Effet de la charge cognitive sur l'allocation des ressources attentionnelles en environnement multitâche simulé : le cas du chef de groupe d'infanterie

Allocation of attentional resources and variation in cognitive load in a simulated multitask environment: the case of the infantry squad leader

• Auteur / Autrice : Alexis Remigereau
• Direction : Françoise Darses
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Psychologie
• Date : Inscription en doctorat le 06/01/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du sport, de la motricité et du mouvement humain
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département: Neurosciences et Sciences Cognitives
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences du sport

Mots clés

Mots clés libres

Théorie des ressources multiples

Ressources attentionnelles

Simulation

Multitâche

Militaire

Multiple resources theory

Attentional resources

Simulation

Multitasking

Military

Résumé

La saturation des ressources cognitives des chefs de groupe d'infanterie est un défi majeur des opérations militaires modernes. Une charge cognitive élevée entraîne en effet des risques pour la santé et la sécurité du combattant et il est nécessaire d'étudier les facteurs responsables de cette augmentation. Les situations écologiques manquent par nature de contrôle expérimentale et par conséquent, les micromondes qui simulent des tâches réelles sont l'alternative habituelle aux études de terrain. Toutefois, à notre connaissance, il n'existe actuellement aucun micromonde reproduisant les tâches opérationnelles du chef de groupe d'infanterie. De plus, une des causes de l'augmentation du niveau de charge cognitive est la saturation des canaux perceptifs visuo-spatiaux et auditivo-verbaux, un phénomène que rencontre régulièrement le chef de groupe lorsqu'il doit réaliser plusieurs tâches simultanément, telles que commander ses subordonnés et s'orienter dans l'environnement. Cette problématique s'inscrit dans un débat qui perdure encore aujourd'hui et qui oppose des modèles de ressource unique en attention à des modèles de ressources multiples et indépendantes. Mener des expérimentations contribuant à résoudre ce débat est nécessaire. Ce travail de thèse avait donc un double objectif. Le premier visait à concevoir et valider un nouveau micromonde : le Simulated Multitasking Environment for the Squad leader (SMES). Une recherche qualitative a d'abord été menée pour mettre en évidence plusieurs tâches génériques du chef de groupe (c'est-à-dire communes à de nombreuses situations sur le terrain) et qui ont guidé la conception du SMES. La validation psychométrique du SMES s'est ensuite appuyée sur deux expérimentations : (i) la première a évalué les qualités psychométriques du micromonde lorsque les tâches étaient exécutées individuellement ; et (ii) la seconde a exploré des tâches simultanées, reflétant la complexité de l'environnement réel. Les résultats ont montré que les paramètres manipulés pour chaque tâche étaient pertinents pour induire différents niveaux de charge cognitive. La validité convergente et de contenu du SMES étaient également satisfaisantes dans des conditions multitâches, mais pas dans des conditions monotâches. Les performances dans les situations multitâches ne semblent donc pas dépendre des habiletés spécifiques mobilisées par chaque tâche, ce qui suggère l'existence d'une habileté générale au multitâche. Le deuxième objectif de la thèse visait à étudier l'effet de l'exigence d'une situation multitâche sur la charge cognitive en fonction des modalités perceptives des tâches. Une expérimentation a permis de répondre à certaines limites identifiées dans la littérature telles que le manque de contrôle du niveau d'exigence individuel des tâches en concurrence, le compromis vitesse-précision et l'exigence global de la situation multitâche. Les résultats montrent qu'à mesure que la charge cognitive augmente, un réservoir de ressource générale (i.e., amodal) viendrait suppléer les réservoirs visuo-spatiaux et auditivo-verbaux. Cela suggère l'existence d'un modèle hiérarchique intégrant les modèles de ressource unique et de ressources multiples. À l'issue de ce programme de recherche, nous proposons des recommandations pour la conception de futurs équipements afin de réduire la charge cognitive générée par leur utilisation.

The saturation of infantry squad leaders' cognitive resources is a major challenge of modern military operations. A high cognitive load entails risks for the health and safety of the combatant, and it is necessary to study the factors responsible for this increase. Ecological situations by their very nature lack experimental control, so microworlds that simulate real-life tasks are the usual alternative to field studies. However, to the best of our knowledge, there are currently no microworlds reproducing the operational tasks of an infantry squad leader. Moreover, one of the causes of increased cognitive load is the saturation of visual-spatial and auditory-verbal perceptual channels, a phenomenon regularly encountered by squad leaders when they have to perform several tasks simultaneously, such as commanding subordinates and orienting themselves in the environment. This problem is part of an ongoing debate that pits single-resource attention models against multiple, independent resource models. Experimentation is needed to help resolve this debate. The aim of this thesis was twofold. The first was to design and validate a new microworld: the Simulated Multitasking Environment for the Squad leader (SMES). Qualitative research was first carried out to identify several generic tasks of the squad leader (i.e. common to many situations in the field), which guided the design of SMES. The psychometric validation of SMES was then based on two experiments: (i) the first assessed the psychometric qualities of the microworld when tasks were performed individually; and (ii) the second explored simultaneous tasks, reflecting the complexity of the real environment. The results showed that the parameters manipulated for each task were relevant for inducing different levels of cognitive load. The convergent and content validity of the SMES were also satisfactory in multitask conditions, but not in monotask conditions. Performance in multitasking situations therefore does not seem to depend on the specific skills mobilized by each task, suggesting the existence of a general multitasking ability. The second aim of the thesis was to study the effect of the requirement of a multitasking situation on cognitive load as a function of the perceptual modalities of the tasks. Experimentation was used to address some of the limitations identified in the literature, such as the lack of control over the individual demand level of competing tasks, the speed-accuracy trade-off and the overall demand of the multitasking situation. The results show that, as cognitive load increases, a general (i.e., amodal) resource reservoir supplements the visual-spatial and auditory-verbal reservoirs. This suggests the existence of a hierarchical model integrating single and multiple resource models. At the end of this research program, we propose recommendations for the design of future equipment to reduce the cognitive load generated by its use.