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Neurosciences
Les neurosciences se sont développées depuis les progrès en imagerie cérébrale, qui mesure l'activité sanguine dans le cerveau humain pendant une activité émotionnelle ou intellectuelle.
L'électrophysiologie analyse l'enregistrement des réponses électriques des neurones du cortex visuel en fonction des images qu'on lui présente.
David Hubel et Torsten Wiesel sont les deux neurobiologistes qui ont reçu le prix Nobel de médecine en 1981 pour leurs découvertes concernant le traitement de l'information dans le système visuel.1
Les débuts des neurosciences expérimentales[modifier | modifier le wikicode]
C'est le biologiste français Marie-Jean-Pierre Flourens, (1794-1867), qui a fondé les neurosciences expérimentales tout en jouant aussi un rôle important dans le développement de l'anesthésie.
Il a fait des recherches sur la physiologie du système nerveux et étudié les conséquences de lésions cérébrales sur le comportement, la motricité ou la sensibilité.2
Il a aussi fait des expériences sur les effets de l'éther et du chloroforme sur le système nerveux central d'animaux de laboratoire.3
Technique d'imagerie par résonance magnétique[modifier | modifier le wikicode]
L'arrivée de l'imagerie par résonance magnétique, ou IRM, dans les années 1970 a permis un grand avancement dans le domaine de la neuroscience, car elle permet entre autres de scanner des cerveaux afin d'obtenir une vision plus claire de leurs structures et activités.
Il existe plusieurs types d'IRM, chacun permettant d'inspecter certains aspects du cerveau. Les IRMs structurelles permettent d'obtenir une image de la structure du cerveau à relativement haute résolution. Les IRMs fonctionnelles vont quand à elles donner des images de résolution bien plus basses, mais permettront d'observer l'activité du cerveau à travers sa consommation en oxygène dans chaque zone au fil du temps. Les IRMs de diffusion permettent quand à elles d'analyser la connectivité des différentes régions du cerveau.
Bien que la résolution de ces scans soit encore faible, surtout celle des imageries fonctionnelles, ils permettent déjà d'étudier les différentes régions du cerveau et leurs interactions à l'état de repos et pendant différentes activités, ce qui permet d'avancer considérablement dans le domaine.
Une IRM structurelle prise dans le plan sagittal. Il y a beaucoup d'images prises à différentes profondeurs afin de donner un scan en 3D.
Une image d'IRM fonctionnelle traitée afin d'indiquer les zones d'activité relevées lors du scan. Ici, on observe surtout de l'activité dans le cortex visuel, qui se trouve à l'arrière de la tête, proche de la nuque.
Une image obtenue par IRM de diffusion, qui montre les connexions entre les zones de matière blanche dans le cerveau.
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Applications en pédagogie[modifier | modifier le wikicode]
En pédagogie, le neuroscientifique Stanislas Dehaene4 a identifié au moins quatre facteurs qui déterminent la vitesse et la facilité d’apprentissage :
- l'attention : elle permet de capter, par nos cinq sens, des informations en provenance de notre environnement, ou de notre ressenti émotionnel ou psychologique ;
- l'engagement actif en alternant apprentissages et tests de nos connaissances ;
- le retour d'information qui signale les erreurs, indispensables pour progresser. Elles expriment la représentation mentale que chaque apprenant se fait d’une notion ou d’une action et le ou les obstacle(s) à repérer avant de le(s) dépasser grâce à des encouragements ou une stimulation.
- la consolidation, indispensable pour que tout nouveau savoir soit automatisé, par transfert de connaissances et de procédures explicites vers l'implicite. Cette automatisation passe par la répétition et l’entraînement. Elle permet de libérer de l’espace dans le cortex préfrontal afin d’absorber de nouveaux apprentissages.
Plus récentes que les neurosciences cognitives, les recherches en neurosciences affectives et sociales ont montré que les émotions jouent un rôle majeur dans les apprentissages:
- Les émotions et sentiments à valence positive telles que la joie, l'enthousiasme, l'humour et le rire par exemple facilitent la mémorisation et l'attention. Les émotions et sentiments à valence négative telles que la peur, la honte, l'anxiété ou la détresse peuvent au contraire perturber la mémorisation et l'attention, notamment en générant un stress trop important et une perte de motivation5.
- Les relations chaleureuses et empathiques génèrent un cercle vertueux : l’enfant se sent compris, il est motivé, sa réussite scolaire augmente et l’enseignant se sent compétent. A l’inverse, les punitions produisent un effet contraire à celui recherché. Quant à la dévalorisation et aux humiliations verbales, elles ont un impact aussi néfaste que les coups6.
Tout apprentissage ne peut pourtant pas se faire sans un niveau minimum d'activation, mais au delà d'un certain niveau le stress devient une entrave qui peut avoir des conséquences très néfastes. Il faut chercher à développer la motivation intrinsèque des élèves, et cela ne peut pas se faire sans une bonne compréhension, verbalisation et régulation des émotions: c'est ce qu'on appelle l'intelligence émotionnelle.
Comment créer de bonnes conditions d'apprentissage? Explications grâce aux neurosciences[modifier | modifier le wikicode]
Notre cerveau est l’un des principaux responsables de notre faculté d’apprendre, d’acquérir de nouvelles connaissances ou compétences. Par exemple, apprendre une nouvelle poésie, une leçon de mathématiques, à faire du vélo, à nager, à nous repérer dans l’espace…
Il est composé de milliards de neurones organisés en réseaux qui interagissent.
Cet organe est influencé par de nombreux facteurs, que ce soit nos besoins physiologiques (comme le sommeil, la nourriture) ou certaines pratiques (comme le sport, la musique…).
Nous donnons ici quelques exemples avec les points suivants :
- L’activité physique
- L’alimentation
- Le sommeil
- La musique
L'activité physique[modifier | modifier le wikicode]
Les recherches en neurosciences sur l’impact de l’activité physique sur le cerveau et l’apprentissage ont témoigné d’une forte influence positive.
Faire de l’exercice nous rend plus heureux, moins stressés et soucieux et permet d’être plus concentré et créatif. De plus, cela améliore la mémoire7.
Au contraire, le manque d’activité sportive peut amener à être anxieux, triste et déconcentré.
Des études menés sur des animaux ont prouvé que l’exercice physique accompagné d’un environnement stimulant optimise la cognition et les activités cognitives. Le terme « cognition » réfère au processus mental d’acquisition de connaissances.
Cela se produit entre autres par la fortification de régions du cerveau.
De plus, l’activité sportive permet de réguler, dans le cerveau, la réaction au stress.
Concernant l’apprentissage, des recherches en neurosciences ont montré que l’amélioration cognitive est déjà observable après une première session de sport. Encore plus surprenant, un type d’exercice intense durant seulement 4 minutes a prouvé améliorer la concentration.
Cependant, il est recommandé de pratiquer une activité physique régulière pour de meilleures conditions à long terme.
Une étude avance aussi que l’on apprend mieux lorsque l’on est debout qu’assis, car notre cerveau fonctionne mieux.
Finalement, le cerveau des enfants se développe durant la croissance. De nouveaux neurones et connexions neuronales sont en constante création. Vers l’âge de 25 ans, cela change et commence même à décroître, petit à petit.
L’activité sportive a prouvé renverser ce processus. C’est la neurogénèse, la création de nouveaux neurones. Nous savons maintenant que cela est donc possible tout au long de la vie. Ces nouvelles cellules créent un meilleur bien-être et améliore les conditions d’apprentissage, par exemple la mémoire à long-terme 8.
L'alimentation[modifier | modifier le wikicode]
L’alimentation joue aussi un rôle très influent dans notre capacité d’apprendre.
Dans notre société occidentale, la tradition cartésienne est très présente. Cela signifie que l’on accorde beaucoup d’importance à la raison, la logique, la pensée. Ainsi, le cerveau et la tête ont un rôle central pour notre corps.
Cette vision est de plus en plus remise en question. Par exemple, on parle désormais de l’intestin comme du « cerveau émotionnel ». Cet organe a un système nerveux extrêmement complexe et dense. Son activité est cruciale pour le fonctionnement de notre corps, et il a été prouvé que l’intestin influence le cerveau. S’il y a un dysfonctionnement dans cet organe, cela peut affecter notre comportement et notre bien-être mental9.
Dans l’autre sens, une période de stress excessif altère son fonctionnement et son équilibre10.
En remarquant l’importance de cet organe et son influence sur le cerveau, les chercheurs ont voulu questionner l’impact de l’alimentation.
En effet, le rôle principal ou peut-être le plus connu de l’intestin est son activité digestive.
Il a donc été démontré qu’une alimentation pauvre influence négativement tant la cognition que le comportement chez les enfants11.
Certaines substances comme l’alcool ou les boissons énergisantes altèrent le comportement et provoque l’atrophie du cerveau.
Finalement, des chercheurs s’étant réunis à Washington se sont mis d’accord pour publier les « 7 indications » pour une alimentation saine et un bien-être global12.
Voici quelques exemples :
- minimiser les graisses saturées (présentes dans les produits laitiers, viande, dans certaines huiles comme celle de noix de coco, de palme) et les graisses trans (présentes dans les snacks, les aliments frits..)
- remplacer la viande et les produits laitiers par des légumes, légumineuses, fruits et des grains entiers.
- pratiquer de l’exercice type d’aérobic régulièrement
Pour finir, le maintien d’un niveau de glucide constant est important pour le cerveau. En effet, il ne possède aucune réserve d’énergie et dépend pourtant du sucre transporté par le sang. Si le niveau de glucide est trop faible, cela peut provoquer des irritations, de la faim, de l’anxiété, des vertiges… Au contraire, un niveau trop élevé provoque des maux de tête, de la fatigue, une vision confuse. Trop haut ou trop bas, le taux de glucide créé des troubles de la concentration.
Il est conseillé de prendre un petit déjeuner, de manger équilibrer et de manger un snack dans l’après-midi pour garder un taux de glucide constant.
En conclusion, il faut retenir que la nourriture que nous ingérons influe sur notre corps, notre cerveau, nos sensations ainsi que sur notre humeur et donc notre capacité de concentration. Cela peut ainsi conditionner l’apprentissage.
Le sommeil[modifier | modifier le wikicode]
Le sommeil est omniprésent pour l’humain. Nous passons environ 1/3 de notre vie à dormir.
Suivant les périodes de vie, les besoins sont différents.
C’est un besoin physiologique durant lequel nous semblons passifs, inactifs… alors que notre cerveau est, lui, très actif. Il existe différentes phases de sommeil qui ont chacune leurs fonctions spécifiques.
Les recherches en neurosciences ont montré que le sommeil joue un rôle important dans l’apprentissage et la mémorisation.
Les différentes phases de sommeil ont une fonction complémentaire et permettent de consolider les nouvelles connaissances dans la mémoire13. Cela s’applique tant pour les nouvelles informations que les compétences acquises.
Le manque de sommeil a des conséquences sur les hormones, le système immunitaire, les sauts d’humeur et également sur le cerveau et notamment l’hippocampe et les régions corticales. Certains chercheurs ajoutent même que ne pas dormir assez peut causer du stress, de la colère, de l’impulsivité et favoriser des comportements addictifs14.
Au contraire, un sommeil régulier de bonne qualité améliore la concentration, l’attention, la capacité à prendre des décisions, la créativité, la sociabilité et également la santé.
Les chercheurs avancent qu’à l’âge adulte, nous devons dormir environ 8 heures par nuit. Les enfants ont besoin d’encore plus de sommeil.
A tout âge, le sommeil la nuit est important, mais des pauses durant la journée comme une sieste sont aussi très efficaces pour l’apprentissage15.
De plus, un sommeil insuffisant perturbe profondément le taux de glycémie. Comme évoqué dans la rubrique précédente, un taux constant est nécessaire pour le fonctionnement adéquat du cerveau et son efficacité pour l’encodage de nouvelles informations16.
Comme le stresse influence négativement l’apprentissage, c’est également le cas pour le sommeil.
Ainsi, pour des meilleures conditions d’apprentissages, il est nécessaire d’avoir un faible niveau de stress pour bien dormir et mieux mémoriser les nouvelles connaissances.
Comme évoqué plus haut, les neurosciences ont permis de découvrir que la régulation du stress par l’activité physique est très bénéfique17.
La musique[modifier | modifier le wikicode]
La musique permet d’utiliser différentes régions cérébrales qui finissent par créer de nouvelles connexions et influence ainsi le développement du cerveau. Cela est d’autant plus fort chez les enfants18.
Il a notamment été démontré que la musique aide les enfants dans l’acquisition du langage et développe la mémoire. Cela favorise la neuroplasticité, c’est-à-dire que les neurones se réorganisent plus facilement.
La musique influe également sur des cellules présentes dans l’hippocampe, qui est le centre des émotions et de la mémoire.
Autrement, la musicothérapie est une discipline qui utilise la musique comme moyen pour soigner des patients. En Finlande, l’étude « Singing Kangaroo » (les kangaroos qui chantent) était menée avec des enfants nés prématurément et leur famille19.
Parce que ces enfants sont nés avant terme, c’est-à-dire avant la fin de la gestation, leur développement n’était pas complet. Ils peuvent avoir des troubles de l’audition, d’acquisition du langage et des syndromes de stress forts…
Finalement, la thérapie par le biais de la musique et du chant particulièrement a participé à l’amélioration de leurs capacités langagières, le développement de leur système auditif ainsi que la réduction de leur stress et également celui des mères qui les accompagnaient.
Une autre étude finlandaise sur les personnes âgées a montré que la musique et le chant améliorait leurs capacités à apprendre. En outre, cela les aidait à réguler leurs émotions et avait un impact positif sur eux20.
En conclusion, la pratique musicale influence le cerveau et semble améliorer les conditions d’apprentissage. De plus, la musique utilisée à des fins thérapeutiques est très bénéfique.
Pour conclure[modifier | modifier le wikicode]
Les éléments suivants :
- Etre physiquement actif
- Avoir une bonne alimentation
- Soigner son sommeil
- Se familiariser avec la musique
- Apprendre à comprendre et gérer ses émotions (c.f. section « Applications en pédagogie »)
Permettent d’avoir une bonne hygiène de vie et de créer de bonnes conditions pour un apprentissage efficace.
Références[modifier | modifier le wikicode]
- ↑ The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1981
- ↑ Recherches expérimentales sur les propriétés et les fonctions du système nerveux dans les animaux vertébrés. 1824
- ↑ Découvertes sur l'action des substances toxiques et des anesthésiques
- ↑ Apprentissages et neurosciences
- ↑ Les émotions au cœur des apprentissages
- ↑ Heureux d'apprendre à l'école - Catherine Gueguen
- ↑ Hansen, A. (2017). The Real Happy Pill: Power Up Your Brain by Moving Your Body (1st ed.). Skyhorse.
- ↑ Suzuki, W. (2017). The brain changing benefits of exercise. [Video] TEDWomen 2017. https://www.ted.com/talks/wendy_suzuki_the_brain_changing_benefits_of_exercise#t-540136
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Liens[modifier | modifier le wikicode]
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