Du galvanomètre de Jung à l’électromètre : quatre-vingt-dix ans à mesurer la même chose

Italiano · English · Français · Deutsch · Русский · Español

En 1907, à Zurich, on plaçait un patient entre une pile et un galvanomètre et l’on regardait un point lumineux se déplacer sur une échelle. En 1996, un brevet corrigeait automatiquement le gain d’un instrument à deux boîtes de conserve et une aiguille : l’électromètre, ou E-meter. Entre les deux, il y a huit schémas. Presque tout change, sauf ce que l’on mesure.

Reconstitué d’après les publications originales. Les schémas sont redessinés et simplifiés ; quand la figure d’époque existe, elle est à côté.

Comment lire les schémas

Dans toutes les figures, une couleur désigne toujours la même pièce, même quand elle change de forme.

Corps : la personne, avec les électrodes
Source : la pile qui pousse le courant
Indicateur : ce que l’on regarde bouger
Équilibrage : ce que l’on règle pour revenir à zéro
Sensibilité : de combien on agrandit le mouvement
Gris : résistances fixes et fils

1907 : une seule boucle

La méthode arrive à Jung par Otto Veraguth, neurologue zurichois, qui l’appelle « réflexe psychogalvanique ». Le circuit est le plus simple possible : pile, corps et galvanomètre à la suite. Veraguth indique deux piles pour 2,4 volts et fait tenir au sujet deux cylindres creux en nickel, longs de dix centimètres. L’instrument est un galvanomètre à miroir : un rayon de lumière réfléchi sur une échelle d’un demi-mètre. Une résistance en parallèle sur l’instrument, le shunt, sert à réduire les oscillations.

19072 piles Leclanché2,4 Vcorpscylindres de nickel en maingalvanomètreà miroirshuntsensibilitéune seule boucle : pile, corps, instrument
L’appareil de Veraguth et de Jung, reconstitué d’après la description en mots : aucun des deux ne publie de schéma. Il n’y a rien à régler pour revenir à zéro : on note où se trouve le point lumineux au repos et de combien de millimètres il se déplace.
Schéma de Sidis et Kalmus, 1908
Le premier schéma imprimé. Sidis et Kalmus, Psychological Review, 1908, p. 394. C’est la même boucle : pile B (environ 1 volt), électrodes E, galvanomètre G avec la résistance R en parallèle.

Jung y ajoute une idée pratique : un curseur que l’opérateur pousse à la main pour suivre le point lumineux, relié à une plume qui écrit sur un rouleau de papier. Il lit un mot, attend, regarde. La réaction commence une à six secondes après le mot. Personne ne parle de résistance en ohms : on compte des millimètres.

Les premiers chiffres en ohms arrivent en 1911, avec Wells et Forbes, toujours sur la boucle simple : pile de 0,67 volt, environ 100 microampères à travers le corps, résistances entre 5 000 et 35 000 ohms. Retenez ces chiffres.

1912 : le pont

Gregor et Loewe veulent mesurer la résistance, et pas seulement la voir changer. Ils prennent le circuit qui sert, au laboratoire, à mesurer n’importe quelle résistance : le pont. Le corps devient l’un des quatre côtés ; en face, on place une résistance connue ; un curseur glisse sur un fil jusqu’à ce que plus aucun courant ne passe dans le galvanomètre. Le pont est alors à l’équilibre, et la position du curseur dit combien vaut le corps.

1912accumulateurtension non indiquéerésistance de comparaisonjusqu’à 11 000 Ωfil, tronçon acurseur sur 50 cmcorpsavec les électrodesfil, tronçon bcurseur sur 50 cmgalvanomètre
Gregor et Loewe, 1912 : le pont à fil. On met à zéro avec le curseur, on le laisse en place et on lit les déviations ; puis une boîte de résistances mise à la place du corps les traduit en ohms.
Figure 2 de Gregor et Loewe, 1912
L’original. Zeitschrift für die gesamte Neurologie und Psychiatrie 12, 1912, p. 426 : R résistance de comparaison, K corps, A accumulateur, M fil de 50 cm, G galvanomètre.

À partir de là, le galvanomètre fait deux métiers. Immobile à zéro, il dit que le pont est équilibré, donc combien vaut la résistance. Quand il bouge, il montre la réaction.

1922 : le pont entre dans les livres de psychologie

Whately Smith, à Cambridge, publie The Measurement of Emotion avec le schéma complet : pile de 2 volts, deux résistances fixes, une boîte de résistances à boutons. Il équilibre une fois au début, puis n’y touche plus : il lit seulement de combien se déplace le point lumineux. Trois ans plus tard, David Wechsler publie un circuit analogue, qu’une maison de Chicago met en vente en version 1,5 volt.

1922pile2 Vfixe1 000 Ωfixe100 Ωcorpsélectrodes de zincboîte à décadesréglée au débutgalvanomètre
Whately Smith, 1922, p. 33. La boîte à décades est le côté que l’on règle ; les valeurs des résistances fixes sont celles imprimées sur la figure.

1928–1938 : la résistance étalonnée qui ramène l’aiguille à zéro

C’est ici que naît le geste que connaît bien quiconque a utilisé un électromètre. Jeffress, en 1928, place une boîte de résistances en série avec le sujet : quand la résistance du corps baisse, il en ajoute autant et l’aiguille revient à zéro. Ce qu’il a ajouté, c’est la mesure. Dix ans plus tard, le manuel de Woodworth, sur lequel étudient des générations de psychologues américains, le présente comme le circuit normal :

« Supposons que la résistance du sujet diminue : l’équilibre est rompu et un courant traverse le galvanomètre, faisant dévier l’aiguille. L’expérimentateur peut alors augmenter la résistance en série avec le sujet, en notant la quantité ajoutée, jusqu’à ce que l’aiguille revienne à zéro. »

«Let O’s resistance decrease: the balance is disturbed and current flows through the galvanometer, causing the needle to swing. E may now increase the resistance in series with O, noting the amount added, till the needle comes back to zero.» — Woodworth, Experimental Psychology, 1938, p. 278.

1938piletension non indiquéefixe80 000 Ωfixe2 000 Ωcorpsbobine étalonnéefixe1 000 Ωgalvanomètre
Woodworth, 1938, figure 72. Le côté du corps vaut 40 000 ohms en tout : le corps plus la bobine étalonnée. Deux lectures distinctes : la bobine donne le niveau, l’aiguille donne la réaction.
Figure 72 de Woodworth, 1938
L’original. Le « pont de Wheatstone pour mesurer les niveaux de résistance et l’amplitude du réflexe psychogalvanique ».

1928 : une lampe à la place du galvanomètre

Le galvanomètre à miroir est fragile, coûteux, et il lui faut une pièce obscure. À Sydney, Bellingham, Langford Smith et Martin le remplacent par une lampe de radio et un instrument à aiguille de tableau. Ils l’appellent « pont thermoïonique ». On tourne un potentiomètre jusqu’à ce que l’aiguille soit au milieu de l’échelle, puis on regarde :

« Toute augmentation du courant de plaque indique une diminution de la résistance du sujet, et les déviations sont presque proportionnelles aux variations de résistance. »

«…any increase in plate current indicates a decrease in the resistance of the subject, and the deflections are nearly proportional to the alterations in resistance.» — Australasian Journal of Psychology and Philosophy 6, 1928, p. 140.

1928batterie30 Vpotentiomètre400 Ω : fixe le zérofixecorpsfixe50 000 Ωlampeinstrument à zéro central
Le « pont thermoïonique » de 1928, sous la forme équivalente en pont donnée par les auteurs eux-mêmes. L’instrument a son zéro au centre et atteint la pleine échelle avec environ 10 microampères.
Figure 2 de Bellingham et al., 1928
L’original. Le sujet, la résistance de 50 000 ohms, la lampe, le galvanomètre sur la plaque, le potentiomètre de 400 ohms.

Avec cela, toutes les pièces sont là : pont, corps sur un côté, bouton qui ramène à zéro, amplificateur, aiguille de tableau. Nous sommes en 1928.

1930 : quelqu’un signale le défaut

Le pont a un problème, et les psychologues le voient tout de suite. La même variation de résistance déplace l’aiguille plus ou moins selon le niveau où l’on se trouve. R. C. Davis l’écrit en 1930 :

« Le circuit le plus courant pour étudier la réaction galvanique est le pont de Wheatstone. Mais tel qu’on l’utilise d’ordinaire, les relations électriques deviennent extrêmement compliquées, et l’on perd la proportionnalité directe entre déviation et variation de résistance. »

«The most common circuit used for study of the galvanic reaction is the wheatstone bridge… But as it is ordinarily used the electrical relations become extremely complicated, and direct proportionality of deflection to resistance change is lost.» — Davis, Archives of Psychology 115, 1930, p. 12.

Davis et d’autres répondent par des circuits à courant constant. Le pont reste pourtant la norme, avec son défaut. Retenez-le : il revient à la fin.

1951 : Mathison

Volney Mathison dépose son « électropsychomètre » le 1er août 1951. Dès la première ligne du brevet, il dit d’où il part :

« On sait depuis de nombreuses années que si un sujet est relié en série à un galvanomètre sensible et à une source de courant continu à bas potentiel, le dispositif psychogalvanométrique dans son ensemble est un auxiliaire précieux en psychanalyse et en psychothérapie. »

«It has been known for many years that if a subject is connected in series with a sensitive galvanometer and a source of low-potential direct current […] the psychogalvanometric arrangement as a whole is a valuable adjuvant in psychoanalysis and psychotherapy.» — brevet US 2,684,670.

1951tension de plaqueenviron 250 Vfixefixecorpséponges métalliqueslevier de ton50 kΩ, échelle graduée2 triodesmicroampèremètre 50 µA
L’électropsychomètre de Mathison, très simplifié : dans le brevet, le pont est formé par les deux triodes. La nouveauté est le levier sur échelle graduée, qui selon le texte indique le « niveau de ton » du patient.

C’est le circuit de 1928 dans une boîte, avec un nouveau nom sur le bouton. Les électrodes sont des éponges de tissu métallique ; les boîtes de conserve arrivent peu après, sur la suggestion de quelqu’un d’autre.

1966 : le brevet Hubbard

Le brevet s’intitule Dispositif pour mesurer et indiquer les variations de la résistance d’un corps vivant. Les lampes deviennent trois transistors, l’alimentation deux piles, et le bouton reçoit un étalonnage en ohms : 5 000 ohms à la position 2, 12 500 à la position 3.

1966piles1,5 V et 6 Vfixe22 kΩfixe6,8 kΩcorpsboîtes en mainbras de tonalité5 kΩ = 2 · 12,5 kΩ = 33 transistorsinstrument 100 µA
Brevet US 3,290,589, simplifié. Par rapport à 1951, changent l’amplificateur et l’étalonnage du bras de tonalité. L’aiguille a un point de repos au tiers de l’échelle.

Hubbard lui-même, dans le manuel de 1952, ne revendique pas la mesure :

« La mesure de la pensée avec un instrument n’est pas nouvelle ; ce qui est nouveau, c’est la compréhension et la précision de la mesure. »

«The measurement of thought with a meter is not new; the understanding and accuracy of measurement is new.» — Electropsychometric Auditing, 1952.

1996 : le défaut de 1930, résolu

Reste le problème de Davis : bras de tonalité bas, la même réaction donne un grand mouvement d’aiguille ; bras haut, un petit, et l’opérateur doit retoucher la sensibilité à la main. Le brevet US 6,011,992, déposé en 1996, règle la question avec un circuit qui lit la position du bras de tonalité et ajuste lui-même le gain. La revendication dit :

« …ajuster le gain du circuit amplificateur selon un rapport prédéterminé, de sorte que, pour une variation de résistance mesurée, soit produite une réponse d’amplitude à peu près constante. »

«…adjusting the gain of said amplifier circuit according to a predetermined ratio such that a generally constant amplitude response is generated for a measured change in resistance.» — brevet US 6,011,992.

1996pilefixefixecorpsboîtes en mainbras de tonalité5 kΩ = 2 · 12,5 kΩ = 3amplificateurinstrument
Brevet US 6,011,992. La flèche en pointillés est la nouveauté : le bras de tonalité commande le gain de l’amplificateur. Soixante-six ans après l’objection de Davis.

Comment change chaque pièce

Corps
cylindres de nickel en main (1907)→plaques, cuvettes d’eau salée→électrodes de zinc (1922)→éponges métalliques (1951)→boîtes de conserve
Source
2,4 V (1907)→0,67 V (1911)→2 V (1922)→1,5 V (1925)→piles de 1,5 et 6 V (1966)
Indicateur
point lumineux sur une échelle→aiguille à zéro central (1928)→microampèremètre 50 µA (1951)→100 µA avec point de repos (1966)
Équilibrage
aucun (1907)→curseur sur fil (1912)→boîte à décades (1922)→bobine étalonnée en série (1928–38)→levier de ton (1951)→bras de tonalité en ohms (1966)
Sensibilité
shunt (1907)→lampe (1928)→deux triodes (1951)→trois transistors (1966)→gain automatique (1996)

La même chose

Mettez côte à côte les chiffres donnés par les auteurs, et voici le tableau.

AnnéeQuiTensionCourant dans le corpsRésistance lue
1907Veraguth2,4 Vnon indiquémillimètres seulement
1911Wells et Forbes0,67 V95–114 µA5 000–35 000 Ω
1922Whately Smith2 Vnon indiquémillimètres seulement
1925Wechsler, version du commerce1,5 Vnon indiquélue sur le pont
1936revue de Ruckmick—40–100 µA—
1966brevet Hubbard1,5 et 6 Vnon indiqué5 000 Ω = 2 · 12 500 Ω = 3
2004brevet du modèle numérique—50 µA au plusen ohms, calculée

Une ou deux piles. Quelques dizaines de microampères d’une main à l’autre. Une peau qui vaut entre cinq mille et quelques dizaines de milliers d’ohms et qui, pendant une ou deux secondes, vaut un peu moins quand il arrive quelque chose à la personne. Jung le voyait comme un point lumineux qui glissait sur une échelle de celluloïd ; celui qui utilise un électromètre le voit comme une aiguille qui tombe. C’est la même grandeur physique, mesurée de la même façon, avec le même ordre de courant.

Ce que quatre-vingt-dix ans ont ajouté, c’est du confort de lecture : un moyen de revenir à zéro, un chiffre pour le niveau, une aiguille robuste à la place d’un miroir et, pour finir, un circuit qui maintient l’amplitude constante.

Ce qui est sûr et ce qui ne l’est pas

Lu sur les figures et les textes originaux : les schémas de 1908, 1912, 1922, 1928 et 1938 ; les tensions de Veraguth, de Wells et Forbes, de Whately Smith ; les valeurs des deux brevets ; toutes les citations.

Reconstitué ou simplifié : le schéma de 1907 (Veraguth et Jung ne le décrivent qu’en mots) ; les schémas de 1951, 1966 et 1996, ramenés à la forme du pont pour pouvoir les comparer.

De seconde main : la tension de l’instrument de Wechsler vendu dans le commerce et les courants de Ruckmick viennent de revues de 1935–36, non des articles originaux.

Non trouvé : un schéma imprimé de Waller, qui utilisait pourtant le pont dès 1918 ; l’article original de Wechsler de 1925 (la figure est connue par une reproduction de 1933).

Sources

Veraguth, Monatsschrift für Psychiatrie und Neurologie 21, 1907 · Jung, Journal of Abnormal Psychology 1, 1907 · Peterson et Jung, Brain 30, 1907 · Sidis et Kalmus, Psychological Review 15, 1908 · Wells et Forbes, Archives of Psychology 16, 1911 · Gregor et Loewe, Zeitschrift für die gesamte Neurologie und Psychiatrie 12, 1912 · Whately Smith, The Measurement of Emotion, 1922 · Jeffress, Journal of Experimental Psychology 11, 1928 · Bellingham, Langford Smith et Martin, Australasian Journal of Psychology and Philosophy 6, 1928 · Davis, Archives of Psychology 115, 1930 · Ruckmick, The Psychology of Feeling and Emotion, 1936 · Woodworth, Experimental Psychology, 1938 · brevets US 2,684,670 (Mathison), US 3,290,589 (Hubbard), US 6,011,992.

Lascia un commento