Tâche d'empan d'operations
Version : v1 (actuelle)
Une tâche d'empan complexe mesurant la capacite de mémoire de travail a travers des demandes simultanees de traitement et de stockage.
Vue d'ensemble
La tâche d'empan d'operations (OSPAN) est l'une des mesures de capacite de mémoire de travail les plus largement utilisees. Contrairement aux tâches d'empan simple (ex. : empan de chiffres) qui ne necessitent que du stockage, les tâches d'empan complexe comme l'OSPAN exigent que les participants traitent simultanement des informations (resoudre des problemes mathematiques simples) tout en memorisant des items (lettres ou mots) pour un rappel ulterieur.
Ce plan de double tâche sollicite les fonctions exécutives centrales de la mémoire de travail : maintenir des informations pertinentes pour l'objectif tout en effectuant un traitement concurrent. Les différences individuelles dans les scores OSPAN sont correlees avec la compréhension en lecture, l'intelligence fluide et la performance academique, ce qui en fait un outil d'évaluation cognitive puissant.
La tâche est largement utilisee en psychologie cognitive, en recherche educative et en neuropsychologie clinique pour mesurer la capacite de mémoire de travail et la fonction exécutive.
Contexte scientifique
Resultats classiques :
- Limites de capacite : La plupart des adultes rappellent correctement 3-5 items en condition de double tâche
- Compromis stockage-traitement : Un traitement plus complexe reduit la capacite de stockage
- Differences individuelles : Les scores OSPAN predisent l'intelligence fluide (r ~ 0,5)
- Effets de l'age : La capacite de mémoire de travail decline avec le vieillissement, evident dans l'OSPAN
- Effets de l'entrainement : L'entrainement de la mémoire de travail peut améliorer les scores OSPAN (bien que le transfert soit debattu)
Mecanismes cles :
- Attention controlee : Capacite a maintenir les objectifs de la tâche face a l'interférence
- Coordination de double tâche : Alternance entre les operations de traitement et de stockage
- Resistance a l'interférence : Protection des traces memorielles contre l'ecrasement pendant le traitement
Articles fondateurs :
- Turner & Engle (1989) : Developpement original de l'OSPAN
- Engle, Tuholski, Laughlin, & Conway (1999) : Mémoire de travail, mémoire a court terme et intelligence fluide
- Unsworth, Heitz, Schrock, & Engle (2005) : Version automatisee de l'OSPAN
Pourquoi les chercheurs utilisent cette tâche
- Évaluation de la mémoire de travail : Mesure de référence de la capacite de mémoire de travail complexe
- Recherche sur l'intelligence : Fort predicteur de l'intelligence fluide et du raisonnement
- Études educatives : Correle avec la compréhension en lecture et la réussite academique
- Évaluation clinique : Sensible au TDAH, a la schizophrenie et aux dysfonctionnements du lobe frontal
- Entrainement cognitif : Mesure de base et de résultat pour les interventions sur la mémoire de travail
Etat actuel de l'implementation
Entierement implemente :
- Verification d'operations mathematiques (composante de traitement)
- Rappel de lettres/mots (composante de stockage)
- Tailles de series adaptatives (2-6 items)
- Essais d'entrainement pour les deux composantes
- Notation par credit partiel (items corrects aux positions correctes)
- Suivi de la vitesse et de la précision du traitement
Partiellement implemente :
- Limite aux lettres comme items a retenir (pas de mots ni de positions spatiales)
- Operations mathematiques fixes (addition/soustraction uniquement)
Non encore implemente :
- Variante OSPAN spatiale (positions au lieu de lettres)
- Ajustement adaptatif de la difficulté en fonction de la performance
- Variante d'empan courant
Paramètres de configuration
Options
| Paramètre | Type | Defaut | Description |
|---|---|---|---|
operation_span_font_size_px | number | 48 | Taille de police d'affichage en pixels (min 8, max 400) |
operation_span_practice_enabled | boolean | true | Si la phase d'entrainement precede les essais principaux |
ospan_show_recall_count_cue | boolean | false | Afficher des emplacements neutres indiquant le nombre de lettres a rappeler |
Consignes
Editeurs de consignes en texte enrichi (HTML) : main_instructions, hint_instructions, et — lorsque l'entrainement est active — practice_instructions et trials_instructions.
Essais et essais d'entrainement
Il n'existe pas de paramètres separes de « taille de serie », de « temporisation » ou de « type d'operation ». La structure des essais est definie directement dans deux tableaux editables (un pour les essais principaux, un pour les essais d'entrainement lorsqu'il est active). Chaque ligne definit une serie :
| Colonne | Type | Description |
|---|---|---|
| Letters (comma-separated) | text | Lettres a retenir, ex. F,H,Q |
| Operations (semicolon-separated equation=answer,T/F) | text | Operations a verifier avant chaque lettre, ex. (2*3)+1=7,(4-1)*2=6 |
| Block | text | Etiquette de bloc pour le regroupement/l'analyse |
La taille de serie d'un essai est derivee du nombre de lettres/operations de la ligne (et non d'un nombre configure). Les valeurs de temporisation et de précision par essai (math_duration_ms defaut 5000, letter_duration_ms defaut 1000, isi_ms defaut 500, response_timeout_ms defaut 30000, math_accuracy_criterion defaut 0.85) sont lues depuis chaque objet d'essai lorsqu'elles sont presentes, sinon ces valeurs par defaut s'appliquent ; elles ne sont pas exposees comme champs de formulaire dans l'interface de configuration.
Raccourcis clavier
Les chercheurs peuvent personnaliser les touches utilisées pendant la tâche :
| Paramètre | Type | Défaut | Description |
|---|---|---|---|
| Afficher l'aide clavier | booléen | Vrai | Afficher une indication à l'écran montrant les touches configurées |
| Touche lettre | touche | N'importe quelle lettre (A-Z) | Touche acceptée pour le rappel des lettres |
| Libellé action lettre | texte | « pour rappeler les lettres » | Libellé affiché dans l'aide clavier |
| Touche valider | touche | Entrée | Touche pour soumettre la séquence rappelée |
| Libellé action valider | texte | « pour valider » | Libellé affiché dans l'aide clavier |
Le paramètre par défaut « N'importe quelle lettre » accepte toute touche lettre A-Z pour la phase de rappel.
Données de sortie
Marqueurs et réponses
La tâche enregistre des marqueurs haute résolution pour chaque essai. Le marqueur de début d'essai est préfixé par le slug de la tâche (ex. operation_span_trial_start, ou operation_span_practice_trial_start pendant l'entrainement).
Marqueurs
| Marqueur | Données | Description |
|---|---|---|
operation_span_trial_start / operation_span_practice_trial_start | trial_index (ou practice_trial_index), stimulus_id, set_size, operations, letters, block | Début de la séquence présentation-puis-rappel |
stimulus_shown | trial_index, stimulus_id, item_index, set_size, block | Début de chaque paire math+lettre dans la séquence |
math_problem_shown | trial_index, item_index, equation, correct_answer, block | Un nouveau problème mathématique apparaît |
math_response | trial_index, item_index, equation, correct_answer, user_answer, correct, latency_ms | Réponse à la vérification mathématique |
letter_shown | trial_index, item_index, letter | Lettre à retenir affichée |
recall_prompt_shown | trial_index, set_size, letters_count, block | L'invite de rappel des lettres apparaît |
response_recorded | trial_index | Rappel de lettres soumis |
operation_span_trial_end / operation_span_practice_trial_end | trial_index (ou practice_trial_index) | Fin de la séquence |
Données de réponse
Chaque réponse du participant est enregistrée dans le tableau responses[] :
{
"trial_index": 1,
"stimulus_id": "operation_span_0_1",
"source": "keyboard",
"set_size": 3,
"operations_presented": [{"equation": "(2 * 3) + 1 = ?", "correct_answer": 7, "user_answer_expected": 7}],
"letters_presented": ["F", "H", "Q"],
"math_responses": [{"equation": "(2 * 3) + 1 = ?", "user_answer": 7, "correct": true, "latency_ms": 1420}],
"letter_response": ["F", "H", "Q"],
"letter_response_correct": true,
"partial_credit_unit_score": 3,
"absolute_score": true,
"responded": true,
"math_accuracy": 1.0,
"meets_math_criterion": true,
"block": "main",
"is_practice": false,
"recall_latency_ms": 4500
}
source vaut keyboard, timeout ou moderator_advance. Lorsque le rappel n'est pas effectué (timeout ou avance par le modérateur), letter_response_correct et absolute_score sont enregistrés à null (et non false), et responded vaut false.
Artefact de résumé
Un fichier JSON (operation_span_summary_<taskIndex>.json) avec les scores d'empan :
{
"task_kind": "operation_span",
"task_index": 0,
"total_trials": 15,
"overall": {
"total": 15,
"valid_responses": 14,
"correct_recall": 9,
"recall_accuracy": 0.64,
"meets_math_threshold": 12,
"math_threshold_rate": 0.86,
"total_pcu_score": 47,
"absolute_span": 9,
"average_math_accuracy": 0.89,
"timeouts": 1
},
"breakdowns": {
"set_size": {
"size_3": { "recall_accuracy": 0.89, "total_pcu_score": 12 },
"size_4": { "recall_accuracy": 0.75, "total_pcu_score": 15 },
"size_5": { "recall_accuracy": 0.60, "total_pcu_score": 15 }
}
},
"trials": [ /* données par essai */ ],
"practice": {
"total_trials": 3,
"overall": { /* même forme de stats */ },
"breakdowns": { "set_size": { /* ... */ } },
"trials": [ /* données d'entrainement par essai */ ]
}
}
La répartition par taille de série est construite dynamiquement sur les tailles de série réellement présentes dans les données (clés size_<n>). Le bloc practice n'est inclus que lorsque l'entrainement était activé et a produit des résultats.
Exemples de configurations de recherche
OSPAN standard (Unsworth et al., 2005)
Tailles de series : 3-7 items
Essais : 3 par taille de serie (15 au total)
Operations : Mathematiques simples (plage 3-9)
Temporisation : Operations a rythme libre, 800 ms d'affichage de lettre
Notation : Absolue (somme des series parfaitement rappelees)
OSPAN court (clinique/enfants)
Tailles de series : 2-4 items
Essais : 3 par taille de serie (9 au total)
Operations : Mathematiques tres simples (plage 1-5)
Temporisation : Delais genereux
Notation : Credit partiel pour recompenser la progression
OSPAN de recherche (sensibilite maximale)
Tailles de series : 3-6 items
Essais : 4 par taille de serie (16 au total)
Operations : Difficulte adaptative
Analyse : Notation par credit partiel pour une discrimination plus fine
Experience du participant
- Consignes : Apprendre que vous devrez resoudre des problemes mathematiques et retenir des lettres
- Entrainement (si active) : Completer quelques series d'entrainement combinees (math + rappel de lettres) avec un retour correct/incorrect, puis lire les consignes precedant la phase principale
- Tâche principale : Pour chaque serie :
- Resoudre le problème mathematique (saisir la réponse numerique), puis valider
- Voir la lettre a retenir (ex. : "F")
- Repeter les paires operation-lettre selon la taille de la serie
- Rappeler toutes les lettres dans l'ordre en les saisissant au clavier (par defaut accepte n'importe quelle touche A-Z -- configurable par le chercheur) ou en cliquant dans la grille de lettres
- Appuyer sur Entrée pour valider (par defaut -- configurable par le chercheur)
- Repeter : Completer toutes les series configurees
- Fin : La tâche se termine et l'artefact de résumé est emis
Toutes les touches sont configurables par le chercheur dans la configuration de l'étude. Les touches listées ci-dessus sont les valeurs par défaut.
Recommandations de conception
Lignes directrices generales
- Tailles de series : Utiliser la plage 3-6 pour les adultes ; 2-4 pour les enfants ou populations cliniques
- Difficulte du traitement : Garder les operations simples pour eviter les effets plancher
- Precision du traitement : Exiger une précision >= 85 % pour s'assurer que les participants traitent les operations
- Notation : Notation absolue (tout ou rien) vs. credit partiel selon les objectifs
Conception de la tâche de traitement
- Utiliser des operations necessitant 2-4 secondes a resoudre
- Equilibrer les réponses vrai/faux (50/50)
- Eviter les patterns (ex. : alternance vrai/faux)
- S'assurer que les operations ne facilitent pas l'encodage des lettres (ex. : les réponses ne doivent pas epeler des lettres)
Adaptations spécifiques aux populations
Enfants (8-12 ans) :
- Tailles de series : 2-3 items
- Operations simples : addition/soustraction a 1 chiffre
- Delais genereux
- Retour visuel et encouragements
- Notation par credit partiel
Personnes agees (65+) :
- Tailles de series : 2-5 items
- Rythme plus lent
- Police plus grande pour les operations et les lettres
- Permettre la vérification des operations a rythme libre
- Envisager une session plus courte (moins d'essais)
Populations cliniques :
- Adapter les tailles de series au niveau de fonctionnement
- Peuvent necessiter des operations simplifiees
- Entrainement prolonge
- Surveiller attentivement la précision du traitement (peuvent ignorer les mathematiques)
Problemes courants et solutions
| Probleme | Solution |
|---|---|
| Faible précision du traitement (<80 %) | Souligner l'importance egale des deux tâches ; ajouter un entrainement ; ralentir |
| Les participants ignorent les mathematiques | Implementer une exigence de précision minimale du traitement ; fournir un retour |
| Effets plancher (toutes erreurs de rappel) | Reduire les tailles de series, simplifier les operations ou ajouter un entrainement |
| Effets plafond (rappel parfait) | Augmenter les tailles de series, ajouter plus d'essais ou accelerer les operations |
| Les participants notent les lettres | Souligner l'interdiction d'aides externes ; surveiller si en personne |
Références
- Turner, M. L., & Engle, R. W. (1989). Is working memory capacity task dependent? Journal of Memory and Language, 28(2), 127-154.
- Engle, R. W., Tuholski, S. W., Laughlin, J. E., & Conway, A. R. A. (1999). Working memory, short-term memory, and général fluid intelligence: A latent-variable approach. Journal of Experimental Psychology: Général, 128(3), 309-331.
- Unsworth, N., Heitz, R. P., Schrock, J. C., & Engle, R. W. (2005). An automated version of the operation span task. Behavior Research Methods, 37(3), 498-505.
- Conway, A. R. A., Kane, M. J., Bunting, M. F., Hambrick, D. Z., Wilhelm, O., & Engle, R. W. (2005). Working memory span tasks: A methodological review and user's guide. Psychonomic Bulletin & Review, 12(5), 769-786.
Voir aussi
- Empan de chiffres - Tâche d'empan simple sans composante de traitement
- Tâche N-Back - Tâche alternative de mise a jour de la mémoire de travail
- Mémoire visuelle a court terme - Mesure de capacite visuelle