Neuropédiatre 13.45 15.30 17.15 • Pause • Psychologue 17.45. 19.30

• Neuropédiatre 13.45 15.30 17.15
• Pause
• Psychologue 17.45. 19.30
L’apport des neurosciences
dans l’enseignementFondements neurobiologiques des
apprentissages
Dr E. Schlumberger
Le cerveau
• Organe siège des facultés mentales.
• Assure les fonctions
– F Vitales: contrôle rythme cardiaque, température..
– F sensibilité, motricité
– F dites supérieures: langage, raisonnement...
• 2 hémisphères, surface divisée en lobes
• Principaux composant
– cellules gliales (de soutien)
– Cellules nerveuses : les neurones
Le neurone
• C’est l’unité fonctionnelle
de base du cerveau.
• Le neurone est connecté,
spécialiste en
communication.
• Il est organisé en réseaux
fonctionnels localisés
dans les différentes aires
du cerveau
Les représentations
• L’être humain perçoit, traite et intègre de
l’information en permanence. Il apprends.
• Les représentations de chaque individu lui
sont propres, elles se sont construites au
fur et à mesure de son expérience.
• Constituées en système, elles traduisent
le monde tel que l’individu le perçoit. Elles
régissent alors la pensée.
Qu’est ce que l’apprentissage ?
En fonction du niveau auquel on se
place
• Educateurs:
processus actif
• Neuroscientifiques:
conduisant à l’
processus cérébral en
l’acquisition de
réaction à un stimulus
connaissances et
alliant perception,
entrainant un
traitement et
changement de
intégration de
comportement
l’information.
persistant, mesurable
et spécifique.
La base
• Neurones: 15 à 32 milliards à la naissance
le neurone: 3 parties
• Dendrites: filaments
hautement ramifiés qui
reçoivent des signaux
chimiques en provenance
d’autres neurones.
• Axone: envoie vers les
autres neurones.
• Corps cellulaire:
contient le noyau porteur
d’ADN où se produit la
synthèse des protéines.
Synapse
• Un n communique avec un autre en libérant par
son axone une substance chimique =
neurotransmetteur : synapse.
• Les axones de nombreux n pré synaptiques
convergent vers les dendrites d’un n post
synaptique : ceci régule la puissance de la
synapse.
• L’ensemble de ces phénomènes responsable
– de l’encodage structurels de la mémoire
– de l’apprentissage au niveau de la synapse.
Nous apprenons en encodant l’information en réseaux
La maturation initiale du cerveau
• Histogenèse:
– formation des élément
cellulaires spécifiques,
– disposition
– constitution d’une
morphologie propre au
parenchyme cérébral
• L’expansion des
prolongation
neuronales, dendrites et
axones, permettent
d’établir un système de
connexions synaptiques.
• Ces phénomènes se succèdent dans le
temps avec une certaine superposition.
• La période de synaptogenèse se
prolonge bien après la naissance.
Configuration définitive
• résulte de processus
– addition et
– soustraction,
• conditionnés par des
facteurs
– génétiques et
– d’environnement
• qui ont une influence
spéciale durant la phase
de synaptogenèse
Détermination et Adaptation
Organisation fonctionnelle
• Le cerveau est très spécialisé.
• Ses parties accomplissent des tâches différentes de traitement de
l’information.
• Localisation fonctionnelle : chaque partie dédiée à une tâche est
constituée de très nombreux neurones interconnectés.
• Les neurones dédiés à des tâches similaires sont connectés en
groupes, puis les groupes à d’autres groupes : une zone connectée
directement ou non à beaucoup d’autres, formant un réseau
complexe.
• Par ex certains groupes du cortex visuel traitent la couleur, d’autres le
mouvement, ou la forme. Voir un objet, associer les données de n
zones spécialisées qui fournissent chacune un aspect de notre
perception.
• Quand de nombreuses zones sont nécessaires à une fonction
donnée, on parle de réseau cognitif.
2 cerveaux ne sont jamais
parfaitement identiques
• une structure de base, et
– différences de taille,
– réseaux de neurones,
– volume et structure (organisation et
localisation de modules fonctionnels) et
– la puissance des connexions cellulaires.
• pourquoi ?
•caractéristiques génétiques
•interactions avec environnement
Détermination et Adaptation
Structure
• 2 parties principales:
l’hémisphère D contrôle
la plupart des actions de
la partie G du corps.
• le corps calleux : ruban
de 250 millions de fibres
qui sert de passerelle et
permet l’échange
d’information.
2 hémisphères
• Droit principalement
– capacités spatiales et
– reconnaissance visages.
• Gauche
– langage
– mathématiques
– logique
• certaines activités
dépendent surtout d’1
hémisphère, les 2
contribuent à l’activité
globale
le cortex
Substance grise (corps
des neurones)
blanche (axones envoient
l’information)
Pour se loger dans le
crâne, cette surface
étendue est plissée
(gyrus ou gyri)
et vallées (sulcus /sulci)
Chaque hémisphère est divisé en
lobes
•
•
•
•
•
•
•
Toute compétence complexe
dépend de l’action coordonnée de
plusieurs réseaux neuronaux
spécialisés localisés dans
différentes parties du cerveau.
frontal : action et planification
temporal : audition, mémoire et
reconnaissance des objets
pariétal : sensations et traitement
de l’espace.
occipital : vision
chaque lobe est subdivisé en
réseaux de neurones affectés au
traitement d’information précises.
le cerveau gagne se myélinise
progressivement de l’arrière vers
l’avant pour une transmission plus
rapide de l’information
Comment le cerveau apprend-il ?
• Certaines zones du
cerveau génèrent des
neurones tout au long
de la vie
• Naissance et mort de
neurones modifient la
structure
• Naissance/renforcement
des synapses plus
actives
• Affaiblissement /
suppression des
inactives.
• Le cerveau peut gagner
en efficacité.
Plasticité et périodes
sensibles
• le cerveau change de
façon significative
durant la vie en
fonction des
expériences
d’apprentissage.
• cette flexibilité,
capacité de rester vif,
réactif et orienté vers
la résolution de
problèmes: plasticité.
• seul le cerveau de
l’enfant est plastique?
• toute la vie,
• de façon différente
• en passant par des
étapes différentes.
2 types de plasticité
• celle qui attend de recevoir de
l’expérience, liée à la synaptogenèse
naturelle au début de la vie
• celle qui dépend de l’expérience, liée à
l’exposition à des environnements
complexes tout au long de la vie.
2 types d’apprentissage
• L’apprentissage attendant de recevoir de
l’expérience
– se produit quand le cerveau est exposé à la bonne
expérience au moment approprié, pendant la période
sensible (laps de temps où le phénomène biologique
peut se produire de façon optimale;
– fenêtre d’opportunité, non période obligatoire. Par
ex…vision, sons du langage..
• L’apprentissage dépendant de l’expérience ne
dépend pas de périodes sensibles (lecture,
vocabulaire)
L’apprentissage et les âges
La petite enfance
Les jeunes enfants sont des
apprenants actifs
• capables d’une compréhension sophistiquée du monde
qui les entoure.
• Importance des expériences positives
– pour le développement cognitif,
– social
– et émotionnel à court et long terme.
• Les petits développent très tôt des théories sur le
monde, qu’ils révisent à la lumière de leur expérience:
–
–
–
–
linguistique,
psychologie,
biologie
physique.
Par ex.
• Des bébés de quelques mois ont des
compétences sur les nombres
• Comment mettre à profit les compétences
déjà en place?
• Aucune preuve scientifique que stimuler
intensivement un enfant normal lui soit
bénéfique.
Ex: acquisition du langage
• 2ème langue
– traitement de la grammaire : régions frontales G
– traitement sémantique : régions latérales post bilatérales.
• Il serait recommandé d’apprendre plus tôt la grammaire,
pour la maitriser avec facilité et rapidité, le vocabulaire
s’apprenant tout eu long de la vie.
• Différencier les phonèmes s’apprend au mieux avant 10
mois de vie.
• Mais, des enfants entre 3 et 6 ans ont aussi appris à le
faire sans entrainement particulier, dans leur
environnement naturel
L’âge adulte
L’apprentissage des adultes est un enjeu ….
économique important.
•Ce n’est pas tant le nombre mais la taille
des neurones qui se modifie.
•Comparaison de tâches:
–les personnes âgées ont plus de mal /jeunes,
–activent des zones plus réduites, (aisance/
expérience).
• la façon dont le
cerveau est utilisé
influence la façon dont
il vieillit.
• le c est assez flexible
pour nous permettre
d’apprendre toute la vie
• «déclin général» des
capacités cognitives
observé de 20 à 80 ans
Vieillesse
• Un déclin est compensé
par l’expérience/
compétences.
• toutes ne déclinent pas:
certaines s’améliorent j
‘à 70 a.
– plutôt dû à plusieurs
mécanismes cognitifs
– n’affecte pas toujours la
créativité
– peut être ralenti par
remise en forme physique
Pause
Impact de l’environnement > A
• La plasticité cérébrale permet de s’adapter
à l’environnement toute la vie.
• Part du génétique, de l’environnemental?
• Chacun a
– ses caractéristiques génétiques spécifiques,
– Son environnement unique
– > tous les cerveaux sont différents.
• Expérience
– > modifications structurelles
– > effets des expériences ultérieures sur le c.
• L’environnement
influence l’expression des
gènes qui concernent
l’apprentissage,
• ce qui entraine des
changements dans la
structure du cerveau.
• Ces changements
influent à leur tour sur la
façon dont ces gènes
s’expriment.
• On s’éloigne du modèle
du cerveau ordinateur ou
intelligence artificielle.
Environnement
Environnement …
Interactions sociales
• Regarder qqun faire des mouvements affecte le
système moteur périphérique d’une manière qui
correspond aux muscles mobilisés
• Etude sur l’empathie
•
– couples
– l’un d’eux subissait un choc électrique :
les aires cérébrales activées par la douleur de l’autre correspondent à
celles activées par une douleur directement ressentie.
• >>>place de l’enseignant, l’apprentissage de la
socialisation, etc.
Emotions- système limbique
• amygdale et
hippocampe,
– central anatomiquement,
– relié au cortex frontal.
• stress excessif
– le jugement social ↓↓
– les performances
cognitives ↓↓
– aspects émotionnels des
A compromis.
•Les émotions sont une partie importante et incontournable de la vie et de l’A.
•Pour apprendre, savoir gérer ses émotions.
La régulation des émotions opère
par des processus complexes.
• Elle intervient dans la façon dont les émotions
guident ou perturbent les processus psychologiques
– la concentration,
– facilitent la résolution de problèmes et
– facilitent les relations humaines.
• états émotionnels >>apprentissage mémoire
• un niveau de stress >>adaptation optimale
• Trop d’émotions négatives empêchent l’ apprentissage.
le cerveau s’aperçoit du danger (émotion)
>> prépare les systèmes cognitifs/ moteur
pour survie :
• la vigilance et l’attention sont exacerbées,
• le corps se prépare à combattre ou à fuir
(fight or flight) .
– ↑Cardiaque: pression sanguine,
– ↓↓ processus digestion, croissance
reproduction
– ↑épinéphrine, norépinephrine, cortisol
Pas d’homme masqué et armé
en classe?
• Il peut y avoir un camarade violent, un
échec trop connu, un enseignant agressif.
• Trop d’émotions négatives empêchent l’apprentissage.
Régulation émotionnelle
• On peut apprendre à se réguler en
connaissant ses émotions, les exprimant
• En apprenant à faire appel à des images
positives,
• En apprenant à interagir avec des
personnes extérieures.
Motivation
Motivation
• Liée à la compréhension et aux émotions
• Résulte de composantes émotionnelles,
• Correspond aux états dans lesquels
l’organisme est préparé à agir de façon
déterminée, physiquement et mentalement.
• Les émotions agréables sont recherchées,
les désagréables sont évitées: permettent
d’évaluer l’attitude à adopter: le système
émotionnel produit la motivation.
Motivation extrinsèque
– l’organisme est affecté de l’extérieur (punition,
récompense objective ou symbolique) .
– correspond au souhait de l’organisme de
satisfaire des besoins ou des désirs propres.
• On dit que les systèmes éducatifs
traditionnels favorisent la motivation
extrinsèque, mieux connue des
neuroscientifiques.
Motivation intrinsèque….?
Comprendre, c’est transformer de
l’information en connaissance
B della Chiesa
.
Motivation intrinsèque:
Une des motivations pour apprendre:
comprendre:
– l’identification de schéma = le moment
eurêka: le cerveau établi soudain des liens
entre les éléments et le sens émerge du
chaos.
Si on a connu ce plaisir, on veut qu’il se répète.
• Faire naitre l’envie d’apprendre.
Alimentation
• Effet du petit déjeuner sur attention,
mémoire
• « Ventre affamé n’a pas d’oreilles »
• >>Tenir compte des besoins nutritionnels
Exercice physique
• Améliore les capacités cognitives des
adultes, au delà des effets sur le système
cardiovasculaire.
• Important pour développement langagier.
• Recherche pour l’intégration des exercices
physiques dans les activités
d’apprentissage scolaire.
Sommeil
• Indispensable à la vie, spécialement à la
connaissance : beaucoup de fonctions
vitales peuvent se régénérer dans la
veille.. sauf les fonctions corticales.
• Animal: apprentissage/plasticité
• Homme: relation entre le sommeil ondes
lentes et la consolidation en mémoire.
Sommeil (2)
• Les différents types de sommeil –
paradoxal (rêve), ou lent..- pourraient être
bénéfiques à la consolidation en mémoire
de procédures, déclarative explicite
(hippocampe).
• Contribue à la stabilisation des souvenirs.
• Agirait comme une « mise à jour » des
expériences du monde.
Troubles du sommeil
• Fréquents, importants et persistants parfois
• liés à des problèmes
– physiques,
– neurologiques,
– psychologiques: émotionnels ou comportementaux .
• cible importante :
– regarder la TV le soir/ refus d’aller se coucher
– dormir dans le lit des parents
• >>>Veiller au sommeil, mais différences
individuelles importantes; pas de règles simples
pour quantifier le besoin.
Comment explorer le SNC en
tant que support des
apprentissages?
Imagerie
Statistical parametric mapping results of the conjunction analysis
Balsamo, L. M. et al. Arch Neurol 2002;59:1168-1174.
Copyright restrictions may apply.
Imagerie
fonctionnelle
Neurophysiologie
Electro
encéphalogramme
Pointe onde généralisée à 3 Hz
19
Zoé, 8 ans, a du mal à lire
Quelle est la place
• des nouveaux
moyens d’imagerie?
• de la génétique?
• de la
neurophysiologie?
• Examens valables:
ceux qui tiennent
compte de l’ensemble
du développement:
• Consultation parents
• Professionnels:
enseignant,
orthophoniste,
psychologue
• Anamnèse familiale et personnelle
• Développement psychomoteur
• Développement du langage, du jeu, des
relations sociales
• Premiers apprentissages, dessin, écriture,
lecture
• Attention,
• Alimentation, sommeil,
• Emotions
L’objet de la neuropsychologie
• Relations conduite/ fonction cérébrale
• Conduite
– activités humaines évaluées à travers la
simple observation du comportement
extérieur de l’individu,
– « fonctions cognitives »
• mémoire, intelligence, attention
– + subjectives, sensations, émotions.
= observation de ces fonctions cognitives
révélées par la conduite de l’enfant.
Les troubles spécifique de développement
du langage et des apprentissages
• Trouble sévère de développement du
langage oral (dysphasie)
• Trouble sévère d’apprentissage du
langage écrit (dyslexie)
• Trouble de coordination (dyspraxie)
• Trouble de déficit de l’attention+hyperactivité
• Trouble des fonctions exécutives
• Trouble d’apprentissage du calcul
Dr M Habib
Notre expérience
• Difficultés d’A fréquentes, + souvent légères
• Trouble sévère, diagnostic multidisciplinaire
• Leur connaissance a permis de développer
– dépistages,
– prises en charge précoces,
– ↓ souffrance et répercussions négatives
• Leur connaissance superficielle: redoutable!
Le travail est guidé par l’enseignant
• sans ignorance des neurosciences
• La famille est le nid de l’enfant pour
– son développement physiologique,
– sa sécurité émotionnelle, affective,
– et son bon développement cognitif
• L’école en est le prolongement naturel,
+++ pour les aspects sociaux
Schéma des dominos
Domino Cérébral
Dysfonction
Vulnérabilité Cognitive
D Cognitif
D Comportemental
T spécifique
apprentissage
Compensation inefficace=
D scolaire
échec scolaire
Efficace (spontanée / aide prof
+ soins) amélioration
(possible) Position défensive
D psychoaffectif
Position défensive enfant
prof
Échec scolaire aggravé
Difficulté avec parents et
D familial
fratrie
Psychorelationnel
Difficultés avec les pairs
Effet domino dys, Roselyne Guillou
Distorsions du dvpt relationel,
affectant la construction de la
personnalité, troubles
réactionnels du comportement
Merci de votre attention !