La dynamique de la charge cognitive et de l'expertise dans le traitement de l'information : le cas des voyageurs du mass transit

Cognitive load and expertise dynamics in information processing : the case of mass transit travelers

• Auteur / Autrice : Allan Armougum
• Direction : Pascale Piolino
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences cognitives
• Date : Soutenance le 11/12/2019
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cognition, comportements, conduites humaines (Boulogne-Billancourt, Hauts-de-Seine ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Mémoire, Cerveau et Cognition (Paris ; 2019-...)
• Jury : Président / Présidente : Babette Park
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Babette Park, André Tricot, Jean-Marie Burkhardt, Alessandro Guida
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Babette Park, André Tricot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Comportement humain

Réalité virtuelle

Chemins de fer -- Trafic voyageurs

Apprentissage cognitif

Mots clés libres

Charge cognitive

Expertise

Voyageurs de train

Effets d'apprentissage

Réalité virtuelle

Cognitive load

Expertise

Train travelers

Learning effects

Virtual reality

Résumé

Cette thèse a été menée afin d'analyser la charge cognitive des voyageurs du mass transit dans l'une des gares les plus visitées de Paris, Île-de-France : Saint-Michel Notre Dame, ligne C. Afin d'anticiper les risques associés à la surpopulation en gare et à la sécurité des voyageurs, nous avons évalué comment l'expertise des voyageurs module leur niveau de charge cognitive durant le traitement de l'information. À travers quatre expérimentations, nous avons évalué l'impact des variations sur la charge cognitive des voyageurs, dans un contexte écologique, dans deux typologies d'environnement : virtuelle et réelle. La charge cognitive a été évaluée à travers l'analyse physiologique, subjective et comportementale de centaines de voyageurs. Les effets d'apprentissage, associés à la charge cognitive, tels que l'attention divisée, l'instructional design, l'effet de la modalité, l'effet de la redondance de l'information et l'effet inverse de l'expertise, ont aussi été discutés dans nos différentes études empiriques. La charge cognitive a également été évaluée pour différents niveaux d'aléas environnementaux, de niveau zéro aléa à niveau maximal d'aléa. Nos études empiriques ont mis en évidence une charge cognitive supérieure chez les voyageurs novices ou occasionnels, par rapport aux voyageurs experts ou réguliers, uniquement en contexte sans aléa. Un effet inverse de l'expertise, où des experts démontrent une charge cognitive supérieure à celle exprimée par les novices, apparaît avec une augmentation du niveau d'aléas environnementaux. Les voyageurs novices, cependant, n'ont montré aucune différence significative au niveau de leur charge cognitive, indépendamment du niveau d'aléas environnementaux. Ces données sont issues de mesures oculaires faites par un eyetracking sur des mesures d'amplitude des saccades, de diamètre de pupilles et de temps de regard soutenu vers des stimuli pertinents. Les mesures sont également basées sur l'analyse de l'activité électrodermale des voyageurs sur la conductance cutanée, et enfin sur des données d'électroencéphalogramme, permettant l'analyse objective et indirecte de la charge cognitive à travers l'activité spectrale des ondes alpha et thêta. Nos résultats suggèrent que la réduction de l'écart entre experts et novices pourrait encourager les voyageurs experts à être plus vigilants de leur environnement, avec ou sans aléa, afin de réduire le risque d'augmentation soudaine de la charge cognitive.

This thesis has been conducted to analyze the cognitive load of train travelers in one of the most visited train station in Paris, Île-de-France: Saint-Michel Notre Dame. In order to anticipate the risk associated to overcrowding and security hazard in this megacity, we investigated how travelers' expertise modulates cognitive load during information processing. Through four experiments, we investigated variations in travelers' cognitive load in an ecological context, in both field and a validated virtual experiment. Cognitive load was assessed through physiological, subjective and behavioral aspects. Learning effects associated to cognitive load such as split-attention, instructional design, modality effect, redundancy effect and expertise reversal effect, were also discussed in our empirical studies for optimal cognitive load evaluation in train travelers. Travelers¿ cognitive load was evaluated through different environmental vagary levels, ranging from no vagary to successive vagaries situations. Our empirical studies allowed us to put in light variations in cognitive load between the different levels of expertise in travelers, with a higher cognitive load in novice or occasional travelers than in expert or regular travelers, in no vagary context. An expertise reversal effect, where experts expressed a higher cognitive load than novices, arises with increase in environmental vagary level. Novice travelers, however, showed no significant difference in cognitive load level, with varying environmental vagary level. We discussed how reducing the gap between experts and novices could encourage expert travelers to be more aware of their surrounding environment in moment of no vagary as well as non-optimal situations, to reduce the risk of abrupt rise in cognitive load. This thesis represents a mix between fundamental and applied research, to unravel the mechanism underlying cognitive load variations in a real-life context.