Cette étude de Stanford met en lumière la façon dont les enfants mémorisent et, grâce à une réorganisation cérébrale spécifique, apprennent l’arithmétique de base. Les conclusions, présentées dans la revue Nature Neuroscience, qui décryptent ce processus en cas de développement cognitif normal, constituent une base de comparaison précieuse pour mieux comprendre l’apparition de troubles de l’apprentissage.
Cette recherche longitudinale, par imagerie cérébrale, apporte de premières preuves de cette réorganisation cérébrale chez l’Enfant, lors de l’apprentissage des mathématiques. Il s’agit d’un ensemble de modifications dans le cerveau, la plupart impliquant l’hippocampe, une zone essentielle à l’apprentissage. Le Pr Vinod Menon, professeur de psychiatrie et auteur principal de l’étude explique qu’il cherchait à déterminer pourquoi certains enfants apprennent mieux que d’autres. Ses travaux permettent de mieux comprendre les changements qui se produisent au cours du développement cognitif.
L’étude illustre également les différences entre enfants et adultes, pour la résolution de problèmes de mathématiques. Les enfants utilisent certaines régions du cerveau, dont l’hippocampe et le cortex préfrontal, très différemment des adultes. Ici, 28 enfants âgés au départ de 7 à 9 ans, ont résolu des problèmes mathématiques simples tout en subissant un examen du cerveau par IRM, à 2 reprises à 1,2 année d’intervalle. Les chercheurs ont également scannés les cerveaux de 20 adolescents (14-17 ans) et 20 adultes (19-22 ans) au cours des mêmes tâches. Tous les participants avaient un QI dans la norme. Au cours de l’expérience, les enfants sont devenus plus rapides et plus précis, s’appuyant de plus en plus sur la récupération de données mémorisées et de moins en moins sur le comptage.
Au fil du développement cognitif, les chercheurs constatent ainsi plusieurs changements dans le cerveau des enfants :
- L’hippocampe, impliqué dans le rappel et l’élaboration de souvenirs est activé plus fortement dans le cerveau des enfants après un an, au contraire des zones impliquées dans le comptage, situées dans le cortex préfrontal et pariétal qui sont de moins en moins activées.
- Les connexions entre l’hippocampe et d’autres zones du cerveau de l’enfant comme le cortex préfrontal, temporal antérieur et pariétal sont plus développées,
- et plus ces connexions sont développées, plus importante est la capacité de l’enfant à récupérer des données mathématiques stockées en mémoire.
Les adolescents et les adultes montrent quant à eux une utilisation minimale de l’hippocampe lors de la résolution des problèmes de mathématiques et tirent leurs éléments de réponse des données mémorisées dans le néocortex.
L’hippocampe est un échafaudage pour l’apprentissage et la consolidation des faits dans la mémoire à long terme de l’enfant, expliquent les auteurs. L’hippocampe contribue à soutenir d’autres zones du cerveau avec lesquelles les connexions neuronales sont encore en cours de « construction ». Chez l’adulte, cet échafaudage n’est plus nécessaire car la mémoire est déjà consolidée dans le néocortex. Cependant, si l’hippocampe adulte n’est pas aussi fortement engagé que chez l’Enfant, il « semble garder une copie de sauvegarde des informations en mathématiques que l’adulte va rechercher dans le néocortex.
Des implications en cas de troubles de l’apprentissage : Il reste à comparer ces données sur le mécanisme d’apprentissage entre développement cognitif « normal » et troubles de l’apprentissage. Chez les enfants ayant des difficultés d’apprentissage en mathématiques, nous savons que la capacité à récupérer des données courantes est un problème fondamental. Sans doute chez ces enfants, l’hippocampe est incapable de fournir cet échafaudage fiable au cours des premières étapes de l’apprentissage.
Source: Nature Neuroscience17 August 2014 doi:10.1038/nn.3788 Hippocampal-neocortical functional reorganization underlies children’s cognitive development
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