lundi 28 mai 2018

Comment le recyclage neuronal peut être un facteur clé de l’efficacité de l’enseignement ?


L’éducation peut être vue comme un recyclage des circuits qui sont proposés à la naissance par notre fondement génétique, par notre développement in utero.  

(Photographie : Yoshinori Mizutani)

Les contraintes du cerveau humain

Le cerveau humain est soumis à des contraintes anatomiques très fortes héritées de son évolution.

Comme nous l’avons vu précédemment, des cartes et des circuits neuronaux structurés sont présentes dès l’enfance. Ceux-ci sont notre fenêtre sur le monde, notre interprétation sensorielle et notre expérience et dès lors biaisent les apprentissages en leur donnant une nature humaine.

La plasticité ne peut pas modifier complètement l’organisation cérébrale. Elle est réelle, mais elle est restreinte dans le temps, dans l’espace et contraintes à ses circuits

L’éducation va intervenir en tirant profit de cette période de plasticité.

Dans l’hypothèse du recyclage neuronal de Stanislas Dehaene, les acquisitions culturelles nouvelles (comme la lecture ou le calcul), ne sont possibles que dans la mesure où elles sont compatibles avec les architectures neurales préexistantes, qu’elles recyclent.

Chaque objet culturel doit donc trouver sa « niche neuronale » dans le cerveau : un circuit dont le rôle initial est assez proche, et dont la flexibilité est suffisante pour être reconverti, pour être réorienté à ce nouvel usage.

Ainsi à travers l’éducation, nous avons trouvé un certain nombre d’objets comme les chiffres arabes, l’alphabet ou les notes de musique, etc. qui correspondent à des niches neuronales via des circuits neuronaux préexistants qui sont suffisamment plastiques pour pouvoir être recyclés.

Chaque circuit possède des propriétés intrinsèques, que la plasticité ne peut bouleverser et qui le rendent plus ou moins approprié à son nouvel usage. Nos capacités d’apprentissage potentielles dépendent de la présence et de la disponibilité de ces circuits.

Le concept de recyclage neuronal

Le concept de recyclage neuronal proposé par Stanislas Dehaene ressemble à celui de l’exaptation (de S.J. Gould) qui montre que l’évolution fait souvent du neuf avec du vieux, qu’un dispositif biologique qui a pu évoluer dans un certain contexte va être réorienté pour servir dans un nouveau contexte. D’un point de vue évolutif, nos mains ont été conçues au départ pour grimper aux arbres, nos bras étaient à l’origine des pattes, nos membres étaient à l’origine des nageoires, etc.   

Stanislas Dehaene propose de réserver le terme de recyclage neuronal au cas où une compétence nouvelle se met en place dans le cerveau en quelques semaines ou mois, souvent au cours du développement, sans changement de notre patrimoine génétique, en s’appuyant uniquement en s’appuyant sur la plasticité́ cérébrale. C’est là-dessus que se fonde l’éducation.

Cas des mathématiques et de la lecture :

Il y a un recyclage neuronal dans le domaine des mathématiques.  

Nous héritons de notre évolution une représentation approximative du nombre qui sert de fondation à l’apprentissage ultérieur de l’arithmétique exacte, la même zone est utilisée pour faire des mathématiques avec des symboles. Lorsque nous apprenons les chiffres arabes, nous apprenons une correspondance entre ces chiffres arabes et les quantités correspondantes. Nous recyclons un système préexistant. C’est aussi le cas pour la géométrie. 

L’enfant dispose d’intuitions précoces du nombre et de la géométrie sur lesquelles l’enseignant peut et doit s’appuyer sur ces circuits pour promouvoir un apprentissage plus facile de ces concepts..

Un autre exemple est celui de l’aire de la forme visuelle des mots, le circuit de la lecture. Une aire cérébrale bien particulière se met en place lors de l’apprentissage de la lecture chez tout le monde.

Cette aire a appris à reconnaître des chaines de lettres comme étant de mots et donc d’envoyer son interprétation vers le circuit du langage. On pense qu’il s’agit d’un recyclage de circuits cérébraux qui permettent la reconnaissance invariante des objets et des visages. C’est un système très plastique qui tout au long de la vie nous permet de reconnaître des objets ou des visages nouveaux et qui est réorienté avec une plasticité maximale vers des formes complètement nouvelles.  

Implications pour l’éducation

Nous avons tous la même organisation cérébrale qui contraint les apprentissages culturels.

Les propriétés des réseaux neuronaux humains contraignent les formes culturelles et leur confèrent des traits universels.

Différentes inférences peuvent se faire à partir de la théorie du recyclage neuronal vers l’enseignement :

1)    Le recyclage neuronal suppose l’existence de précurseurs cérébraux avant l’apprentissage, avant l’école, pour chaque activité́ culturelle. Si l’on étudie l’organisation du cerveau de l’enfant, on doit pouvoir retrouver ces précurseurs cérébraux dans les circuits qui vont ensuite se réorienter vers une nouvelle activité. C’est pourquoi il est essentiel de comprendre comment ces circuits sont organisés dans la petite enfance et se transforment dans la suite de l’enfance et de l’adolescence sous l’effet de l’éducation, afin d’en favoriser le fonctionnement.

2)    Les circuits neuronaux associés à chaque activité culturelle ont une reproductibilité chez l’homme : ce sont les mêmes circuits neuronaux par exemples qui sont responsables de l’apprentissage de la lecture dans les différents pays du monde. Nous apprenons tous à lire ou à calculer en faisant appel aux mêmes circuits cérébraux.

3)    Les cultures partagent de nombreux traits qui trouvent souvent leur origine au niveau neuronal. Tout n’est pas possible dans le domaine culturel et donc dans l’enseignement. Dès lors certaines inventions éducatives sont possibles car la plasticité cérébrale les permet. D’autres ne vont pas être possibles, vont être inefficaces ou ne vont pas être faciles à apprendre par le cerveau parce que les circuits correspondants ne sont pas suffisamment plastiques où ne répondent pas efficacement au type d’éducation proposée.

4)    La vitesse et la facilité d’apprentissage doivent varier avec la complexité du recyclage neuronal requis. Au plus un apprentissage est complexe, au mieux il doit être accompagné, étayé.

5)    L’éducation conduit principalement à des gains de fonction (efficacité, généralisation), mais peut aussi entraîner des pertes (compétition corticale). Certaines fonctions anciennes de l’évolution vont être remplacées en partie au moins par des apprentissages nouveaux culturels.


Bibliographie

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