Le réflexe conditionnel se forme lorsque, après des appariements répétés, un stimulus neutre devient capable de déclencher la même réponse qu'un stimulus inconditionnel.

L'installation du réflexe conditionnel — expérience de Pavlov

Niveau : Terminale — Thème SVT (comportement et apprentissage).

Objectifs

Comprendre la différence entre stimulus inconditionnel (SI), réponse inconditionnelle (RI), stimulus neutre (SN) et stimulus conditionnel (SC).
Savoir décrire l'expérience de Pavlov et son protocole expérimental.
Connaître les mécanismes simples d'association et une formulation mathématique élémentaire (Rescorla-Wagner).

Quel est l'objectif principal de l'expérience de Pavlov ?

Mesurer la taille du cerveau du chien
Montrer que l'on peut apprendre une association entre deux stimuli
Étudier la digestion uniquement

Pavlov a démontré que, grâce à des appariements répétés, un stimulus neutre peut en venir à provoquer une réponse physiologique — c'est donc une preuve d'apprentissage par association.

Notions clés

Stimulus inconditionnel (SI) et réponse inconditionnelle (RI)

Définition : le stimulus inconditionnel (SI) est un stimulus qui déclenche une réponse physiologique de manière innée ; la réponse inconditionnelle (RI) est la réaction non apprise. Exemple : la nourriture (SI) provoque la salivation (RI).

Stimulus neutre (SN) → Stimulus conditionnel (SC) et réponse conditionnée (RC)

Définition : un stimulus neutre (SN) ne provoque pas la réponse au départ. Après appariements répétés avec le SI, le SN devient un stimulus conditionnel (SC) capable de déclencher une réponse conditionnée (RC) similaire à la RI.

Mécanique mathématique simple (Rescorla-Wagner)

Formulation élémentaire : l'apprentissage peut être modélisé par une évolution de la force d'association \(V\) entre un SN et un SI. L'augmentation de la force à chaque essai est :

\(\Delta V = \alpha \beta (\lambda - V)\)

avec :

\(\Delta V\) : variation de la force d'association lors d'un essai ;
\(\alpha\) et \(\beta\) : paramètres liés à la salience du SN et du SI ;
\(\lambda\) : valeur maximale de l'association (asymptote) ;
\(V\) : force d'association actuelle.

Dans la formule de Rescorla-Wagner, si \(V\) est proche de \(\lambda\), que vaut approximativement \(\Delta V\) ?

Presque 0
Très grand
égale à \(\alpha\)

Quand \(V\) approche \(\lambda\), le terme \((\lambda - V)\) devient petit, donc \(\Delta V\) tend vers zéro : l'association atteint une asymptote.

Expérience de Pavlov — protocole et observations

Protocole synthétique :

Mesurer la salivation en présence du SI (nourriture) : on observe la RI.
Présenter un SN (par ex. cloche) seul : pas de salivation significative.
Apparier SN + SI de façon répétée (présenter la cloche immédiatement avant la nourriture).
Après plusieurs appariements, présenter la cloche seule : le chien salive — le SN est devenu SC et la salivation est une RC.

Étape 1 : le son (SN) n'entraîne pas de salivation.

Étape 2 : la nourriture (SI) provoque la salivation (RI).

Étape 3 : le son est présenté juste avant la nourriture, répété plusieurs fois.

Étape 4 : le son seul suffit désormais à provoquer la salivation (RC).

Voir la description brève de l'expérience de Pavlov

Pavlov mesurait la salivation de chiens. Après avoir associé une cloche (SN) à la nourriture (SI) plusieurs fois, la cloche seule finit par déclencher la salivation — preuve du conditionnement.

Que devient un stimulus neutre après des appariements répétés avec un SI ?

Il reste neutre
Il devient un RI
Il devient un stimulus conditionnel (SC) capable de déclencher une réponse conditionnée (RC)

Le stimulus neutre acquiert la capacité de déclencher une réponse similaire à celle provoquée par le SI et devient un SC.

Schéma à légender (activité)

Identifiez sur le dessin ci-dessous : la cloche (SN/SC), la nourriture (SI) et la salivation (mesure de la RC).

Sur le schéma à légender, que représente l'ellipse à droite ?

La cloche
La salivation (mesure)
La nourriture

L'ellipse à droite symbolise l'organe/collecteur mesurant la salivation (la réponse), c'est la RC observée après apprentissage.

Erreurs fréquentes

Penser que l'association se fait en un seul essai (souvent non : il faut plusieurs appariements).
Confondre corrélation et causalité — un stimulus présenté après le SI n'apprend généralement pas l'association (ordre important : le SN doit prédire le SI).
Ignorer l'extinction : si le SC est présenté sans SI de façon répétée, la RC diminue.

Que se passe-t-il si l'on présente souvent le SC sans le SI après le conditionnement ?

La réponse conditionnée s'affaiblit (extinction)
La réponse conditionnée devient innée
Rien ne change

L'extinction se produit lorsque le SC n'est plus suivi du SI : l'association s'affaiblit progressivement.

Exemples résolus (cherche d'abord)

Exemple 1 — Cloche et nourriture

Situation : un élève expose une cloche puis de la nourriture à un chien 10 fois. Après, il sonne la cloche seule et mesure la salivation.

Voir la solution

Après 10 appariements, la cloche devient SC et déclenche une salivation (RC). L'intensité de la RC dépendra de la salience des stimuli et du nombre d'essais.

Étape 1 : vérifier qu'avant conditionnement la cloche (SN) n'entraîne pas de salivation notable.

Étape 2 : effectuer les 10 appariements cloche → nourriture.

Étape 3 : présenter la cloche seule et mesurer la salivation ; comparer à la situation initiale.

Après 10 appariements, quel résultat attendez-vous lorsqu'on présente la cloche seule ?

Pas de différence avec avant le conditionnement
Augmentation de la salivation — apparition d'une RC
Le chien fuit

Les appariements construisent l'association : la cloche finit par provoquer la salivation.

Récapitulatif

SI → RI : relation innée (ex. nourriture → salivation).
SN + SI appariés → SN devient SC qui provoque RC.
L'apprentissage est progressif et peut être modélisé (p. ex. Rescorla-Wagner : \(\Delta V = \alpha \beta (\lambda - V)\)).
L'extinction survient si le SC est présenté sans SI.

Cartes mémo

Stimulus inconditionnel (SI)

Stimulus qui déclenche naturellement une réponse (ex. nourriture).

Réponse inconditionnelle (RI)

Réponse non apprise au SI (ex. salivation).

Stimulus conditionnel (SC)

Ancien SN devenu signal après appariements (ex. cloche).

Réponse conditionnée (RC)

Réponse apprise au SC, proche de la RI.

Extinction

Diminution de la RC si le SC n'est plus suivi du SI.