viernes, 28 de marzo de 2014
La Neuroéducation
On apprend avec un cerveau. Cette assertion peut sembler une
lapalissade, mais pendant longtemps on n’a guère tenu compte du rôle du cerveau
en pédagogie, axée essentiellement sur la psychologie, pour traiter de
l’acquisition du savoir, en oubliant souvent le savoir acquérir.
On rencontre maintenant dans bien des sites ou des titres de
livres les mots neuroéducation ou neurosciences et apprentissage. C’est
d’ailleurs à peu près le titre de l’ouvrage de M. Roy et J.-P-M. Denommé.
Approche neuroscientifique de l’apprentissage et de l’enseignement, Montréal,
Québécor, 2009, 240 p.
Les débuts
La préoccupation concernant le rôle du cerveau dans les
apprentissages n’est pas si récente. Dans le compte-rendu des travaux d’un
colloque organisé à Paris en 1968, Jean Evora écrit: «Il semble bien que nous
nous servons mal de notre cerveau.
Ce que nous croyons être les limites de cet organe ne sont
en fait que celles de notre enseignement et plus généralement de notre
formation.»
Et à cette même époque, en écho à ces propos, le Dr G.
Lozanov mettait sur pied à Sofia une nouvelle pédagogie destinée à valoriser
les capacités du cerveau, avec des techniques appropriées, en tenant compte des
effets de l’environnement physique et social.
En 1975, le neurologue J. Bogen, collaborateur du
neurochirurgien Sperry, qui avait mis au jour les spécialisations
hémisphériques, s’intéressait aux applications pédagogiques de ces découvertes
dans un premier article: «Some educational aspects of hemispheric
specialization», UCLA Educator, 17, 2, 1975.
Ayant eu l’avantage de rencontrer le Dr Bogen, de travailler
à Sofia avec le Dr Lozanov, dès 1972, et d’avoir utilisé avec succès ses
méthodes pédagogiques dans l’enseignement de la langue seconde aux
fonctionnaires fédéraux, nous avons publié La pédagogie interactive aux
éditions RETZ, en 1983 (d’autres éditions ont suivi). Le neurologue français
Paul Chauchard voulait bien en rendre compte dans un joual français (La Croix,
mars 1984) en parlant «des nouvelles perspectives qu’apporte (en pédagogie) le
canadien G. Racle, La pédagogie interactive, le promoteur de la neuropédagogie
scientifique, un livre d’une importance considérable… »
Comprendre le cerveau
Ce sujet pourtant capital serait peut-être resté en sommeil
dans bien des milieux voués à l’enseignement. Il est vrai qu’un certain
conservatisme atteint nombre d’entre eux et que les changements ne s’y
effectuent pas facilement.
Mais l’OCDE (Organisation de coopération et de développement
économique) s’est intéressée à cette question avec son projet «Science de
l’apprentissage et recherche sur le cerveau», visant à une meilleure
compréhension du système d’apprentissage au cours du cycle de vie d’une
personne.
Deux grands rapports en sont sortis: Comprendre le cerveau:
vers une nouvelle science de l’apprentissage, 2002 et Comprendre le cerveau:
naissance d’une science de l’apprentissage, 2007. Ce document «constitue une
lecture essentielle pour toute personne impliquée dans l’éducation que ce soit
en tant que parents, professeurs, chercheurs, décideurs politiques ou
apprenants.» (Centre pour la recherche et l’innovation dans l’enseignement
(CERI))
Neuroéducation
Une nouvelle terminologie a vu le jour; après la
neuropédagogie du Dr Chauchard, on trouve maintenant la neuroéducation ou la
neuroscience de l’éducation, qui nous est décrite comme débouchant sur des
connaissances précieuses et neuves, qui permettent d’informer politiques et
pratiques éducatives.
«Les recherches sur le cerveau apportent des éléments
neuroscientifiques importants qui permettent de favoriser l’apprentissage tout
au long de la vie: loin de soutenir l’idée qu’il faut surtout éduquer les jeunes
– même s’il est vrai que ceux-ci disposent d’un fabuleux potentiel
d’apprentissage –, la neuroscience a montré que l’apprentissage se fait tout au
long de la vie, et que plus on continue d’apprendre, mieux on apprend.»
M. Roy et J.-M. Denommé ont opté pour une approche
neuroscientifique de l’apprentissage. Les auteurs résument les bases classiques
de cette approche, qui seront utiles aux enseignants en formation ou à ceux qui
connaissent mal ou peu le sujet. L’ouvrage a l’avantage de remettre en lumière l’aspect
neurologique de tout mode d’apprentissage et d’enseignement. Il se situe à un
nouveau théorique et l’enseignant qui voudrait y trouver de quoi nourrir
concrètement sa pratique pédagogique sera souvent déçu. Il devra découvrir des
applications pratiques.
Oublis
Or il en existe. On regrettera que les auteurs ne
connaissent pas les travaux pédagogiques du Dr Lozanov, souvent très pratiques.
Ils leur auraient été fort utiles pour traiter de la pédagogie de la réussite,
qu’il a mise au point, ou de la communication et de ses deux plans, logique,
rationnel, verbal, conscient et émotionnel, non verbal, paraconscient, qui sont
indissociables.
Nous avons pourtant présenté plusieurs exemples concrets
dans notre livre. Manque aussi une référence au colloque «Cerveau-écriture»
d’Aix-en-Provence, aux applications très pratiques. Et la chronobiologie de
l’apprentissage, un domaine essentiel, souvent oublié, est aussi absente. Comme
le montre l’illustration graphique traduisant le texte, il n’y a pour nous que trois
«agents» de l’apprentissage et non quatre, insérés dans un environnement
psychologique, social, physique.
NEUROSCIENCES
- La neurophysiologie, qui étudie le fonctionnement
physiologique des unités du système nerveux que sont les neurones.
- La neuroanatomie, qui étudie la structure anatomique du
système nerveux.
- La neurologie, qui est la branche de la médecine
s’intéressant aux conséquences cliniques des pathologies du système nerveux et
à leur traitement.
- La neuropsychologie, qui s’intéresse aux conséquences
cliniques des pathologies du système nerveux sur la cognition, l’intelligence
et les émotions.
- La neuroendocrinologie, qui étudie les liens entre le
système nerveux et le système hormonal.
- Les neurosciences cognitives, qui cherchent à établir les
liens entre le système nerveux et la cognition.
- Les neurosciences computationelles, qui cherchent à
modéliser le fonctionnement du système nerveux au moyen de simulations
informatiques.
- La neuroéconomie, qui s’intéresse aux processus de
décision des agents économiques, et notamment l’étude des rôles respectifs des
émotions et de la cognition dans ceux-ci.
LES APPLICATIONS AUX NEUROSCIENCES
Les outils et méthodes de neuro-imagerie ont considérablement
enrichi les connaissances en neurosciences. D'une manière générale, les
neurosciences, grâce à l'imagerie biomédicale, se sont imposées au cours de ces
dernières années dans de nombreux domaines de la biologie et de la médecine.
Les sciences cognitives
L'imagerie fonctionnelle cérébrale ou imagerie
neurofonctionnelle, relève de l'étude des processus cognitifs humains. Elle
vise à relier les fonctions cognitives supérieures (perception des objets,
langage, attention, mémoire, raisonnement, action...) avec leur composante
biologique, les neurones. La neuro-imagerie, aujourd'hui devenue indispensable
aux études de neurosciences cognitives, est utilisée chez le sujet normal ou le
patient pour la détermination des bases du calcul, du langage, de la mémoire, de
la préparation à l'action ou encore de la conscience. Elle repose
essentiellement sur l'utilisation de l'IRM.
Les circuits cérébraux, utilisés dans le processus de
"pensée", sont les mêmes que ceux requis lors de la perception ou
d'actions réelles. En considérant que certaines formes de "pensée",
comme l'évocation de souvenirs ou la visualisation mentale d'une image, ne sont
autres que des simulations ou des reproductions d'événements que nous pourrions
vivre ou que nous avons vécus, ce résultat est loin d'être surprenant. La
neuro-imagerie apporte ainsi la preuve de l'utilisation de circuits cérébraux
communs aussi bien à la "pensée" qu'à la perception ou à l'action.
L'imagerie neurofonctionnelle démontre également les limites
du traitement d'une information subliminale. Des mots présentés trop brièvement
pour être perçus consciemment stimulent une fraction seulement des aires
cérébrales participant au processus de lecture. Cette activation, même
inconsciente, permet une reconnaissance ultérieure plus rapide du mot, mais
reste insuffisante pour provoquer l'activation cérébrale caractéristique d'un
"effort conscient".
Dans le domaine du calcul mental, la neuro-imagerie montre
que deux régions cérébrales parfaitement localisées s'activent dès lors que
nous effectuons un calcul ou que nous réfléchissons à une quantité numérique.
Au cours de l'apprentissage de la lecture, une région
cérébrale particulière et bien déterminée se spécialise progressivement dans le
codage des séquences de lettres. Récemment, au service hospitalier
Frédéric-Joliot du CEA, il a pu être montré qu'une lésion de cette région ou de
ses connexions se traduisait par une incapacité à lire.
Parmi les applications de la radioactivité en physiologie et
en médecine, la tomographie par émission de positons permet de localiser des
récepteurs neuronaux afin de mieux connaître le fonctionnement du cerveau.
Les maladies neurologiques
Le fonctionnement pathologique du cerveau est abordé à
l'aide des mêmes techniques d'imagerie. On évalue le retentissement de
certaines affections neurologiques sur le fonctionnement cérébral général en
mesurant, par exemple, la consommation d'oxygène ou le métabolisme. Pour
certaines affections particulières, il est également possible de caractériser
certains neurones en suivant la synthèse de neurotransmetteurs ou leur capacité
à réceptionner à leur surface ce messager chimique.
Couplée à d'autres techniques, l'imagerie cérébrale
constitue une aide précieuse pour concevoir, développer et valider de nouvelles
approches thérapeutiques (par greffe de cellules ou thérapie génique) ou de
chirurgie interventionnelle.
Les maladies neurodégénératives
En France, plus d'une personne sur 500 après 50 ans est
directement concernée par une maladie dégénérative affectant le système nerveux
central (maladie d'Alzheimer, maladie de Parkinson, maladie de Huntington,
sclérose latérale amyotrophique, sclérose en plaques). Ces maladies,
aujourd'hui incurables, provoquent la mort lente et très progressive des
neurones et demeurent, pour la plupart, dépourvues de tout traitement efficace.
Pour lutter contre ces pathologies, les techniques d'imagerie permettent
d'appréhender les altérations cérébrales spécifiques des pathologies
neurodégénératives et offrent la possibilité d'un suivi quantifié de
l'efficacité thérapeutique en cours de traitement.
La maladie de Parkinson
La maladie de Parkinson se caractérise par la perte de
neurones impliqués avec les neurotransmetteurs, dans la production de la
dopamine, caractérisée par une diminution du contrôle des mouvements. La perte
de ces structures cérébrales peut être observée par tomographie par émission de
positons (TEP). Cette technique permet de diagnostiquer la maladie avant que
les symptômes cliniques n'apparaissent, c'est-à-dire dès la perte de 20 à 40 %
de dopamine. L'analyse par TEP permet d'étudier et de démontrer l'efficacité de
médicaments neuroprotecteurs pour stabiliser ou ralentir l'évolution de la
maladie.
L'épilepsie partielle
L'épilepsie partielle, forme d'épilepsie qui affecte une
région du cortex, se caractérise en général par une faible efficacité des
médicaments. Seule une intervention chirurgicale permet de guérir les patients
qui en souffrent. La tomographie par émission de positons permet de localiser
précisément la zone responsable des crises. Cette indication donne au médecin
l'assurance que son ablation ne provoquera aucune séquelle fonctionnelle. Dans
ce cadre, la TEP constitue un outil unique de diagnostic pré-opératoire.
L'autisme
L'autisme a était identifié, grâce aux techniques
d'imagerie, comme une pathologie neurologique et non pas psychologique.
L'analyse par TEP d'enfants autistes montre en effet une diminution bilatérale
du débit sanguin cérébral au repos, localisée dans la partie supérieure du lobe
temporal. En IRM, des anomalies anatomiques apparaissent dans ces mêmes régions
temporales. Cette zone du lobe temporal serait à l'origine de nombreux
symptômes de l'autisme et jouerait un rôle central dans le traitement des
signaux environnementaux perçus par les organes visuels et auditifs et
transcrits dans le système nerveux. La combinaison de ces deux procédés
d'imagerie a mis en évidence des anomalies tant fonctionnelles que
structurelles.
En psychiatrie
L'imagerie cérébrale permet de rechercher comment les
modifications du fonctionnement du cerveau sont impliquées dans les troubles
mentaux, et de trouver des informations utiles au développement de traitements
spécifiques chez les patients.
La dépression
La dépression se traduit par des modifications localisées et
évolutives de l'activité du cerveau mesurées grâce à la TEP. Le cerveau apparaît
hypoactif lorsque les symptômes de dépression sont majeurs, et son
fonctionnement s'améliore sous l'effet des médicaments. Toutefois, le
recouvrement d'une activité normale prend plus de temps que la disparition des
symptômes de dépression et témoigne de la fragilité des patients à la rechute
pendant plusieurs mois. Les informations obtenues sur les dysfonctionnements
des régions du cerveau de patients déprimés et résistant aux traitements usuels
sont également utilisées pour guider de nouvelles méthodes thérapeutiques.
La schizophrénie
La schizophrénie est une maladie mentale chronique débutant
chez l'adolescent, se caractérisant par un retrait social, des délires et des
hallucinations. La TEP et l'IRM ont démontré la présence d'altérations des
régions impliquées dans la sélection d'informations conscientes. Une mesure des
interactions de médicaments, habituellement utilisés dans cette affection, avec
les récepteurs cérébraux de la dopamine, permet de mieux connaître les doses
utiles, de préciser les régions du cerveau jouant un rôle dans l'effet
thérapeutique ou dans les effets indésirables. Ces recherches sont utiles au
développement de médicaments antipsychotiques.
En cancérologie
La médecine nucléaire qui utilise principalement deux
techniques d'imagerie isotopique connaît actuellement une expansion remarquable
dans le domaine de la cancérologie.
La scintigraphie utilise des radiotraceurs émetteurs d'un
seul photon détecté à l'aide de gamma-caméras.
L'innovation thérapeutique
Dans le domaine de l'innovation thérapeutique, l'usage de la
TEP réduit considérablement les délais d'autorisation de mise sur le marché et
diminue d'autant les coûts de développement de nouveaux médicaments. Par
exemple, il aura fallu huit ans et plusieurs milliers de patients pour fixer,
par des méthodes conventionnelles, la posologie et les doses limites d'un
médicament contre la schizophrénie. Par tomographie par émission de positons,
ces essais n'ont nécessité que onze patients et quelques jours pour aboutir à
un résultat équivalent et même plus précis.
La tomographie par émission de positons propose une méthode
unique pour étudier le mécanisme d'action d'un médicament directement chez
l'homme. Le traceur choisi peut être le principe actif du médicament ou un
paramètre physiologique représentatif de l'impact qu'il peut avoir. Ces études
aident à l'établissement des futures posologies. Cependant, bien avant
l'établissement de ces posologies, c'est-à-dire dès les premières phases de
découverte et de développement du médicament, la TEP se révèle déjà un outil
précieux et permet d'estimer, dès les premiers essais, la distribution du
médicament ainsi que sa faculté à agir sur une cible prédéterminée. Ces études
évitent très tôt le développement de médicaments aux effets indésirables trop
nombreux résultant d'une mauvaise localisation du principe actif. Dans une
phase plus avancée de développement, le mécanisme d'action du médicament chez
le sujet sain et chez le malade est évalué pour vérifier le concept pharmacologique
du composé. Enfin, lorsque des marqueurs spécifiques d'une pathologie existent,
l'efficacité du médicament peut être mesurée avec précision avant
l'autorisation de mise sur le marché. La TEP a ainsi permis de confirmer
l'efficacité de traitements médicamenteux visant à ralentir ou à stabiliser
l'évolution de la maladie de Parkinson. C'est dans le domaine des médicaments
agissant sur le cerveau que l'avancée procurée par la TEP a été la plus
spectaculaire ces dernières années.
Autres applications
Les Neurosciences ont également trouvé des applications dans
des domaines autres que biologiques, médicaux ou thérapeutiques :
Le Centre d'analyse stratégique s'intéresse aux «
Neurosciences et politiques publiques » à travers trois thèmes principaux (déterminants
de la crise financière, prévention en santé publique, justice et loi) faisant
l'objet de publications et demanifestations.
Le programme « Neurosciences et politiques publiques » a
pour but de déterminer comment les sciences du cerveau peuvent apporter un
éclairage nouveau pour les politiques publiques, dont un enrichissement
épistémologique et une démonstration expérimentale de leurs fondements
empiriques.
Une nouvelle terminologie a vu le jour; après la
neuropédagogie du Dr Chauchard, on trouve maintenant la neuroéducation, ou la
neuroscience de l'éducation, qui nous est décrite comme débouchant sur des
connaissances précieuses et neuves, qui permettent d'informer politiques et
pratiques éducatives.
Les recherches sur le cerveau apportent des éléments
neuroscientifiques importants qui permettent de favoriser l'apprentissage tout
au long de la vie: loin de soutenir l'idée qu'il faut surtout éduquer les
jeunes, même s'il est vrai que ceux-ci disposent d'un fabuleux potentiel
d'apprentissage, les neurosciences ont montré que l'apprentissage se fait tout
au long de la vie, et que plus on continue d'apprendre, mieux on apprend.
L'étude des neurosciences a aussi permis d'établir que tout
apprentissage musical requiert le développement de l'image sonore bien avant
celui de l'image motrice.
Les neurosciences intéressent également les militaires. Ce
n'est pas exclusivement aux ennemis et opposants qu'est destinée l'application
sécuritaire des neurosciences. En Irak, les Etats-Unis et leurs alliés utilisent
des drogues permettant d'améliorer la vigilance de leurs soldats. Dans un
avenir proche, nous verrons des troupes partir au combat chargées de
médicaments accroissant leur agressivité, ainsi que leur résistance à la peur,
à la douleur et à la fatigue. La suppression des souvenirs est un des objectifs
à portée de main de la pharmacologie ; ce n'est plus de la science-fiction que
d'envisager, sur le champ de bataille, un personnel militaire au sentiment de
culpabilité supprimé par des drogues, et protégé du stress post-traumatique par
un effacement sélectif de la mémoire.
Les Neurosciences font également l'objet de débats dans le
milieu judiciaire. Aux Etats-Unis, des images cérébrales commencent à être
présentées durant les plaidoiries. Pourtant, la méthode n'est pas suffisamment
fiable pour qu'un scanner soit utilisé comme élément de preuve à charge ou à
décharge.
Les techniques modernes d'imagerie cérébrale et, plus
généralement, les neurosciences ont-elles une place dans les procédures
judiciaires ? Plusieurs pays ont déjà répondu positivement à la question en
recourant à ces méthodes pour vérifier la véracité des propos tenus par un
accusé ou évaluer son degré de responsabilité. En France, où les neurosciences
n'ont pas encore franchi les portes des tribunaux, le sujet reste sensible,
tant pour des raisons de fiabilité scientifique que pour des questions d'ordre
éthique. Le débat ne date pas d'hier. Les premiers polygraphes, ou détecteurs
de mensonges, ont été développés aux Etats-Unis au début des années 1920.
Rapidement, leur fiabilité a été contestée, les scientifiques soulignant que
les mesures chimiques, physiologiques ou électriques réalisées par ces
appareils pouvaient traduire des émotions liées à d'autres comportements que le
mensonge (à commencer par le stress de l'examen). La Cour suprême américaine a
finalement interdit les polygraphes en 1988, mais des pays comme le Canada les
utilisent toujours. Surtout, des détecteurs de mensonge de nouvelle génération
apparaissent, qui font appel aux techniques modernes d'imagerie comme les IRM
fonctionnelles.
Neurosciences et pédagogie
Dans le monde de l'éducation, c'est une innovation : améliorer
l'enseignement et l'apprentissage par ce qu'on connaît du fonctionnement du
cerveau. Et cela s'appelle la neuropédagogie. Domaine de recherche relativement
nouveau qui fait la jonction entre les neurosciences et les sciences de
l'éducation, il s'intéresse aux processus biologiques en jeu dans
l'apprentissage ainsi que les expériences sociales et émotionnelles.
La gymnastique du cerveau
D'une manière pratique, les applications de la
neuropédagogie mènent vers des évolutions dans la manière d'enseigner et
d'apprendre et vise in fine à "stimuler de nouvelles zones du cerveau, à
créer de nouvelles connexions pour faciliter les apprentissages".
Dans un reportage de la chaîne Euronews sur le sujet, on se
rend bien compte que cela n'a rien de sorcier. Si vous utilisez de temps à
autre la vidéo en classe, si vous enseignez par associations d'idées ou de
concepts, si vous faites faire des cartes mentales à vos apprenants, ... vous
êtes probablement un praticien de la neuropédagogie qui s'ignore.
Mais la neuropédagogie ne s'arrête pas là. Elle tire tout
son potentiel des résultats de recherche des neurosciences qui bien évidemment
lui offre de nombreuses pistes d'intervention.
On sait par exemple que le cerveau retient sept fois plus
d'informations si on les catégorise. Pour preuve, dans l'exemple connu
"mais ou et donc or ni car", l'élève apprend sept (07) conjonctions
de coordination dans une seule phrase. Pour le cerveau, il s'agit d'un seul
élément appris et retenu alors que l'apprenant en retire sept à chaque fois
comme d'un tiroir.
On sait aussi que le fonctionnement du cerveau est
essentiellement associatif, que dans le cerveau la vérité n'efface pas l'erreur
... Toutes choses qui vont servir à renforcer les techniques d'apprentissage.
En toile de fond, l'apprentissage
Au Québec, un organisme sur la neuroéducation a vu le jour.
Il mène des activités scientifiques (recherches, colloques, publications). En
France, il existe un projet dénommé Neurosup qui a pour objectif de
"rassembler et présenter la synthèse des dernières avancées en
neurosciences, qui permettent de mieux réussir, plus facilement et avec plus de
plaisir, tout apprentissage".
Dans sa conférence intitulée "Comment l'élève
apprend", le chercheur Daniel Favre met à juste titre en relation le
fonctionnement cérébral et les mécanismes d'apprentissage. On trouvera sur le
site du CRDP de l'Académie de Versailles l'intégralité de cette conférence
découpée en podcasts ainsi que le texte de la présentation. Le conférencier
traite des motivations et des stress qui peuvent favoriser l'apprentissage ou
s'y opposer.
Une journaliste américaine qui écrit régulièrement sur les
neurosciences et l'éducation estime même que tous les enseignants devraient
recevoir, au cours de leur formaiton initiale, une initiatiion aux
neurosciences pour qu'ils comprennent à quel point ils peuvent influer, par les
méthodes d'apprentissages proposées, au développement des capacités
d'apprentissage des enfants.
NEUROSCIENCES ET APPRENTISSAGES
Les neurosciences constituent l'une des branches de la
recherche médicale qui intéresse le plus le grand public. Nous fondons
d'énormes espoirs dans la recherche sur le fonctionnement du cerveau, qui
bénéficie de financements importants. Mais il n'est pas plus raisonnable de
fonder l'espoir d'une société idéale ayant vaincu la maladie et, pourquoi pas,
la mort, sur les neurosciences que sur les technologies numériques.
Mais peut-on vivre et avancer sans cet espoir ? Sans doute
pas. Et chaque découverte sur le fonctionnement de notre cerveau est bonne à
prendre. Surtout en ce qui concerne l'apprentissage. La neuropédagogie a fait
son apparition pour vulgariser auprès des enseignants les principaux apports
des neurosciences sur le fonctionnement de la mémoire, de la compréhension et
de la construction des compétences.
Il ne faudrait pourtant pas confier toute sa destinée
d'apprenant et, plus largement, d'être humain, à la puissance de l'esprit. En
effet, nos fonctions cérébrales ne sont pas sans failles. Ou plutôt, les
failles font partie de leur fonctionnement normal. Distorsions du temps ?
Invention de faux souvenirs ? Emprunts intellectuels à d'autres ? La faute en
revient à notre esprit et à l'organe qui l'héberge, le cerveau ! Le souci de la
vérité et de l'objectivité ne semble pas inscrits dans nos gènes. Et
heureusement, car c'est sur la capacité de notre esprit à aller à l'essentiel,
à recomposer sans cesse les informations dans de nouveaux ensemble et à
absorber les apports de tout et tous ceux qui nous entourent, que se fonde la
créativité humaine.
Ces caractéristiques semblent aujourd'hui pouvoir se
déployer dans un espace numérique moins normé que l'espace physique, qui
devient le terrain de jeu sans limites de notre esprit. Le grand récit de notre
esprit global s'inscrit sur le web en même temps qu'il l'invente.
Les neurosciences
Les neurosciences fondamentales s’intéressent à la biologie
des cellules neurales et de leur communication, à la physiologie de la
sensation, de la perception, de l’action et de la décision, à l’intégration de
ces niveaux d’analyse dans le comportement et la cognition des organismes. Les
neurosciences cliniques visent à comprendre, prédire, diagnostiquer et guérir
les troubles neurologiques, les troubles psychiatriques et les pathologies des
organes des sens. Outre les enjeux scientifiques et médicaux, le développement
des neurosciences représente aussi des enjeux sociétaux, éthiques, juridiques
non négligeables. La compréhension de la cognition humaine peut, par exemple,
nourrir des réflexions sur les méthodes pédagogiques et les meilleurs moyens de
diffuser à tous les apprentissages. Une expertise psychiatrique est souvent requise
par la justice pour statuer sur la responsabilité des individus et l’usage des
moyens nouveaux d’observation du cerveau par imagerie font l’objet de débats
éthiques partout dans le monde.
Les neuromythes
Les neuromythes
Mémoire malléable ou apprendre en dormant ?
« Comment améliorer votre mémoire ? » : cette formule publicitaire fleurit en général à l’approche des examens scolaires ou pour accompagner la vente de produits de parapharmacie censés nous aider à développer nos capacités de mémoire et, par analogie, nos capacités intellectuelles. L’étude des processus mémoriels a montré que la mémoire est composée de plusieurs systèmes et qu’elle n’est pas située à un point unique du cerveau. On sait également qu’elle n’est pas infinie et que la capacité d’oubli est indispensable à une bonne mémorisation. Il existe des techniques pour améliorer sa mémoire mais elles opèrent sur certains types de mémoires seulement et chez certains individus. Par exemple, le niveau d’expertise dans un sujet donné influe sur la zone activée lors de la mémorisation : ce ne sera pas la même zone selon que le sujet est expert ou novice.
Le mythe des 10 % d’utilisation du cerveau
Les origines de ce mythe restent floues. Certains disent qu’il fait référence aux travaux d’un neurochirurgien italien qui, vers la fin du xixe siècle, traitait ses patients en leur enlevant des petits bouts de cerveau afin de mieux déterminer les causes de leur maladie. D’autres attribuent à Albert Einstein la paternité de cette expression quand il s’était moqué d’un journaliste en lui faisant remarquer que le niveau de ses questions laissait à penser qu’il ne devait utiliser que 10 % de son cerveau. L’absurdité d’une telle idée a été pointée par Beyerstein dans un article du Scientific American en 2004 et, parmi les millions de travaux effectués sur le cerveau, personne n’a jamais trouvé une portion non utilisée. La plasticité du cerveau n’est possible que parce que nous utilisons toutes nos connexions dynamiquement. Une utilisation de 10 % de notre cerveau correspondrait d’ailleurs à un état végétatif. L’imagerie cérébrale et la neurochirurgie confirment que le cerveau est actif à 100 % et que l’ensemble des zones cérébrales, primaires et secondaires, est en interaction.
Le mythe des périodes « critiques »
Dire que l’on ne peut plus apprendre certaines choses après un certain âge se révèle aujourd’hui un neuromythe. De nombreuses études ont montré que le cerveau restait plastique tout au long de la vie grâce à la synaptogénèse (développement et modification des connexions) et la neurogénèse (création de neurones). Or, l’acquisition de compétences et l’apprentissage se font avec le renforcement des connexions et par l’élagage (pruning) de certaines autres. Deux types de synaptogénèse se complètent : la première, celle qui se produit au début de la vie (apprentissage avant l’expérience) et la seconde qui est la conséquence de l’exposition à l’environnement et à des expériences complexes (apprentissage dépendant de l’expérience). Le principe de « fenêtres d’opportunités » telles que décrites par Lorenz, dans son étude sur l’attachement du poussin à l’objet mobile dominant lors de l’éclosion, ne peut s’appliquer aux hommes .
Les recherches ont mis en évidence des périodes dites « sensibles » et non pas « critiques ». S’il est vrai que le développement synaptique est particulièrement intense entre 0 et 3 ans puis, dans une mesure moindre, jusqu’à 10 ans, il n’existe aucune preuve démontrant que le nombre de synapses soit lié à la qualité ou à l’amplitude de l’apprentissage. De plus, même si certains neurones changent de taille avec l’âge, des chercheurs ont également constaté que certaines zones du cerveau continuaient à produire des neurones. C’est le cas de l’hippocampe qui joue un rôle essentiel dans le processus de mémoire spatiale (Petit, 2006).
Le mythe du cerveau gauche et du cerveau droit
Cette opposition tire son origine des premières recherches en neurophysiologie au XIXe siècle qui distinguaient deux types de capacités cognitives et les attribuaient à un hémisphère : les aptitudes créatrices et synthétiques et les aptitudes critiques et analytiques. Jusqu’aux années 1960, la latéralisation des hémisphères était basée sur l’étude post-mortem de cerveaux avec lésions. Les techniques d’imagerie cérébrale montrent aujourd’hui, et de façon encore plus visible chez des individus ayant subi une opération de division hémisphérique (en cas d’épilepsie sévère), que l’ensemble des tâches cognitives est effectué de façon bilatérale et que les deux hémisphères travaillent bien ensemble même s’il existe des asymétries fonctionnelles (CERI, 2007). Chez les individus « normaux », les deux hémisphères reliés par le corps calleux (une sorte d’autoroute de l’information) sont en interaction continue pour la majorité des tâches à exécuter. Des études ont également montré que des lésions du corps calleux entraînaient une déficience dans l’apprentissage du langage, déficience impossible si l’hémisphère gauche était seul en charge du développement du langage. Il serait presque « dangereux » de penser que le traitement du langage se situe uniquement dans l’hémisphère gauche chez tous les humains selon Thierry et al. (2003), d’autant plus que « human brain function and behaviour seem best explained on the basis of functional connectivity between brain structures rather than on the basis of localization of a given function to a specific brain structure » (Walsh & Pascual-Leone, 2003). Ce mythe semble cependant perdurer malgré une abondante littérature sur la modularité du cerveau et la localisation variable de ces modules selon les individus. Les pseudo-outils éducatifs suggérant un entraînement cérébral possible pour développer l’hémisphère « faible » sont le produit d’une extrapolation, voire d’une distorsion de données neuroscientifiques à des fins commerciales (Geake, 2008 ; Lindell & Kidd, 2011).
Un environnement enrichi favorise le développement du cerveau
L’influence des environnements enrichis sur le développement cérébral a principalement été testée chez les rats en stimulant les animaux en introduisant de nouveaux objets de type roue ou tunnel dans leur cage. Les observations ont montré que les premières expériences des rats sont susceptibles d’augmenter le nombre de synapses de 25 %. Ces recherches visent à découvrir comment un environnement complexe agit sur la plasticité cérébrale, comment le cerveau se souvient des expériences vécues et quelle est la nature des mécanismes neuronaux impliqués. Les avis des chercheurs diffèrent : pour certains l’apprentissage est le fruit d’un élagage (des synapses sont éliminées), pour d’autres les synapses déjà existantes sont renforcées. Enfin, pour les derniers, l’apprentissage s’appuie sur la création de synapses qui permettent le stockage de nouvelles informations. Aujourd’hui, rien ne prouve qu’un environnement enrichi pour les enfants entraîne automatiquement une augmentation du capital neuronal. À l’inverse, les effets d’un environnement très appauvri sont mieux reconnus et peuvent provoquer des carences dans le développement cognitif des rats et des humains (Howard-Jones, 2010a).
Les femmes ont des capacités multitâches, les hommes sont meilleurs en mathématiques ?
Le volume, la forme et le mode de fonctionnement de chaque cerveau étant unique, il n’est pas possible de dégager des traits propres à chaque sexe. On sait aujourd’hui que la sexualisation du cerveau s’effectue au stade embryonnaire mais uniquement de façon physiologique pour les fonctions de reproduction (comme le déclenchement de l’ovulation), mais pas de façon cognitive. Il n’y aurait pas, et ce malgré des idées déterministes fortement ancrées, de différences entre les cerveaux masculin et féminin en termes de capacité ou de comportement intellectuel. « L’humain est d’abord le produit d’une histoire culturelle et sociale » (Vidal, 2011). Selon elle, aucune étude n’a montré de processus différents selon les sexes dans la constitution des réseaux neuronaux lors de l’apprentissage et un enseignement différencié n’aurait donc aucune justification neurologique. Ce mythe du cerveau multitâches féminin par exemple tient son origine d’une expérience datant de 1982 qui portait sur 20 cerveaux conservés dans du formol. Depuis, et malgré de nombreuses recherches dénonçant ces résultats, ce mythe colporté par les médias principalement car attractif et vendeur, perdure au détriment de l’évolution des conceptions scientifiques. Les propos de Summers, président de l’université d’Harvard, sur l’incapacité innée des femmes à réussir dans les matières scientifiques l’ont poussé à démissionner en 2006. Ces propos ont d’ailleurs été aussitôt démentis dans un rapport des académies de médecine, des sciences et des technologies de 2007 qui stipule : « Biological explanations for the dearth of women professors in science and engineering have not been confirmed by the preponderance of research. Studies of brain structure and function, of hormonal modulation of performance, of human cognitive development, and of human evolution provide no significant evidence for biological differences between men and women in performing science and mathematics that can account for the lower representation of women in these fields. » Vidal (2011) ajoute : « Au-delà des effets d’annonce, l’argument de la biologie fait toujours autorité pour expliquer les différences entre hommes et femmes. Et par là-même, il permet d’évacuer par des preuves scientifiques objectives les raisons sociales et culturelles des inégalités entre les sexes ». On peut lui opposer d’autres opinions exposées dans de nombreux articles qui présupposent des différences entre les cerveaux des hommes et des femmes (Gong et al., 2011 ; Andreano & Cahill, 2009 ; Leonard et al., 2008). Il est à noter cependant que ces chercheurs travaillent à partir des cerveaux d’individus adultes dont les circuits neuronaux auraient déjà été influencés par leur environnement culturel et social.
Le style d’apprentissage VAK
Le concept de connectivité, bien plus que celui d’indépendance des fonctions cérébrales, revêt de l’importance pour l’enseignement : les pédagogies basées sur un traitement bimodal de l’information (voir et entendre la même l’information au même moment est plus efficace que de la voir dans un premier temps puis de l’entendre), souvent utilisées par les enseignants de la petite enfance, sont menacées par les théories sur les styles d’apprentissage de type VAK (visuel, auditif, kinesthésique). Malgré les mises en garde répétées contre les théories des styles (Coffield et al., 2004), ce type d’approche est encore utilisé dans de nombreux dispositifs de formation ou d’enseignement et certaines écoles ont même affublé des élèves des lettres V, A ou K afin de mieux les distinguer dans les classes. La supposition implicite ici est de dire que l’information n’est traitée que par un seul canal perceptif, indépendamment des autres canaux, ce qui va totalement à l’encontre de ce que l’on sait sur l’interconnectivité du cerveau (voir Geake, 2008 et Howard-Jones, 2010b).
Tout se joue avant 3 ans
Les ouvrages de vulgarisation scientifique insinuent que les 3 premières années du jeune enfant représentent la période critique de la formation du cerveau et que les connexions neuronales se créent tous-azimuts grâce à un environnement enrichi et un surcroît de stimulations. Pour les parents, les structures d’accueil et les pouvoirs publics, cela représente « une possibilité d’action unique, une fenêtre temporelle, biologiquement déterminée pendant laquelle il est possible d’agir sur le cerveau par des expériences et des actions adéquates » (Bruer, 2002). L’origine du mythe se situe au XVIIIe siècle, lorsque les femmes issues de riches familles urbaines européennes, désormais débarrassées des labeurs domestiques, se voyaient confier le sort de leurs enfants. On croyait alors que seuls l’amour et les soins maternels pouvaient façonner à jamais le destin des enfants. « Trois siècles plus tard, cette conception culturellement déterminée de ce qui est naturel et de ce qui ne l’est pas (mêlant facilement et dans une certaine confusion, ce qui relève du biologique et du culturel) continue à piéger les parents, et surtout les mères, engendrant conflits et culpabilité » (Bruer, 2002). Les parents, s’ils veulent aider leur enfant, doivent stimuler leur bébé, l’entourer d’objets insolites, lui faire écouter de la musique (Mozart si possible). Toutes ces allégations font naître chez les parents et à divers degrés, un sentiment de culpabilité, de stress voire d’incompétence (si mon enfant ne réussit pas dans la vie, c’est de ma faute). Les enfants qui seraient privés de stimulations neuronales seraient alors voués à l’échec scolaire, voire pire ! Et pourtant, il n’existe pas aujourd’hui « de données neuroscientifiques concluantes sur la relation prédictive entre la densité synaptique du premier âge et l’amélioration de la capacité d’apprentissage » (CERI, 2007).
En 1997, Hillary Clinton, devant un parterre de professionnels de l’éducation réunis à la Maison blanche, a dit : « It is clear that by the time most children start preschool, the architecture of the brain has essentially been constructed ». Cette conférence, donnée à l’occasion de la « decade of the brain », est depuis citée comme un grand moment dans l’histoire de ce neuromythe (Howard-Jones et al., 2012).
Neurosciences et éducation : la bataille des cerveaux
Les débats houleux entre neurosciences et éducation existent
depuis quelques décennies, mais prennent un nouveau tournant depuis les progrès
considérables faits en imagerie cérébrale. Ces techniques produisent aujourd'hui
de fascinantes images d'un cerveau qui semble s'activer sous l'effet de la
pensée. Qu'en est-il réellement ? Quelles sont les avancées dans ce domaine qui
intéressent directement l'éducation et les élèves ? Comment peut-on appliquer
ces résultats en salle de classe ?
Ce Dossier d'actualité n° 86 de septembre 2013 aborde la
manière dont les neurosciences appréhendent l'apprentissage, notamment à
travers les recherches qui portent sur le développement cognitif des enfants.
Au cœur de domaines très divers comme la biologie, la psychologie, la médecine,
l'informatique, la sociologie ou la philosophie, les études sur le cerveau
apportent des éléments de réponse aux mécanismes de construction des
connaissances par les élèves, des pistes de recherche sur l'origine de certains
troubles de l'apprentissage et permettent d'envisager les enjeux liés à la
petite enfance sous un nouvel angle.
Nous évoquons également dans ce dossier les répercussions
issues de la fascination et du pouvoir « scientifique » qu'exerce la
neuro-imagerie sur le public, les enseignants et les décideurs, avec par
exemple la volonté de certains neuroscientifiques de transférer les résultats
de leurs recherches en salle de classe et de former les enseignants aux
méthodes pédagogiques les plus efficaces. Cette « neurophilie » peut également
être à l'origine de mauvaises interprétations des résultats de recherche,
appelées ici neuromythes.
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martes, 4 de marzo de 2014
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La neuroéducation
La neuroéducation est une nouvelle science qui se veut une approche complémentaire aux recherches déjà existantes en éducation. Ce qui distingue les travaux de M. Masson est qu’il utilise l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour étudier les différentes parties du cerveau de l’apprenant.
Les recherches sur le cerveau permettent de mieux comprendre le lien entre celui-ci et l’apprentissage. Voici trois découvertes qui viennent ébranler plusieurs choses.
- Premièrement, apprendre modifie les connexions dans le cerveau.
Les recherches sur le cerveau permettent de mieux comprendre le lien entre celui-ci et l’apprentissage. Voici trois découvertes qui viennent ébranler plusieurs choses.
- Premièrement, apprendre modifie les connexions dans le cerveau.
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