Apprentissage Neurosciences

Apprentissage Neurosciences :
Apprendre. Dossier, Sciences humaines,
Ce dossier présente les analyses des pratiques d'apprentissage en milieu scolaire et de formation,
à travers le behaviorisme, le constructivisme piagétien et, aujourd'hui, la psychologie cognitive.
Les connaissances contemporaines sur l'apprenant permettent de mieux comprendre ses
stratégies et ses motivations, les obstacles à ses apprentissages, les procédures didactiques et les
fondements, susceptibles de favoriser l'acte d'apprendre. Le dossier constitue également une
introduction au Xe Entretiens de la Villette « Apprendre aujourd'hui » au salon de l'éducation (du
24 au 26 novembre 1999).
Plan du cours :
Définitions
I. Les diverses formes d'apprentissage
II. Anatomie de la mémoire
III. Mécanismes neurobiologiques de l'apprentissage et de la mémoire
Les illustrations citées dans le cours sont tirées du livre : Neurosciences, à la découverte du
cerveau, de Mark F. Bear, Barry W. Connors et Michael A. Paradiso, Traduction et adaptation
française de André Nieoullon, Éditions Pradel (1997) - Chapitres 19 et 20.
Le comportement des animaux est souvent considéré comme rigide et automatique : à un même
stimulus l'animal est censé présenter toujours la même réponse. Cela est intéressant lorsque
l’environnement est stable, mais cette situation est mal adaptée à un environnement changeant.
En fait les conduites présentées par un organisme dépendent souvent de ses expériences
antérieures : l'animal modifie son comportement en réponse à des stimulations de
l'environnement. S’il mémorise cette modification on dira qu’il a appris.
DÉFINITIONS
APPRENTISSAGE (LEARNING)
Il est difficile de définir l’apprentissage car ce terme est très galvaudé. Une définition très large
pourrait être " L’apprentissage est une modification adaptative du comportement provoquée par
l’expérience ". La valeur adaptative signifie que la modification comportementale doit avoir une
signification pour l’animal et au final pour la survie de l’espèce. L'apprentissage se constate en
mesurant une performance à un moment donné, puis plus tard. C'est donc un processus non
directement observable qui implique le système nerveux central. L'apprentissage suppose le
codage et le traitement de l'information, le stockage (mémorisation) et l'actualisation (rappel).
Cette définition exclue les modifications comportementales liés aux variations de motivations
(alimentaire, sexuelle...), à la fatigue des effecteurs (muscles...), à la maturation neurobiologique
comme la croissance qui ne nécessite pas d'entraînement. Sont aussi exclus tous les phénomènes
de sensibilisation immunologique (lymphocytes activés à la rencontre d’un antigène étranger qui
deviennent des cellules " mémoire "), d'altération pathologique (par exemple la sénescence).
Dans ces conditions la bactérie est capable d'apprentissage : son "comportement" change si elle
est soumise à diverses molécules, et ce phénomène est stable au moins un certain temps. La
disparition progressive des effets de l'apprentissage est l'oubli ou amnésie.
L'apprentissage peut être social et concerner un groupe, on parlera alors de transmission
culturelle : le comportement appris est transmis de génération en génération.
MÉMOIRE (MEMORY)
La mémoire est associée très étroitement à l’apprentissage. Elle peut être définie comme
"L’ensemble des processus permettant le stockage et la restitution des expériences passées". Ce
terme a une signification plus large que le terme d’apprentissage.
On distingue plusieurs types de mémoire :
Mémoire procédurale : stockage des habiletés motrices, des conditionnements et des
comportements, du savoir faire (" nouer ses lacets ", " apprendre à conduire, à faire du ski ")
Mémoire déclarative : stockage des faits et événements (donc les souvenirs : " Paris, capitale de
la France " ; " hier j’ai fait telle chose ")
Au niveau évolutif, la mémoire procédurale est logiquement apparue avant la mémoire
déclarative, la mémoire procédurale est identique chez l’homme et l’animal.
Mémoire à court terme (MCT) : mémoire immédiate des informations, temporaire (quelques
secondes). On utilise souvent un terme plus récent : la mémoire de travail qui fait référence à la
capacité à retenir plusieurs informations en même temps.
Mémoire à long terme (MLT) : durable, stockage (= mémoire de référence)
Le stockage des informations dans la MLT pourrait être un processus direct sans passage
obligatoire par la MCT. On peut ainsi oublier un numéro de téléphone quelques secondes après
l’avoir entendu (MCT volatile) et s’en souvenir le lendemain (stockage en MLT sans passage par
la MCT). [Fig. 19.1]
Amnésie : perte de mémoire et/ou de l’aptitude à apprendre [Fig. 19.2]
amnésie
rétrograde
:
perte
des
souvenirs
anciens
amnésie
antérograde
:
incapacité
à
retenir
de
nouveaux
souvenirs
- amnésie globale transitoire : rétrograde et antérograde réversible (courte durée)
L’amnésie infantile est une forme particulière d’oubli caractéristique du jeune enfant. Elle se
traduit par une étonnante incapacité de l'adulte d'évoquer des souvenirs antérieurs à sa cinquième
ou sixième année. Le petit enfant est un être sans souvenir. Il lui faut attendre la maturation
complète des structures cérébrales pour permettre l'installation de la mémoire déclarative qui sert
à fabriquer des souvenirs. Diverses thérapies sous hypnose, psychothérapies, ou psychanalyses
ont pour but de faire resurgir ces souvenirs cachés au fond de la mémoire. En fait on vient de
découvrir que parfois de faux souvenirs reviennent en mémoire, en particulier dans le domaine
sexuel, ce qui peut conduire à accuser des innocents. La société royale de psychiatrie anglaise
vient d’ailleurs d’interdire à ses membres les pratiques consistant à amener leurs patients à se
remémorer un abus sexuel (Voir l'enquête de Véronique Maurus dans Le Monde du 2 et 3
décembre 1998 à propos du renouveau de l'hypnose en France) .
STIMULUS - S (STIMULUS)
Un stimulus est tout agent ou condition globale, observable et mesurable (au moins
potentiellement) qui affecte l'organisme. Le stimulus peut provenir de l'environnement
physique ou social, ou de récepteurs internes de l'organisme (par exemple les récepteurs
musculaires à la tension..)
Dans le domaine de l’apprentissage on appellera stimulus tout événement ou objet qui provoque
une réponse comportementale, récompense (renforcement positif) qui sera alors recherchée, ou
punition (renforcement négatif) qui sera alors évitée.
RéPONSE-R (RESPONSE)
Dans un sens large une réponse est un comportement soit déclenché par l'environnement (donc
par un stimulus : exemple la fuite devant un prédateur, les pleurs déclenchés par une fessée), soit
présenté pour modifier l'environnement (exemple l’appui sur une pédale pour obtenir de la
nourriture, les pleurs pour attirer l'attention de la mère).
Diverses approches de l’apprentissage
La psychologie cognitive cherche à caractériser les propriétés des apprentissages et des processus
qui forment la base de la mémoire. Ces propriétés sont en principe indépendantes des substrats
neuroniques.
La neurobiologie étudie les circuits et les sites qui sont concernés. Les mécanismes
neurobiologiques sont analysés jusqu'au niveau cellulaire et même moléculaire. On va
enregistrer l’activité du système nerveux ou en manipuler le fonctionnement (stimulations,
drogues, lésions). Toutes ces techniques, parfois très sophistiquées, posent beaucoup de
problèmes d’interprétation, par exemple quand on détruit une zone, on peut aussi couper des
fibres de passage.
L'éthologie apporte une approche comparative dans le règne animal, et une étude fine des
comportements lors des situations d'apprentissage. On pourra ainsi conduire une étude
comparative des capacités d’apprentissage des animaux. Pour l’éthologiste, "l’intelligence est la
capacité pour un individu d’ajuster son comportement en fonction des conditions changeantes de
l’environnement". Elle se mesure en évaluant une performance sur la base d'un critère
fonctionnel.
La cognition est pour l’éthologiste "l’aptitude à construire des réponses pour résoudre un
problème", elle est très liée au concept de représentation mentale : prise de conscience des
événements et objets de l’environnement (Griffin, USA). L’éthologie cognitive est donc
l’approche des processus mentaux qui aboutissent à ces constructions. Dans la perspective
éthologique la cognition est le fruit de la sélection naturelle.
Des progrès importants dans les connaissances fondamentales sont attendus au cours des
prochaines années, avec des répercussions importantes dans le domaine clinique : amélioration
de la mémoire, soins de troubles organiques (amnésies, maladie d'Alzheimer), mais aussi dans
l'intelligence artificielle (par exemple les jeux d'échec, la traduction automatique où il faut
élaborer des stratégies plutôt que se contenter d’envisager tous les cas possibles) ou l'éducation.
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I- LES DIVERSES FORMES D'APPRENTISSAGE
On distingue classiquement les apprentissage non associatifs des apprentissages associatifs. Les
premiers sont la conséquence de l'expérience avec une seule catégorie d'événements, les seconds
sont liés à la conjonction de deux (ou plusieurs) événements.
Dans les années 1970-80 on avait tendance à séparer apprentissage (par exemple en labyrinthe)
et conditionnement. Actuellement, la définition large de l’apprentissage inclue les
conditionnements.
1. Apprentissages non associatifs
Il est bien connu au niveau périphérique que les neurones ont la propriété de modifier leur
activité pendant ou après des stimulations. Quand cela se produit au niveau central on a des
phénomènes d’apprentissage et de mémoire : la relation entre un stimulus et la réponse qu’il
provoque se modifie (lien S à R modifié).
a) L'habituation (HABITUATION)
L'escargot rentre dans sa coquille quand on tape sur la planche où il se trouve. Cette réponse
diminue puis disparaît en une douzaine d'essais. C'est un phénomène que l'on appellera
habituation. L'adaptation sensorielle et la fatigue musculaire ne peuvent être invoquées car un
nouveau stimulus (par exemple le contact d'une baguette sur le pied de l'animal) provoque
immédiatement la réapparition de la réponse ; on parle alors de déshabituation.
Définition : l'habituation est un processus par lequel la réponse à un stimulus présenté de
manière répétée ou persistante va diminuer et éventuellement disparaître.
L'habituation existe dans tout le règne animal depuis les protozoaires. Elle existe en réponse à
des stimuli non nociceptifs : illuminations, chocs légers, bruits, leurres visuels ou auditifs de
prédateurs. Elle n'apparaît pas avec des chocs électriques ou des stimuli douloureux
(nociception). Elle se produit généralement quand l'organisme apprend que le stimulus n'a pas de
signification particulière pour l'activité en cours. Cela permet l'élimination des réponses inutiles,
sinon l'escargot serait toujours dans sa coquille !
De très nombreux travaux sur l'habituation ont été effectués chez une limace de mer, l'aplysie,
par Kandel (américain).
Chez le nouveau-né ou le bébé humain on utilise beaucoup le paradigme expérimental "
habituation / déshabituation ". En effet, face à un stimulus répété le bébé s’habitue et se
désintéresse du stimulus. Si on change le stimulus, et qu’il perçoit la différence, il va réagir par
un regain d’intérêt (déshabituation). Cela permet d’étudier les capacités sensorielles des
nourrissons.
b) La sensibilisation (SENSITIZATION)
Si on pique légèrement la tête de l'aplysie avec une épingle elle va se rétracter légèrement. La
répétition du stimulus (à un niveau identique), va entraîner, contrairement à ce qui était observé
pour l’habituation, une réaction beaucoup plus forte de rétraction. C’est une réaction qui
s’amplifie face à un stimulus d’intensité constante.
Le poulpe qui attaque avec succès une proie attaquera ensuite un leurre neutre qui normalement
ne déclenchait pas de réponse. Le poulpe qui reçoit un choc électrique rentrera dans son nid, par
la suite il rentrera à la vue d'un leurre neutre. La réponse (attaque, rentrée dans le nid) est donc
facilitée avec des stimuli inefficaces au départ.
Définition : la sensibilisation est un processus par lequel un stimulus acquiert un pouvoir
d'augmentation ou de déclenchement d'une réponse.
Dans le premier cas la répétition du stimulus permet la sensibilisation, c'est l'inverse de
l'habituation. Dans le second cas un stimulus particulier provoque une sensibilisation de
l'organisme qui le fait répondre à des stimuli auxquels il ne répondait pas auparavant. La
sensibilisation est très facile avec des chocs électriques douloureux : le sujet va par la suite réagir
violemment à une grande variété de stimuli auparavant anodins. Par exemple un rat qui a reçu un
petit choc électrique réagira ensuite à tout stimulus qui normalement le laisserait indifférent.
La sensibilisation est une forme d'apprentissage limitée : il n'y a pas besoin de connaître un
stimulus particulier. Elle a une valeur adaptative non négligeable, l'organisme peut par exemple
mobiliser son énergie :
- l'animal qui vient de se nourrir, de capturer une proie sera plus sensible car la probabilité de
trouver d'autre nourriture dans cet endroit peut être plus grande.
- l'animal qui vient d'affronter un danger fuira plus facilement par la suite.
Les effets de la sensibilisation sont en général de plus longue durée que ceux de l'habituation.
Il existe d’autres formes d’apprentissage non associatif comme l’empreinte, que l'on n'étudiera
pas ici.
2. Apprentissages associatifs
Définition : le conditionnement est un apprentissage résultant de l’association d’une paire
de stimuli (S-S : conditionnement répondant) ou d’un couple réponse - stimulus (R-S :
conditionnement opérant).
a) Le conditionnement répondant (= pavlovien, classique)
Découvert dans les années 1900 par Pavlov*, savant russe (Prix Nobel 1904).
*Ivan Pavlov 1849-1936, russe. Le Prix Nobel a été décerné à partir de 1901
La situation expérimentale de Pavlov consistait à placer un chien dans un dispositif de
contention, avec une fistule permettant de recueillir et de mesurer les gouttes de salive.
Définitions :
- SI : stimulus inconditionnel, qui déclenche la réaction réflexe, par exemple la vue de la
nourriture connue (viande).
- RI : réponse inconditionnelle, réponse réflexe à la présentation du SI, la salivation dans ce cas.
- SN : stimulus neutre, par exemple le bruit d’un métronome ou d’une sonnerie, qui provoque au
début une réaction d’orientation (tourner la tête, dresser les oreilles), après habituation cette
réaction disparaît.
Le SN est alors associé au SI, et après un certain nombre d’associations , le SN va déclencher
l’apparition du réflexe. Le SN est devenu un Stimulus conditionnel (SC) et la réponse une RC
(réponse conditionnée).
Le stimulus conditionnel peut à son tour devenir SI vis-à-vis d’un nouveau SN, et les
conditionnements s’emboîter. C’est ainsi que le chien pourra saliver à l’entrée de
l’expérimentateur dans la salle ou à l’allumage de la lumière.
Le conditionnement pavlovien existe dans toute la série animale, depuis les vers (par exemple les
planaires qui se rétractent sous l’effet d’un choc électrique) et bien sûr jusqu’à l’homme.
Nombreux exemples de réponses conditionnées :
- réponses motrices : flexion de la patte, fermeture de la paupière (réflexe palpébral en associant
un jet d’air sur la cornée à un son), fermeture de la membrane nictitante du lapin (3ème paupière à
l’angle interne de l’œil) - voir plus loin.
- réponses végétatives ou immunitaires : sécrétion salivaire (chien de Pavlov), RED chez
l’homme (voir TP du deuxième semestre), fabrication d’anticorps associée à un stimulus
nociceptif, crises d'asthme chez le cobaye. Des conditionnements intéroceptifs sont aussi
possibles qui peuvent entraîner des modifications des variables internes corporelles (rythme
cardiaque, température...)
Relations temporelles entre le SC et le SI : le stimulus conditionnel doit être absolument
proactif, c’est-à-dire qu’il doit précéder le SI. Si l’intervalle séparant le SC du SI diminue, le
conditionnement devient impossible, il faut au moins 200 ms avec un maximum de 200 à 500
ms. Si l’intervalle est trop long le SI devient inefficace aussi. Les conditionnement rétroactifs
semblent impossibles.
b) Le conditionnement opérant (skinnérien, instrumental)
Dans le conditionnement classique l’animal est passif, dans le conditionnement opérant l’animal
doit apprendre une tâche ou résoudre un problème par essais et erreurs. C’est Thorndike qui en
1896 a introduit cette méthode avec des chats dans des cages qui devaient apprendre à sortir en
tirant sur un anneau.
Ce conditionnement est opérant parce que l’animal doit produire une réponse qui entraîne un
renforcement (récompense ou punition). Les types de réponses peuvent être très variées :
- la plus classique est l’appui sur un levier,
- les oiseaux vont utiliser leur bec (pigeons qui apprennent à jouer au ping-pong),
- le rat peut sauter (dispositif de Lashley),
- il peut changer de compartiment (évitement actif ) ou rester au même endroit (évitement passif)
pour éviter un choc électrique,
- les labyrinthes de toutes formes entrent dans cette catégorie, l’animal doit apprendre à effectuer
un parcours sans fautes,
- les apprentissages temporels (venir chercher de la nourriture à heure fixe dans un troupeau) en
font partie,
- le dressage d’animaux de cirque est aussi un conditionnement opérant (produire un exercice
pour obtenir une récompense alimentaire), y compris celui d'animaux comme les dauphins.
Les conditionnements sont liés à une motivation qui vise à obtenir un renforcement :
- renforcement négatif : éviter une punition. Parfois on a des apprentissages à essai unique
(chaleur qui brûle, refus de rentrer dans un endroit où l'on a reçu une punition).
- renforcement positif ou récompense, alimentaire le plus souvent, sexuelle très efficace. Mais
une motivation différente peut exister aussi, l'autostimulation est très forte. Les singes sont très
curieux et apprennent beaucoup de choses pour le simple plaisir de pouvoir regarder à l’extérieur
de leur cage. Le bébé éprouvera du plaisir à faire tourner un mobile relié à son pied par un ruban,
cela permet aussi de tester la mémoire des nourrissons.
c) Propriétés des conditionnements
- Généralisation du stimulus : extension de l’effet du SC à d’autres stimuli voisins, par exemple
dans le cas du chien de Pavlov conditionné à un son de 1000Hz, tous les sons voisins
entraîneront une salivation.
- discrimination : l’animal va apprendre à répondre à un stimulus précis, par exemple une
lumière verte. On pourra ainsi vérifier s’il répond à des stimuli voisins, s’il peut donc les
discriminer. Cela permet de tester les capacités sensorielles des animaux.
- généralisation de la réponse : un même stimulus entraîne une réponse généralisée, par exemple
le corps entier réagit (le chien salive mais bouge aussi la queue)
- extinction (inhibition de la réponse) et oubli : si la réponse n’est pas renforcée le stimulus perd
de son efficacité et l’animal ne répond plus. On observe une restauration spontanée de la réponse
(par exemple le rat revient voir si la pédale n’est pas redevenue active). L’extinction est un
processus actif différent de l’oubli simple, il faut une inhibition de la réponse. Si le stimulus
redevient efficace il n’y a pas besoin de réapprentissage complet, celui-ci est très rapide.
d) Apprentissages aversifs
Certains apprentissages ne répondent pas au schéma habituel du paradigme conditionnement
pavlovien ou opérant. Un exemple est l’aversion conditionnée chez le rat : si l’on associe une
boisson sucrée avec une irradiation aux rayons X, l’animal sera malade après quelques heures.
Après avoir guéri, l’animal va refuser de boire à nouveau cette boisson, même après un seul essai
(apprentissage à essai unique). Ce phénomène a été longtemps contesté, mais est maintenant bien
documenté. Ce n’est pas un simple conditionnement pavlovien car il y a un très long délai entre
le SC et les manifestations du SI. On observe le même phénomène pour les appâts empoisonnés
chez le rat où l'animal goûteur se méfiera toujours de l'appât, et transmettra même sa réticence
aux autres, il faut pour contourner cet obstacle utiliser des anticoagulants à effet retard très long
(3 semaines par exemple).
3. Apprentissages " cognitifs "
On peut en donner la définition suivante : Processus par lesquels un organisme acquiert la
conscience des événements et objets de son environnement. Ils supposent l’établissement d’une
représentation mentale plus complexe qu’un simple établissement d’habitudes. Les habitudes
sont de simples liens stimulus - réponse, elles résultent de réflexes conditionnés courants. Le
passage de l’un à l’autre est possible, par exemple l’apprentissage de la conduite automobile
suppose au départ un apprentissage cognitif (utilisant la mémoire déclarative), qui se transforme
peu à peu en une activité automatique et réflexe (mémoire procédurale).
a) L’apprentissage latent
Des animaux familiarisés sans récompense à un dispositif expérimental comme un labyrinthe
apprennent plus vite que des témoins. Le temps passé à explorer le labyrinthe n'est pas perdu.
L'animal a stocké des informations pendant la familiarisation, qu'il réutilise ensuite. Il va choisir
rapidement la voie la plus courte. Selon Tolman (années 40), l’animal est actif dans la sélection
des informations de son milieu, il n’est pas simplement une machine à associer des événements à
des situations. Il va mémoriser l’ensemble du parcours d’un labyrinthe.
Pour ces aptitudes on utilise souvent le labyrinthe radial qui est présenté dans les travaux
pratiques. La piscine de Morris est un autre dispositif couramment utilisé dans les laboratoires :
l'animal doit nager dans une piscine circulaire où il doit trouver une plate-forme immergée qui
lui permet de s'échapper, il ne dispose pour cela que des repères de l'environnement.
Notion de " carte cognitive " (Tolman), ou de représentation spatiale : l’animal acquiert une
représentation des trajets, de la position relative des différents lieux de l’environnement, ce qui
lui permet d’optimiser son parcours et de choisir de nouveaux trajets. Ces cartes mentales
cognitives existent-elles chez les animaux en dehors des singes? Elles sont très discutées chez
l'abeille (Gould).
Une expérience célèbre de E.W. Menzel (1973) sur le chimpanzé montre l’existence de cette
représentation mentale : si on cache de la nourriture dans un enclos en empruntant un trajet
compliqué en présence d’un animal observateur, celui-ci va retrouver toutes les cachettes en
adoptant une stratégie de moindre distance.
Le labyrinthe de Hebb-Williams s'inspire de ces notions : en modifiant les trajets possibles dans
le labyrinthe cela permet de mesurer les capacités " d’intelligence " des rats.
Test du détour : l’animal doit faire un détour pour atteindre la nourriture, en perdant de vue le
but. Les chiens et les primates y arrivent sans problème, les poules uniquement par essais erreurs
en faisant des zigzags le long de la paroi.
b) L’insight ou la compréhension soudaine
C'est la solution instantanée à un problème, l'éclair de compréhension ou " Eurêka "
Ce phénomène existe chez certains psychotiques qui ont une compréhension éclair du nombre
d’allumettes renversées sur un tapis, du nombre de mots prononcés dans une pièce de théâtre, qui
mémorisent tous les détails de la façade d’une maison vue quelques heures auparavant ou un jeu
de cartes entier, mais sont incapables de dire bonjour à bon escient (cf. Film Rain Man avec
Dustin Hofmann).
Chimpanzés de Köhler* : dans une cage l’animal ne peut atteindre des bananes pendues au
plafond, même en sautant. Il a à sa disposition des caisses. Au bout d’un moment d’hésitation il
trouve la solution, il empile les caisses pour attraper les fruits. De même il pourra enfiler des
baguettes pour aller chercher des fruits hors de la cage.
*Wolfgang Köhler, chercheur allemand, interné à Ténérife (Canaries ) pendant la 1ère guerre
mondiale, a publié " L’intelligence des singes supérieurs " (1921), traduit en français en 1931.
On peut modifier l’expérience du détour : pour atteindre un objet convoité un détour peut être
nécessaire. Par exemple le chien qui est bloqué par sa chaîne pour atteindre sa gamelle, et qui
doit revenir en arrière pour faire le tour du piquet n’y arrivera que par essais et erreurs, mais par
la suite il sera capable de recommencer très vite. Ce test est révélateur des aptitudes des animaux.
c) Imitation et apprentissage par observation
Transmissions culturelles : le comportement est modifié par l’observation d’un modèle, par
exemple le jeune pinson qui apprend à chanter en imitant les adultes. Cela entraîne la formation
de dialectes.
Autres exemples :
- habitudes alimentaires : les macaques de l'île de Koshima (Japon) ont appris à laver les
tubercules de patates douces à l'eau de mer, ce qui les nettoie et les sale! Ce comportement est
transmis par imitation des adultes. De nombreux exemples de préférences alimentaires sont
connus chez les rats, les macaques ou les chimpanzés et donnent lieu à des habitudes.
- décapsulage des bouteilles de lait par les mésanges bleues en Angleterre : ces passereaux ont
appris à percer les capsules des bouteilles de lait déposées sur le perron des habitations pour
manger la crème qui monte à la surface du lait.
Imitation vraie ou apprentissage vicariant
Est-ce que ces apprentissages apr observation sont des apprentissages cognitifs ? Cela suppose
que l'imitation du comportement s'accompagne de la compréhension de la totalité de la situation.
Par exemple on peut apprendre à traverser la rue en regardant à gauche puis à droite (ou l’inverse
si vous êtes en Angleterre !) sans en comprendre la signification et un jour on se fait écraser…
L'imitation vraie n'existe que chez les pieuvres et les primates :
- pieuvre : le choix de cibles renforcées se fait beaucoup plus rapidement en présence d’un
animal démonstrateur. Elle apprend aussi à dévisser un bouchon de bouteille pour prendre le
crabe qui est à l'intérieur rapidement en présence d'un démonstrateur. C'est un animal intelligent.
- chimpanzés : l’expérience des chimpanzés de Köhler a été refaite avec une démonstration en
vidéo ; dans ce cas l’animal trouve immédiatement la solution. Christophe Boesch (Université de
Zurich) a observé que les troupes de chimpanzés en Afrique utilisent des outils en pierre pour
briser des noix alors que d’autres se servent de bâtons; c'est aussi un apprentissage vicariant.
d) Caractéristiques des apprentissages cognitifs
Selon Vauclair* (L’intelligence de l’animal) un apprentissage cognitif doit comporter 3 critères :
- flexibilité des comportements, ce qui est valable pour tout apprentissage ;
- capacité à mettre en œuvre des moyens nouveaux : la réponse élaborée n’est pas la simple mise
en œuvre de comportements préprogrammés ;
- capacité à généraliser ces moyens nouveaux à des contextes différents ou au moins
partiellement différents.
Flexibilité, nouveauté, généralisation
Le schéma S --> R des béhavioristes est remplacé par
Environnement ---> (représentation, organisation de l’information) ---> conduite
*Jacques Vauclair : " L’intelligence de l’animal ", Points Sciences (Seuil) 1995 – " La cognition
animale ", QSJ PUF 1996
Enfin une nouvelle dimension vient s'ajouter à ces apprentissages cognitifs : la dimension sociale
qui aboutit à la cognition sociale : situer les autres dans le groupe, leur attribuer des intentions,
capacité à nouer des alliances.
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II- Anatomie de la mémoire
Circuits localisés ou diffus ?
La question est de savoir si les circuits de la mémoire sont localisés ou bien diffus. Cela ramène
aux théories localisationistes. Depuis de nombreuses années ce problème a fait l’objet de
controverses, diverses observations appuyant l’idée que la mémoire n’est pas liée à des structures
précises :
- les expériences de Lashley (1920) sur le rat en labyrinthe ont montré que l’importance des
déficits est proportionnelle à la taille des lésions corticales. On peut enlever 50% du cortex sans
affecter gravement certains apprentissages ! [Fig. 19-13].
- Phineas Gage : contremaître chemins de fer américains, a reçu en 1848 une barre de fer à
travers le cerveau, provoquant un trou de 9 cm de diamètre. Cela a détruit une grande partie du
lobe frontal gauche. Contrairement à toute attente il s'est rétabli au bout de deux mois et a
survécu de nombreuses années. Il avait 25 ans à l’époque (voir plus loin).
- dans le film " à propos d’Henry " (de Mike Nichols, 1991) Harrisson Ford est un brillant avocat
qui change de comportement du tout au tout après avoir reçu une balle dans la tête.
- la revue La Recherche de juin 1996 vient de faire état d'une femme de 30 ans vivant avec 1/4 de
cerveau en moins, avec un énorme trou dans l'hémisphère droit : tout le lobe occipital, le lobe
pariétal, la majeure partie du lobe temporal. Cette femme n'a que très peu de problèmes : un léger
trouble visuel, elle n'arrive pas à mettre en ordre les images d'une bande dessinée.
Toutes ces données font penser à une distribution diffuse des réseaux d'apprentissage et des
zones de mémorisation. En réalité la situation est très différente et actuellement on dispose de
nombreux arguments qui montrent une localisation précise de sites multiples de mémorisation,
sites étant bien sûr en interaction. Les structures impliquées dans la création et la formation des
souvenirs puis celles qui concernent les traces mnésiques ne sont pas les mêmes. La mémoire est
éclatée, disséminée dans le cortex, cela a été montré par TEP.
1. Le diencéphale [Fig. 19.11]
Le diencéphale comprend le thalamus et l'hypothalamus. Le thalamus comprend des noyaux
antérieur et dorsomédian (putamen, pallidum appelés aussi ganglions de la base), et a un rôle
dans la motricité. Les corps mamillaires sont associés au thalamus. Les lésions de ces deux
structures provoquent des amnésies sévères chez le singe et l'homme.
La mémoire procédurale est localisée dans ces noyaux. La chorée de Huntington est liée à une
destruction de ces noyaux, cela entraîne une incapacité à mettre en œuvre de nouveaux
apprentissages moteurs, mais la mémoire déclarative est maintenue.
On connaît seulement quelques cas accidentels de lésions du thalamus chez l'homme, comme le
cas N.A. Cette personne a eu le cerveau perforé en 1959 par une lame de fleuret. Cela a entraîné
une lésion du thalamus gauche avec comme conséquence une amnésie rétrograde de 2 ans plus
une amnésie antérograde. La mémoire à court terme, les souvenirs anciens et l'intelligence
globale de cette personne n'étaient pas altérés.
Syndrome de Korsakoff est observé chez les alcooliques. Une carence en vitamine B1 (thiamine)
provoque des lésions des corps mamillaires et de certains noyaux du thalamus. Cela entraîne une
amnésie antérograde et rétrograde sévère variable. Les sujets fabulent pour cacher leurs trous de
mémoire. Cela ne signifie pas que le site de stockage soit le diencéphale, mais plutôt qu'ils ont un
problème de rappel.
2. Le système limbique (limbique de limbus = bord)
C'est le circuit des émotions (on l'appelle aussi le circuit de Papez). Il comprend les
hippocampes, les amygdales, l'hypothalamus, les thalamus, les corps mamillaires, le fornix, le
cortex cingulaire, et se projette sur le cortex frontal. On le qualifie parfois de cerveau reptilien.
Amygdales : ce sont des noyaux à l'avant de l'hippocampe, leur rôle est de percevoir le monde à
travers les émotions.

contrôle des réponses émotionnelles : rage, peur, joie. L'ablation des amygdales entraîne
une baisse de ces réponses. Grâce à l’amygdale, le sujet apprend à associer le plaisir à un
objet ou à une situation et à estimer la valeur hédonique d'un stimulus : "cela m'a fait
plaisir et je m'en souviendrai". À l'inverse, le sujet apprend le caractère aversif d'un
stimulus. Par exemple, un conditionnement pavlovien de la RED (avec un stimulus
nociceptif) passe par les amygdales : en cas de lésions la RED disparaît (mémoire
procédurale disparue) mais le sujet garde le souvenir du conditionnement (mémoire
déclarative maintenue). On se rappellera le taureau dans l’arène qui devient doux comme
un agneau si on stimule l’amygdale, il a peur de l’homme. La stimulation de l'amygdale
provoque des apprentissages motivés par la peur. C'est l'amygdale qui donne leur
caractère aversif aux stimuli et permet les conditionnements à la peur.
Des crises de démence violente ont pu être parfois associées à un dérèglement de
l'amygdale qui perd la coordination avec le reste du cerveau.
 reconnaissance des émotions : la destruction spontanée bilatérale des amygdales
provoque la maladie d’Urbach-Wiethe qui se caractérise par une incapacité à identifier
des émotions d’après les expressions faciales. On sait en effet que le visage reflète à
travers diverses mimiques des émotions que l'on peut reconnaître. Ainsi les amygdales
ont un rôle dans la lecture des sentiments de l’autre (y compris dans relation amoureuse
!).
 La stimulation de l'amygdale provoque des apprentissages motivés par la peur. C'est
l'amygdale qui donne leur caractère aversif aux stimuli et permet les conditionnements à
la peur.
Pour toutes ces raisons, Penfield neurochirurgien américain a détruit les amygdales de plus de
1000 patients dans les années 40!
Amygdale = " Lieu de mémoire du désir et des systèmes de récompense, l'amygdale est aussi la
chaudière ou recuisent à feu doux les motifs de sa haine : c'est mon ennemi et je m'en
souviendrai ! " (J.D. Vincent, La chair et le diable)
Hippocampe [Fig. 19.11] Attention à l'orthographe de hippocampe (de hippo = cheval)
L'hippocampe a une forme qui rappelle l’animal marin. Elle est un passage obligé dans la plupart
des apprentissages. Dans le cas de la RED déjà vue chez l’homme, si l’hippocampe est lésée la
RED est maintenue (mémoire procédurale liée au diencéphale et aux amygdales), mais le
souvenir disparaît.
On reconnaît au moins trois types de fonctionnement à l’hipocampe :
 Cartes cognitives
Le labyrinthe radial surélevé chez le rat permet d'estimer la carte spatiale du rat : il doit
apprendre à trouver les récompenses en faisant le trajet le plus court possible [Fig. 1912].
Si l'on procède à des ablations de l'hippocampe l'animal est incapable de mettre en œuvre
une stratégie, il oublie les chemins parcourus. Chez la souris en labyrinthe radial les
capacités d'apprentissage sont liées à la richesse de l'hippocampe en fibres : plus
l'hippocampe contient de neurones plus l'animal aura une bonne carte cognitive.
Les neurones de l’hippocampe ont des propriétés particulières, ils réagissent à des
emplacements spécifiques de l'environnement. On les appelle des cellules de lieu, il y en
a deux types au moins (cellules de position et cellules de direction) [Fig. 19-13]. On peut
inactiver provisoirement par diverses substances les fibres moussues qui font synapse sur
ces neurones et empêcher l'apprentissage spatial. Ces cellules sont donc capables
d'apprentissage, elles permettent la mise en place de la carte cognitive, qui est la
représentation spatiale de l’environnement. Cependant on ne connaît pas le centre
intégrateur de la carte cognitive dans le cerveau, qui n'est certainement pas localisé dans
l'hippocampe. On a découvert aussi des neurones sensibles à la direction de l’animal
(position de la tête) dans le postsubiculum et le thalamus. Ces structures associées à
l’hippocampe permettent de comprendre l’apprentissage latent. Il semblerait que chez
l'homme aussi, l'hippocampe soit responsable de l'apprentissage spatial : les chauffeurs de
taxi londoniens ont un hippocampe plus développé qu'un homme qui n'a pas besoin de
mémoriser un tel labyrinthe!
L'hippocampe se projette sur le cortex où il contribue à la consolidation des cartes
cognitives.

Rôle comparateur (relationnel à mémoire contextuelle)
L'hippocampe fonctionne en boucle, son rôle est celui d'un comparateur entre les stimuli
et leur valeur affective (exemple : la pensée vagabonde en voyant une photo). Le premier
circuit est fourni par les données provenant du cortex sensoriel, la valeur affective grâce à
des connexions à double sens avec la matière grise ventrale ou noyau accumbens dont on
connaît le rôle dans les processus hédoniques. C'est ainsi que la mémoire olfactive est liée
au système limbique par l'hippocampe. Un dérèglement de ces boucles peut être à
l'origine de crises d'épilepsie. Les cellules concernées sont différentes des cellules de lieu.
Expérience de Cohen et Rosenbaum sur la discrimination des odeurs : le rat doit
apprendre à aller vers une odeur et en éviter une autre. On a découvert des neurones
associés à une paire d’odeur et à leur emplacement. Des lésions de l’hippocampe
entraînent un déficit de cet apprentissage [Fig. 19-14].
 rôle dans l’inhibition et l'extinction : dans labyrinthe en T avec récompense alimentaire
l'apprentissage est encore possible chez le rat avec l'hippocampe lésé. L'extinction de cet
apprentissage est rapide chez l'animal normal, mais l'animal lésé continue à se rendre
dans l'allée renforcée. Il y a fixation de la réponse erronée, cela traduit l'absence
d'adaptabilité à une situation nouvelle (on retrouve ce fait chez les personnes âgées =
persévération). Chez les jeunes animaux c'est un peu la même chose, les extinctions
apparaissent en relation avec maturation de l'hippocampe.
 On trouve dans l'hippocampe un rythme électrique particulier, le rythme thêta qui est
caractérisé par des influx de périodes 100 à 200 ms, et qui paraît activer la formation des
souvenirs. Ce rythme est particulièrement marqué au cours du rêve (sommeil paradoxal)
où le sujet "revit" les situations passées.
L’hippocampe est donc fondamental dans la mémorisation. Dans la maladie d’Alzheimer on
constate une baisse importante du nombre de neurones dans l'hippocampe, l ‘amnésie rétrograde
s’installe. La maladie est une machine infernale " à remonter le temps ". Il s’agit d’une sorte de
vieillissement prématuré, l’animal avec des lésions de l’hippocampe se comporte comme un
animal sénescent.
Cortex cingulaire
Une autre région appartenant au système limbique est le cortex cingulaire (ou cingulum). Les
patients dont cette aire est lésée (principalement dans sa partie antérieure) présentent le
syndrome de mutisme akinétique qui traduit une perte totale de l'initiative motrice et du langage :
leur face est inexpressive, ils ne bougent pas malgré l'absence de paralysie et ne semblent pas
ressentir la moindre émotion. Ce cingulum donne l’impulsion motrice à l'individu ; il est en prise
directe sur les cartes cognitives et les systèmes opposants. Son organisation en circuit explique,
peut-être, qu'il puisse chez certains individus s'emballer comme un manège infernal et faire jaillir
des comportements compulsifs que rien ne peut arrêter et qui échappent à la volonté du malade.
4. Cortex temporal
On connaît déjà l'aire du langage de Wernicke dans le cortex temporal.
Le cortex entorhinal, périrhinal et parahippocampique sert de lien avec l'hippocampe pour les
stimuli déjà intégrés (les stimuli ne se projettent pas directement sur le cortex) et leur lésion
provoque des troubles graves de la mémoire [Fig. 19-8].
Stimulations du cortex temporal chez l’homme : évocations de souvenirs, mais l'interprétation en
est complexe.
Lobectomies temporales :
- Les lobectomies temporales provoquent le syndrome de Klüver-Bucy chez le macaque : cécité
psychique (ne reconnaissent pas les objets courants), tendances à l'oralité pour l'exploration des
objets, hypermétamorphose (obsession de tout explorer, toucher, porter à la bouche et même
avaler des objets non comestibles), hypersexualité des mâles envers mâles et femelles avec
masturbation, modifications émotionnelles (animaux doux, non peureux alors qu'ils étaient
sauvages avant l'opération).
C’est la partie limbique des lobes temporaux qui semble impliquée, en effet une ablation de la
seule partie néocorticale n’entraîne pas l’apparition de la maladie. Ce syndrome existe aussi à
divers degrés chez l'homme dans certains troubles neurodégénératifs comme la maladie
d'Alzheimer.
- Sujet HM : cette personne a subi en 1953 une lésion bilatérale de l'hippocampe et du cortex
associé pour soigner une épilepsie tenace après 10 ans de crises impossibles à traiter. HM a été
étudié par la psychologue Brenda Milner : ce sujet a conservé sa mémoire ancienne (mémoire à
long terme) ainsi que sa mémoire procédurale mais était incapable de fixer les nouveaux
événements (comme la mort de Kennedy, ou la mort de son père), c'est-à-dire plus mémoire
déclarative [Fig. 19-6].
Plusieurs tests permettent de vérifier ces troubles de mémorisation.
- Labyrinthe visuel : trouver et mémoriser un parcours avec un stylet sur des plots métalliques.
L'apprentissage est réalisé en 25 essais chez l'humain normal, il était impossible chez HM. Cela
signifie que la mémoire de travail est perturbée, l'information disparaît en quelques minutes.
- Test de l'étoile en miroir : le sujet doit suivre une étoile en se repérant sur le reflet de cette
étoile dans un miroir. Cela nécessite un apprentissage moteur car les critères habituels du
déplacement sont inversés. Le sujet HM a progressé normalement comme un sujet témoin au
cours des jours. Cela est possible car ce test fait appel à des capacités d'habileté motrice et à la
mémoire procédurale liée au thalamus qui n'est pas lésé. Cependant le sujet oubliait qu'il s'était
déjà entraîné et avait à chaque test l'impression de le faire pour la première fois !
Le test des listes de mots est aussi classique dans ce domaine, il faut ajouter un mot à chaque fois
à partir d'une liste de 5 mots mémorisés. Les sujets témoins apprennent en moyenne 20 mots en
15 essais, les sujets avec des lésions du cortex temporal apprennent au maximum 10-12 mots
malgré un grand nombre d'essais.
L'amnésie antérograde est proportionnelle à l'importance des lésions du lobe frontal (ce que l'on
retrouve aussi dans la maladie d’Alzheimer)
Un autre test, le paradigme de reconnaissance différée avec non appariement (DNMS = Delayed
Non Matched to Sample) est très utilisé pour tester les capacités cognitives des chimpanzés. Il
consiste à placer devant l'animal un objet qui est récompensé. Après un délai variable (de
quelques secondes à quelques minutes) pendant lequel l'objet n'est pas visible, on propose à
l'animal le même objet associé à un objet nouveau. La bonne réponse va consister à choisir
l'objet nouveau. Cette tâche est parfaitement maîtrisée par un singe normal (90% de bonnes
réponses), même avec un délai de plusieurs minutes, mais chez l'animal lésé l'oubli augmente
avec le délai. Cela traduit un déficit dans la mémoire de l'objet objet récompensé [Fig. 19-9 et
19-10].
Système neurocognitif :
- on trouve dans le cortex temporal du mouton des neurones qui réagissent à des stimuli
significatifs pour un mouton comme d'autres moutons (augmentation de la réponse si
augmentation de la taille des cornes), le berger et le chien (Kendrick 1994). Ces cellules codant
pour divers types de réponses sont appelées cellules facio-sensibles. L'univers visuel du mouton
est limité, mais il est mémorisé par des neurones spécialisés du cortex temporal.
- le singe est un animal très visuel, le cortex temporal inférieur permet les discriminations
visuelles. Il existe aussi chez le singe des cellules facio-sensibles dans cette zone. Elles sont peu
nombreuses, 5% des neurones et permettent le codage des faces des autres singes de la troupe. Si
on présente des images de différents singes ou de vues de face, de profil, des yeux, des aires
différentes vont s'allumer en RMN ! Il y a reconnaissance des visages familiers mais aussi des
signaux de menace. Il y a donc la possibilité d'attribuer des intentions à l'autre [Fig. 19-5].
- attention visuelle conjointe : l'animal est capable d'orienter son regard vers un endroit fixé par
un congénère. Cela existe chez les chimpanzés et les gorilles, probablement chez les macaques.
Cela signifie que l'animal est capable de deviner les centres d'intérêts d'un autre, c'est le début de
la "lecture de l'esprit". Cette aptitude apparaît très tôt chez le bébé humain, vers 12 mois, elle est
liée à la maturation du cortex temporal.
- prosopagnosie chez l’homme : incapacité à reconnaître les visages familiers, même des parents
les plus proches. Ce trouble est souvent associé à d'autres anomalies de reconnaissance (le
fermier ne reconnaît plus ses vaches individuellement, l'automobiliste ne reconnaît plus sa
voiture). Ces déficits sont dus à une dégénérescence du cortex temporal droit. Le malade
présente cependant des RED (réponses électrodermales) en regardant une image de visage, ce qui
montre que le cerveau la "reconnaît" mais il n'exprime pas d'identification.
5. Cortex frontal
Il est très développé chez les mammifères, et hypertrophié chez l'homme. On y trouve en
particulier l'aire de Broca, à gauche, ou aire du langage dont les lésions entraînent des aphasies.
Le cortex frontal, et en particulier la partie préfrontale, est une zone associative par excellence, il
n'y a pas de projections sensorielles directes. Son rôle est demeuré longtemps inconnu, on
beaucoup progressé avec la RMN et la TEP [Fig. 19-15/16].
Les lésions bilatérales du cortex préfrontal chez le ouistiti affectent fonctions cognitives, il n'y a
plus de jeu, plus d'épouillage, plus de sexe, plus de hiérarchie envers les autres animaux du
groupe, comme si le " savoir social " du singe était perdu.
On vient de découvrir que la taille du néocortex des primates est proportionnelle à la taille de
leurs groupes sociaux. L'explication évolutionniste veut que le développement du néocortex
favorise les contacts entre individus, notamment sous forme d'épouillage (grooming) dont on sait
qu'ils procurent du plaisir. Il faut pour cela que les individus se connaissent et s'apprécient, ce
que permet le néocortex et notamment la région frontale, spécialisée dans la sociabilité. Une
autre étude indique que le temps passé en grooming est corrélé avec l'importance du groupe, ce
temps peut atteindre 15% pour des groupes de 50 individus. Cette taille de groupe semble un
maximum chez les primates. On ne connaît pas la taille des premiers groupes humains, mais on
peut en estimer la valeur à partir de celle que l'on a mesurée dans les sociétés modernes de
chasseurs-cueilleurs. La dimension moyenne semble se situer autour de 150 individus. Si l'on
extrapolait aux humains les 15 % du temps passé par les chimpanzés en activité de grooming
pour un groupe d'environ 50 individus, il faudrait admettre que ceux-ci occupent 45 % de leur
temps à s'épouiller. Ce serait désastreux sur le plan adaptatif, les chasseurs-cueilleurs ne pouvant
plus bénéficier des avantages du nombre dans le partage des tâches. C'est ici que la taille du
néocortex prend toute son importance en permettant l'invention du langage articulé, outil de
cohésion sociale, ce qui permet l'augmentation de la taille des groupes (d'après J.-D. Vincent, La
Chair et le Diable).
- région supraorbitale : contrôle des réponses émotionnelles
- région latérale : processus attentionnels. Si l'on soumet un singe à des tâches de mémorisation
de cibles sur un écran, c'est cette zone qui intervient. La mémoire de travail est donc située le
cortex frontal (elle est cependant en relation avec les cortex pariétal et le cortex temporal
inférieur!)
- tâches de reconnaissance différée avec non appariement (voir plus haut) : le cortex préfrontal
intervient aussi [Fig. 19-18].
L'activité des neurones du cortex préfrontal pendant la durée de rétention de l'information, par ex
20 secondes, est un bon indice de la mémorisation. Si le neurone devient inactif, l'animal se
trompe. L'hippocampe permet la comparaison des stimuli en association avec le cortex temporal,
le cortex frontal les récupère pour les utiliser dans les tâches cognitives.
Apprentissage de règles = "learning sets" ou "apprentissage à apprendre". Ces tâches
correspondent à l'apprentissage d'une règle : quand l'animal a réussi une tâche (par exemple
choisir l'objet identique à un modèle), on fait une inversion de consigne (choisir l'objet différent).
Avec la répétition des tâches, l'animal doit améliorer sa performance et dès qu'il commet une
erreur il va rectifier son choix. C'est impossible en cas de lésions du cortex préfrontal. Celui-ci
intervient donc dans les tâches cognitives complexes.
- chez l’homme :
Les humains affectés de lésions préfrontales sont normaux, ils conservent leur intelligence mais
ont de graves problèmes de personnalité : inconstance émotionnelle, incapacité de gérer son
temps, de raisonner et prendre des décisions appropriées, etc. On a l'exemple de Phineas Gage*
devenu dépravé ou Elliot, et un autre cas plus récent décrit par Damasio dans les années 1970
(Le Monde 22 sept. 2000). Il y a absence d'appréciation du passé émotionnel.
* On pourra voir " Sur les traces de Phineas ", documentaire d’Arte, 1998 (cf. Télérama, n°2543,
7 oct. 1998)
Test de Wisconsin
C'est un test de tri de cartes. Le sujet tire des cartes qu'il doit placer en piles. L'expérimentateur
lui dit si le choix est bon ou non, c'est un apprentissage d'une règle de classement (selon le
nombre, la couleur ou la forme). Quand le sujet a compris la règle choisie par l'expérimentateur,
celui-ci modifie la règle. En principe la découverte de la nouvelle règle est rapide, et de plus en
plus rapide (cf. les "learning sets" chez l'animal). Les personnes âgées n'y arrivent pas, les
patients avec des lésions frontales non plus, on retrouve la persévération dans l'erreur (cf.
hippocampe). Ce phénomène existe aussi dans les maladies neurodégénératives du vieillissement
La caméra à positons et la RMN ont permis des avancées significatives dans la connaissance du
cortex frontal. Cela permet de dissocier la mémoire de travail de la mémoire de référence.
- Si on présente au sujet un stimulus visuel (animal), la reconnaissance de l'animal met en jeu le
cortex occipital visuel mais si on demande aussi à c esujte d'énoncer un verbe à la présentation
d’un stimulus (ex : poisson -> pécher) cela augmente l'activité du cortex préfrontal. De même si
on demande au sujet si l'animal est dangereux, le cortex préfrontal devient actif.
- On a découvert récemment que le lobe frontal est associé au rire et aux pensées joyeuses ainsi
qu'à la tristesse (Le Monde 22 sept. 2000).
La capacité à prédire et expliquer le comportement d’autres humains en termes d’états mentaux
qui leur sont attribués est ce que l’on appelle la lecture de l’esprit (de la Théorie de l'esprit ou
TOM Theory Of Mind - Premack et Woodruff 1978). La lecture de l’esprit pourrait exister chez
les singes capables de mentir en fonction d’intentions attribués à un humain ou à un congénère.
La perception du monde chez l’enfant se fait en 2 étapes : perception physique (1 an), puis
perception des états mentaux (3 / 4 ans). On peut vérifier cette aptitude par le test de la balle
(Test de Sally-Anne) : le sujet du test voit un personnage baptisé Sally cacher une balle dans un
panier, puis s'en aller. Un second personnage, Anne qui a vu Sally cacher la balle, la prend et la
cache dans une boîte située à côté. Sally revient. On demande alors au sujet où il pense que Sally
va aller chercher sa balle. Les enfants de moins de 3 ans désignent l'endroit où la balle est
effectivement placée, c'est-à-dire la boîte. Cela signifie qu'ils ne font pas la différence entre leur
propre connaissance et celle d'un autre (Sally). Le mensonge est impossible à ce stade. De même
un enfant autiste ne donne pas la bonne réponse.
"Je ne sais pas pourquoi je crois toujours que, si je sais quelque chose, tu dois le savoir toi aussi."
Deegie s'adressant à son promis dans "Les chasseurs de mammouths, Les enfants de la terre 3,
Jean M. Auel, Pocket 3267)
Psychochirurgie : on se rappellera les lobotomies frontales pratiquées en psychochirurgie, dont
l'effet est de supprimer toute personnalité au sujet. Cela se comprend en fonction de ce que l'on
vient de voir sur le rôle du cortex préfrontal.
Conclusions. Le cortex préfrontal est très important en neuropsychologie : mémoire de travail,
traitement de l'information, organisation comportementale, attention. La mémoire de travail
correspond au stockage temporaire des informations et à la réactualisation de celles déjà stockées
par élimination des données non pertinentes (différent la mémoire de référence où sont stockées
les informations). Les lésions du cortex préfrontal perturbent la mémoire de travail, notamment
les tâches avec effort et attention soutenue, compréhension et raisonnement. Les mécanismes
neuroniques impliqués sont cholinergiques. Ainsi l’état des patients atteints de la maladie
d’Alzheimer est amélioré par la tacrine, une anti-acétlycholinestérase (amélioration provisoire).
6. Cortex pariétal
Les tâches de fixation visuelle font intervenir le cortex pariétal. Si les yeux fermés on pense à
l'image il y aura même activation de ce cortex en absence de stimulus [Fig. 19.19].
Conclusions. Selon Damasio, le cerveau réagit en fonction de nos perceptions et sur de que nous
savons, mais aussi sur ce que nous ressentons, autrement dit nos émotions. C'est ainsi que se
construit la conscience du monde qui nous entoure (Le Monde 22 sept 2000).
Retour en début de cours
III- Mécanismes neurobiologiques de l’apprentissage et de la mémoire
Rappelons qu’il y a deux phases dans la formation des souvenirs :
- une phase initiale de mémoire immédiate ou mémoire à court terme (les psychologues parlent
de mémoire de travail) qui est altérée facilement,
- et une phase ultérieure où les souvenirs sont consolidés, qui aboutit à la mémoire à long terme
ou mémoire de référence.
1) La mémoire à court terme
- mise en évidence par un agent perturbateur
Si l'on soumet des rats à une narcose (anesthésie) dans la minute qui suit une séance
d'apprentissage en boîte de Skinner, on entraîne une amnésie qui est quasi totale, les effets
amnésiants de l'anesthésie diminuent avec l'intervalle qui la sépare de la fin de l'apprentissage.
Avec un délai de 6 minutes l'anesthésie n'a plus d'effet. Il y a donc une phase de traitement
précoce de l'information qui dure moins de 6 minutes. C'est ce que l'on observe après une
anesthésie générale ou un accident avec coma, où l’on oublie ce qui s'est passé juste avant. Un
électrochoc a des effets plus importants puisqu'il peut effacer des souvenirs pouvant porter sur
les deux années précédentes.
Ce phénomène est bien connu chez tous les animaux. Chez l'abeille, l'ouvrière nouveau-née
apprend à reconnaître l'odeur de la reine dans les jours qui suivent l'éclosion imaginale. Une
anesthésie au CO2 élimine cet apprentissage, qui peut alors être remplacé par un autre.
- stimulation de la formation réticulée : la formation réticulée a un rôle important dans le
maintien du niveau de vigilance de l'organisme (voir cours 2ème semestre). Si on stimule la
formation réticulée pendant la phase de consolidation, on augmente sensiblement la rétention.
Cela signifie que le traitement de l'information est plus efficace si le cerveau est plus actif.
2) La mémoire à long terme
a) Bases moléculaires de la mémoire
On a longtemps cherché des molécules de mémoire. On retrouve souvent cette idée dans de
nombreux livres de science-fiction (par ex. Total Recall, livre de Philip K. Dick, 1966, Ed 10/18
: voyage spatial avec une piqûre!).
Cette quête a pris plusieurs formes : la plus simple consistait à analyser le cerveau avant et après
l'apprentissage, on a essayé d'isoler et de transférer des molécules de mémoire, on a aussi utilisé
des moyens indirects (perturbations de la synthèse de molécules dans les neurones).
Hyden (suédois, 1962) a constaté que le cerveau de rats soumis à un parcours acrobatique avait
des noyaux de l'équilibration plus riches en ARN. Hyden a alors émis l'hypothèse que la
mémoire pouvait être codée chimiquement par des macromolécules. Cette hypothèse a été
reprise ensuite par de nombreux auteurs. C'est ainsi que Ungar (1965) a découvert une molécule
de la peur de l'obscurité chez la souris, qu'il a appelé la scotophobine. Le rôle de cette molécule
n'a jamais été confirmé par d'autres laboratoires. Aucun travail n'a permis de démontrer un
codage moléculaire de la mémoire et cette idée a été abandonnée dans les années 1970.
On sait cependant maintenant que la mémorisation s'accompagne de la synthèse de protéines
(donc d'ARN) liée à un travail plus important des cellules nerveuses. Cela peut être montré par
des inhibiteurs de la synthèse des macromolécules. Certains antibiotiques comme la puromycine
par exemple bloquent la synthèse des protéines et empêchent donc la consolidation mnésique
sans effet sur la mémoire immédiate chez la souris [Fig. 20.25]. Cela a été retrouvé chez
l'homme où l'on a observé le même effet ! Chez le poussin, l'empreinte est impossible en cas de
traitement avec ces antibiotiques.
b) Sommeil et mémoire : rôle du sommeil paradoxal
On connaît la fonction réparatrice du sommeil (sécrétion de GH – Growth Hormone ou Hormone
de croissance), mais mémorise-t-on pendant le sommeil ? Aldous Huxley, dans "Le meilleur des
mondes" (1932) décrivait un monde où l'on peut tout apprendre par hypnopédie ou suggestion
pendant le sommeil. Jusqu'en 1955 on a cru que c'était possible, de nombreux travaux ont été
présentés à l'appui de cette thèse. Des contrôles avec EEG ont remis en cause ces données et
l'idée a été abandonnée à cette période : il n'est pas possible d'apprendre en dormant !
Cependant on connaît bien maintenant les effets positifs du sommeil sur la fixation mnésique si
un sujet peut dormir tout de suite après un apprentissage, les performances de rappel seront
supérieures. Le sommeil paradoxal semble impliqué : si on réveille le sujet juste pendant son
sommeil paradoxal, la rétention est moins bonne surtout si la tâche est compliquée. Le sommeil
est organisé en cycles de 60 à 90 minutes de sommeil lent suivies de 10 minutes de sommeil
paradoxal (SP). Les cycles ont tendance à se raccourcir avec plus de SP, le rêve apparaît dans la
dernière phase. Le SP est une phase d'immobilité complète sauf au niveau des yeux (REM, rapid
eyes movements), il s'accompagne d'ondes thêta identiques à celles qui apparaissent chez
l'animal éveillé (voir hippocampe).
Expériences :
- la privation de SP est une torture abominable, si on réveille systématiquement un homme au
moment où il entre en SP, très rapidement il va sombrer dans la folie. On peut placer un rat sur
une plate-forme très étroite au dessus d'un bac rempli d'eau. Dès qu'il sombre dans le SP il n'a
plus de tonus et va tomber dans l'eau, ce qui le réveille*. Il devient très vite "fou".
* Les chimpanzés tombent de leur branche pendant qu'ils rêvent (Roy Lewis, Pourquoi j'ai
mangé mon père, Pocket 1994)
- on peut observer des modifications de SP après l'apprentissage, le SP peut augmenter de 30 à
60% après une tâche complexe, les animaux qui échouent dans l'apprentissage ne montrent pas
cette augmentation. Ce phénomène a été retrouvé chez les bébés de 6 mois soumis à un
conditionnement. Il existe des souches de souris qui ont un taux spontané faible de SP, et
corrélativement elles apprennent mal.
- chez le nourrisson le SP est particulièrement important, il représente plus de 50% du temps de
sommeil. C'est une période où il découvre, invente et apprend le monde !
Le SP semble donc correspondre au travail du cerveau pendant la période de consolidation
mnésique. On peut penser que le cerveau revit les évènements de la journée, ce qui pourrait être
un des rôles importants du rêve.
Le dauphin ne dort que d'une moitié du cerveau à la fois, ainsi le corps garde suffisamment de
tonus pour se maintenir à la surface de l'eau. En revanche il ne rêve pas (absence totale de
sommeil paradoxal)
3) Phénomènes synaptiques chez les invertébrés (Aplysie)
L’aplysie de Californie est une limace de mer, très étudiée par les neurobiologistes car son
système nerveux central est simple avec quelques milliers de neurones tous identifiés
(morphologie, connexions, médiateur libéré), dont certains sont géants. Éric Kandel (prix Nobel
2000) a beaucoup étudié cet animal à partir des années 1960.
On a pu montrer chez cet animal des modifications du fonctionnement des synapses (Kandel
1976).
a) Habituation et sensibilisation chez l’aplysie
L’aplysie respire par des branchies (appelées aussi l’ouie) qui sont protégées par un capuchon, le
manteau. Le réflexe de retrait des branchies est bien connu : si on excite le siphon ou le manteau
de l'animal par un jet d’eau on observe une contraction des branchies qui lui permet de se
protéger.
Le réflexe est déclenché par l'activation d'un circuit monosynaptique au niveau du ganglion
abdominal, celui-ci comporte seulement 24 neurones sensoriels à acétylcholine. Le neurone
sensoriel transmet le message directement au motoneurone qui commande la contraction et
permet le retrait des branchies [Fig 20.5/6].
Habituation : si on fait une série de stimulations toutes les 10 secondes directement dans le corps
cellulaire du neurone sensoriel, on constate que l'activité du neurone sensoriel reste stable mais la
réponse du motoneurone baisse (les PPSE diminuent), le réflexe finit par disparaître [Fig 20.7].
L'habituation est donc un phénomène lié à la modifcation du fonctionnement de la synapse entre
le NS (neurone sensoriel) et le motoneurone.
Fonctionnement de la synapse : on trouve 3 types de canaux qui sont activés lors de l'arrivée du
potentiel d'action [Fig. 5.8].
- les canaux à K+ qui règlent la sortie potassium ;
- les canaux à Na+ pour l’entrée du sodium ;
- les canaux à Ca++ sous influence des canaux à K+ : l'ouverture des canaux à
potassium entraîne la fermeture des canaux à calcium. Or le calcium est permet la
libération du neurotransmetteur par les vésicules synaptiques.
Lors de l'habituation, la répétition des influx entraîne une ouverture des canaux à K+ donc la
fermeture de l'entrée de calcium. En manque de calcium, il apparaît une inhibition du bouton
synaptique qui ne peut plus libérer le neurotransmetteur. L'arrivée d'un influx nerveux sera
inefficace, il y a habituation. L'habituation est donc un processus présynaptique : c'est le neurone
présynaptique qui devient moins efficace (le nombre de quanta de neuromédiateur libérés est
plus faible).
Sensibilisation : un bref stimulus électrique sur la tête de l’aplysie entraîne un retrait des
branchies important. Après cette stimulation, l'activation du siphon par un jet d'eau provoque un
retrait plus important de l'ouie : cela correspond à la définition de la sensibilisation où un
stimulus devient plus efficace. Ce phénomène est lié à un interneurone facilitateur à sérotonine
(appelé L29) qui vient coiffer le bouton synaptique du neurone sensoriel [Fig. 20.8].
L'interneurone facilitateur libère donc de la sérotonine qui est capturée sur la membrane du
neurone sensoriel par un récepteur spécifique associé à une protéine (protéine G). Cela entraîne
la libération d'AMPc (AMP cyclique = messager intracellulaire) dans ce neurone sensoriel. Par
toute une série de réactions chimiques cela aboutit à la fermeture des canaux à potassium et donc
à l'ouverture canaux à calcium. La libération des vésicules synaptiques est donc favorisée [Fig
20.9= Fig 20.12a et Fig 20.10].
Ces phénomènes peuvent être reproduits en laboratoire sur des cultures de neurones d’aplysie.
b) Apprentissage associatif chez l’aplysie
Un conditionnement pavlovien est possible chez l’aplysie : le stimulus conditionnel est un jet
d’eau peu efficace, le stimulus inconditionnel un choc électrique qui provoque le retrait des
branchies (et dont on a vu précédemment qu'il a un effet sensibilisateur). Le conditionnement va
consister à associer le SC au SI, après la période d'association le SC à lui seul provoque le retrait
des branchies qui est d'ailleurs beaucoup plus fort qu'un simple stimulus sensibilisateur.
Logiquement, on retrouve les mêmes neurones que précédemment : le SC arrive sur le neurone
sensoriel, suivi immédiatement du SI par l'interneurone facilitateur qui vient coiffer le boton
synaptique du NS [Fig 20.11].
L'arrivée simultanée de ces deux influx provoque des mécanismes biochimiques complexes avec
diverses protéines impliquées, commençant par une activation d'une enzyme, l'adényl-cyclase,
plus importante que celle provoquée indépendamment par chaque stimulus. Ensuite il y a
formation d’AMPc (2nd messager) qui active une autre enzyme, la protéine kinase. Cela entraîne
la phosphorylation du canal potassique qui se ferme et corrélativement l'ouverture des canaux à
Ca2+ , donc une augmentation de libération du neurotransmetteur (Ach) [Fig 20.12b].
Ces phénomènes se retrouvent chez tous les invertébrés, ce qui souligne une convergence
étonnante des mécanismes de l’apprentissage. On les retrouve par exemple chez la drosophile où
de nombreux mutants ont été identifiés. Il suffit que l'un des maillons de la chaîne soit anormal
(par mutation génétique) et tout le système est bloqué, l'animal n'apprend pas. On citera par
exemple chez la drosophile le mutant " crétin " (pas de formation de l’AMPc), ou " navet "
(déficit de synthèse des récepteurs de la sérotonine).
4) Apprentissage chez les vertébrés
Chez les mammifères on connaît maintenant de nombreux exemples de modifications locales du
fonctionnement de neurones.
 Potentialisation à long terme (PLT)
Bliss et Lomo (1973, Norvège) ont découvert dans l’hippocampe de lapin anesthésié qu'un
stimulus électrique tétanisant afférant dans l'hippocampe entraîne une augmentation de
l'excitabilité synaptique, parfois pendant semaines. On peut décrire ce phénomène de la manière
suivante [Fig 20.19] : un neurone pyramidal de l'hippocampe reçoit des afférences de type visuel
(A = vue d'une rose) ou olfactif (B = odeur de la rose, ou C = odeur de l'oignon) et ne réagit pas
particulièrement à ces stimuli. Si on associe la vue et l'odeur de la rose, le neurone va par la suite
réagir à l'un ou l'autre des stimuli seuls, il a donc changé de "comportement" et ainsi "mémorisé"
l'oduer qui correspond au stimulus visuel.
Ce phénomène a été retrouvé dans de nombreux endroits du cerveau, par ex. dans le cortex
piriforme (olfactif) des rongeurs . Il semble n'exister que chez les vertébrés à sang chaud.
On peut le reproduire sur des tranches d’hippocampe in vitro comme on l'a décrit plus haut. Le
neurone présynaptique est glutaminergique (le neurotransmetteur est le glutamate, GLU) et les
récepteurs post-synaptiques (NMDA, N-Méthyl-D-Aspartate) sont normalement inactifs.
La PLT s’accompagne d’une augmentation de la concentration de Ca++. Lors de l'arrivée d'une
stimulation il y a ouverture des canaux à sodium et potentiel d'action normal. Si une 2ème
stimulation arrive immédiatement sur la cellule encore dépolarisée, cela provoque l'ouverture des
récepteurs à NMDA et l'entrée massive de Ca++ dans la cellule post-synaptique ainsi que la
modification de la perméabilité au sodium, donc le neurone devient plus sensible. Deux voies
sont possibles pour ce phénomène : modification d'un autre récepteur au glutamate (AMPA) ou
activation d'un messager rétrograde qui active la terminaison présynaptique [Fig. 20.20].
La PLT dure au moins deux semaines et peut-être toute la vie ?
Voir "The winter's tale" de Shakespeare : Leontes, roi de Sicile finit un verre de vin et aperçoit
au fond du verre une araignée signe de mort. A partir de cet instant le vin est à tout jamais signe
de poison dans votre mémoire.
 Dépression à long terme (DLT)
C'est le phénomène inverse de la PLT : dépression de l'activité des neurones. On l'observe dans
le cervelet avec les cellules de Purkinje qui reçoivent des stimulations des fibres parallèles et des
fibres grimpantes. Cela entraîne une baisse de l'efficacité des récepteurs au glutamate (ce sont
des récepteurs appelés AMPA).
 Rôle du monoxyde d’azote (NO)
Ce gaz est un poison violent qui est libéré à faible dose par les synapses. Il se comporte alors
comme messager intercellulaire rétrograde qui agit sur la fibre présynaptique. Cela modifie les
PLT ou DLT.
À forte dose il est responsable de la mort cellulaire et pourrait être un agent important de la
sénescence. Le CO aurait les mêmes effets.
 Relations avec l’apprentissage :
On dispose maintenant de nombreux arguments pour affirmer que la PLT et la DLP permettent
l'apprentissage chez les mammifères :
- La PLT est liée au rythme thêta dans l’hippocampe, en relation avec le sommeil paradoxal où
réapparaît ce rythme. On a vu qu'il s'agissait d'une période très importante pour la consolidation.
- Si un animal est élevé en milieu enrichi, cela augmente le nombre de récepteurs à GLU dans
l'hippocampe, c'est-à-dire que les capacités d'apprentissage plus fortes sont liées à des
possibilités supérieures de PLT.
- Dans les apprentissages spatiaux impliquant l'hippocampe, la PLT semble importante. Par
exemple dans la plate-forme à trous où l'animal doit localiser et mémoriser l'emplacement d'un
trou contenant une récompense, il y a parallèle entre oubli et PLT. Si l'on bloque les récepteurs à
NMDA (récepteurs du glutamate) l'apprentissage spatial devient impossible dans la piscine de
Morris.
- Enfin la PLT et la DLP se retrouvent au niveau du néocortex, ce qui semble nécessaire
expliquer la mise en place de la mémoire déclarative.
Conclusions. On peut maintenant réellement considérer que la synapse est le véritable lieu
d'apprentissage et de mémoire grâce à ses propriétés de plasticité. La synapse est inhibée ou
activée en fonction des évènements et des contingneces entre évènements, elle en garde donc la
trace. Ces phénomènes correspondent à des mécanismes universels dans le règne animal. Le
calcium y joue un rôle prépondérant.
Introduction
La conception de l'apprentissage
L'objet d'étude qui nous rassemble dans cette UE est l'apprentissage. L'apprentissage
est concerné dés qu'un formateur doit élaborer, construire, un plan dans lequel les
formés ont nécessairement quelque chose à apprendre.
Cette conception de l'apprentissage peut être construite suivant plusieurs voies :
- la voie introspective : un travail sur soi va nous permettre de déterminer notre
propre conception de l'apprentissage et de constater qu'elle a été construite à partir de
notre propre expérience existentielle.(" je suis ce que je suis parce que j'ai appris,
j'apprends, j'apprendrai " ; la pratique du formateur est influencée par son expérience
d'apprenant)
- la pratique sociale : cette conception de l'apprentissage dans le social s'exprime à
travers des lieux communs, des idées reçues. Les professionnels de la formation
doivent réfléchir à ce qu'est apprendre et ne pas faire de ces lieux communs des
vérités.
Cependant, comme nous le rappellent Donnadieu, Genthon et Vial dans leur écrit
intitulé Du sens commun à la théorie, (Introduction du Corpus sur l'Apprentissage Licence ) " le sens commun intéresse la recherche comme départ dans lequel viennent
puiser les théories pour définir leurs questionnements et élaborer des conceptions ".
- Les limites : il convient de ne pas confondre la pratique sociale dans laquelle on
apprend et l'apprentissage qui est un processus de type psyco-cognitif et
comportemental (la linguistique anglaise ne confond pas teaching et learning alors
que la langue française ne fait pas de distinction terminologique).
Notre fonction de formateur nous demande de connaître les liens entre ce processus
d'apprentissage et les réalisations de l'apprentissage (qui se font dans l'enseignement,
la formation, l'évaluation, l'éducation par la famille…). Les Recherches en Sciences
Humaines vont nous y aider car elles donnent des modèles explicatifs du processus
d'Apprentissage et des modèles de situations dans lesquelles on apprend.
Chapitre I - Découvrir les théories de
l'apprentissage.
Quatre questions vont nous permettre de construire la conception de ce qu'est
apprendre. Notre expérience d'apprenant va nous aider à répondre à ces questions.
1 - Qu'est-ce qu'apprendre ?
Les chercheurs en Sciences humaines tentent de construire ce processus par lequel un
sujet apprend.
Il convient au préalable de définir ce qu'est apprendre.
C'est la psychologie qui s'est intéressé à cette question. Elle propose deux
épistémologies de l'apprentissage.
a) Le constructivisme
Jean Piaget est un psychologue et pédagogue genévois qui va développer dès 1925,
les théories dites constructivistes,Ses travaux portent sur la construction des
connaissances au cours du développement biologique de l'Homme.
Apprendre c'est construire des connaissances au cours de son développement.
Cette construction suppose que chaque sujet acquiert des outils conceptuels
(mentaux) qui lui permettent de comprendre le monde dans lequel il est et de
s'approprier les objets de ce monde. C'est parce que l'homme est actif qu'il acquiert
des connaissances.
Jean Piaget centre ses recherches sur une modélisation que l'on nomme la
psychologie cognitive.(La psychologie cognitive est une branche de la psychologie .
C'est, selon l'auteur, la psychogénèse de la connaissance.)
Pour Piaget, il ne suffit pas de voir, de percevoir (théorie empiriste). Il faut agir,
expérimenter
Apprentissage = Avoir les outils conceptuels (modèles théoriques) + Expérimenter
(situations)
Un modèle théorique ne permet pas de déduire un modèle pratique (mis à part dans le
conditionnement/dressage). Il donne un point de vue, pas une recette. Il permet de
comprendre le phénomène mais n'établit pas de vérité.
La connaissance des modèles théoriques permet l'intelligence (au sens intelligible) ; il
convient ensuite d'y rajouter sa propre expérience.
L'épistémologie constructiviste des modélisations de ce qu'est apprendre est
comportementaliste.
b) L'empirisme béhaviouriste
Le béhaviorisme est également comportementaliste.
Apprendre c'est construire un comportement adapté à un éco-système
Dans la théorie béhovioriste, le modèle de base de l'aprentissage conditionné est
simple, nous rappellent B. Aumont et M. Mesnier : à une stimulation de
l'environnement, le sujet réagit par des comportements considérés uniquement dans
leur aspect observable en relation avec des conditions externes.
Le béhaviorisme est un modèle du conditionnement
Le champs d'étude de la psychologie objective a donc développé deux points de vue à
la fois différents et complémentaires de l'aprentissage. Il pose que l'on observe jamais
que des comportements : " on ne constate jamais la présence d'un apprentissage, on
conclut à son existence à partir de la comparaison de deux ou plusieurs
comportements, que l'on a observés dans des conditions déterminées " écrit l'auteur
comportementaliste Le Ny, dans Le conditionnement et l'apprentissage.
c) D'autres champs d'étude proposent des modélisations sur l'apprentissage.
Pour les sciences cognitives, le processus d'apprentissage développé par un humain
est spécifique à l'humain et n'est pas valable forcément pour tout le monde vivant
(animal).
La construction de la connaissance dans le cerveau humain est étudiée par les
neurosciences qui ont connu un essor prodigieux : elles cherchent à améliorer la
connaissance des mécanismes du cerveau sur le plan thérapeutique, psychologique
(mémoire, acquisition des connaissances) et celui du comportement.
L'apprentissage intéresse aussi les champs d'études de la biologie, la sociologie,
l'ethno-méthodologie (qui distingue connaissance pratique et connaissance savante)
…etc.
Les chercheurs (Varella, Laborit…) de ces diverses branches formulent des concepts
nouveaux dans le domaine de l'apprentissage.
2 - Comment apprend-on ?
Dans quelles situations, dans quelles conditions apprend-on ?
On apprend en permanence, en marchant, en mangeant …dés que l'on naît. Ces
apprentissages sont liés aux conditions existentielles de l'Homme : elles assurent la
reproduction de l'espèce, permettent sa conservation dans l'environnement.
Il existe également un apprentissage qui est délibéré. Ces deux modes d'apprentissage
sont distingués par la théorie. En pratique, ils se relient.
a) l'Apprentissage "par frayage" ou spontané
C'est l'apprentissage existentiel (marcher, manger). Notre survie dépend de lui. On
apprend par la vie à se frayer un chemin, tels les poissons.
La psychologie se préoccupe de modéliser cet apprentissage spontané.
L'Homme a inventé d'autres objets d'apprentissage que ceux liés à la survie de
l'espèce (les mathématiques, la peinture, l'écriture…). C'est dans ce cas,
l'apprentissage délibéré qui concerné.
b) l'Apprentissage délibéré
Il est assuré par les institutions, par l'école…
Pour apprendre les mathématiques, par exemple, on est obligé de s'arrêter,
l'apprentissage par la vie ne suffit pas. Il faut apprendre par les études.
Cet apprentissage délibéré, qui implique un projet d'apprendre, se sert de la
modélisation expérimentale.
Dans le cadre de cette UE, nous essayerons de comprendre les liens qui existent dans
l'apprentissage délibéré entre la pratique sociale et le processus d'apprendre.
Les Sciences de l'Education s'intéressent aux relations de l'Homme avec les pratiques
sociales où l'apprentissage est délibéré : apprentissage et formation, apprentissage et
enseignement, apprentissage et évaluation, apprentissage et éducation…
3 - Pourquoi apprend-on ?
Que vise l'Apprentissage ?
On peut décider d'apprendre pour s'adapter à notre environnement culturel, à notre
vie sociale…
On peut aussi apprendre pour créer. En effet, on créé toujours à partir de formes
existant déjà. Le travail de création (et non de créativité) doit toujours à la tradition.
Nous verrons dans un des paragraphes ci-dessous (consacré aux schèmes) qu'il
convient de réutiliser ce qui a été gratifiant.
4 - Qu'est-ce qui montre que l'on a appris ?
Suivant la place que l'on occupe pour évaluer ce qui a été appris, on a des réponses
différentes.
a) Du point de vue de l'institution
Si l'institution se pose la question suivante : est-ce que les apprenants ont appris ? elle
va subordonner sa réponse à ses attentes. Dans ce contexte, la restitution de ce qui a
été appris doit être concordant avec les objectifs de l'institution. Ce principe
correspond à l'idée qu'apprendre c'est intégrer en l'état des savoirs qui sont transmis.
Quand il restitue ce qu'il a appris, le formé personnalise forcément.
Pour évaluer ce qui a été " appris " par ses formés l'institution utilise un test
(autrement appelé interrogation écrite ou orale, examen…etc). On est là dans une
logique d'évaluation dite " logique du contrôle ".
b) Du point de vue de l'apprenant
Il doit se poser la question lui-même (qu'est ce qui montre que j'ai appris, que je suis
en train d'apprendre… ?).
Cette capacité à restituer un savoir ne montre pas qu'il a appris. C'est quand il se sert
de ce qu'il a appris qu'il sait qu'il a appris. (Ce qui montre que j'ai appris, c'est quand
je vais être dans l'action et, que je pourrais faire quelque chose avec ce que j'ai
appris). Seul le formé peut dire qu'il a appris.
C'est la question de l'Evaluation.
Conclusion
Le chapitre suivant s'intéresse aux modèles de l'apprentissage dans le champ d'étude
de la psychologie afin d'aider les futurs professionnels de la formation que nous
sommes à comprendre ce qu'est apprendre.
" Théoriser, élaborer des modèles de l'apprentissage c'est " expliquer davantage pour
comprendre mieux " ".
Donnadieu, Genthon et Vial dans leur écrit intitulé Du sens commun à la théorie,
(Introduction du Corpus sur l'Apprentissage - Licence )
L'apprentissage dans le champs de la psychologie.
Deux principaux courants de pensée émettent des hypothèses et modélisent des
théories de l'apprentissage : le béhaviorisme et le cognitivisme
1 - Le Béhaviorisme et les théories du conditionnement
Le Béhaviorisme est un courant de pensée plus qu'une théorie.
Madeleine Grawitz le définit dans son ouvrage sur les Méthodes sociales :
Le béhaviorisme " insiste sur la nécessité de fonder la psychologie sur des données
observables : les stimuli, frappant les organes des sens et les conduites tenues en
réponse. "
Il existe plusieurs théories dans le champ du béhaviorisme (les théories
associationnistes, environnementales et les théories comportementales.
La pensée béhavioriste considère donc que les comportements des individus sont des
réactions à des stimuli, venus du monde extérieur.
En cela, elle a modifié les rapports entre la psychologie (qui s'intéresse aux réactions
des stimuli naturels) et la sociologie (qui étudie les stimuli sociaux).
Les béhavioristes découvrent à travers des expérimentations sur des animaux en
laboratoire des conditions d'apprentissage. Cette série de travaux scientifiques met en
évidence l'influence de l'environnement sur le comportement. Le terme de
conditionnement évoque les travaux de Pavlov.
a) Les travaux de Pavlov ou le conditionnement répondant
En 1890, Pavlov rend compte d'une expérimentation à laquelle il s'est livré avec des
chiens :
Un chien qui salive quand on lui présente de la poudre de viande . salivera par réflexe
dés qu'il entendra le tintement de la clochette qui était associée à chaque fois qu'on
lui présentait la poudre de viande.
Cette expérimentation montre l'importance de la mise en condition dans l'association
entre Stimulus et Réponse:il y a association entre un stimulus et une réponse . Ce
Processus symbolisé par : S R
b)Le conditionnement opérant et Skinner
Le béhaviorisme a inspiré Skinner qui en 1978 élabore sa théorie sur le contrôle du
comportement.
 Skinner rajoute au processus de Pavlov, l'idée de renforcement pour que le
processus S R se vérifie.
 Il déduit de ses nouvelles expérimentations sur des rats et des pigeons, que
tout comportement, qu'il soit adapté ou inadapté (l'animal procède par
tâtonnements pour atteindre la nourriture) s'acquiert suivant le mécanisme du
conditionnement (renforcement : nourriture). B. Donnadieu, M. Genthon et
M.Vial, expliquent le conditionnement opérant de Skinner : " (…) pour que le
comportement s'automatise et soit vraiment appris, il faut que soit maintenu la
satisfaction du sujet "
c) Les applications des théories du conditionnement et les critiques qui leur sont
faites
On retrouve les concepts du béhaviorisme dans plusieurs champs d'études consacrés à
l'Homme . Il influence les recherches
 en apprentissage (les quatre facteurs de l'apprentissage développés par
J.Dollard et Millet : Impulsion, Indice, Réponse, Récompense, Renforcement)
 sur le rôle de l'imitation et du renforcement
 (travaux de A. Bandura)
 en éducation, le renforcement positif est bénéfique pour l'apprenant en
situation de formation, de même que l'attention portée à la mise en condition
pour le stimuler
 la thérapeutique utilise de plus en plus fréquemment des expériences
comportementales pour traiter les phobies, malgré les réserves émises quand à
ces thérapies comportementales.
Le béhaviorisme s'intéresse uniquement à l'observable.
Les critiques faites aux béhavioristes leur reprochent de transposer rapidement à
l'Homme des expériences faites en laboratoire sur l'animal. Le béhaviorisme manque
selon eux des modèles et de théories car il privilégie l'expérimentation.
Enfin, M. Grawitz note dans Méthodes des Sciences sociales que " quand elle est
portée à l'extrême, la théorie béhavioriste tend à nier la structure durable de la
personnalité " : ce qui persiste c'est l'habitude qui se crée en réponse à un stimuli de
l'environnement.
2 - Constructivisme et socio-constructivisme
Ces deux courants sont proches et s'intéressent aux rapports qui existent entre le
développement humain et l'apprentissage.
a) le constructivisme et les concepts de Piaget
Jean Piaget est un psychologue et pédagogue genévois (biologiste de formation) qui
va développer dès 1925, les théories dites constructivistes,
Ses travaux portent sur la construction des connaissances au cours du développement
biologique de l'Homme.
Ses théories transposent les modèles du développement biologique à la construction
de la connaissance.
B. Aumont et M. Mesnier définissent la théorie opératoire de l'intelligence de Piaget :
le développement cognitif du sujet s'appuie sur l'action dont les structures communes
(les schèmes) s'appliquent à tout nouvel objet rencontré (phénomène d'assimilation)
jusqu'au moment où des caractéristiques trop nouvelles entraînent une accomodation
et donc une modification du système de compréhension.
Tentons de définir les différents concepts piagétiens ...
l'adaptation
Pour Piaget, dans la " boite noire " se construit quelque chose qui va améliorer notre
réponse par rapport à la situation donnée.
C'est sa capacité d'adaptation qui permet à l'homme d'assurer sa survie et d'évoluer.
L'adaptation est un processus, une transformation.
l'assimilation / accommodation
L'assimilation est l'incorporation, par l'organisme, d'éléments nouveaux. (ici
apprendre, c'est assimiler des nouvelles informations).
Elle inclut l'utilisation des objets et les associations (psychologiques).
L' accommodation se fait par rapport à l'environnement, au milieu dans lequel évolue
l'individu.
Ce double processus montre que l'Homme est perpétuellement en phase de tension
(équilibrations / rééquilibrations).
les schèmes
Les schèmes sont les structures communes qui se construisent en nous, les opérations
mentales qui se créent par l'assimilation.
Construire un schème, c'est mettre ensemble des éléments qui ont un lien.
Exemple : le schème d'assimilation est le lien qui existe entre la signification et le but
à atteindre.
Les schèmes sont généralisables à d'autres situations.
On ne détruit jamais de schèmes, ils sont stockés et nous permettent de réutiliser ce
qui a été gratifiant
la construction par paliers
La construction de la connaissance se fait selon Piaget par paliers.
A chaque pallier, selon l'état de maturation (biologique) de l'apprenant, celui ci peut
acquérir certaines connaissances.
Dans son ouvrage sur la psychogénèse des connaissances, l'auteur genévois réfute les
théories sur la préformation des connaissances et note que l'existence de stades
semble témoigner d'une construction continue.
Piaget distingue plusieurs paliers successifs, chacun est nécessaire au suivant
 Une période sensori-motrice antérieure au langage pendant laquelle se
construit une logique des actions.
 La période qui va de l'âge de 2 à 7 ans apparaît la conceptualisation des
actions

De 7 à 10 ans : les opérations deviennent concrètes logiquement structurées
mais toujours liées à la manipulation des objets
 Vers 11/12 ans : une logique propositionnelle hypothético-déductive est
constituée
A chaque palier, de nouveaux éléments vont être assimilés et intégrés aux schèmes
précédents qui eux mêmes ont été conservés et peuvent être réutilisés. (principe de la
réversibilité). Piaget nous donne l'exemple de l'assimilation sensori-motrice qui " ne
consiste qu'à assimiler des objets à des schèmes d'actions, tandis que l'assimilation
représentative assimile les objets les uns aux autres, d'où la constitution de schèmes
conceptuels "Dans notre fonction de formateur, quand nous sommes dans une
situation d'apprentissage nous utilisons certains schèmes qui nous sont pertinents
dans cette situation là : il y accommodation à l'environnement.
Exemple : l'apprentissage d'une langue étrangère
Quand nous avons appris à lire (pas par la méthode globale) nous apprenions à
décomposer les syllabes. Ce schème que nous avons utilisé dans cette situation là ne
nous servira plus quand nous aurons appris à lire. Le jour où nous commencerons
l'apprentissage d' une langue étrangère, nous ferons à nouveau appel à ce schème.
Une phase d'apprentissage favorise d'autres apprentissages. Selon l'état de maturation
du sujet, il y a relations entre les phases.
Pour le constructivisme, la construction de la connaissance suppose que chaque sujet
acquiert des outils conceptuels qui lui permettent de comprendre le monde dans
lequel il est et de s'approprier les objets de ce monde.
La conceptualisation
Quand l'action est liée à la compréhension, il y a conceptualisation (" qu'est ce que je
sais de comment je fonctionne ? ).
La conceptualisation entraîne un travail sur la compréhension laquelle est plus
importante que l'action.
C'est la compréhension qui va permettre la généralisation (pour pouvoir généraliser
ce que j'ai appris, il faut que je l'ai compris).
Piaget évoque la conceptualisation dans son ouvrage
Réussir et Comprendre va nous donner une réussite sans pour autant qu'on la
comprenne.
Selon Piaget, réussir n'est pas forcément comprendre.
La 2ème action va nous construire dans la tête un ensemble de schèmes (une action
comprise est forcément conceptualisée).
Quand il étudie les rapports entre réussir et comprendre, Piaget distingue trois types
d'abstractions :
- " l'abstraction réfléchissante " : on conceptualise dans l'action, simultanément. Il
y a deux processus dans cette abstraction . Le "réfléchissement" : projection sur un
plan supérieur de ce qui est tiré du niveau inférieur et la "réflexion " : en tant que
réorganisation sur le nouveau plan
- " l'abstraction empirique " est concernée quand il y action et réussite sans
compréhension. Ce type d'abstraction concerne les réussites élémentaires qui porte
sur des objets physiques externes au sujet.
- " l'abstraction réfléchie " (ou " pensée réflexive) permet de comprendre en
s'appuyant sur des éléments déjà acquis. C'est" réussir en pensée " ( l'imitation par
exemple). Piaget conclue que " de façon générale, tout réfléchissement sur un
nouveau pallier entraîne et nécessite une réorganisation ". Cette réorganisation
constitue une construction nouvelle.
La conceptualisation est pour l'action l'occasion d'un renforcement
Les régulations
fait appel au processus des régulations dans L'équilibration des structures cognitives
pour expliquer le déroulement du mouvement d'équilibration / rééquilibration.
Les résultats de l'action A vont avoir des effets sur A' (qui est une nouvelle action ;
c'est la suite de l'action A )
Soit A' a un résultat positif et va renforcer l'existant (feed back positif avec
accroissement de l'erreur ou de la réussite). Soit A' a des résultats négatifs et entraîne
une correction de A (feed back négatif avec reconstruction).
Pour le sujet, les régulations sont des réactions aux perturbations qui font aux
obstacles à l'atteinte du but qu'il s'est fixé, c'est à dire obstacle à l'assimilation. Elles
permettent une équilibration.
Notons que la réciproque de n'existe pas : toute perturbation n'engendre pas une
régulation.
L'absence de régulation entraîne soit une cessation de l'action soit une non
modification de l'action.
Dans son ouvrage consacré à l'équilibration des structures cognitives,
(et référencé plus haut),Piaget propose une classification de ces régulations.
Retenons donc que toutes nos actions (opérations de pensée, de faire) nous offrent
l'occasion de remobiliser ce que nous avons construits et ensuite soit de le renforcer
soit de le reconstruire.
Michèle Genthon nous conseille de réutiliser l'existant , ce qui a été gratifiant et
reconstruire une nouvelle organisation ( quand je réussis c'est que j'ai généralisé, j'ai
repris une même démarche que j'ai su faire ). C'est la question du transfert.
Selon la théorie piagétienne, le développement cognitif du sujet est indissociable de
l'action. L'apprentissage trouve sa place dans un processus de déséquilibrations /
rééquilibrations.
Le modèle de Piaget est interactif, constructiviste et systémique
(il pense les choses en système).
b) Le socio-constructivisme et les critiques faites à Piaget
Selon Piaget, l'enfant, qu'il place au centre du monde, est centré sur lui même. Il se
crée une réalité imaginaire et, seul, le développement de sa maturité lui permettra
d'avoir des relations sociales. Un développement biologique minimum est nécessaire
pour qu'il puisse y avoir apprentissage.
De nombreux auteurs s'opposent aux théories piagétiennes : ils forment le
mouvement socio-constructiviste.
On retrouve ces critiques faites à Piaget, dans le texte de M.L. Martinez, Le socioconstructivisme et l'innovation en français.
Les socio-constructivistes reprochent à l'auteur genévois, après s'être servi de ses
travaux et avoir reconnu leur dette à son égard, son épistémologie individualiste.
Selon ces critiques, la thèse de Piaget est ambiguë sur le rôle de l'autre et du social
dans l'ontogénèse .
Pour " démonter "son modèle individualiste, ces auteurs (dont Vygotski, Wallon…)
vont poser comme postulat de base la critique du concept d'égocentrisme de Piaget.
Selon l'auteur russe, Vygotski, le mouvement de la " pensée autistique " vers la "
pensée réaliste" revient à ignorer tout réalisme biologique. Cette thèse qui
emprunterait à Freud (plaisir avant réalité) oublie que la première forme de pensée est
tournée vers l'extérieur (adaptation au milieu). L'évolution de l'enfant est effectuée du
social vers l'extérieur et non pas l'inverse. L'enfant se construit grâce aux relations
avec les adultes : il y apprentissage social avant développement interne.
Piaget
De la pensée autistique vers la pensée
réaliste
Emprunte à Freud (plaisir avant réalité)
Rôle des interactions avec ses pairs
Le Développement permet l'Apprentissage
Vygotski
L'enfant va d'abord vers l'Autre
1ère forme de pensée vers
l'Extérieur
Rôle des interactions avec les
adultes
L'Apprentissage tire le
Développement
Rôle moteur et original du langage
Rôle inutile du langage égocentrique
égo.
Selon Piaget , il faut un développement minimum pour apprendre. Il s'oppose là à
Vygotski.
Dans son ouvrage Pensée et langage, L.S. Vygotski écrit : " le seul apprentissage
valable pendant l'enfance est celui qui anticipe sur le développement et le fait
progresser ". L'école doit proposer des tâches d'un niveau plus élevé à ce que l'enfant
sait déjà faire (tout en respectant le principe des fonctions venues à maturité). C'est
l'apprentissage qui tire le développement.
Vygotski affirme que " les recherches montrent incontestablement (…) que ce que
l'enfant sait faire aujourd'hui en collaboration , il saura le faire tout seul demain " et
parle alors de " zone de proche développement ".
Conclusion
Le socio-constructivisme a introduit le paramètre déterminant de la médiation de
l'autre, négligé par Piaget (l'influence du monde extérieur sur le développement de
l'enfant…). Ce courant de pensée reprend cependant sur de nombreux autres points
les théories de Piaget, tels que les principes d'assimilation et de régulation toujours
d'actualité dans les modélisations de l'apprentissage.
Chapitre 3 - Les différents modèles de l'apprentissage
Connaître la représentation que l'on a de l'individu en situation d' apprentissage est
important pour choisir la formation que l'on doit mettre en place et son mode
d'évaluation.
Les modèles d'apprentissage ont évolué avec le temps et certains d'entre eux
influencent encore à ce jour nos pratiques.
Ce chapitre va présenter les différents modèles de l'apprentissage à travers l'histoire.
1 - Les modèles transmissifs
Les modèles transmissifs sont une famille de conceptions à propos de celui qui
apprend. L'apprenant est ici considéré comme un récipient, un contenant qu'il faut
remplir.
Quand au savoir, il est une denrée : le savoir se consomme, se digère, l'apprenant se
remplit.
La connaissance s'engrange, c'est la logique du monde agricole.
Il faut que le récipient soit étanche pour que l'apprenant " retienne " beaucoup de
choses et devienne savant. Le savoir est quantitatif.
La période d'accumulation des savoirs est délimitée dans le temps : de 7 ans à 12 ans
environ.
L'apprenant doit donc acquérir le plus de savoirs possibles dans ce temps limité. (doù
le problème de la formation continue dans les années 1960/70 : elle était considéré
comme la preuve d'un " incomplétude " par rapport à la scolarité antérieure.)
 Naissance de la logique de programmation des contenus à transmettre. Elle
est issue de l'idée selon laquelle le savoir est une accumulation.
Le formateur est un " robinet " qui va remplir l'apprenant. On élabore des
programmes pour distiller la quantité de savoir dans des temps précisés.
 L'évaluation est présente dans ce type de modèle : elle mesure la quantité de
savoir retenu par l'apprenant.
Pour cela il faut qu'il restitue ce qu'il a appris. On se trouve dans une logique de
contrôle par restitution. On exclut les savoirs distribués par d'autres et qui donc ne
font pas partie du programme.
Nous retiendrons trois principaux modèles transmissifs et leur influence sur nos
pratiques récentes.
a) Le Modèle patrimonial
Ce modèle, également appelé modèle successoral, assure une double transmission :
 Il donne le savoir considéré comme un bien
 Il transmet de façon successorale, au-delà du temps, c'est-à-dire au-delà de sa
propre échéance. Ce mode de transmission implique une sélection préalable :
il s'agit de choisir celui qui est sensé nous représenter le mieux, une sorte
d'héritier spirituel.C'est un modèle ancestral, où la transmission des savoirs se
fait par oral comme aux temps préhistoriques , celui qui transmettait le savoir
était le chef.
 L'influence de ce modèle se retrouve dans certaines de nos pratiques qui
obéissent à une logique de contrôle dans laquelle le formateur vérifie la
conformité des savoirs.
Le savoir comme denrée assure le pouvoir
b) Le Modèle du viatique
Définition du viatique : provisions, argent que l'on donne à quelqu'un pour un
voysage in Dictionnaire Hachette, 1998
Ce modèle dit "du viatique" repose sur une relation affective.
Il a également une conception utilitaire : le savoir a de la valeur (si je donne j'attends
de la reconnaissance de la part de celui auquel j'ai donné.)
Le savoir est ici considéré comme un carburant : il a une Conception utilitaire. (C'est
ce que j'ai rajouté comme valeur à ce qu'on m'a appris)
La sélection de l'apprenant est arbitraire ; elle est fonction du choix personnel du
formateur qui à un rôle initiatique.
Le mode d'évaluation est de deux ordres : logique de contrôle (conformité de ce qui
est appris ) ou évaluation dans le temps.
L'influence de ce modèle dans le champ de l'apprentissage :
Le modèle du viatique a été utilisé dans les années 1980 au cours desquelles un
dispositif de lois permettait aux adultes de revenir à l'école. Cela a fonctionné de
manière marginale car les proviseurs n'ont pas su s'adapter à ce nouveau public qu'ils
ne comprenaient pas. Selon eux, il faut éduquer les enfants pendant que leur esprit est
souple, après c'est trop tard. Il n'y a pas de temporalité dans la formation.
L'influence de ce modèle dans les pratiques sociales :
Dans le modèle patrimonial, l'apprenant doit être rempli de savoirs. Avec le modèle
du viatique s'ajoute une logique d'organisation : l'apprenant doit ordonner ses savoirs
afin de les engranger au mieux. (pour en retirer le plus de profit).
Dans cette logique apparaît la différenciation entre les apprenants (ceux qui savent
ranger leurs savoirs, et ceux qui ne savent pas).
Afin de transmettre le savoir a tous, il va falloir adapter la formation aux uns et aux
autres (principe de l'individualisation)
Le mode de transmission qui est alors employé est la transmission orale (le cours
magistral permet à l'apprenant de prendre ce qui l'intéresse ; il sélectionne)
Les limites de ces deux modèles :
D'une part, il convient de noter le caractère périssable des denrées (qu'en est-il du
savoir au terme du programme éducatif ?)
Ensuite, il faut admettre que le savoir ne soit plus vrai (adéquation / adaptabilité entre
ce que j'ai appris et à quoi je vais le mettre au service de…).
c) Le Modèle d'alternance : " Du maître au disciple "
La Grèce antique est à l'origine de ce modèle qui repose sur la relation forte qui lie le
maître à l'élève.
L'apprenant est un disciple et reconnaît son maître à penser car il est compétent dans
une discipline.Cette relation va engendrer une méfiance à l'égard des relations entre
élèves et enseignants. L'institution éducative puritaine, doit représenter la norme
sociale et rejette donc la relation affective. Elle est marquée par cette ambiguïté dans
la relation pédagogique.
Il ne s'agit dans ce modèle plus seulement de transmission des savoirs : une
dimension s'ajoute : l'imprégnation (l'élève va s'imprégner au contact du maître).
Autre version de ce modèle :C'est le rapport de l'apprenti au maître que l'on retrouve
dans le compagnonnage. Il est fonction de la technicité et de la compétence du maître
qui a rôle initiatique.
Un contrat lie un jeune et un professionnel généralement plus âgé. C'est ce dernier
qui établit le contrat moyennant finances.
Il s'agit donc d'une relation contractuelle . Le jeune est logé, nourri et fait ce que le
vieux ne peut plus faire. Il tire son enseignement de cette expérience.
Ce contrat doit se rompre quand le jeune sait tout ce que le vieux doit lui apprendre.
Pour éviter que l'apprenti ne devienne concurrent de son maître, il est envoyé dans
d'autres régions chez d'autres maîtres (ce qu'on appelle le tour de France des
Compagnons).
L'influence de ce modèle : on retrouve ce modèle dans le contrat appelé " contrat
d'apprentissage " aujourd'hui.
d) Le modèle cartésien ou la logique du progrès technique
Dés le 19 ème siècle, ce modèle scientifique développé par Descartes, va influencer
très fortement la société.
 Le Discours de la Méthode (ou la pensée cartésienne)
Descartes s'intéresse à la relation entre la Nature et l'Homme. (A quel moment
l'Homme a t-il une puissance supérieure à la Nature et peut-il la contrôler ?).
Descartes estime que " tout " peut s 'expliquer même l'inaccessible à condition d'être
analysé en éléments constitutifs. (tout s'explique, on démonte et on remonte, on peut
confronter les différents modèles)
Selon l'auteur, le tout est égal à la somme des parties constitutives.
C'est ce qui fonde la logique d'analyse et de synthèse, dite logique de découpage.
(disqualifiée par Edgar Morin).
L'influence de ce modèle :
Cette logique du découpage va influencer plusieurs domaines :
- la médecine : qui va découvrir la dissection de l'anatomie,
- l'essor des sciences naturelles,
- l'usine : qui va pratiquer la production à la chaîne / taylorisme,
- le système éducatif : le découpage disciplinaire, le choix des options, dans la
grammaire, on distingue les conjugaisons …
- des cours de méthodologie expérimentale apparaissent à l'université…etc
La méthode cartésienne va amener la logique de rationalisation dans le processus
d'apprentissage. Eduquer, former c'est conditionner (voir les théories du
conditionnement de Pavlov, dans les écoles on pratique la répétition, le " par cœur "
Pavlov, I.P., Le réflexe conditionné, 1935
Jusqu'en 1970, ce qui est construit par l'Homme est préférable à ce que fait la Nature.
On cherche à contraindre le Naturel. (si la montagne est trop haute, on y construit un
tunnel…)
Pavlov, qui s'inscrit dans ce courant de pensée, estime qu'enseigner c'est mettre du
culturel à la place du naturel.
On assiste à l'essor de la découverte et la recherche. Et à l'idée selon laquelle il faut
avoir la " clé " pour ouvrir la porte, c'est-à-dire la méthode pour tout découvrir.
2 - Les modèles comportementalistes
Encore appelés modèles du conditionnement .
Les théories béhavioristes se préoccupent des comportements des apprenants et leurs
applications dans le système éducatif sont rapides.
a) Pavlov
Pavlov a démontré qu'il était possible d'influencer le comportement naturel des
animaux grâce à l'association stimulus réponse.
L'influence des travaux de Pavlov se fait sentir dés 1920 sur les pratiques scolaires
: apprentissage "par coeur" des tables de multiplication...etc
b) Skinner
L'américain Skinner ajoute aux théories de Pavlov la notion de renforcement, (la
répétition) qui accroît la fréquence d'apparition du comportement .
L'influence des travaux de Skinner se retrouve avec le domaine éducatif avec la
pratique de distribution des "images" ou "bons points" qui visent à encourager l'élève
(renforcement positif) . On adopte également à cette époque le renforcement négatif
avec la punition en cas de " mauvais résultat ". C'est la loi de la carotte et du bâton
qui prévaut (logique du dressage).
Skinner, B.F., The behavior organisms, New York, Appleton Century Crofts, 1938,
Ces apprentissages par conditionnement sont cautionnés par les théories scientifiques
particulièrement dans la période de 1900-1950.Ce modèle est intéressant car il
fonctionne. Dans des situations particulières il est important de faire acquérir des
comportements à des individus sans qu'ils aient de représentation mentale (sans qu'ils
pensent à ce qu'ils sont en train de faire : les pompiers, les secouristes…)
3 - Les courants modernes
Les courants de pensée suivants s'intéressent à ce qui se passe dans le cerveau au
moment où il constitue ses réponses :
a) Tollman et les mentalistes
Tollman est un élève de Skinner ; il travaille sur les expériences de son " maître "
entre 1930 et 1950 . Il lance l'idée d'une " boite noire ". Il propose un nouveau
schéma et transforme le S R en S O R (O symbolisant l'organisme). Ce courant
mentaliste s'oppose au courant dit comportementaliste
b) les constructivistes
Selon Jean Piaget, entre la situation et le comportement, les neurones travaillent
(construction dans la boîte noire) et vont permettre d'améliorer le R
Piaget, J., Réussir et compredre, Puf, 1974
c) les cognitivistes : s'intéressent à la représentation mentale dans ses liens avec le
processus d'élaboration des réponses
4 - L'influence de ces modèles
Ces courants de pensée influencent encore à ce jour nos pratiques éducatives. Les
exemples suivants illustrent ces influences :
 On oriente aujourd'hui les pédagogues à s'intéresser au fonctionnement
mental des élèves ; il s'agit de pratiquer une différenciation pédagogique
(Logique de l'individualisation et apparition du concept de " situation problème) en fonction de la façon dont fonctionne mentalement l'élève.
Gérard tente de clarifier le concept de situation-problème : " faire primer le projet et
l'heuristique dans les systèmes de formation suppose que la logique d'apprentissage
des élèves " prenne le pas " sur celle de l'enseignement "
Gérard, C., Problématiser des situations personnalisées, Se former plus, 1994 (page3)
L'erreur n'est plus considérée comme une faute : elle doit être vue comme un
traitement différent , un " mauvais " comportement qui renvoie à une remédiation
pédagogique, non à une punition.
 On insiste sur la gestion mentale des savoirs et sur leur qualité : il est plus
important de comprendre plutôt que de savoir " par cœur ".
 La psychanalyse aide à la réhabilitation de la relation affective dans la classe
 Le savoir est partageable (idée selon laquelle " à plusieurs, on est plus
intelligent ")
 Le maître n'est plus le seul détenteur de savoirs. C'est l'élève qui remplace le
professeur au centre du processus pédagogique et prend ainsi du pouvoir (la
classe coopérative * et la pédagogie institutionnelle permettent le
développement des capacités d'auto-organisation des élèves).
* La classe coopérative est la pédagogie développée par Freinet La Pédagogie
Institutionnelle est apparue dans les années 1960 avec Aîda Vasquez et
Fernand Oury
Conclusion
Tous ces modèles produisent différentes logiques .
Puisqu'il n'existe pas d'homogénéisation, il y a donc des pratiques différentes. Ces
précédents chapitres nous ont permis de connaître leurs sources, de les référencer.
Une nouvelle compétence apparaît dans nos pratiques de formation :
il n'y a plus de réponse mono-typée ; le formateur doit mettre en rapport des
situations et des modèles afin de proposer des réponses adaptées.
Chapitre 4 - Didactique et pédagogie.
1 - Introduction à l'histoire des modèles pédagogiques
Epistemologie : discours sur le savoir (ce qu'est la connaissance)
a) Les concepts fondamentaux
Béhaviorisme (comportement)..............RUPTURE
EPISTEMOLOGIQUE...........Cognitivisme (boîte noire)
On apprend par résolution de
Modèles Modè
La théorie
problèmes (Bachelard)
Théorie du
autour le
Gestalt est
Aujourd'hui, on assiste à un
Conditionnement et
du
comp
proche de la
débat autour de cela (si j'arrive à
du Renforcement
développ utatio
rupture
résoudre le bon algorithme, je
ement nnel
vais résoudre le problème)
Piaget /
Pavlov, Skinner,
Vygotsk Trait
Tolman
y
ement
vision
Posent des concepts,
Constru de
comportement
Néo - béhaviorisme
des théories ctivistes l'info
aliste
Volonté de se
et socio- rmati
démarquer
construc on
tivistes
Il est important lorsque l'on aborde un nouvel auteur de se poser des questions quant à sa
formation, ses référents, de se demander, si le concept qu'il pose a déjà été travaillé, si sa
thèse peut être reliée à ce qui a été fait avant lui…etc
Il faut se questionner sur les fondements épistémologiques de tout texte, rechercher les
liens entre les différents modèles pédagogiques et modèles d'apprentissage.
3 - Les béhavioristes découvrent à travers des expérimentations sur des animaux en
laboratoire des conditions d'apprentissage. Cette série de travaux scientifiques met en
évidence l'influence de l'environnement sur le comportement.
 Le terme de conditionnement évoque les travaux de
http://www.geocities.com/Athens/Agora/1768/portrait/p_pavlov.htmPavlov.
 Le béhaviorisme a inspiré Skinner qui en 1938 élabore sa théorie sur le contrôle
du comportement. Skinner rajoute au processus de Pavlov, l'idée de renforcement
pour que le processus Stimuli _Réponse se vérifie.
 Les courants de pensée modernes, comme les "mentalistes " (Tollman)
s'intéressent à ce qui se passe dans le cerveau au moment où il constitue ses
réponses .Tollman lance l'idée d'une " boite noire ". Il propose un nouveau schéma
et transforme le S _R en S _O _R (O symbolisant l'organisme).Tollman est un
élève de Skinner ; il travaille sur les expériences de son " maître " entre 1930 et
1950
Pavlov, I.P., Le réflexe conditionné, 1935.
Skinner, B.F., The behavior organisms, New York, Appleton Century Crofts, 1938
3 - Gestaltpsychologie : école de la psychologie de la forme
Il s'agit d'une théorie de la structure qui considère la structure comme l'essence.Elle
propose pour première étape d'une étude psychologique, d'observer les faits
psychologiques tels qu'ils apparaissent dans l'expérience directe.
Les gestalistes vont donner à la psychologie sociale naissante une orientation
expérimentale.
3 - Piaget / Vygotsky
Constructivistes et socio-constructivistes
Selon Piaget, l'enfant, qu'il place au centre du monde, est centré sur lui même. L'auteur
considère qu' il faut un développement minimum à l'enfant pour apprendre.
Au contraire, l'auteur russe, considère que la première forme de pensée est tournée vers
l'extérieur L'enfant se construit grâce aux relations avec les adultes et l'apprentissage
précède le developpement.
Piaget, J.,
- Réussir et comprendre, Puf, 1974.
- La psychogénèse des connaissances et sa signification épistémologique, Point Seuil,
1979
Vygotski, L.S., Pensée et langage, Les concepts scientifiques, Messidor, 1985
4 - Bachelard G.
Philosophe, épistémologue.
Dans la formation de l'esprit scientifique, G. Bachelard estime que c'est en termes
d'obstacles qu'il faut poser le problème de la connaissance ()
Selon le philosophe, il faut concevoir à côté de la logique formelle, une logique concrète
qui "élucide de l'intérieur les méthodes des diverses sciences, mais aussi crée entre elles
un lien". La science ne trouve pas les objets tout faits, elle doit constamment rectifier,
compliquer l'idée qu'elle se fait des choses
Bachelard eut une formule fameuse "le réel n'est jamais ce qu'on pourrait croire, mais il
est toujours ce qu'on aurait pu penser";
Bachelard, G.,
Le nouvel esprit scientifique, PUF, 1968
La formation de l'esprit scientifique…, Ed Vrin, 1965
5 - Steiner, I.D., a fondé un courant philosophique "spiritualiste"
Il propose une méthode qui est une pédagogie personnaliste dans laquelle il donne ses
conceptions de l'apprentissage.
Steiner, I.D Group Process and Productivity, London, Academic Press, 1972
b) Tableau des mouvements importants dans l'histoire des pédagogiques :
1600 -1730
1710 - 1780
XVII - XIX ème
Rousseau…Ce mouvement Les Philosophes des
travaille la nature humaine. Lumières, les
Courant inspiré par la philophie
Ex : Rousseau
Encyclopédistes…Il y a
sensualiste (la sensation est la
Vision est plus politique rupture dans les classes
base, le "1er mode de
(au sens grec) L'éducation sociales, l'éducation
connaissance"dirait Piaget)
pour Rousseau est de
institutionnelle va changer,
Selon Locke, tout passe par les
fabriquer un bon père
le progrès et le
sens (philo et pédagogie y
(L'Emile)
développement industriel
compris).Ce courant est marqué
L'enfant est au centre du vont changer le rapport au
par l'observation directe des
système éducatif. Pour
savoir. Les enfants sont ceux
choses (sur le terrain
Rousseau, il faut faire
de la République avant d'être
éprouvé…), par la curiosité
comprendre (Comme pour ceux des parents (Discours
L'Homme naît ignorant, "l'esprit
Piaget : agir pour se
de Danton) Enseignement
est une pâte vierge"
construire)
obligatoire. On veut sortir de
Rousseau veut faire lire
l'obscurantisme
l'enfant pour l'amener à un
certain point (stimuler, voir
comment chacun se
motive)
"Parce que j'apprends, j'ai
du goût pour apprendre".
Pour Rousseau, l'éducation
n'est efficace que si elle a
un effet supposé positif sur
l'enfant. Tout ne vient pas
des autres. La Nature est
asujettie. Même le besoin
de reproduction est
socialisé : Que nous reste
t'il de la Nature?...les
fonctions basiques (faim,
soif…) ?
On peut distinguer trois grandes époques dans les modèles pédagogiques.
Au début du siècle, les "sensualistes" parlent de relations romantiques.
Jusqu'en 1920 : fondements philosophiques
Puis viendront des fondements plus scientifiques, et des assises expérimentales (Pavlov )
c) Didactique et Pédagogies
La didactique se préoccupe de la transmission des savoirs pour qu'ils soient accessibles à
tous. Comment traiter ces savoirs?
Cette question est importante car l'élève garde la représentation d'un savoir que l'école lui
a donné. Ce schéma va l'influencer même longtemps après . Les savoirs ont une logique;
Il faut se demander dans quel ordre doivent être présentés les exercices, par exemple pour
éviter les éléments parasites. Meyrieux parle "d'invariants" qui doivent être des repères
stables.
S'agissant de typologie des savoirs , on reprend une catégorisation qu'on a l'habitude de
montrer, savoirs, savoir-faire, savoir-être, savoir devenir, savoir projeter.
On distingue différents types de savoirs :
Savoirs savants,
Savoirs à enseigner : Matières, Disciplines, Savoirs
Savoirs enseignés : Méthodes, Relation Formateur/Formés, Pédagogie participative,
différenciée
S. Joshua pour lequel "on enseigne toujours à partir de savoirs" a distingué les savoirs
pratiques (dont on peut constater la mise en œuvre) et les savoirs théoriques. Selon
l'auteur une culture comporte au moins un mélange des deux mais les savoirs pratiques
sont dominants; Il propose également une définition des savoirs techniques ("l'ensemble
des cibles d'apprentissage repérables qui nécessitent une étude systématique en vue de
leur maîtrise") et se demande s'il est inévitable d'en passer par l'apprentissage de ceux-ci.
Joshua, S, Des savoirs et de leur étude : dans un cadre de réflexion pour l'approche
didactique, L'Année de la Recherche en Science de l'Education, 1998 (page 79-97)
NB : Les concepts de Savoir être et Savoir faire n'ont aucun référant scientifique. Cf
Brunner qui en parle également.
Il existe une didactique des mathématiques (qui distingue "connaissances " et "savoirs"),
une didactique du français et aujourd'hui on s'interroge sur une didactique
professionnelle.Comment en tant que formateur, j'utilise les situations d'apprentissage?.
Faire des transferts entre différentes situations.
Quand on analyse une situation, on en ressort les invariants, les paramètres…etc.
Objectif : être un professionnel de la formation capable de dire avec quelles méthodes
pédagogiques on travaille .
Connaître les référents pédagogiques.
2 - Conditionnement et apprentissage
Le Ny, J.F., Le
conditionnement et
Champ de la psychologie expérimentale - Théorie du
conditionnement (Skinner)
l'apprentissage, PUF, Le
psychologue, 1980
Réaction d'un comportement qui a été conditionné,
provoqué par une stimulation du milieu d'où
l'importance de l'environnement.
Performance/Effet - Constance - Pérennité du
comportement
Définition, concepts en jeu
(Skinner : récompense=Renforcement) - Idée de
résultat suite à quelque chose
Apprentissage/Effet/Réactivation/Renforcement
Liaison acquise - Relation Cause/Effet
Réflexe entre Stimulus et sa Réponse
Le sujet est "passif "Il apprend mais par la contrainte.
Du point de vue du sujet
Il est assujetti aux conditions organisées
Proximité et similitude - Stimulus/Situations. Est ce
que ce que j'ai installé va être constant ("perenn")
Du point de vue de la situation (Cf Le chien de Pavlov qui salive quand il entend la
cloche - Jusqu'où, en changeant le stimulus, je vais
avoir la même réponse?)
Généralisation de la liaison acquise d'un stimulus à
Objet du texte
un autre stimulus proche (clochette, sonnerie,
klaxon…)
Mécanismes
Acquisition d'un liaison (Stimulus Réponse)
Les théories du conditionnement nous apporte l'idée que si on ne renforce pas
régulièrement, si on ne réactive pas ce qui a été installé, ça va devenir inopérant.
Dans les modèles du behaviorisme, il y a les conditionnements du type répondant :
voir Pavlov et le chien. C'est suite à Pavlov, en psychologie expérimentale qu'on pose
l'idée de réflexes conditionnés.
Le concept de Renforcement a été assis scientifiquement en expérimental. Il peut être
un procédé (réactivation des acquis : rappel des scéances précédentes) ou peut être un
mode de valorisation dans un dispositif de formation (renforcement positif)
Le champs d'étude de la psychologie objective pose que l'on observe jamais que des
comportements : " on ne constate jamais la présence d'un apprentissage, on conclut à
son existence à partir de la comparaison de deux ou plusieurs comportements, que
l'on a observés dans des conditions déterminées " écrit l'auteur comportementaliste
Le Ny
3 - Généralisation et transfert
Michèle Genthon, a fait sa thèse de recherche en doctorat sur le transfert dans le champ de la psychologie cognitive avec
des références piagétiennes.
Genthon, M. Généralisation et transfert,
"Apprentissage &endash; évaluation
Champ de la psychologie cognitive - M.
&endash; recherche : genèse des
interactions complexes", habilitation à Genthon est piagétien
diriger des recherches, Université de
Provence, 1993
Le transfert Effet et le transfert est
Définition, concepts en jeu
également un processus d'apprentissage
Analogie. Est-ce que cela suffit d'avoir
deux situations proches pour que le sujet
généralise? Repérer, voir les similitudes
Du point de vue de la situation
entre des situations différentes et
Inversement (exemple : en maths, il y a
des problèmes de même type mais on ne
les reconnaît pas toujours)
Faire des liens s'apprend. Idée des schèmes
Objet du texte
*(voir Piaget)
Situation provoquée d'apprentissage.
Mécanismes
Généralisation - Discrimination
Schématisation- Mécanisation Généralisation
L'idée de généralisation est "quels types de
stimuli proches produisent les mêmes
effets".
Ce qui est important et complexe chez Michèle Genthon, c'est qu'elle travaille les
interactions évaluation &endash; apprentissage. L'évaluation est à construire en
fonction du projet d'apprentissage. On a tous des modèles d'apprentissage dans la
tête, et selon le type du modèle d'apprentissage que je connais, je vais choisir
l'évaluation de cet apprentissage là.
En quoi un dispositif d'évaluation régulation peut-il favoriser la mise en transfert ?
L'évaluation formative peut favoriser la mise en transfert : M.Genthon travaille sur le
thème de l'évaluation au service de l'apprentissage
Jean Piaget est un psychologue et pédagogue genévois.
Ses travaux portent sur la construction des ONT>B. Aumont et M. Mesnier
définissent la théorie opératoire de l'intelligence de Piaget : le développement cognitif
du sujet s'appuie sur l'action dont les structures communes (les schèmes) s'appliquent
à tout nouvel objet rencontré jusqu'au moment où des caractéristiques trop nouvelles
entraînent une accommodation et donc une modification du système de
compréhension.
Les schèmes sont les structures communes qui se construisent en nous, les opérations
mentales qui se créent par l'assimilation/accomodation
Construire un schème, c'est mettre ensemble des éléments qui ont un lien.
Exemple : le schème d'assimilation est le lien qui existe entre la signification et le but
à atteindre.
Les schèmes sont généralisables à d'autres situations.
On ne détruit jamais de schèmes, ils sont stockés et nous permettent de réutiliser ce
qui a été gratifiant
B. Aumont et M. Mesnier, De l'acte d'enseigner à l'acte d'apprendre, PUF, 1992
4 - Apprentissage et projet
Genthon, M. Apprentissage-Evaluation-Recherche.
Génèse des interactions compexes comme ouvertures
régulatrices, En Question, Aix en Provence, 1997
(Extrait)
Définition, concepts en jeu
Du point de vue du sujet
Du point de vue de la situation
Construire du nouveau à
partir de ce que l'on a
appris précédemment.
Le sujet considère comme
possible d'étendre son
champ d'action
Conditions les plus
favorables à l'émergence
des capacités
"émergence",
"actualisation" : idée du
renforcement*
Généralisation constructive
Empruntés à Piaget
Objet du texte
Mécanismes
.Le renforcement
Toutes nos actions (opérations de pensée, de faire) nous offrent l'occasion de
remobiliser ce que nous avons construits et ensuite soit de le renforcer soit de le
reconstruire.
Dans toute situation d'apprentissage, il y a la question du renforcement autrement dit
de la réactivation de l'apprentissage (la remise en contexte, la réactualisation de
quelque chose qui a été acquis ou appris (de Vygotski)
Michèle Genthon nous conseille de réutiliser l'existant , ce qui a été gratifiant et
reconstruire une nouvelle organisation ( quand je réussis c'est que j'ai généralisé, j'ai
repris une même démarche que j'ai su faire ).
Selon la théorie piagétienne, Quand l'action est liée à la compréhension, il y a
conceptualisation (" qu'est ce que je sais de comment je fonctionne ? ).
C'est la compréhension qui va permettre la généralisation (pour pouvoir généraliser
ce que j'ai appris, il faut que je l'ai compris).
Piaget évoque la conceptualisation dans son ouvrage
Réussir et Comprendre : " ce que la conceptualisation fournit à l'action c'est un
renforcement de ses capacités de révision et la possibilité, en présence d'une situation
donnée, de se donner un plan d'utilisation immédiate. ".
La généralisation constructive est l'équivalent du transfert ; il y a restructuration,
réorganisation de nouvelles compositions de schèmes. Michèle Genthon dira : " la
généralisation facilite la compréhension". A l'entraînement, je dois faire les tâches
dans le même ordre qui convoquent entre elles toujours le même type de schèmes
sinon je vais au bout d'un moment gêner le transfert (prévoir aussi l'extension à
d'autres types de problèmes. )
La généralisation constructive a été aussi abordée par J.Nuttin : "autodépassement"
"surcroît de potentialité".
Nuttin, J.,,
- The illusion of attitude change…, Leuven University Press, 1975
- Opinions et changement d'opinion…Editions sociales françaises, 1969