La charge mentale n'est pas un concept flou (mais son utilité est toute provisoire) André Tricot CLLE-LTC, UMR CNRS 5263 Université de Toulouse le Mirail

Introduction La mauvaise réputation…

Définition La charge mentale (ou cognitive) correspondrait à l’intensité du traitement cognitif engagé par un individu pour réaliser une certaine tâche, d’une certaine manière, dans un certain environnement.

Émotions, stress Effets interférents Engagement dans la tâche (émotions positives, « bon stress ») Et possibles effets « pertinents », où la charge est cette fois intrinsèque à la tâche. Isen (1993) : « l’émotion positive peut exercer une influence sur la prise de décision et la prise de risque. Les sujets présentant un état affectif positif, par rapport aux sujets du groupe contrôle, estiment qu’ils sont capables de prendre plus de risques, prennent des décisions complexes plus rapidement, affichent moins de redondances dans leur processus de recherche et écartent davantage les mauvaises décisions ». Mériterait d’être plus largement étayé empiriquement.

Attention La charge est liée : –au coût attentionnel de la tâche, qui est d’autant plus faible que les traitements qu’elle implique sont automatisés ; –au partage attentionnel, qui est d’autant plus important qu’il y a des interférences avec la tâche principale, notamment si tâche principale et interférences sont coûteuses et proches par les traitements sensoriels et cognitifs qu’elles impliquent. La vigilance pourrait être considérée comme une ressource attentionnelle.

Mémoire de travail La charge est liée à : –la quantité d’ « unités cognitives » que l’individu doit maintenir et traiter pour réaliser la tâche, ainsi que le temps nécessaire de ce maintien et de ce traitement, soit : la quantité d’informations et de liens entre ces informations à traiter dans la situation ; charge plus faible si diverses modalités sensorielles sont mobilisées plutôt qu’une seule la quantité d’opérations ou de traitements à réaliser sur ces informations

Mémoire à long terme La mobilisation de connaissances en mémoire à long terme est d’autant moins coûteuse que celles-ci sont implicites ou automatisées, ce qui implique qu’un expert n’est pas souvent confronté à une surcharge cognitive intrinsèque.

Stratégies La charge liée à une tâche dépend de la façon dont l’individu réalise cette tâche. La baisse du coût d’une stratégie passe généralement par la diminution du nombre d’informations ou de critères pris en compte pour réaliser la tâche. Les experts peuvent utiliser des stratégies très peu coûteuses pour réaliser des tâches intrinsèquement complexes, mais aussi engager de traitements cognitifs coûteux quand la tâche présente un aspect inhabituel.

Effort L’effort que l’individu investit ou peut investir dans la tâche détermine la charge cognitive. L’effort est lui-même influencé par la motivation et la fatigue de l’individu au moment où il réalise la tâche.

Apprentissage L’apprentissage est un moyen de réduire la charge cognitive liée à une tâche, mais aussi une activité cognitive qui, quand elle est explicite, peut se révéler elle-même coûteuse, tellement coûteuse parfois… qu’elle ne permet pas d’apprendre.

En résumé, la charge dépend du nombre d’informations et des relations entre elles à maintenir en mémoire de travail et à traiter pour réaliser la tâche de la quantité de connaissances de l’individu relativement à la tâche et donc aux informations à traiter de la stratégie employée : celle-ci peut consister à éliminer certaines informations à traiter, faisant par là baisser la charge de la présence d’interférences dans la situation : plus elles seront nombreuses, plus la charge sera importante de la proximité entre les traitements (sensoriels, cognitifs) impliqués dans la réalisation de la tâche, ainsi que dans le traitement des interférences : plus leur proximité est grande, plus la charge est importante de l’effort consenti par l’individu pour réaliser la tâche, en fonction de sa motivation et de sa fatigue : si trop d’effort alors risque désengagement

la charge cognitive W (t,h,m) impliquée dans la réalisation de la tâche t par l’individu h au moment m est égale à : W (t,h,m) = ∑ (k i + q i ) CA i + ∑ E j – ∑ p l W(A l ) si < e sinon W (t,h,m) = 0 e = seuil d’effort de h au moment m A i une unité d’information ou un lien entre deux informations contenues dans t t = U { A 1, A 2, A 3, … A n } k i = poids lié à la proximité de A i à tous les autres A a i = le degré de connaissance de h à propos de A i CA i = le coût relatif à h de A i : CA i = A i – a i E i = intensité de l’interférence générée par un élément extérieur à t q i = coefficient multiplicatif lié à l’effet de E i ∑ k i CA i = charge intrinsèque ∑ E j = charge extrinsèque ∑ p l W(A l ) = charge éliminée par la stratégie utilisée W(A l ) = (k l + q l ) CA l p l = 1 si A l est éliminé par la stratégie utilisée et sinon p l = 0.

Mais à quoi ça sert ? Permet d’évaluer des situations de travail ou d’apprentissage, et par extension des outils, ainsi que de disposer de pistes pour les améliorer Cependant, il peut sembler bien plus utile à la psychologie ergonomique de connaître la nature de ces traitements que leur intensité « globale » L’utilité de la charge cognitive résiderait surtout dans sa capacité à aider les chercheurs à aborder des problèmes nouveaux ou complexes

Questions théoriques Par ex. : y a-t-il d’autres sources de différences interindividuelles que les connaissances dans les phénomènes de charge cognitive ? (par ex. une capacité de contrôle attentionnel propre à l’individu ?)

Domaines d’application Exemples : –Évaluation de la complexité des interfaces pour un même service en fonction des supports (téléphone, ordinateur, pda, etc.) –Conception de documents électroniques en maintenance aéronautique –Effet du guidage procuré par la structure d’un document sur l’apprentissage

Grâce à cet exposé, vous n’aurez pas besoin d’acheter ça

Evaluation de la charge mentale

Quatre catégories de mesure (Brünken, Plass & Leutner 2003) méthodes subjectives ou méthodes objectives lien direct ou indirect avec la charge –Les mesures indirectes et subjectives : questionnaires relevant la perception subjective de l’effort investi. –Les mesures directes et subjectives : évaluation de la difficulté de la tâche par l’individu. –Les mesures indirectes et objectives : mesures de performance. –Les mesures directes et objectives : imagerie cérébrale, double tâche.

Approche additive (Miyake, 2001) Indice de charge : addition de : –trois mesures physiologiques pression artérielle activité de vaisseaux sanguins périphériques rythme respiratoire –une mesure subjective moyenne de trois mesures issues de la NASA- TLX : la demande mentale, la demande temporelle et l’effort

Approche intégrée (Cegarra et Chevalier, sous presse) Logiciel Tholos : intègre trois mesures : –mesures issues du paradigme de la double tâche –mesures issues d’une version simplifiée de la NASA-TLX (RTLX) –mesures physiologiques (dilatation pupillaire)

A quoi sert de mesurer la charge mentale ? Ergonomie de « terrain » Recherche en psychologie et ergonomie