécessaire pour la perception c'est-à-dire plus spécifiquement l'intervalle de temps qui s'écoule après que l'impression a atteint la conscience et avant qu'elle soit distinguée. Wundt avait employé la méthode suivante : faire réagir le sujet aussi vite que possible ; puis, dans une deuxième série d'expériences, ne réagir que quand il a bien distinguer l'impression ; puis noter la différence. Cattell va suivre d'autres méthodes. Le temps de réaction pour la lumière lui paraît, d'après ses recherches, se réduire à 30 ms et 50 ms pour les deux opérateurs. Lorsque, au lieu de lumière blanche, il y a une couleur, le temps est un peu plus long. - cas où il faut distinguer la couleur et non plus seulement la percevoir : 100 ms et 110 ms. - cas où il faut distinguer une lettre des autres : ce temps diffère suivant la forme plus ou moins compliquée des lettres : l'auteur n'a pas encore pu déterminer d'une manière précise le temps afférent à chaque lettre. - cas où il faut distinguer des mots ; s'ils sont courts : 132 ms et 144 ms ; s'ils sont longs : 154 ms et 158 ms. Nous ne percevons pas séparément les lettres d'un mot, mais le mot comme tout. - Cas où l'on perçoit un dessin (un arbre, un navire et autres objets de la vie ordinaire) : 96 et 117 ms. Il étudie par la suite le temps nécessaire pour choisir (Wahzeit) et il l'a fait dans des conditions diverses. Il a trouvé que, pour les deux expérimentateurs, le temps était : pour des couleurs, 280 et 400 ; pour des dessins, 250 et 280 ; pour des lettres, 140 et 170 ; pour des mots, 1000 et 110. Entre les cas où l'attention est à son comble et ceux où elle n'est qu'à demi préparée, il y a une différence sensible : dans le dernier cas, il y a en plus 75 ms et 15 ms pour percevoir une surface blanche et réagir ; 29 ms et 25 ms pour voir et nommer une lettre. - En ce qui concerne la fatigue, l'auteur prétend qu'on aurait beaucoup exagéré son influence. Il n'a trouvé, dans aucun cas, une augmentation de plus de 2/100 de seconde. De plus, il est arrivé à ce résultat inattendu que les processus les plus automatiques sont affectés davantage par la fatigue. Dans le troisième article, Cattell continue l'exposé de ses recherches psychométriques en étudiant l'association dans des conditions volontairement déterminées. Une version anglaise de cette étude fut publiée dans la revue Mind (1887, vol. 12, pp. 68-74) et se trouve exposée en traduction française dans la suite de ce dossier. Il rappelle avoir établi que, pour reconnaître et énoncer un mot, il faut à peu près 2/5e de seconde et qu'en éliminant les facteurs physiologiques et le temps nécessaire pour reconnaître le mot, il reste pour l'énoncer environ 1/10e de seconde. Si on nomme un objet, non dans sa langue maternelle, mais dans une langue étrangère, pour reconnaître 26 objets ordinaires et les nommer dans une langue étrangère, il a fallu les nombres moyens suivants : 649, 632, 694 et 682 ms. Il faut à l'un des expérimentateurs 172 ms, à l'autre 149 ms de plus pour trouver le nom étranger que pour le nom de leur langue maternelle. Une autre série d'expériences consiste à traduire un mot d'une langue dans une autre. Déduction faite du temps nécessaire pour reconnaître et énoncer le mot, il reste pour les mots courts usuels : 240, 199, 258 et 237 ms ; pour les mots longs usités, 331, 309, 388 et 367 ms. Quel est le temps nécessaire pour nous rappeler les choses par association habituelle ? C'est le sujet d'une nouvelle série d'expériences relatives à la mémoire. Il s'agit, étant donnée une ville, de dire le plus vite possible le pays, pour un mois la saison, pour un auteur sa langue, pour un grand homme ce qu'il a fait, etc. Dans une autre série de recherches, l'association se fait plus librement : par exemple, on énonce un substantif, désignant une classe, il faut nommer un objet appartenant à cette classe (fleuve : Rhin) ou quelque partie d'un tout concret, etc. Le temps est dans ce cas plus long que dans les cas précédents. Enfin, des recherches ont été réalisées pour le temps nécessaire à un jugement, voici quelques nombres : 1124, 1127, 664.

 

 

Références

 

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Notes

(1) Au cours du temps, le terme "psychométrie" a changé de signification. Dans sa signification courante actuelle, la psychométrie a trait à la mesure des différences individuelles au moyen des tests et de techniques similaires.

(2) Note sur les phénomènes électriques des animaux par Matteucci (1841). "Les contractions qui s'obtiennent dans la grenouille en touchant ses nerfs et ses muscles, découvertes par Galvani, de Humboldt, etc., sont dues à un courant électrique que Nobili a introduit le premier dans le fil du galvanomètre, en démontrant ainsi que sa direction va des muscles aux nerfs dans l'intérieur de l'animal. J'ai découvert que ce courant a lieu indépendamment de tout système nerveux : l'existence de nerfs ou du système cérébro-spinal n'influe que sur la durée du courant. Elle se prolonge d'autant plus que ce système nerveux est conservé plus intact. Les signes du courant ne varient pas en excitant par des stimulants quelconques des contractions dans la grenouille. Les contractions s'obtiennent en touchant les muscles d'une des jambes avec les muscles de l'autre: il faut pour les obtenir varier la longueur de l'un des membres. Les contractions les plus fortes dues à ce courant ont lieu en mettant en communication des parties de l'animal éloignées le plus possible : cela n'est pas pour les signes du galvanomètre. Les deux membres de la grenouille sont deux systèmes électromoteurs qui peuvent agir séparément, et qui s'ajoutent dans la grenouille préparée de la manière ordinaire. Ce courant se trouve dans tous les animaux, et toujours dans les mêmes conditions il est également dirigé. Cela explique les contractions obtenues en touchant les deux jambes ensemble. Le nerf sciatique d'une grenouille convenablement préparée peut très aisément servir à découvrir les états électriques des muscles. Sur un animal quelconque bien isolé on fait une blessure quelconque dans un muscle ; si l'on touche cette blessure avec le seul nerf, dans deux points différents, on a de très fortes contractions dans la grenouille. Le résultat général est celui-ci: la partie interne d'un muscle vivant ou presque vivant, mise en communication ou par un fil galvanique, ou par un filet nerveux d'une grenouille, avec une autre partie quelconque du même animal, nerf, surface du muscle, peau, etc., produit un courant qui va dans l'animal de la partie musculaire à la partie qui ne l'est pas. le nerf sert de conducteur aux états électriques qui appartiennent à tous les points de la masse musculaire dans laquelle il est répandu, et cela explique tous les cas. On entend comment le courant peut manquer en touchant le nerf et la partie interne du muscle : car, dans certains cas, ils peuvent avoir le même état électrique. (541). Le muscle vivant agit comme le ferait un morceau de zinc dans un acide : les états électriques se transforment en courant lorsqu'on établit le circuit ; et sans cela l'électricité disparaît. C'est donc un phénomène dû à la vie organique du muscle, et sur lequel le nerf n'agit que d'une manière indirecte. Ces conclusions peuvent être confirmées par un autre instrument".

(3) Les détails de ces remarques ont été communiqués à l'assemblée des naturalistes, à Heidelberg, par Treviranus et par Nicolaï, directeur de l'Observatoire de Mannheim. Müller a d'ailleurs consigné par écrit cette communication publiée dans Isis en 1830 (p. 678): "Une très grande partie des observations astronomiques consiste à observer sur une pendule à secondes le moment auquel un astre, en vertu de l'apparente rotation journalière de la sphère céleste autour de son axe, passe devant les fils du micromètre d'un télescope fixé en place. Le chemin que l'astre parcourt, en une seconde entière, dans le télescope, est tellement considérable, surtout lorsque ce dernier grossit beaucoup, que le moment de son passage au-devant des fils du micromètre peut être indiqué, non pas seulement par demi-seconde, ou par tiers de seconde, mais même par dixième de seconde, pour peu qu'on ait l'habitude et que l'état de l'atmosphère soit favorable. Deux sens, la vue et l'ouïe, agissent simultanément dans ces sortes d'observations. Pendant qu'on suit de l'oeil la marche de l'astre dans le télescope, l'oreille remarque les chocs indiquant chaque seconde à la pendule voisine. Pour arriver à une appréciation aussi exacte que celle qui vient d'être indiquée du passage réel de l'astre devant les fils du micromètre, on remarque, et la distance qui, à un certain choc de seconde, le sépare encore des fils lorsqu'il est au moment de les traverser, et celle qu'au choc suivant il laisse entre eux et lui après les avoir franchis. En comparant l'étendue de ces deux distances de chaque côté, on peut indiquer avec une grande précision le vrai moment du passage de l'astre au-devant du fil, ou la fraction de seconde durant laquelle ce passage s'est opéré. Déjà depuis quelques années, le célèbre directeur de l'observatoire de Copenhague, Bessel, remarquait qu'il indiquait le moment de l'appulsion d'une étoile aux fils du télescope d'une manière sensiblement différente de celle de son co-observateur. Il redoubla donc d'attention à cet égard, et une série d'observations fut entreprise pour approfondir la chose. Le résultat fut que Bessel indiquait toujours d'autres moments que celui qui observait en même temps que lui, et que la différence était tantôt plus, tantôt moins considérable, tandis que les résultats de chaque observateur se trouvaient en harmonie parfaite. Moi aussi, dit Nicolaï, j'ai eu deux fois l'occasion de faire des recherches à ce sujet. Au printemps de 1827, j'eus le plaisir de recevoir la visite du directeur de l'Observatoire de Nicolajef, Knorre. Nous profitâmes de son séjour à Mannheim pour faire ensemble des observations. En comparant minutieusement nos résultats, il se trouva que Knorre, indiquait les vrais moments de toute une demi-seconde plus tard que moi. J'ai répété naguère cette intéressante expérience avec Clausen, habile astronome et mathématicien du Danemark; il indiquait les moments plus tard que moi d'un tiers de seconde. La différence est plus grande encore avec d'autres observateurs. D'ailleurs, elle a été tant de fois constatée, qu'on ne saurait douter du fait".

(4) Pouillet (1844) imagina un appareil très ingénieux pour mesurer la vitesse des projectiles. Si un courant électrique circule constamment dans les fils d'un galvanomètre, l'aiguille aimantée est déviée d'une certaine amplitude qui dépend de l'intensité du courant et de la sensibilité du galvanomètre; mais si le courant ne passe que pendant un temps très court par rapport à la durée de l'oscillation de l'aiguille, les choses se passent différemment. L'aiguille ne reçoit alors qu'une seule impulsion, cédant à cette impulsion elle se dévie, jusqu'à ce que sa vitesse ait été anéantie par la force magnétique de la terre qui la ramène à zéro. La vitesse initiale communiquée à l'aiguille par le courant, pourvu qu'il ait une intensité constante, sera proportionnelle à sa durée, de telle sorte qu'on pourra déduire la durée du courant de la vitesse qu'on peut calculer d'après la déviation de l'aiguille. Le galvanomètre est ainsi transformé en un chronoscope, qu'on peut employer pour mesurer la durée d'opérations rapides, toutes les fois qu'il y a possibilité d'en faire coïncider le commencement et la fin avec le commencement et la fin du courant chronoscopique, nom que l'on peut donner au courant qui, par son action sur le galvanomètre, sert à indiquer le temps. Le circuit chronoscopique est le circuit du courant chronoscopique. Si, par exemple, on veut mesurer la vitesse d'une balle à l'intérieur même du canon d'un fusil, le circuit chronoscopique outre la batterie et le galvanomètre, doit comprendre un fil métallique tendu au bout du canon, le percuteur qui doit être isolé du canon, et enfin, le canon lui-même. Alors, au moment où le percuteur frappe, le courant passe et continue de le faire jusqu'à ce que la balle coupe le fil; ainsi le courant n'aura duré que le temps nécessaire à l'explosion de la charge, à celle de la cartouche, et à celui qu'il faut à la balle pour parcourir le canon. Ce temps varie entre 1/150 et 1/140 de seconde. Si l'on répète la même expérience en plaçant le fil métallique, ou un réseau de fils semblables, à une distance plus grande du bout du canon, et qu'on prenne la différence de temps dans les deux cas, cette différence sera égale au temps qui se sera écoulé pendant que la balle a parcouru la distance qui sépare les deux positions du fil.