La définition de Mémoire

La mémoire désigne la capacité d'un système de traitement naturel ou artificiel à:

Encoder l'information extraite de son expérience avec l'environnement.
Stocker l'information dans un format approprié.
Récupérer l'information et l'utiliser dans diverses actions ou opérations.

Le principe de la mémoire

Tout comportement humain est inexorablement lié à son passé. D'ailleurs, le simple fait de ne plus avoir la possibilité de reconnaître les visages familiers ou les lieux que l'on fréquente quotidiennement constitue un handicap considérable pour les personnes qui soufrent de cette pathologie.
Les effets cumulatifs de l'expérience passée sont à l'origine de nos connaissances, de nos capacités de communication par le langage, de nos modes de relations sociales, de notre individualité et de notre compétence à agir ou à opérer sans que notre attention soit constamment sollicitée. C'est la raison pour laquelle la notion de mémoire a éveillé très tôt l'intérêt des penseurs et des philosophes. C'est peut-être aussi une des raisons qui font qu'on s'est souvent servi d'artefacts pour tenter de la caractériser.

Les études expérimentales

Les premières études empiriques de la mémoire et la mise au point d'une méthodologie expérimentale sont dues à Hermann Ebbinghaus. Compte tenu du scepticisme qui régnait à l'époque à l'égard d'une telle entreprise, Ebbinghaus travailla dans des conditions très contraignantes. En effet, il utilisait souvent des stimulus qu'il estimait non significatifs. En outre, il était à lui-même son propre sujet de façon à contrôler tous les paramètres qu'il désirait faire varier (le nombre de répétitions, le délai entre essais, les intervalles de rétention, etc...).
Par ailleurs, l'oubli fut également un objet d'étude pour Ebbinghaus qui a mis en évidence de nombreux phénomènes mnésiques, tels que les effets de la fatigue et du moment de la journée, les effets de la longueur de liste sur le nombre de répétitions nécessaires pour apprendre au critère, les effets de l'intervalle de rétention sur le déclin de la mémoire, l'effet positif de l'apprentissage distribué par rapport à l'apprentissage massé, les effets de primauté et de récence dans le rappel, et la mesure de l'empan de mémoire à court terme.
Cependant, la validité de ce travail a été mise en cause par Frederic Charles Bartlett, qui considérait que les contraintes imposées par Ebbinghaus à son observation lui faisaient manquer « l'essence même de la mémoire ». Aussi, en explorant la mémoire de textes, cet auteur a montré que les individus retiennent l'information en utilisant des schémas d'histoire compatibles avec leur culture. Cela lui permettait d'expliquer à la fois les stratégies utilisées par les individus pour retenir l'information et les distorsions du souvenir qu'on observe lorsque, par exemple, on donne à mémoriser un conte esquimau à des Européens.
Une telle opposition entre une conception de la mémoire qui stocke des caractéristiques d'événements pour les retrouver et une autre qui gère des connaissances pour pouvoir les utiliser s'apparente à la distinction effectuée par Tulving entre une mémoire épisodique, qui enregistre tous les événements biographiques d'un individu et qui est soumise à l'oubli, à la subjectivité, etc..., et une mémoire sémantique, qui accumule les connaissances implicites issues de l'expérience, qui oriente et organise les prises d'information sur le monde et où l'oubli n'existe pas.

Une conception architecturale de la mémoire

Avec la naissance du courant cognitiviste en psychologie, des problèmes concernant la structure de la mémoire se sont posés. Aussi, plusieurs conceptions de la mémoire ont été proposées:

L'existence de deux types de stockage: l'idée qu'il existe deux types de mémoire est ancienne puisque c'est William James, à la fin du XIXe siècle, qui introduisit la distinction entre une mémoire primaire, correspondant à la conscience d'un présent momentané, et une mémoire secondaire, où résideraient de manière inconsciente les traces d'un passé susceptible d'être rappelé. Les mêmes termes ont été repris, en 1965, par Waugh et Norman, mais qui leur conféraient cette fois une dimension structurale. Ainsi, la mémoire primaire correspond à un stock de capacité limitée qui maintient la trace provisoire d'un stimulus en attendant que celle-ci puisse être copiée en mémoire secondaire, qui représente elle-même l'ensemble des connaissances acquises.
L'oubli à court terme résulte du déplacement des items dans une sorte de pile, provoqué par les nouvelles informations entrantes. Si la limite de la pile est atteinte et que l'item n'est pas répété ou copié en mémoire secondaire, alors il est éliminé. Mais cet oubli est-il dû au déplacement des items dans la pile, au déclin de la trace ou à l'interférence? Les résultats des expériences menées pour répondre à cette question tendent à montrer que c'est l'interférence qui est responsable de l'oubli.
Le modèle de Richard Atkinson et Richard Shiffrin: dans ce modèle, la distinction entre deux stocks de mémoire est maintenue, mais les préoccupations des auteurs ne se limitent plus au seul aspect structural. En effet, ils tentent de présenter un système de traitement plus complet, où l'on précise notamment certains processus de contrôle.
Plus précisément, le système proposé est constitué de trois étages: tout d'abord, une série de buffers sensoriels qui opèrent comme des filtres précatégoriels et maintiennent un très court moment l'information sensorielle issue de différentes modalités ; ensuite, ces buffers communiquent avec un stock à court terme (S.C.T.) de capacité limitée ; enfin, ce S.C.T. se met en liaison avec un stock à long terme (S.L.T.) à capacité illimitée. De fait le S.C.T. peut envoyer ou extraire du S.L.T. les informations nécessaires à l'accomplissement d'une tâche donnée.
La théorie des niveaux de traitement: Craik et Lockhart (1972) sont les auteurs de cette théorie. Ils pensaient que les préoccupations structuralistes de leurs prédécesseurs comportaient deux dangers: d'une part, un attrait trop marqué pour un jeu de construction de la mémoire à partir de petites boîtes noires, et d'autre part, trop peu d'intérêt pour les processus et le fonctionnement. Leur objectif est donc de réintégrer l'activité mnésique dans le fonctionnement général de la cognition, pour la faire dépendre, en quelque sorte, de celui-ci. Le traitement de l'information est supposé suivre une série d'étapes depuis l'analyse sensorielle périphérique jusqu'au niveau sémantique le plus profond. Chaque niveau de traitement laisse une trace mnésique dont la durée de vie s'accroît avec la profondeur.
Il peut y avoir deux types de répétition: une répétition de maintenance, qui réactive les traces au même niveau de traitement, et une répétition d'élaboration, où chaque traitement successif accroît la profondeur de l'encodage. Dans cette perspective, si l'on procède à un traitement superficiel, la rétention est faible et peu durable. En revanche, si l'on procède à un traitement approfondi sur le plan conceptuel, le souvenir peut se muer en connaissance. Ainsi, cette théorie admet implicitement une architecture unidirectionnelle du système de traitement, où l'information se trouve codée à différents niveaux d'élaboration, eux-mêmes organisés de façon hiérarchique et autonome.
Cependant, dans cette opération, l'idée d'une mémoire transitoire susceptible de conserver provisoirement les produits du traitement, lors de la réalisation d'une tâche complexe, disparaît. Or, cette idée s'avère nécessaire si l'on veut comprendre comment les individus raisonnent, comprennent ce qu'ils lisent ou résolvent des problèmes.
La mémoire de travail: ce dispositif peut être considéré comme un système à capacité limitée qui gère à la fois des activités de stockage et des activités de traitement. Il est constitué, suivant le modèle de Alan Baddeley, d'un contrôleur central qui est responsable de la répartition des ressources cognitives entre le traitement de l'information et le stockage de celle-ci. Dans ce dernier cas, il peut utiliser, sous son contrôle, deux systèmes auxiliaires: une boucle articulatoire qui permet la répétition de l'information verbale et son codage phonologique, et un calepin visuo-spatial pouvant stocker l'information visuo-spatiale.
Par conséquent, dans ce dispositif, la limitation de capacité n'est pas à proprement parler de caractère structural, mais de caractère fonctionnel. Ainsi, si les capacités de déchiffrage en lecture sont peu automatisées ou déficientes, le stockage du texte s'en ressentira et, par conséquent, la compréhension en sera affectée. On peut faire la même démonstration pour le raisonnement, le jugement, la résolution de problème ou la surveillance de l'espace aérien. L'idée même de mémoire de travail présente donc l'avantage d'associer dans sa conception des contraintes structurales, fonctionnelles et opérationnelles.

La représentation des connaissances en mémoire

Si la mémoire nous permet d'accéder à notre passé, elle est également le support de toutes les connaissances que nous avons accumulées sur le monde et qui nous guident dans les moindres actions que nous effectuons. Aussi, trois problèmes se sont posés dès l'origine de la psychologie cognitive: Quelle est la nature de ces connaissances? Comment celles-ci sont-elles représentées? Comment sont-elles organisées?
De manière très générale, dans le premier cas, on distingue:

Les connaissances déclaratives: elles correspondent à des savoirs. Leur représentation s'effectue généralement de manière propositionnelle.
Les connaissances procédurales: elles renvoient aux modalités et aux conditions de l'action à entreprendre, c'est-à-dire aux savoir-faire. On les représente généralement sous forme de règles de production de la forme « si (condition)... alors (action) ».

Les hiérarchies et les réseaux conceptuels

Pour George Mandler, la mémoire serait constituée d'une collection d'organisations hiérarchiques, comportant au plus cinq niveaux et à chaque niveau au plus cinq éléments. Dans cette représentation atomisée de la connaissance se trouvaient déjà présentes les idées d'économie de stockage et de limitation des capacités de traitement.
C'est dans le même esprit, mais dans une perspective plus informatique que psychologique, que Ross Quillian, à la fin des années 1960, cherche le moyen de permettre à un ordinateur de comprendre du texte. Si on le dotait d'un dictionnaire économiquement représenté, peut-être pourrait-il effectuer cette tâche? Si un dictionnaire apparaît généralement comme une liste, en fait, puisqu'un mot du dictionnaire se définit en utilisant d'autres mots du dictionnaire, on peut le représenter comme un réseau. Les nœuds de celui-ci représentent les concepts, et les arcs qui les relient représentent les relations entre concepts et en particulier la relation d'inclusion. De plus, à chaque concept correspondent des propriétés spécifiques (par exemple: un animal a de la peau, peut se mouvoir, etc..., ou encore, un oiseau peut voler, a des plumes, etc...). Comme on peut le constater, les propriétés ne sont représentées qu'une seule fois, à un niveau pertinent de la hiérarchie. Cette disposition, en plus de l'économie de stockage qu'elle assure, permet l'héritage des propriétés d'un niveau supérieur par un niveau subordonné et garantit au système des possibilités d'inférence.
Toutefois, bien que ce modèle ait joué un rôle très important tant en intelligence artificielle (I.A.) qu'en psychologie dans la formalisation de la représentation des connaissances, il a été critiqué sur plusieurs points:

Son manque de précision formelle concernant la nature des nœuds et des arcs: ces critiques sont surtout venues de l'I.A.
Le concept d'économie cognitive dû davantage aux contraintes des machines qu'à une réalité psychologique.

Cette dernière critique s'est largement inscrite dans la perspective associationniste. Néanmoins, elle a eu le mérite de montrer que la distance entre les propriétés dépend moins de la hiérarchie conceptuelle que de l'intensité de l'association entre les propriétés et les concepts. D'ailleurs, cela d'ailleurs remis en cause l'idée d'une représentativité équivalente des sous-catégories d'une catégorie, et à conduit à la notion de typicalité.
C'est Eleanor Rosch qui, à propos des représentations naturelles, c'est-à-dire de celles qui sont présentes dans la mémoire sémantique, a introduit cette notion de typicalité, à la fin des années 1970. Elle correspond à l'idée que les individus manifestent, parmi les sous-catégories d'une catégorie, certaines préférences cognitives qui peuvent se traduire par un gradient de représentativité. Ainsi, lorsqu'on donne la consigne à des individus de produire à partir d'un nom de catégorie inducteur (fleurs, oiseaux, arbres, etc...), les noms des sous-catégories dans l'ordre où ils leur viennent à l'esprit, on constate que certaines de celles-ci sont plus fréquemment nommées que d'autres. Elles apparaissent comme plus représentatives. Par exemple, la sous-catégorie moineau est typique de la catégorie des oiseaux. En revanche, la sous-catégorie autruche l'est beaucoup moins. On peut donc penser que les individus, au cours de leur développement, extraient des objets qui les entourent certaines propriétés appartenant à de multiples dimensions et classent ceux-ci en fonction de leur similarité.
Par ailleurs, on peut distinguer les réseaux conceptuels des réseaux propositionnels: les premiers tentent de représenter ce qu'on pourrait appeler des connaissances permanentes alors que les réseaux propositionnels tentent de modéliser les résultats d'un traitement, par exemple la compréhension d'une phrase ou d'un petit texte. Il est clair qu'en pratique ces deux types de réseaux sont ou peuvent être mis en relation. Aussi, la notion d'activation dans un réseau a été introduite dans le milieu des années 1970 par Collins et Loftus, puis reprise par Anderson dans ses différents modèles. Indépendamment des modifications introduites dans la structure du réseau, le concept d'activation permet de conférer à la récupération de l'information en mémoire son caractère éminemment fonctionnel. En effet, on suppose que les concepts peuvent être plus ou moins activés et que leur récupération consciente dépend du fait qu'ils ont ou non franchi un certain seuil. Cela permet en même temps de comprendre la distinction entre mémoire explicite et mémoire implicite. L'idée qui sous-tend les modèles d'activation est que, pour comprendre un texte, par exemple, il est nécessaire que les données du texte activent les différentes structures cognitives stockées par l'individu du fait de son expérience. De fait, cette interaction aboutie à une représentation transitoire.

La psychophysiologie de la mémoire

Les nombreuses expériences de stimulations ou de lésions ont révélé qu'un grand nombre de structures du système nerveux central participent, selon des modalités diverses, à l'élaboration de la trace mnésique. Ainsi, ces travaux ont contribué à la naissance de l'approche neuropsychologique de la mémoire, dans laquelle on cherche notamment à valider des modèles du fonctionnement de la mémoire par l'observation d'individus cérébro-lésés.
En outre, un second secteur de travaux s'est intéressé à l'étude des conditions cérébrales requises pour la mémorisation. Pour ce faire, ces psychophysiologistes se sont appuyés, d'une part, sur l'hypothèse psychologique de l'existence de deux mémoires (mémoire à court terme et mémoire à long terme), et d'autre part, sur les données de la physiologie qui montrent l'existence simultanée de plusieurs types d'activités au niveau des cellules nerveuses (activités électriques et biochimiques). Ainsi, ils ont construit un modèle de la mémorisation qui se déroulerait en trois étapes:

L'étape de la consolidation mnésique: en raison de la brièveté de la phase de mémoire à court terme, il semble que les mécanismes sous-tendant la mémoire immédiate ne soient pas de nature biochimique. Pendant cette brève phase, l'information se maintiendrait sous forme d'une activité électrique auto-entretenue du système nerveux: c'est le processus de persévération postulé par Muller et Pilzecker en 1900. Cette persévération de l'activité nerveuse serait rendue possible par l'existence de circuits réverbérants ou de métacircuits qui seraient des boucles fermées de neurones. Elle serait indispensable pour qu'un traitement de l'information puisse s'opérer. Par ailleurs, durant cette période, la trace mnésique est labile.
L'étape de traitement de l'information au cours du sommeil: ce traitement s'effectue durant les épisodes de sommeil paradoxal consécutifs à l'apprentissage. En effet, d'une part, des privations de sommeil paradoxal perturbent la rétention d'informations préalablement présentées, et, d'autre part, la présentation d'informations nouvelles est suivie d'une augmentation du temps passé en sommeil paradoxal. L'hypothèse est que l'activité nerveuse importante qui caractérise cette phase de sommeil supporte des processus de traitement de l'information, peut-être la transformation du type de codage des informations, elle-même liée à l'intégration de ces informations nouvelles dans les structures mnésiques existantes.
L'étape de restitution des informations: des recherches ont montré que les amnésies pouvaient s'expliquer non pas par une perturbation des processus d'encodage, mais par une incapacité à réactualiser la trace mnésique. En effet, chaque information nouvelle est associée en mémoire à un grand nombre d'informations contextuelles (caractéristiques de l'environnement externe et interne à l'organisme). C'est cet ensemble qui constitue le souvenir. La réactivation du souvenir peut ainsi être plus ou moins facilitée en fonction des caractéristiques du contexte de rappel.

La nature du codage de l'information en mémoire

D'autres travaux ont porté sur la nature du codage de l'information en mémoire à long terme. Ainsi, il a pu être montré que l'apprentissage entraînait des modifications importantes de la morphologie des réseaux de neurones, avec notamment le développement de nouveaux contacts synaptiques. On peut aussi supposer que de nouveaux neurones de liaison se développent ou, au contraire, que l'apprentissage sélectionne certaines synapses en les activant et en les rendant ainsi fonctionnelles, alors que les synapses non utilisées dégénéreraient.
Enfin, on peut aussi imaginer, comme Edelman dans sa théorie du darwinisme neuronal, que la mémoire est liée à la sélection de groupes neuronaux activés par les afférences sensorielles et qui constitueraient de véritables cartes.

La mémoire chez l'enfant

Il existe de grandes différences entre la mémoire adulte et celle du jeune enfant. Cependant, dès les premières semaines de vie, des capacités mnésiques notables se manifestent dans la capacité à imiter, à reconnaître, après plusieurs heures ou plusieurs jours de délai, un objet ou un événement aperçu pendant quelques secondes. De plus, des événements ou des objets perçus au cours de la première année de vie peuvent être reconnus plusieurs années plus tard dans certaines conditions, même après que l'apparition du langage a été susceptible de transformer le codage de l'information.
Par ailleurs, la mémoire de travail et les processus impliquant le cortex frontal apparaîtraient plus tard, vers le milieu de la première année.