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La loi de Yerkes-Dodson sur l’excitation et la performance

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Sommaire

    Sommaire

    Le concept d’éveil optimal en relation avec la performance dans une tâche est représenté ici. Les performances sont maximales au niveau optimal d’éveil et diminuent en cas de sous- et de sur-éveil.

    Principaux enseignements

    • La loi de Yerkes-Dodson stipule qu’il existe une relation empirique entre le stress et les performances et qu’un niveau optimal de stress correspond à un niveau optimal de performances. En général, les praticiens présentent cette relation sous la forme d’une courbe en U inversé.
    • La recherche montre qu’un niveau d’excitation modéré est généralement le meilleur ; lorsque l’excitation est très élevée ou très faible, les performances ont tendance à diminuer (Yerkes & Dodson, 1908).
    • Robert Yerkes (prononcé « Yerk-EES ») et John Dodson ont découvert que le niveau d’éveil optimal dépendait de la complexité et de la difficulté de la tâche à accomplir.
    • Cette relation est connue sous le nom de loi de Yerkes-Dodson, selon laquelle une tâche simple est mieux exécutée lorsque
      la formulation originale de la loi de Yerkes-Dodson découle d’un article de 1908 sur des expériences menées sur des souris dansantes japonaises qui apprenaient à distinguer les boîtes blanches des boîtes noires à l’aide de chocs électriques. Cette recherche a été largement ignorée jusqu’aux années 1950, lorsque le concept d’excitation de Hebb et la « courbe en U » ont suscité un regain d’intérêt pour les applications générales de la loi de Yerkes-Dodson dans le domaine de l’excitation et des performances humaines.
    • La loi de Yerkes-Dodson a plus récemment fait l’objet de critiques en raison de la médiocrité de sa conception expérimentale initiale et de son champ d’application exagérément étendu à la personnalité, aux pratiques managériales et même à la fiabilité des témoignages oculaires.
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    Comment fonctionne la loi de Yerkes-Dodson ?

    La loi de Yerkes-Dodson décrit la relation empirique entre le stress et la performance sportive ou au travail par exemple.

    En particulier, elle postule que la performance augmente avec l’excitation physiologique ou mentale, mais seulement jusqu’à un certain point. C’est ce que l’on appelle le modèle du U inversé de l’excitation.

    Lorsque le stress devient trop élevé, les performances diminuent. Pour ajouter une nuance, la forme de la courbe stress-performance varie en fonction de la complexité et de la familiarité de la tâche.

    La performance est meilleure lorsque les niveaux d’excitation se situent dans la moyenne, les tâches difficiles étant mieux exécutées lorsque les niveaux d’excitation sont faibles et les tâches simples mieux exécutées lorsque les niveaux d’excitation sont élevés.

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    Expériences initiales

    La loi de Yerkes-Dodson a fait l’objet d’un certain nombre d’interprétations depuis sa création en 1908. Dans leur article original, Robert Yerkes et John Dodson ont rapporté les résultats de deux expériences portant sur l' »apprentissage par discrimination » – la capacité de répondre différemment à différents stimuli – et sur des souris dansantes (Teigen, 1994).

    Les souris recevaient un choc électrique non blessant chaque fois qu’elles entraient dans une boîte blanche, mais aucun choc lorsqu’elles entraient dans la boîte noire située à côté de la boîte blanche.

    Dans la première série d’expériences, Yerkes et Dodson ont donné aux souris des chocs très faibles ; cependant, ils ont constaté que ces souris ont mis deux ans à prendre l’habitude de choisir la boîte noire plutôt que la boîte blanche (choix correct 10/10 fois sur trois jours consécutifs).

    Lorsque les chercheurs ont augmenté la puissance du choc, le nombre d’essais nécessaires pour que les souris prennent l’habitude a diminué – jusqu’à ce qu’ils atteignent le troisième niveau de choc électrique, le plus fort. Ce résultat va à l’encontre de l’hypothèse de Yerkes et Dodson selon laquelle le taux de formation des habitudes augmenterait linéairement avec l’intensité du choc électrique.

    Au contraire, un degré de stimulation ni trop faible ni trop fort optimisait le taux d’apprentissage (Yerkes et Dodson, 1908 ; Teigan, 1994).

    A cause de ce résultat inattendu, Yerkes et Dodson ont développé leur plan d’expérience original pour fournir « un examen plus exact et plus approfondi de la relation entre la force du stimulus et la rapidité de l’apprentissage » (1908).

    Contrairement à ce que nous appelons aujourd’hui la loi de Yerkes-Dodson, le stimulus le plus faible a donné le taux d’apprentissage le plus lent, tandis que le stimulus le plus fort a conduit au taux d’apprentissage le plus rapide.

    Cela a troublé Yerkes et Dodson, qui ont écrit : « Les résultats de la deuxième série d’expériences contredisent ceux de la première série. Pour tester cette hypothèse, Yerkes et Dodson ont rendu la tâche de discrimination plus difficile que dans la première série d’expériences en laissant entrer moins de lumière dans les boîtes blanche et noire.

    Les chercheurs ont utilisé quatre niveaux de choc, mais moins de souris dans chaque condition qu’auparavant – deux au lieu de quatre. Dans cette série d’expériences, l’apprentissage le plus efficace semble s’être produit au deuxième niveau de choc le plus faible (Teigen, 1994).

    A partir de ces trois séries d’expériences, Yerkes et Dodson ont conclu que les stimuli faibles et forts peuvent entraîner de faibles taux de formation d’habitudes et que le niveau de stimulus le plus propice à l’apprentissage dépend de la nature de la tâche.

    « Au fur et à mesure que la difficulté de la discrimination augmente, la force du stimulus qui est le plus favorable à la formation d’habitudes s’approche du seuil » (Yerkes et Dodson, 1908 ; Teigen, 1994).

    Études de réplication

    Suite à la formulation originale de la loi de Yerkes-Dodson, les chercheurs ont reproduit l’étude originale, en utilisant des animaux tels que des poussins (Cole, 1911) et des chatons (Dodson, 1915).

    Cole (1911) a donné à des poussins une tâche de discrimination facile, moyenne et difficile, avec quatre niveaux de choc pour la tâche moyenne et trois niveaux de choc pour les autres tâches.

    Dans la tâche facile, la rapidité d’apprentissage augmentait avec la force du choc ; dans la tâche de difficulté moyenne, le choc le plus fort semblait diminuer le taux d’apprentissage, et dans la tâche difficile, le choc le plus fort augmentait la variabilité de la performance – trois poussins ont appris plus rapidement grâce au choc le plus fort, tandis que deux autres n’ont pas réussi à apprendre la tâche de discrimination (le sixième poussin est mort au cours de l’expérience).

    Bien que Cole (1911) n’ait observé qu’une seule courbe en U (dans la condition de difficulté moyenne), il a conclu que ses résultats étaient en accord avec ceux de Yerkes-Dodson.

    Dodson (1915), quant à lui, a entraîné quatre chatons à faire la distinction entre des boîtes de couleur claire et de couleur foncée en leur donnant un choc de « force moyenne » lorsqu’ils entraient dans la boîte la plus foncée.

    Ces chatons ont mieux réussi la tâche de discrimination que ceux à qui l’on avait donné un choc électrique « fort ». Lorsque la tâche a été facilitée (encore une fois, en laissant entrer plus de lumière dans les boîtes), les chocs forts et moyens se sont avérés tout aussi efficaces. Avec une tâche plus facile, l’apprentissage s’améliorait avec la force du choc (Teigen, 1994).

    Dodson lui-même a constaté plus tard que la force des récompenses et des punitions était liée à la rapidité de l’apprentissage d’une manière en forme de U.

    Par exemple, les rats qui avaient été affamés jusqu’à 41 heures avant l’expérience montraient des taux plus élevés d’apprentissage de la discrimination que ceux qui n’avaient pas été affamés. Cependant, s’ils étaient affamés plus longtemps (et que la nourriture était donc plus gratifiante), l’apprentissage devenait moins efficace (Dodson, 1917).

    Les chercheurs ultérieurs ont généralement convenu que la loi Yerkes-Dodson concernait la relation entre la punition et l’apprentissage.

    Young (1936), après avoir passé en revue les recherches de Yerkes et Dodson (1908), Cole (1911) et Dodson (1915), a ajouté une étude plus récente de Vaughn et Diserens (1930) montrant que l’apprentissage dans un labyrinthe était plus efficace chez les sujets humains soumis à des punitions légères ou moyennes sous forme de chocs électriques, mais pas à des punitions lourdes ou à l’absence de punition.

    Pour citer Young, « pour l’apprentissage de chaque activité, il existe un degré optimal de punition » (1936) Les années 1930 et 1940 ont vu une évolution de la loi de Yerkes-Dodson.

    Des auteurs comme Thorndike (1932), Skinner (2019) et Estes (1944) ont abandonné l’idée de la punition comme principe fondamental d’apprentissage, et d’autres ont introduit une distinction entre apprentissage et performance (Teigen, 1994).

    Les chercheurs ont réinterprété la loi de Yerkes-Dodson comme décrivant la relation entre la motivation et la performance.

    Certains, comme Hilgard et Marquis (1961), ont conclu que la loi était la preuve que « dans certaines conditions, la pulsion peut effectivement interférer » avec l’apprentissage.

    Les manuels d’introduction ainsi que les chercheurs sur le sujet, ont décrit la loi de Yerkes-Dodson en termes de motivation et de performance (par ex, Bourne et Ekstrand, 1973).

    Dans ces descriptions, la loi de Yerkes-Dodson concerne davantage le comportement motivé en général que la psychologie de l’apprentissage.

    La forme décrite par la loi de Yerkes-Dodson est également passée des courbes en U au U inversé : alors que l’apprentissage (mesuré par le nombre d’essais nécessaires à la maîtrise) est optimal au point le plus bas d’une courbe en U (le moins d’essais nécessaires), la performance est optimale, à son maximum, au point le plus haut de la courbe en U inversé.

    Cette extension du champ d’application, a-t-on affirmé, a relancé l’intérêt pour la loi de Yerkes-Dodson de 1955 à 1960 (Teigen, 1994).

    Broadhurst (1957) a reproduit l’expérience originale de Yerkes-Dodson avec une meilleure conception en utilisant quatre niveaux de motivation et trois niveaux de difficulté avec dix rats dans chaque condition.

    De nouveau, les rats devaient discriminer entre des boîtes claires et des boîtes sombres, mais ils étaient motivés par des niveaux différents de privation d’air : 0, 2, 4 ou 8 secondes.

    Pour la tâche de discrimination facile, la performance la plus élevée a été observée dans le groupe privé d’air pendant 4 secondes, tandis que l’optimum est passé à 2 secondes pour les groupes de tâches moyennes et difficiles.

    Broadhurst a également proposé de tester les différences de motivation chez les rats individuels en menant l’expérience sur des rats différant par leur « émotivité » (Broadhurst, 1957 ; Teigen, 1994).

    Exemples

    Témoignage oculaire

    Des témoins experts ont cité la loi Yerkes-Dodson au tribunal.

    Témoin à décharge : L’accusé, le témoin oculaire et l’expert qui fait le procès de la mémoire, Elizabeth Loftus, psychologue et témoin expert de la mémoire et de la faillibilité de la mémoire, le témoignage oculaire explique,

    « Je me suis approchée du tableau situé devant le banc des jurés et, avec un morceau de craie, j’ai dessiné le U renversé qui représentait la relation entre le stress et la mémoire connue des psychologues sous le nom de loi de Yerkes-Dodson » (Loftus et Ketcham, 1991).

    Bien que cette courbe ressemble davantage à la courbe en U inversé de l’éveil de Hebb, Loftus l’a utilisée pour relier l’éveil (ou le « stress ») à l’efficacité de la mémoire (plutôt que, comme d’autres l’ont formulé, à l’apprentissage, à la performance, à la résolution de problèmes, à l’efficacité de l’adaptation, ou à un autre concept).

    L’effet Yerkes-Dodson indique que lorsque l’anxiété est faible ou élevée, le témoignage oculaire est moins précis que si l’anxiété est moyenne. Lorsque nous sommes dans un état d’anxiété, nous avons tendance à nous concentrer sur ce qui nous rend anxieux ou craintif, et nous excluons les autres informations relatives à la situation.

    Si une arme est utilisée pour menacer une victime, il est probable que son attention se concentre sur cette arme. Par conséquent, son rappel des autres informations risque d’être faible.

    Stress au travail

    La loi Yerkes-Dodson a été fréquemment citée en psychologie managériale, notamment parce que des chercheurs ont affirmé que l’augmentation des niveaux de stress au travail était un « désastre coûteux » (Corbett, 2015).

    Corbett (2015) examine la lignée de cette loi dans les écrits sur les affaires et remet en question son application, la qualifiant de « méthode folklorique ». »

    En particulier, Corbett critique la façon dont la loi a été extrapolée à partir de ses expériences animales initialement limitées à presque toutes les facettes de la performance des tâches humaines, avec des études examinant des tâches aussi peu liées que le travail d’équipe de développement de produits, le pilotage d’avions, la compétition sportive et la résolution de puzzles cognitifs complexes.

    Cela s’est avéré, selon Corbett, créer une situation où la loi est devenue si ambiguë qu’elle est infalsifiable (2015).

    Corbett affirme que la représentation généralement non critique de la loi Yerkes-Dodson dans les manuels scolaires a ajouté un vernis de légitimité scientifique à la pratique de gestion consistant à augmenter les niveaux de stress au travail, à une époque où des recherches plus solides montrent de plus en plus que l’augmentation des niveaux de stress liés au travail correspond à une diminution de la santé mentale et physique.

    Corbett, reprenant un argument de Micklethwait et Wooldridge (1996), postule que la théorie de la gestion est généralement incapable de s’autocritiquer, a une terminologie confuse, s’élève rarement  » au-dessus du sens commun  » et est truffée de contradictions (2015).

    En réponse, il suggère que la psychologie managériale adopte des pratiques managériales fondées sur des données probantes.

    L’excitation et la performance

    Le regain d’intérêt pour la loi Yerkes-Dodson dans les années 1950 correspond à l’introduction du concept d’arousal (Teigen, 1994).

    Hebb (1955), qui a écrit sur le concept d’éveil, a introduit la courbe en U inversé pour décrire la relation entre l’éveil et la performance.

    Cette idée d’éveil a déplacé l’idée de « pulsion » du corps vers le cerveau et peut être définie comme un concept comportemental, physiologique ou théorique. Bien que l’article original de Hebb n’y fasse pas référence, les auteurs ont continué à décrire la loi de Yerkes-Dodson en termes d’excitation dans les manuels et les documents de recherche (Teigen, 1994).

    Ces reformulations de la loi de Yerkes-Dodson ont utilisé des termes tels que peur, anxiété, émotivité, tension, pulsion et excitation de manière interchangeable.

    Par exemple, Levitt (2015) soutient que la loi de Yerkes-Dodson décrit « que la relation entre la peur, conceptualisée en tant que pulsion, et l’apprentissage est curviligne », rapportant des résultats sur l’apprentissage du labyrinthe humain pour étayer son point de vue.

    L’utilisation du concept d’excitation dans la formulation de la loi de Yerkes-Dodson a également permis de lier cette loi à des phénomènes tels que les traits de personnalité et les effets des stimulants physiologiques.

    Par exemple, en expliquant les différences théoriques de performances intellectuelles entre les introvertis et les extravertis sous la pression du temps, dans différentes conditions de bruit et à différents moments de la journée (par ex, Revelle, Amaral et Turriff, 1976 ; Geen, 1984 ; et Matthews, 1985), ainsi que les différences d’impulsivité entre participants travaillant sous l’influence de la caféine (par exemple, Revelle, Amaral et Turriff, 1976 ; Geen, 1984 ; et Matthews, 1985), Anderson et Revelle, 1983).

    Évaluation critique

    Le plan expérimental original de Yerkes et Dodsons, de l’avis général des spécialistes, était profondément défectueux selon les normes modernes – à tel point que W. P. Brown a écrit que la loi devrait être « enterrée dans le silence » (Teigen, 1994 ; W. P. Brown, 1965).

    Les courbes de performance vs. stimulus de Yerkes et Dodsons étaient basées sur les moyennes de seulement 2 à 4 sujets par condition ; les chercheurs n’ont effectué aucun test statistique (Gigerenzer et Murray, 2015), et le niveau de choc le plus élevé utilisé dans les conditions à 3, 4 et 5 chocs était de différentes intensités.

    Les auteurs ont supposé que la courbe de réponse linéaire dans la deuxième série d’expériences (avec les boîtes blanches et noires facilement discriminées) était simplement la première partie d’une courbe en U, qui aurait été entièrement découverte étant donné qu’ils avaient soumis les souris à des niveaux de chocs plus élevés (Teigen, 1994).

    En effet, ce modèle expérimental a été mal rapporté par des chercheurs ultérieurs, tels que Winton (1987), qui a décrit l’étude originale comme un modèle 3 x 3 avec trois niveaux différents de difficulté de discrimination et trois niveaux de force de choc.

    En outre, Yerkes et Dodson, comme le souligne Teigen (1994), n’ont pas discuté des concepts impliqués dans la rapidité de la formation des habitudes. Dans cette expérience, il n’y avait que deux chatons dans les conditions de discrimination « moins difficile » et « facile » et aucune courbe en U. Néanmoins, Dodson a conclu qu’il n’y avait pas de courbe en U dans les conditions de discrimination « moins difficile » et « facile ». Néanmoins, Dodson a conclu que les résultats étaient compatibles avec l’expérience originale de Yerkes-Dodson (Teigen, 1994).

    Références

    Anderson, K. J., & Revelle, W. (1983). The interactive effects of caffeine, impulsivity and task demands on a visual search task. Personality and Individual Differences, 4(2), 127-134.

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    Broadhurst, P. L. (1957). Emotionality and the Yerkes-Dodson law. Journal of experimental psychology, 54(5), 345.

    Brown, W. P. (1965). The Yerkes-Dodson law repealed. Psychological reports, 17(2), 663-666.

    Cole, L. W. (1911). La relation entre la force du stimulus et le taux d’apprentissage chez le poussin. Journal of Animal Behavior, 1(2), 111.

    Corbett, M. (2015). De la loi au folklore : le stress au travail et la loi Yerkes-Dodson. Journal of Managerial Psychology.

    Dodson, J. D. (1915). The relationship of strength of stimulus to rapidity of habit-formation in the kitten (La relation entre la force du stimulus et la rapidité de la formation de l’habitude chez le chaton). Journal of Animal Behavior, 5(4), 330.

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    Skinner, B. F. (2019). Le comportement des organismes : Une analyse expérimentale. Fondation BF Skinner.

    Teigen, K. H. (1994). Yerkes-Dodson : Une loi pour toutes les saisons. Theory & Psychology, 4(4), 525-547.

    Thorndike, E. L. (1932). The fundamentals of learning.

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    Winton, W. M. (1987). Les manuels d’introduction présentent-ils correctement la loi de Yerkes-Dodson ? American Psychologist, 42(2), 202.

    Yerkes, R. M., & Dodson, J. D. (1908). La relation entre la force du stimulus et la rapidité de la formation de l’habitude. Punishment : Issues and experiments, 27-41.

    Young, P. T. (1936). Social motivation.

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