Probabilités transitionnelles de second-ordre dans l’apprentissage statistique de triplets

Second-order transitional probabilities in statistical learning of triplets

• Auteur / Autrice : Laura Lazartigues
• Direction : Frédéric Lavigne, Fabien Mathy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Psychologie
• Date : Soutenance le 10/03/2022
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sociétés, humanités, arts et lettres (Nice ; 2016-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Bases, Corpus, Langage (Nice ; 2012-....) - Bases, Corpus, Langage (UMR 7320 - UCA / CNRS)
• Jury : Président / Présidente : Barbara Tillmann
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Natacha Deroost, Arnaud Rey, Dezso Nemeth
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Barbara Tillmann, Arnaud Destrebecqz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Psychologie cognitive

Apprentissage automatique

Mots clés libres

Apprentissage statistique

Probabilités transitionnelles

Second-Ordre

Statistical learning

Transitional probabilities

Second-Order

Résumé

Le traitement séquentiel est un mécanisme cognitif fondamental qui permet d'extraire des régularités en vue de faciliter l'apprentissage. La littérature en psychologie cognitive montre que l'extraction de ces régularités peut opérer en particulier via un apprentissage statistique. La majeure partie des travaux antérieurs s'est portée sur la notion de probabilité transitionnelle (PT) de premier-ordre, qui correspond à la probabilité d'un stimulus en fonction du précédent. Néanmoins, au sein de triplets, des PT de second-ordre (probabilité d'un stimulus en fonction de deux précédents) doivent être prises en considération, tant pour ses effets spécifiques qu'en interaction avec d'autres facteurs impliqués dans l'apprentissage statistique. Cette thèse s'est donnée pour objectif de déterminer les effets de trois facteurs au sein de l'apprentissage de triplets. Une série d'expérimentations dans le domaine de l'apprentissage a visé à manipuler au sein d'un ensemble de séquences : i les PT de premier-ordre (un stimulus en prédisant un autre) ainsi que celles de second-ordre (une combinaison de stimuli prédisant un autre stimulus), ii la structure de dépendance caractérisant les PT (adjacente vs. non-adjacente) et iii la fréquence des séquences. Nos expériences ont mis en exergue un apprentissage présent mais difficile des PT de second-ordre au sein de séquences visuomotrices et langagières, au bénéfice d'une prévalence des PT de premier-ordre entre éléments adjacents. Nos résultats ont également montré des interactions complexes entre PT de premier-ordre et PT de second-ordre. La discussion porte sur la capacité d'adaptation des participants qui utilisent préférentiellement certains facteurs en fonction du type de tâche, en l'occurrence, les PT lors de la prédiction de stimuli et l'utilisation de la fréquence lors de la mémorisation de séquences. Une dernière étude propose une ouverture relative à l'ubiquité du traitement séquentiel, soulignant le rôle prépondérant du traitement séquentiel y compris dans les tâches cognitives non-séquentielles par nature.

Sequential processing is a fundamental cognitive mechanism allowing extracting regularities to facilitate learning. The literature in cognitive psychology shows that the extraction of these regularities can operate through statistical learning. Most of the previous work has focused on first-order transitional probability (TP), which corresponds to the probability of a stimulus based on one previous stimulus. Nevertheless, within triplets, second-order TPs (probability of a stimulus based on two previous ones) must be taken into account, both for its specific effects and in interaction with other factors involved in statistical learning. The objective of this thesis was to determine the effects of three factors that may underlie sequence learning. A serie of experiments in learning aimed at manipulating within a set of sequences : i the first-order TPs (one stimulus predicting another), as well as the second-order TPs (a combination of stimuli predicting another stimulus), ii the structure of dependency characterizing the TPs (adjacent vs. non-adjacent) and, iii the frequency of the sequences. Our experiments have highlighted a present but difficult learning of second-order TPs within visuomotor and language sequences to the benefit of a prevalence of first-order TPs between adjacent elements. Our results also showed complex interactions between first-order TPs and second-order TPs. The discussion focuses on the adaptive capacity of participants to preferentially use some factors depending on the type of task, in this case, TP for the prediction of a stimulus and the use of frequency for the memorization of sequences. A last study suggested an opening relative to the ubiquity of sequential processing, underlining the preponderant role of sequential processing even in cognitive tasks that are non-sequential in nature.