vendredi 26 février 2021

Développement du cerveau et du contrôle cognitif durant l’adolescence

La maturation du cerveau n’est pas uniforme et varie en fonction des zones considérées. De plus, elle peut différer entre individus.

(Photographie : Nick Antony Halstead


Développement du système nerveux


La matière blanche


La matière blanche contient les axones des neurones et les cellules gliales qui les entourent en formant des couches de myéline

Les volumes de matière blanche augmentent jusqu’au milieu de la deuxième décennie. Ce processus reflète probablement la myélinisation des axones et une augmentation de leur diamètre. 

Ces changements permettent des échanges d’information plus rapides le long des circuits neuronaux. Les temps de réponses simples sont les plus rapides vers la fin de l’adolescence. 

Ces changements dans la matière blanche vont permettre la mise en place de réseaux neuronaux à plus longue distance. Ceux-ci sont impliqués par exemple dans le contrôle cognitif. 



La matière grise


La matière grise contient les corps cellulaires des neurones, leurs dendrites et synapses, qui forment ensemble les connexions entre neurones.

Le volume de la matière grise est maximal pendant l’enfance et diminue ensuite pendant la fin de l’enfance, l’adolescence et les débuts de l’âge adulte :

  • Parallèlement, l’épaisseur du cortex diminue pendant la fin de l’enfance et l’adolescence, et ce parfois jusqu’à l’âge adulte.
  • Les lobes frontaux, qui sont impliqués dans la régulation du comportement et des émotions, et les lobes temporaux, qui sont impliqués dans le traitement sémantique du langage et la cognition sociale, montrent une maturation particulièrement prolongée.

Ces changements reflètent probablement une réduction du nombre total de synapses qui est appelée élagage synaptique :

  1. Le nombre de synapses augmente rapidement pendant les premiers mois de la vie et atteint un maximum entre 2 et 3 ans, avant de diminuer pour atteindre le nombre observé chez l’adulte. 
  2. Les connexions entre neurones co-activés sont maintenues et renforcées tandis que les connexions entre neurones qui ne le sont pas sont éliminées. 
  3. Cette réduction du nombre de synapses reflète l’adaptation des circuits neuronaux aux expériences et à l’environnement de chaque individu. 

Parallèlement au phénomène d’élagage synaptique, la plasticité synaptique continue à se manifester. Cette création et cette élimination de synapses continuent toute la vie.

Ce processus de plasticité synaptique ou neuroplasticité a trois fonctions :

  • Encoder de nouvelles informations
  • Consolider des représentations qui font l’objet de récupérations répétées
  • Oublier les représentations qui ne sont jamais récupérées.

Plus spécifiquement, la fréquence des processus de création et d’élimination des synapses est plus élevée durant l’enfance et l’adolescence qu’à l’âge adulte. Ces processus sont signifiants dans un contexte éducatif, car la neuroplasticité est ce qui permet l’apprentissage.

Les périodes sensibles ou périodes critiques correspondent à des phases de la vie où la plasticité de certaines régions du cerveau permet l’apprentissage rapide de compétences spécifiques, par exemple :

  • Le langage dans la petite enfance
  • Les capacités motrices fines qui permettent d’écrire pendant l’enfance
  • Les capacités de raisonnement abstrait pendant l’adolescence. 

La maturation de la matière grise n’a pas lieu au même rythme dans toutes les zones :

  1. La réduction du nombre de synapses a lieu plus tôt dans le cortex visuel et le cortex auditif que dans le cortex préfrontal, où ces changements continuent pendant l’adolescence. 
  2. Le développement des régions sous-corticales impliquées dans le traitement des émotions et des récompenses diffère dans sa maturation pendant l’enfance et l’adolescence.
  3. La maturation prolongée du cortex et de certaines régions sous-corticales pourrait refléter le développement d’un certain nombre d’aspects de la cognition pendant l’adolescence. Il s’agit en particulier du contrôle cognitif, de la réactivité émotionnelle, de la cognition sociale et de la régulation des émotions.



Influence du sexe de l’individu


La puberté a lieu en moyenne un an plus tard chez les hommes que chez les femmes. 

Chez les humains, les différences de structure du cerveau entre sexes reflètent principalement les différences de taille physique. Cependant, des différences de maturation spécifiques à certaines régions ont été observées, au niveau cortical et sous-cortical et pourraient être dues à des effets hormonaux spécifiques. 

Ces différences pourraient approfondir notre compréhension des différences cognitives et comportementales entre hommes et femmes, comme les différences de prise de risque et de comportement antisocial. 



 

Développement du contrôle cognitif


Le contrôle cognitif comprend les fonctions exécutives. Il peut être défini comme la capacité d’adapter son comportement de manière flexible pour atteindre un but interne, en coordonnant l’ensemble des processus cognitifs. 

Le contrôle cognitif est particulièrement important dans des conditions nouvelles lorsque la réponse n’est pas automatique. Il est impliqué lorsque les pensées et comportements doivent être ajustés pour mieux s’accorder à l’environnement. Il permet d’atteindre des buts à court terme, mais aussi à long terme.



Les fonctions exécutives simples


Les fonctions exécutives simples comprennent le contrôle inhibiteur, la mémoire de travail et la flexibilité cognitive :

  • Le contrôle inhibiteur correspond à la capacité d’interrompre une réponse dominante inappropriée, empêcher des automatismes non pertinents ou d’ignorer les distractions. 
  • La mémoire de travail est la capacité à retenir des informations temporairement pour permettre de réaliser des opérations cognitives sur ces informations. 
  • La flexibilité cognitive est la capacité à changer de comportement, réviser ses positions ou sa manière de penser, ou basculer d’une tâche à l’autre. 

La maturation des fonctions exécutives est rapide pendant l’enfance et elle continue pendant l’adolescence.

La mémoire de travail en particulier semble continuer à progresser plus longtemps que le contrôle inhibiteur ou la flexibilité cognitive.



Les fonctions exécutives complexes


Les fonctions exécutives complexes nécessitent de plus hauts niveaux d’abstraction :

  • Abstraction de notre environnement immédiat
  • Abstraction dans le temps.

Elles dépendent des fonctions exécutives simples : le contrôle inhibiteur, la mémoire de travail et la flexibilité cognitive :

  • La planification nécessite :
    • D’imaginer le futur
    • De déterminer les étapes de l’action et du raisonnement
    • De considérer plusieurs alternatives possibles (flexibilité cognitive)
    • D’inhiber des options attrayantes ou automatiques, mais qui ne permettraient pas d’atteindre notre but (contrôle inhibiteur)
    • De maintenir en tête les étapes du plan (mémoire de travail). 
  • La mémoire prospective nous permet de nous souvenir d’accomplir un but dans le futur, par exemple nous souvenir de poster une lettre en rentrant du travail, ou d’amener son équipement de sport le lendemain à l’école. 
  • La métacognition, c’est-à-dire la réflexion sur nos propres pensées, capacités ou performances
  • Le raisonnement abstrait, la prise de décision, l’attention, etc. 

Les fonctions exécutives complexes continuent à progresser pendant l’adolescence. Le contrôle cognitif s’améliore rapidement pendant l’adolescence, avant d’atteindre un plateau autour de 23-26 ans.

L’implication éducative du développement des fonctions exécutives pendant l’adolescence signifie que les élèves peuvent avoir des difficultés que des adultes :

  • À inhiber certains comportements en classe
  • À passer d’une tâche à l’autre
  • À garder en tête des instructions. 

La métacognition s’améliore pendant l’adolescence. Les enseignants peuvent soutenir son développement en apprenant à leurs élèves des stratégies métacognitives afin d’améliorer leurs performances.




Les fonctions exécutives froides et chaudes


En parallèle à la distinction faite entre les fonctions exécutives simples et les fonctions exécutives complexes, une seconde distinction peut être faite entre les fonctions exécutives. Elles sont qualifiées de : 

  • Froides, si elles opèrent dans un contexte socioaffectif neutre
  • Chaudes, si elles opèrent dans des contextes avec une charge motivationnelle ou émotionnelle.

Le développement du comportement dans ces deux types de contexte semble suivre une trajectoire distincte. Le contexte socioémotionnel exerce une plus grande influence sur la prise de décision pendant l’adolescence. 




Bibliographie


Dumontheil, I. (2021). La régulation du comportement et des émotions pendant l’adolescence. Neuroéducation, 7 (1). Prépublication. 

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