Caractéristiques du toucher et du sens haptique

Pour compenser l’exiguïté du champ perceptif cutané (limité à la zone de contact avec les objets) et appréhender les objets dans leur intégralité, il faut produire des mouvements d’exploration volontaires, variant en fonction des caractéristiques de ce qu’il faut percevoir. La perception du stimulus va donc dépendre de la façon dont il est exploré. Il en résulte une appréhension morcelée, plus ou moins cohérente, parfois partielle et toujours très séquentielle, qui charge lourdement la mémoire de travail et qui nécessite, en fin d’exploration, un travail mental d’intégration et de synthèse pour aboutir à une représentation unifiée de l’objet.

De nombreuses études ont d’ailleurs montré que les caractéristiques des mouvements d’exploration ont une importance capitale sur les perceptions. Lederman et Klatzky (1987) ont identifié, chez les adultes qui devaient classer des objets en fonction d'un critère donné, des « procédures exploratoires » (PE), c’est-à-dire des ensembles spécifiques de mouvements qui se caractérisent par la quantité d’information qu’ils peuvent apporter et donc par l’éventail des propriétés auxquelles ils sont adaptés. Certaines procédures sont très spécialisées, d’autres plus générales. Ainsi, le Frottement latéral est adapté seulement à la texture, le Soulèvement au poids, la Pression à la dureté du matériau. Le Contact statique informe principalement sur la température et, plus approximativement, sur la forme, la taille, la texture et la dureté. L’Enveloppement donne aussi des informations globales sur ces propriétés, tandis que le Suivi des contours donne une connaissance précise de la forme et de la taille, et une connaissance plus floue de la texture et de la dureté. Ces différentes procédures sont soit nécessaires (obligatoires pour une propriété), soit suffisantes, et certaines sont optimales, c’est-à-dire ont une efficacité maximale pour une propriété. Ainsi, le Frottement latéral est optimal pour la texture, tandis que le Soulèvement est nécessaire et optimal pour le poids.  

Lederman et Klatzky (1993) ont observé une stratégie d'exploration en deux temps: d'abord sont produites des procédures non spécialisées, mobilisant toute la main et apportant des informations peu précises sur plusieurs propriétés, ce qui donne une connaissance globale de l'ensemble. Puis les procédures spécifiques sont mises en œuvre. Par exemple, pour la forme, les adultes commencent par l'Enveloppement, puis passent au Suivi des Contours.  

Chez l’enfant, la perception haptique est non seulement tributaire du développement des organes sensoriels et moteurs impliqués dans l’exploration, mais également des capacités de mémoire de travail. En effet, cette capacité de mémoire est importante car il faut conserver les données apportées successivement par la main puis les intégrer en un tout unifié. Les caractéristiques de la perception haptique des enfants de 5 ans se distinguent sur un certain nombre de points de celles des adultes et des enfants plus jeunes et plus âgés. Voyons maintenant en détail les trois principales caractéristiques fonctionnelles de la modalité haptique chez les jeunes enfants.

Efficace

Bien que l’exploration haptique chez les jeunes enfants soit encore partielle et peu active et que les procédures d’exploration soient en général peu adaptées à la tâche, c’est vers 5-6 ans, selon les observations de Piaget et Inhelder (1947), que l’exploration haptique des formes géométriques devient systématique et organisée. La modalité haptique est utilisée aussi bien dans sa fonction motrice (de transport et de transformation des objets) que dans sa fonction perceptive. Bigelow (1991) ont montré que les enfants de 5 ans parviennent quasiment systématiquement à identifier des objets usuels (cuillère, balle, clés…). Plus récemment, Bushnell et Baxt (1999) ont examiné une étude chez des enfants de 5 ans qui avaient pour tâche d’explorer haptiquement ou visuellement des objets familiers et non familiers puis de les reconnaître soit dans la même modalité soit dans une modalité différente. Les résultats révèlent que les reconnaissances haptique et visuelle des objets familiers et non familiers sont quasiment parfaites. La reconnaissance en intermodal pour les objets familiers est également très bonne, par contre elle est moins précise pour les objets non familiers. Ils concluent que les enfants de 5 ans sont capables de former des représentations perceptives des objets suffisamment distinctes en mémoire pour permettre une reconnaissance et une discrimination précise. Ils sont capables d’encoder l’information recueillie par le toucher et de la retenir. Il est cependant à noter que ces études utilisent des objets qui se différencient sur plusieurs dimensions (forme, texture, taille, poids ...). Dans les recherches qui étudient la perception haptique et les capacités de transfert intermodal pour des objets qui se différencient uniquement sur une seule dimension (par exemple les contours), les résultats sont différents. Ces études montrent des déficits dans les performances de reconnaissance haptique et intermodale en comparaison des performances en reconnaissance visuelle (cf. Hatwell, 1986). Dans ce sens également, Klatzky, Lederman, et Reed (1989) trouvent que les objets qui diffèrent entre eux sur plusieurs dimensions sont classés plus rapidement que ceux qui diffèrent par une seule dimension (surtout si cette dimension est la forme). Ainsi, les objets multidimensionnels seraient plus facilement perçus et discriminés par la modalité haptique que les objets différents sur une seule dimension. Cette différence dans le matériel utilisé expliquerait que les résultats soient différents d’une étude à l’autre concernant les capacités de transfert intermodal chez les jeunes enfants. En utilisant des formes se différenciant seulement par les contours, la perception haptique est désavantagée puisqu’elle est moins performante que la perception visuelle pour le traitement des informations spatiales.

Analytique

Les objets étant multidimensionnels, ils ont une valeur sur plusieurs dimensions: texture, localisation, orientation, taille, forme, etc. Dans le cadre de la vision, toutes les dimensions sont perçues quasi simultanément (à quelques millisecondes près), d’un seul coup d’œil. Ceci n’est pas le cas dans la modalité haptique en raison du mode d’exploration et des incompatibilités motrices rendant la perception très séquentielle. C’est pourquoi cette perception semble moins « globale » et plus « analytique » que la perception visuelle (Revesz, 1950). Des travaux plus récents permettent de mieux comprendre cette différence.

Leur point de départ se trouve chez Garner (1974) qui, pour la modalité visuelle, distingue les dimensions « intégrées » et « séparées ». Les premières sont perçues globalement, c’est-à-dire ne sont pas dissociées les unes des autres : c’est le cas par exemple pour la teinte, la saturation et la brillance, qui sont constitutives de la couleur. Toute modification de la saturation (quantité de couleur pure) change notre perception de la teinte (longueur d’onde) et de la brillance (quantité de lumière réfléchie). Au contraire, les dimensions « séparées » sont dissociables et indépendantes. Ainsi, chez les adultes, un changement de taille n’affecte pas la perception de la forme, et inversement. Pour connaître le caractère intégré ou séparé des dimensions, Garner utilise notamment une tâche de classification rapide selon un critère imposé.

Dans cette méthode dite de classification rapide imposée, Garner utilise 4 objets qui prennent 2 valeurs sur 2 dimensions. Le sujet doit classer le plus vite possible chaque objet selon un critère (taille, couleur, etc.) donné par l’expérimentateur. Une seule dimension doit donc être prise en considération, et l’autre ignorée. Dans une condition Contrôle, une seule dimension varie (par exemple, la taille) et l’autre est constante (la couleur). Dans une condition Corrélée, la dimension pertinente est corrélée avec la dimension non pertinente. Ainsi, pour un classement par la taille, les objets petits sont tous rouges et les objets grands sont tous bleus. Si les dimensions de taille et couleur sont séparées, la couleur sera ignorée et les performances (réponses correctes et temps de réponses TR) ne seront pas différentes de celles de la condition Contrôle, où la couleur ne varie pas. Mais s’il y a un « gain de redondance », c’est-à-dire une facilitation dans la condition Corrélée, c’est que les deux dimensions ont été traitées et n’ont donc pas été dissociées (dimensions intégrées). Enfin, dans une condition Orthogonale, les deux dimensions varient indépendamment: les objets, petits ou grands, sont rouges ou bleus (utilisation des 4 objets). Si le filtrage est réussi (dimensions séparées), les performances dans cette condition seront analogues à celles du Contrôle. Si au contraire il y a des interférences (augmentation des TR et des erreurs), c’est que la dimension non pertinente a été traitée (dimensions intégrées) et a provoqué une gêne. On a observé ainsi que, dans la vision, le caractère séparé ou intégré des dimensions dépend de l’âge : les jeunes enfants de 4-6 ans ont tendance à traiter les propriétés de façon globale (dominance des classements par similarité globale tenant compte des deux dimensions) alors que les plus âgés et les adultes les traitent de façon séparée (dominance des classements dimensionnels ne tenant compte que d’une seule propriété et ignorant l’autre) (Smith, 1989).

Ces méthodes ont été reprises et appliquées à la modalité haptique. La question était de savoir si, en raison du caractère séquentiel de l’appréhension tactile, la séparation et/ou l’intégration des dimensions s'effectuaient selon les mêmes lois que la vision. En haptique, l’effet de l’âge apparaît moins marqué qu’en visuel car, même à 5 ans, les classements par similarité globale sont moins fréquents que les classements dimensionnels (Berger et Hatwell, 1993, 1995, 1996). Chez les adultes, Reed, Lederman, et Klatzky (1990) ont étudié l’intégration des propriétés de taille, forme, texture et dureté avec du matériel bi-dimensionnel et des tâches de classifications rapides imposées. Les deux premières propriétés sont spatiales, les dernières sont matérielles. Un gain de redondance est observé avec la taille et la forme, de même qu’avec la texture et la dureté, mais l’effet est moins net avec les combinaisons taille-texture et taille-dureté. Pour les auteurs, ceci s’explique par les procédures exploratoires. En effet, les procédures optimales pour la texture et la dureté sont incompatibles avec celles adaptées à la taille, alors que celles propres aux deux propriétés matérielles sont suffisantes pour apporter l’information recherchée. L’importance des procédures exploratoires a été démontrée par Reed (1994). Elle a utilisé soit des formes tridimensionnelles curvilignes (sans arêtes) dans lesquelles le frottement latéral sur la surface informe aussi sur la forme, soit des formes bi-dimensionnelles comportant des arêtes et des surfaces, dans lesquelles les procédures relatives à la forme et la texture sont incompatibles. Un gain de redondance est observé avec les formes 3D mais aussi (ce qui n’était pas prévu) avec les formes 2D, ce qui montre qu’une information conjointe, même partielle, conduit à l’intégration des propriétés haptiques.

Moins "capturée" par la vision

Le caractère spécialisé des procédures d'exploration manuelle décrites plus haut a des conséquences sur le traitement des propriétés de l'objet. Freides (1974), Hatwell (1986), Pick et Pick (1966) et Pick (1974) ont défendu l'idée d'une spécialisation fonctionnelle des modalités sensorielles: chaque modalité excelle dans le traitement de certaines propriétés et est moins performante dans d'autres. Ainsi, la modalité haptique est très performante dans la perception de la texture et la dureté des matériaux, alors qu'elle l'est moins dans celle de l'espace. Lederman et Klatzky (1993) ont développé cette idée et ont montré qu’en raison de son mode d’exploration, le toucher n'est pas spécialisé dans la perception spatiale, domaine d'excellence de la vision, mais l’est plutôt dans les propriétés matérielles. Cette spécialisation s'explique sans doute par la simplicité des procédures exploratoires optimales pour percevoir la texture ou la dureté, alors que celles propres aux propriétés géométriques exigent des mouvements coordonnés dans le temps.

Dans les situations de fonctionnement bisensoriel, les deux modalités appréhendent en même temps un objet et se coordonnent pour le percevoir de façon cohérente. Les recherches chez l’adulte montrent que lorsque le test est visuel, pour les aspects spatiaux, l’exploration bi-modale n’est pas différente de l’exploration unimodale visuelle, ce qui souligne le rôle facilitateur de la vision dans l’analyse des propriétés spatiales des objets. Par contre, pour un test en haptique, la présentation bi-modale améliore la reconnaissance (Walsh, 1973). Comme la perception visuelle est plus riche et plus économique, l’exploration haptique ne serait pas mise spontanément en œuvre et n’apporterait pas d’informations supplémentaires. Lors de conflits perceptifs, la vision est dominante pour le traitement spatial et les informations haptiques ne sont utilisées que dans le cas d’une rupture forte de la cohérence intermodale (Power et Graham, 1976). Bien que ce modèle de dominance visuelle soit nuancé par les résultats de recherches récentes (Ernst et Banks, 2002), il semble néanmoins que chez l’adulte, les informations visuelles aient un poids beaucoup plus important que les informations haptiques pour le traitement des propriétés géométriques des objets.

Chez les jeunes enfants, la question de la dominance de la vision sur le toucher a été envisagée dans le cas d’une perception visuelle ambiguë comme par exemple la perception des lettres en miroir, pour lesquelles la distinction se fait uniquement à partir d’une inversion gauche/droite. Il est intéressant d’utiliser ce type de tâche puisque les jeunes enfants manifestent généralement des difficultés pour discriminer les stimuli symétriques comportant un changement d’orientation droite/gauche (Thompson, 1975). En conséquence, ils maîtrisent également mal l’orientation des lettres et confondent fréquemment les lettres miroirs (par exemple b et d). Alors qu’en vision la confusion est fréquente entre des formes en miroir, on peut se demander si ce type d’erreur existe également en perception haptique. Itakura et Imamizu (1994) ont testé cette hypothèse et ont évalué quelle était la modalité perceptive dominante pour discriminer des formes en miroir. Leur expérience consistait à présenter un stimulus en visuel (lettres de l’alphabet) ou en haptique suivi de la présentation de deux stimuli, un identique au premier et l’autre représentant son image en miroir. Les enfants de 3 à 6 ans avaient pour tâche de reconnaître dans la même modalité le stimulus présenté. Les résultats montrent qu’il n’existe pas, à tous les âges, de dominance de la vision sur le toucher pour cette tâche. Pour les enfants de 3 à 5 ans, le toucher permet une meilleure discrimination des formes et n’est pas affecté par les confusions d’orientation gauche/ droite. A partir de 6 ans, c’est la vision qui devient dominante et qui donne les meilleures performances.

Visuellement, la différence entre une lettre et son image en miroir n'est pas immédiate : les segments rectilignes et curvilignes sont les mêmes, seule leur position relative par rapport à un axe vertical change. En revanche, sur le plan moteur, écrire une lettre ou son inverse nécessite des mouvements très différents. Le programme moteur qui a été élaboré pour un caractère ne correspond pas à son image en miroir. Si ce programme moteur est activé automatiquement à la vue d'une lettre, il pourrait permettre d'éviter la confusion avec son image en miroir. L’utilisation des informations issues de la perception haptique en combinaison des informations visuelles pourrait permettre d’éviter les erreurs perceptives. Dans le cadre de l’évaluation de méthodes multisensorielles de lecture, dès 1928 Orton a souligné qu’un des intérêts de l’exploration haptique des lettres serait de remédier aux problèmes de confusion des lettres en miroir, fréquents chez les jeunes enfants.

Les travaux d’Orliaguet vont également dans le sens d’une non dominance de la vision sur la proprioception chez les jeunes enfants. Orliaguet (1983) a comparé les appariements intramodaux vision-proprioception chez des enfants de 5 à 10 ans. En condition intramodale visuelle (V-V), les enfants devaient placer l’avant-bras d’un mannequin dans la même position qu’un modèle, vu précédemment. Dans la condition intramodale proprioceptive (P-P), les enfants, les yeux fermés, devaient placer leur bras dans la même position que celle donnée à leur bras précédemment par l’expérimentateur. Les résultats montrent que l’erreur absolue moyenne est plus élevée en condition V-V qu’en condition P-P à 5 ans, alors qu’à partir de 8 ans, c’est l’inverse qui est observé. Les perceptions s’organiseraient donc plus tôt dans la modalité proprioceptive que dans la modalité visuelle, puis cette relation s’inverserait au profit de la vision. Dans le cas de perception bimodale visuelle et proprioceptive conflictuelle (Orliaguet, 1985), les résultats permettent de mettre en évidence une capture proprioceptive à 5 ans, un compromis à 7 ans et une capture visuelle à partir de 9 ans.

En résumé, contrairement à ce qu’on observe chez l’adulte, la vision n’est pas dominante sur les perceptions proprioceptives chez les enfants de 5 ans.